JP2013089833A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
半導体製造装置の製造において、基板上に膜を形成する成膜処理を行う工程がある。成膜処理では、一定の排気量により処理室の排気が行われている。 In manufacturing a semiconductor manufacturing apparatus, there is a step of performing a film forming process for forming a film on a substrate. In the film forming process, the processing chamber is evacuated with a constant exhaust amount.
本発明は、消費エネルギーを抑制しつつ成膜性能を向上する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing method of the semiconductor device which improves film-forming performance, suppressing energy consumption.
本発明の特徴とするところは、基板を処理室へ搬入する搬入工程と、前記処理室を排気する排気工程と、前記処理室を所定の圧力まで降下する降圧工程と、複数の処理ガスを供給して基板に膜を形成する膜形成工程と、前記処理室を所定の圧力まで上昇する昇圧工程と、基板を前記処理室から搬出する搬出工程と、前記膜形成工程における排気量が、前記降圧工程及び前記昇圧工程における排気量よりも大きくなるように調整する調整工程と、を有する半導体装置の製造方法にある。 The present invention is characterized in that a carrying-in process for carrying a substrate into a processing chamber, an exhausting process for exhausting the processing chamber, a step-down process for lowering the processing chamber to a predetermined pressure, and a plurality of processing gases are supplied. A film forming process for forming a film on the substrate, a pressure increasing process for raising the processing chamber to a predetermined pressure, a carrying out process for unloading the substrate from the processing chamber, and an exhaust amount in the film forming process. And an adjustment step of adjusting the exhaust amount to be larger than the exhaust amount in the boosting step.
本発明によれば、消費エネルギーを抑制しつつ成膜性能を向上する半導体装置の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the semiconductor device which improves film-forming performance, suppressing energy consumption can be provided.
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態において、基板処理装置は、半導体装置（IC：Integrated Circuit）の製造方法に用いられる半導体装置の一例として構成されるものである。
以下の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し成膜処理等を行う縦型の装置に適用した場合について述べるが、本発明は縦型装置に限らず、枚葉装置等に適用するようにしてもよい。
図１は、基板処理装置に適用される処理炉１０を示す。
図２は、図１のＡ−Ａ線断面図を示す。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, the substrate processing apparatus is configured as an example of a semiconductor device used in a method for manufacturing a semiconductor device (IC: Integrated Circuit).
In the following description, a case where the present invention is applied to a vertical apparatus that performs a film forming process or the like on a substrate will be described as an example of a substrate processing apparatus. However, the present invention is not limited to a vertical apparatus and is applied to a single wafer apparatus or the like. You may do it.
FIG. 1 shows a
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
基板処理装置を構成する処理炉１０には、シリコン（Si）等からなる基板（以下、「ウエハ２」と称す）を加熱する加熱装置（加熱手段）であるヒータ１２が設けられている。
ヒータ１２は、上方が閉塞された円筒形状の断熱部材と複数本のヒータ素線とを備えており、断熱部材に対しヒータ素線が設けられたユニット構成を有している。
ヒータ１２の内側には、ウエハ２を処理するための石英製の反応管１４が設けられている。
A
The
A
反応管１４の下方には、この反応管１４の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ１６が設けられている。シールキャップ１６は、反応管１４の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ１６は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。
シールキャップ１６の上面には、反応管１４の下端と当接するシール部材としてのOリング１８が設けられている。
Below the
An O-
処理炉１０においては、少なくとも、反応管１４及びシールキャップ１６によりウエハ２を成膜処理する処理室２０が形成されている。
In the
シールキャップ１６の下方には、ボート２２を回転させるボート回転機構３２が設けられている。
ボート２２は複数の保持部材を備えており、複数枚（例えば50 〜 150枚程度）のウエハ２をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、互いに一定の間隔をあけながら水平に保持するように構成されている。
A
The
ボート回転機構３２の回転軸３４は、シールキャップ１６を貫通してボート２２に接続されており、ボート回転機構３２は、ボート２２を回転させることでウエハ２を回転させるように構成されている。
A
反応管１４の外部には、昇降機構としてのボートエレベータ３６が設けられており、このボートエレベータ３６は、シールキャップ１６を垂直方向に昇降するように構成されている。これにより、ボート２２は処理室２０内に対し搬入搬出されるようになっている。
A
シールキャップ１６には、ボート２２を支持するボート支持台３８が設けられている。ボート２２は、ボート支持台３８に固定された底板とその上方に配置された天板とを有しており、底板と天板との間に複数本の支柱が架設されている。
The
このように処理炉１０は、バッチ処理される複数枚のウエハ２がボート２２に対し多段に積層された状態において、このボート２２がボート支持台３８で支持されながら処理室２０に挿入され、処理室２０に挿入されたウエハ２をヒータ１２によって所定の温度に加熱するようになっている。
In this way, the
処理室２０には、原料ガスを供給する二本のガス供給管（第一のガス供給管５０及び第二のガス供給管８０）が接続されている。
Two gas supply pipes (a first
第一のガス供給管５０には上流側から順に、流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ（MFC）５２、気化ユニット（気化手段）である気化器５４、及び開閉弁であるバルブ５６が設けられている。
第一のガス供給管５０の先端部には、第一のノズル５８が連結されている。
The first
A
第一のノズル５８は、反応管１４の内壁とウエハ２との間における円弧状の空間で、この反応管１４の内壁に沿った上下方向（ウエハ２の積載方向）に延在している。
第一のノズル５８の側面には、原料ガスを供給する多数のガス供給孔５８ａが設けられている。ガス供給孔５８ａは、下部から上部にわたってそれぞれ同一又は大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、さらに同じ開口ピッチで設けられている。
The
On the side surface of the
第一のガス供給管５０の気化器５４とバルブ５６との間には、後述する排気管１００に接続されたベントライン６０及びバルブ６２が設けられており、原料ガスを処理室２０に供給しない場合は、バルブ６２を介して原料ガスをベントライン６０へ供給する。
Between the
主に、第一のガス供給管５０、MFC５２、気化器５４、バルブ５６、第一のノズル５８、ベントライン６０、及びバルブ６２により第一のガス供給系（第一のガス供給手段）が構成される。
A first gas supply system (first gas supply means) is mainly configured by the first
また、第一のガス供給管５０には、キャリアガスを供給するための第一のキャリアガス供給管７０が接続されている。第一のキャリアガス供給管７０には、MFC７２及びバルブ７４が設けられている。
キャリアガスとしては、例えばヘリウム（He）、ネオン（Ne）、アルゴン（Ar）、窒素（N2）等の不活性ガスが用いられる。
The first
As the carrier gas, for example, an inert gas such as helium (He), neon (Ne), argon (Ar), or nitrogen (N2) is used.
主に、第一のキャリアガス供給管７０、MFC７２、及びバルブ７４により第一のキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）が構成される。
A first carrier gas supply system (inert gas supply system, inert gas supply means) is mainly configured by the first carrier
例えば、第一のガス供給管５０から供給される原料が液体の場合、第一のガス供給管５０からは、MFC５２、気化器５４，及びバルブ５６を介して第一のキャリアガス供給管７０と合流し、第一のノズル５８を介して処理室２０内に反応ガスが供給される。
一方、第一のガス供給管５０から供給される原料が気体の場合には、MFC５２を気体用のMFCに交換し、気化器５４は不要となる。
For example, when the raw material supplied from the first
On the other hand, when the raw material supplied from the first
第二のガス供給管８０には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）であるMFC８２及びバルブ８６が設けられている。
第二のガス供給管８０には、第二のノズル８８が連結されている。
The second
A
第二のノズル８８は、第一のノズル５８と同様に、反応管１４の内壁とウエハ２との間における円弧状の空間で、この反応管１４の内壁に沿って上下方向に延在している。
第二のノズル８８の側面には、原料ガスを供給する多数のガス供給孔８８ａが設けられている。ガス供給孔８８ａは、ガス供給孔５８ａと同様に、下部から上部にわたってそれぞれ同一又は大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、さらに同じ開口ピッチで設けられている。
Similarly to the
On the side surface of the
主に、第二のガス供給管８０、MFC８２、バルブ８６、第二のノズル８８により第二のガス供給系（第二のガス供給手段）が構成される。
A second gas supply system (second gas supply means) is mainly configured by the second
第二のガス供給管８０には、キャリアガスを供給するための第二のキャリアガス供給管９０が連結されている。第二のキャリアガス供給管９０には、MFC９２及びバルブ９４が設けられている。
A second carrier
主に、第二のキャリアガス供給管９０、MFC９２、及びバルブ９４により第二のキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）が構成される。
A second carrier gas supply system (inert gas supply system, inert gas supply means) is mainly configured by the second carrier
第二のガス供給管８０からはMFC８２、バルブ８６を介して、第二のキャリアガス供給管９０と合流し、第二のノズル８８を介して処理室２０に反応ガスが供給される。
The second
一例として、第一のガス供給管５０にはSi含有原料としてTDMAS（トリスジメチルアミノシラン：SiH(N(CH3)2)3）等が導入され、第一のキャリアガス供給管７０からはN2ガスが、MFC７２、バルブ７４、及び第一のノズル５８を介して処理室２０内に供給される。
第二のガス供給管８０には、改質原料として酸化原料であるオゾン（O3）等が導入され、第二のキャリアガス供給管９０からはN2ガスが、MFC９２、バルブ９４、及び第二のノズル８８を介して処理室２０内に供給される。
As an example, the first
Ozone (O 3 ), which is an oxidation raw material, is introduced into the second
それぞれのガス供給管から上述のようなガスを流す場合、第一のガス供給系により原料ガス供給系、すなわちSi含有ガス供給系が構成され、第二のガス供給系により反応性ガス（改質ガス）供給系が構成される。 When the gas as described above is allowed to flow from each gas supply pipe, the source gas supply system, that is, the Si-containing gas supply system is constituted by the first gas supply system, and the reactive gas (reforming gas) is formed by the second gas supply system. Gas) supply system is configured.
反応管１４には、処理室２０内の雰囲気を排気する排気管１００が設けられている。
排気管１００には、処理室２０内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ１０２及び圧力調整器（圧力調整部）としてのAPC（Auto Pressure Controller）バルブ１０４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ１０６が接続されている。
The
The
APCバルブ１０４は、弁を開閉して処理室２０内の真空排気動作を起動及び停止することができるとともに、弁の開度を調節することで圧力を調整することができる開閉弁である。
真空ポンプ１０６は、ポンプの回転数が調節自在な構成となっている。
The
The
このように処理室２０内は、真空排気され所定の圧力（真空度）となるように構成されている。処理室２０内から真空ポンプ１０６を介して排気される排気量は、APCバルブ１０４の弁の開度や真空ポンプ１０６の回転数等を調節することによって調整されるようになっている。
In this way, the inside of the
主に、排気管１００、ＡＰＣバルブ１０４、真空ポンプ１０６、圧力センサ１０２により排気系が構成される。
An exhaust system is mainly configured by the
反応管１４内には、温度検出器としての温度センサ１１０が設置されている。温度センサ１１０は、第一のノズル５８及び第二のノズル８８と同様にＬ字型に構成されており、反応管１４の内壁に沿って設けられている。
温度センサ１１０により検出された温度情報に基づいて、ヒータ１２への通電具合が調整され、処理室２０内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。
A
Based on the temperature information detected by the
処理炉１０には、この処理炉１０の各構成部の動作を制御するコントローラ１２０が設けられている。
具体的には、コントローラ１２０には、ヒータ１２、ボート回転機構３２、ボートエレベータ３６、MFC５２、７２、８２、９２、バルブ５６、７４、８６、９４、圧力センサ１０２、APCバルブ１０４、真空ポンプ１０６、及び温度センサ１１０等の処理炉１０を構成する各部が接続されている。
The
Specifically, the
コントローラ１２０は、温度センサ１１０に基づくヒータ１２の温度調整動作、ボート回転機構３２の回転速度調節、ボートエレベータ３６の昇降動作、MFC５２、７２、８２、９２の流量調節、バルブ５６、７４、８６、９４の開閉動作、圧力センサ１０２に基づくAPCバルブ１０４の開閉、圧力調整動作、真空ポンプ１０６の回転数調節等を、それぞれ制御するようになっている。
The
次に、処理炉１０によるウエハ２上に悪を形成する成膜処理について説明する。
Next, a film forming process for forming evil on the
以下、シリコン（Si）含有原料としてTDMASを、酸素含有ガスとしてO3を用いて、ウエハ２上にシリコン酸化膜を形成する場合を例に説明する。この場合、第一のガス供給系によりSi含有ガス供給系が構成され、第二のガス供給系により酸素含有ガス供給系が構成される。
なお、以下の説明において、処理炉１０を構成する各部の動作は、コントローラ１２０によって制御される。
図３は、成膜処理のフローチャートを示す。
図４は、成膜工程（ステップ４（Ｓ４））におけるシーケンスを示す。
Hereinafter, a case where a silicon oxide film is formed on the
In the following description, the operation of each part constituting the
FIG. 3 shows a flowchart of the film forming process.
FIG. 4 shows a sequence in the film forming process (step 4 (S4)).
ステップ１（Ｓ１）において、基板搬入工程が行われる。 In step 1 (S1), a substrate carry-in process is performed.
複数枚のウエハ２がウエハ搬送装置（非図示）によりボート２２に装填（ウエハチャージ）されると、これらのウエハ２を支持したボート２２は、ボートエレベータ３６により上昇されて処理室２０内に搬入（ボートロード）される。反応管１４の下端は、Oリング１８を介してシールキャップ１６により密閉された状態となる。
この際、処理室２０内の温度は、例えば300 ℃ 〜 600 ℃の範囲であって、好適には、550 ℃とする。
そして、ボート２２をボート回転機構３２により回転させてウエハ２を回転させる。
When a plurality of
At this time, the temperature in the
Then, the
ステップ２（Ｓ２）において、降圧工程が行われる。 In step 2 (S2), a step-down process is performed.
真空ポンプ１０６を作動させるとともにAPCバルブ１０４を開き、処理室２０内を真空排気し所定の圧力に降圧する。
この際、APCバルブ１０４及び真空ポンプ１０６を調節し、処理室２０内から排気される排気量を「E1」とする。このときの真空ポンプ１０６の回転数を「R1」とする。
ウエハ２の温度が、550 ℃となり安定したら、処理室２０内の温度を550 ℃に保持した状態で、ステップ３（Ｓ３）の工程に進む。
The
At this time, the
When the temperature of the
ステップ３（Ｓ３）において、排気量調整工程が行われる。 In step 3 (S3), an exhaust amount adjustment step is performed.
APCバルブ１０４及び真空ポンプ１０６を調節し、処理室２０内から排気される排気量を「E2」とする。ここで、排気量「E2」は、排気量「E1」よりも大きい値である。
本実施形態においては、真空ポンプ１０６の回転数を「R1」よりも大きい「R2」に変更するようにして、排気量を変更する。
The
In the present embodiment, the exhaust amount is changed by changing the rotation speed of the
ステップ４（Ｓ４）において、成膜工程が行われる。 In step 4 (S4), a film forming process is performed.
ステップ４−１（Ｓ４−１）において、第一のガス（TDMAS）供給工程が行われる。
TDMASは、常温で液体の物質である。このため、本実施形態においては、気化器５４を用いて気化したTDMASを、キャリアガスとともに処理室２０へ供給するようになっている。
なお、気化器５４を用いる方法に代えて、TDMASを加熱して気化させて供給するようにしてもよい。
In Step 4-1 (S 4-1), a first gas (TDMAS) supply process is performed.
TDMAS is a substance that is liquid at room temperature. For this reason, in this embodiment, TDMAS vaporized using the
Instead of using the
第一のガス供給管５０に第一のガスとしてTDMASを流し、バルブ５６を開く。また、第一のキャリアガス供給管７０にキャリアガスとしてN2を流し、バルブ７４を開く。
TDMASは、第一のガス供給管５０を流れMFC５２により流量調整され、気化器５４により気化される。そして、MFC７２により流量調整されたN2と混合し、第一のノズル５８のガス供給孔５８ａから処理室２０内に供給され、排気管１００から排気される。
TDMAS is supplied as the first gas to the first
The TDMAS flows through the first
この際、APCバルブ１０４を適正に調整して、処理室２０内の圧力を133 Pa 〜 1330 Paの範囲であって、例えば30 Paとする。
TDMASの供給量は、MFC５２を調整し0.3 〜 3 g/min.となるようにする。
ウエハ２をTDMASに晒す時間は、3 秒間 〜 30 秒間とする。
ヒータ１２の温度は、ウエハ２の温度が300 ℃ 〜 600 ℃の範囲であって、例えば、550 ℃となるようにする。
At this time, the
The amount of TDMAS supplied is adjusted to 0.3 to 3 g / min by adjusting MFC52.
The time for exposing the
The temperature of the
ステップ４−１（Ｓ４−１）において、処理室２０内に供給されるガスは、TDMASとN2のみであり、O3は存在していない。このため、TDMASは、気相反応を起こすことなくウエハ２の表面や下地膜と表面反応（化学吸着）して、TDMASの吸着層を形成する。
TDMASの吸着層とは、原料分子及び原料分子のフラグメントの連続的な吸着層の他、不連続な吸着層も含むものである。
In Step 4-1 (S 4-1), the gas supplied into the
The TDMAS adsorption layer includes a continuous adsorption layer of raw material molecules and fragment of raw material molecules, as well as a discontinuous adsorption layer.
TDMASを処理室２０に供給する際、第二のガス供給管８０に連結されている第二のキャリアガス供給管９０のバルブ９４を開いた状態とし、この第二のキャリアガス供給管９０からキャリアガス（不活性ガス）を流すようにすることで、第二のガス供給管８０側にTDMASが流れ込むことが防止される。
When supplying TDMAS to the
本実施形態においては、成膜工程（Ｓ４）中、第一のキャリアガス供給管７０及び第二のキャリアガス供給管９０から処理室２０へのキャリアガス（不活性ガス）の供給を継続するようにしている（図４参照）。
In the present embodiment, the supply of the carrier gas (inert gas) from the first carrier
ステップ４−２（Ｓ４−２）において、パージ工程が行われる。
第一のガス供給管５０のバルブ５６を閉め処理室２０へのTDMASの供給を停止する。
In step 4-2 (S4-2), a purge process is performed.
The
APCバルブ１０４は開いたままとし、処理室２０内を30 Pa以下となるまで排気し、残留するTDMASを処理室２０内から除去する。
このとき、第一のキャリアガス供給管７０及び／又は第二のキャリアガス供給管９０から処理室２０へ不活性ガスが供給されることで、残留するTDMASが処理室２０内からより効果的に除去される。
The
At this time, an inert gas is supplied from the first carrier
ステップ４−３（Ｓ４−３）において、第二のガス（O3）供給工程が行われる。
第二のガス供給管８０に第二のガスとしてO3を流し、バルブ８６を開く。第二のキャリアガス供給管９０は、キャリアガスとしてN2が流れるようにバルブ９４が開かれた状態となっている。
O3は、第二のガス供給管８０を流れMFC８２により流量調整される。そして、MFC９２により流量調整されたN2と混合し、第二のノズル８８のガス供給孔８８ａから処理室２０内に供給され、排気管１００から排気される。
In step 4-3 (S4-3), a second gas (O 3 ) supply step is performed.
O 3 is allowed to flow as a second gas through the second
The flow rate of O 3 flows through the second
この際、APCバルブ１０４を適正に調整して、処理室２０内の圧力を50 Pa 〜 100 Paの範囲であって、例えば80 Paとする。
O3の供給量は、MFC８２を調整し4.0 slm 〜 10 slmとなるようにする。
ウエハ２をO3に晒す時間は、5 秒間 〜 30 秒間とする。
ヒータ１２の温度は、ウエハ２の温度が300 ℃ 〜 600 ℃の範囲であって、例えば、550 ℃となるようにする。
At this time, the
The supply amount of O 3 is adjusted to 4.0 slm to 10 slm by adjusting the
The time for exposing the
The temperature of the
O3を処理室２０に供給する際、第一のガス供給管５０に連結されている第一のキャリアガス供給管７０のバルブ７４を開いた状態とし、この第一のキャリアガス供給管７０からキャリアガス（不活性ガス）を流すようにすることで、第一のガス供給管５０側にO3が流れ込むことが防止される。
When supplying O 3 to the
O3の供給により、ウエハ２上に化学吸着したTDMASの吸着層とO3とが反応して、このウエハ２上にシリコン酸化膜が形成される。
By supplying O 3 , the adsorption layer of TDMAS chemically adsorbed on the
ステップ４−４（Ｓ４−４）において、パージ工程が行われる。
第二のガス供給管８０のバルブ８６を閉め、処理室２０へのO3の供給を停止する。
APCバルブ１０４は開いたままとし、処理室２０内を30 Pa以下となるまで排気し、残留するO3を処理室２０内から除去する。
このとき、第一のキャリアガス供給管７０及び／又は第二のキャリアガス供給管９０から処理室２０へ不活性ガスが供給されることで、残留するO3が処理室２０内からより効果的に除去される
また、バルブ６２を開きTDMASをベントライン６０へ流す。このようにすることで、TDMASは、気化器５４への供給を維持しながら処理室２０への供給が停止される。このため、再度、TDMASを処理室２０に供給する際、本構成を有さない場合と比較して、安定して供給することができるようになる
In step 4-4 (S4-4), a purge process is performed.
The
The
At this time, the inert gas is supplied from the first carrier
このように、ステップ４−２（Ｓ４−２）及びステップ４−４（Ｓ４−４）においてパージ工程を行うことで、ステップ４−１（Ｓ４−１）において供給されるTDMASと、ステップ４−３（Ｓ４−３）において供給されるO3との、処理室２０内等の気相中での混合が防止されるようになっている。
Thus, by performing the purge process in step 4-2 (S4-2) and step 4-4 (S4-4), the TDMAS supplied in step 4-1 (S4-1) and the step 4- 3 (S4-3) is prevented from mixing in the gas phase such as in the
ステップ５（Ｓ５）において、成膜工程（Ｓ４）が所定回数繰り返されたか否かが判断される。
所定回数繰り返されていれば、ステップ６（Ｓ６）の工程に進み、所定回数繰り返されていなければ、再度、ステップ４（Ｓ４）の工程を行う。
ステップ４−１（Ｓ４−１）〜ステップ４−４（Ｓ４−４）を１サイクルとして、ウエハ２上に所定の膜厚が形成されるように、このサイクルを所定回数繰り返す。
In step 5 (S5), it is determined whether or not the film forming step (S4) has been repeated a predetermined number of times.
If it has been repeated a predetermined number of times, the process proceeds to step 6 (S6), and if it has not been repeated a predetermined number of times, the process of step 4 (S4) is performed again.
Steps 4-1 (S4-1) to 4-4 (S4-4) are set as one cycle, and this cycle is repeated a predetermined number of times so that a predetermined film thickness is formed on the
ステップ６（Ｓ６）において、排気量調整工程が行われる。
APCバルブ１０４及び真空ポンプ１０６を調整し、処理室２０内から排気される排気量を「E3」とする。ここで、排気量「E3」は、排気量「E2」よりも小さい値である。
本実施形態においては、真空ポンプ１０６の回転数を「R2」よりも小さい「R3」に変更するようにして、排気量を変更する。
In step 6 (S6), an exhaust amount adjustment step is performed.
The
In the present embodiment, the exhaust amount is changed by changing the rotation speed of the
ステップ７（Ｓ７）において、昇圧工程が行われる。 In step 7 (S7), a boosting process is performed.
第一のキャリアガス供給管７０及び／又は第二のキャリアガス供給管９０から処理室２０へ不活性ガスを供給するとともに、真空ポンプ１０６から不活性ガスを排気し、処理室２０内を不活性ガスでパージする。
そして、処理室２０内の圧力が、所定の圧力（例えば常圧）となるように昇圧する。
An inert gas is supplied from the first carrier
Then, the pressure in the
ステップ８（Ｓ８）において、基板搬出工程が行われる。 In step 8 (S8), a substrate carry-out process is performed.
ボートエレベータ３６によりシールキャップ１６が下降されて、反応管１４の下端が開口される。そして、処理済みのウエハ２がボート２２に支持された状態で反応管１４の下端からこの反応管１４の外部に搬出（ボートアンロード）される。
続いて、処理済みのウエハ２は、ウエハ搬送装置（非図示）によりボート２２から取り出される（ウエハディスチャージ）。
このようにして、成膜処理が完了する。
The
Subsequently, the processed
In this way, the film forming process is completed.
このように、成膜工程（Ｓ４）における排気量「E2」は、降圧工程（Ｓ２）における排気量「E1」及び昇圧工程（Ｓ７）における排気量「E3」よりも大きくなるようになっている。
例えば、排気量「E2」は、排気量「E1」、「E3」の2.5倍程度の値とする。
As described above, the exhaust amount “E2” in the film forming step (S4) is larger than the exhaust amount “E1” in the step-down step (S2) and the exhaust amount “E3” in the step-up step (S7). .
For example, the displacement “E2” is about 2.5 times the displacement “E1” and “E3”.
また、成膜工程（Ｓ４）における真空ポンプ１０６の回転数「R2」は、降圧工程（Ｓ２）における及び回転数「R1」及び昇圧工程（Ｓ７）における回転数「R3」よりも大きくなるようになっている。
例えば、回転数「R2」は、回転数「R1」、「R3」の1.4倍程度の値とする。
Further, the rotational speed “R2” of the
For example, the rotation speed “R2” is a value about 1.4 times the rotation speeds “R1” and “R3”.
次に、排気量と面内均一性との関係について説明する。 Next, the relationship between the displacement and the in-plane uniformity will be described.
表１は、成膜工程（Ｓ４）における排気量と、ウエハ２に成膜される膜厚の面内均一性（±%）との関係について、ボート２２の上部、中央部、下部それぞれに配置されたウエハ２の評価結果を示す。
表１に示すように、成膜工程（Ｓ４）における排気量が大きくなるほど、面内均一性が向上する傾向がある。
Table 1 shows the relationship between the exhaust amount in the film forming step (S4) and the in-plane uniformity (±%) of the film thickness formed on the
As shown in Table 1, the in-plane uniformity tends to improve as the displacement in the film forming step (S4) increases.
次に、パージ時間と面内均一性との関係について説明する。
図５は、パージ工程（Ｓ４−２）の時間と、ウエハ２に成膜される膜厚の面内均一性（±%）との関係について、ボート２２の上部、中央部、下部それぞれに配置されたウエハ２の評価結果を示す。
Next, the relationship between purge time and in-plane uniformity will be described.
FIG. 5 shows the relationship between the time of the purge process (S4-2) and the in-plane uniformity (±%) of the film thickness formed on the
図５に示すように、第一のガスとしてのTDMAS供給後のパージ時間を長くするほど、面内均一性が向上する傾向がある。
これは、パージ工程（Ｓ４−２）が長くなるほど、第一のガス（TDMAS）供給工程（Ｓ４−１）において供給されるTDMASの処理室２０からの排出が十分となり、この処理室２０内に残留するTDMASと第二のガス（O3）供給工程（Ｓ４−３）において供給されるO3との気相中での反応が抑制されるためであると考えられる。
As shown in FIG. 5, the in-plane uniformity tends to improve as the purge time after the supply of TDMAS as the first gas is increased.
This is because as the purge process (S4-2) becomes longer, the TDMAS supplied in the first gas (TDMAS) supply process (S4-1) is sufficiently discharged from the
表１、図５に示す結果から、成膜工程（Ｓ４）における排気量と成膜性能とには相関関係があるといえる。反対に、成膜工程（Ｓ４）を除く工程にあっては、この成膜工程（Ｓ４）と比較して排気量を低減させても（排気量を増加させなくても）、成膜性能に与える影響は少ない。
したがって、排気量を、成膜工程（Ｓ４）においてのみ、この成膜工程（Ｓ４）以外の工程におけるものよりも増加させるようにすることで、本構成を有さない場合と比較して、消費エネルギー（例えば、消費電力）を抑制しつつ成膜性能が向上される。
From the results shown in Table 1 and FIG. 5, it can be said that there is a correlation between the exhaust amount in the film forming step (S4) and the film forming performance. On the other hand, in the process excluding the film formation step (S4), even if the exhaust amount is reduced (without increasing the exhaust amount) compared to the film formation step (S4), the film formation performance is improved. The effect is small.
Therefore, the exhaust amount is increased only in the film forming step (S4) than in the steps other than the film forming step (S4), and compared with the case without this configuration. The film forming performance is improved while suppressing energy (for example, power consumption).
上記実施形態においては、成膜工程（Ｓ４）における排気量が、降圧工程（Ｓ２）及び昇圧工程（Ｓ６）における排気量よりも大きくなるように調整する、すなわち、降圧工程（Ｓ２）及び昇圧工程（Ｓ６）における排気量が、成膜工程（Ｓ４）における排気量よりも小さくなるように調整する場合について説明したが、これに限らず、降圧工程（Ｓ２）及び昇圧工程（Ｓ６）少なくともいずれかにおける排気量が、成膜工程（Ｓ４）における排気量よりも小さくなるように調整するようにしてもよい。 In the above embodiment, the exhaust amount in the film forming step (S4) is adjusted to be larger than the exhaust amount in the step-down step (S2) and the step-up step (S6), that is, the step-down step (S2) and the step-up step. Although the case where the exhaust amount in (S6) is adjusted to be smaller than the exhaust amount in the film forming step (S4) has been described, the present invention is not limited thereto, and at least one of the step-down step (S2) and the step-up step (S6). It is also possible to adjust so that the exhaust amount in is smaller than the exhaust amount in the film forming step (S4).
また、上記実施形態においては、シリコン酸化膜を形成する場合を例に説明したが、これに限らず、シリコン窒化膜等、他の膜種についても適用することができる。 In the above embodiment, the case where the silicon oxide film is formed has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other film types such as a silicon nitride film.
［本発明の好ましい態様］
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
[Preferred embodiment of the present invention]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.
本発明の一態様によれば、生成温度300 ℃ 〜 600 ℃におけるシリコン酸化膜生成プロセスにおいて成膜過程中にポンプ回転数を制御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, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device in which the pump rotation speed is controlled during a film formation process in a silicon oxide film generation process at a generation temperature of 300 ° C. to 600 ° C.
２ ウエハ
１０ 処理炉
１４ 反応管
１６ シールキャップ
２０ 処理室
２２ ボート
３６ ボートエレベータ
５０ 第一のガス供給管
５４ 気化器
５８ 第一のノズル
７０ 第一のキャリアガス供給管
８０ 第二のガス供給管
８８ 第二のノズル
９０ 第二のキャリアガス供給管
１００ 排気管
１０２ 圧力センサ
１０４ APCバルブ
１０６ 真空ポンプ
１２０ コントローラ
2
Claims (1)
前記処理室を排気する排気工程と、
前記処理室を所定の圧力まで降下する降圧工程と、
複数の処理ガスを供給して基板に膜を形成する膜形成工程と、
前記処理室を所定の圧力まで上昇する昇圧工程と、
基板を前記処理室から搬出する搬出工程と、
前記膜形成工程における排気量が、前記降圧工程及び前記昇圧工程における排気量よりも大きくなるように調整する調整工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 A carrying-in process for carrying the substrate into the processing chamber;
An exhaust process for exhausting the processing chamber;
A pressure reducing step for lowering the processing chamber to a predetermined pressure;
A film forming step of supplying a plurality of processing gases to form a film on the substrate;
A pressure increasing step for raising the processing chamber to a predetermined pressure;
An unloading step of unloading the substrate from the processing chamber;
An adjusting step for adjusting the exhaust amount in the film forming step to be larger than the exhaust amount in the step-down step and the step-up step;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
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| JP2017022276A (en) * | 2015-07-10 | 2017-01-26 | 株式会社日立国際電気 | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing device, and program |
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