JP2016204729A - 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内に設けられた基板載置台と、
前記処理容器に接続される処理容器側排気部と、
前記基板載置台を支持するシャフトと、
前記シャフトを支持するシャフト支持部と、
前記シャフトが貫通される前記処理容器の底壁に設けられた開口孔と、
前記開口孔と前記シャフト支持部の間に配置される伸縮可能なベローズ壁を有し、前記ベローズ壁の内側空間が前記処理容器の空間と連通するベローズと、
前記ベローズ壁の内側空間への不活性ガスの供給と、前記内側空間の雰囲気の排気とを並行して行うベローズ側ガス給排気部と
を有する技術が提供される。
本実施形態に係る基板処理装置100の構成を図1に示す。基板処理装置100は、図1に示されているように、枚葉式の基板処理装置として構成されている。
図1に示すように、基板処理装置100は処理容器202を備えている。処理容器202は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器202は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)などの金属材料により構成されている。処理容器202内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ200を処理する処理空間201と、ウエハ200を処理空間201に搬送する際にウエハ200が通過する搬送空間203とが形成されている。処理容器202は、上部容器202aと下部容器202bで構成される。上部容器202aと下部容器202bの間には仕切り板204が設けられる。
尚、第一不活性ガス供給部221とベローズ側ガス排気部222とを合わせてベローズ側ガス給排気部と呼ぶ。
シャワーヘッド230の蓋231に設けられたガス導入孔231aには、第一分散機構241が接続されている。第一分散機構241には、共通ガス供給管242が接続されている。第一分散機構241にはフランジが設けられ、ねじ等によって、蓋231や共通ガス供給管242のフランジに固定される。
第一ガス供給管243aには、上流方向から順に、第一ガス供給源243b、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)243c、及び開閉弁であるバルブ243dが設けられている。
第二ガス供給管244aには、下流にリモートプラズマユニット244eが設けられている。上流には、上流方向から順に、第二ガス供給源244b、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)244c、及び開閉弁であるバルブ244dが設けられている。
第三ガス供給管245aには、上流方向から順に、第三ガス供給源245b、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)245c、及び開閉弁であるバルブ245dが設けられている。
処理容器202の雰囲気を排気する排気系は、処理容器202に接続された複数の排気管を有する。具体的には、バッファ空間232に接続される排気管(第1排気管)263と、処理空間201に接続される排気管(第2排気管)262と、搬送空間203に接続される排気管(第3排気管)261とを有する。また、各排気管261,262,263の下流側には、排気管(第4排気管)264が接続される。
基板処理装置100は、基板処理装置100の各部の動作を制御するコントローラ280を有している。コントローラ280は、演算部281及び記憶部284を少なくとも有する。コントローラ280は、上記した各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部284からプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。なお、コントローラ280は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、CDやDVD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリ(USB Flash Drive)やメモリカード等の半導体メモリ)283を用意し、外部記憶装置283を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすることにより、本実施形態に係るコントローラ280を構成することができる。また、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置283を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置283を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶部284や外部記憶装置283は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部284単体のみを含む場合、外部記憶装置283単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
次に、基板処理装置100を使用して、ウエハ200上に薄膜を形成する工程について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置100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。
処理装置100では基板載置台212をウエハ200の搬送位置(搬送ポジション:図6参照)まで下降させることにより、基板載置台212の貫通孔214にリフトピン207を貫通させる。その結果、リフトピン207が、基板載置台212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205を開いて搬送空間203を移載室(図示せず)と連通させる。そして、この移載室からウエハ移載機(図示せず)を用いてウエハ200を搬送空間203に搬入し、リフトピン207上にウエハ200を移載する。これにより、ウエハ200は、基板載置台212の表面から突出したリフトピン207上に水平姿勢で支持される。
次に、薄膜形成工程S104を行う。以下、図5を参照し、成膜工程S104について詳説する。なお、成膜工程S104は、異なる処理ガスを交互に供給する工程を繰り返す交互供給処理である。
ウエハ200を加熱して所望とする温度に達すると、バルブ243dを開くと共に、TiCl4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243cを調整する。なお、TiCl4ガスの供給流量は、例えば100sccm以上5000sccm以下である。このとき、第三ガス供給系のバルブ245dを開き、第三ガス供給管245aからN2ガスを供給する。また、第一不活性ガス供給系からN2ガスを流してもよい。また、この工程に先立ち、第三ガス供給管245aからN2ガスの供給を開始していてもよい。
次いで、第三ガス供給管245aからN2ガスを供給し、シャワーヘッド230および処理空間201のパージを行う。このときも、バルブ275およびバルブ278は開とされてAPC276によって処理空間201の圧力が所定の圧力となるように制御される。一方、バルブ275およびバルブ278以外の排気系のバルブは全て閉とされる。これにより、第一の処理ガス供給工程S202でウエハ200に結合できなかったTiCl4ガスは、DP282により、排気管262を介して処理空間201から除去される。
パージ工程S204の後、バルブ244dを開けてリモートプラズマユニット244e、シャワーヘッド230を介して、処理空間201内にプラズマ状態のアンモニアガスの供給を開始する。
次いで、S204と同様のパージ工程を実行する。各部の動作はS204と同様であるので説明は省略する。
コントローラ280は、上記1サイクルを所定回数(n cycle)実施したか否かを判定する。
基板搬出工程S106では、基板載置台212を下降させ、基板載置台212の表面から突出させたリフトピン207上にウエハ200を支持させる。これにより、ウエハ200は処理位置から搬送位置となる。その後、ゲートバルブ205を開き、ウエハ移載機を用いてウエハ200を処理容器202の外へ搬出する。このとき、バルブ245dを閉じ、第三ガス供給系から処理容器202内に不活性ガスを供給することを停止する。
ウエハ200を搬出後、薄膜形成工程が所定の回数に到達したか否かを判定する。所定の回数に到達したと判断されたら、処理を終了する。所定の回数に到達していないと判断されたら、次に待機しているウエハ200の処理を開始するため、基板搬入・載置工程S102に移行する。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内に設けられた基板載置台と、
前記処理容器に接続される処理容器側排気部と、
前記基板載置台を支持するシャフトと、
前記シャフトを支持するシャフト支持部と、
前記シャフトが貫通される前記処理容器の底壁に設けられた開口孔と、
前記開口孔と前記シャフト支持部の間に配置される伸縮可能なベローズ壁を有し、前記ベローズ壁の内側空間が前記処理容器の空間と連通するベローズと、
前記ベローズ壁の内側空間への不活性ガスの供給と、前記内側空間の雰囲気の排気とを並行して行うベローズ側ガス給排気部と
を有する基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記ベローズ側ガス給排気部は、
前記ベローズ壁の上端と前記処理容器の底壁との間に設けられる不活性ガス供給孔に接続され、前記内側空間へ不活性ガスを供給する第一の不活性ガス供給部と、
前記不活性ガス供給孔よりも下方に設けられ、前記内側空間の雰囲気を排気するベローズ側排気孔を介して前記ベローズ壁の内側空間と連通するベローズ側ガス排気部と
を有する付記1記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記ベローズ側排気孔は、前記ベローズ壁の下端よりも下方に設けられる付記2記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記基板載置台は、基板を搬送する間は搬送位置に設定され、基板を処理する間は処理位置に設定され、
前記基板載置台が処理位置に設定されている間、前記不活性ガス供給孔から不活性ガスを供給すると共に、前記ベローズ側排気孔から前記内側空間の雰囲気を排気する付記2または付記3に記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記処理ガス供給部は、原料ガスを供給する原料ガス供給部と、不活性ガスを供給する第二の不活性ガス供給部とを有し、
前記ベローズ側ガス給排気部は、前記原料ガス供給部が前記処理容器へ原料ガスを供給する間、第一の供給量で前記内部空間へ不活性ガスを供給し、前記第二の不活性ガス供給部から前記処理容器へ不活性ガスを供給する間、前記第一の供給量より少ない供給量で前記内部空間へ不活性ガスを供給する付記1から付記3のうち、いずれか一つに記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記処理ガス供給部は、反応ガスを供給する反応ガス供給部と、不活性ガスを供給する第二の不活性ガス供給部とを有し、
前記ベローズ側ガス給排気部は、前記反応ガス供給部が前記処理容器へ反応ガスを供給する間、第二の供給量で前記内部空間へ不活性ガスを供給し、前記第二の不活性ガス供給部から前記処理容器へ不活性ガスを供給する間、前記第二の供給量より少ない供給量で前記内部空間へ不活性ガスを供給する付記1から付記3のうち、いずれか一つに記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記シャフトと前記開口孔の側壁との間のコンダクタンスが、前記ベローズ側排気孔のコンダクタンスよりも高くなるよう、前記第一の不活性ガス供給部と前記ベローズ側ガス排気部を制御する付記2から5の内、いずれか一つに記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記ベローズ側排気孔は、前記シャフトの外周に配置される磁性流体シールよりも高い位置に設けられる付記2から6の内、いずれか一つに記載の基板処理装置が提供される。
別の形態によれば、
処理容器内でシャフトに支持された基板載置台に基板を載置する工程と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する工程と、を有し、
前記処理ガスを供給する工程では、前記シャフトが貫通される前記処理容器の底に設けられた開口孔と前記シャフトを支持するシャフト支持部との間に設けられたベローズ壁の内側空間に、不活性ガスの供給と雰囲気の排気を並行して行う
半導体装置の製造方法が提供される。
更に別の形態によれば、
処理容器内でシャフトに支持された基板載置台に基板を載置する手順と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する手順とを有し、
前記処理ガスを供給する手順では、前記シャフトが貫通される前記処理容器の底に設けられた開口孔と前記シャフトを支持するシャフト支持部との間に設けられたベローズ壁の内側空間に、不活性ガスの供給と雰囲気の排気を並行して行うようコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
200・・・・ウエハ(基板)
201・・・・処理空間
202・・・・反応容器
203・・・・搬送空間
208・・・・開口孔
217・・・・シャフト
219・・・・ベローズ
221a・・・不活性ガス供給管
222a・・・排気管
232・・・・バッファ空間
Claims (10)
- 基板を処理する処理容器と、
前記処理容器に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内に設けられた基板載置台と、
前記処理容器に接続される処理容器側排気部と、
前記基板載置台を支持するシャフトと、
前記シャフトを支持するシャフト支持部と、
前記シャフトが貫通される前記処理容器の底壁に設けられた開口孔と、
前記開口孔と前記シャフト支持部の間に配置される伸縮可能なベローズ壁を有し、前記ベローズ壁の内側空間が前記処理容器の空間と連通するベローズと、
前記ベローズ壁の内側空間への不活性ガスの供給と、前記内側空間の雰囲気の排気とを並行して行うベローズ側ガス給排気部と
を有する基板処理装置。 - 前記ベローズ側ガス給排気部は、
前記ベローズ壁の上端と前記処理容器の底壁との間に設けられる不活性ガス供給孔に接続され、前記内側空間へ不活性ガスを供給する第一の不活性ガス供給部と、
前記不活性ガス供給孔よりも下方に設けられ、前記内側空間の雰囲気を排気するベローズ側排気孔を介して前記ベローズ壁の内側空間と連通するベローズ側ガス排気部と
を有する請求項1記載の基板処理装置。 - 前記ベローズ側排気孔は、前記ベローズ壁の下端よりも下方に設けられる請求項2記載の基板処理装置。
- 前記基板載置台は、基板を搬送する間は搬送位置に設定され、基板を処理する間は処理位置に設定され、
前記基板載置台が処理位置に設定されている間、前記不活性ガス供給孔から不活性ガスを供給すると共に、前記ベローズ側排気孔から前記内側空間の雰囲気を排気する請求項2または請求項3に記載の基板処理装置。 - 前記処理ガス供給部は、原料ガスを供給する原料ガス供給部と、不活性ガスを供給する第二の不活性ガス供給部とを有し、
前記ベローズ側ガス給排気部は、前記原料ガス供給部が前記処理容器へ原料ガスを供給する間、第一の供給量で前記内部空間へ不活性ガスを供給し、前記第二の不活性ガス供給部から前記処理容器へ不活性ガスを供給する間、前記第一の供給量より少ない供給量で前記内部空間へ不活性ガスを供給する請求項1から請求項3のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記処理ガス供給部は、反応ガスを供給する反応ガス供給部と、不活性ガスを供給する第二の不活性ガス供給部とを有し、
前記ベローズ側ガス給排気部は、前記反応ガス供給部が前記処理容器へ反応ガスを供給する間、第二の供給量で前記内部空間へ不活性ガスを供給し、前記第二の不活性ガス供給部から前記処理容器へ不活性ガスを供給する間、前記第二の供給量より少ない供給量で前記内部空間へ不活性ガスを供給する請求項1から請求項3のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記シャフトと前記開口孔の側壁との間のコンダクタンスが、前記ベローズ側排気孔のコンダクタンスよりも高くなるよう、前記第一の不活性ガス供給部と前記ベローズ側ガス排気部を制御する請求項2から5の内、いずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記ベローズ側排気孔は、前記シャフトの外周に配置される磁性流体シールよりも高い位置に設けられる請求項2から6の内、いずれか一項に記載の基板処理装置。
- 処理容器内でシャフトに支持された基板載置台に基板を載置する工程と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する工程と、を有し、
前記処理ガスを供給する工程では、前記シャフトが貫通される前記処理容器の底に設けられた開口孔と前記シャフトを支持するシャフト支持部との間に設けられたベローズ壁の内側空間に、不活性ガスの供給と雰囲気の排気を並行して行う
半導体装置の製造方法。 - 処理容器内でシャフトに支持された基板載置台に基板を載置する手順と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する手順とを有し、
前記処理ガスを供給する手順では、前記シャフトが貫通される前記処理容器の底に設けられた開口孔と前記シャフトを支持するシャフト支持部との間に設けられたベローズ壁の内側空間に、不活性ガスの供給と雰囲気の排気を並行して行うようコンピュータに実行させるプログラム。
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