JP2012009744A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液体原料からの気化ガスを使用するALD装置への該気化ガスの流量を常に目標値になるようにする。
【解決手段】ウエハ1を処理する処理室32と、タンク81に充填された液体原料80に不活性ガスを供給することにより液体原料80を気化させ、該気化ガスを処理室32内に供給してウエハ1に成膜するALD装置において、前記不活性ガスをタンク81に供給する流量を制御するレギュレータ87と、タンク81内部の絶対圧力を監視する圧力センサ88と、を設け、コントローラ61により、圧力センサ88の監視圧力値に基づいて前記不活性ガスの流量をレギュレータ87によって調整し、タンク81内の絶対圧力が一定になるように制御する。
【選択図】図4
【解決手段】ウエハ1を処理する処理室32と、タンク81に充填された液体原料80に不活性ガスを供給することにより液体原料80を気化させ、該気化ガスを処理室32内に供給してウエハ1に成膜するALD装置において、前記不活性ガスをタンク81に供給する流量を制御するレギュレータ87と、タンク81内部の絶対圧力を監視する圧力センサ88と、を設け、コントローラ61により、圧力センサ88の監視圧力値に基づいて前記不活性ガスの流量をレギュレータ87によって調整し、タンク81内の絶対圧力が一定になるように制御する。
【選択図】図4
Description
本発明は、基板処理装置に関する。
例えば、半導体集積回路装置(以下、ICという)の製造方法において、ICが作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという)に所望の薄膜をALD(Atomic Layer Deposition )法によって形成するのに利用して有効な基板処理装置に関する。
例えば、半導体集積回路装置(以下、ICという)の製造方法において、ICが作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという)に所望の薄膜をALD(Atomic Layer Deposition )法によって形成するのに利用して有効な基板処理装置に関する。
ICの製造方法において、ウエハに薄膜を形成する基板処理装置として、バッチ式縦形ホットウオール形ALD装置(以下、ALD装置という)が使用されることがある。
従来のこの種のALD装置として、タンクに充填された液体原料に不活性ガスを供給しして気化させ、該気化ガスを処理室内に供給し、ウエハ上に成膜するものがある。特許文献1参照。
従来のこの種のALD装置として、タンクに充填された液体原料に不活性ガスを供給しして気化させ、該気化ガスを処理室内に供給し、ウエハ上に成膜するものがある。特許文献1参照。
タンク内の液体原料を不活性ガスによって気化させるALD装置においては、タンク内の圧力が液体原料の残留量等によって変動するために、予め設定された目標値のガス流量を処理室内に供給することができない場合が発生し、膜厚に影響を及ぼすという問題点があった。
本発明の目的は、目標のガス流量を常に供給することができる基板処理装置を提供することにある。
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
基板を処理する処理室と、
タンクに充填された液体原料に不活性ガスを供給することにより、前記液体原料を気化させ、該気化ガスを前記処理室内に供給して基板を処理するガス供給系と、
前記ガス供給系を制御する制御部と、を有し、
前記ガス供給系は、前記不活性ガスを前記タンクに供給する量を制御する流量制御装置を有し、前記タンクには前記タンク内の絶対圧力を監視する圧力センサが設けられ、
前記制御部は、前記圧力センサの監視圧力値によって前記不活性ガスの流量を制御して前記タンク内の絶対圧力が一定になるように前記ガス供給系を制御する基板処理装置。
基板を処理する処理室と、
タンクに充填された液体原料に不活性ガスを供給することにより、前記液体原料を気化させ、該気化ガスを前記処理室内に供給して基板を処理するガス供給系と、
前記ガス供給系を制御する制御部と、を有し、
前記ガス供給系は、前記不活性ガスを前記タンクに供給する量を制御する流量制御装置を有し、前記タンクには前記タンク内の絶対圧力を監視する圧力センサが設けられ、
前記制御部は、前記圧力センサの監視圧力値によって前記不活性ガスの流量を制御して前記タンク内の絶対圧力が一定になるように前記ガス供給系を制御する基板処理装置。
前記手段によれば、目標のガス流量を常に供給することができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。
本実施形態において、本発明に係る基板処理装置は、ICの製造方法に使用される基板処理装置として構成されている。
本実施形態に係る基板処理装置は、基板としてのウエハに薄膜を形成する成膜工程に使用されるものとして構成されている。
図1に示されているように、基板としてのウエハ1はシリコン等の半導体材料が使用されて薄い円板形状に形成されており、キャリアとしてのオープンカセット(以下、カセットという)2に収納された状態で基板処理装置10に供給される。
本実施形態に係る基板処理装置は、基板としてのウエハに薄膜を形成する成膜工程に使用されるものとして構成されている。
図1に示されているように、基板としてのウエハ1はシリコン等の半導体材料が使用されて薄い円板形状に形成されており、キャリアとしてのオープンカセット(以下、カセットという)2に収納された状態で基板処理装置10に供給される。
図1および図2に示されているように、基板処理装置10は筐体11を備えている。
筐体11はステンレス鋼材やステンレス鋼板等が使用されて略直方体の箱形状に構築されている。
筐体11の正面壁11aにはメンテナンス可能なように設けられた正面メンテナンス口12が開設され、正面メンテナンス口12には正面メンテナンス扉13がこれを開閉するように建て付けられている。
正面メンテナンス扉13にはカセット搬入搬出口14が筐体11の内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口14はフロントシャッタ15によって開閉されるようになっている。
筐体11はステンレス鋼材やステンレス鋼板等が使用されて略直方体の箱形状に構築されている。
筐体11の正面壁11aにはメンテナンス可能なように設けられた正面メンテナンス口12が開設され、正面メンテナンス口12には正面メンテナンス扉13がこれを開閉するように建て付けられている。
正面メンテナンス扉13にはカセット搬入搬出口14が筐体11の内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口14はフロントシャッタ15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14の筐体11内側にはカセットステージ16が設置されている。カセット2はカセットステージ16の上に工程内搬送装置(図示せず)によって搬入され、かつまた、カセットステージ16の上から搬出される。
カセットステージ16にはカセット2が工程内搬送装置によって、カセット2内のウエハ1が垂直姿勢となりカセット2のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ16はカセット2を筐体後方に右回り縦方向90度回転させるように構成されており、カセット2内のウエハ1が水平姿勢となり、カセット2のウエハ出し入れ口が筐体後方を向くように動作させるようになっている。
カセットステージ16にはカセット2が工程内搬送装置によって、カセット2内のウエハ1が垂直姿勢となりカセット2のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ16はカセット2を筐体後方に右回り縦方向90度回転させるように構成されており、カセット2内のウエハ1が水平姿勢となり、カセット2のウエハ出し入れ口が筐体後方を向くように動作させるようになっている。
筐体11内の前後方向の略中央部には、カセット棚17が設置されており、カセット棚17は複数段複数列にて複数個のカセット2を保管するように構成されている。カセット棚17にはカセット2が収納される移載棚18が設けられている。
また、カセットステージ16の上方には予備カセット棚19が設けられており、予備カセット棚19はカセット2を予備的に保管するように構成されている。
カセットステージ16とカセット棚17との間には、カセット搬送装置20が設置されている。カセット搬送装置20はカセットエレベータ20aとカセット搬送機構20bとを備えている。カセットエレベータ20aはカセット搬送機構20bを昇降可能に構成されており、カセット搬送機構20bはカセット2を保持して搬送可能なように構成されている。
カセット搬送装置20はカセットエレベータ20aとカセット搬送機構20bとの連続動作により、カセットステージ16、カセット棚17、予備カセット棚19との間で、カセット2を搬送するように構成されている。
また、カセットステージ16の上方には予備カセット棚19が設けられており、予備カセット棚19はカセット2を予備的に保管するように構成されている。
カセットステージ16とカセット棚17との間には、カセット搬送装置20が設置されている。カセット搬送装置20はカセットエレベータ20aとカセット搬送機構20bとを備えている。カセットエレベータ20aはカセット搬送機構20bを昇降可能に構成されており、カセット搬送機構20bはカセット2を保持して搬送可能なように構成されている。
カセット搬送装置20はカセットエレベータ20aとカセット搬送機構20bとの連続動作により、カセットステージ16、カセット棚17、予備カセット棚19との間で、カセット2を搬送するように構成されている。
カセット棚17の後方にはウエハ移載機構21が設置されている。
ウエハ移載機構21はウエハ移載装置エレベータ21aおよびウエハ移載装置21bとを備えており、ウエハ移載装置エレベータ21aは筐体11の右側端部に設置されている。ウエハ移載装置エレベータ21aはウエハ移載装置21bを昇降させるように構成されている。ウエハ移載装置21bはツィーザ21cによってウエハ1を保持して、ウエハ1を水平方向に回転ないし直動可能なように構成されている。
ウエハ移載機構21はウエハ移載装置エレベータ21aおよびウエハ移載装置21bの連続動作により、ウエハ移載装置21bのツィーザ21cによってウエハ1を掬い取り、所定の位置に搬送した後に、ウエハ1を所定の位置に受け渡す。
ウエハ移載機構21はウエハ移載装置エレベータ21aおよびウエハ移載装置21bとを備えており、ウエハ移載装置エレベータ21aは筐体11の右側端部に設置されている。ウエハ移載装置エレベータ21aはウエハ移載装置21bを昇降させるように構成されている。ウエハ移載装置21bはツィーザ21cによってウエハ1を保持して、ウエハ1を水平方向に回転ないし直動可能なように構成されている。
ウエハ移載機構21はウエハ移載装置エレベータ21aおよびウエハ移載装置21bの連続動作により、ウエハ移載装置21bのツィーザ21cによってウエハ1を掬い取り、所定の位置に搬送した後に、ウエハ1を所定の位置に受け渡す。
筐体11内における後端部の片側にはボートエレベータ22が設置されている。
ボートエレベータ22の昇降台に連結された連結具としてのアーム23には、蓋体としてのシールキャップ24が水平に据え付けられている。シールキャップ24は後記する炉口を開閉するように構成されているとともに、後記するボートを垂直に支持するように構成されている。
ボートエレベータ22の昇降台に連結された連結具としてのアーム23には、蓋体としてのシールキャップ24が水平に据え付けられている。シールキャップ24は後記する炉口を開閉するように構成されているとともに、後記するボートを垂直に支持するように構成されている。
カセット棚17の上方には前側クリーンユニット25が設置されている。
前側クリーンユニット25は供給ファンや防塵フィルタ等によって構築されており、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体11内の前側エリアに流通させる。
また、図1に便宜的に想像線で示されているように、ウエハ移載装置エレベータ21aおよびボートエレベータ22側と反対側である筐体11の左側端部には、後側クリーンユニット26が設置されている。
後側クリーンユニット26は供給ファンや防塵フィルタ等によって構築されており、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体11内の後側エリアに流通させた後に、排気装置によって筐体11の外部に排気させる。
前側クリーンユニット25は供給ファンや防塵フィルタ等によって構築されており、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体11内の前側エリアに流通させる。
また、図1に便宜的に想像線で示されているように、ウエハ移載装置エレベータ21aおよびボートエレベータ22側と反対側である筐体11の左側端部には、後側クリーンユニット26が設置されている。
後側クリーンユニット26は供給ファンや防塵フィルタ等によって構築されており、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体11内の後側エリアに流通させた後に、排気装置によって筐体11の外部に排気させる。
ここで、以上の構成に係る基板処理装置10のウエハ1の搬送作動を説明する。
図1および図2に示されているように、カセット2がカセットステージ16に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口14がフロントシャッタ15によって開放される。
その後、カセット2はカセット搬入搬出口14から搬入され、カセットステージ16の上にウエハ1が垂直姿勢であって、カセット2のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
その後、カセット2はカセットステージ16によって、カセット2内のウエハ1が水平姿勢となり、カセット2のウエハ出し入れ口が筐体11の後方を向くように、筐体11の後方に右周り縦方向90度回転させられる。
次に、カセット2はカセット棚17ないし予備カセット棚19の指定された棚位置へカセット搬送装置20によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管される。
その後、カセット2はカセット棚17ないし予備カセット棚19からカセット搬送装置20によって移載棚18に移載される。
なお、カセット2はカセット搬送装置20によって移載棚18に直接的に搬送されることもある。
カセット2が移載棚18に移載されると、ウエハ1はウエハ移載装置21bのツィーザ21cによってカセット2からウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、後記するボートに装填(チャージング)される。ウエハ1を受け渡したウエハ移載装置21bはカセット2に戻り、次のウエハ1をボートに装填する。
図1および図2に示されているように、カセット2がカセットステージ16に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口14がフロントシャッタ15によって開放される。
その後、カセット2はカセット搬入搬出口14から搬入され、カセットステージ16の上にウエハ1が垂直姿勢であって、カセット2のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
その後、カセット2はカセットステージ16によって、カセット2内のウエハ1が水平姿勢となり、カセット2のウエハ出し入れ口が筐体11の後方を向くように、筐体11の後方に右周り縦方向90度回転させられる。
次に、カセット2はカセット棚17ないし予備カセット棚19の指定された棚位置へカセット搬送装置20によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管される。
その後、カセット2はカセット棚17ないし予備カセット棚19からカセット搬送装置20によって移載棚18に移載される。
なお、カセット2はカセット搬送装置20によって移載棚18に直接的に搬送されることもある。
カセット2が移載棚18に移載されると、ウエハ1はウエハ移載装置21bのツィーザ21cによってカセット2からウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、後記するボートに装填(チャージング)される。ウエハ1を受け渡したウエハ移載装置21bはカセット2に戻り、次のウエハ1をボートに装填する。
図1および図2に示されているように、筐体11の後端部の上にはALD法を実施する処理炉(以下、ALD装置という)30が設置されている。
ALD法は、ある成膜条件(温度、時間等)の下で、成膜に用いる2種類(またはそれ以上)の原料となるガスを1種類ずつ順次に基板上に供給し、1原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う方法、である。
そして、ALD法においては、複数種類の反応性ガスを1種類ずつ交互に供給することによって成膜を行う。また、膜厚の制御は、反応性ガス供給のサイクル数によって実行することができる。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には、複数種類のガスの供給は20サイクル実行される。
ALD法は、ある成膜条件(温度、時間等)の下で、成膜に用いる2種類(またはそれ以上)の原料となるガスを1種類ずつ順次に基板上に供給し、1原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う方法、である。
そして、ALD法においては、複数種類の反応性ガスを1種類ずつ交互に供給することによって成膜を行う。また、膜厚の制御は、反応性ガス供給のサイクル数によって実行することができる。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には、複数種類のガスの供給は20サイクル実行される。
図2、図3および図4に示されているように、ALD装置30は反応管31を備えている。反応管31は基板であるウエハ1を処理する反応容器を構成している。反応管31は石英(SiO2 )が用いられて一体的に形成されている。反応管31は一端が開口し他端が閉塞した円筒形状に形成されており、反応管31は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。
反応管31はマニホールド33の上にシールリング33Aを挟まれて載置されており、反応管31はマニホールド33が筐体11に据え付けられることにより、筐体11に水平に支持されている。反応管31およびマニホールド33の筒中空部は、複数枚のウエハ1を収容して処理する処理室32を形成している。
マニホールド33はステンレス鋼等によって上下両端が開口した円筒形状に形成されており、マニホールド33の下端には炉口34が形成されている。
炉口34は図1に示されたシャッタ27によって開閉される。
マニホールド33はステンレス鋼等によって上下両端が開口した円筒形状に形成されており、マニホールド33の下端には炉口34が形成されている。
炉口34は図1に示されたシャッタ27によって開閉される。
図3に示されているように、シールキャップ24は炉口34の内径よりも大きい径の外径を有する円盤形状に形成されている。シールキャップ24はシールリング24aによって炉口34を気密シールするように構成されている。
シールキャップ24の中心線上には、回転駆動装置63によって回転駆動される回転軸64が挿通されており、回転軸64はシールキャップ24と共に昇降するように構成されている。回転軸64の上端には支持台65が垂直に設置されており、支持台65の上には保持具としてのボート70が垂直に立脚されて支持されている。
シールキャップ24の中心線上には、回転駆動装置63によって回転駆動される回転軸64が挿通されており、回転軸64はシールキャップ24と共に昇降するように構成されている。回転軸64の上端には支持台65が垂直に設置されており、支持台65の上には保持具としてのボート70が垂直に立脚されて支持されている。
ボート70は上下で一対の端板71、72と、両端板71と72との間に架設されて垂直に配設された複数本の保持柱73とを備えている。複数本の保持柱73には多数条の保持溝74が長手方向に等間隔に配されて、同一平面内で互いに対向して開口するように没設されている。
そして、ウエハ1の外周縁辺が各保持柱73の多数条の保持溝74間にそれぞれ挿入されることにより、複数枚のウエハ1がボート70に水平にかつ互いに中心を揃えられた状態で整列されて保持されるようになっている。
そして、ウエハ1の外周縁辺が各保持柱73の多数条の保持溝74間にそれぞれ挿入されることにより、複数枚のウエハ1がボート70に水平にかつ互いに中心を揃えられた状態で整列されて保持されるようになっている。
図2に示されているように、ALD装置30は加熱装置(加熱手段)であるヒータ62を備えており、ヒータ62は反応管31の外部に反応管31の周囲を包囲するように同心円に設備されている。ヒータ62は処理室32を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱するように構成されている。
マニホールド33の側壁の一部には、処理室32を排気する排気管35の一端が接続されている。図4に示されているように、排気管35の他端は真空ポンプ36にAPCバルブ(メインバルブ)37を介して接続されている。
なお、APCバルブ37は、弁体を開閉することによって処理室32の排気および排気停止を実行し、かつ、弁体の開度を調節して排気量を調整することによって処理室32の圧力を制御する。
なお、APCバルブ37は、弁体を開閉することによって処理室32の排気および排気停止を実行し、かつ、弁体の開度を調節して排気量を調整することによって処理室32の圧力を制御する。
図4に示されているように、処理室32内には第一ノズル40および第二ノズル50が設けられている。第一ノズル40および第二ノズル50は複数種類、ここでは2種類の処理ガスを処理室32内へ供給する供給経路を構成している。
第一ノズル40および第二ノズル50はエルボ管形状に形成されており、エルボ管の下腕部分が反応管31側壁を貫通し、上腕部分が垂直に立脚した状態で、反応管31に支持されている。
第一ノズル40の上腕部は反応管31内壁とウエハ1との間における円弧状の空間に配置されており、反応管31下部から上部内壁にウエハ1の積載方向に沿って延在している。第一ノズル40の側面には、ガスを供給する供給孔41が複数個開設されている。複数個のガス供給孔41は下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、かつ、同じ開口ピッチで設けられている。
第二ノズル50の上腕部も反応管31内壁とウエハ1との間における円弧状の空間に配置されており、反応管31下部から上部内壁にウエハ1の積載方向に沿って延在している。第二ノズル50の側面には、ガスを供給する供給孔51が複数個開設されている。複数個のガス供給孔51は下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、かつ、同じ開口ピッチで設けられている。
第一ノズル40および第二ノズル50はエルボ管形状に形成されており、エルボ管の下腕部分が反応管31側壁を貫通し、上腕部分が垂直に立脚した状態で、反応管31に支持されている。
第一ノズル40の上腕部は反応管31内壁とウエハ1との間における円弧状の空間に配置されており、反応管31下部から上部内壁にウエハ1の積載方向に沿って延在している。第一ノズル40の側面には、ガスを供給する供給孔41が複数個開設されている。複数個のガス供給孔41は下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、かつ、同じ開口ピッチで設けられている。
第二ノズル50の上腕部も反応管31内壁とウエハ1との間における円弧状の空間に配置されており、反応管31下部から上部内壁にウエハ1の積載方向に沿って延在している。第二ノズル50の側面には、ガスを供給する供給孔51が複数個開設されている。複数個のガス供給孔51は下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、かつ、同じ開口ピッチで設けられている。
図4に示されているように、第二ノズル50の外側端には第二ガス供給管52の下流側端が接続されており、第二ガス供給管52の上流側端には第二ガス供給装置53が接続されている。第二ガス供給管52には上流方向から順に、流量制御装置である第一マスフローコントローラ54、開閉弁である第二バルブ55がそれぞれ設けられている。
第二ガス供給管52にはキャリアガスを供給する第二キャリアガス供給管56が合流されている。第二キャリアガス供給管56には上流方向から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ(以下、第二キャリアガスMFCという)57および開閉弁であるバルブ(以下、第二キャリアガスバルブという)58が設けられている。
第二ガス供給管52にはキャリアガスを供給する第二キャリアガス供給管56が合流されている。第二キャリアガス供給管56には上流方向から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ(以下、第二キャリアガスMFCという)57および開閉弁であるバルブ(以下、第二キャリアガスバルブという)58が設けられている。
図4に示されているように、第一ノズル40の外側端には、気化ガスを処理室に供給するガス供給系としての第一ガス供給管42の下流側端が接続されており、第一ガス供給管42の上流側端には、図5に示された気化ガス供給装置43が接続されている。第一ガス供給管42の途中には開閉弁である第一バルブ45が設けられている。
第一ガス供給管42にはキャリアガスを供給する第一キャリアガス供給管46が合流されている。第一キャリアガス供給管46には上流方向から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ(以下、第一キャリアガスMFCという)47および開閉弁であるバルブ(以下、第一キャリアガスバルブという)48が設けられている。
第一ガス供給管42にはキャリアガスを供給する第一キャリアガス供給管46が合流されている。第一キャリアガス供給管46には上流方向から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ(以下、第一キャリアガスMFCという)47および開閉弁であるバルブ(以下、第一キャリアガスバルブという)48が設けられている。
気化ガス供給装置43は液体原料80を供給するためのタンク81を備えており、タンク81内には液体原料80が貯留されている。タンク81には第一ガス供給管42の上流側端が挿入されている。
タンク81には液体原料を供給するための液体原料供給管82の一端が接続されており、液体原料供給管82の他端には液体原料80を補給する補給タンク83が接続されている。タンク81には一端が不活性ガス供給源84に接続された不活性ガス供給管85の他端が挿入されており、不活性ガス供給管85の挿入端部は液体原料80内に浸漬されている。不活性ガス供給管85にはタンク81側から順に、開閉弁86、レギュレータ87が設けられている。
タンク81にはタンク81内の絶対圧(absolute pressue) を計測する圧力センサ88が接続されている。絶対圧(絶対圧力)とは、完全真空状態を基準として測った圧力であり、絶対圧=ゲージ圧+大気圧、の関係がある。圧力センサ88としては、隔膜式真空計が使用されている。
タンク81には液体原料を供給するための液体原料供給管82の一端が接続されており、液体原料供給管82の他端には液体原料80を補給する補給タンク83が接続されている。タンク81には一端が不活性ガス供給源84に接続された不活性ガス供給管85の他端が挿入されており、不活性ガス供給管85の挿入端部は液体原料80内に浸漬されている。不活性ガス供給管85にはタンク81側から順に、開閉弁86、レギュレータ87が設けられている。
タンク81にはタンク81内の絶対圧(absolute pressue) を計測する圧力センサ88が接続されている。絶対圧(絶対圧力)とは、完全真空状態を基準として測った圧力であり、絶対圧=ゲージ圧+大気圧、の関係がある。圧力センサ88としては、隔膜式真空計が使用されている。
ALD装置30はガス供給系を制御する制御部としてのコントローラ61(図4参照)を備えており、コントローラ61はパネルコンピュータやパーソナルコンピュータ等によって構築されている。
便宜上、一部の図示は省略するが、図4に示されているように、コントローラ61は、真空ポンプ36、APCバルブ37、気化ガス供給装置43、第二ガス供給装置53、マスフローコントローラ47、54、57、バルブ45、48、55、58等に接続され、これらを制御する。
コントローラ61には圧力センサ88が接続されており、コントローラ61は圧力センサ88によってタンク81内の絶対圧を監視し、圧力センサ88の計測圧力値に基づいて不活性ガス供給管85の供給流量を調整することにより、タンク81内の絶対圧力が一定になるように制御する。
便宜上、一部の図示は省略するが、図4に示されているように、コントローラ61は、真空ポンプ36、APCバルブ37、気化ガス供給装置43、第二ガス供給装置53、マスフローコントローラ47、54、57、バルブ45、48、55、58等に接続され、これらを制御する。
コントローラ61には圧力センサ88が接続されており、コントローラ61は圧力センサ88によってタンク81内の絶対圧を監視し、圧力センサ88の計測圧力値に基づいて不活性ガス供給管85の供給流量を調整することにより、タンク81内の絶対圧力が一定になるように制御する。
次に、以上の構成に係るALD装置30を使用したICの製造方法における成膜工程を、酸化シリコン(SiO2 )膜をウエハ1上に成膜する場合について説明する。
酸化シリコン膜をウエハ1の上にALD装置によって形成する場合には、TDMAS(Si[N(CH3 )2 ]4 :テトラキスジメチルアミノシリコン)、と、オゾン(O3 )とが使用される。これにより、300〜600℃の低温で、高品質の酸化シリコンを成膜することができる。
酸化シリコン膜をウエハ1の上にALD装置によって形成する場合には、TDMAS(Si[N(CH3 )2 ]4 :テトラキスジメチルアミノシリコン)、と、オゾン(O3 )とが使用される。これにより、300〜600℃の低温で、高品質の酸化シリコンを成膜することができる。
ボート70を処理室32に搬入後、以下の3つのステップを順次実行する。
(ステップ1)
第一ガス供給管42にはTDMASガスを流し、第一キャリアガス供給管46にはキャリアガス(窒素ガス)を流す。すなわち、第一ガス供給管42の第一バルブ45、第一キャリアガスバルブ48および排気管35のAPCバルブ37を共に開ける。
キャリアガスは第一キャリアガス供給管46から流れ、第一キャリアガスMFC47により流量調整される。
気化ガス供給装置43において、タンク81に充填された液体原料80に不活性ガスが供給されると、不活性ガスが液体原料80を気化させ、該気化ガスを第一ガス供給管42に供給する。この際に、コントローラ61は圧力センサ88によってタンク81内の絶対圧を常時監視し、この監視圧力値が予め設定された一定の目標値になるように、レギュレータ87を制御する。
第一ガス供給管42に送出された気化ガスは、流量調整されたキャリアガスを混合し、第一ノズル40のガス供給孔41から処理室32内に供給されつつ、排気管35から排気される。
この時、APCバルブ37を適正に調整し処理室32内の圧力を所定値に維持する。
気化ガス供給装置43で制御するTDMASの供給量は、例えば、1g/minである。TDMASガスにウエハ1を晒す時間は、例えば、8秒間である。
このとき、ヒータ62の温度はウエハの温度が300〜600℃の範囲内の所定値になるよう設定してある。
TDMASを処理室32内に供給することで、ウエハ1上の下地膜等の表面部分と表面反応(化学吸着)する。
(ステップ1)
第一ガス供給管42にはTDMASガスを流し、第一キャリアガス供給管46にはキャリアガス(窒素ガス)を流す。すなわち、第一ガス供給管42の第一バルブ45、第一キャリアガスバルブ48および排気管35のAPCバルブ37を共に開ける。
キャリアガスは第一キャリアガス供給管46から流れ、第一キャリアガスMFC47により流量調整される。
気化ガス供給装置43において、タンク81に充填された液体原料80に不活性ガスが供給されると、不活性ガスが液体原料80を気化させ、該気化ガスを第一ガス供給管42に供給する。この際に、コントローラ61は圧力センサ88によってタンク81内の絶対圧を常時監視し、この監視圧力値が予め設定された一定の目標値になるように、レギュレータ87を制御する。
第一ガス供給管42に送出された気化ガスは、流量調整されたキャリアガスを混合し、第一ノズル40のガス供給孔41から処理室32内に供給されつつ、排気管35から排気される。
この時、APCバルブ37を適正に調整し処理室32内の圧力を所定値に維持する。
気化ガス供給装置43で制御するTDMASの供給量は、例えば、1g/minである。TDMASガスにウエハ1を晒す時間は、例えば、8秒間である。
このとき、ヒータ62の温度はウエハの温度が300〜600℃の範囲内の所定値になるよう設定してある。
TDMASを処理室32内に供給することで、ウエハ1上の下地膜等の表面部分と表面反応(化学吸着)する。
(ステップ2)
第一ガス供給管42の第一バルブ45を閉め、TDMASの供給を停止する。
このとき、排気管35のAPCバルブ37は開いたままとし、処理室32内を20Pa以下となるまで真空ポンプ36によって排気し、残留TDMASガスを処理室32内から排除する。このとき、窒素等の不活性ガスを処理室32内へ供給すると、さらに、残留TDMASガスを排除する効果が高まる。
第一ガス供給管42の第一バルブ45を閉め、TDMASの供給を停止する。
このとき、排気管35のAPCバルブ37は開いたままとし、処理室32内を20Pa以下となるまで真空ポンプ36によって排気し、残留TDMASガスを処理室32内から排除する。このとき、窒素等の不活性ガスを処理室32内へ供給すると、さらに、残留TDMASガスを排除する効果が高まる。
(ステップ3)
第二ガス供給管52にオゾンを流し、第二キャリアガス供給管56にキャリアガス(窒素ガス)を流す。すなわち、第二ガス供給管52の第二バルブ55および第二キャリアガス供給管56の第二キャリアガスバルブ58を共に開く。
キャリアガスは第二キャリアガス供給管56から流れ、第二キャリアガスMFC57により流量調整される。オゾンは第二ガス供給管52から流れ、第一マスフローコントローラ54により流量調整され、流量調整されたキャリアガスを混合し、第二ノズル50のガス供給孔51から処理室32内に供給されつつ排気管35から排気される。
この時、APCバルブ37を適正に調整して処理室32内の圧力を所定圧力値に維持する。
オゾンにウエハ1を晒す時間は、例えば、30秒間である。
ウエハの温度は、ステップ1のTDMASガスの供給時と同じく、300〜600℃の範囲内の所定値となるようヒータ62を設定する。
オゾンの供給により、ウエハ1の表面に化学吸着したTDMASとオゾンとが表面反応して、ウエハ1上に酸化シリコン膜が成膜される。
成膜後、第二ガス供給管52の第二バルブ55および第二キャリアガス供給管56の第二キャリアガスバルブ58を閉じ、真空ポンプ36により処理室32内を排気し、残留するオゾンの成膜に寄与した後のガスを排除する。
このとき、窒素等の不活性ガスを反応管31内に供給すると、さらに、残留するオゾンの成膜に寄与した後のガスを処理室32から排除する効果が高まる。
第二ガス供給管52にオゾンを流し、第二キャリアガス供給管56にキャリアガス(窒素ガス)を流す。すなわち、第二ガス供給管52の第二バルブ55および第二キャリアガス供給管56の第二キャリアガスバルブ58を共に開く。
キャリアガスは第二キャリアガス供給管56から流れ、第二キャリアガスMFC57により流量調整される。オゾンは第二ガス供給管52から流れ、第一マスフローコントローラ54により流量調整され、流量調整されたキャリアガスを混合し、第二ノズル50のガス供給孔51から処理室32内に供給されつつ排気管35から排気される。
この時、APCバルブ37を適正に調整して処理室32内の圧力を所定圧力値に維持する。
オゾンにウエハ1を晒す時間は、例えば、30秒間である。
ウエハの温度は、ステップ1のTDMASガスの供給時と同じく、300〜600℃の範囲内の所定値となるようヒータ62を設定する。
オゾンの供給により、ウエハ1の表面に化学吸着したTDMASとオゾンとが表面反応して、ウエハ1上に酸化シリコン膜が成膜される。
成膜後、第二ガス供給管52の第二バルブ55および第二キャリアガス供給管56の第二キャリアガスバルブ58を閉じ、真空ポンプ36により処理室32内を排気し、残留するオゾンの成膜に寄与した後のガスを排除する。
このとき、窒素等の不活性ガスを反応管31内に供給すると、さらに、残留するオゾンの成膜に寄与した後のガスを処理室32から排除する効果が高まる。
また、前述したステップ1〜3を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウエハ1上に所定の膜厚の酸化シリコン膜を成膜することができる。
前記実施形態によれば、次の効果が得られる。
(1)液体原料が充填され気化ガス供給管が接続されたタンクに、タンク内の絶対圧力を監視する圧力センサを設け、タンク内の絶対圧力が一定になるように不活性ガスの流量を圧力センサの監視圧力値によって制御することにより、液体原料の残留量等に関わらず、予め設定された目標値の気化ガスを供給することができるので、膜厚を常に一定に形成することができる。
(2)膜厚を常に一定に形成することにより、所望の成膜を再現性良く実現することができるので、ALD装置の性能および信頼性を向上させることができる。
なお、本発明は前記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に変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、絶対圧を監視する圧力センサとしては隔膜式真空計を使用するに限らない。
前記実施形態では、気化させたTDMASガスとオゾンガスとを交互に供給して酸化シリコン膜を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、液体原料を不活性ガスによって気化させる場合全般に適用することができる。
前記実施形態ではウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
本発明の好ましい態様を付記する。
(1)基板を処理する処理室と、
タンクに充填された液体原料に不活性ガスを供給することにより、前記液体原料を気化させ、該気化ガスを前記処理室内に供給して基板を処理するガス供給系と、
前記ガス供給系を制御する制御部と、を有し、
前記ガス供給系は、前記不活性ガスを前記タンクに供給する量を制御する流量制御装置を有し、前記タンクには前記タンク内の絶対圧力を監視する圧力センサが設けられ、
前記制御部は、前記圧力センサの監視圧力値によって前記不活性ガスの流量を制御して前記タンク内の絶対圧力が一定になるように前記ガス供給系を制御する基板処理装置。
(2)タンク内に充填された液体原料に不活性ガスを供給して気化させた気化ガスによって成膜するALD装置において、
流量制御装置の流量を自動設定することにより、前記タンク内の圧力を常時一定に維持することを特徴とするALD装置。
(1)基板を処理する処理室と、
タンクに充填された液体原料に不活性ガスを供給することにより、前記液体原料を気化させ、該気化ガスを前記処理室内に供給して基板を処理するガス供給系と、
前記ガス供給系を制御する制御部と、を有し、
前記ガス供給系は、前記不活性ガスを前記タンクに供給する量を制御する流量制御装置を有し、前記タンクには前記タンク内の絶対圧力を監視する圧力センサが設けられ、
前記制御部は、前記圧力センサの監視圧力値によって前記不活性ガスの流量を制御して前記タンク内の絶対圧力が一定になるように前記ガス供給系を制御する基板処理装置。
(2)タンク内に充填された液体原料に不活性ガスを供給して気化させた気化ガスによって成膜するALD装置において、
流量制御装置の流量を自動設定することにより、前記タンク内の圧力を常時一定に維持することを特徴とするALD装置。
1…ウエハ(基板)、2…カセット、
10…基板処理装置、11…筐体、11a…正面壁、12…正面メンテナンス口、13…正面メンテナンス扉、14…カセット搬入搬出口、15…フロントシャッタ、16…カセットステージ、17…カセット棚、18…移載棚、19…予備カセット棚、
20…カセット搬送装置、20a…カセットエレベータ、20b…カセット搬送機構、21…ウエハ移載機構、21a…ウエハ移載装置エレベータ、21b…ウエハ移載装置、21c…ツィーザ、22…ボートエレベータ、23…アーム、24…シールキャップ、24a…シールリング、25…前側クリーンユニット、26…後側クリーンユニット、27…シャッタ、
30…ALD装置(処理炉)、31…反応管、32…処理室、33…マニホールド、33A…シールリング、34…炉口、35…排気管、36…真空ポンプ、37…APCバルブ、38…排気管、39…APCバルブ、
40…第一ノズル(ガスノズル)、41…第一ガス供給孔、42…第一ガス供給管(ガス供給系)、43…気化ガス供給装置、45…第一バルブ、46…第一キャリアガス供給管、47…第一キャリアガスMFC、48…第一キャリアガスバルブ、
50…第二ノズル(ガスノズル)、51…第二ガス供給孔、52…第二ガス供給管、53…第二ガス供給装置、54…第一マスフローコントローラ、55…第二バルブ、56…第二キャリアガス供給管、57…第二キャリアガスMFC、58…第二キャリアガスバルブ、
61…コントローラ、62…ヒータ、63…回転駆動装置、64…回転軸、65…支持台、
70…ボート、71…端板、72…端板、73…保持柱、74保持溝、
80…液体原料、81…タンク、82…液体原料供給管、83…補給タンク、84…不活性ガス供給源、85…不活性ガス供給管、86…開閉弁、87…レギュレータ、88…圧力センサ。
10…基板処理装置、11…筐体、11a…正面壁、12…正面メンテナンス口、13…正面メンテナンス扉、14…カセット搬入搬出口、15…フロントシャッタ、16…カセットステージ、17…カセット棚、18…移載棚、19…予備カセット棚、
20…カセット搬送装置、20a…カセットエレベータ、20b…カセット搬送機構、21…ウエハ移載機構、21a…ウエハ移載装置エレベータ、21b…ウエハ移載装置、21c…ツィーザ、22…ボートエレベータ、23…アーム、24…シールキャップ、24a…シールリング、25…前側クリーンユニット、26…後側クリーンユニット、27…シャッタ、
30…ALD装置(処理炉)、31…反応管、32…処理室、33…マニホールド、33A…シールリング、34…炉口、35…排気管、36…真空ポンプ、37…APCバルブ、38…排気管、39…APCバルブ、
40…第一ノズル(ガスノズル)、41…第一ガス供給孔、42…第一ガス供給管(ガス供給系)、43…気化ガス供給装置、45…第一バルブ、46…第一キャリアガス供給管、47…第一キャリアガスMFC、48…第一キャリアガスバルブ、
50…第二ノズル(ガスノズル)、51…第二ガス供給孔、52…第二ガス供給管、53…第二ガス供給装置、54…第一マスフローコントローラ、55…第二バルブ、56…第二キャリアガス供給管、57…第二キャリアガスMFC、58…第二キャリアガスバルブ、
61…コントローラ、62…ヒータ、63…回転駆動装置、64…回転軸、65…支持台、
70…ボート、71…端板、72…端板、73…保持柱、74保持溝、
80…液体原料、81…タンク、82…液体原料供給管、83…補給タンク、84…不活性ガス供給源、85…不活性ガス供給管、86…開閉弁、87…レギュレータ、88…圧力センサ。
Claims (1)
- 基板を処理する処理室と、
タンクに充填された液体原料に不活性ガスを供給することにより、前記液体原料を気化させ、該気化ガスを前記処理室内に供給して基板を処理するガス供給系と、
前記ガス供給系を制御する制御部と、を有し、
前記ガス供給系は、前記不活性ガスを前記タンクに供給する量を制御する流量制御装置を有し、前記タンクには前記タンク内の絶対圧力を監視する圧力センサが設けられ、
前記制御部は、前記圧力センサの監視圧力値によって前記不活性ガスの流量を制御して前記タンク内の絶対圧力が一定になるように前記ガス供給系を制御する基板処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010146224A JP2012009744A (ja) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | 基板処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010146224A JP2012009744A (ja) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | 基板処理装置 |
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JP2010146224A Pending JP2012009744A (ja) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | 基板処理装置 |
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JP (1) | JP2012009744A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10373831B2 (en) | 2016-07-18 | 2019-08-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
-
2010
- 2010-06-28 JP JP2010146224A patent/JP2012009744A/ja active Pending
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US10373831B2 (en) | 2016-07-18 | 2019-08-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
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