JP2011159905A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板処理室内に石英部材を用い、高温時よりも低温時の方が石英部材のエッチング速度が大きいクリーニングガスを使用する基板処理装置において、クリーニングガスの加熱を安定して行う加熱機構を用いた基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置を次のように構成する。すなわち、基板を収容し処理を行う基板処理室と、基板処理室内に連通するクリーニングガス供給管を経由して、前記基板処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、クリーニングガス供給管内に連通する不活性ガス供給管を経由してクリーニングガス供給管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、基板処理室外に設けられ、不活性ガス供給管からクリーニングガス供給管内に供給される不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱部とを備え、基板処理室内をクリーニングする際は、クリーニングガスと不活性ガス加熱部により加熱された不活性ガスとを混合して基板処理室内に供給する。
【選択図】図2
【解決手段】基板処理装置を次のように構成する。すなわち、基板を収容し処理を行う基板処理室と、基板処理室内に連通するクリーニングガス供給管を経由して、前記基板処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、クリーニングガス供給管内に連通する不活性ガス供給管を経由してクリーニングガス供給管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、基板処理室外に設けられ、不活性ガス供給管からクリーニングガス供給管内に供給される不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱部とを備え、基板処理室内をクリーニングする際は、クリーニングガスと不活性ガス加熱部により加熱された不活性ガスとを混合して基板処理室内に供給する。
【選択図】図2
Description
本発明は、半導体ウエハ(以下、ウエハという。)等の基板を処理するための基板処理装置で使用される基板処理室内のクリーニング技術に関し、例えば、ウエハに所望の膜を形成するために、CVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長)などの熱処理を行う基板処理装置に利用して有効な技術に関する。
基板の表面に薄膜を形成する場合、例えば、内部に基板支持具を備えた処理室を有する基板処理装置が使用される。処理室には原料ガス等を導入する原料ガス配管が接続されており、原料ガス配管から、原料ガスが反応炉内に導入されて、基板上に薄膜が形成される。基板上に薄膜を形成する際に、処理室の内壁や処理室内の基板支持具等の部材にも薄膜が形成、つまり堆積物が付着し、付着した堆積物が処理室の内壁等から剥離して基板上に形成される薄膜中に異物として混入してしまう可能性がある。そのため、異物の混入を抑制するには、堆積物からなる膜の膜厚が一定の膜厚に到達する毎に、堆積物をエッチングにより除去することで処理室内や処理室内の部材をクリーニングする必要がある。
堆積物をエッチングする方法としては、処理室を構成する反応管を取り外して洗浄液に浸漬するウエットエッチング法や、処理室内に励起したエッチングガスを供給するドライエッチング法が知られている。近年、反応管を取り外す必要のないドライエッチング法が用いられるようになってきた。ドライエッチング法としては、フッ素(F)系のガスや塩素(Cl)系のガスをプラズマにより励起してエッチングガスとして用いる方法等が用いられている。特許文献1には、基板処理室内にハロゲン系ガスと酸素系ガスを供給して、基板処理室内に付着した堆積物を除去し基板処理室内をクリーニングすることが開示されている。
クリーニング用ガスの1つとして、例えばHFガス(フッ化水素ガス)が用いられているが、HFガスは、高温時よりも低温時の方が、反応管などの石英部材をエッチングする速度が大きい。HFガスによる石英部材のエッチングを防止するため、HFガスの供給配管をテープヒータ等により加熱しているが、配管にはバルブや継ぎ手などの各部品が取り付けられており、ヒータを密着して取り付けることが困難な場合が多く、加熱むらを生じやすく、十分に加熱することが困難である。
本発明の目的は、基板処理室内に石英部材を用い、高温時よりも低温時の方が石英部材のエッチング速度が大きいクリーニング用ガスを使用する基板処理装置において、クリーニング用ガスの加熱を安定して行う加熱機構を用いた基板処理装置を提供することにある。
本発明の目的は、基板処理室内に石英部材を用い、高温時よりも低温時の方が石英部材のエッチング速度が大きいクリーニング用ガスを使用する基板処理装置において、クリーニング用ガスの加熱を安定して行う加熱機構を用いた基板処理装置を提供することにある。
本発明の代表的な構成は、次のとおりである。
基板を収容し処理を行う基板処理室と、
前記基板処理室内に連通するクリーニングガス供給管を有し、該クリーニングガス供給管を経由して、前記基板処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
前記クリーニングガス供給管内に連通する不活性ガス供給管を有し、該不活性ガス供給管を経由して前記クリーニングガス供給管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記基板処理室外に設けられ、前記不活性ガス供給管からクリーニングガス供給管内に供給される不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱部と、
前記クリーニングガス供給系と不活性ガス供給系と不活性ガス加熱部とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記基板処理室内をクリーニングする際は、前記クリーニングガスと前記基板処理室外の不活性ガス加熱部により加熱された不活性ガスとを混合し、該混合ガスを前記基板処理室内に供給するよう制御することを特徴とする基板処理装置。
基板を収容し処理を行う基板処理室と、
前記基板処理室内に連通するクリーニングガス供給管を有し、該クリーニングガス供給管を経由して、前記基板処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
前記クリーニングガス供給管内に連通する不活性ガス供給管を有し、該不活性ガス供給管を経由して前記クリーニングガス供給管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記基板処理室外に設けられ、前記不活性ガス供給管からクリーニングガス供給管内に供給される不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱部と、
前記クリーニングガス供給系と不活性ガス供給系と不活性ガス加熱部とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記基板処理室内をクリーニングする際は、前記クリーニングガスと前記基板処理室外の不活性ガス加熱部により加熱された不活性ガスとを混合し、該混合ガスを前記基板処理室内に供給するよう制御することを特徴とする基板処理装置。
上記の構成によれば、クリーニングガスをむらなく十分に加熱することが容易となる。
以下、本発明の1実施形態を、図面を用いて説明する。図1は、本発明の1実施形態に係るバッチ式縦型成膜装置を示す斜視図である。図2は、本発明の1実施形態に係るバッチ式縦型成膜装置の処理炉の垂直断面図である。
[基板処理装置の概略]
まず、図1、図2を参照して、本実施形態に係る基板処理装置10を概略的に説明する。図1に示すように、基板処理装置10の筐体101内部の前面側には、カセットステージ105が設けられている。カセットステージ105は、図示しない外部搬送装置との間で、基板収納容器としてのカセット100の授受を行う。カセットステージ105の後方には、カセット搬送機115が設けられている。カセット搬送機115の後方には、カセット100を保管するためのカセット棚109が設けられる。また、カセットステージ105の上方には、カセット100を保管するための予備カセット棚110が設けられている。予備カセット棚110の上方には、クリーンユニット118が設けられている。クリーンユニット118は、クリーンエアを筐体101の内部を流通させる。
[基板処理装置の概略]
まず、図1、図2を参照して、本実施形態に係る基板処理装置10を概略的に説明する。図1に示すように、基板処理装置10の筐体101内部の前面側には、カセットステージ105が設けられている。カセットステージ105は、図示しない外部搬送装置との間で、基板収納容器としてのカセット100の授受を行う。カセットステージ105の後方には、カセット搬送機115が設けられている。カセット搬送機115の後方には、カセット100を保管するためのカセット棚109が設けられる。また、カセットステージ105の上方には、カセット100を保管するための予備カセット棚110が設けられている。予備カセット棚110の上方には、クリーンユニット118が設けられている。クリーンユニット118は、クリーンエアを筐体101の内部を流通させる。
筐体101の後部上方には、処理炉(処理炉)202が設けられている。処理炉202の下方には、ボートエレベータ121が設けられている。ボートエレベータ121は、ウエハ200を搭載したボート217を、処理炉202の内と外の間で昇降させる。ボート217は、ウエハ200を水平姿勢で多段に保持する基板保持具である。ボートエレベータ121には、処理炉202の下端を塞ぐための蓋体としてのシールキャップ219が取り付けられている。シールキャップ219は、ボート217を垂直に支持する。
ボートエレベータ121とカセット棚109との間には、ウエハ200を搬送するウエハ移載機112が設けられている。ボートエレベータ121の横には、処理炉202の下端を気密に閉塞するための炉口シャッタ116が設けられている。炉口シャッタ116は、ボート217が処理炉202の外にあるときに、処理炉202の下端を閉塞することができる。
ボートエレベータ121とカセット棚109との間には、ウエハ200を搬送するウエハ移載機112が設けられている。ボートエレベータ121の横には、処理炉202の下端を気密に閉塞するための炉口シャッタ116が設けられている。炉口シャッタ116は、ボート217が処理炉202の外にあるときに、処理炉202の下端を閉塞することができる。
ウエハ200が装填されたカセット100は、図示しない外部搬送装置からカセットステージ105に搬入される。さらに、カセット100は、カセット搬送機115により、カセットステージ105からカセット棚109または予備カセット棚110に搬送される。カセット棚109には、ウエハ移載機112の搬送対象となるカセット100が収納される移載棚123がある。ボート217に対してウエハ200が移載されるカセット100は、カセット搬送機115により移載棚123に移載される。カセット100が移載棚123に移載されると、ウエハ移載機112により、移載棚123から降下状態のボート217に、ウエハ200を移載する。
ボート217に所定枚数のウエハ200が移載されると、ボートエレベータ121により、ボート217が処理炉202内に挿入され、シールキャップ219により、処理炉202が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉202内では、ウエハ200が加熱されると共に、処理ガスが処理炉202内に供給され、ウエハ200に加熱等の処理がなされる。
ウエハ200の処理が完了すると、上記した動作の逆の手順により、ウエハ200は、ウエハ移載機112により、ボート217から移載棚123のカセット100に移載され、カセット100は、カセット搬送機115により、移載棚123からカセットステージ105に移載され、図示しない外部搬送装置により、筐体101の外部に搬出される。
ボート217が降下状態において、炉口シャッタ116は、処理炉202の下端を気密に閉塞し、外気が処理炉202内に巻き込まれるのを防止している。
ウエハ200の処理が完了すると、上記した動作の逆の手順により、ウエハ200は、ウエハ移載機112により、ボート217から移載棚123のカセット100に移載され、カセット100は、カセット搬送機115により、移載棚123からカセットステージ105に移載され、図示しない外部搬送装置により、筐体101の外部に搬出される。
ボート217が降下状態において、炉口シャッタ116は、処理炉202の下端を気密に閉塞し、外気が処理炉202内に巻き込まれるのを防止している。
[処理炉]
図1、図2に示されているように、本実施形態に係る基板処理装置10は、処理炉202を備えており、処理炉202は、石英製の反応管203を備えている。反応管203は、基板(本例ではウエハ200)を収容し、加熱処理する反応容器である。反応管203は、加熱部(本例では抵抗ヒータ207)の内側に設けられている。反応管203は、その下端開口をシールキャップ219により、気密部材(本例ではOリング220)を介して気密に閉塞される。
ヒータ207、反応管203およびシールキャップ219により、処理炉202が形成されている。また、反応管203、及びシールキャップ219により、基板処理室201が形成されている。シールキャップ219の上には、基板保持部材(ボート217)が、石英キャップ218を介して立設されている。石英キャップ218は、ボート217を保持する保持体である。ボート217は、処理炉202内に、処理炉202の下端開口から挿入される。ボート217には、バッチ処理される複数のウエハ200が、それぞれ水平姿勢で管軸方向(垂直方向)に多段に積載される。ヒータ207は、処理炉202に挿入されたウエハ200を、所定の温度に加熱する。
図1、図2に示されているように、本実施形態に係る基板処理装置10は、処理炉202を備えており、処理炉202は、石英製の反応管203を備えている。反応管203は、基板(本例ではウエハ200)を収容し、加熱処理する反応容器である。反応管203は、加熱部(本例では抵抗ヒータ207)の内側に設けられている。反応管203は、その下端開口をシールキャップ219により、気密部材(本例ではOリング220)を介して気密に閉塞される。
ヒータ207、反応管203およびシールキャップ219により、処理炉202が形成されている。また、反応管203、及びシールキャップ219により、基板処理室201が形成されている。シールキャップ219の上には、基板保持部材(ボート217)が、石英キャップ218を介して立設されている。石英キャップ218は、ボート217を保持する保持体である。ボート217は、処理炉202内に、処理炉202の下端開口から挿入される。ボート217には、バッチ処理される複数のウエハ200が、それぞれ水平姿勢で管軸方向(垂直方向)に多段に積載される。ヒータ207は、処理炉202に挿入されたウエハ200を、所定の温度に加熱する。
[ガス供給系]
図2に示すように、本実施例においては、処理室201へは複数種類、ここでは2種類の処理ガスが供給される。処理室201へ供給される2種類の処理ガスは、O(酸素)を含む第1の処理ガスであるO3(オゾンガス)と、Si(珪素)を含む第2の処理ガスとして用いられるTDMAS( ((SiH(N(CH3)2)3、トリスジメチルアミノシラン)ガスである。O3は、反応管203内に設けられた第1のノズル232によって処理室201内に供給され、TDMASは、反応管203内に設けられた第2のノズル233によって処理室201内に供給される。
第1のノズル232は、反応管203の下部より上部にわたりウエハ200の積載方向にそって配置されており、第1の処理ガスを供給する複数の供給孔(不図示)が形成されている。また、第1のノズル232には、第1の処理ガス供給管234が接続されている。
第2のノズル233は、例えば第1のノズル232と隣接するように、反応管203の下部より上部にわたりウエハ200に積載方向にそって配置されており、第2の処理ガスを供給する複数の供給孔(不図示)が形成されている。第2のノズル233には、第2の処理ガス供給管235が接続されている。
図2に示すように、本実施例においては、処理室201へは複数種類、ここでは2種類の処理ガスが供給される。処理室201へ供給される2種類の処理ガスは、O(酸素)を含む第1の処理ガスであるO3(オゾンガス)と、Si(珪素)を含む第2の処理ガスとして用いられるTDMAS( ((SiH(N(CH3)2)3、トリスジメチルアミノシラン)ガスである。O3は、反応管203内に設けられた第1のノズル232によって処理室201内に供給され、TDMASは、反応管203内に設けられた第2のノズル233によって処理室201内に供給される。
第1のノズル232は、反応管203の下部より上部にわたりウエハ200の積載方向にそって配置されており、第1の処理ガスを供給する複数の供給孔(不図示)が形成されている。また、第1のノズル232には、第1の処理ガス供給管234が接続されている。
第2のノズル233は、例えば第1のノズル232と隣接するように、反応管203の下部より上部にわたりウエハ200に積載方向にそって配置されており、第2の処理ガスを供給する複数の供給孔(不図示)が形成されている。第2のノズル233には、第2の処理ガス供給管235が接続されている。
第1の処理ガス供給管234には、上流側から順に、第1の処理ガス供給源としてのオゾン発生装置240aと、流量制御装置として用いられるマスフローコントローラ241aと、開閉装置として用いられるバルブ242aとが設けられていて、オゾナイザ240aで発生したO3が、マスフローコントローラ241a、及びバルブ242aを介して、第1のノズル232に供給される。また、第1の処理ガス供給管234の、バルブ242aと処理室201との間の位置には、第1の不活性ガス供給管234bが接続されている。
第1の不活性ガス供給管234bには、上流側から順に、不活性ガス供給源240bと、マスフローコントローラ241bと、バルブ242bとが設けられていて、マスフローコントローラ241bとバルブ242bとを介して、処理室201内に、例えば、処理ガスを希釈、あるいは運ぶためのキャリアガスや、処理室201内に残留した処理ガス等を排出するためのパージガスとして用いられる不活性ガスであるN2(窒素)ガスが供給される。
第1の不活性ガス供給管234bには、上流側から順に、不活性ガス供給源240bと、マスフローコントローラ241bと、バルブ242bとが設けられていて、マスフローコントローラ241bとバルブ242bとを介して、処理室201内に、例えば、処理ガスを希釈、あるいは運ぶためのキャリアガスや、処理室201内に残留した処理ガス等を排出するためのパージガスとして用いられる不活性ガスであるN2(窒素)ガスが供給される。
第2の処理ガス供給管235には、上流側から順に、第2の処理ガス供給源240cと、マスフローコントローラ241cと、バルブ242cと、バルブ242gとが設けられている。また、液体を気化させる気化器244が設けられていて、液体のTDMASが、マスフローコントローラ241cを介して気化器244に供給され、気化器244で気化され、バルブ242gを介して第2のノズル233に供給される。
また、第2の処理ガス供給管235のバルブ242cとバルブ242gとの間の位置には、第2の不活性ガス供給管235dが接続されている。第2の不活性ガス供給管235dには、上流側から順に、不活性ガス供給源240dと、マスフローコントローラ241dと、バルブ242dとが設けられていて、不活性ガスであるN2ガスが、マスフローコントローラ241dとバルブ242dとを介して第2の処理ガス供給管235に供給される。
また、第2の処理ガス供給管235の、バルブ242gと処理室201との間の位置には、クリーニングガス供給管235fが接続されている。クリーニングガス供給管235fには、上流側から順に、クリーニングガス供給源240fと、マスフローコントローラ241fと、バルブ242fとが設けられていて、クリーニングガスとしてのHFガスが、マスフローコントローラ241fとバルブ242fとを介して第2の処理ガス供給管235に供給される。クリーニングガス供給管235fと、クリーニングガス供給源240fと、マスフローコントローラ241fと、バルブ242f等により、クリーニングガス供給系が構成される。
また、クリーニングガス供給管235fのバルブ242fと第2の処理ガス供給管235との間の位置には、第3の不活性ガス供給管235eが接続されている。第3の不活性ガス供給管235eには、上流側から順に、不活性ガス供給源240dと、マスフローコントローラ241eと、バルブ242eと、不活性ガス加熱部245とが設けられている。不活性ガス加熱部245は、例えば、熱交換器等により構成される。例えば、キャリアガスとしてのN2ガスが、不活性ガス供給源240dから、マスフローコントローラ241eとバルブ242eとを介して、不活性ガス加熱部245に供給され、不活性ガス加熱部245で所望の温度に加熱されて、キャリアガスとしてクリーニングガス供給管235fに供給される。第3の不活性ガス供給管235eと、不活性ガス供給源240dと、マスフローコントローラ241eと、バルブ242e等により、クリーニングガス供給管235fに対する不活性ガス供給系が構成される。
なお、ここでは、第3の不活性ガス供給管235eの不活性ガス供給源240dを、第2の不活性ガス供給管235dの不活性ガス供給源と共用しているが、別に設けてもかまわないし、第1の不活性ガス供給管234bの不活性ガス供給源240bと共用してもかまわない。
また、上記の例では、クリーニングガス供給管235fを第2の処理ガス供給管235に接続しているが、第1の処理ガス供給管234に接続してもよいし、あるいは、直接、反応管203を貫通させ、処理室201に連通させてもよい。
また、クリーニングガス供給管235fのバルブ242fと第2の処理ガス供給管235との間の位置には、第3の不活性ガス供給管235eが接続されている。第3の不活性ガス供給管235eには、上流側から順に、不活性ガス供給源240dと、マスフローコントローラ241eと、バルブ242eと、不活性ガス加熱部245とが設けられている。不活性ガス加熱部245は、例えば、熱交換器等により構成される。例えば、キャリアガスとしてのN2ガスが、不活性ガス供給源240dから、マスフローコントローラ241eとバルブ242eとを介して、不活性ガス加熱部245に供給され、不活性ガス加熱部245で所望の温度に加熱されて、キャリアガスとしてクリーニングガス供給管235fに供給される。第3の不活性ガス供給管235eと、不活性ガス供給源240dと、マスフローコントローラ241eと、バルブ242e等により、クリーニングガス供給管235fに対する不活性ガス供給系が構成される。
なお、ここでは、第3の不活性ガス供給管235eの不活性ガス供給源240dを、第2の不活性ガス供給管235dの不活性ガス供給源と共用しているが、別に設けてもかまわないし、第1の不活性ガス供給管234bの不活性ガス供給源240bと共用してもかまわない。
また、上記の例では、クリーニングガス供給管235fを第2の処理ガス供給管235に接続しているが、第1の処理ガス供給管234に接続してもよいし、あるいは、直接、反応管203を貫通させ、処理室201に連通させてもよい。
[ボート]
反応管203内の中央部には、複数枚のウエハ200を多段に同一間隔で載置するボート217が設けられており、このボート217はボートエレベータ機構121(図1参照)により反応管203に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上する為にボート217を回転するための回転装置(回転手段)であるボート回転機構227が設けてあり、このボート回転機構227によってボート支持台218に保持されたボート217を回転するようになっている。
反応管203内の中央部には、複数枚のウエハ200を多段に同一間隔で載置するボート217が設けられており、このボート217はボートエレベータ機構121(図1参照)により反応管203に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上する為にボート217を回転するための回転装置(回転手段)であるボート回転機構227が設けてあり、このボート回転機構227によってボート支持台218に保持されたボート217を回転するようになっている。
[排気部]
基板処理室201には、基板処理室201内のガスを排気するガス排気管231の一端が接続されている。ガス排気管231の他端は、真空ポンプ246(排気装置)にAPC(Auto Pressure Controller)バルブ255を介して接続されている。基板処理室201内は、真空ポンプ246によって排気される。
なお、APCバルブ255は、弁の開閉により基板処理室201の排気および排気停止を行なうことができる開閉弁であり、かつまた、弁開度の調節により圧力を調整することができる圧力調整弁である。
基板処理室201には、基板処理室201内のガスを排気するガス排気管231の一端が接続されている。ガス排気管231の他端は、真空ポンプ246(排気装置)にAPC(Auto Pressure Controller)バルブ255を介して接続されている。基板処理室201内は、真空ポンプ246によって排気される。
なお、APCバルブ255は、弁の開閉により基板処理室201の排気および排気停止を行なうことができる開閉弁であり、かつまた、弁開度の調節により圧力を調整することができる圧力調整弁である。
[制御部]
コントローラ280(制御部)は、マスフローコントローラ241a、241b、241c、241d、241e、241f、バルブ242a、242b、242c、242d、242e、242f、242g、APCバルブ255、ヒータ207、不活性ガス加熱部245、真空ポンプ246、ボート回転機構227、ボートエレベータ121等、基板処理装置10の各構成部に電気的に接続されている。
コントローラ280は、マスフローコントローラ241a、241b、241c、241d、241e、241fの流量調整、バルブ242a、242b、242c、242d、242e、242f、242gの開閉動作、APCバルブ255の開閉および圧力調整動作、ヒータ207の温度調節、不活性ガス加熱部245の温度調節、真空ポンプ246の起動・停止、ボート回転機構227の回転速度調節、ボートエレベータ121の昇降動作制御等、基板処理装置10の各構成部の制御を行う。
コントローラ280(制御部)は、マスフローコントローラ241a、241b、241c、241d、241e、241f、バルブ242a、242b、242c、242d、242e、242f、242g、APCバルブ255、ヒータ207、不活性ガス加熱部245、真空ポンプ246、ボート回転機構227、ボートエレベータ121等、基板処理装置10の各構成部に電気的に接続されている。
コントローラ280は、マスフローコントローラ241a、241b、241c、241d、241e、241fの流量調整、バルブ242a、242b、242c、242d、242e、242f、242gの開閉動作、APCバルブ255の開閉および圧力調整動作、ヒータ207の温度調節、不活性ガス加熱部245の温度調節、真空ポンプ246の起動・停止、ボート回転機構227の回転速度調節、ボートエレベータ121の昇降動作制御等、基板処理装置10の各構成部の制御を行う。
以上のように構成された基板処理装置10において、ボート217に積載したウエハ200の表面上、つまり基板表面上に、例えば、ALD法による成膜がなされ、半導体デバイスの製造工程の一つとして、第1の処理ガスとして用いられるO3と、第2の処理ガスとして用いられるTDMASとで、SiO2(二酸化珪素)膜の成膜がなされる。ここで、ALD(Atomic Layer Deposition)法とは、ある成膜条件(温度、時間等)の下で、成膜に用いる2種類(またはそれ以上)の原料となる処理ガスを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、表面反応を利用して成膜を行う手法である。
以下に、ウエハ200を処理室201に搬入し、成膜処理を複数回繰り返した後、処理室201内をクリーニングする処理について、ステップ1〜10により説明する。
以下に、ウエハ200を処理室201に搬入し、成膜処理を複数回繰り返した後、処理室201内をクリーニングする処理について、ステップ1〜10により説明する。
[ステップ1]
成膜に先立ち、まず成膜しようとするウエハ200をボート217に装填し、処理室201に搬入する。そして、搬入後、以下に示されるステップ2からステップ7の6つの成膜関連ステップを順次実行する。この6つの成膜関連ステップは、1サイクルあたり55秒を要する。
[ステップ2]
ステップ2は6秒間なされ、TDMASの流量が1(g/min)に安定するまでの間、TDMASは処理室201内へは供給されず、図示しないベント管により、基板処理装置10外に排出される。また、処理室201内が、第1の不活性ガス供給管234bを介して供給されるN2ガスと、第2の不活性ガス供給管235dとを介して供給されるN2ガスとによってパージされる。このステップ2では、コントローラ280は、バルブ242b、バルブ242c、バルブ242d、及びAPCバルブ255を開いた状態となるように制御し、マスフローコントローラ241b、241c、241dを所定の流量に設定している。
[ステップ3]
次のステップ3は1秒間なされ、コントローラ280によってAPCバルブ255が閉じられる。この際、バルブ242b、バルブ242c、バルブ242dは、開かれた状態が保たれる。
成膜に先立ち、まず成膜しようとするウエハ200をボート217に装填し、処理室201に搬入する。そして、搬入後、以下に示されるステップ2からステップ7の6つの成膜関連ステップを順次実行する。この6つの成膜関連ステップは、1サイクルあたり55秒を要する。
[ステップ2]
ステップ2は6秒間なされ、TDMASの流量が1(g/min)に安定するまでの間、TDMASは処理室201内へは供給されず、図示しないベント管により、基板処理装置10外に排出される。また、処理室201内が、第1の不活性ガス供給管234bを介して供給されるN2ガスと、第2の不活性ガス供給管235dとを介して供給されるN2ガスとによってパージされる。このステップ2では、コントローラ280は、バルブ242b、バルブ242c、バルブ242d、及びAPCバルブ255を開いた状態となるように制御し、マスフローコントローラ241b、241c、241dを所定の流量に設定している。
[ステップ3]
次のステップ3は1秒間なされ、コントローラ280によってAPCバルブ255が閉じられる。この際、バルブ242b、バルブ242c、バルブ242dは、開かれた状態が保たれる。
[ステップ4]
次のステップ4は8秒間なされ、処理室201内に1(g/min)のTDMASが第2の処理ガス供給管235から供給される。この際、処理室201内の圧力は、3Torrに制御される。このステップ4では、コントローラ280は、バルブ242b、バルブ242c、バルブ243g、バルブ242dを開いた状態となるように制御する。
[ステップ5]
次のステップ5は7秒間なされ、第2の処理ガス供給管235から処理室201内へのTDMASガスの供給が停止されるとともに、処理室201と第2の処理ガス供給管235内とに残留したTDMASガスが、第1の不活性ガス供給管234bから供給されるN2ガスと、第2の不活性ガス供給管235dとによって供給されるN2ガスとによってパージされる。このステップ4では、コントローラ280は、バルブ242b、バルブ242d、及びAPCバルブ255を開いた状態となるように制御する。
[ステップ6]
次のステップ6は30秒間なされ、第1の処理ガス供給管234から処理室201内に6.5(slm)でO3が供給される。この第6のステップでは、コントローラ280は、バルブ242a、バルブ242d、及びAPCバルブ255を開いた状態となるように制御する。
[ステップ7]
次のステップ7は3秒間なされ、第1の処理ガス供給管234からのO3ガスの供給が停止され、処理室201内に残留したO3ガスと、第1の処理ガス供給管234内に残留したO3ガスとが、第1の不活性ガス供給管234bと第2の不活性ガス供給管235dから供給されたN2ガスによってパージされる。この第7のステップでは、コントローラ280は、バルブ242b、バルブ242d、及びAPCバルブ255を開いた状態となるように制御する。
以上で説明をしたステップ2〜7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上に所定膜厚のSiO2膜を成膜する。
次のステップ4は8秒間なされ、処理室201内に1(g/min)のTDMASが第2の処理ガス供給管235から供給される。この際、処理室201内の圧力は、3Torrに制御される。このステップ4では、コントローラ280は、バルブ242b、バルブ242c、バルブ243g、バルブ242dを開いた状態となるように制御する。
[ステップ5]
次のステップ5は7秒間なされ、第2の処理ガス供給管235から処理室201内へのTDMASガスの供給が停止されるとともに、処理室201と第2の処理ガス供給管235内とに残留したTDMASガスが、第1の不活性ガス供給管234bから供給されるN2ガスと、第2の不活性ガス供給管235dとによって供給されるN2ガスとによってパージされる。このステップ4では、コントローラ280は、バルブ242b、バルブ242d、及びAPCバルブ255を開いた状態となるように制御する。
[ステップ6]
次のステップ6は30秒間なされ、第1の処理ガス供給管234から処理室201内に6.5(slm)でO3が供給される。この第6のステップでは、コントローラ280は、バルブ242a、バルブ242d、及びAPCバルブ255を開いた状態となるように制御する。
[ステップ7]
次のステップ7は3秒間なされ、第1の処理ガス供給管234からのO3ガスの供給が停止され、処理室201内に残留したO3ガスと、第1の処理ガス供給管234内に残留したO3ガスとが、第1の不活性ガス供給管234bと第2の不活性ガス供給管235dから供給されたN2ガスによってパージされる。この第7のステップでは、コントローラ280は、バルブ242b、バルブ242d、及びAPCバルブ255を開いた状態となるように制御する。
以上で説明をしたステップ2〜7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上に所定膜厚のSiO2膜を成膜する。
以上の処理によりウエハ200の表面上に薄膜を形成する際に、処理室201の内壁や処理室内の部材にも薄膜が形成、つまり副生成物である堆積物が付着する。付着した堆積物は、処理室の内壁等から剥離し、ウエハ200の表面上に形成される薄膜中に異物として混入する可能性があるので、堆積物の膜厚が一定の膜厚に到達する毎に堆積物をエッチングにより除去する、すなわち、処理室内や処理室内の部材をクリーニングする。クリーニングは、具体的には次のように行う。
[ステップ8]
まず、前記第7のステップの後、コントローラ280は、バルブ242b、バルブ242dを開いた状態のまま、APCバルブ255を閉じた状態にして、処理室201内を大気圧にする。処理室201内を大気圧にした後、成膜処理を行ったウエハ200を搭載したボート217を、ボートエレベータ121により、処理炉202内から外へ搬出する。
[ステップ9]
ボート217を処理炉202内から搬出した後、コントローラ280は、バルブ242eを開けて、マスフローコントローラ241eにより所定の流量に設定したN2ガスを、不活性ガス供給管235eに流す。また、コントローラ280は、APCバルブ255を開いた状態にして、処理室201内を所定の減圧状態、例えば、100Torrに制御する。このとき、コントローラ280は、不活性ガス加熱部245を所定の温度に加熱するよう制御し、不活性ガス加熱部245が所定の温度になると、バルブ242fを開けて、マスフローコントローラ241fにより所定の流量に設定したHFガスを、クリーニングガス供給管235fに流すよう制御する。クリーニングガス供給管235fを流れるHFガスは、不活性ガス供給管235eから供給される加熱された不活性ガスにより、むらなく十分に加熱され、ガス供給管235を経て、ノズル233から処理室201内へ供給される。処理室201内へ供給されるHFガスの温度は、図示しない温度計により計測され、所定の温度となるよう、不活性ガス加熱部245の加熱温度が調整される。このようにして、コントローラ280は、処理室201内へ供給されるHFガスを、処理室内の副生成物除去に最適なエッチングレートを有する温度と濃度、例えば、100℃、10%に調整する。所定時間、例えば5μの膜を除去するために60min、HFガスを処理室201内へ供給することにより、処理室201内のクリーニングが行われる。
[ステップ10]
ステップ9のクリーニング処理が終了すると、コントローラ280は、バルブ242fを閉じてHFガスの供給を停止し、不活性ガス供給管235eから処理室201内へN2ガス供給しつつ、APCバルブ255を開いた状態にして、処理室201内の残留HFガスを排気(パージ)する。残留HFガスの排気が終了すると、前記ステップ1に戻り、成膜しようとするウエハ200をボート217に装填し、処理室201に搬入する。
[ステップ8]
まず、前記第7のステップの後、コントローラ280は、バルブ242b、バルブ242dを開いた状態のまま、APCバルブ255を閉じた状態にして、処理室201内を大気圧にする。処理室201内を大気圧にした後、成膜処理を行ったウエハ200を搭載したボート217を、ボートエレベータ121により、処理炉202内から外へ搬出する。
[ステップ9]
ボート217を処理炉202内から搬出した後、コントローラ280は、バルブ242eを開けて、マスフローコントローラ241eにより所定の流量に設定したN2ガスを、不活性ガス供給管235eに流す。また、コントローラ280は、APCバルブ255を開いた状態にして、処理室201内を所定の減圧状態、例えば、100Torrに制御する。このとき、コントローラ280は、不活性ガス加熱部245を所定の温度に加熱するよう制御し、不活性ガス加熱部245が所定の温度になると、バルブ242fを開けて、マスフローコントローラ241fにより所定の流量に設定したHFガスを、クリーニングガス供給管235fに流すよう制御する。クリーニングガス供給管235fを流れるHFガスは、不活性ガス供給管235eから供給される加熱された不活性ガスにより、むらなく十分に加熱され、ガス供給管235を経て、ノズル233から処理室201内へ供給される。処理室201内へ供給されるHFガスの温度は、図示しない温度計により計測され、所定の温度となるよう、不活性ガス加熱部245の加熱温度が調整される。このようにして、コントローラ280は、処理室201内へ供給されるHFガスを、処理室内の副生成物除去に最適なエッチングレートを有する温度と濃度、例えば、100℃、10%に調整する。所定時間、例えば5μの膜を除去するために60min、HFガスを処理室201内へ供給することにより、処理室201内のクリーニングが行われる。
[ステップ10]
ステップ9のクリーニング処理が終了すると、コントローラ280は、バルブ242fを閉じてHFガスの供給を停止し、不活性ガス供給管235eから処理室201内へN2ガス供給しつつ、APCバルブ255を開いた状態にして、処理室201内の残留HFガスを排気(パージ)する。残留HFガスの排気が終了すると、前記ステップ1に戻り、成膜しようとするウエハ200をボート217に装填し、処理室201に搬入する。
上述した実施例によれば、基板処理室内に石英部材を用い、高温時よりも低温時の方が石英部材のエッチング速度が大きいクリーニングガスを使用する基板処理装置において、クリーニング時に、処理室外で加熱した不活性ガスとクリーニングガスを混合するようにするので、クリーニングガスの加熱を安定して行うことができ、基板処理室内の石英部材のエッチングを抑制することができる。
なお、本発明は、前記実施例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に変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、上記実施例においては、成膜されたSiO2(二酸化珪素)膜をHFガスによりクリーニングしたが、SiO2膜以外の膜種や他のガス種にも適用可能である。
また、前記実施例においては、バッチ式縦型成膜装置について説明したが、本発明は、枚葉装置や横型装置にも適用することができる。
また、前記実施例においては、ウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
例えば、上記実施例においては、成膜されたSiO2(二酸化珪素)膜をHFガスによりクリーニングしたが、SiO2膜以外の膜種や他のガス種にも適用可能である。
また、前記実施例においては、バッチ式縦型成膜装置について説明したが、本発明は、枚葉装置や横型装置にも適用することができる。
また、前記実施例においては、ウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
以上の、本明細書の記載に基づき、次の発明を把握することができる。すなわち、第1の発明は、
基板を収容し処理を行う基板処理室と、
前記基板処理室内に連通するクリーニングガス供給管を有し、該クリーニングガス供給管を経由して、前記基板処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
前記クリーニングガス供給管内に連通する不活性ガス供給管を有し、該不活性ガス供給管を経由して前記クリーニングガス供給管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記基板処理室外に設けられ、前記不活性ガス供給管からクリーニングガス供給管内に供給される不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱部と、
前記クリーニングガス供給系と不活性ガス供給系と不活性ガス加熱部とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記基板処理室内をクリーニングする際は、前記クリーニングガスと前記基板処理室外の不活性ガス加熱部により加熱された不活性ガスとを混合し、該混合ガスを前記基板処理室内に供給するよう制御することを特徴とする基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、クリーニングガスをむらなく十分に加熱することが容易となる。
基板を収容し処理を行う基板処理室と、
前記基板処理室内に連通するクリーニングガス供給管を有し、該クリーニングガス供給管を経由して、前記基板処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
前記クリーニングガス供給管内に連通する不活性ガス供給管を有し、該不活性ガス供給管を経由して前記クリーニングガス供給管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記基板処理室外に設けられ、前記不活性ガス供給管からクリーニングガス供給管内に供給される不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱部と、
前記クリーニングガス供給系と不活性ガス供給系と不活性ガス加熱部とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記基板処理室内をクリーニングする際は、前記クリーニングガスと前記基板処理室外の不活性ガス加熱部により加熱された不活性ガスとを混合し、該混合ガスを前記基板処理室内に供給するよう制御することを特徴とする基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、クリーニングガスをむらなく十分に加熱することが容易となる。
第2の発明は、前記第1の発明における基板処理装置であって、
前記クリーニングガスがHFガスであり、前記不活性ガスが窒素ガスであり、前記不活性ガス加熱部が熱交換器で構成されることを特徴とする基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、HFガスをむらなく十分に加熱することが容易となる。
前記クリーニングガスがHFガスであり、前記不活性ガスが窒素ガスであり、前記不活性ガス加熱部が熱交換器で構成されることを特徴とする基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、HFガスをむらなく十分に加熱することが容易となる。
第3の発明は、前記第1の発明における基板処理装置であって、
前記制御部は、前記基板処理室内をクリーニングする際は、クリーニングガスを停止した状態で前記加熱された不活性ガスを前記クリーニングガス供給管内に供給した後、クリーニングガスを前記クリーニングガス供給管内に供給するよう制御することを特徴とする基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、十分に加熱されていないクリーニングガスが処理室内に供給されることを防止できる。
前記制御部は、前記基板処理室内をクリーニングする際は、クリーニングガスを停止した状態で前記加熱された不活性ガスを前記クリーニングガス供給管内に供給した後、クリーニングガスを前記クリーニングガス供給管内に供給するよう制御することを特徴とする基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、十分に加熱されていないクリーニングガスが処理室内に供給されることを防止できる。
第4の発明は、前記第1の発明における基板処理装置であって、
前記基板処理室内に連通する処理ガス供給管を有し、該処理ガス供給管に前記クリーニングガス供給管が接続されていることを特徴とする基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、処理ガス供給用ノズルなど、処理ガス供給系もクリーニングすることができる。
前記基板処理室内に連通する処理ガス供給管を有し、該処理ガス供給管に前記クリーニングガス供給管が接続されていることを特徴とする基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、処理ガス供給用ノズルなど、処理ガス供給系もクリーニングすることができる。
10…基板処理装置、200…ウエハ、201…基板処理室、202…処理炉、203…反応管、207…ヒータ、217…ボート、218…石英キャップ、219…シールキャップ、220…Oリング、227…ボート回転機構、231…ガス排気管、232…第1のノズル、233…第2のノズル、234…第1の処理ガス供給管、234b…第1の不活性ガス供給管、235…第2の処理ガス供給管、235d…第2の不活性ガス供給管、235e…第3の不活性ガス供給管、235f…クリーニングガス供給管、240a…第1の処理ガス供給源、240b…不活性ガス供給源、240c…第2の処理ガス供給源、240d…不活性ガス供給源、240f…クリーニングガス供給源、241a…マスフローコントローラ、241b…マスフローコントローラ、241c…マスフローコントローラ、241d…マスフローコントローラ、241e…マスフローコントローラ、241f…マスフローコントローラ、242a…開閉バルブ、242b…開閉バルブ、242c…開閉バルブ、242d…開閉バルブ、242e…開閉バルブ、242f…開閉バルブ、242g…開閉バルブ、244…気化器、245…不活性ガス加熱部、246…真空ポンプ、255…APCバルブ、280…コントローラ。
Claims (1)
- 基板を収容し処理を行う基板処理室と、
前記基板処理室内に連通するクリーニングガス供給管を有し、該クリーニングガス供給管を経由して、前記基板処理室内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
前記クリーニングガス供給管内に連通する不活性ガス供給管を有し、該不活性ガス供給管を経由して前記クリーニングガス供給管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記基板処理室外に設けられ、前記不活性ガス供給管からクリーニングガス供給管内に供給される不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱部と、
前記クリーニングガス供給系と不活性ガス供給系と不活性ガス加熱部とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記基板処理室内をクリーニングする際は、前記クリーニングガスと前記基板処理室外の不活性ガス加熱部により加熱された不活性ガスとを混合し、該混合ガスを前記基板処理室内に供給するよう制御することを特徴とする基板処理装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015097871A1 (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置及び記録媒体 |
-
2010
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WO2015097871A1 (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置及び記録媒体 |
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