JP2010245228A - Apparatus and method for controlling semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェーハに対し成膜処理等の熱処理を行う、半導体装置の製造装置およびその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus and a control method thereof for performing a heat treatment such as a film forming process on a semiconductor wafer.
一般に、半導体デバイスを製造するには、半導体ウェーハに成膜処理、酸化拡散処理等の各種の熱処理を繰り返し行って所望のデバイスを製造するが、半導体デバイスが高密度化、多層化及び高集積化するに伴ってその仕様が年々厳しくなっており、これらの各種の熱処理のウェーハ面内における均一性の向上が特に望まれている。 In general, semiconductor devices are manufactured by repeatedly performing various heat treatments such as film formation processing and oxidative diffusion processing on a semiconductor wafer to manufacture a desired device. However, semiconductor devices are increased in density, multilayered and highly integrated. Accordingly, the specifications are becoming stricter year by year, and improvement of uniformity in the wafer surface of these various heat treatments is particularly desired.
例えばこれらの熱処理の内のゲート絶縁膜のように非常に薄い酸化膜などに対しても更なる薄膜化が要求され、これと同時に更に高い絶縁性が要求されている。これらの絶縁膜としては、シリコン酸化膜を用いてきたが、最近にあっては、より絶縁特性の良好な材料である、金属酸化膜、例えば酸化ハフニウム等が用いられている。 For example, even a very thin oxide film such as a gate insulating film in these heat treatments is required to be further thinned, and at the same time, higher insulation is required. As these insulating films, silicon oxide films have been used. Recently, however, metal oxide films, such as hafnium oxide, which are materials having better insulating characteristics, are used.
酸化ハフニウムを形成する場合を例にすると、ハフニウムの有機化合物を用い、これを窒素ガス等でバブリングしながら供給し、半導体ウェーハを例えば400℃程度のプロセス温度に維持し、真空雰囲気下でALD(Atomic Layer Deposition)やCVD(Chemical Vapor Deposition)により酸化ハフニウム膜を堆積させている。 Taking the case of forming hafnium oxide as an example, an organic compound of hafnium is used, supplied while bubbling with nitrogen gas or the like, and the semiconductor wafer is maintained at a process temperature of, for example, about 400 ° C., and ALD ( A hafnium oxide film is deposited by atomic layer deposition (CVD) or CVD (Chemical Vapor Deposition).
ここで、従来の熱処理装置について説明する。図5は従来の熱処理装置の一例の概略構成を示す縦断面図、図6は図5に示す熱処理装置の横断面図である。 Here, a conventional heat treatment apparatus will be described. FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an example of a conventional heat treatment apparatus, and FIG. 6 is a transverse sectional view of the heat treatment apparatus shown in FIG.
真空引き可能なプロセスチャンバー部1内には、この底部より起立されて例えばアルミニウムよりなる円筒体状のウェーハステージ支持台2が設けられている。ウェーハステージ支持台2に支持された状態でウェーハステージ3が設置され、上記ウェーハステージ支持台2の上方側に対し、円形リング状の微量熱伝導板4が設けられている。
In the
ウェーハステージ3は昇温可能な機構を有し(図示せず)、例えば酸化ハフニウムを堆積する場合は、400℃程度に保持されている。
The
プロセスチャンバー部1の側壁内には、プロセスチャンバー部1内の側壁温度を均一にするためのヒータ5とプロセスチャンバー部1の側壁温度測定用の熱電対6とが設置されている。図5および図6の例では、ヒータ5が7本および、温度測定用の熱電対6が6本、プロセスチャンバー部1内の側壁内に設置されている。
In the side wall of the
さらに、プロセスチャンバー部1の天井部には、シャワーヘッド部7が設けられ、これにより処理ガス11、すなわちハフニウムの有機化合物ガス等がプロセスチャンバー部1内に供給されるようになっている。
Furthermore, a
半導体ウェーハ10はウェーハ搬送部8よりプロセスチャンバー部1に挿入され成膜処理が行われるが、ウェーハ搬送部8とプロセスチャンバー部1とを仕切るためのゲートバルブ部9が設置されている。ゲートバルブ部9の下端は、プロセスチャンバー部1およびウェーハ搬送部8において内部の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ12を介してアクチュエータ13に接続されている。
The
従来装置の課題について図5に即して説明する。従来装置では例えば酸化ハフニウムを半導体ウェーハ10表面に堆積する場合、ウェーハ中心部よりも主としてウェーハ周縁部の一部にて膜厚が比較的薄くなり、膜厚の面内均一性が劣化してしまう現象が多く見られた。この理由は、半導体ウェーハ10の外周側に位置する、プロセスチャンバー部1に設置されている、ウェーハ搬送部8とプロセスチャンバー部1を仕切るゲートバルブ部9の近傍14の温度が、ゲートバルブ部9以外のプロセスチャンバー部1近傍部の温度よりも低いため、熱的に悪影響を与えてウェーハ面内の均一性を劣化させている。
The problem of the conventional apparatus will be described with reference to FIG. In the conventional apparatus, for example, when hafnium oxide is deposited on the surface of the
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、プロセスチャンバー部1のゲートバルブ部9の近傍14の温度を低下させることなく、半導体ウェーハに対する熱処理の面内均一性を大幅に向上させることを可能とする、半導体装置の製造装置およびその制御方法を提供することである。
The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to manufacture a semiconductor device that can greatly improve in-plane uniformity of heat treatment on a semiconductor wafer without lowering the temperature in the vicinity of the gate valve portion 9 of the
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造装置は、チャンバー部と、チャンバー部に連結された前室部と、チャンバー部と前室部との間に設けられたゲートバルブ部と、ゲートバルブ部とチャンバー部との間に配置された開閉自在の仕切部と、仕切部に設けられた仕切部加熱手段とを備えている。 In order to solve the above problems, a semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention includes a chamber part, a front chamber part connected to the chamber part, and a gate valve part provided between the chamber part and the front chamber part. And an openable / closable partition disposed between the gate valve section and the chamber section, and a partition heating means provided in the partition section.
この構成によれば、ゲートバルブ部よりチャンバー部側に仕切部を配置し、この仕切部を仕切部加熱手段によって加熱するようにしたので、チャンバー部内において、ゲートバルブ部の近傍の温度を制御することができ、ゲートバルブ部の近傍の温度をゲートバルブ部の近傍以外の温度に比べて低下することを回避し、チャンバー部内の温度分布の均一性を高めることができる。その結果、チャンバー部内での処理対象物の温度および成膜ガスの温度の均一性を向上させることができ、したがって処理対象物への堆積膜厚の均一性を向上させることができる。 According to this configuration, the partition portion is arranged on the chamber portion side from the gate valve portion, and the partition portion is heated by the partition portion heating means, so that the temperature in the vicinity of the gate valve portion is controlled in the chamber portion. Therefore, it is possible to avoid the temperature in the vicinity of the gate valve portion from lowering than the temperature in the vicinity of the gate valve portion, and to improve the uniformity of the temperature distribution in the chamber portion. As a result, the uniformity of the temperature of the object to be processed and the temperature of the film forming gas in the chamber can be improved, and therefore the uniformity of the deposited film thickness on the object to be processed can be improved.
上記の半導体装置の製造装置においては、仕切部加熱手段は仕切部用ヒータと仕切部用熱電対とを有することが好ましい。 In the semiconductor device manufacturing apparatus, the partition heating unit preferably includes a partition heater and a partition thermocouple.
この構成によれば、仕切部用熱電対で温度を検出し、その検出結果に基づいて仕切部用ヒータを制御することが可能となり、仕切部の温度を制御できる。 According to this configuration, it is possible to detect the temperature with the thermocouple for the partition section, and to control the heater for the partition section based on the detection result, thereby controlling the temperature of the partition section.
また、上記のように、仕切部加熱手段は仕切部用ヒータと仕切部用熱電対とを有する構成の場合において、チャンバー部にはチャンバー部用熱電対が設けられた構成とし、仕切部用熱電対の温度およびチャンバー用熱電対の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段による温度検出結果に基づき仕切部用熱電対の温度およびチャンバー部用熱電対の温度が等しくなるように仕切部用ヒータを制御する制御手段とを備えることが好ましい。 Further, as described above, in the case where the partition heating means has a configuration including the heater for the partition and the thermocouple for the partition, the chamber is provided with the thermocouple for the chamber, and the thermoelectric for the partition is provided. The temperature detection means for detecting the temperature of the pair and the temperature of the thermocouple for the chamber, and for the partitioning portion so that the temperature of the thermocouple for the partitioning portion and the temperature of the thermocouple for the chamber portion are equal based on the temperature detection result by the temperature detection means It is preferable to include control means for controlling the heater.
この構成によれば、仕切部用熱電対の温度およびチャンバー部用熱電対の温度が等しくなるように仕切部用ヒータを制御することができ、その結果、チャンバー部内において、ゲートバルブ部近傍の部分とゲートバルブ部の近傍以外の部分の温度分布を均一化することできる。 According to this configuration, the heater for the partition can be controlled so that the temperature of the thermocouple for the partition and the temperature of the thermocouple for the chamber are equal. As a result, the portion in the vicinity of the gate valve in the chamber And the temperature distribution in the portion other than the vicinity of the gate valve portion can be made uniform.
また、上記構成の半導体装置の製造装置においては、チャンバー部は内部に処理対象物を搭載する搭載部を有し、チャンバー部の内壁は、その水平断面が、曲率中心が搭載部上に位置する円弧の形状を有し、仕切部はチャンバー部の内壁とほぼ同曲率で曲率中心が搭載部上に位置する円弧状の形状を有することが好ましい。 Further, in the semiconductor device manufacturing apparatus having the above-described configuration, the chamber portion has a mounting portion for mounting the processing object therein, and the inner wall of the chamber portion has a horizontal cross section and the center of curvature is located on the mounting portion. It is preferable that the partition portion has an arc shape, and the partition portion has an arc shape in which the center of curvature is located on the mounting portion with substantially the same curvature as the inner wall of the chamber portion.
この構成によれば、チャンバー部の内壁と仕切部の内壁とがほぼ連続した円を形成することとなり、ゲートバルブ部近傍の部分とゲートバルブ部の近傍以外の部分の温度分布をさらにいっそう均一化することできる。 According to this configuration, the inner wall of the chamber part and the inner wall of the partition part form a substantially continuous circle, and the temperature distribution of the part near the gate valve part and the part other than the vicinity of the gate valve part is made more uniform. Can do.
また、上記構成の半導体装置の製造装置においては、チャンバー部は内部に処理対象物を搭載する搭載部を有し、チャンバー部の内壁は、その水平断面が、対角線の中心(2本の対角線の交点)が搭載部上に位置する方形状の形状を有し、仕切部はチャンバー部の内壁とほぼ同一面を有していてもよい。 Further, in the semiconductor device manufacturing apparatus having the above-described configuration, the chamber portion includes a mounting portion on which a processing object is mounted, and the inner wall of the chamber portion has a horizontal section whose center is a diagonal line (two diagonal lines). (Intersection point) may have a rectangular shape located on the mounting portion, and the partition portion may have substantially the same plane as the inner wall of the chamber portion.
この構成によれば、チャンバー部の内壁と仕切部の内壁とがほぼ連続した方形状の形状を形成することとなり、ゲートバルブ部近傍の部分とゲートバルブ部の近傍以外の部分の温度分布をさらにいっそう均一化することできる。 According to this configuration, the inner wall of the chamber part and the inner wall of the partition part form a substantially continuous rectangular shape, and the temperature distribution of the part near the gate valve part and the part other than the vicinity of the gate valve part is further increased. It can be made more uniform.
本発明の半導体装置の製造装置の制御方法は、チャンバー部と、チャンバー部に連結された前室部と、チャンバー部と前室部との間に設けられたゲートバルブ部と、ゲートバルブ部とチャンバー部との間に配置された開閉自在の仕切部と、仕切部に設けられた仕切部加熱手段とを備え、仕切部加熱手段が仕切部用ヒータと仕切部用熱電対とを有し、チャンバー部にはチャンバー部用熱電対が設けられた半導体装置の製造装置の制御方法であって、
仕切部用熱電対の温度とチャンバー部用熱電対の温度とを検出し、仕切部用熱電対の温度とチャンバー部用熱電対の温度とが等しくなるように、仕切部用ヒータを制御する。
A method of controlling a semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention includes a chamber part, a front chamber part connected to the chamber part, a gate valve part provided between the chamber part and the front chamber part, and a gate valve part. An openable / closable partition disposed between the chamber and a partition heating means provided in the partition; the partition heating means includes a heater for the partition and a thermocouple for the partition; A control method of a semiconductor device manufacturing apparatus in which a chamber portion is provided with a thermocouple for the chamber portion,
The temperature of the partition portion thermocouple and the temperature of the chamber portion thermocouple are detected, and the partition portion heater is controlled so that the temperature of the partition portion thermocouple and the temperature of the chamber portion thermocouple are equal.
この方法によれば、仕切部用熱電対の温度およびチャンバー部用熱電対の温度が等しくなるように仕切部用ヒータを制御することができ、その結果、チャンバー部内において、ゲートバルブ部近傍の部分とゲートバルブ部の近傍以外の部分の温度分布を均一化することできる。その結果、チャンバー部内での処理対象物の温度および成膜ガスの温度の均一性を向上させることができ、したがって処理対象物への堆積膜厚の均一性を向上させることができる。 According to this method, the heater for the partition part can be controlled so that the temperature of the thermocouple for the partition part and the temperature of the thermocouple for the chamber part become equal. As a result, the portion in the vicinity of the gate valve part in the chamber part And the temperature distribution in the portion other than the vicinity of the gate valve portion can be made uniform. As a result, the uniformity of the temperature of the object to be processed and the temperature of the film forming gas in the chamber can be improved, and therefore the uniformity of the deposited film thickness on the object to be processed can be improved.
本発明に係る半導体装置の製造装置を用いることにより、チャンバー部内の温度分布の均一化を図ることができ、処理対象物(例えば、半導体ウェーハ)の周縁部の一部にて膜厚が薄くなることを抑え、処理対象物(例えば、半導体ウェーハ)の面内均一性の悪化を抑制することが可能となる。 By using the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention, the temperature distribution in the chamber portion can be made uniform, and the film thickness is reduced at a part of the peripheral portion of the processing object (for example, a semiconductor wafer). This makes it possible to suppress the deterioration of the in-plane uniformity of the object to be processed (for example, a semiconductor wafer).
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明に係る枚葉式の熱処理装置の実施例1を図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る枚葉式の熱処理装置の実施例1の概略構成を示す縦断面図、図2は図1に示す熱処理装置の横断面図である。
Example 1 of a single wafer heat treatment apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of
本実施例1では、枚葉式の熱処理装置(半導体装置の製造装置)として成膜処理装置を例にとって説明する。この成膜処理装置は、例えばアルミニウム等により内部が円筒状もしくは、箱状に形成されたプロセスチャンバー部21を有しており、このプロセスチャンバー部21の底部より起立させた、円筒状のウェーハステージ支持台22が設けられている。
In the first embodiment, a film forming apparatus will be described as an example of a single wafer heat treatment apparatus (semiconductor device manufacturing apparatus). This film forming apparatus has a
ウェーハステージ支持台22に支持された状態でウェーハステージ23が設置され、このウェーハステージ23は、例えばSiCにより形成され、昇温機構を有しプロセス処理温度まで昇温可能となる。
A
プロセスチャンバー部21の内壁は、円弧状に形成されており、その曲率中心は、ウェーハステージ23上に位置している。この場合、プロセスチャンバー部21の内壁の曲率中心はほぼウェーハステージ23の中心にほぼ一致している。これによって、処理対象物である円形のウェーハ30の周縁部からプロセスチャンバー部21の内壁までの距離がほぼ一定となっている。
The inner wall of the
上記ウェーハステージ支持台23の上方側に対し、円形リング状の微量熱伝導板24が設けられている。この微量熱伝導板24は例えば窒化アルミニウムのような比較的熱伝導率が低く、かつ処理対象物であるウェーハ30に対し汚染の恐れがない断熱材料よりなる。
A circular ring-shaped minute
プロセスチャンバー部21の側壁内には、プロセスチャンバー部21内の側壁温度を均一にするためのヒータ25とプロセスチャンバー部21の側壁温度測定用の熱電対26とが設置されている。ヒータ25と熱電対26とでチャンバー部加熱手段が構成される。図1および図2の例では、ヒータ25が7本および、温度測定用の熱電対26が6本、プロセスチャンバー部21内の側壁内に設置されている。
A
ウェーハステージ23と対向するプロセスチャンバー部21の天井部には、成膜ガス(処理ガス)35等をプロセスチャンバー部21内へ導入するためにシャワーヘッド部27が設けられている。
A
プロセスチャンバー部21の底部には排気口31が設けられ、この排気口31には図示していない真空ポンプが接続され、プロセスチャンバー部21内を所定の真空度に真空引きし得るようになっている。
An
そして、プロセスチャンバー部21と前室部であるウェーハ搬送部28とが連結されているが、プロセスチャンバー部21と前室部であるウェーハ搬送部28との間には、ウェーハ30を搬出入する際に開閉させるゲートバルブ部29が設けられている。ゲートバルブ部29の下端は、プロセスチャンバー部21およびウェーハ搬送部28において内部の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ36を介してアクチュエータ37に接続されている。
The
さらに、本発明の特徴とするプロセスチャンバー部21およびゲートバルブ部29の間に温度制御可能な仕切部32が設置されている。本温度制御可能な仕切部32の材質はプロセスチャンバー部21と同じ材質を使用する。例として、本プロセスチャンバー部21ではアルミニウムを使用しており、同材料にて温度制御可能な仕切部32を設ける。
Furthermore, a
温度制御可能な仕切部32の内部には温度制御用のヒータ33が挿入されており、さらに、温度測定用の熱電対34を設けることでヒータ33に対し、プロセスチャンバー部21と同等の温度制御を可能とする。ヒータ33と熱電対34とで仕切部加熱手段が構成される。図1および図2の例では、ヒータ33が1本および、温度測定用の熱電対34が2本、温度制御可能な仕切部32に設置されている。
A
温度制御可能な仕切部32の下端は、プロセスチャンバー部21内部の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ38を介してアクチュエータ39に接続されている。
The lower end of the temperature-
次に、以上のように構成された本実施例1に係る半導体装置の製造装置の動作について図1および図3を用いて説明する。図3のウェーハ30表面に例えば酸化ハフニウムのような金属酸化膜のALD成膜処理を施す場合には、プロセスチャンバー部21とウェーハ搬送部28との間に設置された、ゲートバルブ部29および温度制御可能な仕切部32を開き、搬送アーム(図示せず)により矢印で示すように、プロセスチャンバー部21にウェーハ30を挿入する。
Next, the operation of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. When an ALD film forming process of a metal oxide film such as hafnium oxide is performed on the surface of the
次に、図1に示すように、ゲートバルブ部29および温度制御可能な仕切部32を閉め、排気口31から内部雰囲気を排気することによりプロセスチャンバー部21内を所定の真空度、例えば1330Pa以下の範囲に設定する。
Next, as shown in FIG. 1, the
上記動作と並行して、温度制御可能な仕切部32の温度をプロセスチャンバー部21内に設置している熱電対26と同温に制御するため、上記温度制御可能な仕切部32内に設置しているヒータ33および熱電対34によって温度制御することで、プロセスチャンバー部21の温度まで昇温し、同温に制御することが可能となる。
In parallel with the above operation, the temperature of the
例えばプロセスチャンバー温度を150℃程度に制御する場合、温度制御可能な仕切部32の熱電対34の温度も同温の150℃になるように、温度制御可能な仕切部32内のヒータ33を昇温させる。
For example, when the process chamber temperature is controlled to about 150 ° C., the
温度制御回路については、詳細な回路図は省くが、熱電対26、34の温度を検出する温度検出部と、この温度検出部の検出信号に基づいて、ヒータ25および33への供給電力を制御する制御部とを有している。この制御部は、具体的には、熱電対26の温度を検出し、その検出温度が所定の目標温度、例えば150℃になるように、ヒータ25への電力供給を制御し、これと併せて、熱電対34の温度を検出し、その検出温度が同じ目標温度の150℃となるように、ヒータ33への供給電力を制御する。
As for the temperature control circuit, a detailed circuit diagram is omitted, but the temperature detection unit for detecting the temperature of the
以上のような温度制御動作によって、プロセスチャンバー部21内において、ゲートバルブ部29近傍部分とそれ以外の部分の温度分布が均一化される。したがって、処理対象物である半導体ウェーハ30の温度分布も成膜ガスの温度分布も均一化される。その結果、半導体ウェーハ30の表面の堆積膜厚の均一性が高くなる。
By the temperature control operation as described above, the temperature distribution in the vicinity of the
次に成膜ガス35をシャワーヘッド部27へ所定量供給し成膜処理を行う。
Next, a predetermined amount of
ここで、従来装置にあっては、ウェーハステージ支持台22の上方側に対し、円形リング状の微量熱伝導板24が設けられているのみであり、ゲートバルブ部29近傍の温度を積極的に制御できていない。
Here, in the conventional apparatus, only a circular ring-shaped minute
そのため、上記ゲートバルブ部29近傍の温度低下に起因する膜厚低下が発生し、成膜された半導体ウェーハ30の面内均一性は10〜15%程度である。
Therefore, a film thickness decrease due to a temperature decrease in the vicinity of the
なお、ここで面内均一性は以下のように求められる。すなわち、測定条件として、ウェーハ面内をn点(nは自然数)測定するとした場合、その測定結果の最大値(Max)、最小値(Min)、n点の平均値(Ave)として、で面内均一性は、
面内均一性(%)=100×(Max-Min)/(2×Ave)
で計算される。
Here, the in-plane uniformity is obtained as follows. That is, when measuring n points (n is a natural number) within the wafer surface as measurement conditions, the maximum value (Max), minimum value (Min), and average value (Ave) of the n points are measured as Internal uniformity is
In-plane uniformity (%) = 100 × (Max-Min) / (2 × Ave)
Calculated by
本発明の実施例1により、プロセスチャンバー部21のゲートバルブ部29の近傍温度を制御可能となり、ゲートバルブ部29の近傍において温度低下が発生することがない、そのため成膜される半導体ウェーハに対する熱処理の面内均一性は、約5%前後まで大幅に改善することが可能となる。
According to the first embodiment of the present invention, the temperature in the vicinity of the
以上説明したように、この実施例1によれば、ゲートバルブ部29とプロセスチャンバー部21との間に仕切部32を配置し、この仕切部32をヒータ33および熱電対34によって温度制御しながら加熱するようにしたので、プロセスチャンバー部21内において、ゲートバルブ部29の近傍の温度を制御することができ、ゲートバルブ部29の近傍の温度をゲートバルブ部29の近傍以外の温度に比べて低下することを回避し、プロセスチャンバー部21内の温度分布の均一性を高めることができる。その結果、プロセスチャンバー部21内での処理対象物の温度および成膜ガスの温度の均一性を向上させることができ、したがって処理対象物への堆積膜厚の均一性を向上させることができる。
As described above, according to the first embodiment, the
また、熱電対34で温度を検出し、その検出結果に基づいてヒータ33を制御することが可能となり、仕切部32の温度を制御できる。
Moreover, it becomes possible to detect temperature with the
さらに、熱電対34の温度および熱電対26の温度が等しくなるようにヒータ33を制御することができ、その結果、プロセスチャンバー部21内において、ゲートバルブ部29近傍の部分とゲートバルブ部29の近傍以外の部分の温度分布を均一化することできる。
Furthermore, the
図4は本発明の実施例2に係る半導体装置の製造装置の断面図を示す。本実施例2が前記実施例1と異なる点は、温度制御可能な仕切部32Aを円弧状に形成し、プロセスチャンバー部21Aの内壁の曲率と仕切部32Aの内壁の曲率をほぼ等しくし、プロセスチャンバー部21Aの曲率中心と仕切部32Aの曲率中心とを同じ位置にしたことである。
4 is a sectional view of a semiconductor device manufacturing apparatus according to
これらの曲率中心を、ウェーハステージ23の中心、つまり半導体ウェーハ30の中心に位置させることで、プロセスチャンバー部21Aおよび温度制御可能な仕切部32Aと円板状の半導体ウェーハ30との距離を一定にすることが可能であり、半導体ウェーハ30への周縁部の温度バラツキを抑制することができる。その結果、半導体ウェーハ30に対する熱処理の面内均一性を大幅に向上させることが可能となる。
By positioning these centers of curvature at the center of the
なお、プロセスチャンバー部21Aの曲率中心と仕切部32Aの曲率中心は、ウェーハステージ23の中心にあることが好ましいが、少なくともウェーハステージ23上にあればよい。
The center of curvature of the process chamber portion 21A and the center of curvature of the partition portion 32A are preferably at the center of the
また、上記実施例1、2では、熱処理として酸化ハフニウムを成膜する場合を例に説明したが、これに限定されず、タンタル酸化膜、酸化チタン膜、酸化ジルコニウム等を成膜する場合にも適用し得ることは勿論である。さらに、金属酸化膜のみならず、窒化膜等の成膜を行う全ての成膜についても本発明装置を適用し得る。また、成膜による熱処理に限定されず、本発明は温度依存性のある熱処理全て適用することができる。 In the first and second embodiments, the case where the hafnium oxide film is formed as the heat treatment has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the tantalum oxide film, the titanium oxide film, the zirconium oxide film, and the like are formed. Of course, it can be applied. Furthermore, the apparatus of the present invention can be applied not only to a metal oxide film but also to all film formations such as a nitride film. Further, the present invention is not limited to the heat treatment by film formation, and the present invention can be applied to any heat treatment having temperature dependency.
以上説明したように、この実施例2によれば、プロセスチャンバー部21Aの内壁と仕切部32Aの内壁とがほぼ連続した円を形成することとなり、実施例1に比べてゲートバルブ部29近傍の部分とゲートバルブ部29の近傍以外の部分の温度分布をさらにいっそう均一化することできる。その他の効果は、実施例1と同様である。
As described above, according to the second embodiment, the inner wall of the process chamber portion 21A and the inner wall of the partition portion 32A form a substantially continuous circle, which is closer to the
なお、上記実施例1、2において、プロセスチャンバー部の内壁は、その水平断面(すなわちウェーハステージを含む平面と平行な平面で切った断面)が、対角線の中心が搭載部上に位置する正方形や長方形の形状を有し、仕切部は前記チャンバー部の内壁とほぼ同一面を有するものであればよい。また、プロセスチャンバー部の内壁が、その水平断面が、対角線の中心が搭載部上に位置する多角形、例えば六角形や八角形の形状を有するものであってもよい。上記多角形としては、温度分布の観点から、特に正多角形であることが好ましい。 In the first and second embodiments, the inner wall of the process chamber portion has a horizontal cross section (that is, a cross section cut along a plane parallel to the plane including the wafer stage), a square in which the center of the diagonal line is located on the mounting portion, What is necessary is just to have a rectangular shape and a partition part has a substantially the same surface as the inner wall of the said chamber part. Further, the inner wall of the process chamber portion may have a polygonal shape whose horizontal cross section is located on the mounting portion, for example, a hexagonal shape or an octagonal shape. The polygon is preferably a regular polygon from the viewpoint of temperature distribution.
以上説明したように、本発明はウェーハ搬送部とプロセスチャンバー部間のゲートバルブ部近傍の温度低下に起因する膜厚低下を抑えることで、半導体ウェーハの面内均一性の悪化を抑制できる、半導体装置の製造装置を提供できる。 As described above, the present invention can suppress deterioration of in-plane uniformity of a semiconductor wafer by suppressing a decrease in film thickness due to a decrease in temperature in the vicinity of a gate valve portion between a wafer transfer portion and a process chamber portion. A device manufacturing apparatus can be provided.
21、21A プロセスチャンバー部
22 ウェーハステージ支持台
23 ウェーハステージ
24 微量熱伝導板
25 ヒータ
26 熱電対
27 シャワーヘッド部
28 ウェーハ搬送部
29 ゲートバルブ部
30 半導体ウェーハ
31 排気口
32、32A 仕切部
33 ヒータ
34 熱電対
21, 21A
Claims (6)
前記仕切部用熱電対の温度および前記チャンバー部用熱電対の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段による温度検出結果に基づき前記仕切部用熱電対の温度および前記チャンバー部用熱電対の温度が等しくなるように前記仕切部用ヒータを制御する制御手段とを備えた請求項2記載の半導体装置の製造装置。 The chamber part is provided with a thermocouple for the chamber part,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the thermocouple for the partitioning section and the temperature of the thermocouple for the chamber section, and the temperature of the thermocouple for the partitioning section and the thermocouple for the chamber section based on the temperature detection result by the temperature detecting means The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising: a control unit that controls the heater for the partitioning section so that the temperatures of the two are equal.
前記仕切部用熱電対の温度と前記チャンバー部用熱電対の温度とを検出し、前記仕切部用熱電対の温度と前記チャンバー部用熱電対の温度とが等しくなるように、前記仕切部用ヒータを制御する半導体装置の製造装置の制御方法。 A chamber portion, a front chamber portion connected to the chamber portion, a gate valve portion provided between the chamber portion and the front chamber portion, and disposed between the gate valve portion and the chamber portion. And a partition part heating means provided in the partition part, the partition part heating means having a heater for the partition part and a thermocouple for the partition part, and the chamber part includes a chamber. A method for controlling a semiconductor device manufacturing apparatus provided with a thermocouple for a part,
The temperature of the thermocouple for the partition part and the temperature of the thermocouple for the chamber part are detected, and the temperature of the thermocouple for the partition part and the temperature of the thermocouple for the chamber part are equalized. A method of controlling a semiconductor device manufacturing apparatus for controlling a heater.
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- 2009-04-03 JP JP2009091342A patent/JP2010245228A/en active Pending
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