JP2011238832A

JP2011238832A - Substrate processing apparatus

Info

Publication number: JP2011238832A
Application number: JP2010110097A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Toyoda; 一行豊田; Takeshi Ito; 伊藤　　剛; Yuji Takebayashi; 雄二竹林
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2011-11-24

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To promote supply of processing gas to the neighborhood of the center of each substrate, increase the processing speed and enhance in-plane uniformity of the substrate processing.SOLUTION: A substrate processing apparatus has a processing chamber 201 in which plural substrates 200 are mounted in a horizontal position and stacked in a multistage arrangement to be spaced from one another at predetermined intervals, and processing gas supply systems 222a, 222b for supplying processing gas into the processing chamber. The processing gas supply systems are configured to supply the processing gas vertically to the upper surfaces of the substrates.

Description

本発明は、基板に処理ガスを供給して処理する基板処理装置に関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus for supplying a processing gas to a substrate for processing.

例えばＤＲＡＭ等の半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に薄膜を形成する基板処理工程が実施されてきた。係る基板処理工程は、複数の基板を水平姿勢で所定の間隔で多段に積層して収容する処理室と、処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、を有する基板処理装置により実施されてきた。そして、基板を収容した処理室内に処理ガス供給系から処理ガスを供給することにより、各基板の間に処理ガスを通過させ、基板上に薄膜を形成していた。 For example, a substrate processing step of forming a thin film on a substrate has been performed as one step of a manufacturing process of a semiconductor device such as a DRAM. The substrate processing step is performed by a substrate processing apparatus having a processing chamber for storing a plurality of substrates stacked in a horizontal posture at predetermined intervals in a multistage manner, and a processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber. I came. Then, by supplying the processing gas from the processing gas supply system into the processing chamber containing the substrate, the processing gas is passed between the substrates, and a thin film is formed on the substrate.

上述の基板処理装置においては、水平姿勢で支持した基板の主面に対し平行に処理ガスを供給するようにしていた。しかしながら、処理ガスをこのように平行に供給すると、処理ガスがコンダクタンスの低い基板間の空間に流れずに、基板の外周と処理室内壁との隙間に流れてしまう場合があった。そして、各基板の中心付近まで処理ガスが流れず、処理速度が低下してしまう場合があった。また、各基板の外周付近と中心付近とで処理ガスの供給量に差異が生じてしまい、基板処理の面内均一性が低下してしまう場合があった。例えば、基板の外周付近に形成される薄膜が、基板の中心付近に形成される薄膜に比べて厚くなってしまう場合があった。 In the above-described substrate processing apparatus, the processing gas is supplied in parallel to the main surface of the substrate supported in a horizontal posture. However, when the processing gas is supplied in parallel in this way, the processing gas may not flow into the space between the substrates having low conductance but may flow into the gap between the outer periphery of the substrate and the inner wall of the processing chamber. In some cases, the processing gas does not flow to the vicinity of the center of each substrate, resulting in a reduction in processing speed. In addition, there is a case where the processing gas supply amount is different between the vicinity of the outer periphery and the center of each substrate, and the in-plane uniformity of the substrate processing may be lowered. For example, a thin film formed near the outer periphery of the substrate may be thicker than a thin film formed near the center of the substrate.

本発明は、各基板の中心付近への処理ガスの供給を促進させ、処理速度を増大させ、基板処理の面内均一性を向上させることが可能な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 substrate processing apparatus capable of promoting the supply of a processing gas to the vicinity of the center of each substrate, increasing the processing speed, and improving the in-plane uniformity of the substrate processing. .

本発明の一態様によれば、
複数の基板を水平姿勢で所定の間隔で多段に積層して収容する処理室と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、を有し、
前記処理ガス供給系は、前記基板の上表面に対してそれぞれ垂直に処理ガスを供給するように構成されている
基板処理装置が提供される。 According to one aspect of the invention,
A processing chamber for storing a plurality of substrates in a horizontal posture and stacked in multiple stages at a predetermined interval;
A processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber,
The processing gas supply system is provided with a substrate processing apparatus configured to supply a processing gas perpendicularly to the upper surface of the substrate.

本発明に係る基板処理装置によれば、各基板の中心付近への処理ガスの供給を促進させ、処理速度を増大でき、基板処理の面内均一性を向上させることが可能となる。 According to the substrate processing apparatus of the present invention, the supply of the processing gas to the vicinity of the center of each substrate can be promoted, the processing speed can be increased, and the in-plane uniformity of the substrate processing can be improved.

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を例示する概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating the overall configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉を例示する縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which illustrates the processing furnace with which the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is provided. 図２に示す処理炉の横断面図である。It is a cross-sectional view of the processing furnace shown in FIG. 本発明の一実施形態に係るボートの斜視図である。1 is a perspective view of a boat according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る処理炉内外にボートが搬送される様子を例示する概略図である。It is the schematic which illustrates a mode that a boat is conveyed inside and outside the process furnace which concerns on one Embodiment of this invention. 従来の基板処理装置が備える処理炉を例示する縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which illustrates the processing furnace with which the conventional substrate processing apparatus is provided. 図６に示す処理炉の横断面図である。It is a cross-sectional view of the processing furnace shown in FIG.

＜本発明の一実施形態＞
以下に、本実施形態に係る基板処理装置の基本構成、及び該基板処理装置により実施される基板処理工程について説明する。 <One Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, a basic configuration of the substrate processing apparatus according to the present embodiment and a substrate processing process performed by the substrate processing apparatus will be described.

（１）基板処理装置の構成
図１は、本実施形態に係る基板処理装置１０１の全体構成を例示する概略構成図である。図１に示すように、基板処理装置１０１は筐体１１１を備えている。シリコン等からなる基板としてのウエハ２００を筐体１１１内外へ搬送するには、複数枚のウエハ２００を収納可能なウエハキャリア（基板搬送容器）としてのカセット１１０が使用される。筐体１１１の正面壁１１１ａの下方には、筐体１１１内をメンテナンス可能なように開口された開口部としての正面メンテナンス口（図示せず）が開設されている。筐体１１１の正面壁１１１ａには、この正面メンテナンス口を開閉する正面メンテナンス扉（図示せず）が設けられている。メンテナンス扉には、カセット搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が、筐体１１１内外を連通するように開設されている。カセット搬入搬出口１１２は、フロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。カセット搬入搬出口１１２の筐体１１１内側には、カセットステージ（基板収容器受渡し台）１１４が設置されている。カセット１１０は、工程内搬送装置（図示せず）によってカセットステージ１１４上に搬入され、また、カセットステージ１１４上から搬出されるようになっている。 (1) Configuration of Substrate Processing Apparatus FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating the overall configuration of a substrate processing apparatus 101 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 101 includes a housing 111. In order to transfer the wafer 200 as a substrate made of silicon or the like into or out of the casing 111, a cassette 110 as a wafer carrier (substrate transfer container) capable of storing a plurality of wafers 200 is used. A front maintenance port (not shown) is opened below the front wall 111a of the casing 111 as an opening that is opened so that the inside of the casing 111 can be maintained. A front maintenance door (not shown) for opening and closing the front maintenance port is provided on the front wall 111a of the housing 111. In the maintenance door, a cassette loading / unloading port (substrate container loading / unloading port) 112 is opened to communicate between the inside and outside of the casing 111. The cassette loading / unloading port 112 is opened and closed by a front shutter (substrate container loading / unloading opening / closing mechanism) 113. A cassette stage (substrate container delivery table) 114 is installed inside the casing 111 of the cassette loading / unloading port 112. The cassette 110 is carried onto the cassette stage 114 by an in-process carrying device (not shown), and is carried out from the cassette stage 114.

カセット１１０は、図示しない工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させ、カセット１１０内のウエハ２００を水平姿勢とさせ、カセット１１０のウエハ出し入れ口を筐体１１１内の後方を向かせることが可能なように構成されている。 The cassette 110 is placed on the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown) so that the wafers 200 in the cassette 110 are in a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward. The cassette stage 114 rotates the cassette 110 90 degrees in the vertical direction toward the rear of the casing 111 to bring the wafer 200 in the cassette 110 into a horizontal posture, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 is placed behind the casing 111. It is configured to be able to face.

筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されている。カセット棚１０５には、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０が保管されるように構成されている。カセット棚１０５には、後述するウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。また、カセットステージ１１４の上方には、予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。 A cassette shelf (substrate container mounting shelf) 105 is installed at a substantially central portion in the front-rear direction in the housing 111. The cassette shelf 105 is configured to store a plurality of cassettes 110 in a plurality of rows and a plurality of rows. The cassette shelf 105 is provided with a transfer shelf 123 in which a cassette 110 to be transferred by a wafer transfer mechanism 125 described later is stored. Further, a preliminary cassette shelf 107 is provided above the cassette stage 114, and is configured to store the cassette 110 in a preliminary manner.

カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａと、カセット１１０を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂと、を備えている。これらカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、予備カセット棚１０７の間で、カセット１１０を搬送するように構成される。 A cassette carrying device (substrate container carrying device) 118 is installed between the cassette stage 114 and the cassette shelf 105. The cassette transport device 118 includes a cassette elevator (substrate container lifting mechanism) 118a that can be moved up and down while holding the cassette 110, and a cassette transport mechanism (substrate container transport mechanism) as a transport mechanism that can move horizontally while holding the cassette 110. 118b. The cassette 110 is transported between the cassette stage 114, the cassette shelf 105, and the spare cassette shelf 107 by the continuous operation of the cassette elevator 118a and the cassette transport mechanism 118b.

カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、を備えている。なお、ウエハ移載装
置１２５ａは、ウエハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用治具）１２５ｃを備えている。ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧性を有する筐体１１１の右側端部に設置されている。これら、ウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作により、ウエハ２００を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして後述するボート（基板支持部材）２２０へ装填（チャージ）したり、ウエハ２００をボート２２０から脱装（ディスチャージ）して移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりするように構成されている。 A wafer transfer mechanism (substrate transfer mechanism) 125 is installed behind the cassette shelf 105. The wafer transfer mechanism 125 includes a wafer transfer device (substrate transfer device) 125a that can rotate or linearly move the wafer 200 in the horizontal direction, and a wafer transfer device elevator (substrate transfer device) that moves the wafer transfer device 125a up and down. Elevating mechanism) 125b. The wafer transfer device 125a includes a tweezer (substrate transfer jig) 125c that holds the wafer 200 in a horizontal posture. Wafer transfer device elevator 125b is installed at the right end of casing 111 having pressure resistance. By continuous operation of the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b, the wafer 200 is picked up from the cassette 110 on the transfer shelf 123 and loaded (charged) into a boat (substrate support member) 220 described later. Or the wafer 200 is detached from the boat 220 (discharged) and stored in the cassette 110 on the transfer shelf 123.

筐体１１１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部には開口（炉口）が設けられている。係る開口は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。なお、処理炉２０２の構成については後述する。 A processing furnace 202 is provided above the rear portion of the casing 111. An opening (furnace port) is provided at the lower end of the processing furnace 202. The opening is configured to be opened and closed by a furnace port shutter (furnace port opening / closing mechanism) 147. The configuration of the processing furnace 202 will be described later.

処理炉２０２の下方には、ボート２２０を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送する昇降機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が設けられている。アーム１２８上には、ボート２２０を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１１５によりボート２２０が上昇したときに処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する真空気密板としての蓋体であるシールキャップ２１９が水平に設けられている。 Below the processing furnace 202, a boat elevator (substrate holder lifting mechanism) 115 is provided as a lifting mechanism that lifts and lowers the boat 220 and conveys the boat 220 into and out of the processing furnace 202. The elevator 128 of the boat elevator 115 is provided with an arm 128 as a connecting tool. On the arm 128, there is a seal cap 219 which is a lid as a vacuum hermetic plate that supports the boat 220 vertically and hermetically closes the lower end of the processing furnace 202 when the boat 220 is raised by the boat elevator 115. It is provided horizontally.

ボート２２０は、複数枚（例えば、１０枚〜１５０枚程度）のウエハ２００を、水平姿勢で所定の間隔で多段に積層して保持するように構成されている。ボート２２０の構成については後述する。 The boat 220 is configured to hold a plurality of (for example, about 10 to 150) wafers 200 in a horizontal posture and stacked in multiple stages at predetermined intervals. The configuration of the boat 220 will be described later.

カセット棚１０５の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ａが設けられている。クリーンユニット１３４ａは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。 Above the cassette shelf 105, a clean unit 134a having a supply fan and a dustproof filter is provided. The clean unit 134a is configured to circulate clean air, which is a cleaned atmosphere, inside the casing 111.

また、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびボートエレベータ１１５側と反対側である筐体１１１の左側端部には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ｂが設置されている。クリーンユニット１３４ｂから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａ及びボート２２０の周囲を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。 In addition, a clean unit 134b including a supply fan and a dustproof filter is installed at the left end of the casing 111 that is opposite to the wafer transfer device elevator 125b and the boat elevator 115 side. The clean air blown out from the clean unit 134 b flows around the wafer transfer device 125 a and the boat 220, and then is sucked into an exhaust device (not shown) and exhausted outside the housing 111.

（２）基板処理装置の動作
次に、本実施形態に係る基板処理装置１０１の動作について説明する。 (2) Operation of Substrate Processing Apparatus Next, the operation of the substrate processing apparatus 101 according to the present embodiment will be described.

カセット搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放され、カセット１１０がカセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０はカセット搬入搬出口１１２から筐体１１１内に搬入される。なお、カセット１１０は、ウエハ２００が垂直姿勢となりカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させられる。その結果、カセット１１０内のウエハ２００は水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口は筐体１１１内の後方を向く。 The cassette loading / unloading port 112 is opened by the front shutter 113, and the cassette 110 is placed on the cassette stage 114. Thereafter, the cassette 110 is carried into the housing 111 from the cassette carry-in / out port 112. The cassette 110 is placed on the cassette stage 114 so that the wafer 200 is in a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward. Thereafter, the cassette 110 is rotated 90 ° in the vertical direction toward the rear of the casing 111 by the cassette stage 114. As a result, the wafer 200 in the cassette 110 assumes a horizontal posture, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces rearward in the housing 111.

次に、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡されて一時的に保管された後、カセット棚１０５又は予備カセット棚１０７から移載棚１２３に移載されるか、もしくは移載棚１２３に直接搬送される。 Next, the cassette 110 is automatically transported to the designated shelf position of the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf 107 by the cassette transporting device 118, delivered, and temporarily stored. It is transferred from the spare cassette shelf 107 to the transfer shelf 123 or directly transferred to the transfer shelf 123.

カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、ウエハ出し入れ口を通じてカセット１１０からピックアップされ、ウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作によって、移載室１２４の後方に設けられたボート２２０に装填（チャージ）される。ボート２２０にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａは、カセット１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２２０に装填する。 When the cassette 110 is transferred to the transfer shelf 123, the wafer 200 is picked up from the cassette 110 through the wafer loading / unloading port by the tweezer 125c of the wafer transfer device 125a, and the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b are picked up. Are loaded (charged) into the boat 220 provided behind the transfer chamber 124. The wafer transfer device 125 a that has transferred the wafer 200 to the boat 220 returns to the cassette 110 and loads the next wafer 200 into the boat 220.

予め指定された枚数のウエハ２００がボート２２０に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１４７によって開放される。続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、ウエハ２００群を保持したボート２２０が処理炉２０２内へ搬入（ボートローディング）される。 When a predetermined number of wafers 200 are loaded into the boat 220, the lower end of the processing furnace 202 closed by the furnace port shutter 147 is opened by the furnace port shutter 147. Subsequently, when the seal cap 219 is raised by the boat elevator 115, the boat 220 holding the group of wafers 200 is loaded into the processing furnace 202 (boat loading).

ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で筐体１１１の外部へ払い出される。 After loading, arbitrary processing is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202. Such processing will be described later. After the processing, the wafer 200 and the cassette 110 are discharged to the outside of the casing 111 by a procedure reverse to the above procedure in the reverse procedure.

（３）処理炉の構成
次に、本実施形態に係る処理炉２０２の構成について説明する。 (3) Configuration of Processing Furnace Next, the configuration of the processing furnace 202 according to the present embodiment will be described.

図２は、本実施形態に係る基板処理装置１０１が備える処理炉２０２を例示する縦断面図である。図３は、図２に示す処理炉２０２の横断面図である。図４は、本実施形態に係るボート２２０の斜視図である。図５は、本実施形態に係る処理炉２０２内外にボート２２０が搬送される様子を例示する概略図である。 FIG. 2 is a longitudinal sectional view illustrating a processing furnace 202 provided in the substrate processing apparatus 101 according to this embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of the processing furnace 202 shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view of the boat 220 according to the present embodiment. FIG. 5 is a schematic view illustrating the state in which the boat 220 is transported into and out of the processing furnace 202 according to this embodiment.

（反応容器）
本実施形態にかかる処理炉２０２は、反応管２０３とマニホールド２０９とを備えている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料から構成され、上端部が閉塞され、下端部が開放された円筒形状となっている。マニホールド２０９は、例えばＳＵＳ等の金属材料から構成され、上端部及び下端部が開放された円筒形状となっている。反応管２０３は、マニホールド２０９により下端部側から縦向きに支持されている。反応管２０３とマニホールド２０９とは、同心円状に配置されている。反応管２０３とマニホールド２０９との間には、封止部材としてのＯリング２０４が設けられている。マニホールド２０９の下端部は、上述したボートエレベータ１１５が上昇した際に、真空気密板としてのシールキャップ２１９により気密に封止されるように構成されている。マニホールド２０９の下端部とシールキャップ２１９との間には、処理室２０１内を気密に封止する封止部材としての図示しないＯリングが設けられている。反応管２０３の内部には、基板としてのウエハ２００を収容して処理する処理室２０１が形成されている。主に、反応管２０３及びマニホールド２０９により本実施形態に係る反応容器が構成されている。 (Reaction vessel)
The processing furnace 202 according to this embodiment includes a reaction tube 203 and a manifold 209. The reaction tube 203 is made of a heat-resistant non-metallic material such as quartz (SiO ₂ ) or silicon carbide (SiC), and has a cylindrical shape with its upper end closed and its lower end open. The manifold 209 is made of a metal material such as SUS, for example, and has a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. The reaction tube 203 is supported vertically by the manifold 209 from the lower end side. The reaction tube 203 and the manifold 209 are arranged concentrically. An O-ring 204 as a sealing member is provided between the reaction tube 203 and the manifold 209. The lower end of the manifold 209 is configured to be hermetically sealed by a seal cap 219 serving as a vacuum hermetic plate when the boat elevator 115 described above is raised. Between the lower end portion of the manifold 209 and the seal cap 219, an O-ring (not shown) is provided as a sealing member that hermetically seals the inside of the processing chamber 201. Inside the reaction tube 203, a processing chamber 201 for accommodating and processing a wafer 200 as a substrate is formed. The reaction vessel according to this embodiment is mainly constituted by the reaction tube 203 and the manifold 209.

（ボート）
処理室２０１内には、基板保持具としてのボート２２０が下方から挿入されるように構成されている。反応管２０３及びマニホールド２０９の内径は、ウエハ２００を装填したボート２２０の最大外径よりも大きくなるように構成されている。 (boat)
A boat 220 as a substrate holder is inserted into the processing chamber 201 from below. The inner diameters of the reaction tube 203 and the manifold 209 are configured to be larger than the maximum outer diameter of the boat 220 loaded with the wafers 200.

ボート２２０は、複数枚（例えば１０枚から１５０枚）のウエハ２００を水平姿勢で所定の間隔で多段に積層して保持するように構成されている。具体的には、ボート２２０は、ウエハ２００をそれぞれ下方から支持する複数の支持部材２２６と、支持部材２２６を水平姿勢で所定の間隔で多段に保持する複数（本実施形態では２本）の柱状部材２２３と
、柱状部材２２３を立設するように保持する一対の端板としての天板２２５ａ及び底板２２５ｂを備えている。 The boat 220 is configured to hold a plurality of (for example, 10 to 150) wafers 200 in a horizontal posture and stacked in multiple stages at predetermined intervals. Specifically, the boat 220 includes a plurality of support members 226 that respectively support the wafers 200 from below, and a plurality of (two in this embodiment) columnar shapes that hold the support members 226 in a horizontal posture at a predetermined interval. A member 223 and a top plate 225a and a bottom plate 225b as a pair of end plates that hold the columnar member 223 so as to stand are provided.

なお、本実施形態に係る支持部材２２６は、図２に示すようにウエハ２００下表面を下方から支持する円形の板材として構成されている。支持部材２２６の外縁部には、切り欠き部２２４が複数（本実施形態では３つ）設けられている（図３参照）。例えばウエハ移載機構１２５のツイーザ１２５ｃが備える図示しないピン等を、切り欠き部２２４を下方から貫通するように移動させることで、支持部材２２６上へのウエハ２００の移載を容易に行える。なお、支持部材２２６は図２に示すような板材として構成されている場合に限らず、ウエハ２００の外縁部のみを点で支持する複数個の突起物として構成されていてもよく、或いは柱状部材２２３側部に設けられた切り欠け部として構成されていてもよい。 The support member 226 according to the present embodiment is configured as a circular plate material that supports the lower surface of the wafer 200 from below as shown in FIG. A plurality (three in this embodiment) of notches 224 are provided on the outer edge of the support member 226 (see FIG. 3). For example, by moving a pin (not shown) included in the tweezer 125c of the wafer transfer mechanism 125 so as to penetrate the notch 224 from below, the wafer 200 can be easily transferred onto the support member 226. The support member 226 is not limited to being configured as a plate as shown in FIG. 2, but may be configured as a plurality of protrusions that support only the outer edge portion of the wafer 200 with dots, or a columnar member. It may be configured as a cutout portion provided on the 223 side portion.

ボート２２０には複数の分散板２２１が設けられている。分散板２２１は、支持部材２２６によって支持されるウエハ２００の上方に、それぞれ水平姿勢で設けられている。従って、ウエハ２００と、ウエハ２００の上方に設けられた支持部材２２６と、の間の空間（すなわち積層されたウエハ２００間の空間）は、分散板２２１によってそれぞれ上下に区画されている。また、最上段のウエハ２００と、ボート２２０の天板２２５ａとの間の空間も、分散板２２１によって上下に区画されている。なお、分散板２２１には、複数のガス噴出口２２１ａが例えば千鳥状に分散配置されている。 A plurality of dispersion plates 221 are provided on the boat 220. The dispersion plate 221 is provided in a horizontal posture above the wafer 200 supported by the support member 226. Therefore, the space between the wafer 200 and the support member 226 provided above the wafer 200 (that is, the space between the stacked wafers 200) is partitioned vertically by the dispersion plate 221. Further, the space between the uppermost wafer 200 and the top plate 225 a of the boat 220 is also divided vertically by the dispersion plate 221. In addition, a plurality of gas outlets 221a are arranged on the dispersion plate 221 in a staggered manner, for example.

また、シールキャップ２１９、底板２２５及び柱状部材２２３には、これらの内部を連通するようにガス供給路２２２ａ，２２２ｂが設けられている。ガス供給路２２２ａ，２２２ｂ内には、後述するようにガス供給路２２２ａ，２２２ｂの上流側（シールキャップ２１９側）から処理ガスが供給されるように構成されている。ガス供給路２２２ａ，２２２ｂの下流側はウエハ２００毎（分散板２２１毎）に分岐しており、分散板２２１よりも上方の空間（すなわち、分散板２２１によって上下に区画される空間のうち上側の空間であって、分散板２２１と支持部材２２６との間の空間）に処理ガスをそれぞれ供給するように構成されている。 The seal cap 219, the bottom plate 225, and the columnar member 223 are provided with gas supply paths 222a and 222b so as to communicate with each other. The gas supply paths 222a and 222b are configured so that the processing gas is supplied from the upstream side (the seal cap 219 side) of the gas supply paths 222a and 222b, as will be described later. The downstream sides of the gas supply paths 222a and 222b are branched for each wafer 200 (for each dispersion plate 221), and the space above the dispersion plate 221 (that is, the upper side of the space partitioned vertically by the dispersion plate 221). A processing gas is supplied to each of the spaces between the dispersion plate 221 and the support member 226.

ガス供給路２２２ａ，２２２ｂから供給される処理ガスは、分散板２２１よりも上方の空間内でそれぞれ拡散され、ガス噴出口２２１ａを介して分散板２２１よりも下側の空間に流れ、ウエハ２００の上表面に垂直に供給されるように構成されている。このようにウエハ２００の直上から処理ガスを供給することで、ウエハ２００の中心付近への処理ガスの供給が促進され、ウエハ２００面内に渡りガスの供給量が均一化される。すなわち、処理ガスを、水平姿勢で支持したウエハ２００の主面に対し平行に供給するのではなく、分散板２２１よりも上方の空間で拡散させた後にウエハ２００に対して垂直に供給することで、ウエハ２００の中心付近へのガスの供給量を増大させることができ、ウエハ２００の外周付近と中心付近とでガスの供給量を均一化させることができる。なお、ガス噴出口２２１ａの個数、配置、口径等は、分散板２２１とウエハ２００との距離や、ウエハ２００に供給するガスの種類や流量等の条件によって適宜調整される。 The processing gases supplied from the gas supply paths 222a and 222b are respectively diffused in the space above the dispersion plate 221 and flow to the space below the dispersion plate 221 via the gas ejection port 221a. It is configured to be supplied perpendicular to the upper surface. By supplying the processing gas from directly above the wafer 200 in this way, the supply of the processing gas to the vicinity of the center of the wafer 200 is promoted, and the supply amount of the gas is made uniform over the surface of the wafer 200. That is, the processing gas is not supplied in parallel to the main surface of the wafer 200 supported in a horizontal position, but is supplied vertically after being diffused in a space above the dispersion plate 221 after being diffused. The gas supply amount to the vicinity of the center of the wafer 200 can be increased, and the gas supply amount can be made uniform near the outer periphery and the center of the wafer 200. Note that the number, arrangement, diameter, and the like of the gas ejection ports 221a are appropriately adjusted according to conditions such as the distance between the dispersion plate 221 and the wafer 200, the type of gas supplied to the wafer 200, and the flow rate.

（処理ガス供給系）
シールキャップ２１９に設けられたガス供給路２２２ａの上流端には、接合部材２１１を介して、第１処理ガス供給管２３０ａの下流端が接続されている。第１処理ガス供給管２３０ａには、上流側から順に、気化器２３２ａ、バルブ２３１ａが設けられている。気化器２３２ａには、液体原料供給管２４０ａの下流端が接続されている。液体原料供給管２４０ａには、上流側から順に、常温で液体である液体原料としてのテトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［ＮＣＨ_３Ｃ_２Ｈ_５］_４；ＴＥＭＡＺ）を供給する図示しない液体原料供給源、液体流量制御装置としての液体マスフローコントローラ２４１ａが設けられている。また、第１処理ガス供給管２３０ａのバルブ２３１ａよりも下流側には
、不活性ガス供給管２３０ｃの下流端が接続されている。不活性ガス供給管２３０ｃには、上流側から順に、不活性ガスとしての窒素（Ｎ_２）ガスを供給する図示しない不活性ガス供給源、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２３２ｃ、バルブ２３１ｃが設けられている。 (Processing gas supply system)
The downstream end of the first processing gas supply pipe 230 a is connected to the upstream end of the gas supply path 222 a provided in the seal cap 219 via the joining member 211. The first processing gas supply pipe 230a is provided with a vaporizer 232a and a valve 231a in order from the upstream side. The downstream end of the liquid source supply pipe 240a is connected to the vaporizer 232a. A liquid source supply source (not shown) that supplies tetrakisethylmethylaminozirconium (Zr [NCH ₃ C ₂ H ₅ ] ₄ ; TEMAZ) as a liquid source that is liquid at room temperature in order from the upstream side to the liquid source supply pipe 240a. A liquid mass flow controller 241a is provided as a liquid flow rate control device. Further, the downstream end of the inert gas supply pipe 230c is connected to the downstream side of the valve 231a of the first processing gas supply pipe 230a. The inert gas supply pipe 230c is provided with an inert gas supply source (not shown) for supplying nitrogen (N ₂ ) gas as an inert gas, a mass flow controller 232c as a flow control device, and a valve 231c in order from the upstream side. ing.

液体マスフローコントローラ２４１ａにより流量調整されたＴＥＭＡＺを気化器２３２ａに供給して気化させることで、処理ガスとしてのＴＥＭＡＺガス（原料ガス）を生成させることが可能なように構成されている。そして、バルブ２３１ａを開くことにより、生成したＴＥＭＡＺガスを、ガス供給路２２２ａを介して分散板２２１よりも上方の空間にそれぞれ供給することが可能なように構成されている。ガス供給路２２２ａから供給されるＴＥＭＡＺガスは、分散板２２１よりも上方の空間で拡散され、ガス噴出口２２１ａを介してウエハ２００の上表面に垂直に供給される。そして、ウエハ２００の上表面にＴＥＭＡＺガス分子の吸着層が形成される。なお、上述したように、このようにＴＥＭＡＺガスを垂直に供給することで、ウエハ２００の中心付近へのＴＥＭＡＺガスの供給が促進され、ＴＥＭＡＺガス分子の吸着層の形成時間が短縮される。また、ＴＥＭＡＺガスの供給量がウエハ２００面内に渡り均一化されるため、ウエハ２００の上表面に形成される吸着層の膜厚が面内に渡り均一化される。 By supplying TEMAZ whose flow rate is adjusted by the liquid mass flow controller 241a to the vaporizer 232a and vaporizing it, the TEMAZ gas (raw material gas) as the processing gas can be generated. And it is comprised so that the produced | generated TEMAZ gas can be each supplied to the space above the dispersion | distribution board 221 via the gas supply path 222a by opening the valve | bulb 231a. The TEMAZ gas supplied from the gas supply path 222a is diffused in a space above the dispersion plate 221, and is supplied vertically to the upper surface of the wafer 200 through the gas ejection port 221a. Then, an adsorption layer of TEMAZ gas molecules is formed on the upper surface of the wafer 200. As described above, by supplying the TEMAZ gas vertically as described above, the supply of the TEMAZ gas to the vicinity of the center of the wafer 200 is promoted, and the formation time of the adsorption layer of the TEMAZ gas molecules is shortened. Further, since the supply amount of the TEMAZ gas is made uniform over the surface of the wafer 200, the thickness of the adsorption layer formed on the upper surface of the wafer 200 is made uniform over the surface.

なお、ＴＥＭＡＺガスを供給する際にバルブ２３１ｃを開き、マスフローコントローラ２３２ｃにより流量調整された窒素ガスを併せて供給することで、処理室２０１内へのＴＥＭＡＺガスの拡散を促したり、処理室２０１内へ供給するＴＥＭＡＺガスの濃度を調整したりすることが可能となる。また、バルブ２３１ａを閉じたままバルブ２３１ｃを開けることにより、処理室２０１内、第１処理ガス供給管２３０ａ内及びガス供給路２２２ａ内を窒素ガスでパージすることが可能となる。 When supplying the TEMAZ gas, the valve 231c is opened, and the nitrogen gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 232c is also supplied to promote the diffusion of the TEMAZ gas into the processing chamber 201 or within the processing chamber 201. It is possible to adjust the concentration of the TEMAZ gas supplied to the gas. Further, by opening the valve 231c while the valve 231a is closed, the inside of the processing chamber 201, the first processing gas supply pipe 230a, and the gas supply path 222a can be purged with nitrogen gas.

また、シールキャップ２１９に設けられたガス供給路２２２ｂの上流端には、接合部材２１１を介して、第２処理ガス供給管２３０ｂの下流端が接続されている。第２処理ガス供給管２３０ｂには、上流側から順に、処理ガスとしてのオゾン（Ｏ_３）ガス（酸化剤）を供給する図示しない酸化剤供給源、マスフローコントローラ２３２ｂ、バルブ２３１ｂが設けられている。また、第２処理ガス供給管２３０ｂのバルブ２３１ｂよりも下流側には、不活性ガス供給管２３０ｄの下流端が接続されている。不活性ガス供給管２３０ｄには、上流側から順に、不活性ガスとしての窒素（Ｎ_２）ガスを供給する図示しない不活性ガス供給源、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２３２ｄ、バルブ２３１ｄが設けられている。 In addition, the downstream end of the second processing gas supply pipe 230 b is connected to the upstream end of the gas supply path 222 b provided in the seal cap 219 via the joining member 211. The second processing gas supply pipe 230b is provided with an oxidant supply source (not shown) for supplying ozone (O ₃ ) gas (oxidant) as a processing gas, a mass flow controller 232b, and a valve 231b in order from the upstream side. . Further, the downstream end of the inert gas supply pipe 230d is connected to the downstream side of the valve 231b of the second processing gas supply pipe 230b. The inert gas supply pipe 230d is provided with an inert gas supply source (not shown) for supplying nitrogen (N ₂ ) gas as an inert gas, a mass flow controller 232d as a flow control device, and a valve 231d in order from the upstream side. ing.

バルブ２３１ｂを開くことにより、マスフローコントローラ２３２ｂにより流量調整された処理ガスとしてのオゾンガスを、ガス供給路２２２ｂを介して分散板２２１よりも上方の空間にそれぞれ供給することが可能なように構成されている。ガス供給路２２２ｂから供給されるオゾンガスは、分散板２２１よりも上方の空間で拡散され、ガス噴出口２２１ａを介してウエハ２００の上表面に垂直に供給される。そして、ウエハ２００の上表面に供給されたオゾンガスがＴＥＭＡＺガス分子の吸着層と反応することで、ウエハ２００上に１原子層未満から数原子層のＺｒ酸化膜（ＺｒＯｘ膜）が形成される。なお、上述したように、このようにオゾンガスを垂直に供給することで、ウエハ２００の中心付近へのオゾンガスの供給が促進され、ＺｒＯｘ膜の形成時間が短縮される。また、オゾンガスの供給量がウエハ２００面内に渡り均一化されるため、ウエハ２００の上表面に形成されるＺｒＯｘ膜の膜厚や膜質が面内に渡り均一化される。 By opening the valve 231b, the ozone gas as the processing gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 232b can be supplied to the space above the dispersion plate 221 via the gas supply path 222b. Yes. The ozone gas supplied from the gas supply path 222b is diffused in a space above the dispersion plate 221, and is supplied vertically to the upper surface of the wafer 200 through the gas ejection port 221a. Then, the ozone gas supplied to the upper surface of the wafer 200 reacts with the adsorption layer of the TEMAZ gas molecules, whereby a Zr oxide film (ZrOx film) of less than one atomic layer to several atomic layers is formed on the wafer 200. As described above, by supplying the ozone gas vertically as described above, the supply of the ozone gas to the vicinity of the center of the wafer 200 is promoted, and the formation time of the ZrOx film is shortened. Further, since the supply amount of ozone gas is made uniform over the surface of the wafer 200, the film thickness and film quality of the ZrOx film formed on the upper surface of the wafer 200 are made uniform over the surface.

なお、オゾンガスを供給する際にバルブ２３１ｄを開き、マスフローコントローラ２３２ｄにより流量調整された窒素ガスを併せて供給することで、処理室２０１内へのオゾンガスの拡散を促したり、処理室２０１内へ供給するオゾンガスの濃度を調整したりするこ
とが可能となる。また、バルブ２３１ｂを閉じたままバルブ２３１ｄを開けることにより、処理室２０１内、第２処理ガス供給管２３０ｂ内及びガス供給路２２２ｂ内を窒素ガスでパージすることが可能となる。 When supplying ozone gas, the valve 231d is opened, and nitrogen gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 232d is also supplied to promote the diffusion of ozone gas into the processing chamber 201 or supply it into the processing chamber 201. It is possible to adjust the concentration of ozone gas. Further, by opening the valve 231d while the valve 231b is closed, the inside of the processing chamber 201, the second processing gas supply pipe 230b, and the gas supply path 222b can be purged with nitrogen gas.

上述したように、本実施形態ではＴＥＭＡＺガスとオゾンガスとを処理室２０１内に別々に供給し、ガス供給路２２２ａ，２２２ｂ内及びその上流側では混合させないようにしている。そのため、ガス供給路２２２ａ，２２２ｂ内及びその上流側でのＴＥＭＡＺガスとオゾンガスとが反応してしまうことが回避され、これらの内壁への薄膜の形成を防ぐことができ、異物の発生を抑制することができる。 As described above, in this embodiment, the TEMAZ gas and the ozone gas are separately supplied into the processing chamber 201 and are not mixed in the gas supply paths 222a and 222b and upstream thereof. Therefore, the reaction between the TEMAZ gas and the ozone gas in the gas supply paths 222a and 222b and upstream thereof can be avoided, the formation of a thin film on these inner walls can be prevented, and the generation of foreign matters can be suppressed. be able to.

主に、接合部材２１１、第１処理ガス供給管２３０ａ、気化器２３２ａ、バルブ２３１ａ、液体原料供給管２４０ａ、図示しない液体原料供給源、液体マスフローコントローラ２４１ａ、不活性ガス供給管２３０ｃ、図示しない不活性ガス供給源、マスフローコントローラ２３２ｃ及びバルブ２３１ｃにより、本実施形態に係る第１処理ガス供給ラインが構成される。また主に、接合部材２１１、第２処理ガス供給管２３０ｂ、図示しない酸化剤供給源、マスフローコントローラ２３２ｂ、バルブ２３１ｂ、不活性ガス供給管２３０ｄ、図示しない不活性ガス供給源、マスフローコントローラ２３２ｄ及びバルブ２３１ｄにより、本実施形態に係る第２処理ガス供給ラインが構成されている。 Mainly, the joining member 211, the first processing gas supply pipe 230a, the vaporizer 232a, the valve 231a, the liquid source supply pipe 240a, the liquid source supply source (not shown), the liquid mass flow controller 241a, the inert gas supply pipe 230c, the not shown The active gas supply source, the mass flow controller 232c, and the valve 231c constitute a first process gas supply line according to this embodiment. Further, mainly, the joining member 211, the second processing gas supply pipe 230b, an oxidant supply source (not shown), a mass flow controller 232b, a valve 231b, an inert gas supply pipe 230d, an inert gas supply source (not shown), a mass flow controller 232d, and a valve. The second processing gas supply line according to the present embodiment is configured by 231d.

そして主に、第１処理ガス供給ライン、第２処理ガス供給ライン、ガス供給路２２２ａ，２２２ｂを形成するシールキャップ２１９、底板２２５及び柱状部材２２３、分散板２２１及びガス噴出口２２１ａにより、本実施形態に係る処理ガス供給系が構成されている。 The present embodiment is mainly implemented by the first processing gas supply line, the second processing gas supply line, the seal cap 219 forming the gas supply paths 222a and 222b, the bottom plate 225 and the columnar member 223, the dispersion plate 221 and the gas outlet 221a. A processing gas supply system according to the embodiment is configured.

（ガス排気系）
マニホールド２０９の側壁には排気管２５０が接続されている。排気管２５０には、上流側から順に、図示しない圧力センサ、圧力調整装置としてのＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２５１、真空排気装置としての真空ポンプ２５２が設けられている。ＡＰＣバルブ２５１は、弁を開閉して処理室２０１の真空排気の開始・停止を制御でき、更に、弁開度を調節することにより処理室２０１内の圧力を調整可能な自動圧力調節として構成されている。主に、図示しない圧力センサ、排気管２５０、ＡＰＣバルブ２５１及び真空ポンプ２５２により、処理室２０１内を排気するガス排気系が構成されている。 (Gas exhaust system)
An exhaust pipe 250 is connected to the side wall of the manifold 209. The exhaust pipe 250 is provided with a pressure sensor (not shown), an APC (Auto Pressure Controller) valve 251 as a pressure adjustment device, and a vacuum pump 252 as a vacuum exhaust device in order from the upstream side. The APC valve 251 is configured as an automatic pressure regulator that can control the start / stop of evacuation of the processing chamber 201 by opening and closing the valve, and can adjust the pressure in the processing chamber 201 by adjusting the valve opening degree. ing. A gas exhaust system that exhausts the inside of the processing chamber 201 is mainly configured by a pressure sensor, an exhaust pipe 250, an APC valve 251, and a vacuum pump 252 (not shown).

（ヒータ）
反応管２０３の外周には、反応管２０３と同心円状に加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は、円筒形状であり、図示しない保持板としてのヒータベースに支持されることにより垂直に据え付けられている。ウエハ２００及び処理室２０１内の雰囲気は、ヒータ２０７からの輻射熱によって加熱されるように構成されている。ヒータ２０７の外周には断熱部材２０７ｂが設けられている。処理室２０１内には、処理室２０１内の温度を検出する図示しない温度センサが設けられている。 (heater)
A heater 207 as a heating means (heating mechanism) is provided on the outer periphery of the reaction tube 203 concentrically with the reaction tube 203. The heater 207 has a cylindrical shape and is vertically installed by being supported by a heater base (not shown) as a holding plate. The atmosphere in the wafer 200 and the processing chamber 201 is configured to be heated by radiant heat from the heater 207. A heat insulating member 207 b is provided on the outer periphery of the heater 207. In the processing chamber 201, a temperature sensor (not shown) that detects the temperature in the processing chamber 201 is provided.

（コントローラ）
本実施形態に係る基板処理装置１０１は、制御部（制御手段）であるコントローラ２８０を備えている。コントローラ２８０は、液体マスフローコントローラ２４１ａ、マスフローコントローラ２３２ｂ，２３２ｃ，２３２ｄ、バルブ２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃ，２３１ｄ、図示しない圧力センサ、ＡＰＣバルブ２５１、真空ポンプ２５２、ヒータ２０７、図示しない温度センサ、ボートエレベータ１１５、ウエハ移載機構１２５等に接続されている。コントローラ２８０は、液体マスフローコントローラ２４１ａ及びマスフローコントローラ２３２ｂ，２３２ｃ，２３２ｄの流量調整動作、バルブ２３１ａ，２３１
ｂ，２３１ｃ，２３１ｄの開閉動作、ＡＰＣバルブ２５１の開閉及び開度調整動作、真空ポンプ２５２の起動・停止、ヒータ２０７の温度調整動作、ボートエレベータ１１５やウエハ移載機構１２５の動作をそれぞれ制御するように構成されている。 (controller)
The substrate processing apparatus 101 according to the present embodiment includes a controller 280 that is a control unit (control unit). The controller 280 includes a liquid mass flow controller 241a, mass flow controllers 232b, 232c, and 232d, valves 231a, 231b, 231c, and 231d, a pressure sensor (not shown), an APC valve 251, a vacuum pump 252, a heater 207, a temperature sensor (not shown), and a boat elevator 115. Are connected to the wafer transfer mechanism 125 and the like. The controller 280 adjusts the flow rate of the liquid mass flow controller 241a and the mass flow controllers 232b, 232c, 232d, and valves 231a, 231.
b, 231c, 231d open / close operation, APC valve 251 open / close operation and opening adjustment operation, vacuum pump 252 start / stop, heater 207 temperature adjustment operation, boat elevator 115 and wafer transfer mechanism 125 operation are controlled respectively. It is configured as follows.

（４）基板処理工程
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造工程の一つとして実施される基板処理工程について説明する。本実施形態に係る基板処理工程は、上述の基板処理装置１０１により実施される。以下の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作は、コントローラ２８０により制御される。 (4) Substrate Processing Step Next, a substrate processing step that is performed as one of the manufacturing steps of the semiconductor device according to the present embodiment will be described. The substrate processing process according to the present embodiment is performed by the substrate processing apparatus 101 described above. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus 101 is controlled by the controller 280.

本実施形態に係る基板処理工程では、処理ガスとしてＴＥＭＡＺガス及びオゾンガスを用い、ＡＬＤ法によりウエハ２００上にＺｒＯｘ膜を成膜する。ＣＶＤ法の一つであるＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる少なくとも２種類の処理ガスを１種類ずつ交互にウエハ２００上に供給し、１サイクルあたり１原子層未満から数原子層単位のＺｒＯｘ膜を形成する手法である。このとき、膜厚の制御は、処理ガスを供給するサイクル数を制御することで行う（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、２０サイクル行う）。 In the substrate processing step according to the present embodiment, a TEMAZ gas and an ozone gas are used as processing gases, and a ZrOx film is formed on the wafer 200 by the ALD method. The ALD method, which is one of the CVD methods, supplies at least two types of processing gases used for film formation one by one alternately onto the wafer 200 under a certain film formation condition (temperature, time, etc.). This is a technique for forming a ZrOx film of less than one atomic layer to several atomic layers. At this time, the film thickness is controlled by controlling the number of cycles for supplying the processing gas (for example, assuming that the film forming speed is 1 mm / cycle, 20 cycles are performed when a 20 mm film is formed).

（ウエハ搬入工程（Ｓ１））
まず、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を下降させ、マニホールド２０９の下端を開口させる（図５参照）。そして、処理対象の複数枚のウエハ２００を、ボート２２０に装填（ウエハチャージ）する。そして、複数枚のウエハ２００を支持したボート２２０を、ボートエレベータ１１５によって上昇させて、処理室２０１内に搬入（ボートローディング）する。そして、マニホールド２０９の下端開口部を、シールキャップ２１９により気密に封止する（図２参照）。なお、この際、バルブ２３１ｃ，２３１ｄを開け、反応容器内に窒素ガスを常に流しておくことが好ましい。 (Wafer loading step (S1))
First, the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115 to open the lower end of the manifold 209 (see FIG. 5). Then, a plurality of wafers 200 to be processed are loaded into the boat 220 (wafer charge). Then, the boat 220 supporting the plurality of wafers 200 is raised by the boat elevator 115 and loaded into the processing chamber 201 (boat loading). Then, the lower end opening of the manifold 209 is hermetically sealed with a seal cap 219 (see FIG. 2). At this time, it is preferable that the valves 231c and 231d are opened and nitrogen gas is always allowed to flow into the reaction vessel.

（圧力調整工程（Ｓ２）及び温度調整工程（Ｓ３））
続いて、真空ポンプ２５２を作動させ、ＡＰＣバルブ２５１を開けることにより、排気管２５０により処理室２０１内を真空排気する。この際、処理室２０１内が所望の圧力（処理圧力）となるように、図示しない圧力センサで検知（測定）した圧力情報に基づいてＡＰＣバルブ２５１の開度をフィードバック制御する（Ｓ２）。また、ヒータ２０７を通電加熱してウエハ２００表面の温度を昇温させる。この際、ウエハ２００表面が所望の温度（１８０℃〜２７０℃、例えば２３０℃）となるように、図示しない温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ２０７への通電量をフィードバック制御する（Ｓ３）。 (Pressure adjustment step (S2) and temperature adjustment step (S3))
Subsequently, the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the exhaust pipe 250 by operating the vacuum pump 252 and opening the APC valve 251. At this time, the opening degree of the APC valve 251 is feedback-controlled based on pressure information detected (measured) by a pressure sensor (not shown) so that the inside of the processing chamber 201 becomes a desired pressure (processing pressure) (S2). Further, the heater 207 is energized and heated to raise the temperature of the wafer 200 surface. At this time, the energization amount to the heater 207 is feedback-controlled based on temperature information detected by a temperature sensor (not shown) so that the surface of the wafer 200 becomes a desired temperature (180 ° C. to 270 ° C., for example, 230 ° C.). S3).

また、液体マスフローコントローラ２４１ａにより流量調整されたＴＥＭＡＺを気化器２３２ａに供給して気化させることで、処理ガスとしてのＴＥＭＡＺガス（原料ガス）の生成を開始させておく。このようにすることで、後述するＴＥＭＡＺガス供給工程（ステップ１）を迅速に開始することができ好ましい。 Further, TEMAZ whose flow rate is adjusted by the liquid mass flow controller 241a is supplied to the vaporizer 232a and vaporized, thereby starting generation of TEMAZ gas (raw material gas) as a processing gas. By doing in this way, the TEMAZ gas supply process (step 1) mentioned later can be started rapidly, and it is preferable.

（ＴＥＭＡＺガス供給工程（Ｓ４））
続いて、処理ガスとしてのＴＥＭＡＺガスの処理室２０１内への供給を開始する。 (TEMAZ gas supply process (S4))
Subsequently, supply of the TEMAZ gas as the processing gas into the processing chamber 201 is started.

具体的には、第１処理ガス供給管２３０ａのバルブ２３１ａを開くことにより、予め生成を開始しておいた処理ガスとしてのＴＥＭＡＺガスを、ガス供給路２２２ａを介して分散板２２１よりも上方の空間にそれぞれ供給する。ガス供給路２２２ａから供給されるＴＥＭＡＺガスは、分散板２２１よりも上方の空間で拡散され、ガス噴出口２２１ａを介してウエハ２００の上表面に垂直に供給される。そして、ウエハ２００の上表面にＴＥＭＡ
Ｚガス分子の吸着層が形成される。吸着層の形成に寄与しないＴＥＭＡＺガスの余剰分は、排気ガスとして排気管２５０から排気される。このとき、不活性ガス供給管２３０ｃのバルブ２３１ｃを開き、マスフローコントローラ２３２ｃにより流量調整された窒素ガスを併せて供給する。これにより、処理室２０１内へのＴＥＭＡＺガスの拡散が促され、処理室２０１内へ供給するＴＥＭＡＺガスの濃度が調整される。 Specifically, by opening the valve 231a of the first process gas supply pipe 230a, the TEMAZ gas as the process gas that has been generated in advance is placed above the dispersion plate 221 via the gas supply path 222a. Supply to each space. The TEMAZ gas supplied from the gas supply path 222a is diffused in a space above the dispersion plate 221, and is supplied vertically to the upper surface of the wafer 200 through the gas ejection port 221a. Then, TEMA is formed on the upper surface of the wafer 200.
An adsorption layer of Z gas molecules is formed. Excess TEMAZ gas that does not contribute to the formation of the adsorption layer is exhausted from the exhaust pipe 250 as exhaust gas. At this time, the valve 231c of the inert gas supply pipe 230c is opened, and nitrogen gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 232c is also supplied. Thereby, diffusion of the TEMAZ gas into the processing chamber 201 is promoted, and the concentration of the TEMAZ gas supplied into the processing chamber 201 is adjusted.

上述したように、このようにＴＥＭＡＺガスを垂直に供給することで、ウエハ２００の中心付近へのＴＥＭＡＺガスの供給が促進され、ＴＥＭＡＺガス分子の吸着層の形成時間が短縮される。また、ＴＥＭＡＺガスの供給量がウエハ２００面内に渡り均一化され、ウエハ２００の上表面に形成される吸着層の膜厚が面内に渡り均一化される。 As described above, by supplying the TEMAZ gas vertically as described above, the supply of the TEMAZ gas to the vicinity of the center of the wafer 200 is promoted, and the formation time of the adsorption layer of the TEMAZ gas molecules is shortened. Further, the supply amount of the TEMAZ gas is made uniform over the surface of the wafer 200, and the film thickness of the adsorption layer formed on the upper surface of the wafer 200 is made uniform over the surface.

工程Ｓ４では、ＡＰＣバルブ２５１の開度を、処理室２０１内の圧力が０．１〜４００Ｐａの範囲であって、例えば２００Ｐａに維持されるように設定する。また、液体マスフローコントローラ２４１ａが制御するＴＥＭＡＺの流量を例えば０．０１〜０．１ｇ／ｍｉｎとし、ＴＥＭＡＺガスにウエハ２００を晒す時間を例えば３０〜１８０秒間とする。また、ヒータ２０７の温度を、ウエハ２００の温度が１８０〜２５０℃の範囲であって、例えば２３０℃になるように設定する。 In step S4, the opening degree of the APC valve 251 is set so that the pressure in the processing chamber 201 is in the range of 0.1 to 400 Pa and is maintained at, for example, 200 Pa. Further, the flow rate of TEMAZ controlled by the liquid mass flow controller 241a is set to 0.01 to 0.1 g / min, for example, and the time for exposing the wafer 200 to the TEMAZ gas is set to 30 to 180 seconds, for example. Further, the temperature of the heater 207 is set so that the temperature of the wafer 200 is in the range of 180 to 250 ° C., for example, 230 ° C.

（パージ工程（Ｓ５））
所定時間が経過してＴＥＭＡＺガス分子の吸着層が形成されたら、ＴＥＭＡＺガスの処理室２０１内への供給を停止して、処理室２０１内に残留するＴＥＭＡＺガスおよびＴＥＭＡＺガスの中間体を除去する。 (Purge process (S5))
When an adsorbed layer of TEMAZ gas molecules is formed after a predetermined time has elapsed, the supply of the TEMAZ gas into the processing chamber 201 is stopped, and the TEMAZ gas remaining in the processing chamber 201 and the intermediate of the TEMAZ gas are removed. .

具体的には、第１処理ガス供給管２３０ａのバルブ２３１ａを閉め、処理室２０１内へのＴＥＭＡＺガスの供給を停止する。このとき、排気管２５０のＡＰＣバルブ２５１は開いたままとし、真空ポンプ２５２により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴＥＭＡＺガスおよびＴＥＭＡＺガスの中間体を処理室２０１内から排除する。なお、不活性ガス供給管２３０ｃのバルブ２３１ｃを開けておき、マスフローコントローラ２３２ｃにより流量調整しながらパージガスとしての窒素ガスを処理室２０１内へ供給するようにすれば、処理室２０１内から残留ＴＥＭＡＺガスおよびＴＥＭＡＺガスの中間体を排除する効果が更に高まる。 Specifically, the valve 231a of the first processing gas supply pipe 230a is closed, and the supply of the TEMAZ gas into the processing chamber 201 is stopped. At this time, the APC valve 251 of the exhaust pipe 250 is kept open, the inside of the processing chamber 201 is exhausted to 20 Pa or less by the vacuum pump 252, and the residual TEMAZ gas and the intermediate of the TEMAZ gas are removed from the processing chamber 201. . If the valve 231c of the inert gas supply pipe 230c is opened and nitrogen gas as a purge gas is supplied into the processing chamber 201 while adjusting the flow rate by the mass flow controller 232c, the residual TEMAZ gas is discharged from the processing chamber 201. And the effect of eliminating the intermediate of TEMAZ gas is further enhanced.

（オゾンガス供給工程（Ｓ６））
処理室２０１内のパージが完了したら、処理ガスとしてのオゾンガスの処理室２０１内への供給を開始する。 (Ozone gas supply process (S6))
When the purge in the processing chamber 201 is completed, supply of ozone gas as a processing gas into the processing chamber 201 is started.

具体的には、第２処理ガス供給管２３０ｂのバルブ２３１ｂを開くことにより、マスフローコントローラ２３２ｂにより流量調整された処理ガスとしてのオゾンガスを、ガス供給路２２２ｂを介して分散板２２１よりも上方の空間にそれぞれ供給する。ガス供給路２２２ｂから供給されるオゾンガスは、分散板２２１よりも上方の空間で拡散され、ガス噴出口２２１ａを介してウエハ２００の上表面に垂直に供給される。そして、ウエハ２００の上表面に供給されたオゾンガスがＴＥＭＡＺガス分子の吸着層と反応することで、ウエハ２００上に１原子層未満から数原子層のＺｒ酸化膜（ＺｒＯｘ膜）が形成される。ＺｒＯｘ膜の形成に寄与しないオゾンガスの余剰分は、排気ガスとして排気管２５０から排気される。 Specifically, by opening the valve 231b of the second processing gas supply pipe 230b, the ozone gas as the processing gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 232b is passed through the gas supply path 222b above the dispersion plate 221. To supply each. The ozone gas supplied from the gas supply path 222b is diffused in a space above the dispersion plate 221, and is supplied vertically to the upper surface of the wafer 200 through the gas ejection port 221a. Then, the ozone gas supplied to the upper surface of the wafer 200 reacts with the adsorption layer of the TEMAZ gas molecules, whereby a Zr oxide film (ZrOx film) of less than one atomic layer to several atomic layers is formed on the wafer 200. Excess ozone gas that does not contribute to the formation of the ZrOx film is exhausted from the exhaust pipe 250 as exhaust gas.

上述したように、このようにオゾンガスを垂直に供給することで、ウエハ２００の中心付近へのオゾンガスの供給が促進され、ＺｒＯｘ膜の形成時間が短縮される。また、オゾンガスの供給量がウエハ２００面内に渡り均一化され、ウエハ２００の上表面に形成されるＺｒＯｘ膜の膜厚や膜質が面内に渡り均一化される。 As described above, by supplying the ozone gas vertically as described above, the supply of the ozone gas to the vicinity of the center of the wafer 200 is promoted, and the formation time of the ZrOx film is shortened. Further, the supply amount of ozone gas is made uniform over the surface of the wafer 200, and the film thickness and film quality of the ZrOx film formed on the upper surface of the wafer 200 are made uniform over the surface.

工程Ｓ６では、ＡＰＣバルブ２５１の開度を、処理室２０１内の圧力が０．１〜４００Ｐａの範囲であって、例えば２００Ｐａに維持されるように設定する。また、オゾンガスにウエハ２００を晒す時間を、例えば１０〜１２０秒間に設定する。また、ヒータ２０７の温度を、ＴＥＭＡＺガスの供給時と同じくウエハ２００の温度が１８０〜２５０℃の範囲であって、例えば２３０℃となるように設定する。 In step S6, the opening degree of the APC valve 251 is set so that the pressure in the processing chamber 201 is in the range of 0.1 to 400 Pa, for example, 200 Pa. Further, the time for exposing the wafer 200 to ozone gas is set to 10 to 120 seconds, for example. Further, the temperature of the heater 207 is set so that the temperature of the wafer 200 is in the range of 180 to 250 ° C., for example, 230 ° C., as in the supply of the TEMAZ gas.

（パージ工程（Ｓ７））
所定時間が経過してＺｒＯｘ膜が形成されたら、オゾンガスの処理室２０１内への供給を停止して、処理室２０１内に残留するオゾンガスおよび中間生成物を除去する。 (Purge process (S7))
When the ZrOx film is formed after a predetermined time has elapsed, the supply of ozone gas into the processing chamber 201 is stopped, and the ozone gas and intermediate products remaining in the processing chamber 201 are removed.

具体的には、第２処理ガス供給管２３０ｂのバルブ２３１ｂを閉め、処理室２０１内へのオゾンガスの供給を停止する。このとき、排気管２５０のＡＰＣバルブ２５１は開いたままとし、真空ポンプ２５２により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留オゾンガスおよび中間生成物を処理室２０１内から排除する。なお、不活性ガス供給管２３０ｄのバルブ２３１ｄを開けておき、マスフローコントローラ２３２ｄにより流量調整しながらパージガスとしての窒素ガスを処理室２０１内へ供給するようにすれば、処理室２０１内から残留オゾンガスおよび中間生成物を排除する効果が更に高まる。 Specifically, the valve 231b of the second processing gas supply pipe 230b is closed, and the supply of ozone gas into the processing chamber 201 is stopped. At this time, the APC valve 251 of the exhaust pipe 250 is kept open, and the inside of the processing chamber 201 is exhausted to 20 Pa or less by the vacuum pump 252 to remove residual ozone gas and intermediate products from the processing chamber 201. Note that if the valve 231d of the inert gas supply pipe 230d is opened and nitrogen gas as a purge gas is supplied into the processing chamber 201 while adjusting the flow rate by the mass flow controller 232d, residual ozone gas and The effect of eliminating the intermediate product is further enhanced.

（繰り返し工程（Ｓ８））
その後、上述した工程Ｓ４〜Ｓ７を１サイクルとし、このサイクルを複数回実施することにより、ウエハ２００上に所望膜厚のＺｒＯｘ膜を形成する。 (Repeating step (S8))
Thereafter, the above-described steps S4 to S7 are defined as one cycle, and a ZrOx film having a desired film thickness is formed on the wafer 200 by performing this cycle a plurality of times.

（降温工程（Ｓ９）及び大気圧復帰工程（Ｓ１０））
所望膜厚のＺｒＯｘ膜の形成が完了したら、ヒータ２０７への通電を停止して処理室２０１内及びウエハ２００を所定温度（例えば室温程度）にまで降温させる（Ｓ９）。また、バルブ２３１ｃ，２３１ｄを開けたまま、更にＡＰＣバルブ２５１の開度を調整することで、処理室２０１内の圧力を大気圧に復帰させる（Ｓ１０）。 (Temperature drop step (S9) and atmospheric pressure return step (S10))
When the formation of the ZrOx film having a desired thickness is completed, the energization to the heater 207 is stopped, and the temperature in the processing chamber 201 and the wafer 200 is lowered to a predetermined temperature (for example, about room temperature) (S9). Further, the pressure in the processing chamber 201 is returned to the atmospheric pressure by further adjusting the opening degree of the APC valve 251 while the valves 231c and 231d are opened (S10).

（ウエハ搬出工程（Ｓ１１））
続いて、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を下降させ、マニホールド２０９の下端を開口させるとともに、処理済のウエハ２００を保持したボート２２０を下降させ、処理室２０１から引き出す（ボートアンローディング）。この際、バルブ２３１ｃ，２３１ｄは開けたままとし、反応容器内に窒素ガスを常に流しておくことが好ましい。また、ウエハ搬出工程（Ｓ７）においても、真空ポンプ２４６による真空排気は継続させたままとし、ＡＰＣバルブ２５１の開度を調整して処理室２０１内の圧力を制御することが好ましい。そして、搬出したボート２２０から処理済のウエハ２００を取り出して（ウエハディスチャージ）、本実施形態にかかる基板処理工程を終了する。 (Wafer unloading step (S11))
Subsequently, the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115 to open the lower end of the manifold 209 and the boat 220 holding the processed wafers 200 is lowered and pulled out from the processing chamber 201 (boat unloading). At this time, it is preferable that the valves 231c and 231d are kept open and nitrogen gas is allowed to constantly flow into the reaction vessel. Also, in the wafer unloading step (S7), it is preferable that the vacuum exhaust by the vacuum pump 246 is continued and the opening of the APC valve 251 is adjusted to control the pressure in the processing chamber 201. Then, the processed wafer 200 is taken out from the unloaded boat 220 (wafer discharge), and the substrate processing process according to the present embodiment is completed.

（５）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。 (5) Effects according to the present embodiment According to the present embodiment, the following one or more effects are achieved.

（ａ）本実施形態によれば、処理ガスとしてのＴＥＭＡＺガスを、ガス供給路２２２ａを介して分散板２２１よりも上方の空間にそれぞれ供給する。ガス供給路２２２ａから供給されるＴＥＭＡＺガスは、分散板２２１よりも上方の空間で拡散され、ガス噴出口２２１ａを介してウエハ２００の上表面に垂直に供給される。このようにウエハ２００の直上から処理ガスを供給することで、ウエハ２００の中心付近へのＴＥＭＡＺガスの供給が促進され、ＴＥＭＡＺガス分子の吸着層の形成時間を短縮でき、基板処理速度を増大させることができる。また、ＴＥＭＡＺガスの供給量がウエハ２００面内に渡り均一化され、ウエハ２００の上表面に形成される吸着層の膜厚を面内に渡り均一化でき、ウエハ２００の上
表面に形成されるＺｒＯｘ膜の膜厚や膜質の面内均一性を向上させることができる。 (A) According to the present embodiment, the TEMAZ gas as the processing gas is supplied to the space above the dispersion plate 221 via the gas supply path 222a. The TEMAZ gas supplied from the gas supply path 222a is diffused in a space above the dispersion plate 221, and is supplied vertically to the upper surface of the wafer 200 through the gas ejection port 221a. By supplying the processing gas from directly above the wafer 200 in this manner, the supply of the TEMAZ gas to the vicinity of the center of the wafer 200 is promoted, the formation time of the adsorption layer of the TEMAZ gas molecules can be shortened, and the substrate processing speed is increased. be able to. Further, the supply amount of the TEMAZ gas is made uniform over the surface of the wafer 200, and the film thickness of the adsorption layer formed on the upper surface of the wafer 200 can be made uniform over the surface of the wafer 200. In-plane uniformity of the film thickness and film quality of the ZrOx film can be improved.

（ｂ）本実施形態によれば、処理ガスとしてのオゾンガスを、ガス供給路２２２ｂを介して分散板２２１よりも上方の空間にそれぞれ供給する。ガス供給路２２２ｂから供給されるオゾンガスは、分散板２２１よりも上方の空間で拡散され、ガス噴出口２２１ａを介してウエハ２００の上表面に垂直に供給される。このようにウエハ２００の直上から処理ガスを供給することで、ウエハ２００の中心付近へのオゾンガスの供給が促進され、ＺｒＯｘ膜の形成時間を短縮でき、基板処理速度を増大させることができる。また、オゾンガスの供給量がウエハ２００面内に渡り均一化され、ウエハ２００の上表面に形成されるＺｒＯｘ膜の膜厚や膜質の面内均一性を向上させることができる。 (B) According to the present embodiment, ozone gas as a processing gas is supplied to the space above the dispersion plate 221 via the gas supply path 222b. The ozone gas supplied from the gas supply path 222b is diffused in a space above the dispersion plate 221, and is supplied vertically to the upper surface of the wafer 200 through the gas ejection port 221a. By supplying the processing gas from directly above the wafer 200 in this way, the supply of ozone gas to the vicinity of the center of the wafer 200 is promoted, the formation time of the ZrOx film can be shortened, and the substrate processing speed can be increased. Further, the supply amount of ozone gas is made uniform over the surface of the wafer 200, and the in-plane uniformity of the film thickness and film quality of the ZrOx film formed on the upper surface of the wafer 200 can be improved.

（ｃ）本実施形態によれば、ＴＥＭＡＺガスとオゾンガスとを処理室２０１内に別々に供給し、ガス供給路２２２ａ，２２２ｂ内及びその上流側では混合させないように構成している。そのため、ガス供給路２２２ａ，２２２ｂ内及びその上流側でのＴＥＭＡＺガスとオゾンガスとの反応が回避され、これらの内壁への薄膜の形成を防ぐことができ、異物の発生を抑制することができる。 (C) According to the present embodiment, the TEMAZ gas and the ozone gas are separately supplied into the processing chamber 201 and are not mixed in the gas supply paths 222a and 222b and upstream thereof. Therefore, the reaction between the TEMAZ gas and the ozone gas in the gas supply paths 222a and 222b and upstream thereof can be avoided, the formation of a thin film on these inner walls can be prevented, and the generation of foreign matters can be suppressed.

なお、参考までに、従来の基板処理装置の構成について図６及び図７を用いて説明する。図６は、従来の基板処理装置が備える処理炉３０２を例示する縦断面図である。図７は、図６に示す処理炉３０２の横断面図である。 For reference, the configuration of a conventional substrate processing apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a longitudinal sectional view illustrating a processing furnace 302 provided in a conventional substrate processing apparatus. FIG. 7 is a cross-sectional view of the processing furnace 302 shown in FIG.

図７に示すように、従来の処理炉３０２では、処理室３０１内への処理ガスの供給をウエハ２００の積層方向に沿って延在されたガス供給ノズル３１０を用いて行っていた。具体的には、ガス供給ノズル３１０に複数設けられたガス供給口３１５から処理室３０１内に処理ガスを水平方向に噴射し、水平姿勢で支持したウエハ２００の主面に対して平行に処理ガスを供給するようにしていた。 As shown in FIG. 7, in the conventional processing furnace 302, the processing gas is supplied into the processing chamber 301 using a gas supply nozzle 310 that extends along the stacking direction of the wafers 200. Specifically, the processing gas is sprayed horizontally into the processing chamber 301 from a plurality of gas supply ports 315 provided in the gas supply nozzle 310, and parallel to the main surface of the wafer 200 supported in a horizontal posture. Had to supply.

しかしながら、ウエハ２００間の間隔が例えば６〜２０ｍｍと狭いのに対し、ウエハ２００と処理室３０１内壁との距離が例えば５０ｍｍ程度と広いことから、処理ガスがコンダクタンスの小さいウエハ２００間の空間に流れずに、コンダクタンスの大きなウエハ２００の外周と処理室３０１内壁との隙間に流れてしまうことがあった。係る様子を図７に示す。その結果、ウエハ２００の中心付近まで処理ガスが流れず、成膜速度が低下してしまう場合があった。また、ウエハ２００の外周付近と中心付近とで処理ガスの供給量に差異が生じてしまい、基板処理の面内均一性が低下してしまう場合があった。例えば、ウエハ２００の外周付近に形成される薄膜が、ウエハ２００の中心付近に形成される薄膜に比べて厚くなってしまう場合があった。 However, since the distance between the wafers 200 is as narrow as 6 to 20 mm, for example, the distance between the wafer 200 and the inner wall of the processing chamber 301 is as wide as about 50 mm, so that the processing gas flows into the space between the wafers 200 having a small conductance. In other words, the gap may flow between the outer periphery of the wafer 200 having a large conductance and the inner wall of the processing chamber 301. This is shown in FIG. As a result, the processing gas does not flow to the vicinity of the center of the wafer 200, and the film forming speed may decrease. In addition, there is a case where the processing gas supply amount differs between the vicinity of the outer periphery and the center of the wafer 200, and the in-plane uniformity of the substrate processing may be deteriorated. For example, a thin film formed near the outer periphery of the wafer 200 may be thicker than a thin film formed near the center of the wafer 200.

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 <Other Embodiments of the Present Invention>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can change variously in the range which does not deviate from the summary.

例えば、上述の実施形態では、ＴＥＭＡＺガスとオゾンガスとをそれぞれウエハ２００の上表面に対して水築に供給するようにしたが、本発明は係る形態に限定されず、これらのガスのうちいずれか一方のみを垂直供給するようにしてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the TEMAZ gas and the ozone gas are supplied to the water surface of the upper surface of the wafer 200, respectively, but the present invention is not limited to such a form, and any one of these gases. Only one of them may be supplied vertically.

また、例えば、本発明は、Ｚｒ酸化膜（ＺｒＯｘ）膜以外の膜、すなわちＳｉ窒化膜（ＳｉＮ膜）、Ｓｉ酸化膜（ＳｉＯ膜）、Ｈｆ酸化膜（ＨｆＯｘ）、ＡＩ酸化膜、Ｔｉ酸化膜、Ｔａ酸化膜、Ｒｕ酸化膜、ｌｒ酸化膜など）を形成する場合にも適用可能である。 Further, for example, the present invention provides a film other than a Zr oxide film (ZrOx) film, that is, a Si nitride film (SiN film), a Si oxide film (SiO film), a Hf oxide film (HfOx), an AI oxide film, and a Ti oxide film. , Ta oxide film, Ru oxide film, lr oxide film, etc.) can also be applied.

また、処理ガスとしては、ＴＥＭＡＺガスに限らず、例えばテトラキスエチルメチルア
ミノハフニウム（Ｈｆ［ＮＣＨ_３Ｃ_２Ｈ_５］_４；ＴＥＨＡＨ）を気化させたＴＥＭＡＨガスなどの他の有機金属液体原料を気化させたガスを使用することができる。また、酸化ガスとしては、オゾン（Ｏ_３）に限定せず、他の酸素含有ガスを用いることも可能である。 Further, the processing gas is not limited to the TEMAZ gas, and other organic metal liquid raw materials such as a TEMAH gas obtained by vaporizing tetrakisethylmethylaminohafnium (Hf [NCH ₃ C ₂ H ₅ ] ₄ ; TEHAH) are vaporized. Gas can be used. The oxidizing gas is not limited to ozone (O ₃ ), and other oxygen-containing gases can be used.

また、ウエハ２００上に形成する薄膜の種類によっては、処理室２０１内に供給する処理ガスとして、常温で液体である原料を気化器２４２によって気化させて得られるガスの他、常温で気体であるガスを用いることが出来る。係る場合、液体原料供給源、液体マスフローコントローラ２４１ａ、気化器２４２の代わりに、原料ガス供給源やマスフローコントローラ（共に図示しない）を設けることとしても良い。 Further, depending on the type of thin film formed on the wafer 200, the processing gas supplied into the processing chamber 201 is a gas obtained at the normal temperature in addition to a gas obtained by vaporizing a raw material that is liquid at normal temperature with the vaporizer 242. Gas can be used. In that case, instead of the liquid source supply source, the liquid mass flow controller 241a, and the vaporizer 242, a source gas supply source and a mass flow controller (both not shown) may be provided.

＜本発明の好ましい態様＞
次に、本発明の好ましい態様を付記する。 <Preferred embodiment of the present invention>
Next, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

好ましくは、
前記処理ガス供給系は、
前記基板の上方に水平姿勢でそれぞれ設けられた複数の分散板と、
前記分散板よりも上方の空間にそれぞれ処理ガスを供給するガス供給路と、を備え、
前記ガス供給路を介して前記分散板よりも上方の空間に処理ガスをそれぞれ供給することで、前記分散板に開設されたガス噴出口を介して前記基板の上表面に垂直に処理ガスを供給するように構成されている。 Preferably,
The processing gas supply system is
A plurality of dispersion plates respectively provided in a horizontal position above the substrate;
A gas supply path for supplying a processing gas to a space above the dispersion plate,
By supplying the processing gas to the space above the dispersion plate through the gas supply path, the processing gas is supplied vertically to the upper surface of the substrate through the gas jet port established in the dispersion plate. Is configured to do.

また好ましくは、
前記基板をそれぞれ下方から支持する複数の支持部材、前記支持部材を水平姿勢で所定の間隔で多段に保持する柱状部材、及び前記柱状部材を立設するように保持する一対の端板を備えた基板保持具と、
前記処理室を下方から封止する真空気密板と、を有し、
前記処理ガス供給系が備える分散板は、前記基板の上方に水平姿勢でそれぞれ設けられ、
前記処理ガス供給系が備えるガス供給路は、前記真空気密板、前記底板及び前記柱状部材の内部を連通するように設けられている。 Also preferably,
A plurality of support members that respectively support the substrate from below, a columnar member that holds the support member in a multi-stage at a predetermined interval in a horizontal posture, and a pair of end plates that hold the columnar member so as to stand upright. A substrate holder;
A vacuum hermetic plate for sealing the processing chamber from below,
Dispersion plates provided in the processing gas supply system are respectively provided in a horizontal posture above the substrate,
The gas supply path provided in the processing gas supply system is provided so as to communicate the interior of the vacuum hermetic plate, the bottom plate, and the columnar member.

また好ましくは、
前記基板と前記基板の上方に設けられた支持部材との間の空間は、前記分散板によって上下に区画されており、
前記ガス供給路は、前記分散板よりも上方の空間に処理ガスを供給する。 Also preferably,
The space between the substrate and the support member provided above the substrate is partitioned vertically by the dispersion plate,
The gas supply path supplies a processing gas to a space above the dispersion plate.

また好ましくは、
積層された前記基板間の空間は、前記分散板によって上下に区画されている。 Also preferably,
A space between the stacked substrates is partitioned vertically by the dispersion plate.

本発明の他の態様によれば、
処理室の中に処理対象の基板を多段に等間隔に積載して加熱しながら処理する基板処理装置において、各基板の上側に処理ガスを均一に供給する分散板が複数設けられている基板処理装置が提供される。 According to another aspect of the invention,
In a substrate processing apparatus for processing substrates while loading them in multiple stages at equal intervals in a processing chamber and heating them, a plurality of dispersion plates for uniformly supplying a processing gas are provided above each substrate. An apparatus is provided.

好ましくは、
前記分散板が前記基板の上方にそれぞれ設けられている。 Preferably,
The dispersion plates are respectively provided above the substrates.

また好ましくは、
前記基板を水平姿勢で所定の間隔で多段に積層して保持する柱状部材と、前記柱状部材を立設するように保持する底板と、を備える基板保持具を有し、
前記分散板は、前記柱状部材によって前記基板の上方に水平姿勢でそれぞれ保持され、
前記分散板、前記柱状部材及び前記底板が、誘電体材料によって構成されると共に、一体物として互いに連結されている。 Also preferably,
A substrate holder comprising: a columnar member that holds the substrate in a horizontal posture and stacked in multiple stages at predetermined intervals; and a bottom plate that holds the columnar member so as to stand upright.
The dispersion plates are respectively held in a horizontal posture above the substrate by the columnar members,
The dispersion plate, the columnar member, and the bottom plate are made of a dielectric material and are connected to each other as an integral body.

また好ましくは、
前記処理室を下方から封止する真空気密板を有し、
前記真空気密板、前記底板及び前記柱状部材の内部を連通するようにガス供給路が設けられ、
処理ガスは、前記ガス供給路を介して前記分散板よりも上方の空間にそれぞれ供給され、前記分散板に開設されたガス噴出口を介して前記基板の上表面に垂直に供給される。 Also preferably,
A vacuum hermetic plate for sealing the processing chamber from below;
A gas supply path is provided so as to communicate the inside of the vacuum hermetic plate, the bottom plate and the columnar member,
The processing gas is supplied to a space above the dispersion plate via the gas supply path, and is supplied vertically to the upper surface of the substrate via a gas outlet formed in the dispersion plate.

１０１基板処理装置
２００ウエハ（基板）
２０１処理室
２２０ボート（基板保持具）
２２１分散板
２２１ａガス噴出口
２２２ａガス供給路
２２２ｂガス供給路 101 substrate processing apparatus 200 wafer (substrate)
201 processing chamber 220 boat (substrate holder)
221 Dispersing plate 221a Gas outlet 222a Gas supply path 222b Gas supply path

Claims

A processing chamber for storing a plurality of substrates in a horizontal posture and stacked in multiple stages at a predetermined interval;
A processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber,
The substrate processing apparatus, wherein the processing gas supply system is configured to supply a processing gas perpendicularly to an upper surface of the substrate.