JP2014060309A - 基板処理装置、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板に供給される処理ガスの量が不均一になることを抑制する。
【解決手段】基板を処理するための処理室と、前記処理室内に設けられた基板載置台であって、基板を載置する載置面が前記処理室の天井と対向する基板載置台と、前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、前記供給されたガスを前記処理室内から排気する排気部と、前記処理室の天井に設けられ、前記ガス供給部から供給されたガスを、前記基板載置台に向かって流れるように整流する整流部と、を有するように基板処理装置を構成する。
【選択図】図5
【解決手段】基板を処理するための処理室と、前記処理室内に設けられた基板載置台であって、基板を載置する載置面が前記処理室の天井と対向する基板載置台と、前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、前記供給されたガスを前記処理室内から排気する排気部と、前記処理室の天井に設けられ、前記ガス供給部から供給されたガスを、前記基板載置台に向かって流れるように整流する整流部と、を有するように基板処理装置を構成する。
【選択図】図5
Description
本発明は、基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法、基板処理方法に係る工程を実施する基板処理装置に関する。
例えばフラッシュメモリやDRAM(Dynamic Random Access Memory)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ることがある。係る工程を実施する基板処理装置として、サセプタ上に載置された複数の基板上に同時に薄膜を形成する反応チャンバを備えた薄膜蒸着装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、従来の構造では、複数の基板を載置したサセプタの中央の上方に設けられた処理ガス供給部から処理ガスが供給されるため、処理ガス供給部に近い部分と遠い部分との間で、基板上に供給される処理ガスの量に差が生じ、その結果、基板に生成される膜厚が不均一になり易いという問題があった。
本発明の目的は、基板に供給される処理ガスの量が不均一になることを抑制することのできる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明の目的は、基板に供給される処理ガスの量が不均一になることを抑制することのできる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
前記課題を解決するための、本発明に係る基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
基板を処理するための処理室と、
前記処理室内に設けられた基板載置台であって、基板を載置する載置面が前記処理室の天井と対向する基板載置台と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
前記供給されたガスを前記処理室内から排気する排気部と、
前記処理室の天井に設けられ、前記ガス供給部から供給されたガスを、前記基板載置台に向かって流れるように整流する整流部と、
を有する基板処理装置。
基板を処理するための処理室と、
前記処理室内に設けられた基板載置台であって、基板を載置する載置面が前記処理室の天井と対向する基板載置台と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
前記供給されたガスを前記処理室内から排気する排気部と、
前記処理室の天井に設けられ、前記ガス供給部から供給されたガスを、前記基板載置台に向かって流れるように整流する整流部と、
を有する基板処理装置。
また、本発明に係る半導体装置の製造方法の他の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
複数の基板を同心円状に配置する工程と、
前記同心円状に配置した複数の基板を回転させる工程と、
前記同心円状に配置した複数の基板の中心かつ上方にあるガス供給部からガスを供給する工程と、
前記ガス供給部から供給されたガスが、前記同心円状に配置した複数の基板に向かって流れるよう整流し、基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
複数の基板を同心円状に配置する工程と、
前記同心円状に配置した複数の基板を回転させる工程と、
前記同心円状に配置した複数の基板の中心かつ上方にあるガス供給部からガスを供給する工程と、
前記ガス供給部から供給されたガスが、前記同心円状に配置した複数の基板に向かって流れるよう整流し、基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
上記の構成によれば、基板に供給される処理ガスの量が不均一になることを抑制することができる。
<第1実施形態>
(1)基板処理装置の構成
まずは、第1実施形態に係る基板処理装置の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る多枚葉式の基板処理装置10の概略構成図である。
(1)基板処理装置の構成
まずは、第1実施形態に係る基板処理装置の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る多枚葉式の基板処理装置10の概略構成図である。
図1および図2を用いて、第1実施形態に係る基板処理装置の概要を説明する。
なお、第1実施形態に係る基板処理装置においては、製品としての処理基板200などの基板を搬送するキャリヤとしては、FOUP(Front Opening Unified Pod 。以下、ポッドという。)が使用されている。また、以下の説明において、前後左右は図1を基準とする。すなわち、図1に示されているX1の方向を右、X2方向を左、Y1方向を前、Y2方向を後ろとする。
図1および図2に示されているように、基板処理装置は真空状態などの大気圧未満の圧力(負圧)に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成された第一の搬送室103を備えている。第一の搬送室103の筐体101は平面視が五角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。第一の搬送室103には負圧下で二枚の基板200を同時に移載出来る第一の基板移載機112が設置されている。ここで、第一の基板移載機112は、一枚の基板200を移載出来る物でも良い。第一の基板移載機112は、第一の基板移載機エレベータ115によって、第一の搬送室103の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。
筐体101の五枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用の予備室と搬出用の予備室とを併用可能な予備室122と123がそれぞれゲートバルブ126,127を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得る構造で構成されている。さらに、予備室(ロードロック室)122,123には基板支持台140により2枚の基板200を積み重ねるように置くことが可能である。
予備室122,123には、基板の間に隔壁板(中間プレート)141が設置される。複数枚の処理済基板が予備室122または123に入る場合、先に入った処理済の冷却途中の基板が、次に入った処理済基板の熱影響で温度の下がり具合が遅くなるような熱干渉を、隔壁板を設けることで防止できる。
ここで、一般的な冷却効率を上げるための手法を説明する。予備室122および123、隔壁板141には冷却水やチラーなどを流す。このような構造とすることで、壁面温度を低く抑え、どのスロットに入った処理済基板であっても冷却効率を上げることができる。負圧においては、基板と隔壁板の距離が離れすぎていると熱交換による冷却効率が低下するため、冷却効率を向上させる手法として、基板支持台(ピン)に置いたあと、基板支持台を上下させ、予備室壁面に近づけるための駆動機構を設ける場合もある。
予備室122および予備室123の前側には、略大気圧下で用いられる第二の搬送室121がゲートバルブ128、129を介して連結されている。第二の搬送室121には基板200を移載する第二の基板移載機124が設置されている。第二の基板移載機124は第二の搬送室121に設置された第二の基板移載機エレベータ131によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ132によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
図1に示されているように、第二の搬送室121の左側にはノッチまたはオリフラ合わせ装置106を設置させることも出来る。また、図2に示されているように、第二の搬送室121の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット118が設置されている。
図1および図2に示されているように、第二の搬送室121の筐体125の前側には、基板200を第二の搬送室121に対して搬入搬出するための基板搬入搬出口134と、ポッドオープナ108が設置されている。基板搬入搬出口134を挟んでポッドオープナ108と反対側、すなわち筐体125の外側にはロードポート(IOステージ)105が設置されている。ポッドオープナ108は、ポッド100のキャップ100aを開閉すると共に基板搬入搬出口134を閉塞可能なクロージャ142と、クロージャ142を駆動する駆動機構136とを備えており、ロードポート105に載置されたポッド100のキャップ100aを開閉することにより、ポッド100に対する基板200の出し入れを可能にする。また、ポッド100は図示しない工程内搬送装置(OHTなど)によって、ロードポート105に対して、供給および排出されるようになっている。
図1に示されているように、第一の搬送室筐体101の五枚の側壁のうち後ろ側(背面側)に位置する四枚の側壁には、基板に所望の処理を行う第一の処理炉202aと、第二の処理炉202b、第三の処理炉202c、第四の処理炉202dがゲートバルブ150、151、152、153を介してそれぞれ隣接して連結されている。
以下、前記構成を有する基板処理装置を使用した処理工程を説明する。以下の制御は、図1および図2に示されているように、コントローラ300によって制御される。コントローラ300は、前記構成において、装置全体を制御している。
基板200は最大25枚がポッド100に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。図1および図2に示されているように、搬送されて来たポッド100はロードポート105の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッド100のキャップ100aがポッドオープナ108によって取り外され、ポッド100の基板出し入れ口が開放される。
ポッド100がポッドオープナ108により開放された後、第二の搬送室121に設置された第二の基板移載機124は、ポッド100から基板200をピックアップする。更に、第二の基板移載機124は、基板200を予備室122に搬入し、基板200を基板支持台140に移載する。この移載作業の間、予備室122の第一の搬送室103側のゲートバルブ126は閉じられており、第一の搬送室103内の負圧は維持されている。ポッド100に収納されていた基板200を基板支持台140への移載が完了すると、ゲートバルブ128が閉じられ、予備室122内が排気装置(図示せず)によって負圧に排気される。
予備室122内が予め設定された圧力値となると、ゲートバルブ126が開かれ、予備室122と第一の搬送室103とが連通される。続いて、第一の搬送室103の第一の基板移載機112は基板支持台140から基板200を第一の搬送室103に搬入する。ゲートバルブ126が閉じられた後、ゲートバルブ151が開かれ、第一の搬送室103と第二の処理炉202bとが連通される。ゲートバルブ151が閉じられた後、第二の処理炉202内に処理ガスが供給され、基板200に対して所望の処理が施される。
第二の処理炉202bで基板200に対する処理が完了すると、ゲートバルブ151が開かれ、基板200は第一の基板移載機112によって第一の搬送室103に搬出される。搬出後、ゲートバルブ151は閉じられる。
続いて、ゲートバルブ127が開かれ、第一の基板移載機112は第二の処理炉202bから搬出した基板200を予備室123の基板支持台140へ搬送し、処理済みの基板200は冷却される。
予備室123に処理済み基板200を搬送し、予め設定された冷却時間が経過すると、予備室123が不活性ガスにより略大気圧に戻される。予備室123内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ129が開かれ、ロードポート105に載置された空のポッド100のキャップ100aがポッドオープナ108によって開かれる。
続いて、第二の搬送室121の第二の基板移載機124は基板支持台140から基板200を第二の搬送室121に搬出し、第二の搬送室121の基板搬入搬出口134を通してポッド100に収納して行く。
ここで、ポッド100のキャップ100aは、最大25枚の基板が戻されるまでずっと空け続けていても良く、空きのポッド100に収納せずに基板を搬出してきたポッドに戻しても良い。
以上の動作が繰り返されることによって25枚の処理済み基板200がポッド100への収納が完了すると、ポッド100のキャップ100aがポッドオープナ108によって閉じられる。閉じられたポッド100はロードポート105の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。
以上の動作は第二の処理炉202bおよび予備室122、123が使用される場合を例にして説明したが、第一の処理炉202aおよび第三の処理炉202c、第四の処理炉202dが使用される場合についても同様の動作が実施される。
また、ここでは4つの処理室で説明したが、それに限らず、対応する基板や形成する膜の種類によって、処理室数を決定しても良い。
また、上述の基板処理装置では、予備室122を搬入用、予備室123を搬出用としたが、予備室123を搬入用、予備室122を搬出用としても良いし、予備室122または予備室123を搬入用と搬出用として併用しても良い。
予備室122または予備室123を搬入用と搬出用を専用とすることによって、クロスコンタミネーションを低減することができ、併用とすることによって基板の搬送効率を向上させることができる。
また、全ての処理炉で同じ処理を行っても良いし、各処理炉で別の処理を行っても良い。例えば、第一の処理炉202aと第二の処理炉202bで別の処理を行う場合、第一の処理炉202aで基板200にある処理を行った後、続けて第二の処理炉202bで別の処理を行わせてもよい。第一の処理炉202aで基板200にある処理を行った後、第二の処理炉202bで別の処理を行わせる場合、予備室122または予備室123を経由するようにしてもよい。
また、処理炉は少なくとも、処理炉202a〜202bのいずれか1箇所の連結が成されていれば良く、処理炉202cと202dの2箇所など、処理炉202aから202dの最大4箇所の範囲において可能な組合せであればいくつ連結しても良い。
また、装置で処理する基板の枚数は、一枚でも良く、複数枚でも良い。同様に予備室122または123において、クーリングする基板についても一枚でも良く、複数枚でも良い。処理済基板をクーリング出来る枚数は、予備室122および123のスロットに投入可能な最大5枚の範囲内であれば、どのような組合せでも良い。
また、予備室122内で処理済みの基板を搬入して冷却を行っている途中で予備室122のゲートバルブを開閉し処理炉に基板を搬入し、基板の処理を行っても良い。同様に、予備室123内で処理済みの基板を搬入して冷却を行っている途中で予備室123のゲートバルブを開閉し処理炉に基板を搬入し、基板の処理を行っても良い。
ここで、十分な冷却時間を経ずに略大気側のゲートバルブ128,129を開くと、基板200の輻射熱によって予備室122または123または予備室の周りに接続されている電気部品に損害を与える可能性がある。そのため、高温な基板をクーリングする場合は、予備室122内に処理済みの大きな輻射熱を持つ基板を搬入して冷却を行っている途中で、予備室123のゲートバルブを開閉し処理炉に基板を搬入し、基板の処理を行うことが出来る。同様に、予備室123内に処理済みの基板を搬入して冷却を行っている途中で、予備室122のゲートバルブを開閉し処理炉に基板を搬入し、基板の処理を行うことも出来る。
(2)プロセスチャンバの構成
続いて、第1実施形態に係る処理炉としてのプロセスチャンバ202の構成について、主に図3〜図4を用いて説明する。このプロセスチャンバ202は、例えば上述した第一の処理炉202bである。図3は、第1実施形態に係る処理炉の横断面概略図である。図4は、第1実施形態に係る処理炉の縦断面概略図であり、図3に示す処理炉のA−A’線断面図である。
続いて、第1実施形態に係る処理炉としてのプロセスチャンバ202の構成について、主に図3〜図4を用いて説明する。このプロセスチャンバ202は、例えば上述した第一の処理炉202bである。図3は、第1実施形態に係る処理炉の横断面概略図である。図4は、第1実施形態に係る処理炉の縦断面概略図であり、図3に示す処理炉のA−A’線断面図である。
(反応容器)
図3〜図4に示すように、処理炉としてのプロセスチャンバ202は、筒状の気密容器である反応容器203を備えている。反応容器203内には、基板200の処理空間207である処理室が形成されている。反応容器203内の処理空間207の上側には、中心部から放射状に延びる4枚の仕切板205が設けられている。4枚の仕切板205は、処理空間207を4つの領域、すなわち、第一の処理領域201a、第一のパージ領域204a、第二の処理領域201b、第二のパージ領域204bに仕切るように構成されている。言い換えれば、処理領域とパージ領域が隣接した状態で配置されている。なお、第一の処理領域201a、第一のパージ領域204a、第二の処理領域201b、第二のパージ領域204bは、後述するサセプタ(基板載置台)217の回転方向に沿って、この順番に配列するように構成されている。
図3〜図4に示すように、処理炉としてのプロセスチャンバ202は、筒状の気密容器である反応容器203を備えている。反応容器203内には、基板200の処理空間207である処理室が形成されている。反応容器203内の処理空間207の上側には、中心部から放射状に延びる4枚の仕切板205が設けられている。4枚の仕切板205は、処理空間207を4つの領域、すなわち、第一の処理領域201a、第一のパージ領域204a、第二の処理領域201b、第二のパージ領域204bに仕切るように構成されている。言い換えれば、処理領域とパージ領域が隣接した状態で配置されている。なお、第一の処理領域201a、第一のパージ領域204a、第二の処理領域201b、第二のパージ領域204bは、後述するサセプタ(基板載置台)217の回転方向に沿って、この順番に配列するように構成されている。
後述するように、サセプタ217を回転させることで、サセプタ217上に載置された基板200は、第一の処理領域201a、第一のパージ領域204a、第二の処理領域201b、第二のパージ領域204bの順に移動することとなる。また、後述するように、第一の処理領域201a内には第一のガスとしての第一の処理ガスが供給され、第二の処理領域201b内には第二のガスとしての第二の処理ガスが供給され、第一のパージ領域204a内及び第二のパージ領域204b内には不活性ガスが供給されるように構成されている。そのため、サセプタ217を回転させることで、基板200上には、第一の処理ガス、不活性ガス、第二の処理ガス、不活性ガスが、この順に供給されることとなる。サセプタ217及びガス供給系の構成については後述する。
仕切板205の端部と反応容器203の側壁との間には、所定の幅の隙間が設けられており、この隙間をガスが通過できるように構成されている。この隙間を介し、第一のパージ領域204a内及び第二のパージ領域204b内から第一の処理領域201a内及び第二の処理領域201b内に向けて不活性ガスを噴出させるようにする。このようにすることで、第一のパージ領域204a内及び第二のパージ領域204b内への処理ガスの侵入を抑制することができ、処理ガスの反応を防止することができるように構成されている。
なお、第1実施形態では、各仕切板205の間の角度をそれぞれ90度としたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、基板200への各種ガスの供給時間等を考慮して、例えば第二の処理領域201bを形成する2枚の仕切板205の間の角度を大きくしたりする等、適宜変更してもよい。
また、各処理領域を仕切板205で仕切ったが、それに限るものではなく、処理領域201aと201bそれぞれに供給されるガスを混合させないようにできる構成であればよい。
(サセプタ)
図3〜図4に示すように、仕切板205の下側、すなわち反応容器203内の底側中央には、反応容器203の中心に回転軸の中心を有し、回転自在に構成された基板載置台としてのサセプタ217が設けられている。サセプタ217は、基板200の金属汚染を低減することができるように、例えば、カーボン(C)、窒化アルミニウム(AlN)、セラミックス、石英等の非金属材料で形成されている。金属汚染を考慮しない基板処理である場合は、アルミニウム(Al)で形成しても良い。なお、サセプタ217は、反応容器203とは電気的に絶縁されている。
図3〜図4に示すように、仕切板205の下側、すなわち反応容器203内の底側中央には、反応容器203の中心に回転軸の中心を有し、回転自在に構成された基板載置台としてのサセプタ217が設けられている。サセプタ217は、基板200の金属汚染を低減することができるように、例えば、カーボン(C)、窒化アルミニウム(AlN)、セラミックス、石英等の非金属材料で形成されている。金属汚染を考慮しない基板処理である場合は、アルミニウム(Al)で形成しても良い。なお、サセプタ217は、反応容器203とは電気的に絶縁されている。
サセプタ217は、反応容器203内にて、複数枚(第1実施形態では例えば5枚)の基板200を同一面上に、かつ同一円周上に並べて支持するように構成されている。ここで、同一面上とは、完全な同一面に限られるものではなく、サセプタ217を上面から見たときに、図3及び図4に示すように、複数枚の基板200が互いに重ならないように並べられていればよい。このように、サセプタ217は、複数の基板200を同心円状に載置する載置面を有し、該載置面が反応容器203の天井と対向するように構成されている。
なお、サセプタ217表面における基板200の支持位置には、基板載置部217bが、処理する基板200の枚数に対応して設けられている。基板載置部217bは、例えば上面から見て円形状であり、側面から見て凹形状としてもよい。この場合、基板載置部の直径は基板200の直径よりもわずかに大きくなるように構成することが好ましい。この基板載置部217b内に基板200を載置することにより、基板200の位置決めを容易に行うことができる。更には、サセプタ217の回転に伴う遠心力により基板200がサセプタ217から飛び出してしまう場合等で発生する位置ズレを防止できるようになる。
図4に示すように、サセプタ217には、サセプタ217を昇降させる昇降機構268が設けられている。サセプタ217には、貫通孔217aが複数設けられている。上述の反応容器203の底面には、反応容器203内への基板200の搬入・搬出時に、基板200を突き上げて、基板200の裏面を支持する基板突き上げピン266が複数設けられている。貫通孔217a及び基板突き上げピン266は、基板突き上げピン266が上昇した時、又は昇降機構268によりサセプタ217が下降した時に、基板突き上げピン266がサセプタ217とは非接触な状態で貫通孔217aを突き抜けるように、互いに配置されている。
昇降機構268には、サセプタ217を回転させる回転機構267が設けられている。回転機構267の図示しない回転軸は、サセプタ217に接続されている。回転機構267を作動させることで、サセプタ217は、サセプタ217の載置面と平行な方向に回転するように構成されている。回転機構267には、後述する制御部300が、カップリング部267aを介して接続されている。カップリング部267aは、回転側と固定側との間を金属ブラシ等により電気的に接続するスリップリング機構として構成されている。これにより、サセプタ217の回転が妨げられないようになっている。制御部300は、サセプタ217を所定の速度で所定時間回転させるように、回転機構267への通電具合を制御するように構成されている。上述したように、サセプタ217を回転させることにより、サセプタ217上に載置された基板200は、第一の処理領域201a、第一のパージ領域204a、第二の処理領域201b及び第二のパージ領域204bをこの順番に移動することとなる。
(加熱部)
サセプタ217の内部には、加熱部としてのヒータ218が一体的に埋め込まれている。ヒータ218に電力が供給されると、基板載置部217bに載置された基板200を加熱する。例えば、基板200の表面が所定温度(例えば室温〜1000℃程度)にまで加熱されるようになっている。なお、ヒータ218は、サセプタ217に載置されたそれぞれの基板200を個別に加熱するように、同一面上に複数(例えば5つ)設けてもよい。
サセプタ217の内部には、加熱部としてのヒータ218が一体的に埋め込まれている。ヒータ218に電力が供給されると、基板載置部217bに載置された基板200を加熱する。例えば、基板200の表面が所定温度(例えば室温〜1000℃程度)にまで加熱されるようになっている。なお、ヒータ218は、サセプタ217に載置されたそれぞれの基板200を個別に加熱するように、同一面上に複数(例えば5つ)設けてもよい。
サセプタ217には温度センサ274が設けられている。ヒータ218及び温度センサ274には、電力供給線222を介して、温度調整器223、電力調整器224及びヒータ電源225が電気的に接続されている。温度センサ274により検出された温度情報に基づいて、ヒータ218への通電具合が制御されるように構成されている。
(処理ガス供給部)
反応容器203の上側には、第一の処理ガス導入機構251と、第二の処理ガス導入機構252と、不活性ガス導入機構253と、を備えるガス供給機構250が設けられている。ガス供給機構250は、サセプタ217の中心部の上方であって、反応容器203の上側に開設された開口に気密に設けられている。第一の処理ガス導入機構251の側壁には、第一のガス噴出口254が設けられている。第二の処理ガス導入機構252の側壁には、第二のガス噴出口255が設けられている。不活性ガス導入機構253の側壁には、第一の不活性ガス噴出口256及び第二の不活性ガス噴出口257がそれぞれ対向するように設けられている。
反応容器203の上側には、第一の処理ガス導入機構251と、第二の処理ガス導入機構252と、不活性ガス導入機構253と、を備えるガス供給機構250が設けられている。ガス供給機構250は、サセプタ217の中心部の上方であって、反応容器203の上側に開設された開口に気密に設けられている。第一の処理ガス導入機構251の側壁には、第一のガス噴出口254が設けられている。第二の処理ガス導入機構252の側壁には、第二のガス噴出口255が設けられている。不活性ガス導入機構253の側壁には、第一の不活性ガス噴出口256及び第二の不活性ガス噴出口257がそれぞれ対向するように設けられている。
ガス供給機構250は、第一の処理ガス導入機構251から第一の処理領域201a内に第一の処理ガスを供給し、第二の処理ガス導入機構252から第二の処理領域201b内に第二の処理ガスを供給し、不活性ガス導入機構253から第一のパージ領域204a内及び第二のパージ領域204b内に不活性ガスを供給するように構成されている。ガス供給機構250は、各処理ガス及び不活性ガスを混合させずに個別に各領域に供給することができ、更には、各処理ガス及び不活性ガスを併行して各領域に供給することができるように構成されている。
第一の処理ガス導入機構251の上流側には、第一のガス供給管232aが接続されている。第一のガス供給管232aの上流側には、上流方向から順に、原料ガス供給源232b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)232c、及び開閉弁であるバルブ232dが設けられている。
第一のガス供給管232aからは、第一のガス(第一の処理ガス)として、例えば、シリコン含有ガスが、マスフローコントローラ232c、バルブ232d、第一の処理ガス導入機構251及び第一のガス噴出口254を介して、第一の処理領域201a内に供給される。シリコン含有ガスとしては、例えばプリカーサーとして、トリシリルアミン((SiH3)3N、略称:TSA)ガスを用いることができる。なお、第一の処理ガスは、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良いが、ここでは気体として説明する。第一の処理ガスが常温常圧で液体の場合は、原料ガス供給源232bとマスフローコントローラ232cとの間に、図示しない気化器を設ければよい。
なお、シリコン含有ガスとしては、TSAの他に、例えば有機シリコン材料であるヘキサメチルジシラザン(C6H19NSi2、略称:HMDS)、トリスジメチルアミノシラン(Si[N(CH3)2]3H、略称:3DMAS)、ビスターシャリブチルアミノシラン(SiH2(NH(C4H9))2、略称:BTBAS)等を用いることができる。
これら、第一のガスは、後述する第二のガスより粘着度の高い材料が用いられる。
これら、第一のガスは、後述する第二のガスより粘着度の高い材料が用いられる。
第二の処理ガス導入機構252の上流側には、第二のガス供給管233aが接続されている。第二のガス供給管233aの上流側には、上流方向から順に、原料ガス供給源233b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)233c、及び開閉弁であるバルブ233dが設けられている。
第二のガス供給管233aからは、第二のガス(第二の処理ガス、反応ガス)として、例えば酸素含有ガスである酸素(O2)ガスが、マスフローコントローラ233c、バルブ233d、第二の処理ガス導入機構252及び第二のガス噴出口255を介して、第二の処理領域201b内に供給される。第二の処理ガスである酸素ガスは、プラズマ生成部206によりプラズマ状態とされ、基板200上に晒される。なお、第二の処理ガスである酸素ガスは、ヒータ218の温度及び反応容器203内の圧力を所定の範囲に調整し、熱で活性化させてもよい。なお、酸素含有ガスとしては、オゾン(O3)ガスや水蒸気(H2O)を用いてもよい。
これら第二のガスは、第一のガスより粘着度の低い材料が用いられる。
これら第二のガスは、第一のガスより粘着度の低い材料が用いられる。
主に、第一のガス供給管232a、マスフローコントローラ232c及びバルブ232dにより、第一の処理ガス供給部(シリコン含有ガス供給系ともいう)232が構成される。なお、原料ガス供給源232b、第一の処理ガス導入機構251及び第一のガス噴出口254を、第一の処理ガス供給部に含めて考えてもよい。また、主に、第二のガス供給管233a、マスフローコントローラ233c及びバルブ233dにより、第二の処理ガス供給部(酸素含有ガス供給系ともいう)233が構成される。なお、原料ガス供給源233b、第二の処理ガス導入機構252及び第二のガス噴出口255を、第二の処理ガス供給部に含めて考えてもよい。そして、主に、第一の処理ガス供給部及び第二の処理ガス供給部により、処理ガス供給部が構成される。
(不活性ガス供給部)
不活性ガス導入機構253の上流側には、第一の不活性ガス供給管234aが接続されている。第一の不活性ガス供給管234aの上流側には、上流方向から順に、不活性ガス供給源234b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)234c、及び開閉弁であるバルブ234dが設けられている。
不活性ガス導入機構253の上流側には、第一の不活性ガス供給管234aが接続されている。第一の不活性ガス供給管234aの上流側には、上流方向から順に、不活性ガス供給源234b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)234c、及び開閉弁であるバルブ234dが設けられている。
第一の不活性ガス供給管234aからは、例えば窒素(N2)ガスで構成される不活性ガスが、マスフローコントローラ234c、バルブ234d、不活性ガス導入機構253、第一の不活性ガス噴出口256及び第二の不活性ガス噴出口257を介して、第一のパージ領域204a内及び第二のパージ領域204b内にそれぞれ供給される。第一のパージ領域204a内及び第二のパージ領域204b内に供給される不活性ガスは、後述する成膜工程(S106)ではパージガスとして作用する。なお、不活性ガスとして、N2ガスのほか、例えばヘリウム(He)ガス、ネオン(Ne)ガス、アルゴン(Ar)ガス等の希ガスを用いることができる。
第一のガス供給管232aのバルブ232dよりも下流側には、第二の不活性ガス供給管235aの下流端が接続されている。上流方向から順に、不活性ガス供給源235b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)235c、及び開閉弁であるバルブ235dが設けられている。
第二の不活性ガス供給管235aからは、不活性ガスとして、例えばN2ガスが、マスフローコントローラ235c、バルブ235d、第一のガス供給管232a、第一の処理ガス導入機構251及び第一のガス噴出口254を介して、第一の処理領域201a内に供給される。第一の処理領域201a内に供給される不活性ガスは、成膜工程(S106)ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。
また、第二のガス供給管233aのバルブ233dよりも下流側には、第三の不活性ガス供給管236aの下流端が接続されている。上流方向から順に、不活性ガス供給源236b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)236c、及び開閉弁であるバルブ236dが設けられている。
第三の不活性ガス供給管236aからは、不活性ガスとして、例えばN2ガスが、マスフローコントローラ236c、バルブ236d、第二のガス供給管233a、第二の処理ガス導入機構252及び第二のガス噴出口255を介して、第二の処理領域201b内に供給される。第二の処理領域201b内に供給される不活性ガスは、第一の処理領域201a内に供給される不活性ガスと同様に、成膜工程(S106)ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。
主に、第一の不活性ガス供給管234a、マスフローコントローラ234c及びバルブ234dにより第一の不活性ガス供給部234が構成される。なお、不活性ガス供給源234b、不活性ガス導入機構253、第一の不活性ガス噴出口256及び第二の不活性ガス噴出口257を、第一の不活性ガス供給部234に含めて考えてもよい。
また、主に、第二の不活性ガス供給管235a、マスフローコントローラ235c及びバルブ235dにより第二の不活性ガス供給部235が構成される。なお、不活性ガス供給源235b、第一のガス供給管232a、第一の処理ガス導入機構251及び第一のガス噴出口254を、第二の不活性ガス供給部235に含めて考えてもよい。
また、主に、第三の不活性ガス供給管236a、マスフローコントローラ236c及びバルブ236dにより第三の不活性ガス供給部236が構成される。なお、不活性ガス供給源236b、第二のガス供給管233a、第二の処理ガス導入機構252及び第二のガス噴出口255を、第三の不活性ガス供給部に含めて考えてもよい。そして、主に、第一から第三の不活性ガス供給部により、不活性ガス供給部が構成される。
(ガス供給部)
処理ガス供給部と不活性ガス供給部により、ガス供給部が構成される。
処理ガス供給部と不活性ガス供給部により、ガス供給部が構成される。
(排気部)
図4に示すように、反応容器203には、処理領域201a,201b内及びパージ領域204a,204b内の雰囲気を排気する排気管231が設けられている。排気管231には、ガス流量を制御する流量制御器(流量制御部)としての流量制御バルブ245、及び圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ243を介して、真空排気装置としての真空ポンプ246が接続されており、反応容器203内の圧力が所定の圧力(真空度)となるよう真空排気し得るように構成されている。なお、APCバルブ243は、弁を開閉して反応容器203内の真空排気や真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能となっている開閉弁である。主に、排気管231、APCバルブ243及び流量制御バルブ245により排気部が構成される。なお、排気部には、真空ポンプ246を含めても良い。
図4に示すように、反応容器203には、処理領域201a,201b内及びパージ領域204a,204b内の雰囲気を排気する排気管231が設けられている。排気管231には、ガス流量を制御する流量制御器(流量制御部)としての流量制御バルブ245、及び圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ243を介して、真空排気装置としての真空ポンプ246が接続されており、反応容器203内の圧力が所定の圧力(真空度)となるよう真空排気し得るように構成されている。なお、APCバルブ243は、弁を開閉して反応容器203内の真空排気や真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能となっている開閉弁である。主に、排気管231、APCバルブ243及び流量制御バルブ245により排気部が構成される。なお、排気部には、真空ポンプ246を含めても良い。
(整流部)
図5は、第1実施形態に係る整流部の説明図である。図5(a)は整流部の垂直断面の模式図であり、図5(b)は整流部を上から見た模式図である。第1実施形態においては、処理空間207内における反応容器203の天井203aに、整流板228a,228b,228c,228dを設ける。図5(a)中の矢印や図5(b)中の矢印は、ガスの流れを示す。整流板228a,228b,228c,228dや反応容器203の天井等から整流部が構成される。整流板228a,228b,228c,228dを代表する場合は、整流板228と称する。整流板228の数や位置や形状や大きさは、ガス供給部から供給されるガスの種類や流量や反応容器203内の圧力等に応じて、適宜、最適なものを選択することが好ましい。
図5は、第1実施形態に係る整流部の説明図である。図5(a)は整流部の垂直断面の模式図であり、図5(b)は整流部を上から見た模式図である。第1実施形態においては、処理空間207内における反応容器203の天井203aに、整流板228a,228b,228c,228dを設ける。図5(a)中の矢印や図5(b)中の矢印は、ガスの流れを示す。整流板228a,228b,228c,228dや反応容器203の天井等から整流部が構成される。整流板228a,228b,228c,228dを代表する場合は、整流板228と称する。整流板228の数や位置や形状や大きさは、ガス供給部から供給されるガスの種類や流量や反応容器203内の圧力等に応じて、適宜、最適なものを選択することが好ましい。
第1実施形態では、整流板228は、処理領域201a内と処理領域201b内における反応容器203の天井203aに設けられる。このように、例えば成膜に寄与する反応ガスが流れる処理領域に整流部を設けることで、当該処理領域の周縁部(ガス供給部から遠い部分)においても、サセプタ217上の基板200に対してガスの供給をより促すことができる。更には周縁部においてもガスが減少することのない不活性ガス供給領域であるパージ領域には整流部を設けないので、基板処理装置のコストを安くすることができる。
整流板228の材質は、例えばアルミニウム(Al)で構成される。整流板228は、アルミ製の反応容器203の天井203aに、例えば溶接や接着により取り付けられる。反応容器203の天井203aは、反応容器203の蓋体であり、取り外しが可能な構造となっている。したがって、整流板228の数や位置や形状等を、ガスの種類や流量等に応じて変更することが容易である。また、整流板228に付着した反応副生成物を除去することが容易である。
このように、整流板228は、サセプタ217に対して重力方向と反対方向であるサセプタ217上方に設けられる。サセプタ217には基板200を加熱する加熱部であるヒータ218が内包されているため、ヒータ218で加熱されたガスは重力に逆らってサセプタ217上方に拡散されやすい。しかし、第1実施形態では、整流板228をサセプタ217上方に設けているので、ガスの流れる方向を基板200に向けた方向とすることができ、基板200に対してより多くのガスを供給することができる。
図5(a)に示すように、第1実施形態では、整流板228は、垂直断面が略三角形で、上から見た上面視が円弧状である。この円弧は、図5(b)に示すように、円の約1/4を占める形状である。なお、図5(b)においては、整流板228の下端が描く線を示している。好ましくは、図5(a)に示すように、整流板228の垂直断面は、整流板228の下端から上端にかけて、整流板228側に食い込むような曲線(整流板228の内側に突き出るような曲線)、例えば2次曲線とするのがよい。このようにすると、水平方向に流れてきたガスを、サセプタ217の方向に向けることが容易となる。また、サセプタ217の上方の空間にガスを溜め込み易くなるので、整流板228がない場合に比べて、サセプタ217に載置された基板200上でのガスの滞在時間を長くできる。したがって、基板200に対して多量のガスを供給することができる。
また、図5(b)に示すように、整流板228は、ガス供給部からのガスの流れを妨げるように、ガスの流れ方向に対し略垂直な方向に、整流板228の長手方向が延びている。つまり、整流板228は、ガスが供給される方向を遮るように配置されている。これにより、サセプタ217上の基板200に対してより多くのガスを供給することができる。
また、図5(b)に示すように、整流板228は、ガス供給部に近い整流板228aの長さ(円弧の長さ)が最も短く、ガス供給部から遠くなるに従い整流板228の長さ(円弧の長さ)が長くなっている。つまり、整流板228は、ガス供給部から遠くなるほど、ガスとの接触面積が大きくなるよう構成されている。言い換えると、整流板228は、上面視が扇形の処理領域201aや処理領域201bの形状に合わせるようにしている。これにより、処理領域201aや処理領域201bにおいて、ガスが薄い状態で拡散される周縁部(ガス供給部から遠い部分)においても、サセプタ217上の基板200に対してより多くのガスを供給することができる。
なお、図5(b)では、整流板228の両端と仕切板205との間に隙間があるが、整流板228の両端が仕切板205に繋がるようにすることも可能である。このようにすると、さらに、サセプタ217上の基板200に対して多くのガスを供給することができる。
なお、図5(b)では、整流板228の両端と仕切板205との間に隙間があるが、整流板228の両端が仕切板205に繋がるようにすることも可能である。このようにすると、さらに、サセプタ217上の基板200に対して多くのガスを供給することができる。
また、図5(a)に示すように、ガス供給部から最も遠い最外周に配置された整流板228dは、サセプタ217の周縁と基板を直接支持する基板載置部217bの周縁との間に設けられることが好ましい。厳密にいうと、整流板228dの下端は、サセプタ217の周縁と基板を支持する基板載置部217bの周縁との間、あるいはサセプタ217の周縁と基板の周縁との間に設けられることが好ましい。このような構成とすることで、ガス供給部から最も遠い周縁部に近い部分においても、より確実に基板200上にガスを流すことができる。
また、整流板228は、整流板228の下端とサセプタ217との間の上下方向の距離が、ガス供給部に近いほど長くなるように構成されることが好ましい。こうすると、例えば、整流板228aの下端とサセプタ217との間の距離が最も長く、整流板228dの下端とサセプタ217との間の距離が最も短くなる。このような構成とすることで、ガス供給部から遠い周縁部においても、基板200に対して多くのガスを供給することができる。
また、各整流板間の距離は、ガス種や基板処理に応じて変更しても良い。例えば、処理領域201aや処理領域201bにおいて、ガスが薄い状態で拡散される周縁部(ガス供給部から遠い部分)に向かうにつれ、各整流板間の距離を狭くしても良い。
このような構成とすることで、周縁部においても、高い濃度のガスを基板へ供給することが可能となる。
このような構成とすることで、周縁部においても、高い濃度のガスを基板へ供給することが可能となる。
(制御部)
制御部(制御手段)である制御部300は、以上説明した各構成の制御を行うものである。
制御部(制御手段)である制御部300は、以上説明した各構成の制御を行うものである。
次に、図3を用いてサセプタ217の周辺構造、及びサセプタ217の動作を説明する。
反応容器203には、第一の搬送室筐体101がゲートバルブ150から153のいずれかを介して隣接するように設けられている。例えば、ゲートバルブ151が開かれることで、反応容器203内と第一の搬送室筐体101とが連通するようになっている。第一の基板移載機112はポッドから第二の基板移載機124を介して、サセプタ217の載置部217bとの間で、基板200を搬送する。
ここで、サセプタ217には、基板200を載置する載置部217bが複数、形成されている。第1実施形態においては、載置部217bはそれぞれが順時計方向に対して等間隔(例えば72度の間隔)となるように、五つ設けられ、サセプタ217が回転することで、五つの載置部217bが一括して回転される。
(3)基板処理工程
続いて、第1実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として、上述した反応容器203を備えるプロセスチャンバ202bを用いて実施される基板処理工程について、図6及び図7を用いて説明する。図6は、第1実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図であり、図7は、第1実施形態に係る基板処理工程における成膜工程での基板への処理を示すフロー図である。なお、以下の説明において、基板処理装置10のプロセスチャンバ202の構成各部の動作は、制御部300により制御される。
続いて、第1実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として、上述した反応容器203を備えるプロセスチャンバ202bを用いて実施される基板処理工程について、図6及び図7を用いて説明する。図6は、第1実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図であり、図7は、第1実施形態に係る基板処理工程における成膜工程での基板への処理を示すフロー図である。なお、以下の説明において、基板処理装置10のプロセスチャンバ202の構成各部の動作は、制御部300により制御される。
ここでは、第一のガスとして、シリコン含有ガスであるトリシリルアミン(TSA)を用い、第二の処理ガスとして、酸素含有ガスである酸素ガスを用い、基板200上に絶縁膜として酸化シリコン膜(SiO2膜、以下、単にSiO膜ともいう)を形成する例について説明する。
(基板搬入・載置工程(S102))
まず、基板200の搬送位置まで基板突き上げピン266を上昇させ、サセプタ217の貫通孔217aに基板突き上げピン266を貫通させる。その結果、基板突き上げピン266が、サセプタ217表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲートバルブ151を開き、第一の基板移載機112を用いて、反応容器203内に所定枚数(例えば5枚)の基板200(処理基板)を搬入する。そして、サセプタ217の図示しない回転軸を中心として、各基板200が重ならないように、サセプタ217の同一面上に載置する。これにより、基板200は、サセプタ217の表面から突出した基板突き上げピン266上に水平姿勢で支持される。
まず、基板200の搬送位置まで基板突き上げピン266を上昇させ、サセプタ217の貫通孔217aに基板突き上げピン266を貫通させる。その結果、基板突き上げピン266が、サセプタ217表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲートバルブ151を開き、第一の基板移載機112を用いて、反応容器203内に所定枚数(例えば5枚)の基板200(処理基板)を搬入する。そして、サセプタ217の図示しない回転軸を中心として、各基板200が重ならないように、サセプタ217の同一面上に載置する。これにより、基板200は、サセプタ217の表面から突出した基板突き上げピン266上に水平姿勢で支持される。
反応容器203内に基板200を搬入したら、第一の基板移載機112を反応容器203外へ退避させ、ゲートバルブ151を閉じて反応容器203内を密閉する。その後、基板突き上げピン266を下降させて、第一の処理領域201a、第一のパージ領域204a、第二の処理領域201b、第二のパージ領域204bの各底面のサセプタ217に設けられた載置部217b上に基板200を載置する。
なお、基板200を反応容器203内に搬入する際には、排気部により反応容器203内を排気しつつ、不活性ガス供給部から反応容器203内にパージガスとしてのN2ガスを供給することが好ましい。すなわち、真空ポンプ246を作動させ、APCバルブ243を開けることにより、反応容器203内を排気しつつ、少なくとも第一の不活性ガス供給部のバルブ234dを開けることにより、反応容器203内にN2ガスを供給することが好ましい。これにより、処理領域201内へのパーティクルの侵入や、基板200上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。ここで、さらに第二の不活性ガス供給部及び第三の不活性ガス供給部から不活性ガスを供給してもよい。なお、真空ポンプ246は、少なくとも基板搬入・載置工程(S102)から後述する基板搬出工程(S112)が終了するまでの間は、常に作動させた状態とする。
(昇温・圧力調整工程(S104))
続いて、サセプタ217の内部に埋め込まれたヒータ218に電力を供給し、基板200の表面が所定の温度(例えば200℃以上であって400℃以下)となるように加熱する。この際、ヒータ218の温度は、温度センサ274により検出された温度情報に基づいてヒータ218への通電具合を制御することによって調整される。
続いて、サセプタ217の内部に埋め込まれたヒータ218に電力を供給し、基板200の表面が所定の温度(例えば200℃以上であって400℃以下)となるように加熱する。この際、ヒータ218の温度は、温度センサ274により検出された温度情報に基づいてヒータ218への通電具合を制御することによって調整される。
なお、シリコンで構成される基板200の加熱処理では、表面温度を750℃以上にまで加熱すると、基板200の表面に形成されたソース領域やドレイン領域等に不純物の拡散が生じ、回路特性が劣化し、半導体デバイスの性能が低下してしまう場合がある。基板200の温度を上述のように制限することにより、基板200の表面に形成されたソース領域やドレイン領域における不純物の拡散、回路特性の劣化、半導体デバイスの性能の低下を抑制できる。
また、反応容器203内が所望の圧力(例えば0.1Pa〜300Pa、好ましくは20Pa〜40Pa)となるように、反応容器203内を真空ポンプ246によって真空排気する。この際、反応容器203内の圧力は図中省略の圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ243の開度をフィードバック制御する。
また、基板200を加熱しつつ、回転機構267を作動して、サセプタ217の回転を開始させる。この際、サセプタ217の回転速度は制御部300によって制御される。サセプタ217の回転速度は例えば1回転/秒である。サセプタ217を回転させることにより、基板200は、第一の処理領域201a、第一のパージ領域204a、第二の処理領域201b、第二のパージ領域204bの順に移動を開始し、各領域を基板200が通過する。
(成膜工程(S106))
次に、第一の処理領域201a内に第一の処理ガスとしてのTSAガスを供給し、第二の処理領域201b内に第二の処理ガスとしての酸素ガスを供給して、基板200上にSiO膜を成膜する工程を例に成膜工程を説明する。なお、以下の説明では、TSAガスの供給、酸素ガスの供給、不活性ガスを併行してそれぞれの領域に供給する。
次に、第一の処理領域201a内に第一の処理ガスとしてのTSAガスを供給し、第二の処理領域201b内に第二の処理ガスとしての酸素ガスを供給して、基板200上にSiO膜を成膜する工程を例に成膜工程を説明する。なお、以下の説明では、TSAガスの供給、酸素ガスの供給、不活性ガスを併行してそれぞれの領域に供給する。
基板200を加熱して所望とする温度に達し、サセプタ217が所望とする回転速度に到達したら、少なくともバルブ232d,233d及び234dを同時に開け、処理ガス及び不活性ガスの処理領域201及びパージ領域204への供給を開始する。すなわち、バルブ232dを開けて第一の処理領域201a内にTSAガスを供給し、バルブ233dを開けて第二の処理領域201b内に酸素ガスを供給することで、処理ガス供給部から処理ガスを供給する。さらにバルブ234dを開けて第一のパージ領域204a及び第二のパージ領域204b内に不活性ガスであるN2ガスを供給することで、不活性ガス供給部から不活性ガスを供給する。このとき、APCバルブ243を適正に調整して反応容器203内の圧力を、例えば10Pa〜1000Paの範囲内の圧力とする。このときヒータ218の温度は、基板200の温度が、例えば200℃〜400℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
具体的には、バルブ232dを開け、第一のガス供給管232aから第一の処理ガス導入機構251及び第一のガス噴出口254を介して第一の処理領域201aにTSAガスを供給しつつ、排気管231から排気する。このとき、TSAガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ232cを調整する。なお、マスフローコントローラ232cで制御するTSAガスの供給流量は、例えば100sccm〜5000sccmの範囲内の流量とする。
TSAガスを第一の処理領域201a内に供給する際には、バルブ235dを開け、第二の不活性ガス供給管235aからキャリアガス或いは希釈ガスとしてのN2ガスを第一の処理領域201a内に供給することが好ましい。これにより、第一の処理領域201a内へのTSAガスの供給を促進させることができる。
また、バルブ233dを開け、第二のガス供給管233aから第二の処理ガス導入機構252及び第二のガス噴出口255を介して第二の処理領域201bに酸素ガスを供給しつつ、排気管231から排気する。このとき、酸素ガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ233cを調整する。なお、マスフローコントローラ233cで制御する酸素ガスの供給流量は、例えば1000sccm〜10000sccmの範囲内の流量とする。
酸素ガスを第二の処理領域201b内に供給する際には、バルブ236dを開け、第三の不活性ガス供給管236aからキャリアガス或いは希釈ガスとしてのN2ガスを第二の処理領域201b内に供給することが好ましい。これにより、第二の処理領域201b内への酸素ガスの供給を促進することができる。
また、バルブ232d、バルブ233d、バルブ234dを開け、パージガスとしての不活性ガスであるN2ガスを、第一の不活性ガス供給管234aから不活性ガス導入機構253、第一の不活性ガス噴出口256及び第二の不活性ガス噴出口257を介して第一のパージ領域204a及び第二のパージ領域204bにそれぞれ供給しつつ排気する。このとき、N2ガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ234cを調整する。なお、仕切板205の端部と反応容器203の側壁との隙間を介し、第一のパージ領域204a内及び第二のパージ領域204b内から第一の処理領域201a内及び第二の処理領域201b内に向けて不活性ガスを噴出させることで、第一のパージ領域204a内及び第二のパージ領域204b内への処理ガスの侵入を抑制することができる。
ガスの供給開始と共に、第二の処理領域201bの上方に設けられたプラズマ生成部206に図示しない高周波電源から高周波電力を供給する。第二の処理領域201b内に供給され、プラズマ生成部206の下方を通過した酸素ガスは、第二の処理領域201b内でプラズマ状態となり、これに含まれる活性種が基板200に供給される。
酸素ガスは反応温度が高く、上述のような基板200の処理温度、反応容器203内の圧力では反応しづらいが、第1実施形態のように酸素ガスをプラズマ状態とし、これに含まれる活性種を供給するようにすると、例えば400℃以下の温度帯でも成膜処理を行うことができる。なお、第一の処理ガスと第二の処理ガスとで要求する処理温度が異なる場合、処理温度が低い方の処理ガスの温度に合わせてヒータ218を制御し、処理温度を高くする必要のある他方の処理ガスを、プラズマ状態として供給するとよい。このようにプラズマを利用することにより基板200を低温で処理することができ、例えばアルミニウム等の熱に弱い配線等を有する基板200に対する熱ダメージを抑制することが可能となる。また、処理ガスの不完全反応による生成物等の異物の発生を抑制することができ、基板200上に形成する薄膜の均質性や耐電圧特性等を向上させることができる。また、プラズマ状態とした酸素ガスの高い酸化力によって、酸化処理時間を短縮することができる等、基板処理の生産性を向上させることができる。
上述したように、サセプタ217を回転させることにより、基板200は、第一の処理領域201a、第一のパージ領域204a、第二の処理領域201b、第二のパージ領域204bの順に移動を繰り返す。そのため、図7に示すように、基板200には、TSAガスの供給、N2ガスの供給(パージ)、プラズマ状態とされた酸素ガスの供給、N2ガスの供給(パージ)が交互に所定回数実施されることになる。ここで、成膜処理シーケンスの詳細について、図7を用いて説明する。
(第一の処理ガス領域通過(S202))
まず、第一の処理領域201aを通過した基板200表面及びサセプタ217の基板が載置されていない部分にTSAガスが供給され、基板200上にシリコン含有層が形成される。
第一の処理領域201aには、第一の処理ガス導入機構251から第一のガス噴出口254を通して、水平方向にガスが噴出される。該噴出されたガスは、整流板228に衝突し、ガス流の方向が、サセプタ217の方向、つまり垂直方向に変換される。このように、第一の処理領域201aにおいて、反応容器天井203aには、整流板228が設けられているので、サセプタ217の上方の空間にガスを溜め込み易くなり、また、ガスを、サセプタ217の方向に向けることが容易となる。こうして、基板200に対して多量のガスを供給することができる。
まず、第一の処理領域201aを通過した基板200表面及びサセプタ217の基板が載置されていない部分にTSAガスが供給され、基板200上にシリコン含有層が形成される。
第一の処理領域201aには、第一の処理ガス導入機構251から第一のガス噴出口254を通して、水平方向にガスが噴出される。該噴出されたガスは、整流板228に衝突し、ガス流の方向が、サセプタ217の方向、つまり垂直方向に変換される。このように、第一の処理領域201aにおいて、反応容器天井203aには、整流板228が設けられているので、サセプタ217の上方の空間にガスを溜め込み易くなり、また、ガスを、サセプタ217の方向に向けることが容易となる。こうして、基板200に対して多量のガスを供給することができる。
(第一のパージ領域通過(S204))
次に、シリコン含有層が形成された基板200が第一のパージ領域204aを通過する。このとき、第一のパージ領域204aを通過する基板200に対して不活性ガスであるN2ガスが供給される。
次に、シリコン含有層が形成された基板200が第一のパージ領域204aを通過する。このとき、第一のパージ領域204aを通過する基板200に対して不活性ガスであるN2ガスが供給される。
(第二の処理ガス領域通過(S206))
次に、第二の処理領域201bを通過した基板200及びサセプタ217の基板が載置されていない部分に酸素ガスが供給される。基板200上にはシリコン酸化層(SiO層)が形成される。すなわち、酸素ガスは、第一の処理領域201aで基板200上に形成されたシリコン含有層の少なくとも一部と反応する。これにより、シリコン含有層は酸化されて、シリコン及び酸素を含むSiO層へと改質される。
第二の処理領域201bには、第二の処理ガス導入機構252から第二のガス噴出口255を通して、水平方向にガスが噴出される。該噴出されたガスは、整流板228に衝突し、ガス流の方向が、サセプタ217の方向、つまり垂直方向に変換される。このように、第二の処理領域201bにおいても、反応容器天井203aには、整流板228が設けられているので、サセプタ217の上方の空間にガスを溜め込み易くなり、また、ガスを、サセプタ217の方向に向けることが容易となる。こうして、基板200に対して多量のガスを供給することができる。
次に、第二の処理領域201bを通過した基板200及びサセプタ217の基板が載置されていない部分に酸素ガスが供給される。基板200上にはシリコン酸化層(SiO層)が形成される。すなわち、酸素ガスは、第一の処理領域201aで基板200上に形成されたシリコン含有層の少なくとも一部と反応する。これにより、シリコン含有層は酸化されて、シリコン及び酸素を含むSiO層へと改質される。
第二の処理領域201bには、第二の処理ガス導入機構252から第二のガス噴出口255を通して、水平方向にガスが噴出される。該噴出されたガスは、整流板228に衝突し、ガス流の方向が、サセプタ217の方向、つまり垂直方向に変換される。このように、第二の処理領域201bにおいても、反応容器天井203aには、整流板228が設けられているので、サセプタ217の上方の空間にガスを溜め込み易くなり、また、ガスを、サセプタ217の方向に向けることが容易となる。こうして、基板200に対して多量のガスを供給することができる。
(第二のパージ領域通過(S208))
そして、第二の処理領域201bでSiO層が形成された基板200が第二のパージ領域204bを通過する。このとき、第二のパージ領域204bを通過する基板200に対して不活性ガスであるN2ガスが供給される。
そして、第二の処理領域201bでSiO層が形成された基板200が第二のパージ領域204bを通過する。このとき、第二のパージ領域204bを通過する基板200に対して不活性ガスであるN2ガスが供給される。
(サイクル数の確認(S210))
このように、サセプタ217の1回転を1サイクルとし、すなわち第一の処理領域201a、第一のパージ領域204a、第二の処理領域201b及び第二のパージ領域204bの基板200の通過を1サイクルとし、このサイクルを少なくとも1回以上行うことにより、基板200上に所定膜厚のSiO膜を成膜することができる。
ここでは、前述のサイクルを所定回数実施したか否かを確認する。
サイクルを所定の回数実施した場合、所望の膜厚に到達できたと判断し、成膜処理を終了する。サイクルを所定の回数実施しなかった場合、即ち所望の膜厚に到達できなかったと判断し、S202に戻りサイクル処理を継続する。
このように、サセプタ217の1回転を1サイクルとし、すなわち第一の処理領域201a、第一のパージ領域204a、第二の処理領域201b及び第二のパージ領域204bの基板200の通過を1サイクルとし、このサイクルを少なくとも1回以上行うことにより、基板200上に所定膜厚のSiO膜を成膜することができる。
ここでは、前述のサイクルを所定回数実施したか否かを確認する。
サイクルを所定の回数実施した場合、所望の膜厚に到達できたと判断し、成膜処理を終了する。サイクルを所定の回数実施しなかった場合、即ち所望の膜厚に到達できなかったと判断し、S202に戻りサイクル処理を継続する。
S210にて、前述のサイクルを所定回数実施し、基板200上に所望の膜厚のSiO膜が形成されたと判断した後、少なくともバルブ232d及びバルブ233dを閉じ、TSAガス及び酸素ガスの第一の処理領域201a及び第二の処理領域201bへの供給を停止する。このとき、プラズマ生成部206への電力供給も停止する。さらに、ヒータ218の通電量を制御して温度を低くするか、あるいはヒータ218への通電を停止する。更に、サセプタ217の回転を停止する。
(基板搬出工程(S108))
成膜工程106が終了したら、次のように基板を搬出する。
まず、基板突き上げピン266を上昇させ、サセプタ217の表面から突出させた基板突き上げピン266上に基板200を支持させる。そして、ゲートバルブ151を開き、第一の基板移載機112を用いて基板200を反応容器203の外へ搬出し、第1実施形態に係る基板処理工程を終了する。なお、上記において、基板200の温度、反応容器203内の圧力、各ガスの流量、プラズマ生成部206に印加する電力、処理時間等の条件等は、改質対象の膜の材料や膜厚等によって任意に調整する。
成膜工程106が終了したら、次のように基板を搬出する。
まず、基板突き上げピン266を上昇させ、サセプタ217の表面から突出させた基板突き上げピン266上に基板200を支持させる。そして、ゲートバルブ151を開き、第一の基板移載機112を用いて基板200を反応容器203の外へ搬出し、第1実施形態に係る基板処理工程を終了する。なお、上記において、基板200の温度、反応容器203内の圧力、各ガスの流量、プラズマ生成部206に印加する電力、処理時間等の条件等は、改質対象の膜の材料や膜厚等によって任意に調整する。
(4)第1実施形態に係る効果
第1実施形態によれば、少なくとも以下に示す効果を奏する。
(a)処理室内に設けられた複数の領域のうち少なくとも一つの領域において、処理室の天井に、ガス供給部から供給されたガスをサセプタに向かって流れるように整流する整流部を設けたので、該領域の周縁部においても、サセプタ上の基板に対してガスの供給を促すことができる。すなわち、整流部を設けることにより、ガス滞留箇所を作り出し、基板表面と反応種が接触する時間を大きくすることが可能となる。従って、回転速度を大きくした場合、つまり、反応ガスが流れる領域で反応ガスの滞在時間が小さくなる場合にも、基板表面上により均一に反応種を吸着、反応させることが可能となる。
(b)整流部とサセプタとの間の距離が、ガス供給部から遠ざかるに従い短くなるように構成したので、当該領域の周縁部において、サセプタ上の基板に対して更にガスの供給を促すことができる。
(c)サセプタに加熱部が内包されている場合は、ガスが上昇し基板から離れる傾向にあるが、整流部をサセプタに対して重力方向と反対方向に設けているので、ガスを下降させることができる。
(d)互いに隣接して配設された複数の領域の一方には反応ガスを供給し、他方には不活性ガスのみを供給する構成において、整流部を、反応ガスを供給する領域にのみ設けるので、基板処理装置のコストを安くすることができる。
(e)整流部は、ガスが供給される方向を遮るように構成されるので、より効果的にサセプタ上の基板に対してガスの供給を促すことができる。
(f)複数の整流板は、サセプタの周縁に近づくほど、又は、ガス供給部から遠ざかるほど、ガスとの接触面積が大きくなるよう構成されているので、より効果的にサセプタ上の基板に対してガスの供給を促すことができる。
(g)複数の整流板の内、ガス供給部から最も遠くに配置された整流板は、サセプタの周縁とサセプタに載置された基板の周縁との間に設けられるので、サセプタ周縁部の基板に対してもガスの供給を促すことができる。
(h)整流板の垂直断面を、整流板の下端から上端にかけて、整流板側に食い込むような曲線としたので、ガスを、サセプタの方向に向けることが容易となり、また、サセプタの上方の空間にガスを溜め込み易くなる。
(i)各種反応ガスにおいて分解反応温度以下の温度で成膜を実施するため、ガスの滞留時間が長くなっても分解副生成物が存在しない状態での基板表面への吸着、反応が可能となる。
第1実施形態によれば、少なくとも以下に示す効果を奏する。
(a)処理室内に設けられた複数の領域のうち少なくとも一つの領域において、処理室の天井に、ガス供給部から供給されたガスをサセプタに向かって流れるように整流する整流部を設けたので、該領域の周縁部においても、サセプタ上の基板に対してガスの供給を促すことができる。すなわち、整流部を設けることにより、ガス滞留箇所を作り出し、基板表面と反応種が接触する時間を大きくすることが可能となる。従って、回転速度を大きくした場合、つまり、反応ガスが流れる領域で反応ガスの滞在時間が小さくなる場合にも、基板表面上により均一に反応種を吸着、反応させることが可能となる。
(b)整流部とサセプタとの間の距離が、ガス供給部から遠ざかるに従い短くなるように構成したので、当該領域の周縁部において、サセプタ上の基板に対して更にガスの供給を促すことができる。
(c)サセプタに加熱部が内包されている場合は、ガスが上昇し基板から離れる傾向にあるが、整流部をサセプタに対して重力方向と反対方向に設けているので、ガスを下降させることができる。
(d)互いに隣接して配設された複数の領域の一方には反応ガスを供給し、他方には不活性ガスのみを供給する構成において、整流部を、反応ガスを供給する領域にのみ設けるので、基板処理装置のコストを安くすることができる。
(e)整流部は、ガスが供給される方向を遮るように構成されるので、より効果的にサセプタ上の基板に対してガスの供給を促すことができる。
(f)複数の整流板は、サセプタの周縁に近づくほど、又は、ガス供給部から遠ざかるほど、ガスとの接触面積が大きくなるよう構成されているので、より効果的にサセプタ上の基板に対してガスの供給を促すことができる。
(g)複数の整流板の内、ガス供給部から最も遠くに配置された整流板は、サセプタの周縁とサセプタに載置された基板の周縁との間に設けられるので、サセプタ周縁部の基板に対してもガスの供給を促すことができる。
(h)整流板の垂直断面を、整流板の下端から上端にかけて、整流板側に食い込むような曲線としたので、ガスを、サセプタの方向に向けることが容易となり、また、サセプタの上方の空間にガスを溜め込み易くなる。
(i)各種反応ガスにおいて分解反応温度以下の温度で成膜を実施するため、ガスの滞留時間が長くなっても分解副生成物が存在しない状態での基板表面への吸着、反応が可能となる。
<第2実施形態>
第1実施形態に係る基板処理装置においては、処理炉202が5枚の基板200を載置できるサセプタ217を備える構成であったが、第2実施形態に係る基板処理装置においては、処理炉202が1枚の基板200を載置できるサセプタ317を備える構成である。また、この構成に伴い、反応容器内には1つの領域のみが存在し、反応容器内を複数の領域に区分する仕切板は存在しない。また、サセプタを回転させる回転機構も存在しない。また、反応容器とガス供給部と排気部と整流部の構成が異なり、ガス供給口と排気口が反応容器の両端に設けられている。そして、ガス供給口からは、反応ガスと不活性ガスが切り換えられて供給される。その他の構成については、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
第1実施形態に係る基板処理装置においては、処理炉202が5枚の基板200を載置できるサセプタ217を備える構成であったが、第2実施形態に係る基板処理装置においては、処理炉202が1枚の基板200を載置できるサセプタ317を備える構成である。また、この構成に伴い、反応容器内には1つの領域のみが存在し、反応容器内を複数の領域に区分する仕切板は存在しない。また、サセプタを回転させる回転機構も存在しない。また、反応容器とガス供給部と排気部と整流部の構成が異なり、ガス供給口と排気口が反応容器の両端に設けられている。そして、ガス供給口からは、反応ガスと不活性ガスが切り換えられて供給される。その他の構成については、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
第2実施形態の基板処理室と整流部について、図8を参照しながら説明する。図8は、第2実施形態に係る基板処理室と整流部の説明図である。図8(a)は垂直断面の模式図であり、図8(b)は上から見た模式図である。
図8(a)と図8(b)に示すように、第2実施形態では、略長方形の反応容器303により基板処理室が形成されている。反応容器303の底部にはサセプタ317が設けられている。サセプタ317上に基板200が載置される。反応容器303の一端には、基板200の直径よりも長いガス供給口332が設けられている。ガス供給口332と対向する反応容器303の他端には、基板200の直径よりも長い排気口331が設けられている。図8(a)中の矢印や図8(b)中の矢印は、ガスの流れを示す。
図8(a)と図8(b)に示すように、第2実施形態では、略長方形の反応容器303により基板処理室が形成されている。反応容器303の底部にはサセプタ317が設けられている。サセプタ317上に基板200が載置される。反応容器303の一端には、基板200の直径よりも長いガス供給口332が設けられている。ガス供給口332と対向する反応容器303の他端には、基板200の直径よりも長い排気口331が設けられている。図8(a)中の矢印や図8(b)中の矢印は、ガスの流れを示す。
また、反応容器303の天井には、整流板328a,328b,328c,328dが設けられている。整流板328a,328b,328c,328dを代表する場合は、整流板328と称する。整流板328の材質や取り付け方は、第1実施形態と同様である。整流板228の数や位置や形状や大きさは、ガス供給部から供給されるガスの種類や流量や反応容器303内の圧力等に応じて、適宜、最適なものを選択することが好ましい。
各整流板328は、サセプタ317に対して重力方向と反対方向であるサセプタ317上方に設けられる。サセプタ317には基板200を加熱する加熱部であるヒータ(不図示)が内包されているため、ヒータで加熱されたガスは重力に逆らってサセプタ317上方に拡散されやすい。しかし、第2実施形態では、整流板328をサセプタ317上方に設けているので、ガスの流れる方向を基板200の方向とすることができ、基板200に対してより多くのガスを供給することができる。
図8(a)に示すように、第2実施形態では、整流板328は、垂直断面が略三角形で、上から見た上面視が長方形状である。好ましくは、図8(a)に示すように、整流板328の垂直断面は、整流板328の下端から上端にかけて、整流板328側に食い込むような曲線(整流板328の内側に突き出るような曲線)、例えば2次曲線とするのがよい。このようにすると、水平方向に流れてきたガスを、サセプタ317の方向に向けることが容易となる。また、サセプタ317の上方の空間にガスを溜め込み易くなるので、整流板328がない場合に比べて、サセプタ317に載置された基板200上でのガスの滞在時間を長くできる。したがって、基板200に対して多量のガスを供給することができる。
また、図8(b)に示すように、整流板328は、ガス供給部からのガスの流れを妨げるように、ガスの流れ方向に対し略垂直な方向に、整流板328の長手方向が延びている。つまり、整流板328は、ガスが供給される方向を遮るように配置されている。これにより、サセプタ317上の基板200に対してより多くのガスを供給することができる
また、図8(b)に示すように、ガス供給部から最も遠い最外周に配置された整流板328dは、サセプタ317の周縁と基板200の周縁との間に設けられることが好ましい。厳密にいうと、整流板328dの下端は、サセプタ317の周縁と基板200の周縁との間に設けられることが好ましい。このような構成とすることで、ガス供給部から最も遠い周縁部に近い部分においても、より確実に基板200上にガスを流すことができる。
また、整流板328は、整流板328の下端とサセプタ317との間の上下方向の距離が、ガス供給部に近いほど長くなるように構成されることが好ましい。こうすると、例えば、整流板328aの下端とサセプタ317との間の距離が最も長く、整流板328dの下端とサセプタ317との間の距離が最も短くなる。このような構成とすることで、ガス供給部から遠い周縁部においても、基板200に対して多くのガスを供給することができる。
第2実施形態によれば、少なくとも以下に示す効果を奏する。
(l)処理室の天井に、ガス供給部から供給されたガスをサセプタに向かって流れるように整流する整流部を設けたので、ガス供給部から遠い排気側においても、サセプタ上の基板に対してガスの供給を促すことができる。すなわち、整流部を設けることにより、ガス滞留箇所を作り出し、基板表面と反応種が接触する時間を大きくすることが可能となる。
(m)整流部とサセプタとの間の距離が、ガス供給部から遠ざかるに従い短くなるように構成したので、ガス供給部から遠い排気側においても、サセプタ上の基板に対して更にガスの供給を促すことができる。
(n)サセプタに加熱部が内包されている場合は、ガスが上昇し基板から離れる傾向にあるが、整流部をサセプタに対して重力方向と反対方向に設けているので、ガスを下降させることができる。
(o)整流部は、ガスが供給される方向を遮るように構成されるので、より効果的にサセプタ上の基板に対してガスの供給を促すことができる。
(p)複数の整流板の内、ガス供給部から最も遠くに配置された整流板は、サセプタの周縁とサセプタに載置された基板の周縁との間に設けられるので、サセプタ周縁部の基板に対してもガスの供給を促すことができる。
(q)整流板の垂直断面を、整流板の下端から上端にかけて、整流板側に食い込むような曲線としたので、ガスを、サセプタの方向に向けることが容易となり、また、サセプタの上方の空間にガスを溜め込み易くなる。
(r)各種反応ガスにおいて分解反応温度以下の温度で成膜を実施するため、ガスの滞留時間が長くなっても分解副生成物が存在しない状態での基板表面への吸着、反応が可能となる。
(l)処理室の天井に、ガス供給部から供給されたガスをサセプタに向かって流れるように整流する整流部を設けたので、ガス供給部から遠い排気側においても、サセプタ上の基板に対してガスの供給を促すことができる。すなわち、整流部を設けることにより、ガス滞留箇所を作り出し、基板表面と反応種が接触する時間を大きくすることが可能となる。
(m)整流部とサセプタとの間の距離が、ガス供給部から遠ざかるに従い短くなるように構成したので、ガス供給部から遠い排気側においても、サセプタ上の基板に対して更にガスの供給を促すことができる。
(n)サセプタに加熱部が内包されている場合は、ガスが上昇し基板から離れる傾向にあるが、整流部をサセプタに対して重力方向と反対方向に設けているので、ガスを下降させることができる。
(o)整流部は、ガスが供給される方向を遮るように構成されるので、より効果的にサセプタ上の基板に対してガスの供給を促すことができる。
(p)複数の整流板の内、ガス供給部から最も遠くに配置された整流板は、サセプタの周縁とサセプタに載置された基板の周縁との間に設けられるので、サセプタ周縁部の基板に対してもガスの供給を促すことができる。
(q)整流板の垂直断面を、整流板の下端から上端にかけて、整流板側に食い込むような曲線としたので、ガスを、サセプタの方向に向けることが容易となり、また、サセプタの上方の空間にガスを溜め込み易くなる。
(r)各種反応ガスにおいて分解反応温度以下の温度で成膜を実施するため、ガスの滞留時間が長くなっても分解副生成物が存在しない状態での基板表面への吸着、反応が可能となる。
<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。
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。
例えば、上述の実施形態では、処理ガスとしてシリコン含有ガス及び酸素含有ガスを用い、基板200上にSiO膜を形成しているが、これに限られるものではない。すなわち、処理ガスとして、例えばハフニウム(Hf)含有ガス及び酸素含有ガス、ジルコニウム(Zr)含有ガス及び酸素含有ガス、チタン(Ti)含有ガス及び酸素含有ガスを用いて、酸化ハフニウム膜(HfO膜)、酸化ジルコニウム(ZrO膜)、酸化チタン膜(TiO膜)等のHigh−k膜等を基板200上に形成してもよい。また、プラズマ化する処理ガスとして、酸素含有ガスのほかに、窒素(N)含有ガスであるアンモニア(NH3)ガス等を用いてもよい。
また、上述の実施形態では、酸素ガスを処理室に供給し、プラズマ生成部206でプラズマを生成していたが、それに限るものではなく、処理室の外でプラズマを生成するリモートプラズマ方法や、エネルギーレベルの高いオゾンを用いても良い。
また、上述の実施形態では、ガス供給機構250の不活性ガス導入機構253を、第一のパージ領域204aと第二のパージ領域204bとで共通としたが、不活性ガス導入機構は個別に設けてもよい。
また、上述の実施形態では、基板突き上げピン266が昇降することで基板200を処理位置や搬送位置に移動させたが、昇降機構268を用い、サセプタ217を昇降させることで、基板200を処理位置や搬送位置に移動させてもよい。
以下に、付記として本発明の態様を記す。
<付記1>
基板を処理するための処理室であって、複数の領域を有する処理室と、
前記処理室内に設けられた基板載置台であって、複数の基板を同心円状に載置する載置面を有し、該載置面が前記処理室の天井と対向する基板載置台と、
前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させる回転機構と、
前記複数の領域毎にガスを供給するガス供給部と、
前記供給されたガスを前記処理室内から排気する排気部と、
前記複数の領域のうち少なくとも一つの領域において前記処理室の天井に設けられ、前記ガス供給部から供給されたガスを、前記基板載置台に向かって流れるように整流する整流部と、
を有する基板処理装置。
<付記1>
基板を処理するための処理室であって、複数の領域を有する処理室と、
前記処理室内に設けられた基板載置台であって、複数の基板を同心円状に載置する載置面を有し、該載置面が前記処理室の天井と対向する基板載置台と、
前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させる回転機構と、
前記複数の領域毎にガスを供給するガス供給部と、
前記供給されたガスを前記処理室内から排気する排気部と、
前記複数の領域のうち少なくとも一つの領域において前記処理室の天井に設けられ、前記ガス供給部から供給されたガスを、前記基板載置台に向かって流れるように整流する整流部と、
を有する基板処理装置。
<付記2>
前記整流部は、当該整流部と前記基板載置台との間の距離が、前記ガス供給部から遠ざかるに従い短くなる付記1記載の基板処理装置。
前記整流部は、当該整流部と前記基板載置台との間の距離が、前記ガス供給部から遠ざかるに従い短くなる付記1記載の基板処理装置。
<付記3>
前記基板載置台には基板を加熱する加熱部が内包され、前記整流部は前記基板載置台に対して重力方向と反対方向に設けられる付記1又は付記2記載の基板処理装置。
前記基板載置台には基板を加熱する加熱部が内包され、前記整流部は前記基板載置台に対して重力方向と反対方向に設けられる付記1又は付記2記載の基板処理装置。
<付記4>
前記複数の領域は、互いに隣接して配設され、
前記ガス供給部は、互いに隣接する前記領域の一方には反応ガスを供給し、互いに隣接する前記領域の他方には実質的に不活性ガスのみを供給し、
前記整流部は、前記反応ガスを供給する領域に設けられる付記1ないし付記3のいずれかに記載の基板処理装置。
ここで、前記領域の他方に実質的に不活性ガスのみを供給するとは、前記領域の他方において実質的に反応ガスによる反応が生じない状態で不活性ガスを供給することを意味する。
前記複数の領域は、互いに隣接して配設され、
前記ガス供給部は、互いに隣接する前記領域の一方には反応ガスを供給し、互いに隣接する前記領域の他方には実質的に不活性ガスのみを供給し、
前記整流部は、前記反応ガスを供給する領域に設けられる付記1ないし付記3のいずれかに記載の基板処理装置。
ここで、前記領域の他方に実質的に不活性ガスのみを供給するとは、前記領域の他方において実質的に反応ガスによる反応が生じない状態で不活性ガスを供給することを意味する。
<付記5>
前記整流部は、ガスが供給される方向を遮るように構成される複数の整流板を有する付記1ないし付記4のいずれかに記載の基板処理装置。
前記整流部は、ガスが供給される方向を遮るように構成される複数の整流板を有する付記1ないし付記4のいずれかに記載の基板処理装置。
<付記6>
前記複数の整流板は、前記基板載置台の周縁に近づくほど、又は、前記ガス供給部から遠ざかるほど、ガスとの接触面積が大きくなるよう構成される付記5記載の基板処理装置。
前記複数の整流板は、前記基板載置台の周縁に近づくほど、又は、前記ガス供給部から遠ざかるほど、ガスとの接触面積が大きくなるよう構成される付記5記載の基板処理装置。
<付記7>
前記複数の整流板の内、前記ガス供給部から最も遠くに配置された整流板は、前記基板載置台の周縁と該基板載置台に載置された基板の周縁との間に設けられる付記5又は付記6記載の基板処理装置。
前記複数の整流板の内、前記ガス供給部から最も遠くに配置された整流板は、前記基板載置台の周縁と該基板載置台に載置された基板の周縁との間に設けられる付記5又は付記6記載の基板処理装置。
<付記8>
基板を処理するための処理室であって、複数の領域を有する処理室と、
前記処理室内に設けられた基板載置台であって、複数の基板を同心円状に載置する載置面を有し、該載置面が前記処理室の天井と対向する基板載置台と、
前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させる回転機構と、
前記複数の領域毎にガスを供給するガス供給部と、
前記供給されたガスを前記処理室内から排気する排気部と、
前記複数の領域のうち少なくとも一つの領域において前記処理室の天井に設けられ、前記ガス供給部から供給されたガスを、前記基板載置台に向かって流れるように整流する整流部と、を有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記基板載置台に、複数の基板を同心円状に載置する工程と、
前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させる工程と、
前記整流部が設けられた領域に前記ガス供給部からガスを供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
基板を処理するための処理室であって、複数の領域を有する処理室と、
前記処理室内に設けられた基板載置台であって、複数の基板を同心円状に載置する載置面を有し、該載置面が前記処理室の天井と対向する基板載置台と、
前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させる回転機構と、
前記複数の領域毎にガスを供給するガス供給部と、
前記供給されたガスを前記処理室内から排気する排気部と、
前記複数の領域のうち少なくとも一つの領域において前記処理室の天井に設けられ、前記ガス供給部から供給されたガスを、前記基板載置台に向かって流れるように整流する整流部と、を有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記基板載置台に、複数の基板を同心円状に載置する工程と、
前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させる工程と、
前記整流部が設けられた領域に前記ガス供給部からガスを供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
<付記9>
複数の基板を同心円状に配置する工程と、
前記同心円状に配置した複数の基板を回転させる工程と、
前記同心円状に配置した複数の基板の中心かつ上方にあるガス供給部からガスを供給する工程と、
前記ガス供給部から供給されたガスが、前記同心円状に配置した複数の基板に向かって流れるよう整流し、基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
複数の基板を同心円状に配置する工程と、
前記同心円状に配置した複数の基板を回転させる工程と、
前記同心円状に配置した複数の基板の中心かつ上方にあるガス供給部からガスを供給する工程と、
前記ガス供給部から供給されたガスが、前記同心円状に配置した複数の基板に向かって流れるよう整流し、基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
<付記10>
基板を処理するための処理室と、
前記処理室内に設けられた基板載置台であって、基板を載置する載置面が前記処理室の天井と対向する基板載置台と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
前記供給されたガスを前記処理室内から排気する排気部と、
前記処理室の天井に設けられ、前記ガス供給部から供給されたガスを、前記基板載置台に向かって流れるように整流する整流部と、
を有する基板処理装置。
基板を処理するための処理室と、
前記処理室内に設けられた基板載置台であって、基板を載置する載置面が前記処理室の天井と対向する基板載置台と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
前記供給されたガスを前記処理室内から排気する排気部と、
前記処理室の天井に設けられ、前記ガス供給部から供給されたガスを、前記基板載置台に向かって流れるように整流する整流部と、
を有する基板処理装置。
<付記11>
処理室内に複数枚の基板を載せることができる基板載置台を備え、処理室内に異なる複数種のガスを流すことが可能な複数の部屋に仕切られた構造を持つ装置において、処理室内において反応種ガスを流す部屋内の基板に相対する面に整流板を設けることでガス滞留を起こし、反応種ガスの基板上での滞在時間を長くする基板処理装置。
処理室内に複数枚の基板を載せることができる基板載置台を備え、処理室内に異なる複数種のガスを流すことが可能な複数の部屋に仕切られた構造を持つ装置において、処理室内において反応種ガスを流す部屋内の基板に相対する面に整流板を設けることでガス滞留を起こし、反応種ガスの基板上での滞在時間を長くする基板処理装置。
<付記12>
付記11の基板処理装置において、反応種ガスの滞在時間を長くしたことで、酸化膜成膜の際には、Siソースのガス種として、TSA(トリシリルアミン)を含むSi系ガス、ビスターシャリブチルアミノシラン(SiH2(NH(C4H9))2、略称:BTBAS)や3DMAS(トリスジメチルアミノシラン)を含む有機アミノシラン系ガス、DCS(ジクロルシラン)やHCDS(ヘキサクロロジシラン)を含むシラン塩素化物等を使用し、反応種の分解温度以下の低温帯において処理室内の区切られた部屋において効率良く基板表面に吸着、反応させる基板処理装置。
付記11の基板処理装置において、反応種ガスの滞在時間を長くしたことで、酸化膜成膜の際には、Siソースのガス種として、TSA(トリシリルアミン)を含むSi系ガス、ビスターシャリブチルアミノシラン(SiH2(NH(C4H9))2、略称:BTBAS)や3DMAS(トリスジメチルアミノシラン)を含む有機アミノシラン系ガス、DCS(ジクロルシラン)やHCDS(ヘキサクロロジシラン)を含むシラン塩素化物等を使用し、反応種の分解温度以下の低温帯において処理室内の区切られた部屋において効率良く基板表面に吸着、反応させる基板処理装置。
100・・ポッド、100a・・キャップ、101・・第一の搬送室筐体、103・・第一の搬送室、105・・ロードポート(I/Oステージ)、106・・ノッチ合わせ装置、108・・ポッドオープナ、112・・第一の基板移載機、115・・第一の基板移載機エレベータ、118・・クリーンユニット、121・・第二の搬送室、122,123・・予備室、124・・第二の基板移載機、125・・第二の搬送室筐体、126,127・・ゲートバルブ、128,129・・ゲートバルブ、131・・第二の基板移載機エレベータ、132・・リニアアクチュエータ、134・・基板搬入搬出口、136・・駆動機構、140・・基板支持台、141・・隔壁板、142・・クロージャ、150,151,152,153・・ゲートバルブ、200・・基板、201a・・第一の処理領域、201b・・第二の処理領域、202a・・第一の処理炉、202b・・第二の処理炉、202c・・第三の処理炉、202d・・第四の処理炉、203・・反応容器、203a・・反応容器天井、204a・・第一のパージ領域、204b・・第二のパージ領域、205・・仕切板、206・・プラズマ生成部、207・・処理空間、217・・サセプタ(基板載置台)、217a・・貫通孔、217b・・基板載置部、218・・ヒータ、222・・電力供給線、223・・温度調整器、224・・電力調整器、225・・ヒータ電源、228a,228b,228c,228d・・整流板、231・・排気管、232・・第一の処理ガス供給部、232a・・第一のガス供給管、232b・・原料ガス供給源、232c・・MFC、232d・・バルブ、233・・第二の処理ガス供給部、233a・・第二のガス供給管、233b・・原料ガス供給源、233c・・MFC、233d・・バルブ、234・・第一の不活性ガス供給部、234a・・第一の不活性ガス供給管、234b・・不活性ガス供給源、234c・・MFC、234d・・バルブ、235・・第二の不活性ガス供給部、235a・・第二の不活性ガス供給管、235b・・不活性ガス供給源、235c・・MFC、235d・・バルブ、236・・第三の不活性ガス供給部、236a・・第三の不活性ガス供給管、236b・・不活性ガス供給源、236c・・MFC、236d・・バルブ、243・・APCバルブ、245・・流量制御バルブ、246・・真空ポンプ、250・・ガス供給機構、251・・第一の処理ガス導入機構、252・・第二の処理ガス導入機構、253・・不活性ガス導入機構、254・・第一のガス噴出口、255・・第二のガス噴出口、256・・第一の不活性ガス噴出口、257・・第二の不活性ガス噴出口、266・・基板突き上げピン、267・・回転機構、267a・・カップリング部、268・・昇降機構、274・・温度センサ、300・・コントローラ、303・・反応容器、317・・サセプタ、328a,328b,328c,328d・・整流板、331・・ガス供給口、332・・排気口。
Claims (3)
- 基板を処理するための処理室であって、複数の領域を有する処理室と、
前記処理室内に設けられた基板載置台であって、複数の基板を同心円状に載置する載置面を有し、該載置面が前記処理室の天井と対向する基板載置台と、
前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させる回転機構と、
前記複数の領域毎にガスを供給するガス供給部と、
前記供給されたガスを前記処理室内から排気する排気部と、
前記複数の領域のうち少なくとも一つの領域において前記処理室の天井に設けられ、前記ガス供給部から供給されたガスを、前記基板載置台に向かって流れるように整流する整流部と、
を有する基板処理装置。 - 基板を処理するための処理室と、
前記処理室内に設けられた基板載置台であって、基板を載置する載置面が前記処理室の天井と対向する基板載置台と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
前記供給されたガスを前記処理室内から排気する排気部と、
前記処理室の天井に設けられ、前記ガス供給部から供給されたガスを、前記基板載置台に向かって流れるように整流する整流部と、
を有する基板処理装置。 - 複数の基板を同心円状に配置する工程と、
前記同心円状に配置した複数の基板を回転させる工程と、
前記同心円状に配置した複数の基板の中心かつ上方にあるガス供給部からガスを供給する工程と、
前記ガス供給部から供給されたガスが、前記同心円状に配置した複数の基板に向かって流れるよう整流し、基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
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-
2012
- 2012-09-19 JP JP2012205223A patent/JP2014060309A/ja active Pending
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