JP2011187757A - Method of manufacturing semiconductor device, and substrate processing apparatus - Google Patents

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JP2011187757A JP2010052505A JP2010052505A JP2011187757A JP 2011187757 A JP2011187757 A JP 2011187757A JP 2010052505 A JP2010052505 A JP 2010052505A JP 2010052505 A JP2010052505 A JP 2010052505A JP 2011187757 A JP2011187757 A JP 2011187757A
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Hironobu Miya
博信 宮
Kazuyuki Toyoda
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing semiconductor device, along with a substrate processing apparatus, capable of efficiently vaporizing a liquid raw material supplied into a processing chamber. <P>SOLUTION: The method of manufacturing semiconductor device includes: a step of loading a wafer 14 into the processing chamber 16; a step of forming a metal-containing film having a predetermined film thickness on the wafer 14 by alternately repeating a step of applying a bias voltage to a liquid raw material spray nozzle 70 and a supporting base 18 while supplying the liquid raw material including a metal compound into the processing chamber 16 through the liquid raw material spray nozzle 70 so as to spray a raw material gas, which is obtained by vaporizing the liquid raw material, onto the wafer 14 in a charged state, thereby allowing the raw material gas to adsorb onto the wafer 14, and a step of supplying an oxidizer into the processing chamber 16 so that the raw material gas adsorbing on the wafer 14 reacts with the oxidizer to form a metal-containing layer; and a step of unloading the treated wafer 14 from the processing chamber 16. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び基板処理装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a substrate processing apparatus.

DRAM(Dynamic Random Access Memory)キャパシタの絶縁膜材料として、90nm世代ではTaやAl等、65nm世代ではHfOやZrO、Al等、45nm世代以降ではSrTiOやTiO等が、その候補として挙げられる。 As an insulating film material of a DRAM (Dynamic Random Access Memory) capacitor, Ta 2 O 5 and Al 2 O 3 etc. in the 90 nm generation, HfO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 etc. in the 65 nm generation, SrTiO 3 etc. in the 45 nm generation and later TiO 2 and the like are listed as candidates.

AlのAl成膜原料は、トリメチルアルミニウム(Al(CH)や塩化アルミニウム(AlCl)等であり、AlClの蒸気圧(20℃において1.2kPa)は比較的高い。
これに対し、HfOのHf成膜原料は、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム(TEMAH:Hf[N(C)(CH)])やテトラキスジメチルアミノハフニウム(TDMAH、Hf[N(CH)等であり、TEMAHの蒸気圧(57℃において13Pa)はAlClと比較して低い。
また、SrTiOのSr成膜原料は、[1−(2−メトキシエトキシ)−2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンエジオネート]ストロンニウム(Sr(METHD))やSr(tmhd)系錯体等であり、Sr(METHD)の蒸気圧(200℃において4.6Pa)はAlClやTEMAH等と比較して低い。
The Al film forming raw material of Al 2 O 3 is trimethylaluminum (Al (CH 3 ) 3 ), aluminum chloride (AlCl 3 ) or the like, and the vapor pressure of AlCl 3 (1.2 kPa at 20 ° C.) is relatively high.
On the other hand, the Hf film forming raw material of HfO 2 is tetrakisethylmethylaminohafnium (TEMAH: Hf [N (C 2 H 5 ) (CH 3 )] 4 ) or tetrakisdimethylaminohafnium (TDMAH, Hf [N (CH 3 ) 2 ] 4 ) etc., and the vapor pressure of TEMAH (13 Pa at 57 ° C.) is lower than that of AlCl 3 .
The SrTiO 3 raw material for Sr film formation is [1- (2-methoxyethoxy) -2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptaneedionate] stronnium (Sr (METHD) 2 ). And Sr (tmhd) 4 complex, etc., and the vapor pressure (4.6 Pa at 200 ° C.) of Sr (METHD) 2 is lower than that of AlCl 3 or TEMAH.

従来、上記のような成膜原料については、気化器を用いて気化させて反応室へ供給する気化方式が採用されている。しかし、気化方式では、十分な気化量が得られなかったり、配管途中で原料が液化して配管がつまったりする等の問題が生じていた。
そこで、フラッシュスプレー方式による成膜原料の供給方法が提案されている。
Conventionally, a vaporization method in which the film forming raw material as described above is vaporized using a vaporizer and supplied to a reaction chamber has been adopted. However, the vaporization method has a problem that a sufficient amount of vaporization cannot be obtained, or the raw material is liquefied in the middle of the piping and the piping is clogged.
In view of this, a method for supplying a film forming raw material by a flash spray method has been proposed.

特許文献1には、基板を内部に保持する成膜室内に、室温で固体又は液体の有機金属化合物に低沸点有機化合物を混ぜた混合溶液を、噴射弁により直接噴射する構成が開示されている。   Patent Document 1 discloses a configuration in which a mixed solution in which a low-boiling organic compound is mixed with a solid or liquid organometallic compound at room temperature is directly injected by an injection valve into a film forming chamber that holds a substrate inside. .

特開2008−182183号公報JP 2008-182183 A

しかしながら、上記方法では、従来の気化器で取り扱われる成膜原料よりもさらに蒸気圧の低いもの(例えばSr(METHD)等)に対しては、十分な気化量が得られないという問題があった。 However, the above method has a problem that a sufficient vaporization amount cannot be obtained for a material having a lower vapor pressure (for example, Sr (METHD) 2 ) than a film forming raw material handled by a conventional vaporizer. It was.

本発明は、処理室に供給する液体原料を効率よく気化する半導体装置の製造方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device and a substrate processing apparatus that efficiently vaporize a liquid material supplied to a processing chamber.

本発明の一態様によれば、処理容器内に基板を搬入する工程と、前記処理容器内にスプレーノズルより金属化合物を含む第1の原料を供給しつつ前記スプレーノズルと前記基板間にバイアス電圧を印加することで、前記第1の原料を帯電した状態で噴霧させて前記基板に供給し、前記基板上に前記第1の原料を吸着させる工程と、前記処理容器内に第2の原料を供給することで、前記基板上に吸着させた前記第1の原料と前記第2の原料とを反応させて金属含有層を形成する工程と、を交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の金属含有膜を形成する処理を行う工程と、前記処理容器内から処理済みの基板を搬出する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, a bias voltage is applied between the spray nozzle and the substrate while the substrate is loaded into the processing container, and the first raw material containing the metal compound is supplied from the spray nozzle into the processing container. The first raw material is sprayed in a charged state and supplied to the substrate, and the first raw material is adsorbed on the substrate, and the second raw material is placed in the processing container. A predetermined film on the substrate by alternately repeating the step of forming the metal-containing layer by reacting the first raw material and the second raw material adsorbed on the substrate. There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of performing a process of forming a thick metal-containing film; and a step of carrying out a processed substrate from the processing container.

本発明の他の態様によれば、基板を収容する処理容器と、前記処理容器内にスプレーノズルより金属化合物を含む第1の原料を供給する第1原料供給系と、前記処理容器内に第2の原料を供給する第2原料供給系と、前記スプレーノズルと前記基板間にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加機構と、前記処理容器内に前記スプレーノズルより前記第1の原料を供給しつつ前記スプレーノズルと前記基板間にバイアス電圧を印加することで、前記第1の原料を帯電した状態で噴霧させて前記基板に供給し、前記基板上に前記第1の原料を吸着させ、前記処理容器内に前記第2の原料を供給することで、前記基板上に吸着させた前記第1の原料と前記第2の原料とを反応させて金属含有層を形成し、これを交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の金属含有膜を形成するように、前記第1原料供給系、前記第2原料供給系、及び、前記バイアス電圧印加機構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が提供される。   According to another aspect of the present invention, a processing container for accommodating a substrate, a first raw material supply system for supplying a first raw material containing a metal compound from a spray nozzle into the processing container, and a first container in the processing container. A second raw material supply system for supplying two raw materials, a bias voltage applying mechanism for applying a bias voltage between the spray nozzle and the substrate, and supplying the first raw material from the spray nozzle into the processing container. By applying a bias voltage between the spray nozzle and the substrate, the first raw material is sprayed in a charged state, supplied to the substrate, the first raw material is adsorbed on the substrate, and the processing is performed. By supplying the second raw material into the container, the first raw material adsorbed on the substrate reacts with the second raw material to form a metal-containing layer, and this is alternately repeated. On the substrate A substrate process comprising: a first raw material supply system, a second raw material supply system, and a control unit that controls the bias voltage application mechanism so as to form a metal-containing film having a predetermined thickness. An apparatus is provided.

本発明によれば、処理室に供給する液体原料を効率よく気化する半導体装置の製造方法及び基板処理装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method and substrate processing apparatus of a semiconductor device which can vaporize the liquid raw material supplied to a processing chamber efficiently can be provided.

本発明の一実施形態に用いられる基板処理装置の基板処理時における断面構成図である。It is a section lineblock diagram at the time of substrate processing of a substrate processing device used for one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に用いられる基板処理装置の基板搬送時における断面構成図である。It is a section lineblock diagram at the time of substrate conveyance of a substrate processing device used for one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に用いられる基板処理装置の処理容器周辺の構成図である。It is a block diagram around the processing container of the substrate processing apparatus used for one Embodiment of this invention. 酸化ハフニウム膜の形成フローを示す図である。It is a figure which shows the formation flow of a hafnium oxide film | membrane. 原料、酸化剤及びパージガスの供給タイミングを示す図である。It is a figure which shows the supply timing of a raw material, an oxidizing agent, and purge gas.

(1)基板処理装置の構成
本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、本実施形態にかかる基板処理装置のウエハ処理時における断面構成図であり、図2は、本実施形態にかかる基板処理装置のウエハ搬送時における断面構成図である。
(1) Configuration of Substrate Processing Apparatus A configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of the substrate processing apparatus according to the present embodiment during wafer processing, and FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of the substrate processing apparatus according to the present embodiment during wafer transfer.

<処理室>
図1及び図2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12を備えている。処理容器12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12は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)等の金属材料により構成されている。処理容器12内には、基板としてのウエハ14を処理する処理室16が構成されている。
<Processing chamber>
As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate processing apparatus according to this embodiment includes a processing container 12. The processing container 12 is configured as a flat sealed container having a circular cross section, for example. Moreover, the processing container 12 is comprised by metal materials, such as aluminum (Al) and stainless steel (SUS), for example. A processing chamber 16 for processing a wafer 14 as a substrate is configured in the processing container 12.

処理室16内には、ウエハ14を支持する支持台18が設けられている。ウエハ14が直接触れる支持台18の上面には、例えば、石英(SiO)、カーボン、セラミックス、炭化ケイ素(SiC)、酸化アルミニウム(Al)、又は窒化アルミニウム(AlN)等から構成された支持板としてのサセプタ20が設けられている。また、支持台18には、ウエハ14を加熱する加熱手段としてのヒータ22が内蔵されている。なお、支持台18の下端部は、処理容器12の底部を貫通している。 A support base 18 that supports the wafer 14 is provided in the processing chamber 16. For example, quartz (SiO 2 ), carbon, ceramics, silicon carbide (SiC), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), or the like is formed on the upper surface of the support base 18 that the wafer 14 directly touches. A susceptor 20 is provided as a support plate. In addition, the support base 18 incorporates a heater 22 as a heating means for heating the wafer 14. The lower end portion of the support base 18 passes through the bottom portion of the processing container 12.

処理室16の外部には、昇降機構24が設けられている。この昇降機構24を作動させることにより、サセプタ20上に支持されるウエハ14を昇降させることが可能となっている。支持台18は、ウエハ14の処理時には図1で示される位置(ウエハ処理位置)まで上昇し、ウエハ14の搬送時には図2で示される位置(ウエハ搬送位置)まで下降する。なお、支持台18の下端部の周囲は、ベローズ26により覆われており、処理室16内は気密に保持されている。   An elevating mechanism 24 is provided outside the processing chamber 16. By operating the lifting mechanism 24, the wafer 14 supported on the susceptor 20 can be lifted and lowered. The support table 18 rises to the position shown in FIG. 1 (wafer processing position) when the wafer 14 is processed, and descends to the position shown in FIG. 2 (wafer transfer position) when the wafer 14 is transferred. The periphery of the lower end portion of the support base 18 is covered with a bellows 26, and the inside of the processing chamber 16 is kept airtight.

また、処理室16の底面(床面)には、例えば3本のリフトピン28が鉛直方向に設けられている。支持台18には、リフトピン28を貫通させるための貫通孔30が、リフトピン28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18をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン28の上端部が支持台18の上面から突出して、リフトピン28がウエハ14を下方から支持するように構成されている。   Further, for example, three lift pins 28 are provided in the vertical direction on the bottom surface (floor surface) of the processing chamber 16. The support base 18 is provided with through holes 30 for allowing the lift pins 28 to pass therethrough at positions corresponding to the lift pins 28. When the support table 18 is lowered to the wafer transfer position, the upper end portion of the lift pins 28 protrudes from the upper surface of the support table 18 so that the lift pins 28 support the wafer 14 from below.

支持台18をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン28は支持台18の上面から埋没して、支持台18上面に設けられたサセプタ20がウエハ14を下方から支持するように構成される。なお、リフトピン28は、ウエハ14と直接触れるため、例えば、石英やアルミナ等の材質で形成することが望ましい。   When the support table 18 is raised to the wafer processing position, the lift pins 28 are buried from the upper surface of the support table 18 so that the susceptor 20 provided on the upper surface of the support table 18 supports the wafer 14 from below. In addition, since the lift pins 28 are in direct contact with the wafer 14, it is desirable to form the lift pins 28 from a material such as quartz or alumina.

<ウエハ搬送口>
処理室16の内壁側面には、処理室16の内外にウエハ14を搬送するためのウエハ搬送口32が設けられている。ウエハ搬送口32にはゲートバルブ34が設けられており、このゲートバルブ34を開けることにより、処理室16内と搬送室(予備室)36内とが連通するように構成されている。搬送室36は密閉容器39内に形成されており、搬送室36内にはウエハ14を搬送する搬送ロボット38が設けられている。
<Wafer transfer port>
On the inner wall side surface of the processing chamber 16, a wafer transfer port 32 for transferring the wafer 14 into and out of the processing chamber 16 is provided. The wafer transfer port 32 is provided with a gate valve 34. By opening the gate valve 34, the processing chamber 16 and the transfer chamber (preliminary chamber) 36 are communicated with each other. The transfer chamber 36 is formed in a sealed container 39, and a transfer robot 38 for transferring the wafer 14 is provided in the transfer chamber 36.

搬送ロボット38には、ウエハ14を搬送する際にウエハ14を支持する搬送アーム38aが備えられている。支持台18をウエハ搬送位置まで下降させた状態で、ゲートバルブ34を開くことにより、搬送ロボット38により処理室16内と搬送室36内との間でウエハ14を搬送することが可能なように構成されている。処理室16内に搬送されたウエハ14は、上述したようにリフトピン28上に一時的に載置される。   The transfer robot 38 is provided with a transfer arm 38 a that supports the wafer 14 when the wafer 14 is transferred. By opening the gate valve 34 with the support 18 lowered to the wafer transfer position, the transfer robot 38 can transfer the wafer 14 between the processing chamber 16 and the transfer chamber 36. It is configured. The wafer 14 transferred into the processing chamber 16 is temporarily placed on the lift pins 28 as described above.

<排気系>
処理室16の内壁側面であって、ウエハ搬送口32の反対側には、処理室16内の雰囲気を排気する排気口40が設けられている。排気口40には排気管42が接続されており、排気管42には、処理室16内を所定の圧力に制御するAPC(Auto Pressure Controller)等の圧力調整器44、原料回収トラップ46、及び真空ポンプ48が順に直列に接続されている。主に、排気口40、排気管42、圧力調整器44、原料回収トラップ46、真空ポンプ48により排気系(排気ライン)が構成される。
<Exhaust system>
An exhaust port 40 for exhausting the atmosphere in the processing chamber 16 is provided on the inner wall side surface of the processing chamber 16 and on the side opposite to the wafer transfer port 32. An exhaust pipe 42 is connected to the exhaust port 40. The exhaust pipe 42 includes a pressure regulator 44 such as an APC (Auto Pressure Controller) that controls the inside of the processing chamber 16 to a predetermined pressure, a raw material recovery trap 46, and A vacuum pump 48 is connected in series in order. An exhaust system (exhaust line) is mainly configured by the exhaust port 40, the exhaust pipe 42, the pressure regulator 44, the raw material recovery trap 46, and the vacuum pump 48.

<成膜材料導入系>
処理室16の上面(天井壁)には、液体原料を噴射(噴霧)することで液体原料を減圧沸騰により気化させた「原料ガス」を処理室16内に供給する液体原料スプレーノズル70と、液体の酸化剤を噴射することで液体酸化剤を減圧沸騰により気化させた「酸化剤ガス」を処理室16内に供給する液体酸化剤スプレーノズル72と、気体の酸化剤を処理室16内に供給する気体酸化剤導入口74と、パージガスを処理室16内に供給するパージガス導入口76が設けられている。以下、これら(液体原料スプレーノズル70、液体酸化剤スプレーノズル72、気体酸化剤導入口74、及び、パージガス導入口76)をまとめて、成膜材料導入系と称することがある。
なお、図1及び図2においては、簡略化のため、スプレーノズル(液体原料スプレーノズル70及び液体酸化剤スプレーノズル72)、導入口(気体酸化剤導入口74及びパージガス導入口76)を、それぞれ1つずつ図示している。
また、これら成膜材料導入系に接続される液体及びガス供給系の構成については後述する。
<Film forming material introduction system>
On the upper surface (ceiling wall) of the processing chamber 16, a liquid source spray nozzle 70 that supplies “source gas”, which is vaporized by low pressure boiling by spraying (spraying) the liquid source, into the processing chamber 16; A liquid oxidant spray nozzle 72 that supplies “oxidant gas”, which is vaporized by boiling under reduced pressure by injecting liquid oxidant, into the processing chamber 16, and gaseous oxidant into the processing chamber 16. A gas oxidant introduction port 74 to be supplied and a purge gas introduction port 76 to supply a purge gas into the processing chamber 16 are provided. Hereinafter, these (the liquid material spray nozzle 70, the liquid oxidant spray nozzle 72, the gas oxidant introduction port 74, and the purge gas introduction port 76) may be collectively referred to as a film forming material introduction system.
In FIG. 1 and FIG. 2, for the sake of simplification, the spray nozzle (the liquid raw material spray nozzle 70 and the liquid oxidant spray nozzle 72) and the introduction port (the gas oxidant introduction port 74 and the purge gas introduction port 76) are respectively shown. One by one is shown.
The configuration of the liquid and gas supply system connected to these film forming material introduction systems will be described later.

<シャワーヘッド>
成膜材料導入系と、ウエハ処理位置におけるウエハ14との間には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド52が設けられている。シャワーヘッド52は、成膜材料導入系から導入されるガスを分散させるための分散板52aと、分散板52aを通過したガスをさらに均一に分散させて支持台18上のウエハ14の表面に供給するためのシャワー板52bと、を備えている。分散板52a及びシャワー板52bには、複数の通気孔が設けられている。
<Shower head>
A shower head 52 as a gas dispersion mechanism is provided between the film forming material introduction system and the wafer 14 at the wafer processing position. The shower head 52 disperses the gas introduced from the film forming material introduction system, and the gas that has passed through the dispersion plate 52a is further uniformly dispersed and supplied to the surface of the wafer 14 on the support base 18. A shower plate 52b. The dispersion plate 52a and the shower plate 52b are provided with a plurality of vent holes.

分散板52aは、シャワーヘッド52の上面及びシャワー板52bと対向するように配置されており、シャワー板52bは、支持台18上のウエハ14と対向するように配置されている。なお、シャワーヘッド52の上面と分散板52aとの間、及び分散板52aとシャワー板52b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、成膜材料導入系から供給されるガスを分散させるための分散室(第1バッファ空間)52c、及び分散板52aを通過したガスを拡散させるための第2バッファ空間52dとしてそれぞれ機能する。   The dispersion plate 52 a is disposed to face the upper surface of the shower head 52 and the shower plate 52 b, and the shower plate 52 b is disposed to face the wafer 14 on the support base 18. Note that spaces are respectively provided between the upper surface of the shower head 52 and the dispersion plate 52a, and between the dispersion plate 52a and the shower plate 52b, and these spaces are supplied from the film forming material introduction system. It functions as a dispersion chamber (first buffer space) 52c for dispersing the gas and a second buffer space 52d for diffusing the gas that has passed through the dispersion plate 52a.

<排気ダクト>
処理室16の内壁側面には、段差部54が設けられている。そして、この段差部54は、コンダクタンスプレート56をウエ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56は、内周部にウエハ14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。
<Exhaust duct>
A step portion 54 is provided on the inner wall side surface of the processing chamber 16. The step portion 54 is configured to hold the conductance plate 56 near the wafer processing position. The conductance plate 56 is configured as a single donut-shaped (ring-shaped) disk in which a hole for accommodating the wafer 14 is provided in the inner peripheral portion.

コンダクタンスプレート56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58が設けられている。排出口58は、コンダクタンスプレート56の外周部がコンダクタンスプレート56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。   A plurality of outlets 58 arranged in the circumferential direction at predetermined intervals are provided on the outer periphery of the conductance plate 56. The discharge port 58 is formed discontinuously so that the outer periphery of the conductance plate 56 can support the inner periphery of the conductance plate 56.

一方、支持台18の外周部には、ロワープレート60が係止している。ロワープレート60は、リング状の凹部60aと、凹部60aの内側上部に一体的に設けられたフランジ部60bとを備えている。凹部60aは、支持台18の外周部と、処理室16の内壁側面との隙間を塞ぐように設けられる。   On the other hand, a lower plate 60 is locked to the outer peripheral portion of the support base 18. The lower plate 60 includes a ring-shaped concave portion 60a and a flange portion 60b provided integrally on the inner upper portion of the concave portion 60a. The recess 60 a is provided so as to close a gap between the outer peripheral portion of the support base 18 and the inner wall side surface of the processing chamber 16.

凹部60aの底部のうち排気口40付近の一部には、凹部60a内から排気口40側ヘガスを排出(流通)させるためのプレート排気口60cが設けられている。フランジ部60bは、支持台18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60bが支持台18の上部外周縁上に係止することにより、ロワープレート60が、支持台18の昇降に伴い、支持台18と共に昇降されるようになっている。   A part of the bottom of the recess 60a near the exhaust port 40 is provided with a plate exhaust port 60c for exhausting (circulating) gas from the recess 60a to the exhaust port 40 side. The flange portion 60 b functions as a locking portion that locks on the upper outer peripheral edge of the support base 18. When the flange portion 60 b is locked on the upper outer peripheral edge of the support base 18, the lower plate 60 is moved up and down together with the support base 18 as the support base 18 moves up and down.

支持台18がウエハ処理位置まで上昇したとき、ロワープレート60もウエハ処理位置まで上昇する。その結果、ウエ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56が、ロワープレート60の凹部60aの上面部分を塞ぎ、凹部60aの内部をガス流路領域とする排気ダクト62が形成されることとなる。   When the support base 18 is raised to the wafer processing position, the lower plate 60 is also raised to the wafer processing position. As a result, the conductance plate 56 held in the vicinity of the wafer processing position closes the upper surface portion of the recess 60a of the lower plate 60, and the exhaust duct 62 is formed with the inside of the recess 60a as the gas flow path region. .

このとき、排気ダクト62(コンダクタンスプレート56、ロワープレート60)及び支持台18によって、処理室16内が、排気ダクト62よりも上方の処理室上部と、排気ダクト62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56及びロワープレート60は、排気ダクト62の内壁に堆積する反応生成物をエッチ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。   At this time, due to the exhaust duct 62 (conductance plate 56, lower plate 60) and the support base 18, the inside of the processing chamber 16 is located above the processing chamber above the exhaust duct 62 and below the processing chamber below the exhaust duct 62. It will be partitioned. The conductance plate 56 and the lower plate 60 are made of a material that can be maintained at a high temperature, for example, high temperature resistant high load quartz, in consideration of etching of reaction products deposited on the inner wall of the exhaust duct 62. Is preferred.

ここで、ウエハ処理時における処理室16内のガスの流れについて説明する。まず、成膜材料導入系からシャワーヘッド52の上部へと供給されたガスは、分散室(第1バッファ空間)52cを経て分散板52aの多数の孔から第2バッファ空間52dへと入り、さらにシャワー板52bの多数の孔を通過して処理室16内に供給され、ウエハ14上に均一に供給される。   Here, the flow of gas in the processing chamber 16 during wafer processing will be described. First, the gas supplied from the film forming material introduction system to the upper portion of the shower head 52 enters the second buffer space 52d from the many holes of the dispersion plate 52a through the dispersion chamber (first buffer space) 52c. It passes through a large number of holes in the shower plate 52 b and is supplied into the processing chamber 16 and is uniformly supplied onto the wafer 14.

ウエハ14上に供給されたガスは、ウエハ14の径方向外側に向かって放射状に流れる。そして、ウエハ14に接触した後の余剰なガスは、支持台18の外周に設けられた排気ダクト62上(すなわちコンダクタンスプレート56上)を、ウエハ14の径方向外側に向かって放射状に流れ、排気ダクト62上に設けられた排出口58から、排気ダクト62内のガス流路領域内(凹部60a内)へと排出される。   The gas supplied onto the wafer 14 flows radially outward in the radial direction of the wafer 14. The surplus gas after contacting the wafer 14 flows radially on the exhaust duct 62 (that is, on the conductance plate 56) provided on the outer periphery of the support base 18 toward the radially outer side of the wafer 14. The gas is discharged from a discharge port 58 provided on the duct 62 into the gas flow path region (in the recess 60a) in the exhaust duct 62.

その後、ガスは排気ダクト62内を流れ、プレート排気口60cを経由して排気口40へと排気される。以上の通り、処理室16の下部への、すなわち支持台18の裏面や処理室16の底面側へのガスの回り込みが抑制される。   Thereafter, the gas flows in the exhaust duct 62 and is exhausted to the exhaust port 40 via the plate exhaust port 60c. As described above, gas sneaking into the lower portion of the processing chamber 16, that is, the back surface of the support base 18 and the bottom surface side of the processing chamber 16 is suppressed.

続いて、処理容器12周辺の構成、及び、成膜材料導入系に接続される液体・ガス供給系の構成について、図3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処理容器12周辺の構成図である。
Next, the configuration around the processing container 12 and the configuration of the liquid / gas supply system connected to the film forming material introduction system will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram around the processing container 12 of the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

<電源>
液体原料スプレーノズル70には、この液体原料スプレーノズル70にバイアス電圧をかけるスプレー電源80が接続されている。このため、液体原料スプレーノズル70から噴射される原料ガスは、帯電した状態で処理室16内に供給される。帯電した原料ガス(原料の分子)は、相互に反発するため、例えばそれぞれの分子が結合してクラスター化等することなく、処理室16内に拡散する。
<Power supply>
A spray power source 80 that applies a bias voltage to the liquid source spray nozzle 70 is connected to the liquid source spray nozzle 70. For this reason, the raw material gas injected from the liquid raw material spray nozzle 70 is supplied into the processing chamber 16 in a charged state. Since the charged source gas (source molecule) repels each other, the molecules diffuse into the processing chamber 16 without bonding and clustering, for example.

同様に、液体酸化剤スプレーノズル72には、この液体酸化剤スプレーノズル72にバイアス電圧をかけるスプレー電源82が接続されている。このため、液体酸化剤スプレーノズル72から噴射される酸化剤ガスは、帯電した状態で処理室16内に供給される。帯電した酸化剤ガス(酸化剤の分子)は、相互に反発するため、例えばそれぞれの分子が結合してクラスター化等することなく、処理室16内に拡散する。   Similarly, a spray power source 82 that applies a bias voltage to the liquid oxidant spray nozzle 72 is connected to the liquid oxidant spray nozzle 72. For this reason, the oxidant gas sprayed from the liquid oxidant spray nozzle 72 is supplied into the processing chamber 16 in a charged state. Since the charged oxidant gas (oxidant molecule) repels each other, for example, the respective molecules are diffused into the processing chamber 16 without being clustered or the like.

一方、ウエハ14を支持する支持台18には、この支持台18にバイアス電圧をかける支持台電源84が接続されている。スプレー電源80、82が液体原料スプレーノズル70、液体酸化剤スプレーノズル72にかけるバイアス電圧に対し逆のバイアス電圧を、この支持台電源84がウエハ14側である支持台18に掛けることで、液体原料スプレーノズル70、液体酸化剤スプレーノズル72それぞれから噴射された原料ガス及び酸化剤ガスが、加速してウエハ14に衝突する。   On the other hand, a support base power supply 84 that applies a bias voltage to the support base 18 is connected to the support base 18 that supports the wafer 14. By applying a bias voltage opposite to the bias voltage applied to the liquid material spray nozzle 70 and the liquid oxidant spray nozzle 72 by the spray power sources 80 and 82 to the support table 18 on the wafer 14 side, The raw material gas and the oxidant gas injected from the raw material spray nozzle 70 and the liquid oxidant spray nozzle 72 are accelerated and collide with the wafer 14.

すなわち、噴射された原料ガス及び酸化剤ガスが、噴射側とウエハ14側間のバイアス電圧に従って、加速される構成となっている。このため、噴射された気体分子(原料ガス及び酸化剤ガス)が、帯電しイオン化されて処理室16内に拡散すると同時に、ウエハ14側に引き込まれる。これにより、本構成を有さない場合と比較して、液体原料及び液体酸化剤の気化が行われ易く、また、ウエハ14上への原料ガス及び酸化剤ガスの吸着量を増大させることができる。   That is, the injected source gas and oxidant gas are accelerated according to the bias voltage between the injection side and the wafer 14 side. For this reason, the injected gas molecules (raw material gas and oxidant gas) are charged, ionized, diffused into the processing chamber 16 and simultaneously drawn into the wafer 14 side. Thereby, compared with the case where this configuration is not provided, the liquid source and the liquid oxidant are easily vaporized, and the amount of the source gas and the oxidant gas adsorbed on the wafer 14 can be increased. .

<液体原料供給系>
処理室16の外部には、原料としての、例えばTEMAH(Hf原料)を含む液体原料を供給する液体原料供給源100が設けられている。液体原料供給源100は、内部に液体原料を収容(充填)可能なタンク(密閉容器)として構成されている。
<Liquid material supply system>
A liquid source supply source 100 that supplies a liquid source including, for example, TEMAH (Hf source) as a source is provided outside the processing chamber 16. The liquid source supply source 100 is configured as a tank (sealed container) capable of containing (filling) the liquid source therein.

液体原料供給源100には、圧送ガス供給管102が接続されている。圧送ガス供給管102の上流側端部には、圧送ガス供給源(非図示)が接続されている。また、圧送ガス供給管102の下流側端部は、液体原料供給源100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、例えば窒素(N)等の不活性ガスが好適に用いられる。
A pressurized gas supply pipe 102 is connected to the liquid source supply source 100. A pressurized gas supply source (not shown) is connected to the upstream end of the pressurized gas supply pipe 102. The downstream end of the pressurized gas supply pipe 102 communicates with a space existing in the upper part of the liquid source supply source 100, and the pressurized gas is supplied into this space.
As the pressurized gas, it is preferable to use a gas that does not react with the liquid material, for example, nitrogen (N 2) an inert gas or the like is preferably used.

液体原料供給源100には、液体原料供給管104が接続されている。液体原料供給管104の上流側端部は、液体原料供給源100内に収容した液体原料内に浸されている。   A liquid source supply pipe 104 is connected to the liquid source supply source 100. The upstream end of the liquid source supply pipe 104 is immersed in the liquid source accommodated in the liquid source supply source 100.

液体原料供給管104の下流側端部は、液体原料スプレーノズル70に接続されている。液体原料供給管104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)106と、液体原料の供給を制御する開閉バルブV1と、が設けられている。   The downstream end of the liquid source supply pipe 104 is connected to the liquid source spray nozzle 70. The liquid source supply pipe 104 is provided with a liquid flow rate controller (LMFC) 106 as flow rate control means for controlling the supply rate of the liquid source, and an open / close valve V1 for controlling the supply of the liquid source.

上記構成において、開閉バルブV1を開くとともに、圧送ガス供給管102から圧送ガスを供給することにより、液体原料供給源100から液体原料スプレーノズル70へと液体原料を圧送(供給)することが可能となる。   In the above configuration, the liquid source can be pumped (supplied) from the liquid source supply source 100 to the liquid source spray nozzle 70 by opening the open / close valve V1 and supplying the pumped gas from the pumped gas supply pipe 102. Become.

主に、液体原料供給源100、圧送ガス供給管102、液体原料供給管104、LMFC106、バルブV1により液体原料供給系(液体原料供給ライン)が構成される。   A liquid source supply system (liquid source supply line) is mainly configured by the liquid source supply source 100, the pressurized gas supply pipe 102, the liquid source supply pipe 104, the LMFC 106, and the valve V1.

<液体酸化剤供給系>
同様に、処理室16の外部には、酸化剤としての例えばHO(水)を含む液体酸化剤を供給する液体酸化剤供給源110が設けられている。液体酸化剤供給源110は、内部に液体酸化剤を収容(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。
<Liquid oxidant supply system>
Similarly, a liquid oxidant supply source 110 that supplies a liquid oxidant containing, for example, H 2 O (water) as an oxidant is provided outside the processing chamber 16. The liquid oxidant supply source 110 is configured as a tank (sealed container) capable of containing (filling) the liquid oxidant therein.

液体酸化剤供給源110には、圧送ガス供給管112が接続されている。圧送ガス供給管112の上流側端部には、圧送ガス供給源(非図示)が接続されている。また、圧送ガス供給管112の下流側端部は、液体酸化剤供給源110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、液体酸化剤とは反応しないガスを用いることが好ましく、例えばNガス等の不活性ガスが好適に用いられる。
A pressurized gas supply pipe 112 is connected to the liquid oxidant supply source 110. A pressurized gas supply source (not shown) is connected to the upstream end of the pressurized gas supply pipe 112. Further, the downstream side end portion of the pressurized gas supply pipe 112 communicates with a space existing in the upper part in the liquid oxidant supply source 110, and the pressurized gas is supplied into this space.
As the pressurized gas, it is preferable to use a gas that does not react with the liquid oxidizing agent, for example an inert gas such as N 2 gas is preferably used.

液体酸化剤供給源110には、液体酸化剤供給管114が接続されている。液体酸化剤供給管114の上流側端部は、液体酸化剤供給源110内に収容した液体酸化剤内に浸されている。   A liquid oxidant supply pipe 114 is connected to the liquid oxidant supply source 110. The upstream end of the liquid oxidant supply pipe 114 is immersed in the liquid oxidant accommodated in the liquid oxidant supply source 110.

液体酸化剤供給管114の下流側端部は、液体酸化剤スプレーノズル72に接続されている。液体酸化剤供給管114には、液体酸化剤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)116と、液体酸化剤の供給を制御する開閉バルブV2と、が設けられている。   The downstream end of the liquid oxidant supply pipe 114 is connected to the liquid oxidant spray nozzle 72. The liquid oxidant supply pipe 114 is provided with a liquid flow rate controller (LMFC) 116 as flow rate control means for controlling the supply flow rate of the liquid oxidant, and an open / close valve V2 for controlling the supply of the liquid oxidant. .

上記構成において、開閉バルブV2を開くとともに、圧送ガス供給管112から圧送ガスを供給することにより、液体酸化剤供給源110から液体酸化剤スプレーノズル72へと液体酸化剤を圧送(供給)することが可能となる。   In the above configuration, the liquid oxidant is pumped (supplied) from the liquid oxidant supply source 110 to the liquid oxidant spray nozzle 72 by opening the opening / closing valve V2 and supplying the pumped gas from the pumped gas supply pipe 112. Is possible.

主に、液体酸化剤供給源110、圧送ガス供給管112、液体酸化剤供給管114、LMFC116、バルブV2により液体酸化剤給系(液体酸化剤供給ライン)が構成される。
<気体酸化剤供給系>
処理室16の外部には、酸素(O)ガスを供給する気体酸化剤供給源120が設けられている。気体酸化剤供給源120には、第1気体酸化剤供給管122の上流側端部が接続されている。また、第1気体酸化剤供給管122の下流側端部には、プラズマにより酸素ガスから反応ガス(反応物)すなわち酸化剤としてのオゾンガスを生成させるオゾナイザ124が接続されている。第1気体酸化剤供給管122には、酸素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(MFC)126が設けられている。
A liquid oxidant supply system (liquid oxidant supply line) is mainly configured by the liquid oxidant supply source 110, the pressurized gas supply pipe 112, the liquid oxidant supply pipe 114, the LMFC 116, and the valve V2.
<Gas oxidizing agent supply system>
A gas oxidant supply source 120 that supplies oxygen (O 2 ) gas is provided outside the processing chamber 16. An upstream end of the first gas oxidant supply pipe 122 is connected to the gas oxidant supply source 120. An ozonizer 124 is connected to the downstream end of the first gas oxidant supply pipe 122 to generate a reaction gas (reactant), that is, an ozone gas as an oxidant, from oxygen gas by plasma. The first gas oxidant supply pipe 122 is provided with a flow rate controller (MFC) 126 as flow rate control means for controlling the supply flow rate of oxygen gas.

オゾナイザ124のアウトレットとしてのオゾンガス供給口128には、気体酸化剤供給管としてのオゾンガス供給管130の上流側端部が接続されている。また、オゾンガス供給管130の下流側端部は、気体酸化剤導入口74に接続されている。すなわち、オゾンガス供給管130は、気体酸化剤としてのオゾンガスを処理室16内に供給するように構成されている。オゾンガス供給管130には、処理室16内へのオゾンガスの供給を制御する開閉バルブV3が設けられている。   An upstream end of an ozone gas supply pipe 130 as a gas oxidant supply pipe is connected to an ozone gas supply port 128 as an outlet of the ozonizer 124. The downstream end of the ozone gas supply pipe 130 is connected to the gas oxidant introduction port 74. That is, the ozone gas supply pipe 130 is configured to supply ozone gas as a gaseous oxidant into the processing chamber 16. The ozone gas supply pipe 130 is provided with an open / close valve V <b> 3 that controls supply of ozone gas into the processing chamber 16.

第1気体酸化剤供給管122のMFC126よりも上流側には、第2気体酸化剤供給管132の上流側端部が接続されている。第2気体酸化剤供給管132の下流側端部は、オゾンガス供給管130の開閉バルブV3よりも上流側に接続されている。第2気体酸化剤供給管132には、酸素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(MFC)136が設けられている。   An upstream end of the second gas oxidant supply pipe 132 is connected to the upstream side of the first gas oxidant supply pipe 122 from the MFC 126. The downstream end of the second gas oxidant supply pipe 132 is connected to the upstream side of the open / close valve V <b> 3 of the ozone gas supply pipe 130. The second gas oxidant supply pipe 132 is provided with a flow rate controller (MFC) 136 as flow rate control means for controlling the supply flow rate of oxygen gas.

上記構成において、オゾナイザ124に酸素ガスを供給してオゾンガスを発生させるとともに、開閉バルブV3を開くことにより、処理室16内へオゾンガスを供給することが可能となる。なお、処理室16内へのオゾンガスの供給中に、第2気体酸化剤供給管132から酸素ガスを供給するようにすれば、処理室16内へ供給するオゾンガスを酸素ガスにより希釈して、オゾンガス濃度を調整することが可能となる。   In the above-described configuration, oxygen gas is supplied to the ozonizer 124 to generate ozone gas, and ozone gas can be supplied into the processing chamber 16 by opening the opening / closing valve V3. If oxygen gas is supplied from the second gas oxidant supply pipe 132 during the supply of ozone gas into the processing chamber 16, the ozone gas supplied into the processing chamber 16 is diluted with oxygen gas, and the ozone gas is supplied. The density can be adjusted.

主に、気体酸化剤供給源120、第1気体酸化剤供給管122、オゾナイザ124、MFC126、オゾンガス供給管130、開閉バルブV3、第2気体酸化剤供給管132、MFC136により気体酸化剤供給系(気体酸化剤供給ライン)が構成される。   Mainly, a gas oxidant supply system (first gas oxidant supply pipe 122, ozonizer 124, MFC 126, ozone gas supply pipe 130, open / close valve V3, second gas oxidant supply pipe 132, MFC 136 is used as a gas oxidant supply system ( Gas oxidant supply line).

<パージガス供給系>
また、処理室16の外部には、パージガスとしてのNガスを供給するためのパージガス供給源140が設けられている。パージガス供給源140には、パージガス供給管142の上流側端部が接続されている。パージガス供給管142には、パージ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(MFC)146が設けられている。パージガス供給管142の下流側端部は、パージガス導入口76に接続されている。すなわち、パージガス供給管142は、パージガスとしてのNガスを処理室16内に供給するように構成されている。パージガス供給管142には、処理室16内へのNガスの供給を制御する開閉バルブV4が設けられている。
<Purge gas supply system>
In addition, a purge gas supply source 140 for supplying N 2 gas as a purge gas is provided outside the processing chamber 16. The purge gas supply source 140 is connected to an upstream end portion of the purge gas supply pipe 142. The purge gas supply pipe 142 is provided with a flow rate controller (MFC) 146 as flow rate control means for controlling the supply flow rate of the purge gas. The downstream end of the purge gas supply pipe 142 is connected to the purge gas inlet 76. That is, the purge gas supply pipe 142 is configured to supply N 2 gas as a purge gas into the processing chamber 16. The purge gas supply pipe 142 is provided with an open / close valve V4 that controls the supply of N 2 gas into the processing chamber 16.

主に、パージガス供給源140、パージガス供給管142、MFC146、開閉バルブV4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。   A purge gas supply system (purge gas supply line) is mainly configured by the purge gas supply source 140, the purge gas supply pipe 142, the MFC 146, and the open / close valve V4.

<コントローラ>
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コントローラ150を有する。コントローラ150は、ヒータ22、昇降機構24、ゲートバルブ34、搬送ロボット38、圧力調整器(APC)44、真空ポンプ48、LMFC106、116、オゾナイザ124、MFC126、136、146、開閉バルブV1〜V4等の動作を制御する。
<Controller>
The substrate processing apparatus according to the present embodiment includes a controller 150 that controls the operation of each unit of the substrate processing apparatus. The controller 150 includes a heater 22, an elevating mechanism 24, a gate valve 34, a transfer robot 38, a pressure regulator (APC) 44, a vacuum pump 48, LMFCs 106 and 116, an ozonizer 124, MFCs 126, 136 and 146, open / close valves V1 to V4, and the like. To control the operation.

(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(デバイス)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ウエハ14上に薄膜を形成する基板処理工程について、図4を参照しながら説明する。
図4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。
以下、酸化剤にオゾン(O)を用いて、ウエハ14上に酸化ハフニウム(HfO)膜を形成する場合を例に説明する。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150によって制御される。
(2) Substrate Processing Step Next, as a step of manufacturing the semiconductor device (device) according to the embodiment of the present invention, a substrate processing step of forming a thin film on the wafer 14 using the above-described substrate processing apparatus. This will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a flowchart of the substrate processing process according to the embodiment of the present invention.
Hereinafter, a case where a hafnium oxide (HfO 2 ) film is formed on the wafer 14 using ozone (O 3 ) as an oxidizing agent will be described as an example. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 150.

<基板搬入工程(S1)、基板載置工程(S2)>
まず、昇降機構24を作動させ、支持台18を、図2に示すウエハ搬送位置まで下降させる。そして、ゲートバルブ34を開き、処理室16と搬送室36とを連通させる。そして、搬送ロボット38により搬送室36内から処理室16内へ、処理対象のウエハ14を搬送アーム38aで支持した状態で搬入する(S1)。処理室16内に搬入したウエハ14は、支持台18の上面から突出しているリフトピン28上に一時的に載置される。搬送ロボット38の搬送アーム38aが処理室16内から搬送室36内へ戻ると、ゲートバルブ34が閉じられる。
<Substrate Loading Step (S1), Substrate Placement Step (S2)>
First, the elevating mechanism 24 is operated to lower the support base 18 to the wafer transfer position shown in FIG. Then, the gate valve 34 is opened to allow the processing chamber 16 and the transfer chamber 36 to communicate with each other. Then, the wafer 14 to be processed is loaded from the transfer chamber 36 into the processing chamber 16 with the transfer robot 38 supported by the transfer arm 38a (S1). The wafer 14 carried into the processing chamber 16 is temporarily placed on lift pins 28 protruding from the upper surface of the support base 18. When the transfer arm 38a of the transfer robot 38 returns from the processing chamber 16 to the transfer chamber 36, the gate valve 34 is closed.

続いて、昇降機構24を作動させ、支持台18を、図1に示すウエハ処理位置まで上昇させる。その結果、リフトピン28は支持台18の上面から埋没し、ウエハ14は、支持台18上面のサセプタ20上に載置される(S2)。   Subsequently, the elevating mechanism 24 is operated to raise the support base 18 to the wafer processing position shown in FIG. As a result, the lift pins 28 are buried from the upper surface of the support table 18, and the wafer 14 is placed on the susceptor 20 on the upper surface of the support table 18 (S2).

<圧力調整工程(S3)、昇温工程(S4)>
続いて、圧力調整器(APC)44により、処理室16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22に供給する電力を調整し、ウエハ14の温度を昇温させ、このウエハ14の表面温度が所定の処理温度となるように制御する(S4)。
<Pressure adjusting step (S3), temperature raising step (S4)>
Subsequently, the pressure regulator (APC) 44 performs control so that the pressure in the processing chamber 16 becomes a predetermined processing pressure (S3). Further, the power supplied to the heater 22 is adjusted, the temperature of the wafer 14 is raised, and the surface temperature of the wafer 14 is controlled to be a predetermined processing temperature (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)及び後述する基板搬出工程(S10)においては、真空ポンプ48を作動させつつ、開閉バルブV3を閉じ、開閉バルブV4を開き、処理室16内にNガスを常に流しておく。これにより、ウエハ14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48は、少なくとも基板搬入工程(S1)から後述の基板搬出工程(S10)までの間は、常に作動させた状態とする。 In the substrate loading step (S1), the substrate placement step (S2), the pressure adjustment step (S3), the temperature raising step (S4), and the substrate unloading step (S10) described later, while operating the vacuum pump 48, The on-off valve V3 is closed, the on-off valve V4 is opened, and N 2 gas is always allowed to flow into the processing chamber 16. Thereby, it is possible to suppress adhesion of particles on the wafer 14. The vacuum pump 48 is always operated at least from the substrate carry-in process (S1) to the substrate carry-out process (S10) described later.

<原料ガス供給工程(S5)>
続いて、開閉バルブV1を開いて、液体原料を液体原料スプレーノズル70に供給し、原料ガスの処理室16内への導入を開始する。ここで、液体原料は、有機金属化合物原料と低沸点有機化合物の混合溶液である。
本実施形態において、有機金属化合物原料(Hf原料)としては、例えば、TEMAH(テトラキスエチルメチルアミノハフニウム、Hf[N(C)(CH)])、テトラキス(1−メトキシ−2−メチル−2−プロポキシ)ハフニウム(Hf(MMP)4、Hf[OC(CH32CH2OCH34)、テトラキスターシャリーブトラキシハフニウム(Hf[OC(CH)、TDMAH(テトラキスジメチルアミノハフニウム、Hf[N(CH)、TDEAH(テトラキスジエチルアミノハフニウム、Hf[N(C)、ハフニウム四塩化物(HfCl)等を使用することができる。
<Raw material gas supply step (S5)>
Subsequently, the opening / closing valve V1 is opened, the liquid material is supplied to the liquid material spray nozzle 70, and introduction of the material gas into the processing chamber 16 is started. Here, the liquid raw material is a mixed solution of an organic metal compound raw material and a low boiling point organic compound.
In this embodiment, as the organometallic compound raw material (Hf raw material), for example, TEMAH (tetrakisethylmethylaminohafnium, Hf [N (C 2 H 5 ) (CH 3 )] 4 ), tetrakis (1-methoxy-2) -Methyl-2-propoxy) hafnium (Hf (MMP) 4 , Hf [OC (CH 3 ) 2 CH 2 OCH 3 ] 4 ), tetraxylary sutralium hafnium (Hf [OC (CH 3 ) 3 ] 4 ), Use TDMAH (tetrakisdimethylaminohafnium, Hf [N (CH 3 ) 2 ] 4 ), TDEAH (tetrakisdiethylaminohafnium, Hf [N (C 2 H 5 ) 2 ] 4 ), hafnium tetrachloride (HfCl 4 ), etc. can do.

低沸点有機化合物としては、例えばn−ペンタン(CH(CHCH)、シクロペンタン(C10)、ヘキサン(CH(CHCH)、エタノール(COH)等を使用することができる。
なお、低沸点有機化合物は、少なくとも有機金属化合物原料よりも沸点が低いものである。
As a low boiling point organic compound, for example, n-pentane (CH 3 (CH 2 ) 3 CH 3 ), cyclopentane (C 5 H 10 ), hexane (CH 3 (CH 2 ) 4 CH 3 ), ethanol (C 2 H) 5 OH) and the like.
The low boiling point organic compound has a boiling point lower than that of at least the organometallic compound raw material.

原料ガスを処理室16内へ導入する際、液体原料スプレーノズル70には、スプレー電源80によりバイアス電圧がかけられている。また、支持台18には、液体原料スプレーノズル70にかけられたバイアス電圧とは逆のバイアス電圧が支持台電源84によりかけられている。このため、液体原料スプレーノズル70から噴射される原料ガスは帯電しイオン化されて処理室16内に拡散するとともに、加速されてウエハ14に衝突する。この際、原料ガスは、シャワーヘッド52により分散されて処理室16内のウエハ14上に均一に供給される。
余剰な原料ガスは、排気ダクト62内を流れ、排気口40へと排気される。
When the source gas is introduced into the processing chamber 16, a bias voltage is applied to the liquid source spray nozzle 70 by the spray power source 80. A bias voltage opposite to the bias voltage applied to the liquid source spray nozzle 70 is applied to the support table 18 by a support table power supply 84. For this reason, the source gas sprayed from the liquid source spray nozzle 70 is charged and ionized to diffuse into the processing chamber 16, and is accelerated to collide with the wafer 14. At this time, the source gas is dispersed by the shower head 52 and uniformly supplied onto the wafer 14 in the processing chamber 16.
Excess source gas flows through the exhaust duct 62 and is exhausted to the exhaust port 40.

開閉バルブV1を開き、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V1を閉じ、処理室16内への原料ガスの供給を停止する。   When a predetermined time has elapsed after opening the on-off valve V1 and starting the supply of the source gas, the on-off valve V1 is closed and the supply of the source gas into the processing chamber 16 is stopped.

<パージ工程(S6)>
開閉バルブV1を閉じ、処理室16内への原料ガスの供給を停止した後、開閉バルブV4を開き、処理室16内へのNガスの供給を行う。Nガスは、シャワーヘッド52を介して処理室16内に供給され、排気ダクト62内を流れ、排気口40へと排気される。このようにして、処理室16内をNガスによりパージし、処理室16内に残留している原料ガスを除去する。
<Purge process (S6)>
After closing the on-off valve V1 and stopping the supply of the source gas into the processing chamber 16, the on-off valve V4 is opened to supply N 2 gas into the processing chamber 16. N 2 gas is supplied into the processing chamber 16 through the shower head 52, flows through the exhaust duct 62, and is exhausted to the exhaust port 40. In this way, the inside of the processing chamber 16 is purged with N 2 gas, and the raw material gas remaining in the processing chamber 16 is removed.

<酸化剤供給工程(S7)>
気体酸化剤供給源120からオゾナイザ124へ酸素ガスを供給して、オゾナイザ124にてオゾンガスを生成する。処理室16内のパージが完了したら、開閉バルブV4を閉じ、開閉バルブV3を開いて、気体酸化剤導入口74から処理室16内へ酸化剤としてのオゾンガスの供給を開始する。オゾンガスは、シャワーヘッド52により分散されて処理室16内のウエハ14上に均一に供給される。余剰なオゾンガスや反応副生成物は、排気ダクト62内を流れ、排気口40へと排気される。
<Oxidant supply step (S7)>
Oxygen gas is supplied from the gaseous oxidant supply source 120 to the ozonizer 124, and ozone gas is generated by the ozonizer 124. When the purge in the processing chamber 16 is completed, the opening / closing valve V4 is closed and the opening / closing valve V3 is opened, and supply of ozone gas as an oxidizing agent into the processing chamber 16 from the gas oxidizing agent inlet 74 is started. The ozone gas is dispersed by the shower head 52 and is uniformly supplied onto the wafer 14 in the processing chamber 16. Excess ozone gas and reaction byproducts flow through the exhaust duct 62 and are exhausted to the exhaust port 40.

開閉バルブV3を開き、オゾン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V3を閉じ、処理室16内へのオゾンガスの供給を停止する。   When a predetermined time has elapsed after opening the on-off valve V3 and starting the supply of ozone gas, the on-off valve V3 is closed and the supply of ozone gas into the processing chamber 16 is stopped.

<パージ工程(S8)>
開閉バルブV3を閉じ、処理室16内へのオゾンガスの供給を停止した後、開閉バルブ4を開き、処理室16内へのNガスの供給を行う。Nガスは、シャワーヘッド52を介して処理室16内に供給され、排気ダクト62内を流れ、排気口40へと排気される。このようにして、処理室16内をNガスによりパージし、処理室16内に残留しているオゾンガスや反応副生成物を除去する。
<Purge process (S8)>
After closing the on-off valve V3 and stopping the supply of ozone gas into the processing chamber 16, the on-off valve 4 is opened to supply N 2 gas into the processing chamber 16. N 2 gas is supplied into the processing chamber 16 through the shower head 52, flows through the exhaust duct 62, and is exhausted to the exhaust port 40. In this way, the inside of the processing chamber 16 is purged with N 2 gas, and ozone gas and reaction byproducts remaining in the processing chamber 16 are removed.

<繰り返し工程(S9)>
そして、工程S5〜S8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、ウエハ14上に所望膜厚のHfO膜が形成される(薄膜形成工程)。
図5は、工程S5〜S8における原料、酸化剤及びパージガスの供給タイミングを示す図である。このように、原料ガス(TEMAH)と酸化剤ガス(O)とは、同時に処理室16内に供給されることはなく、工程S5と工程S7との間はパージガス(N)によって処理室16内をパージする工程が挟まれるようになっている。
<Repeating step (S9)>
Then, the steps S5 to S8 are set as one cycle, and this cycle is repeated a predetermined number of times, whereby a HfO 2 film having a desired film thickness is formed on the wafer 14 (thin film forming step).
FIG. 5 is a diagram illustrating the supply timing of the raw material, the oxidizing agent, and the purge gas in steps S5 to S8. Thus, the source gas (TEMAH) and the oxidant gas (O 3 ) are not supplied into the processing chamber 16 at the same time, and the processing chamber is formed by the purge gas (N 2 ) between the steps S5 and S7. A process of purging the inside of the 16 is sandwiched.

<基板搬出工程(S10)>
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HfO膜が形成された後のウエハ14を処理室16内から搬送室36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。
<Substrate unloading step (S10)>
Thereafter, the wafer 14 after the HfO 2 film having a desired film thickness is formed from the inside of the processing chamber 16 by a procedure reverse to the procedure shown in the substrate loading step (S1) and the substrate placement step (S2). It is carried out into the transfer chamber 36, and the substrate processing process concerning this embodiment is completed.

なお、薄膜形成工程を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(S5)においては、原料ガスが自己分解し、ウエハ14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、オゾンガスによりウエハ14上に形成された1〜数十原子層程度の薄膜からC、H等の不純物が除去される。   In the case where the thin film forming step is performed by the CVD method, the processing temperature is controlled so as to be a temperature range in which the source gas is self-decomposed. In this case, in the source gas supply step (S 5), the source gas is self-decomposed and a thin film of about 1 to several tens of atomic layers is formed on the wafer 14. In the oxidant supply step, impurities such as C and H are removed from a thin film of about 1 to several tens of atomic layers formed on the wafer 14 by ozone gas.

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、原料ガスはウエハ14上に吸着する。酸化剤供給工程においては、ウエハ14上に吸着した原料ガスとオゾンガスとが反応することによりウエハ14上に1原子層未満の薄膜が形成される。このとき、オゾン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。   Further, when the thin film forming process is performed by the ALD method, the processing temperature is controlled so as to be a temperature range in which the source gas is not self-decomposed. In this case, the source gas is adsorbed onto the wafer 14 in the source gas supply step. In the oxidant supply step, the raw material gas adsorbed on the wafer 14 and the ozone gas react to form a thin film having a thickness of less than one atomic layer on the wafer 14. At this time, impurities such as C and H to be mixed into the thin film can be desorbed by ozone gas.

本実施の形態の処理炉にて、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HfO膜を形成する場合、処理温度:390〜450℃、処理圧力:50〜400Pa、有機金属化合物原料(TEMAH)供給流量:0.01〜0.2g/min、酸化剤(オゾンガス)供給流量:100〜3000sccmが例示される。 For example, when forming a HfO 2 film, the processing temperature is 390 to 450 ° C., the processing pressure is 50 to 400 Pa, and the organic material is processed in the processing furnace of the present embodiment by the CVD method. Metal compound raw material (TEMAH) supply flow rate: 0.01 to 0.2 g / min, oxidizing agent (ozone gas) supply flow rate: 100 to 3000 sccm are exemplified.

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HfO膜を形成する場合、処理温度:200〜350℃、処理圧力:50〜400Pa、有機金属化合物原料(TEMAH)供給流量:0.01〜0.2g/min、酸化剤(オゾンガス)供給流量:100〜3000sccmが例示される。 In the processing furnace of the present embodiment, the processing conditions for processing the substrate by the ALD method are, for example, when forming an HfO 2 film, processing temperature: 200 to 350 ° C., processing pressure: 50 to 400 Pa, organic Metal compound raw material (TEMAH) supply flow rate: 0.01 to 0.2 g / min, oxidizing agent (ozone gas) supply flow rate: 100 to 3000 sccm are exemplified.

上記実施形態においては、酸化剤として気体のオゾンガスを用いる場合について説明したが、これに限らず、酸化剤として液体のHOを用いるようにしてもよい。この場合、酸化剤としてのHOは、気体酸化剤導入口74に代えて、液体酸化剤スプレーノズル72から処理室16内へ供給される。 In the above embodiment, the case where gaseous ozone gas is used as the oxidant has been described. However, the present invention is not limited thereto, and liquid H 2 O may be used as the oxidant. In this case, H 2 O as an oxidant is supplied from the liquid oxidant spray nozzle 72 into the processing chamber 16 instead of the gas oxidant introduction port 74.

また、ウエハ14上に酸化ジルコニウム(ZrO)膜を形成する場合、有機金属化合物原料(Zr原料)としては、例えば、テトラキスジメチルアミノジルコニウム(Zr[N(CH)、テトラキスジエチルアミノジルコニウム(Zr[N(C)、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム(Zr[N(C)(CH)])等を使用することができる。 When a zirconium oxide (ZrO 2 ) film is formed on the wafer 14, examples of the organometallic compound raw material (Zr raw material) include tetrakisdimethylaminozirconium (Zr [N (CH 3 ) 2 ] 4 ), tetrakisdiethylamino Zirconium (Zr [N (C 2 H 5 ) 2 ] 4 ), tetrakisethylmethylamino zirconium (Zr [N (C 2 H 5 ) (CH 3 )] 4 ) and the like can be used.

ウエハ14上にチタン酸ストロンチウム(SrTiO)膜を形成する場合、有機金属化合物原料(Sr原料)としては、例えば、ビス[1−(2−メトキシエトキシ)−2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンエジオネート]ストロンニウム(Sr(METHD))、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ストロンチウム(Sr[C(CH)等を使用することができる。 When forming a strontium titanate (SrTiO 3 ) film on the wafer 14, as the organometallic compound raw material (Sr raw material), for example, bis [1- (2-methoxyethoxy) -2,2,6,6-tetra Methyl-3,5-heptaneedionate] stronium (Sr (METHD) 2 ), bis (pentamethylcyclopentadienyl) strontium (Sr [C 5 (CH 3 ) 5 ] 2 ), etc. it can.

上記実施形態においては、シャワーヘッド52が設けられている構成の基板処理装置について説明したが、これに限らず、基板処理装置はシャワーヘッド52を設けない構成としてもよい。また、支持台18を回転させる回転機構を設けるようにしてもよい。   In the above embodiment, the substrate processing apparatus having the configuration in which the shower head 52 is provided has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the substrate processing apparatus may be configured to have no shower head 52. Further, a rotation mechanism for rotating the support base 18 may be provided.

[本発明の好ましい態様]
以下に、本発明の好ましい他の態様について付記する。
[Preferred embodiment of the present invention]
Hereinafter, other preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

本発明の一態様によれば、処理容器内に基板を搬入する工程と、前記処理容器内にスプレーノズルより金属化合物を含む第1の原料を供給しつつ前記スプレーノズルと前記基板間にバイアス電圧を印加することで、前記第1の原料を帯電した状態で噴霧させて前記基板に供給し、前記基板上に前記第1の原料を吸着させる工程と、前記処理容器内に第2の原料を供給することで、前記基板上に吸着させた前記第1の原料と前記第2の原料とを反応させて金属含有層を形成する工程と、を交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の金属含有膜を形成する処理を行う工程と、前記処理容器内から処理済みの基板を搬出する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, a bias voltage is applied between the spray nozzle and the substrate while the substrate is loaded into the processing container, and the first raw material containing the metal compound is supplied from the spray nozzle into the processing container. The first raw material is sprayed in a charged state and supplied to the substrate, and the first raw material is adsorbed on the substrate, and the second raw material is placed in the processing container. A predetermined film on the substrate by alternately repeating the step of forming the metal-containing layer by reacting the first raw material and the second raw material adsorbed on the substrate. There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of performing a process of forming a thick metal-containing film; and a step of carrying out a processed substrate from the processing container.

好ましくは、前記所定膜厚の金属含有膜を形成する処理を行う工程では、前記処理容器内にスプレーノズルより金属化合物を含む第1の原料を供給しつつ前記スプレーノズルと前記基板間にバイアス電圧を印加することで、前記第1の原料を帯電した状態で噴霧させて前記基板に供給し、前記基板上に前記第1の原料を吸着させる工程と、前記処理容器内を不活性ガスによりパージする工程と、前記処理容器内に第2の原料を供給することで、前記基板上に吸着させた前記第1の原料と前記第2の原料とを反応させて金属含有層を形成する工程と、前記処理容器内を不活性ガスによりパージする工程と、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で、前記基板上に所定膜厚の金属含有膜を形成する。   Preferably, in the step of performing the process of forming the metal-containing film having the predetermined thickness, the bias voltage is applied between the spray nozzle and the substrate while supplying the first raw material containing the metal compound from the spray nozzle into the processing container. To spray the first raw material in a charged state and supply it to the substrate, and to adsorb the first raw material on the substrate, and to purge the inside of the processing container with an inert gas A step of forming a metal-containing layer by reacting the first raw material adsorbed on the substrate with the second raw material by supplying a second raw material into the processing container A process of purging the inside of the processing container with an inert gas is set as one cycle, and this cycle is repeated a plurality of times to form a metal-containing film having a predetermined thickness on the substrate.

また好ましくは、前記第1の原料が、有機金属化合物、もしくは、有機金属化合物と少なくともそれより沸点の低い有機化合物の混合溶液である。   Preferably, the first raw material is an organometallic compound or a mixed solution of an organometallic compound and an organic compound having a boiling point lower than that at least.

また好ましくは、前記第2の原料が酸化剤であり、前記金属含有層が金属酸化層であり、前記金属含有膜が金属酸化膜である。   Preferably, the second raw material is an oxidizing agent, the metal-containing layer is a metal oxide layer, and the metal-containing film is a metal oxide film.

また好ましくは、前記第2の原料が水蒸気(HO)又はオゾン(O)であり、前記金属含有層が金属酸化層であり、前記金属含有膜が金属酸化膜である。 Preferably, the second raw material is water vapor (H 2 O) or ozone (O 3 ), the metal-containing layer is a metal oxide layer, and the metal-containing film is a metal oxide film.

本発明の他の態様によれば、基板を収容する処理容器と、前記処理容器内にスプレーノズルより金属化合物を含む第1の原料を供給する第1原料供給系と、前記処理容器内に第2の原料を供給する第2原料供給系と、前記スプレーノズルと前記基板間にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加機構と、前記処理容器内に前記スプレーノズルより前記第1の原料を供給しつつ前記スプレーノズルと前記基板間にバイアス電圧を印加することで、前記第1の原料を帯電した状態で噴霧させて前記基板に供給し、前記基板上に前記第1の原料を吸着させ、前記処理容器内に前記第2の原料を供給することで、前記基板上に吸着させた前記第1の原料と前記第2の原料とを反応させて金属含有層を形成し、これを交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の金属含有膜を形成するように、前記第1原料供給系、前記第2原料供給系、及び、前記バイアス電圧印加機構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が提供される。   According to another aspect of the present invention, a processing container for accommodating a substrate, a first raw material supply system for supplying a first raw material containing a metal compound from a spray nozzle into the processing container, and a first container in the processing container. A second raw material supply system for supplying two raw materials, a bias voltage applying mechanism for applying a bias voltage between the spray nozzle and the substrate, and supplying the first raw material from the spray nozzle into the processing container. By applying a bias voltage between the spray nozzle and the substrate, the first raw material is sprayed in a charged state, supplied to the substrate, the first raw material is adsorbed on the substrate, and the processing is performed. By supplying the second raw material into the container, the first raw material adsorbed on the substrate reacts with the second raw material to form a metal-containing layer, and this is alternately repeated. On the substrate A substrate process comprising: a first raw material supply system, a second raw material supply system, and a control unit that controls the bias voltage application mechanism so as to form a metal-containing film having a predetermined thickness. An apparatus is provided.

12 処理容器
14 ウエハ
16 処理室
18 支持台
20 サセプタ
22 ヒータ
24 昇降機構
32 ウエハ搬送口
34 ゲートバルブ
36 搬送室
40 排気口
42 排気管
44 圧力調整器
48 真空ポンプ
70 液体原料スプレーノズル
72 液体酸化剤スプレーノズル
74 気体酸化剤導入口
76 パージガス導入口
80、82 スプレー電源
84 支持台電源
100 液体原料供給源
110 液体酸化剤供給源
120 気体酸化剤供給源
140 パージガス供給源
150 コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Processing container 14 Wafer 16 Processing chamber 18 Support stand 20 Susceptor 22 Heater 24 Elevating mechanism 32 Wafer transfer port 34 Gate valve 36 Transfer chamber 40 Exhaust port 42 Exhaust pipe 44 Pressure regulator 48 Vacuum pump 70 Liquid raw material spray nozzle 72 Liquid oxidizing agent Spray nozzle 74 Gas oxidant inlet 76 Purge gas inlet 80, 82 Spray power supply 84 Support base power supply 100 Liquid raw material supply source 110 Liquid oxidant supply source 120 Gas oxidant supply source 140 Purge gas supply source 150 Controller

Claims (2)

処理容器内に基板を搬入する工程と、
前記処理容器内にスプレーノズルより金属化合物を含む第1の原料を供給しつつ前記スプレーノズルと前記基板間にバイアス電圧を印加することで、前記第1の原料を帯電した状態で噴霧させて前記基板に供給し、前記基板上に前記第1の原料を吸着させる工程と、前記処理容器内に第2の原料を供給することで、前記基板上に吸着させた前記第1の原料と前記第2の原料とを反応させて金属含有層を形成する工程と、を交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の金属含有膜を形成する処理を行う工程と、
前記処理容器内から処理済みの基板を搬出する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of carrying the substrate into the processing container;
By applying a bias voltage between the spray nozzle and the substrate while supplying the first raw material containing the metal compound from the spray nozzle into the processing container, the first raw material is sprayed in a charged state. Supplying the substrate with the first raw material adsorbed on the substrate, and supplying the second raw material into the processing container, whereby the first raw material adsorbed on the substrate and the first raw material A step of forming a metal-containing layer on the substrate by alternately repeating the step of reacting the two raw materials to form a metal-containing layer, and
Unloading the processed substrate from within the processing container;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内にスプレーノズルより金属化合物を含む第1の原料を供給する第1原料供給系と、
前記処理容器内に第2の原料を供給する第2原料供給系と、
前記スプレーノズルと前記基板間にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加機構と、
前記処理容器内に前記スプレーノズルより前記第1の原料を供給しつつ前記スプレーノズルと前記基板間にバイアス電圧を印加することで、前記第1の原料を帯電した状態で噴霧させて前記基板に供給し、前記基板上に前記第1の原料を吸着させ、前記処理容器内に前記第2の原料を供給することで、前記基板上に吸着させた前記第1の原料と前記第2の原料とを反応させて金属含有層を形成し、これを交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の金属含有膜を形成するように、前記第1原料供給系、前記第2原料供給系、及び、前記バイアス電圧印加機構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。
A processing container for containing a substrate;
A first raw material supply system for supplying a first raw material containing a metal compound from a spray nozzle into the processing container;
A second raw material supply system for supplying a second raw material into the processing container;
A bias voltage application mechanism for applying a bias voltage between the spray nozzle and the substrate;
By applying a bias voltage between the spray nozzle and the substrate while supplying the first raw material from the spray nozzle into the processing container, the first raw material is sprayed in a charged state on the substrate. The first raw material and the second raw material adsorbed on the substrate by supplying, adsorbing the first raw material on the substrate, and supplying the second raw material into the processing container. The first raw material supply system and the second raw material supply system are formed so as to form a metal-containing layer having a predetermined thickness on the substrate by alternately repeating this process. And a control unit for controlling the bias voltage application mechanism;
A substrate processing apparatus comprising:
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