JP2011119593A - 半導体装置の製造方法および基板処理装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法および基板処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011119593A JP2011119593A JP2009277712A JP2009277712A JP2011119593A JP 2011119593 A JP2011119593 A JP 2011119593A JP 2009277712 A JP2009277712 A JP 2009277712A JP 2009277712 A JP2009277712 A JP 2009277712A JP 2011119593 A JP2011119593 A JP 2011119593A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- processing chamber
- gas
- source
- exhaust conductance
- exhaust
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
【課題】処理室内からの酸化剤の排出時間を短縮し、生産性を向上させる。
【解決手段】基板を収容した処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとした状態で、処理室内に原料ガスを供給しつつ処理室内を排気する工程と、処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとした状態で、処理室内にパージガスを供給しつつ処理室内を排気することで処理室内の原料ガスを排出する工程と、処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとした状態で、処理室内に酸化剤を供給しつつ処理室内を排気する工程と、処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスよりも大きな第2の排気コンダクタンスとした状態で、処理室内にパージガスを供給しつつ処理室内を排気することで処理室内の酸化剤を排出する工程と、を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す。
【選択図】図2
【解決手段】基板を収容した処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとした状態で、処理室内に原料ガスを供給しつつ処理室内を排気する工程と、処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとした状態で、処理室内にパージガスを供給しつつ処理室内を排気することで処理室内の原料ガスを排出する工程と、処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとした状態で、処理室内に酸化剤を供給しつつ処理室内を排気する工程と、処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスよりも大きな第2の排気コンダクタンスとした状態で、処理室内にパージガスを供給しつつ処理室内を排気することで処理室内の酸化剤を排出する工程と、を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す。
【選択図】図2
Description
本発明は、基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法およびその工程で好適に用いられる基板処理装置に関する。
半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、ALD(Atomic Layer Deposition)法により基板上に高誘電率絶縁膜等の薄膜を形成する成膜工程がある。また、CVD(Chemical Vapor Deposition)法によりサイクリックに高誘電率絶縁膜等の薄膜を形成する成膜工程もある(以下、サイクリックCVD法ともいう)。
これらの成膜工程では、通常、基板を収容した処理室内に原料ガスを供給する工程と、処理室内から原料ガスを排出する工程と、処理室内に酸化剤を供給する工程と、処理室内から酸化剤を排出する工程と、を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す(例えば特許文献1、特許文献2参照)。
しかしながら、酸化剤には、処理室内の部材に吸着しやすく脱離しにくいものがあり、このような酸化剤を用いた場合、処理室内からの酸化剤の排出に時間がかかり、生産性の低下に繋がることがあった。特に、酸化剤としてH2Oガスを用いる場合、H2Oガスは酸化剤の中でも処理室内の部材に吸着しやすく脱離しにくいので、排出に多大な時間を要し、生産性の低下に繋がることがあった。
本発明の目的は、処理室内からの酸化剤の排出時間を短縮し、生産性を向上させることができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することにある。
本発明の一態様によれば、
基板を収容した処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内に原料ガスを供給しつつ前記処理室内を排気する工程と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内にパージガスを供給しつつ前記処理室内を排気することで前記処理室内の前記原料ガスを排出する工程と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内に前記酸化剤を供給しつつ前記処理室内を排気する工程と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスよりも大きな第2の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内にパージガスを供給しつつ前記処理室内を排気することで前記処理室内の前記酸化剤を排出する工程と、
を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
基板を収容した処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内に原料ガスを供給しつつ前記処理室内を排気する工程と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内にパージガスを供給しつつ前記処理室内を排気することで前記処理室内の前記原料ガスを排出する工程と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内に前記酸化剤を供給しつつ前記処理室内を排気する工程と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスよりも大きな第2の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内にパージガスを供給しつつ前記処理室内を排気することで前記処理室内の前記酸化剤を排出する工程と、
を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内に酸化剤を供給する酸化剤供給系と、
前記処理室内にパージガスを供給するパージガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを調整する排気コンダクタンス調整部と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内に前記原料ガスを供給しつつ前記処理室内を排気し、前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内にパージガスを供給しつつ前記処理室内を排気することで前記処理室内の前記原料ガスを排出し、前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内に前記酸化剤を供給しつつ前記処理室内を排気し、前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスよりも大きな第2の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内にパージガスを供給しつつ前記処理室内を排気することで前記処理室内の前記酸化剤を排出し、これを1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すように、前記原料ガス供給系、前記酸化剤供給系、前記パージガス供給系、前記排気系、および、前記排気コンダクタンス調整部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内に酸化剤を供給する酸化剤供給系と、
前記処理室内にパージガスを供給するパージガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを調整する排気コンダクタンス調整部と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内に前記原料ガスを供給しつつ前記処理室内を排気し、前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内にパージガスを供給しつつ前記処理室内を排気することで前記処理室内の前記原料ガスを排出し、前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内に前記酸化剤を供給しつつ前記処理室内を排気し、前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスよりも大きな第2の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内にパージガスを供給しつつ前記処理室内を排気することで前記処理室内の前記酸化剤を排出し、これを1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すように、前記原料ガス供給系、前記酸化剤供給系、前記パージガス供給系、前記排気系、および、前記排気コンダクタンス調整部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本発明によれば、処理室内からの酸化剤の排出時間を短縮し、生産性を向上させることができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することができる。
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
まず、本実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図3,4を参照しながら説明する。図3は、本発明の実施形態にかかる基板処理装置のウェハ処理時における断面構成図であり、図4は、本発明の実施形態にかかる基板処理装置のウェハ搬送時における断面構成図である。
まず、本実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図3,4を参照しながら説明する。図3は、本発明の実施形態にかかる基板処理装置のウェハ処理時における断面構成図であり、図4は、本発明の実施形態にかかる基板処理装置のウェハ搬送時における断面構成図である。
<処理室>
図3,4に示すとおり、本実施形態にかかる基板処理装置は、処理容器202を備えている。処理容器202は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器202は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)などの金属材料により構成されている。処理容器202内には、基板としてのウェハ200を処理する処理室201が形成されている。
図3,4に示すとおり、本実施形態にかかる基板処理装置は、処理容器202を備えている。処理容器202は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器202は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)などの金属材料により構成されている。処理容器202内には、基板としてのウェハ200を処理する処理室201が形成されている。
<支持台>
処理室201内には、ウェハ200を支持する支持台203が設けられている。ウェハ200が直接触れる支持台203の上面には、例えば、石英(SiO2)、カーボン、セラミックス、炭化ケイ素(SiC)、酸化アルミニウム(Al2O3)、又は窒化アルミニウム(AlN)などから構成された支持板としてのサセプタ217が設けられている。また、支持台203には、ウェハ200を加熱する加熱手段としてのヒータ206が内蔵されている。なお、支持台203の下端部は、処理容器202の底部を貫通している。
処理室201内には、ウェハ200を支持する支持台203が設けられている。ウェハ200が直接触れる支持台203の上面には、例えば、石英(SiO2)、カーボン、セラミックス、炭化ケイ素(SiC)、酸化アルミニウム(Al2O3)、又は窒化アルミニウム(AlN)などから構成された支持板としてのサセプタ217が設けられている。また、支持台203には、ウェハ200を加熱する加熱手段としてのヒータ206が内蔵されている。なお、支持台203の下端部は、処理容器202の底部を貫通している。
処理室201の外部には、支持台203を昇降させる昇降機構207bが設けられている。この昇降機構207bを作動させて支持台203を昇降させることにより、サセプタ217上に支持されるウェハ200を昇降させることが可能となっている。支持台203は、ウェハ200の搬送時には図4で示される位置(ウェハ搬送位置)まで下降し、ウェハ200の処理時には図3で示される位置(ウェハ処理位置)まで上昇する。なお、支持台203の下端部の周囲は、ベローズ203aにより覆われており、処理室201内は気密に保持されている。
また、処理室201の底面(床面)には、例えば3本のリフトピン208bが鉛直方向に立ち上がるように設けられている。また、支持台203(サセプタ217も含む)には、かかるリフトピン208bを貫通させるための貫通孔208aが、リフトピン208bに対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、支持台203をウェハ搬送位置まで下降させた時には、図4に示すように、リフトピン208bの上端部がサセプタ217の上面から突出して、リフトピン208bがウェハ200を下方から支持するようになっている。また、支持台203をウェハ処理位置まで上昇させたときには、図3に示すように、リフトピン208bはサセプタ217の上面から埋没して、サセプタ217がウェハ200を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン208bは、ウェハ200と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
<ウェハ搬送口>
処理室201(処理容器202)の内壁側面には、処理室201の内外にウェハ200を搬送するためのウェハ搬送口250が設けられている。ウェハ搬送口250にはゲートバルブ251が設けられており、ゲートバルブ251を開くことにより、処理室201内と搬送室(予備室)271内とが連通するようになっている。搬送室271は搬送容器(密閉容器)272内に形成されており、搬送室271内にはウェハ200を搬送する搬送ロボット273が設けられている。搬送ロボット273には、ウェハ200を搬送する際にウェハ200を支持する搬送アーム273aが備えられている。支持台203をウェハ搬送位置まで下降させた状態で、ゲートバルブ251を開くことにより、搬送ロボット273により処理室201内と搬送室271内との間でウェハ200を搬送することが可能となっている。処理室201内に搬送されたウェハ200は、上述したようにリフトピン208b上に一時的に載置される。なお、搬送室271のウェハ搬送口250が設けられた側と反対側には、図示しないロードロック室(ロードロックモジュール)が設けられており、搬送ロボット273によりロードロック室内と搬送室271内との間でウェハ200を搬送することが可能となっている。ロードロック室は、未処理もしくは処理済ウェハ200を一時的に収容する予備室として機能する。
処理室201(処理容器202)の内壁側面には、処理室201の内外にウェハ200を搬送するためのウェハ搬送口250が設けられている。ウェハ搬送口250にはゲートバルブ251が設けられており、ゲートバルブ251を開くことにより、処理室201内と搬送室(予備室)271内とが連通するようになっている。搬送室271は搬送容器(密閉容器)272内に形成されており、搬送室271内にはウェハ200を搬送する搬送ロボット273が設けられている。搬送ロボット273には、ウェハ200を搬送する際にウェハ200を支持する搬送アーム273aが備えられている。支持台203をウェハ搬送位置まで下降させた状態で、ゲートバルブ251を開くことにより、搬送ロボット273により処理室201内と搬送室271内との間でウェハ200を搬送することが可能となっている。処理室201内に搬送されたウェハ200は、上述したようにリフトピン208b上に一時的に載置される。なお、搬送室271のウェハ搬送口250が設けられた側と反対側には、図示しないロードロック室(ロードロックモジュール)が設けられており、搬送ロボット273によりロードロック室内と搬送室271内との間でウェハ200を搬送することが可能となっている。ロードロック室は、未処理もしくは処理済ウェハ200を一時的に収容する予備室として機能する。
<排気系>
処理室201(処理容器202)の内壁側面であって、ウェハ搬送口250の反対側には、処理室201内の雰囲気を排気する排気口260が設けられている。排気口260には排気チャンバ260aを介して排気管261が接続されており、排気管261には、処理室201内を所定の圧力に制御するAPC(Auto Pressure Controller)等の圧力調整器262、原料回収トラップ263、及び真空ポンプ264が順に直列に接続されている。
主に、排気口260、排気チャンバ260a、排気管261、圧力調整器262、原料回収トラップ263、真空ポンプ264により排気系(排気ライン)が構成される。
処理室201(処理容器202)の内壁側面であって、ウェハ搬送口250の反対側には、処理室201内の雰囲気を排気する排気口260が設けられている。排気口260には排気チャンバ260aを介して排気管261が接続されており、排気管261には、処理室201内を所定の圧力に制御するAPC(Auto Pressure Controller)等の圧力調整器262、原料回収トラップ263、及び真空ポンプ264が順に直列に接続されている。
主に、排気口260、排気チャンバ260a、排気管261、圧力調整器262、原料回収トラップ263、真空ポンプ264により排気系(排気ライン)が構成される。
<ガス導入口>
処理室201の上部に設けられる後述のシャワーヘッド240の上面(天井壁)には、処理室201内に各種ガスを供給するためのガス導入口210が設けられている。なお、ガス導入口210に接続されるガス供給系の構成については後述する。
処理室201の上部に設けられる後述のシャワーヘッド240の上面(天井壁)には、処理室201内に各種ガスを供給するためのガス導入口210が設けられている。なお、ガス導入口210に接続されるガス供給系の構成については後述する。
<シャワーヘッド>
ガス導入口210と、ウェハ処理位置におけるウェハ200との間には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド240が設けられている。シャワーヘッド240は、ガス導入口210から導入されるガスを分散させるための分散板240aと、分散板240aを通過したガスをさらに均一に分散させて支持台203上のウェハ200の表面に供給するためのシャワー板240bと、を備えている。分散板240aおよびシャワー板240bには、複数の通気孔が設けられている。分散板240aは、シャワーヘッド240の上面およびシャワー板240bと対向するように配置されており、シャワー板240bは、支持台203上のウェハ200と対向するように配置されている。なお、シャワーヘッド240の上面と分散板240aとの間、および分散板240aとシャワー板240bとの間には、それぞれ空間が設けられており、かかる空間は、ガス導入口210から供給されるガスを分散させるための第1バッファ空間(分散室)240c、および分散板240aを通過したガスを拡散させるための第2バッファ空間240dとしてそれぞれ機能する。
ガス導入口210と、ウェハ処理位置におけるウェハ200との間には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド240が設けられている。シャワーヘッド240は、ガス導入口210から導入されるガスを分散させるための分散板240aと、分散板240aを通過したガスをさらに均一に分散させて支持台203上のウェハ200の表面に供給するためのシャワー板240bと、を備えている。分散板240aおよびシャワー板240bには、複数の通気孔が設けられている。分散板240aは、シャワーヘッド240の上面およびシャワー板240bと対向するように配置されており、シャワー板240bは、支持台203上のウェハ200と対向するように配置されている。なお、シャワーヘッド240の上面と分散板240aとの間、および分散板240aとシャワー板240bとの間には、それぞれ空間が設けられており、かかる空間は、ガス導入口210から供給されるガスを分散させるための第1バッファ空間(分散室)240c、および分散板240aを通過したガスを拡散させるための第2バッファ空間240dとしてそれぞれ機能する。
<排気ダクト>
処理室201の内壁側面には、段差部201aが設けられている。そして、この段差部201aは、コンダクタンスプレート204をウェハ処理位置近傍に保持するように構成されている。コンダクタンスプレート204は、内周部にウェハ200を収容する穴が設けられた1枚のドーナツ状(リング状)をした円板として構成されている。コンダクタンスプレート204の外周部には、所定間隔を開けて周方向に配列された複数の排出口204aが設けられている。排出口204aは、コンダクタンスプレート204の外周部がコンダクタンスプレート204の内周部を支えることができるよう、不連続に形成される。
処理室201の内壁側面には、段差部201aが設けられている。そして、この段差部201aは、コンダクタンスプレート204をウェハ処理位置近傍に保持するように構成されている。コンダクタンスプレート204は、内周部にウェハ200を収容する穴が設けられた1枚のドーナツ状(リング状)をした円板として構成されている。コンダクタンスプレート204の外周部には、所定間隔を開けて周方向に配列された複数の排出口204aが設けられている。排出口204aは、コンダクタンスプレート204の外周部がコンダクタンスプレート204の内周部を支えることができるよう、不連続に形成される。
一方、支持台203の外周部には、ロワープレート205が係止している。ロワープレート205は、リング状の凹部205bと、凹部205bの内側上部に一体的に設けられたフランジ部205aとを備えている。凹部205bは、支持台203の外周部と、処理室201の内壁側面との隙間を塞ぐように設けられている。凹部205bの底部のうち排気口260付近の一部には、凹部205b内から排気口260側へガスを排出(流通)させるためのプレート排気口205cが設けられている。フランジ部205aは、支持台203の上部外周縁上に係止する係止部として機能する。フランジ部205aが支持台203の上部外周縁上に係止することにより、ロワープレート205が、支持台203の昇降に伴い、支持台203と共に昇降されるようになっている。
支持台203がウェハ処理位置まで上昇したとき、ロワープレート205もウェハ処理位置まで上昇する。その結果、ウェハ処理位置近傍に保持されているコンダクタンスプレート204が、ロワープレート205の凹部205bの上面部分を塞ぎ、凹部205bの内部をガス流路領域とする排気ダクト259が形成されることとなる。このとき、排気ダクト259(コンダクタンスプレート204及びロワープレート205)及び支持台203によって、処理室201内が、排気ダクト259よりも上方の処理室上部と、排気ダクト259よりも下方の処理室下部と、に仕切られることとなる。なお、コンダクタンスプレート204およびロワープレート205は、排気ダクト259の内壁に堆積する反応生成物をエッチングする場合(セルフクリーニングする場合)を考慮して、高温保持が可能な材料、例えば、耐高温高負荷用石英で構成することが好ましい。
ここで、ウェハ処理時における処理室201内のガスの流れについて説明する。 まず、ガス導入口210からシャワーヘッド240の上部へと供給されたガスは、第1バッファ空間(分散室)240cを経て分散板240aの多数の孔から第2バッファ空間240dへと入り、さらにシャワー板240bの多数の孔を通過して処理室201内に供給され、ウェハ200上に均一に供給される。そして、ウェハ200上に供給されたガスは、ウェハ200の径方向外側に向かって放射状に流れる。そして、ウェハ200に接触した後の余剰なガスは、ウェハ200の外周部に位置する排気ダクト259上、すなわちコンダクタンスプレート204上を、ウェハ200の径方向外側に向かって放射状に流れ、コンダクタンスプレート204に設けられた排出口204aから、排気ダクト259内のガス流路領域内(凹部205b内)へと排出される。その後、ガスは排気ダクト259内を流れ、プレート排気口205cを経由して排気口260へと排気される。このようにガスを流すことで、処理室201下部、すなわち支持台203の裏面や処理室201の底面側へのガスの回り込みが抑制される。
なお、ウェハ処理時に支持台203を下げた状態で、処理室201内にガスを流すことも可能である。この場合、コンダクタンスプレート204とロワープレート205とが離間され、ロワープレート205の凹部205bの上面部分が開放された状態で、ウェハ200上にガスが供給される。ウェハ200上に供給されたガスは、ウェハ200の径方向外側に向かって放射状に流れ、ウェハ200の外周部に位置するロワープレート205のフランジ部205a上を、ウェハ200の径方向外側に向かって放射状に流れ、凹部205b内へと排出される。その後、ガスは凹部205b内を流れ、プレート排気口205cを経由して排気口260へと排気される。
この場合、処理室内の排気コンダクタンスは、支持台203がウェハ処理位置まで上昇したときの処理室内の排気コンダクタンスよりも大きくなる。すなわち、支持台203の昇降により処理室内の排気コンダクタンスを所望の排気コンダクタンスに調整(設定)することができる。ここで、支持台203がウェハ処理位置まで上昇したときの処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとし、支持台203がウェハ処理位置とウェハ搬送位置との間の中間位置にあるときの処理室内の排気コンダクタンスを第2の排気コンダクタンスとし、支持台203がウェハ搬送位置まで下降したときの処理室内の排気コンダクタンスを第3の排気コンダクタンスとする。この場合、第1の排気コンダクタンスよりも第2の排気コンダクタンスの方が大きく、第2の排気コンダクタンスよりも第3の排気コンダクタンスの方が大きいこととなる。
主に、コンダクタンスプレート204、ロワープレート205、支持台203、および、昇降機構207bにより、排気コンダクタンス調整(設定)部が構成される。
主に、コンダクタンスプレート204、ロワープレート205、支持台203、および、昇降機構207bにより、排気コンダクタンス調整(設定)部が構成される。
続いて、上述したガス導入口210に接続されるガス供給系の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系(ガス供給ライン)の構成図である。
<液体原料供給系>
処理室201の外部には、第1液体原料としてのHf(ハフニウム)を含む有機金属液体原料(以下、Hf原料ともいう)を供給する第1液体原料供給源220hと、第2液体原料としてのSi(シリコン)を含む有機金属液体原料(以下、Si原料ともいう)を供給する第2液体原料供給源220sが設けられている。第1液体原料供給源220h、第2液体原料供給源220sは、内部に液体原料を収容(充填)可能なタンク(密閉容器)としてそれぞれ構成されている。
処理室201の外部には、第1液体原料としてのHf(ハフニウム)を含む有機金属液体原料(以下、Hf原料ともいう)を供給する第1液体原料供給源220hと、第2液体原料としてのSi(シリコン)を含む有機金属液体原料(以下、Si原料ともいう)を供給する第2液体原料供給源220sが設けられている。第1液体原料供給源220h、第2液体原料供給源220sは、内部に液体原料を収容(充填)可能なタンク(密閉容器)としてそれぞれ構成されている。
ここで、第1液体原料供給源220h、第2液体原料供給源220sには、圧送ガス供給管237h,237sがそれぞれ接続されている。圧送ガス供給管237h,237sの上流側端部には、図示しない圧送ガス供給源が接続されている。また、圧送ガス供給管237h,237sの下流側端部は、それぞれ第1液体原料供給源220h、第2液体原料供給源220s内の上部に存在する空間に連通しており、この空間内に圧送ガスを供給するようになっている。なお、圧送ガスとしては、液体原料とは反応しないガスを用いることが好ましく、例えばN2ガス等の不活性ガスが好適に用いられる。
また、第1液体原料供給源220h、第2液体原料供給源220sには、第1液体原料供給管211h、第2液体原料供給管211sがそれぞれ接続されている。ここで、第1液体原料供給管211h、第2液体原料供給管211sの上流側端部は、それぞれ第1液体原料供給源220h、第2液体原料供給源220s内に収容した液体原料内に浸されている。また、第1液体原料供給管211h、第2液体原料供給管211sの下流側端部は、液体原料を気化させる気化部としての気化器229h,229sにそれぞれ接続されている。なお、第1液体原料供給管211h、第2液体原料供給管211sには、液体原料の供給流量を制御する流量制御手段としての液体流量コントローラ(LMFC)221h,221sと、液体原料の供給を制御する開閉バルブvh1,vs1と、がそれぞれ設けられている。なお、開閉バルブvh1,vs1は、それぞれ気化器229h,229sの内部に設けられている。
上記構成において、開閉バルブvh1,vs1を開くとともに、圧送ガス供給管237h,237sから圧送ガスを供給することにより、第1液体原料供給源220h、第2液体原料供給源220sから気化器229h,229sへと液体原料を圧送(供給)することが可能となる。
主に、第1液体原料供給源220h、圧送ガス供給管237h、第1液体原料供給管211h、液体流量コントローラ221h、バルブvh1により第1液体原料供給系(第1液体原料供給ライン)が構成され、主に、第2液体原料供給源220s、圧送ガス供給管237s、第2液体原料供給管211s、液体流量コントローラ221s、バルブvs1により第2液体原料供給系(第2液体原料供給ライン)が構成される。
主に、第1液体原料供給源220h、圧送ガス供給管237h、第1液体原料供給管211h、液体流量コントローラ221h、バルブvh1により第1液体原料供給系(第1液体原料供給ライン)が構成され、主に、第2液体原料供給源220s、圧送ガス供給管237s、第2液体原料供給管211s、液体流量コントローラ221s、バルブvs1により第2液体原料供給系(第2液体原料供給ライン)が構成される。
<気化部>
液体原料を気化する気化部としての気化器229h,229sは、液体原料をヒータ23h,23sで加熱して気化させて原料ガスを発生させる気化室20h,20sと、この気化室20h,20sへ液体原料を吐出するまでの流路である液体原料流路21h,21sと、液体原料の気化室20h,20s内への供給を制御する上述の開閉バルブvh1,vs1と、気化室20h,20sにて発生させた原料ガスを後述する第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213sへ供給するアウトレットとしての原料ガス供給口22h,22sと、それぞれを有している。上述の第1液体原料供給管211h、第2液体原料供給管211sの下流側端部は、それぞれ開閉バルブvh1,vs1を介して液体原料流路21h,21sの上流側端部に接続されている。液体原料流路21h,21sには、それぞれキャリアガス供給管24h,24sの下流側端部が接続されており、液体原料流路21h,21sを介して気化室20h,20s内にキャリアガスを供給するように構成されている。キャリアガス供給管24h,24sの上流側端部には、キャリアガスとしてのN2ガスを供給するためのN2ガス供給源230cが接続されている。キャリアガス供給管24h,24sには、N2ガスの供給流量を制御する流量制御器としての流量コントローラ(MFC)225h,225sと、N2ガスの供給を制御するバルブvh2,vs2とが、それぞれ設けられている。
主に、N2ガス供給源230c、キャリアガス供給管24h,24s、流量コントローラ225h,225s、バルブvh2,vs2によりキャリアガス供給系(キャリアガス供給ライン)が構成される。なお、気化器229h,229sはそれぞれ第1気化部、第2気化部として構成されている。
液体原料を気化する気化部としての気化器229h,229sは、液体原料をヒータ23h,23sで加熱して気化させて原料ガスを発生させる気化室20h,20sと、この気化室20h,20sへ液体原料を吐出するまでの流路である液体原料流路21h,21sと、液体原料の気化室20h,20s内への供給を制御する上述の開閉バルブvh1,vs1と、気化室20h,20sにて発生させた原料ガスを後述する第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213sへ供給するアウトレットとしての原料ガス供給口22h,22sと、それぞれを有している。上述の第1液体原料供給管211h、第2液体原料供給管211sの下流側端部は、それぞれ開閉バルブvh1,vs1を介して液体原料流路21h,21sの上流側端部に接続されている。液体原料流路21h,21sには、それぞれキャリアガス供給管24h,24sの下流側端部が接続されており、液体原料流路21h,21sを介して気化室20h,20s内にキャリアガスを供給するように構成されている。キャリアガス供給管24h,24sの上流側端部には、キャリアガスとしてのN2ガスを供給するためのN2ガス供給源230cが接続されている。キャリアガス供給管24h,24sには、N2ガスの供給流量を制御する流量制御器としての流量コントローラ(MFC)225h,225sと、N2ガスの供給を制御するバルブvh2,vs2とが、それぞれ設けられている。
主に、N2ガス供給源230c、キャリアガス供給管24h,24s、流量コントローラ225h,225s、バルブvh2,vs2によりキャリアガス供給系(キャリアガス供給ライン)が構成される。なお、気化器229h,229sはそれぞれ第1気化部、第2気化部として構成されている。
<原料ガス供給系>
上記の気化器229h,229sの原料ガス供給口22h,22sには、処理室201内に原料ガスを供給する第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213sの上流側端部がそれぞれ接続されている。第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213sの下流側端部は、合流するように一本化して原料ガス供給管213となり、一本化した原料ガス供給管213は、ガス導入口210に接続されている。なお、第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213sには、処理室201内への原料ガスの供給を制御する開閉バルブvh3,vs3がそれぞれ設けられている。
上記の気化器229h,229sの原料ガス供給口22h,22sには、処理室201内に原料ガスを供給する第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213sの上流側端部がそれぞれ接続されている。第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213sの下流側端部は、合流するように一本化して原料ガス供給管213となり、一本化した原料ガス供給管213は、ガス導入口210に接続されている。なお、第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213sには、処理室201内への原料ガスの供給を制御する開閉バルブvh3,vs3がそれぞれ設けられている。
上記構成において、気化器229h,229sにて液体原料を気化させて原料ガスを発生させるとともに、開閉バルブvh3,vs3を開くことにより、第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213sから原料ガス供給管213を介して処理室201内へ原料ガスを供給することが可能となる。
主に、第1原料ガス供給管213h、バルブvh3により、第1原料ガス供給系(第1原料ガス供給ライン)が構成され、主に、第2原料ガス供給管213s、バルブvs3により、第2原料ガス供給系(第2原料ガス供給ライン)が構成される。また、第1液体原料供給系、第1気化部、第1原料ガス供給系により第1原料供給系(Hf原料供給系)が構成され、第2液体原料供給系、第2気化部、第2原料ガス供給系により第2原料供給系(Si原料供給系)が構成される。
主に、第1原料ガス供給管213h、バルブvh3により、第1原料ガス供給系(第1原料ガス供給ライン)が構成され、主に、第2原料ガス供給管213s、バルブvs3により、第2原料ガス供給系(第2原料ガス供給ライン)が構成される。また、第1液体原料供給系、第1気化部、第1原料ガス供給系により第1原料供給系(Hf原料供給系)が構成され、第2液体原料供給系、第2気化部、第2原料ガス供給系により第2原料供給系(Si原料供給系)が構成される。
<酸化剤供給系>
また、処理室201の外部には、水蒸気(H2O)ガスを生成し供給するH2Oガス供給源230oが設けられている。H2Oガス供給源230oには、H2Oガス供給管211oの上流側端部が接続されている。H2Oガス供給管211oの下流側端部は、原料ガス供給管213に合流するように接続されている。すなわち、H2Oガス供給管211oは、酸化剤としてのH2Oガスを処理室201内に供給するように構成されている。なお、H2Oガス供給管211oには、H2Oガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量コントローラ221oと、H2Oガスの供給を制御する開閉バルブvo3が設けられている。
主に、H2Oガス供給源230o、H2Oガス供給管211o、流量コントローラ221o、開閉バルブvo3により酸化剤供給系(酸化剤供給ライン)が構成される。
また、処理室201の外部には、水蒸気(H2O)ガスを生成し供給するH2Oガス供給源230oが設けられている。H2Oガス供給源230oには、H2Oガス供給管211oの上流側端部が接続されている。H2Oガス供給管211oの下流側端部は、原料ガス供給管213に合流するように接続されている。すなわち、H2Oガス供給管211oは、酸化剤としてのH2Oガスを処理室201内に供給するように構成されている。なお、H2Oガス供給管211oには、H2Oガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量コントローラ221oと、H2Oガスの供給を制御する開閉バルブvo3が設けられている。
主に、H2Oガス供給源230o、H2Oガス供給管211o、流量コントローラ221o、開閉バルブvo3により酸化剤供給系(酸化剤供給ライン)が構成される。
<パージガス供給系>
また、処理室201の外部には、パージガスとしてのN2ガスを供給するためのN2ガス供給源230pが設けられている。N2ガス供給源230pには、パージガス供給管214の上流側端部が接続されている。パージガス供給管214の下流側端部は、3本のライン、すなわち、第1パージガス供給管214h、第2パージガス供給管214s、及び第3パージガス供給管214oに分岐している。第1パージガス供給管214h、第2パージガス供給管214s、第3パージガス供給管214oの下流側端部は、第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213s、H2Oガス供給管211oの開閉バルブvh3,vs3,vo3の下流側にそれぞれ接続されている。なお、第1パージガス供給管214h、第2パージガス供給管214s、第3パージガス供給管214oには、N2ガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量コントローラ224h,224s,224oと、N2ガスの供給を制御する開閉バルブvh4,vs4,vo4とが、それぞれ設けられている。
主に、N2ガス供給源230p、パージガス供給管214、第1パージガス供給管214h、第2パージガス供給管214s、第3パージガス供給管214o、流量コントローラ224h,224s,224o、開閉バルブvh4,vs4,vo4によりパージガス供給系(パージガス供給ライン)が構成される。
また、処理室201の外部には、パージガスとしてのN2ガスを供給するためのN2ガス供給源230pが設けられている。N2ガス供給源230pには、パージガス供給管214の上流側端部が接続されている。パージガス供給管214の下流側端部は、3本のライン、すなわち、第1パージガス供給管214h、第2パージガス供給管214s、及び第3パージガス供給管214oに分岐している。第1パージガス供給管214h、第2パージガス供給管214s、第3パージガス供給管214oの下流側端部は、第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213s、H2Oガス供給管211oの開閉バルブvh3,vs3,vo3の下流側にそれぞれ接続されている。なお、第1パージガス供給管214h、第2パージガス供給管214s、第3パージガス供給管214oには、N2ガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量コントローラ224h,224s,224oと、N2ガスの供給を制御する開閉バルブvh4,vs4,vo4とが、それぞれ設けられている。
主に、N2ガス供給源230p、パージガス供給管214、第1パージガス供給管214h、第2パージガス供給管214s、第3パージガス供給管214o、流量コントローラ224h,224s,224o、開閉バルブvh4,vs4,vo4によりパージガス供給系(パージガス供給ライン)が構成される。
<ベント(バイパス)系>
また、第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213s、H2Oガス供給管211oの開閉バルブvh3,vs3,vo3の上流側には、第1ベント管215h、第2ベント管215s、第3ベント管215oの上流側端部がそれぞれ接続されている。また、第1ベント管215h、第2ベント管215s、第3ベント管215oの下流側端部は合流するように一本化してベント管215となり、ベント管215は排気管261の原料回収トラップ263よりも上流側に接続されている。第1ベント管215h、第2ベント管215s、第3ベント管215oには、ガスの供給を制御するための開閉バルブvh5,vs5,vo5がそれぞれ設けられている。
また、第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213s、H2Oガス供給管211oの開閉バルブvh3,vs3,vo3の上流側には、第1ベント管215h、第2ベント管215s、第3ベント管215oの上流側端部がそれぞれ接続されている。また、第1ベント管215h、第2ベント管215s、第3ベント管215oの下流側端部は合流するように一本化してベント管215となり、ベント管215は排気管261の原料回収トラップ263よりも上流側に接続されている。第1ベント管215h、第2ベント管215s、第3ベント管215oには、ガスの供給を制御するための開閉バルブvh5,vs5,vo5がそれぞれ設けられている。
上記構成において、開閉バルブvh3,vs3,vo3を閉じ、開閉バルブvh5,vs5,vo5を開くことで、第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213s、H2Oガス供給管211o内を流れるガスを、処理室201内に供給することなく処理室201をバイパスさせ、処理室201外へとそれぞれ排気することが可能となる。
また、第1パージガス供給管214h、第2パージガス供給管214s、第3パージガス供給管214oの開閉バルブvh4,vs4,vo4よりも上流側であって流量コントローラ224h,224s,224oよりも下流側には、第4ベント管216h、第5ベント管216s、第6ベント管216oがそれぞれ接続されている。また、第4ベント管216h、第5ベント管216s、第6ベント管216oの下流側端部は合流するように一本化してベント管216となり、ベント管216は排気管261の原料回収トラップ263よりも下流側であって真空ポンプ264よりも上流側に接続されている。第4ベント管216h、第5ベント管216s、第6ベント管216oには、ガスの供給を制御するための開閉バルブvh6,vs6,vo6がそれぞれ設けられている。
上記構成において、開閉バルブvh4,vs4,vo4を閉じ、開閉バルブvh6,vs6,vo6を開くことで、第1パージガス供給管214h、第2パージガス供給管214s、第3パージガス供給管214o内を流れるN2ガスを、処理室201内に供給することなく処理室201をバイパスさせ、処理室201外へとそれぞれ排気することが可能となる。なお、開閉バルブvh3,vs3,vo3を閉じ、開閉バルブvh5,vs5,vo5を開くことで、第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213s、H2Oガス供給管211o内を流れるガスを、処理室201内に供給することなく処理室201をバイパスさせ、処理室201外へとそれぞれ排気する場合には、開閉バルブvh4,vs4,vo4を開くことにより、第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213s、H2Oガス供給管211o内にN2ガスを導入して、各原料ガス供給管内をパージするように設定されている。また、開閉バルブvh6,vs6,vo6は、開閉バルブvh4,vs4,vo4と逆動作を行うように設定されており、N2ガスを各原料ガス供給管内に供給しない場合には、処理室201をバイパスしてN2ガスを排気するようになっている。
主に、第1ベント管215h、第2ベント管215s、第3ベント管215o、ベント管215、第4ベント管216h、第5ベント管216s、第6ベント管216o、ベント管216、開閉バルブvh5,vs5,vo5、開閉バルブvh6,vs6,vo6によりベント系(ベントライン)が構成される。
主に、第1ベント管215h、第2ベント管215s、第3ベント管215o、ベント管215、第4ベント管216h、第5ベント管216s、第6ベント管216o、ベント管216、開閉バルブvh5,vs5,vo5、開閉バルブvh6,vs6,vo6によりベント系(ベントライン)が構成される。
<コントローラ(制御部)>
なお、本実施形態にかかる基板処理装置は、基板処理装置の各部の動作を制御する制御部としてのコントローラ280を有している。コントローラ280は、ゲートバルブ251、昇降機構207b、搬送ロボット273、ヒータ206、圧力調整器(APC)262、気化器229h,229s、真空ポンプ264、開閉バルブvh1〜vh6,vs1〜vs6,vo3〜vo6、液体流量コントローラ221h,221s、流量コントローラ225h,225s,224h,224s,221o等の動作を制御する。
なお、本実施形態にかかる基板処理装置は、基板処理装置の各部の動作を制御する制御部としてのコントローラ280を有している。コントローラ280は、ゲートバルブ251、昇降機構207b、搬送ロボット273、ヒータ206、圧力調整器(APC)262、気化器229h,229s、真空ポンプ264、開閉バルブvh1〜vh6,vs1〜vs6,vo3〜vo6、液体流量コントローラ221h,221s、流量コントローラ225h,225s,224h,224s,221o等の動作を制御する。
(2)基板処理工程
次に、本発明の実施形態にかかる半導体装置の製造工程の一工程として、上述の基板処理装置を用いてサイクリックCVD法またはALD法によりウェハ上に薄膜を形成する基板処理工程について、図5及び図2を参照しながら説明する。図5は、本発明の実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。また、図2は、本発明の実施形態にかかる原料ガス供給、H2Oガス供給、支持台位置変更、排気コンダクタンス変更のタイミングを示すタイミングチャートとしてのシーケンス図である。なお、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によって制御される。
次に、本発明の実施形態にかかる半導体装置の製造工程の一工程として、上述の基板処理装置を用いてサイクリックCVD法またはALD法によりウェハ上に薄膜を形成する基板処理工程について、図5及び図2を参照しながら説明する。図5は、本発明の実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。また、図2は、本発明の実施形態にかかる原料ガス供給、H2Oガス供給、支持台位置変更、排気コンダクタンス変更のタイミングを示すタイミングチャートとしてのシーケンス図である。なお、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によって制御される。
<基板搬入工程(S1)、基板載置工程(S2)>
まず、昇降機構207bを作動させ、支持台203を、図4に示すウェハ搬送位置まで下降させる。そして、ゲートバルブ251を開き、処理室201と搬送室271とを連通させる。そして、搬送ロボット273により搬送室271内から処理室201内へ処理対象のウェハ200を搬送アーム273aで支持した状態で搬入する(S1)。処理室201内に搬入したウェハ200は、支持台203の上面から突出しているリフトピン208b上に一時的に載置される。搬送ロボット273の搬送アーム273aが処理室201内から搬送室271内へ戻ると、ゲートバルブ251が閉じられる。
まず、昇降機構207bを作動させ、支持台203を、図4に示すウェハ搬送位置まで下降させる。そして、ゲートバルブ251を開き、処理室201と搬送室271とを連通させる。そして、搬送ロボット273により搬送室271内から処理室201内へ処理対象のウェハ200を搬送アーム273aで支持した状態で搬入する(S1)。処理室201内に搬入したウェハ200は、支持台203の上面から突出しているリフトピン208b上に一時的に載置される。搬送ロボット273の搬送アーム273aが処理室201内から搬送室271内へ戻ると、ゲートバルブ251が閉じられる。
続いて、昇降機構207を作動させ、支持台203を、図3に示すウェハ処理位置まで上昇させる。その結果、リフトピン208bは支持台203の上面から埋没し、ウェハ200は、支持台203上面のサセプタ217上に載置される(S2)。
<圧力調整工程(S3)、昇温工程(S4)>
続いて、圧力調整器(APC)262により、処理室201内の圧力が所定の処理圧力となるように制御する(S3)。また、ヒータ206に供給する電力を調整し、ウェハ200温度を昇温させウェハ200の表面温度が所定の処理温度となるように制御する(S4)。
続いて、圧力調整器(APC)262により、処理室201内の圧力が所定の処理圧力となるように制御する(S3)。また、ヒータ206に供給する電力を調整し、ウェハ200温度を昇温させウェハ200の表面温度が所定の処理温度となるように制御する(S4)。
なお、基板搬入工程(S1)、基板載置工程(S2)、圧力調整工程(S3)、昇温工程(S4)および後述する基板搬出工程(S11)においては、真空ポンプ264を作動させつつ、開閉バルブvh3,vs3,vo3を閉じ、開閉バルブvh4,vs4,vo4を開くことで、処理室201内にN2ガスを常に流しておく。これにより、ウェハ200上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。なお、真空ポンプ264は、少なくとも基板搬入工程(S1)から後述の基板搬出工程(S11)までの間は、常に作動させた状態とする。
工程S1〜S4と並行して、第1液体原料(Hf原料)を気化させた第1原料ガス(Hf原料ガス)を生成(予備気化)させておく。すなわち、開閉バルブvh3を閉じたまま、開閉バルブvh2を開き、気化器229hへキャリアガスを供給しつつ、開閉バルブvh1を開くとともに、圧送ガス供給管237hから圧送ガスを供給して、第1液体原料供給源220hから気化器229hへ第1液体原料を圧送(供給)し、気化器229hにて第1液体原料を気化させて第1原料ガスを生成させておく。この予備気化工程では、真空ポンプ264を作動させつつ、開閉バルブvh3を閉じたまま、開閉バルブvh5を開くことにより、第1原料ガスを処理室201内に供給することなく処理室201をバイパスして排気しておく。なお、本実施形態では、第1液体原料(Hf原料)として、Hf[OC(CH3)2CH2OCH3]4(以下、Hf(MMP)4と略す。)を用いる。
また、このとき、第2液体原料(Si原料)を気化させた第2原料ガス(Si原料ガス)も生成(予備気化)させておく。すなわち、開閉バルブvs3を閉じたまま、開閉バルブvs2を開き、気化器229sへキャリアガスを供給しつつ、開閉バルブvs1を開くとともに、圧送ガス供給管237sから圧送ガスを供給して、第2液体原料供給源220sから気化器229sへ第2液体原料を圧送(供給)し、気化器229sにて第2液体原料を気化させて第2原料ガスを生成させておく。この予備気化工程では、真空ポンプ264を作動させつつ、開閉バルブvs3を閉じたまま、開閉バルブvs5を開くことにより、第2原料ガスを処理室201内に供給することなく処理室201をバイパスして排気しておく。なお、本実施形態では、第2液体原料(Si原料)として、Si[OC(CH3)2CH2OCH3]4(以下、Si(MMP)4と略す。)を用いる。
さらに、このとき、酸化剤としてのH2Oガスも生成させておくことが好ましい。すなわち、H2Oガス供給源230oにてH2Oガスを生成し供給しておく。この際、真空ポンプ264を作動させつつ、開閉バルブvo3を閉じたまま、開閉バルブvo5を開くことにより、H2Oガスを処理室201内に供給することなく処理室201をバイパスして排気しておく。
気化器229h,229sにて第1原料ガス、第2原料ガスを安定した状態で生成させたり、あるいはH2Oガス供給源230oにてH2Oガスを安定した状態で生成させたりするには所定の時間を要する。すなわち、原料ガスやH2Oガスの生成初期は原料ガスやH2Oガスが不安定な状態で供給される。このため、本実施形態では、第1原料ガス、第2原料ガス、H2Oガスを予め生成させておくことで安定供給可能な状態としておき、開閉バルブvh3,vh5,vs3,vs5,vo3,vo5の開閉を切り替えることにより、第1原料ガス、第2原料ガス、H2Oガスの流路を切り替える。その結果、開閉バルブの切り替えにより、処理室201内への第1原料ガス、第2原料ガス、H2Oガスの安定した供給を迅速に開始あるいは停止できるようになり、好ましい。
<原料ガス供給工程(S6)>
続いて、開閉バルブvh4,vh5,vs4,vs5を閉じ、開閉バルブvh3,vs3を開いて、処理室201内への第1原料ガスおよび第2原料ガスの供給を開始する。第1原料ガスおよび第2原料ガスは、シャワーヘッド240により分散されて処理室201内のウェハ200上に均一に供給される。余剰な第1原料ガスおよび第2原料ガスは、排気ダクト259内を流れ、排気口260へと排気される。なお、処理室201内への第1原料ガスおよび第2原料ガスの供給時には、H2Oガス供給管211o内への第1原料ガスおよび第2原料ガスの侵入を防止するように、また、処理室201内における第1原料ガスおよび第2原料ガスの拡散を促すように、開閉バルブvo4は開いたままとし、処理室201内にN2ガスを常に流しておくことが好ましい。
続いて、開閉バルブvh4,vh5,vs4,vs5を閉じ、開閉バルブvh3,vs3を開いて、処理室201内への第1原料ガスおよび第2原料ガスの供給を開始する。第1原料ガスおよび第2原料ガスは、シャワーヘッド240により分散されて処理室201内のウェハ200上に均一に供給される。余剰な第1原料ガスおよび第2原料ガスは、排気ダクト259内を流れ、排気口260へと排気される。なお、処理室201内への第1原料ガスおよび第2原料ガスの供給時には、H2Oガス供給管211o内への第1原料ガスおよび第2原料ガスの侵入を防止するように、また、処理室201内における第1原料ガスおよび第2原料ガスの拡散を促すように、開閉バルブvo4は開いたままとし、処理室201内にN2ガスを常に流しておくことが好ましい。
開閉バルブvh3,vs3を開き、第1原料ガスおよび第2原料ガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、開閉バルブvh3,vs3を閉じ、開閉バルブvh4,vh5,vs4,vs5を開いて、処理室201内への第1原料ガスおよび第2原料ガスの供給を停止する。また、同時に、開閉バルブvh1,vs1を閉じて、気化器229h,229sへの第1液体原料および第2液体原料の供給も停止する。
<パージ工程(S7)>
開閉バルブvh3,vs3を閉じ、処理室201内への第1原料ガスおよび第2原料ガスの供給を停止した後は、開閉バルブvh4,vs4,vo4は開いたままとし、処理室201内へのN2ガスの供給を継続して行う(図2のN2ガス参照)。N2ガスは、シャワーヘッド240を介して処理室201内に供給され、排気ダクト259内を流れ、排気口260へと排気される。このようにして、処理室201内をN2ガスによりパージし、処理室201内に残留している第1原料ガスおよび第2原料ガスを除去する。
開閉バルブvh3,vs3を閉じ、処理室201内への第1原料ガスおよび第2原料ガスの供給を停止した後は、開閉バルブvh4,vs4,vo4は開いたままとし、処理室201内へのN2ガスの供給を継続して行う(図2のN2ガス参照)。N2ガスは、シャワーヘッド240を介して処理室201内に供給され、排気ダクト259内を流れ、排気口260へと排気される。このようにして、処理室201内をN2ガスによりパージし、処理室201内に残留している第1原料ガスおよび第2原料ガスを除去する。
<酸化剤供給工程(S8)>
処理室201内のパージが完了したら、開閉バルブvo4,vo5を閉じ、開閉バルブvo3を開いて、処理室201内への酸化剤としてのH2Oガスの供給を開始する(図2のH2Oガス参照)。H2Oガスは、シャワーヘッド240により分散されて処理室201内のウェハ200上に均一に供給される。余剰なH2Oガスや反応副生成物は、排気ダクト259内を流れ、排気口260へと排気される。なお、処理室201内へのH2Oガスの供給時には、第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213s内へのH2Oガスの侵入を防止するように、また、処理室201内におけるH2Oガスの拡散を促すように、開閉バルブvh4,vs4は開いたままとし、処理室201内にN2ガスを常に流しておくことが好ましい。
処理室201内のパージが完了したら、開閉バルブvo4,vo5を閉じ、開閉バルブvo3を開いて、処理室201内への酸化剤としてのH2Oガスの供給を開始する(図2のH2Oガス参照)。H2Oガスは、シャワーヘッド240により分散されて処理室201内のウェハ200上に均一に供給される。余剰なH2Oガスや反応副生成物は、排気ダクト259内を流れ、排気口260へと排気される。なお、処理室201内へのH2Oガスの供給時には、第1原料ガス供給管213h、第2原料ガス供給管213s内へのH2Oガスの侵入を防止するように、また、処理室201内におけるH2Oガスの拡散を促すように、開閉バルブvh4,vs4は開いたままとし、処理室201内にN2ガスを常に流しておくことが好ましい。
開閉バルブvo3を開き、H2Oガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、開閉バルブvo3を閉じ、開閉バルブvo4,vo5を開いて、処理室201内へのH2Oガスの供給を停止する(図2のH2Oガス参照)。
<パージ工程(S9)>
開閉バルブvo3を閉じ、処理室201内へのH2Oガスの供給を停止した後は、開閉バルブvh4,vs4,vo4は開いたままとし、処理室201内へのN2ガスの供給を継続して行う(図2のN2ガス参照)。N2ガスは、シャワーヘッド240を介して処理室201内に供給され、排気ダクト259内を流れ、排気口260へと排気される。このようにして、処理室201内をN2ガスによりパージし、処理室201内に残留しているH2Oガスや反応副生成物を除去する。
開閉バルブvo3を閉じ、処理室201内へのH2Oガスの供給を停止した後は、開閉バルブvh4,vs4,vo4は開いたままとし、処理室201内へのN2ガスの供給を継続して行う(図2のN2ガス参照)。N2ガスは、シャワーヘッド240を介して処理室201内に供給され、排気ダクト259内を流れ、排気口260へと排気される。このようにして、処理室201内をN2ガスによりパージし、処理室201内に残留しているH2Oガスや反応副生成物を除去する。
パージ工程(S9)開始と同時に昇降機構207bを作動させ、支持台203の降下を開始する。支持台203を、図3に示すウェハ処理位置から、ウェハ処理位置とウェハ搬送位置との間の中間位置まで、徐々に降下させる。このとき、コンダクタンスプレート204とロワープレート205とが分離して離間し、ロワープレート205の凹部205bの上面部分が開放され、処理室内の排気コンダクタンスは、第1の排気コンダクタンスからそれよりも大きな第2の排気コンダクタンスに変更されることとなる。そして、支持台203を、ウェハ処理位置とウェハ搬送位置との間の中間位置に所定時間保持する。その後、支持台203を、ウェハ処理位置とウェハ搬送位置との間の中間位置からウェハ処理位置まで徐々に上昇させる。このとき、処理室内の排気コンダクタンスは、第2の排気コンダクタンスから第1の排気コンダクタンスに変更される(戻される)こととなる。このように、パージ工程(S9)は、処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスよりも大きな第2の排気コンダクタンスとした状態で行われ、詳細には、処理室内の排気コンダクタンスを上げながら行われた後、一定に維持した状態で行われ、その後下げながら行われる(図2の支持台位置および排気コンダクタンス参照)。
なお、酸化剤供給工程(S8)もしくはパージ工程(S9)と並行して、第1原料ガスおよび第2原料ガスを生成(予備気化)させておく。
<繰り返し工程(S10)>
そして、工程S6〜S9までを1サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返すことにより、ウェハ200上に所望膜厚のハフニウムシリケート(HfSiOx)薄膜が形成される(薄膜形成工程)。
そして、工程S6〜S9までを1サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返すことにより、ウェハ200上に所望膜厚のハフニウムシリケート(HfSiOx)薄膜が形成される(薄膜形成工程)。
以上の薄膜形成工程において、酸化剤供給工程(S8)に続いて、処理室内の排気コンダクタンスを第2の排気コンダクタンスとした状態でパージ工程(S9)を行うことにより、酸化剤供給工程(S8)に続くパージ工程(S9)においては、未反応(余剰)の反応種(H2Oガス)を処理室内から効率的に排出することができる。なお、H2OガスはO3ガス等の酸化剤に比べ、処理室内の部材に吸着しやすく脱離しにくいが、本実施形態によれば、パージ工程(S9)において、排気コンダクタンスを原料ガス供給工程(S6)、パージ工程(S7)、酸化剤供給工程(S8)よりも大きくした状態でパージを行うので、パージ効率を高めることができ、処理室内からのH2Oガスの排出時間を短縮し、生産性を向上させることができる。
以上のように、パージ工程(S9)において処理室内の排気コンダクタンスを変更する(大きくする)ことで、ガス置換効率を向上させることができ、パージ時間の短縮が図れ、スループット(生産性)を向上させることが可能となる。
なお、原料ガス供給工程(S6)では、第1原料ガスと第2原料ガスとを同時に供給する例について説明したが、第1原料ガスと第2原料ガスとは別々に供給してもよい。すなわち、第1原料ガスを供給する第1原料ガス供給工程(S6h)、パージ工程(S7h)、第2原料ガスを供給する第2原料ガス供給工程(S6s)、パージ工程(S7s)、酸化剤供給工程(S8)、パージ工程(S9)を、1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウェハ200上に所望の膜厚のハフニウムシリケート(HfSiOx)薄膜を形成するようにしてもよい。この場合、支持台203をウェハ処理位置に保持し、処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとした状態で、第1原料ガス供給工程(S6h)、パージ工程(S7h)、第2原料ガス供給工程(S6s)、パージ工程(S7s)、酸化剤供給工程(S8)が行われ、支持台203を降下させて、処理室内の排気コンダクタンスを第2の排気コンダクタンスとした状態で、パージ工程(S9)が行われることとなる。
<基板搬出工程(S11)>
その後、上述した基板搬入工程(S1)、基板載置工程(S2)に示した手順とは逆の手順により、所望膜厚のHfSiOx膜を形成した後のウェハ200を処理室201内から搬送室271内へ搬出して、本実施形態にかかる基板処理工程を完了する。
その後、上述した基板搬入工程(S1)、基板載置工程(S2)に示した手順とは逆の手順により、所望膜厚のHfSiOx膜を形成した後のウェハ200を処理室201内から搬送室271内へ搬出して、本実施形態にかかる基板処理工程を完了する。
なお、薄膜形成工程をサイクリックCVD法により行う場合には、処理温度を原料ガスが自己分解する程度の温度帯となるように制御する。この場合、原料ガス供給工程(S6)においては、原料ガスが自己分解し、基板200上に1〜数十原子層程度の薄膜が形成される。酸化剤供給工程においては、H2Oガスにより基板200上に形成された1〜数十原子層程度の薄膜よりC、H等の不純物が除去される。
また、薄膜形成工程をALD法により行う場合には、処理温度を原料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、原料ガス供給工程においては、原料ガスは基板200上に吸着する。酸化剤供給工程においては、基板200上に吸着した原料とH2Oガスとが反応することにより基板200上に1原子層未満の薄膜が形成される。なお、このとき、H2Oガスにより薄膜中に混入しようとするC、H等の不純物を脱離させることができる。
なお、本実施の形態の処理炉にて、サイクリックCVD法により、基板を処理する際の処理条件としては、例えばHfSiOx膜を成膜する場合、処理温度:390〜450℃、処理圧力:50〜400Pa、第1原料(Hf(MMP)4)供給流量:0.01〜0.2g/min、第2原料(Si(MMP)4)供給流量:0.01〜0.2g/min、酸化剤(H2Oガス)供給流量:100〜3000sccmが例示される。
また、本実施の形態の処理炉にて、ALD法により、基板を処理する際の処理条件としては、例えばHfSiOx膜を成膜する場合、処理温度:200〜350℃、処理圧力:50〜400Pa、第1原料(Hf(MMP)4)供給流量:0.01〜0.2g/min、第2原料(Si(MMP)4)供給流量:0.01〜0.2g/min、酸化剤(H2Oガス)供給流量:100〜3000sccmが例示される。
なお、上述の実施形態では、第1原料としてHf(MMP)4を用いる例について説明したが、第1原料としては、Hf(MMP)4の代わりに、Hf[OC(CH3)3]4(Hf(OtBu)4)のような有機原料を用いるようにしてもよい。また、上述の実施形態では、第2原料としてSi(MMP)4を用いる例について説明したが、第2原料としては、Si(MMP)4の代わりにSi[OC2H5]4(TEOS)のような有機原料を用いるようにしてもよい。
200 ウェハ(基板)
201 処理室
203 支持台
204 コンダクタンスプレート
205 ロワープレート
206 ヒータ
207b 昇降機構
211o H2Oガス供給管
213h 第1原料ガス供給管
213s 第2原料ガス供給管
214 パージガス供給管
217 サセプタ
260 排気口
261 排気管
201 処理室
203 支持台
204 コンダクタンスプレート
205 ロワープレート
206 ヒータ
207b 昇降機構
211o H2Oガス供給管
213h 第1原料ガス供給管
213s 第2原料ガス供給管
214 パージガス供給管
217 サセプタ
260 排気口
261 排気管
Claims (2)
- 基板を収容した処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内に原料ガスを供給しつつ前記処理室内を排気する工程と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内にパージガスを供給しつつ前記処理室内を排気することで前記処理室内の前記原料ガスを排出する工程と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内に前記酸化剤を供給しつつ前記処理室内を排気する工程と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスよりも大きな第2の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内にパージガスを供給しつつ前記処理室内を排気することで前記処理室内の前記酸化剤を排出する工程と、
を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内に酸化剤を供給する酸化剤供給系と、
前記処理室内にパージガスを供給するパージガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを調整する排気コンダクタンス調整部と、
前記処理室内の排気コンダクタンスを第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内に前記原料ガスを供給しつつ前記処理室内を排気し、前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内にパージガスを供給しつつ前記処理室内を排気することで前記処理室内の前記原料ガスを排出し、前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内に前記酸化剤を供給しつつ前記処理室内を排気し、前記処理室内の排気コンダクタンスを前記第1の排気コンダクタンスよりも大きな第2の排気コンダクタンスとした状態で、前記処理室内にパージガスを供給しつつ前記処理室内を排気することで前記処理室内の前記酸化剤を排出し、これを1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すように、前記原料ガス供給系、前記酸化剤供給系、前記パージガス供給系、前記排気系、および、前記排気コンダクタンス調整部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009277712A JP2011119593A (ja) | 2009-12-07 | 2009-12-07 | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009277712A JP2011119593A (ja) | 2009-12-07 | 2009-12-07 | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011119593A true JP2011119593A (ja) | 2011-06-16 |
Family
ID=44284552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009277712A Pending JP2011119593A (ja) | 2009-12-07 | 2009-12-07 | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011119593A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013197312A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Shibaura Mechatronics Corp | 減圧装置および減圧方法 |
-
2009
- 2009-12-07 JP JP2009277712A patent/JP2011119593A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013197312A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Shibaura Mechatronics Corp | 減圧装置および減圧方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5270476B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
JP5410174B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理システム | |
JP5513767B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置および半導体装置 | |
JP4472008B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
TWI416630B (zh) | 半導體裝置之製造方法及基板處理裝置 | |
JP5719138B2 (ja) | 半導体装置の製造方法および基板処理方法 | |
JP6773880B2 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法、コンピュータプログラムおよび処理容器 | |
JP4987812B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置 | |
JP5801916B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、および基板処理装置 | |
JP2012059834A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2010212335A (ja) | 基板処理装置 | |
JP2011132568A (ja) | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 | |
JP2012062502A (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
JP2011119593A (ja) | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 | |
JP2011060936A (ja) | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 | |
JP2010080737A (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
JP2012136743A (ja) | 基板処理装置 | |
JP2010147157A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP5801632B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
JP2011061002A (ja) | 基板処理装置 | |
US20240052483A1 (en) | Film forming method and film forming apparatus | |
JP2010212416A (ja) | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 | |
JP5174975B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置 | |
JP2009170711A (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
JP5396528B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置 |