JP2010028095A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板を収容した処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、処理室内に残留する原料ガスおよび原料ガスの中間体を除去する原料ガス除去工程と、処理室内の雰囲気の排気を実質的に止めた状態で、処理室内にオゾンを供給するオゾン供給工程と、処理室内に残留するオゾンおよびオゾンの中間体を除去するオゾン除去工程と、を複数回繰り返して原料ガスとオゾンとを互いに混合しないよう交互に供給し、基板の表面に酸化膜を形成する。
【選択図】図3
Description
は、排気ユニット(図示せず)による処理室201’内の排気を継続しながら、バルブAV2’、バルブ243a’を閉としつつ、キャリアガスライン(図示せず)からのN2ガスの供給を停止する。これにより、処理室201’内が排気されて清浄化される。酸化ガス供給工程では、排気ユニット(図示せず)による処理室201’内の排気を継続しながら、バルブ243a’を閉、バルブAV2’を開とし、処理室201’内へ酸化ガスとしてのO3ガスを供給する。これにより、第2のガス供給ノズル233b’の各ガス噴出口から噴出される酸化ガスが、各ウエハ上を水平に流れ、ウエハ上に形成されている下地膜と反応し、ウエハ上に酸化膜が形成される。
まず、本発明の第1の実施形態に係るノーマルフロー方式の縦型基板処理装置の基本構成、及び該基板処理装置により実施される基板処理方法について説明する。
図1は、本実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す概略構成図である。図示されるように、基板処理装置101は、筐体111を備えている。シリコン等からなるウエハ(基板)200を筐体111内外へ搬送するには、シリコン等からなるウエハ(基板)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。基板処理装置101の筐体111の正面壁111aの下方には、筐体111内をメンテナンス可能なように開口された開口部としての正面メンテナンス口(図示せず)が開設されている。筐体111の正面壁111aには、この正面メンテナンス口を開閉する正面メンテナンス扉(図示せず)が建て付けられている。メンテナンス扉には、カセット搬入搬出口(基板収容器搬入搬出口)112が、筐体111内外を連通するように開設されている。カセット搬入搬出口112は、フロントシャッタ(基板収容器搬入搬出口開閉機構)113によって開閉されるようになっている。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(基板収容器受渡し台)114が設置されている。カセット110は、カセットステージ114上に工程内搬送装置(図示せず)によって搬入され、かつまた、カセットステージ114上から搬出されるようになっている。
次に、本実施形態に係る基板処理装置101の動作について説明する。
次に、本実施形態に係る処理炉202の構成について説明する。
るように構成されている。反応管203及びマニホールド209の内径は、ウエハ200を装填したボート217の最大外径よりも大きくなるように構成されている。
マニホールド209には、第1のガス供給ノズル233aが設けられている。第1のガス供給ノズル233aは、垂直部と水平部とを有するL字形状に構成されている。第1のガス供給ノズル233aの垂直部は、ウエハ200の積載方向に沿った直線状に形成されており、処理室201の下部から、反応管203の内壁とボート217上のウエハ200との間の平面視円弧状の空間内を通って、処理室201の天井部付近にまで延在されている。第1のガス供給ノズル233aの垂直部側面(筒部)には、処理室201内にガスを導入するガス導入口としての第1のガス噴出口248aが、鉛直方向に複数個設けられている。第1のガス噴出口248aは、ボート217に保持されるウエハ200の載置ピッチと同ピッチに設けられており、ボート217上の各ウエハ200の上面に沿わせてガスを水平に流すようにそれぞれ形成されている。また、第1のガス噴出口248aは、各ウエハ200上を流れるガスの流量を同一にするため、互いに同じ開口面積となっている。なお、第1のガス噴出口248aの開口径は、下部から上部にわたって徐々に大きくされていてもよい。
2のガス供給ノズル233bは、垂直部と水平部とを有するL字形状に構成されている。第2のガス供給ノズル233bの垂直部は、ウエハ200の積載方向に沿った直線状に形成されており、処理室201の下部から、反応管203の内壁とボート217上のウエハ200との間の平面視円弧状の空間内を通って、処理室201の天井部付近にまで延在されている。第2のガス供給ノズル233bの垂直部側面(筒部)には、処理室201内にガスを導入するガス導入口としての第2のガス噴出口248bが、鉛直方向に複数個設けられている。第2のガス噴出口248bは、ボート217に保持されるウエハ200の載置ピッチと同ピッチに設けられており、ボート217上の各ウエハ200の上面に沿わせてガスを水平に流すようにそれぞれ形成されている。また、第2のガス噴出口248bは、各ウエハ200上を流れるガスの流量を同一にするため、互いに同じ開口面積となっている。なお、第2のガス噴出口248bの開口径は、下部から上部にわたって徐々に大きくされていてもよい。
て排気することによって、処理室201内を清浄化するように構成されている。さらに、ガス供給ユニットの一部を処理に適した装置と交換することによって、所望の処理を実施できるようになっている。
マニホールド209の側壁には、排気管231が接続されている。排気管231には、上流側から順に、排気バルブとしての第5のバルブ243e、真空ポンプ246が設けられている。なお、第5のバルブ243eは、弁を開閉して処理室201の真空排気の開始・停止を制御でき、更に、弁開度を調節することにより処理室201内の圧力を調整可能な自動圧力調節弁(APCバルブ)として構成されている。主に、排気管231、第5のバルブ243e、真空ポンプ246により、処理室201内の雰囲気を排気する排気ユニットが構成される。
本実施形態に係る基板処理装置は、制御部(制御手段)であるコントローラ280を備えている。コントローラ280は、液体マスフローコントローラ240、第1〜第3のマスフローコントローラ241a、241b、241c、第1〜第6のバルブ243a、243b、243c、243d、243e、243v、ヒータ207、真空ポンプ246、回転機構267、図示しないボート昇降機構に接続されている。コントローラ280は、液体マスフローコントローラ240及び第1〜第3のマスフローコントローラ241a、241b、241cの流量調整動作、第1〜第4及び第6のバルブ243a、243b、243c、243d、243vの開閉動作、第5のバルブ243eの開閉及び開度調整動作、ヒータ207の温度調整動作、真空ポンプ246の起動・停止、回転機構267の回転速度調整、ボート昇降機構の昇降動作をそれぞれ制御するように構成されている。
次に、半導体デバイスの製造工程の一つとして実施される本実施形態に係る基板処理工程について説明する。本実施形態に係る基板処理工程は、上述の基板処理装置(ノーマルフロー方式の縦型基板処理装置)により実施される。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、コントローラ280により制御される。
まず、上述したようにウエハ200をボート217に装填し、処理室201内に搬入する。ボート217を処理室201内に搬入した後、後述する4つのステップを順次実行する。
ステップ1では、ウエハ200を収容した処理室201内の雰囲気を排気しつつ、処理室201内に原料ガスとしてのTEMAHガスを供給する。
ステップ2では、処理室201内に残留するTEMAHガスおよびTEMAHガスの中間体を除去する。
ステップ3では、処理室201内の雰囲気の排気を実質的に止めた状態で、処理室201内にオゾンを供給する。
ガス中のオゾンは、ウエハ200の表面に化学吸着しているTEMAHと表面反応し、ウエハ200上にHfO2膜が成膜される。HfO2膜の形成に寄与しない混合ガスの余剰分は、排気ガスとして排気管231から排気される。
その後、上述したステップ1〜4を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウエハ200上に所定の膜厚のHfO2膜を成膜し、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。そして、ウエハ搬入工程と逆の手順により、処理室201内から処理後のウエハ200を搬出する。
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
次に、本発明の第2の実施形態に係るサイドフロー方式の縦型基板処理装置の基本構成、及び該基板処理装置を使用した基板処理方法について説明する。
のガス供給ノズル233bに対向したインナチューブ38の位置に設けられている。これにより、各ウエハ200に対して原料ガス及び酸化ガスの水平フローを形成することができる。そして、各ウエハ200上に形成するHfO2膜等の面内均一性を向上させることができる。
次に、本発明の第3の実施形態に係る基板処理装置の構成、及び該基板処理装置により実施される基板処理工程について説明する。
まず、本実施形態に係る基板処理装置の構成を、図4を参照しながら説明する。図4は、本実施形態に係る基板処理装置の処理炉及びガス供給ユニットの概略構成図である。本実施形態においては、ガス供給ユニットが、酸化ガスとしてのオゾンガスを処理室201内にパルス的に供給(フラッシュ供給)するように構成されている点が、上述の実施形態と異なる。なお、ガス供給ユニット以外の構成については、コントローラ280の酸化シーケンスを除き第1の実施形態と同様である。以下、本実施形態に係る基板処理装置のガス供給ユニットの構成について説明する。
TEMAHの上方空間には、圧送ガス供給管51の下流端が接続されており、圧送ガス供給管51から圧送ガスとしてのN2ガスが供給されるように構成されている。圧送ガス供給管51には、バルブAV3が設けられている。気化室242a内には、第1のキャリアガス供給管234aの下流端が接続されており、キャリアガス(パージガス)としてのN2ガスが供給されるように構成されている。第1のキャリアガス供給管234aには、上流側から順に、図示しないキャリアガス供給源、第2のマスフローコントローラ241b、第3のバルブ243cが設けられている。気化器242には切換弁50が設けられている。切換弁50は、タンク305内を気化室242aに連通させる切換位置(以下、原料ガス供給位置という)と、気化室242aを通じて第1のキャリアガス供給管234aと第1のガス供給管232aとを連通させる切換位置(以下、キャリアガス供給位置)とのいずれか一方に切換えることができるように構成されている。
室201内へのオゾンガスの供給を安定させ、オゾンの浪費を抑制することが可能となる。
次に、半導体デバイスの製造工程の一つとして実施される本実施形態に係る基板処理工程について説明する。本実施形態に係る基板処理工程は、オゾン供給工程の前に、処理室201に接続されたバッファタンク102内にオゾンを充填するオゾン充填工程を有し、オゾン供給工程では、バッファタンク102内に充填されたオゾンを処理室201内にパルス的に供給(フラッシュ供給)する点が、第1及び第2の実施形態と異なる。なお、本実施形態においては、オゾン充填工程とオゾン供給工程とオゾン除去工程とを複数繰り返すようにしている。本実施形態に係る基板処理工程は、図4に示す基板処理装置により実施される。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、コントローラ280により制御される。
まず、上述したようにウエハ200をボート217に装填し、処理室201内に搬入する。ボート217を処理室201内に搬入した後、後述する5つのステップを順次実行する。
ステップ1では、ウエハ200を収容した処理室201内の雰囲気を排気しつつ、処理
室201内に原料ガスとしてのTEMAHガスを供給する。
ステップ2では、処理室201内に残留するTEMAHガスおよびTEMAHガスの中間体を除去する。
次に、処理室201に接続されたガス溜り部としてのバッファタンク102内にオゾンを充填する工程(オゾン充填工程(ステップ3a))と、バッファタンク102内に充填されたオゾンを処理室201内に供給するオゾン供給工程(ステップ3b)と、処理室201の雰囲気を排気する工程(オゾン除去工程(ステップ3c))と、を複数繰り返す酸化膜形成工程(ステップ3)を実施する。
図6は、酸化膜形成工程(ステップ3)のシーケンス例1を示す。
3eを開、オゾン供給バルブAV2を閉とした状態で、オゾン導入バルブAV1を開とし、第1のマスフローコントローラ241aで流量調整しつつ、バッファタンク102内にオゾンガスを供給する(オゾン充填工程(ステップ3a))。
図7は、酸化膜形成工程(ステップ3)のシーケンス例2を示す。シーケンス例2では、オゾン供給工程(ステップ3b)を実施する際に、処理室201内の排気を停止するようにしている。
て、オゾン充填工程(ステップ3a)、オゾン供給工程(ステップ3b)、オゾン除去工程(ステップ3c)を1サイクルとしてこのサイクルを複数繰り返す。
図8は、酸化膜形成工程(ステップ3)のシーケンス例3を示す。シーケンス例3では、オゾン供給工程(ステップ4)を実施する際に、第5のバルブ(APC)243eの開度を調整し、処理室201内の圧力を平均圧力で調圧しつつ、処理室201内にオゾンガスを供給するようにしている。
その後、上述した原料ガス供給工程(ステップ1)〜酸化膜形成工程(ステップ3)を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウエハ200上に所定の膜厚のHfO2膜を成膜し、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。そして、ウエハ搬
入工程と逆の手順により、処理室201内から処理後のウエハ200を搬出する。
本実施形態によれば、上述の効果に加え、以下に示す1つ又は複数の効果を更に奏する。
原料ガスの再液化を抑制することができる。
本実施例では、酸化膜形成工程(ステップ3)のシーケンスを、上述のシーケンス例1(図6)と同一とした。そして、バッファタンク102内にオゾンガスを充填する時間を3秒間、バッファタンク102内から処理室201内にオゾンガスを流す時間を2秒間とし、オゾン充填工程(ステップ3a)からオゾン除去工程(ステップ3c)を36回繰り返し、酸化膜形成工程(ステップ3)の実施時間を合計180秒間とした。第1のマスフロ一コントローラ(MFC)241aにより調整されてバッファタンク102内に供給されるO3ガスの流量を9slmで一定とした。
本実施例では、酸化膜形成工程(ステップ3)のシーケンスを、上述のシーケンス例2(図7)と同一とした。すなわち、オゾン供給工程(ステップ3b)においては、第5のバルブ(排気バルブ)243eを閉とした。その他の条件は実施例1と同じである。
本実施例では、酸化膜形成工程(ステップ3)のシーケンスを、上述のシーケンス例3(図8)と同一とした。すなわち、オゾン供給工程(ステップ3b)においては、第5のバルブ(排気バルブ)243eの開度を調整し、処理室201の圧力を平均圧力に調圧した。その他の条件は実施例1と同じである。
本比較例では、図5に示すように、オゾンガスをバッファタンク102内に充填することなく、処理室201内に連続的に供給した。図5は、比較例に係る酸化膜形成工程のシーケンス図である。すなわち、バルブAV1とバルブAV2とを同時に開け、オゾン充填工程(ステップ3a)を実施することなく(オゾンガスをパルス的に供給することなく)、酸化膜の形成を行った。
おり、ウエハ200中央部での下地膜の酸化遅れが抑制出来ていることが分かる。また、実施例1,2,3のいずれにおいても、比較例1と比較して、膜厚均一性が改善されていることが分かる。なお、実施例1,2は、実施例3と比較して、成膜速度が高く、ウエハ200中央部の膜厚が厚く、膜厚均一性が高いことが分かる。
本実施例では、酸化膜形成工程(ステップ3)のシーケンスを、上述のシーケンス例1(図6)と同一とした。そして、オゾン充填工程(ステップ3a)からオゾン除去工程(ステップ3c)の繰り返し回数を変化させて、酸化膜形成工程(ステップ3)の実施時間(酸化時間)を60秒、120秒、180秒と変化させた。
本実施例では、酸化膜形成工程(ステップ3)のシーケンスを、上述のシーケンス例2(図7)と同一とした。すなわち、オゾン供給工程(ステップ3b)においては、第5のバルブ(排気バルブ)243eを閉とした。そして、オゾン充填工程(ステップ3a)からオゾン除去工程(ステップ3c)の繰り返し回数を変化させて、酸化膜形成工程(ステップ3)の実施時間(酸化時間)を60秒、120秒、180秒と変化させた。
本実施例では、酸化膜形成工程(ステップ3)のシーケンスを、上述のシーケンス例3(図8)と同一とした。すなわち、オゾン供給工程(ステップ3b)においては、第5のバルブ(排気バルブ)243eの開度を調整し、処理室201の圧力を平均圧力(230Pa)に調圧した。そして、オゾン充填工程(ステップ3a)からオゾン除去工程(ステップ3c)を繰り返し、酸化時間を180秒とした。
本比較例では、図5に示すように、オゾンガスをバッファタンク102内に充填することなく、処理室201内に連続的に供給した。図5は、比較例に係る酸化膜形成工程のシーケンス図である。すなわち、バルブAV1とバルブAV2とを同時に開け、オゾン充填工程(ステップ3a)を実施することなく(オゾンガスをパルス的に供給することなく)、HfO2膜の形成を行った。バルブAV1とバルブAV2とを同時に開けてオゾンガスを供給する時間(酸化時間)を60秒、120秒、180秒と変化させた。
させることで、ウエハ200中央部におけるHfO2膜の膜厚が比較的大きく増加する(1〜2Å)ことが分かる。すなわち、実施例4,5のいずれにおいても、比較例2と比較して、ウエハ200中央部での下地膜の酸化遅れを抑制することができることが分かる。
本実施例では、酸化膜形成工程(ステップ3)のシーケンスを、上述のシーケンス例2(図7)と同一とした。すなわち、オゾン供給工程(ステップ3b)においては、第5のバルブ(排気バルブ)243eを閉とした。そして、原料ガス供給工程(ステップ1)〜酸化膜形成工程(ステップ3)を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すALD法により、基板上に所定の膜厚のHfO2膜を形成した。
本実施例では、酸化膜形成工程(ステップ3)のシーケンスを、上述のシーケンス例3(図8)と同一とした。すなわち、オゾン供給工程(ステップ3b)においては、第5のバルブ(排気バルブ)243eの開度を調整し、処理室201の圧力を平均圧力に調圧した。そして、原料ガス供給工程(ステップ1)〜酸化膜形成工程(ステップ3)を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すALD法により、基板上に所定の膜厚のHfO2膜を形成した。
本比較例では、図5に示すように、オゾンガスをバッファタンク102内に充填することなく、処理室201内に連続的に供給した。図5は、比較例に係る酸化膜形成工程のシーケンス図である。すなわち、バルブAV1とバルブAV2とを同時に開け、オゾン充填工程(ステップ3a)を実施することなく(オゾンガスをパルス的に供給することなく)、ALD法によりのHfO2膜の形成を行った。
本実施例では、酸化膜形成工程(ステップ3)のシーケンスを、上述のシーケンス例2(図7)と同一とした。すなわち、オゾン供給工程(ステップ3b)においては、第5のバルブ(排気バルブ)243eを閉とした。そして、原料ガス供給工程(ステップ1)〜酸化膜形成工程(ステップ3)を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すALD
法により、基板上に所定の膜厚のHfO2膜を形成した。
本実施例では、酸化膜形成工程(ステップ3)のシーケンスを、上述のシーケンス例3(図8)と同一とした。すなわち、オゾン供給工程(ステップ3b)においては、第5のバルブ(排気バルブ)243eの開度を調整し、処理室201の圧力を平均圧力に調圧した。そして、原料ガス供給工程(ステップ1)〜酸化膜形成工程(ステップ3)を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すALD法により、基板上に所定の膜厚のHfO2膜を形成した。
本比較例では、オゾンガスをバッファタンク102内に充填することなく、処理室201内に連続的に供給した。すなわち、バルブAV1とバルブAV2とを同時に開け、オゾン充填工程(ステップ3a)を実施することなく(オゾンガスをパルス的に供給することなく)、ALD法によりのHfO2膜の形成を行った。
次に、本発明の第4の実施形態に係る基板処理装置の構成、及び該基板処理装置により実施される基板処理工程について説明する。
まず、本実施形態に係る基板処理装置の構成を、図13を参照しながら説明する。図13は、本実施形態に係る基板処理装置の処理炉及びガス供給ユニットの概略構成図である。本実施形態においては、ガス供給ユニットが、オゾナイザ52から第2のガス供給ノズル233bに至るオゾンガス供給経路を複数備えており、これら複数のオゾンガス供給経路が並列に設けられている点が、第3の実施形態と異なる。なお、他の構成は、コントローラ280の酸化シーケンスを除き第3の実施形態と同じである。以下、本実施形態に係るガス供給ユニットの構成について説明する。
とが可能なように構成されている。その後、オゾン供給バルブAV2−1〜AV2−Nを順番に開とすることで、バッファタンク102−1〜102−N内に充填されたオゾンガスを、処理室201内にパルス的に供給(フラッシュ供給)することが可能なように構成されている。また、オゾン供給バルブAV2−1〜AV2−Nを空ける時間間隔を制御することで、パルス供給の時間間隔を狭め、酸化処理速度を増大させることが可能なように構成されている。
次に、半導体デバイスの製造工程の一つとして実施される本実施形態に係る基板処理工程について、図14を参照しながら説明する。図14は、本実施形態に係るガス供給ユニットの動作及びバルブ開閉シーケンスを例示する図である。本実施形態に係る基板処理工程は、酸化膜形成工程(ステップ3)において、並列に設けられた複数のオゾン供給経路から、酸化ガスとしてのオゾンガスを処理室201内に順番にパルス的に供給(フラッシュ供給)する点が、第3の実施形態と異なる。本実施形態に係る基板処理工程は、図13に示す基板処理装置により実施される。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、コントローラ280により制御される。
まず、上述の実施形態と同様に、ウエハ搬入工程、原料ガス供給工程(ステップ1)及び原料ガス除去工程(ステップ2)を順次実施する。
次に、酸化膜形成工程(ステップ3)を実施する。なお、図14に例示する酸化膜形成工程(ステップ3)では、3系統数のオゾン供給系統を用い、オゾンガスを処理室201内に順番にパルス的に供給(フラッシュ供給)する。
し、バッファタンク102−2内に充填されていたオゾンガスを処理室201内に供給する(オゾン供給工程(ステップ3b−2))。オゾン供給工程(ステップ3b−2)においては、バッファタンク102−2内に充填されたオゾンガスが、処理室201内にパルス的に供給(フラッシュ供給)される。オゾンガスは、ウエハ200の表面に化学吸着しているTEMAHと表面反応し、ウエハ200上にHfO2膜が成膜される。なお、オゾン供給工程(ステップ3b−1)では、オゾンを供給した直後の処理室201内の圧力が例えば1〜1000Paの範囲内になるようにする。
その後、上述した原料ガス供給工程(ステップ1)〜酸化膜形成工程(ステップ3)を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウエハ200上に所定の膜厚のHfO2膜を成膜し、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。そして、ウエハ搬入工程と逆の手順により、処理室201内から処理後のウエハ200を搬出する。
本実施形態によれば、上述の効果に加え、以下に示す1つ又は複数の効果を更に奏する。
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
次に、本発明の好ましい態様を付記する。
基板を収容した処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、
前記処理室内に残留する前記原料ガスおよび前記原料ガスの中間体を除去する原料ガス除去工程と、
前記処理室内の雰囲気の排気を実質的に止めた状態で、前記処理室内にオゾンを供給するオゾン供給工程と、
前記処理室内に残留する前記オゾンおよび前記オゾンの中間体を除去するオゾン除去工程と、
を複数回繰り返して前記原料ガスと前記オゾンとを互いに混合しないよう交互に供給し、前記基板の表面に酸化膜を形成する基板処理方法。
前記原料ガスは常温常圧で液体原料であって、
前記原料ガス供給工程では、前記処理室内の雰囲気を排気しつつ前記原料ガスを前記処理室内に供給する。
前記オゾン供給工程では、前記オゾンを供給した直後の前記処理室内の圧力が1〜1000Paである。
前記オゾン供給工程では、前記処理室内の圧力を平均圧力で調圧しつつ前記処理室内に前記オゾンを供給する。
前記オゾン供給工程の前に、前記処理室に接続されたガス溜り部内に前記オゾンを充填するオゾン充填工程を有し、
前記オゾン供給工程では、前記ガス溜り部内に充填された前記オゾンを前記処理室内に供給する。
前記オゾン充填工程を、前記原料ガス供給工程および/または前記原料ガス除去工程と同時に行う。すなわち、前記オゾン充填工程を、前記原料ガス供給工程と同時に行うか、前記原料ガス除去工程と同時に行うか、もしくは、前記原料ガス供給工程および前記原料ガス除去工程と同時に行う。
前記各工程は、前記基板を第1の温度に加熱しつつ、前記ガス溜り部と前記処理室とを接続するガス供給管を第2の温度に加熱し、さらに、前記ガス溜り部を第3の温度に冷却しつつ行い、
前記第1の温度は前記第2の温度より高く、前記第2の温度は前記第3の温度より高い。
基板を収容した処理室内に原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内の雰囲気を排気する工程と、
前記処理室に接続されたガス溜り部内にオゾンを充填する工程と、
前記処理室内に、前記ガス溜り部内に充填された前記オゾンを供給する工程と、
前記処理室内の雰囲気を排気する工程と、
を複数回行って前記原料ガスと前記オゾンとを互いに混合しないように交互に供給し、前記基板の表面に酸化膜を形成する基板処理方法。
基板を処理室内に搬入する基板搬入工程と、
前記処理室内の雰囲気の排気を実質的に止めた状態で、前記処理室内にオゾンを供給す
るオゾン供給工程と、
前記処理室内に残留する前記オゾンおよび前記オゾンの中間体を除去するオゾン除去工程と、を有し、
前記オゾン供給工程と前記オゾン除去工程とを複数回繰り返し、前記基板の表面に酸化膜を形成する基板処理方法。
前記オゾン供給工程では、前記オゾンを供給した直後の前記処理室内の圧力が0.1〜1000Paである。
前記オゾン供給工程では、前記処理室内の圧力を平均圧力で調圧しつつ前記処理室内に前記オゾンを供給する。
前記オゾン供給工程の前に、前記処理室に接続されたガス溜り部内に前記オゾンを充填するオゾン充填工程を有し、
前記オゾン供給工程では、前記ガス溜り部内に充填された前記オゾンを前記処理室内に供給する。
前記オゾン充填工程では、前記ガス溜り部内の圧力が100000Paになるまで、前記ガス溜り部内に前記オゾンを充填する。
前記各工程は、前記基板を第1の温度に加熱しつつ、前記ガス溜り部と前記処理室とを接続するガス供給管を第2の温度に加熱し、さらに、前記ガス溜り部を第3の温度に冷却しつつ行い、
前記第1の温度は前記第2の温度より高く、前記第2の温度は前記第3の温度より高い。
基板を収容した処理室に接続されたガス溜り部内にオゾンを充填する工程と、
前記ガス溜り部内に充填された前記オゾンを前記処理室内に供給する工程と、
前記処理室内の雰囲気を排気する工程と、
を複数繰り返して、前記基板の表面に酸化膜を形成する基板処理方法。
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にオゾンを供給するガス供給ユニットと、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気ユニットと、
制御部と、を有し、
前記ガス供給ユニットは、前記処理室と接続されたオゾン供給路と、前記オゾン供給路の開閉を行うオゾン供給バルブと、を備え、
前記排気ユニットは、前記処理室と接続された排気路と、前記排気路を開閉する排気バルブと、を備え、
前記制御部は、
前記オゾンを前記処理室内に供給するときは、前記処理室内の雰囲気の排気を実質的に止めた状態で前記オゾン供給路から前記オゾンを前記処理室内に供給するように前記ガス供給ユニットおよび前記排気ユニットを制御する基板処理装置。
前記ガス供給ユニットは、前記オゾン供給バルブより上流側に配置され、オゾンを溜めるガス溜り部を有し、
前記制御部は、前記オゾン供給バルブを閉じた状態で、前記オゾンを前記オゾン供給路に供給して前記オゾンを前記ガス溜り部内に溜めた後、前記オゾン供給バルブを開けて前記ガス溜り部内に溜めた前記オゾンを前記処理室内に供給するよう前記ガス供給ユニットを制御する。
前記処理室の容積に対する前記ガス溜り部の容積の比率は、1/2100〜1/105である。
前記ガス供給ユニットは、前記ガス溜り部を冷却する冷却媒体を有する冷却ユニットを備える。
前記ガス溜り部の内壁は、Fe酸化膜、Ti酸化膜、Al酸化膜、Ni酸化膜、Cr酸化膜のいずれかでコーティングされる。
基板を収容する処理室と、処理室の外に配置され、処理室内の雰囲気及び基板を加熱する加熱ユニットと、処理室に所望のガスを供給するガス供給ユニットと、処理室内の雰囲気を排気する排気ユニットと、少なくともガス供給ユニットにおけるガス供給動作あるいは排気ユニットにおけるガス排気動作を制御する制御部と、を有する基板処理装置であって、ガス供給ユニットは、処理室内にオゾンを供給するオゾン供給部を有し、オゾン供給部は、オゾン供給路と、処理室との接続部より上流側であるオゾン供給路に配置され、オゾンを溜めるガス溜りと、このガス溜りと処理室との接続部との間であるオゾン供給路に配置されオゾン供給路を開閉するオゾン供給バルブとを有し、制御部は、オゾンを処理室に供給する際には、第一に、オゾン供給バルブを閉じ、オゾンをオゾン供給路に流して所望の量の前記オゾンをガス溜りに溜め、次に、オゾン供給バルブを開けてガス溜りに溜めたオゾンを処理室に供給するようにガス供給ユニットを制御することにより基板上に所望の酸化膜を形成する基板処理装置を提供する。処理室が大気圧よりも減圧されており、オゾン供給溜り圧力が処理室よりも高圧となっており、基板は、基板保持具により、処理室に水平且つ多段配置されている。この状態で、オゾン供給バルブを開とすると、オゾンが各基板の上面に沿ってパルス的に供給されるので、基板がオゾンにより面内膜厚に処理される。
を止めた状態であるいは前記処理室の排気を非常に絞った状態で、前記ガス溜りから該ガス溜りに溜めた前記オゾンを前記処理室に供給するように前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットを制御することにより前記基板上に所望の酸化膜を形成する基板処理装置。オゾンにより基板を酸化する際に、排気を停止又は排気を絞ると、基板が面内均一に処理される。
排気ユニットが下部に設けられると、処理室内を流れた後に排気することができるので、原料ガス(処理ガス)の無駄がなくなる。また、処理室内でのガスの流れを乱すことなく、酸化や成膜に適した流れを形成するのに適している。
このような処理室とすると、各基板に対して水平フローを形成することができるので、各基板の面内均一性を向上させることができる。また、インナチューブとアウタチューブとの間の間隙を通った後の処理ガスと、インナチューブの開放端からの処理ガスとの両方を排気させることができるので、ガスの置換効率を向上させることができる。
ガス溜りを冷却すると、オゾンの寿命が延びるので、一定の品質で基板を処理することが可能になる。
簡単な構成で確実にオゾン供給溜りを冷却できるので、信頼性が向上する。
このような構成とすると、原料ガスにより基板を処理している間にオゾンがガス溜りに蓄えられることができる。オゾンは、原料ガスによる処理が終了した直後に、オゾン供給バルブを開とすることによって、基板に供給され、原料ガスの原料と反応して酸化、又は成膜を行う。
これにより、処理室が清浄化される。
処理室に接続されたガス溜りにオゾンを充填する第1の工程と、前記ガス溜りに充填されたオゾンを前記処理室に供給する第2の工程と、前記処理室内の雰囲気を排気する第3の工程と、を含み、前記第1の工程から前記第3の工程を少なくとも1回以上繰り返して行い、前記処理室内に積層して収容された複数の基板の表面に所望の厚さの酸化膜を形成する半導体装置の製造方法。
このような工程により、基板を面内均一に処理して酸化膜を形成することができる。
原料ガスとオゾンを互いに混合しないように所定回数交互に繰り返して処理室に供給して、前記処理室内に積層して収容された複数の基板の表面に所望の厚さの酸化膜を形成する半導体装置の製造方法であって、前記処理室に前記原料ガスを供給する第1の工程と、前記処理室に接続されたガス溜りに前記オゾンを充填する第2の工程と、前記ガス溜りに充填されたオゾンを前記処理室に供給する第3の工程と、前記処理室内の雰囲気を排気す
る第4の工程と、を含み、前記第1の工程から前記第4の工程を少なくとも1回以上繰り返して行い、前記処理室内に積層して収容された複数の基板の表面に所望の厚さの酸化膜を形成する半導体装置の製造方法。このような工程を実施すると、基板に対し面内均一に所望の膜を形成することができる。
200 ウエハ(基板)
201 処理室
203 反応管
207 ヒータ(ヒータユニット)
231 排気管(排気路)
232a 第1のガス供給管
232b 第2のガス供給管(オゾン供給路)
233a 第1のガス供給ノズル
233b 第2のガス供給ノズル
243e 第5のバルブ(排気バルブ)
246 真空ポンプ(排気ユニット)
248a 第1のガス噴出口
248b 第2のガス噴出口
280 コントローラ(制御部)
AV1 ガス導入バルブ
AV2 ガス供給バルブ
Claims (5)
- 基板を収容した処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、
前記処理室内に残留する前記原料ガスおよび前記原料ガスの中間体を除去する原料ガス除去工程と、
前記処理室内の雰囲気の排気を実質的に止めた状態で、前記処理室内にオゾンを供給するオゾン供給工程と、
前記処理室内に残留する前記オゾンおよび前記オゾンの中間体を除去するオゾン除去工程と、
を複数回繰り返して前記原料ガスと前記オゾンとを互いに混合しないよう交互に供給し、前記基板の表面に酸化膜を形成する基板処理方法。 - 基板を収容した処理室内に原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内の雰囲気を排気する工程と、
前記処理室に接続されたガス溜り部内にオゾンを充填する工程と、
前記処理室内に、前記ガス溜り部内に充填された前記オゾンを供給する工程と、
前記処理室内の雰囲気を排気する工程と、
を複数回行って前記原料ガスと前記オゾンとを互いに混合しないように交互に供給し、前記基板の表面に酸化膜を形成する基板処理方法。 - 基板を処理室内に搬入する基板搬入工程と、
前記処理室内の雰囲気の排気を実質的に止めた状態で、前記処理室内にオゾンを供給するオゾン供給工程と、
前記処理室内に残留する前記オゾンおよび前記オゾンの中間体を除去するオゾン除去工程と、を有し、
前記オゾン供給工程と前記オゾン除去工程とを複数回繰り返し、前記基板の表面に酸化膜を形成する基板処理方法。 - 基板を収容した処理室に接続されたガス溜り部内にオゾンを充填する工程と、
前記ガス溜り部内に充填された前記オゾンを前記処理室内に供給する工程と、
前記処理室内の雰囲気を排気する工程と、
を複数繰り返して、前記基板の表面に酸化膜を形成する基板処理方法。 - 基板を処理する処理室と、
前記処理室内にオゾンを供給するガス供給ユニットと、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気ユニットと、
制御部と、を有し、
前記ガス供給ユニットは、前記処理室と接続されたオゾン供給路と、前記オゾン供給路の開閉を行うオゾン供給バルブと、を備え、
前記排気ユニットは、前記処理室と接続された排気路と、前記排気路を開閉する排気バルブと、を備え、
前記制御部は、
前記オゾンを前記処理室内に供給するときは、前記処理室内の雰囲気の排気を実質的に止めた状態で前記オゾン供給路から前記オゾンを前記処理室内に供給するように前記ガス供給ユニットおよび前記排気ユニットを制御する基板処理装置。
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