JP2017183341A - 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】基板載置部上における処理ガスの残留を抑制できる技術を提供する。【解決手段】基板処理装置は、基板を処理する処理室と、処理室内に設けられる基板載置台と、基板載置台を回転させる回転駆動部と、基板載置台の上面に設けられ、基板載置台の回転中心に対してその周囲に配置される基板が載置される凹部と、の底面と基板の裏面との間の凹部内に設けられ、凹部に載置される基板を支持して、凹部の底面と基板の裏面との間に空間を形成する基板支持部と、処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、凹部の底部に設けられ、凹部の底面と基板の裏面との間の空間内の雰囲気を排気する第1の排気口と、を有する。【選択図】図3
Description
本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラムに関する。
例えばフラッシュメモリ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、サセプタ上に複数の区画された処理領域を設け、各処理領域に処理ガスを供給し、基板に対する処理を各処理領域において順次行うことにより、基板上に薄膜を形成するものが知られている。
このような装置においては、ある処理領域において供給された処理ガスが別の処理領域において供給された他の処理ガスと完全に分離されずに気相反応してしまい、形成される薄膜の均一性を悪化させたり、不要な副生成物が生成されたりすることがある。特に、サセプタと基板の間に処理ガスが残留することにより、この残留した処理ガスが他の処理領域における他の処理ガスと反応してしまうことがある。従って、このようなガスの残留を抑制することが必要となる。
本発明は、上記課題を解決して、基板とサセプタの間における処理ガスの残留を抑制できる技術を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられる基板載置台と、前記基板載置台を回転させる回転駆動部と、前記基板載置台の上面に設けられ、前記基板載置台の回転中心に対してその周囲に配置される前記基板が載置される凹部と、前記凹部内に設けられ、前記凹部に載置される前記基板を支持して、前記凹部の底面と前記基板の裏面との間に空間を形成する基板支持部と、前記処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、前記凹部の底部に設けられ、前記凹部の底面と前記基板の裏面との間の空間内の雰囲気を排気する第1の排気口と、を有する構成が提供される。
上記の構成によれば、基板とサセプタの間において処理ガスが残留す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
本発明の第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。
(1)基板処理装置の構成
本発明の第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。
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。
基板処理装置は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には基板200を移載する第一の基板移載機112が設置されている。
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(ロードロック室)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いる。
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。第二の搬送室121にはノッチまたはオリフラ合わせ装置106が設けられている。
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と反対側にはロードポート105が設置されている。
第一の搬送室筐体101には、基板に所望の処理を行う第一の処理室202aと、第二の処理室202b、第三の処理室202c、第四の処理室202dがゲートバルブ150〜153を介してそれぞれ隣接して連結されている。なお、本明細書において、第一の処理室202a、第二の処理室202b、第三の処理室202c、第四の処理室202dをまとめて処理室202と称することもある。
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。以下の制御は制御部としてのコントローラ300によって制御される。
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がポッドオープナ108により開放された後、第二の基板移載機124は、ポッド100から基板200をピックアップし、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。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と第二の処理室202bとが連通される。ゲートバルブ151が閉じられた後、第二の処理室202b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。
以上の動作は第二の処理室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、第一の処理室202aおよび第三の処理室202c、第四の処理室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。
(2)処理室の構成
続いて、第1実施形態に係る処理室202の構成について、主に図2、図3、図8を用いて説明する。この処理室202は、例えば上述した第一の処理室202bである。図8は本実施形態に係る処理室202の特定領域(後述の第1の処理領域201a)に対応する部分を拡大した概略縦断面図であり、特に排気に係る構造を説明するものである。
続いて、第1実施形態に係る処理室202の構成について、主に図2、図3、図8を用いて説明する。この処理室202は、例えば上述した第一の処理室202bである。図8は本実施形態に係る処理室202の特定領域(後述の第1の処理領域201a)に対応する部分を拡大した概略縦断面図であり、特に排気に係る構造を説明するものである。
(反応容器)
図2、図3に示すように、反応容器203は、蓋部としての反応容器天井203aと、筒状の容器である処理容器としての反応容器本体203bとにより構成されている。反応容器203内には、基板200の処理空間207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、処理室内を複数の領域に分割し、中心部から放射状に延びる分割構造体20,22が反応容器天井203aに取り付けられている。設けられている。分割構造体20,22は、例えば90度の間隔で交互に2組(4つ)設けられている。分割構造体20,22は、処理空間207を第一の処理領域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に仕切って区画するように構成されている。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217の回転方向(図2の矢印R)に沿って、この順番に配列するように構成されている。分割構造体20,22は、例えばアルミニウムや石英等の材料で形成される。
図2、図3に示すように、反応容器203は、蓋部としての反応容器天井203aと、筒状の容器である処理容器としての反応容器本体203bとにより構成されている。反応容器203内には、基板200の処理空間207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、処理室内を複数の領域に分割し、中心部から放射状に延びる分割構造体20,22が反応容器天井203aに取り付けられている。設けられている。分割構造体20,22は、例えば90度の間隔で交互に2組(4つ)設けられている。分割構造体20,22は、処理空間207を第一の処理領域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に仕切って区画するように構成されている。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217の回転方向(図2の矢印R)に沿って、この順番に配列するように構成されている。分割構造体20,22は、例えばアルミニウムや石英等の材料で形成される。
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、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。
なお、第1実施形態では、分割構造体20,22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を形成する分割構造体20,22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、第1実施形態では、2組の分割構造体20,22により4つの領域に区画したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、3組以上の分割構造体を用いて複数の領域に区画してもよく、1組の分割構造体により2つの領域に区画してもよい。
(サセプタ)
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は例えば、カーボン、窒化アルミニウム、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、アルミニウムで形成しても良い。
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は例えば、カーボン、窒化アルミニウム、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、アルミニウムで形成しても良い。
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2及び図3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を同一円に沿うように並べて載置する載置面を有し、該載置面が反応容器203の反応容器天井203aと対向するように構成されている。
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を、処理する基板200の枚数に対応して設けることが好ましい。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(凹部)としてもよい。基板載置部217bは、サセプタ217の上面に設けられ、前記サセプタ217の回転中心に対してその周囲に配置され、前記基板が載置される凹部として設けられている。基板載置部217b内には後述する基板支持部240aや基板支持部240bが設けられ、これらの基板支持部240aまたは240b上に基板200が載置される。凹形状に形成された基板載置部217b内に基板200が載置されることにより、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が基板載置部217bから飛び出してしまうことを防止することができる。
サセプタ217には、サセプタ217を昇降させる昇降駆動部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。さらに、図3および図8に示すように、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の裏面を基板支持部240aにより支持する基板支持部240aを有する基板突き上げピン266が複数設けられている。基板突き上げピン266は、基板載置部217b内部に設けられ、基板200を昇降させるリフトピンとして機能する。また、図8に示すように、基板支持部240aは、基板200が基板載置部217b内に載置される際に、基板載置部217bの底面と基板200の裏面との間で基板200を支持して、基板載置部217bの底面と基板200の裏面との間に空間を形成するように設けられている。基板載置部217bと基板支持部240aは、基板載置部217bの底部と基板200の裏面との間の空間が基板200の上面側の空間と連通するように(すなわち、ガスが両空間の間を流通するように)、構成されている。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、又は昇降駆動部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。
基板載置部217b内部には、サセプタ217の上面よりも低い凸部である基板支持部240bが設けられている。第1実施形態では、この基板支持部240bの高さ(厚さ)は、基板支持部240aの高さよりも低く(薄く)構成されており、基板支持部240aにより支持された基板200は、基板支持部240bに接触しないように構成されている。また、第1実施形態では、図12に示すように、基板支持部240bは基板載置部217bの内縁の全周に亘って設けられている。図12において、一点鎖線は基板載置部217b内に載置された基板200の外縁を示しており、灰色でハッチングされた領域が基板支持部240bを示している。
更に第1実施形態では、サセプタ217表面における基板載置部217bの底部に、基板載置部217bの底面と基板200の裏面との間の空間内の雰囲気を排気する第1の排気口23が設けられている。第1実施形態では、一つの基板載置部217bの中心部に第1の排気口23を1個設ける構成としているが、これを一つの基板載置部217b内に複数設ける構成としてもよい。また、サセプタ217を貫通し基板突き上げピン266が収容される貫通孔217aが、この第1の排気口23の機能を代用、あるいは、第1の排気口23と共に排気口の機能を共用してもよい。
なお、本実施形態では、基板支持部240bの高さは基板支持部240aの高さよりも低く構成されているが、基板支持部240bの高さを基板支持部240aの高さよりも高くして(もしくは基板支持部240aを設けないで)、基板支持部240bにより基板200を支持するように構成してもよい。この場合、第1の排気口23からのガスの排気は制限されるが、一方で、基板200の上面側から裏面側へのガスの流入を制限してガス溜りの発生を抑制することができる。
また、第1実施形態とは異なる他の実施形態として、図13に示すように、基板支持部240bは、基板載置部217bの内縁の一部の区間に設けられていてもよい。当該他の実施形態の場合、基板200を基板支持部240bにより支持するようにし、基板支持部240aでは支持しないように構成する。基板支持部240bが設けられていない区間は、基板載置部217bの底部と基板200の裏面との間の空間と、基板200の上面側の空間とを連通させるガス流路を形成する。また、本実施形態において基板支持部240aを設けて基板200を基板支持部240aで支持する場合、図12に示す実施形態に比べて、両空間の間をよりガスが流れ易く(すなわち、コンダクタンスを大きく)することができる。
また、基板支持部240bは、図13のように基板載置部217bの内縁に設ける場合に限らず、基板200の裏面のガスの流れを阻害しない限りにおいて、基板載置部217bの面内に適宜配置することができる。例えば、基板載置部217b内において、後述する第1の排気口23を中心として放射状に複数の凸部を設け、これを基板支持部240bとして基板200を支持するようにしてもよい。また、第1の排気口23を中心として複数の円弧状の凸部を設けてもよい。サセプタ217内のヒータ218からの熱を基板200に伝達することや、基板200と基板支持部217bとの摩擦力を確保することを重視する場合、基板支持部240bの面積をより大きくすることが望ましい。
昇降駆動部268には、サセプタ217を回転させる回転駆動部267が設けられている。回転駆動部267の回転軸は、サセプタ217に接続されている。回転駆動部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。回転駆動部267には、後述するコントローラ300が、カップリング部267aを介して接続されている。
(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。
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。
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。
また、処理室202を構成する処理室壁202eの内部には、加熱部としてのヒータ219が一体的に埋め込まれており、処理室202内を例えば150℃〜200℃程度にまで加熱するよう構成されている。
(サセプタの周辺構造)
処理室壁202e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、処理室202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の基板載置部217bとの間で基板200を搬送する。
処理室壁202e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、処理室202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の基板載置部217bとの間で基板200を搬送する。
(ガス導入部)
図2及び図5を用いて、ガス導入部について説明する。反応容器天井203aの中央部には、例えば筒状に形成されたガス導入部250が設けられている。
図2及び図5を用いて、ガス導入部について説明する。反応容器天井203aの中央部には、例えば筒状に形成されたガス導入部250が設けられている。
ガス導入部250の筒状内部は、第2処理ガス導入部252、不活性ガス導入部253及びクリーニングガス導入部258に区画されている。ガス導入部250内の第2処理領域201b側には、第2処理ガス導入部252が設けられている。また、ガス導入部250内の第1処理領域201a側、第一のパージ領域204a側及び第二のパージ領域204b側には、不活性ガス導入部253が設けられている。
第2処理ガス導入部252の第2処理領域201b側の側壁には、第2処理領域201bに開口する第2処理ガス噴出口255が設けられている。
不活性ガス導入部253の第1処理領域201a側の側壁には、第1処理領域201aに開口する不活性ガス噴出口254が設けられている。また、不活性ガス導入部253の第一のパージ領域204a側の側壁には、第一のパージ領域204aに開口する不活性ガス噴出口256が設けられている。さらに、不活性ガス導入部253の第二のパージ領域204bの側の側壁には、第二のパージ領域204bに開口する不活性ガス噴出口257が設けられている。これらの各不活性ガス噴出口254,256,257は、いずれも後述するライン状ガス供給部281a,281b,281cに対応して設けられたものである。
ガス導入部250の底には、クリーニングガス導入部258の端部であるクリーニングガス供給孔259が設けられている。
なお、第1実施形態では、後述する各ライン状ガス供給部281a,281b,281c及びプラズマ生成部206のそれぞれにもガス供給がされるようにガス導入部が設けられている。
反応容器203の第一の処理領域201aにおける天井部には、ライン状ガス供給部281aへのガス供給を行うための第1処理ガス導入部282が設けられている。第1処理ガス導入部282の下端側は、ライン状ガス供給部281aの上部に接続されている。
反応容器203の第一のパージ領域204aにおける天井部には、ライン状ガス供給部281bへのガス供給を行うための第1不活性ガス導入部(ただし不図示)が設けられている。また、反応容器203の第二のパージ領域204bにおける天井部には、ライン状ガス供給部281cへのガス供給を行うための第2不活性ガス導入部(ただし不図示)が設けられている。これらの不活性ガス導入部の下端側は、ライン状ガス供給部281b又はライン状ガス供給部281cの上部に接続されている。
反応容器203の第二の処理領域201bにおける天井部には、プラズマ生成部206へのガス供給を行うためのプラズマ生成部側ガス導入部260が設けられている。プラズマ生成部側ガス導入部260の下端側は、プラズマ生成部206の上部に接続されている。
なお、ガス導入部250の筒状内部に設けられた各種のガス導入部や、それら各種のガス導入部に対応して設けられた各噴出口については、少なくとも何れかを設けなくてもよく、また全てを設けないように構成することもできる。その場合、ライン状ガス供給部281a、281b、281c等の、他の位置に設けられたガス供給部からガスを導入する。
(第1処理ガス供給系)
第1処理ガス導入部282の上端には、第1処理ガス供給管232aの下流端が接続されている。第1処理ガス供給管232aには、上流方向から順に、第1処理ガス供給源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1処理ガス導入部282の上端には、第1処理ガス供給管232aの下流端が接続されている。第1処理ガス供給管232aには、上流方向から順に、第1処理ガス供給源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1処理ガス供給管232aからは、第1元素を含有するガスである第1処理ガスが、第一の処理領域201a内に対して供給される。
第1実施形態においては、第1処理ガスを原料ガスとして用いる。ここでいう「原料ガス」とは、処理ガスの一つであり、薄膜形成の際の原料になるガスである。原料ガスは、薄膜を構成する第1元素として、例えばシリコン、チタン、タンタル、ハフニウム、ジルコニウム、ルテニウム、ニッケル、およびタングステンの少なくともいずれか一つを含む。具体的には、第1実施形態において、原料ガスは、例えばジクロロシラン(略称:DCS)ガスである。
(第2処理ガス供給系)
第2処理ガス導入部252の上端には、第2処理ガス供給管233aの下流端が接続されている。第2処理ガス供給管233aには、上流方向から順に、第2処理ガス供給源233b、MFC233c、及び開閉弁であるバルブ233dが設けられている。
第2処理ガス導入部252の上端には、第2処理ガス供給管233aの下流端が接続されている。第2処理ガス供給管233aには、上流方向から順に、第2処理ガス供給源233b、MFC233c、及び開閉弁であるバルブ233dが設けられている。
また、第2処理ガス供給管233aのバルブ233dよりも下流側には、第2処理ガス分岐管233eの上流端が接続されている。第2処理ガス分岐管233eの下流端は、プラズマ生成部側ガス導入部260の上端に接続されている。第2処理ガス分岐管233eには、開閉弁であるバルブ233fが設けられている。
第2処理ガス供給管233aからは、第2元素を含有するガスである第2処理ガスが第二の処理領域201b内に対して供給される。このとき、第2処理ガスは、プラズマ生成部206によりプラズマ状態とされる。
第1実施形態においては、第2処理ガスを反応ガスとして用いる。ここでいう「反応ガス」とは、処理ガスの一つであり、後述するようにプラズマ状態となって、原料ガスによって基板200上に形成された第1元素含有層と反応するガスである。反応ガスは、原料ガスが含有する第1元素とは異なる第2元素を含有する。第2元素としては、例えば、窒素、酸素、炭素、水素のいずれか一つ、もしくはその組み合わせが挙げられる。第1実施形態において、反応ガスは、例えば窒素含有ガスであるアンモニア(NH3)ガスが用いられる。
(不活性ガス供給系)
第1不活性ガス導入部と第2不活性ガス導入部にはそれぞれ、第1不活性ガス供給管234aの下流端が接続されている。第1不活性ガス供給管234aには、上流方向から順に、不活性ガス供給源234b、MFC234c、及び開閉弁であるバルブ234dが設けられている。第1不活性ガス供給管234aからは、不活性ガスが、第一のパージ領域204a内及び第二のパージ領域204b内のそれぞれに対して、パージガスとして供給される。
第1不活性ガス導入部と第2不活性ガス導入部にはそれぞれ、第1不活性ガス供給管234aの下流端が接続されている。第1不活性ガス供給管234aには、上流方向から順に、不活性ガス供給源234b、MFC234c、及び開閉弁であるバルブ234dが設けられている。第1不活性ガス供給管234aからは、不活性ガスが、第一のパージ領域204a内及び第二のパージ領域204b内のそれぞれに対して、パージガスとして供給される。
また、第1不活性ガス供給管234aのバルブ234dよりも下流側には、第1不活性ガス分岐管234eの上流端が接続されている。第1不活性ガス分岐管234eの下流端は、ガス導入部250における不活性ガス導入部253の上端に接続されている。第1不活性ガス分岐管234eには、開閉弁であるバルブ234fが設けられている。
第1不活性ガス分岐管234eからは、不活性ガスが、第一の処理領域201a内、第一のパージ領域204a内及び第二のパージ領域204b内のそれぞれに対して供給される。各不活性ガス噴出口254,256,257から噴出する不活性ガスは、分割構造体20,22に沿ったガス流を形成することになる。
第1実施形態においては、不活性ガスとして、例えば窒素(N2)ガスを用いる。なお、不活性ガスとしては、N2ガスのほか、例えばヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス等の希ガスを用いることができる。
また、第1処理ガス供給管232aのバルブ232dよりも下流側には、第2不活性ガス供給管235aの下流端が接続されている。第2不活性ガス供給管235aには、上流方向から順に、不活性ガス供給源235b、MFC235c、及び開閉弁であるバルブ235dが設けられている。
第2不活性ガス供給管235aからは、不活性ガスがライン状ガス供給部281aを介して、第一の処理領域201a内に対して供給される。ライン状ガス供給部281aから第一の処理領域201a内に供給される不活性ガスは、キャリアガス又は希釈ガスとして作用する。
また、第2処理ガス供給管233aのバルブ233dよりも下流側には、第3不活性ガス供給管236aの下流端が接続されている。第3不活性ガス供給管236aには、上流方向から順に、不活性ガス供給源236b、MFC236c、及び開閉弁であるバルブ236dが設けられている。
第3不活性ガス供給管236aからは、不活性ガスが第2処理ガス噴出口255を介して、又はプラズマ生成部206内のガス導入路及びガス噴出口を介して、第二の処理領域201b内に対して供給される。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、キャリアガス又は希釈ガスとして作用する。
(プラズマ生成部)
第二の処理領域201b内の上方には、プラズマ生成部206の少なくとも一部が設けられている。プラズマ生成部206は、第二の処理領域201b内に反応ガスのプラズマを生成するよう構成されている。
第二の処理領域201b内の上方には、プラズマ生成部206の少なくとも一部が設けられている。プラズマ生成部206は、第二の処理領域201b内に反応ガスのプラズマを生成するよう構成されている。
第二の処理領域201b内には、例えば互いに水平方向に並んだ一対の棒状の電極271が設けられている。一対の電極271は、例えば石英製のカバー206aで覆われている。プラズマ生成部206のカバー206a内には、反応ガスの導入路が設けられている。
一対の電極271には、インピーダンスを整合する整合器272を介して、高周波電源273が接続されている。高周波電源273から電極271に高周波電力が印加されることにより、一対の電極271の周辺にプラズマが生成される。主に一対の電極271の直下にプラズマが生成される。
プラズマ生成部206の一対の電極271は、平面視で反応容器203の中心から外側に向かう径方向に沿って設けられ、また基板200の上面と平行に設けられている。一対の電極271は、基板200が通過する経路上に配置されている。
(ライン状ガス供給部)
図8は、第1実施形態においてライン状ガス供給部281aが設けられた第一の処理領域201a内の縦断面概略図である。第一の処理領域201a内には、反応容器203内の天井面からサセプタ217上の基板200の側に向けて突出するように、ライン状ガス供給部281aが設けられている。ライン状ガス供給部281aは、その下面側に、サセプタ217の回転径方向に延びるライン状に形成された開口部283を有しており、その開口部283からガスを噴出することで第一の処理領域201a内へのガス供給を行うように構成されている。ここで、「ライン状」とは、線のような細長い形を意味する。すなわち、開口部283は、平面視したときに長尺帯状に連続する開口によって形成されている。
図8は、第1実施形態においてライン状ガス供給部281aが設けられた第一の処理領域201a内の縦断面概略図である。第一の処理領域201a内には、反応容器203内の天井面からサセプタ217上の基板200の側に向けて突出するように、ライン状ガス供給部281aが設けられている。ライン状ガス供給部281aは、その下面側に、サセプタ217の回転径方向に延びるライン状に形成された開口部283を有しており、その開口部283からガスを噴出することで第一の処理領域201a内へのガス供給を行うように構成されている。ここで、「ライン状」とは、線のような細長い形を意味する。すなわち、開口部283は、平面視したときに長尺帯状に連続する開口によって形成されている。
開口部283の内周側(サセプタ217の回転中心側)の端縁は、サセプタ217の回転時に基板200の内周側端縁が通過する位置よりもさらにサセプタ217の回転中心側に位置している。開口部283の外周側の端縁は、サセプタ217の回転時に基板200の外周側端縁が通過する位置よりもさらにサセプタ217の外周側に位置している。
なお、第1実施形態において、第一の処理領域201a、第一のパージ領域204a及び第二のパージ領域204bの各領域内は、それぞれが略同様に構成されているため、第一のパージ領域204a内及び第二のパージ領域204b内については説明を省略する。以下の説明においては、第一の処理領域201aにおけるライン状ガス供給部281a、第一のパージ領域204aにおけるライン状ガス供給部281b、第二のパージ領域204bにおけるライン状ガス供給部281cを、総称して「ライン状ガス供給部281」とする。
(排気部)
図3および図5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、排気ダクト24および排気ダクト26を介して排気する排気管231が設けられている。また、反応容器203の底面であってサセプタ217の下部に設けられ、第1の排気口23から排気されたガスを排気する第3の排気口25が設けられている。第1実施形態では、第3の排気口25は、処理領域201a,201b、パージ領域204a,204bのそれぞれに設けられている。ただし、後述する他の実施形態の様に、特定の1以上の処理領域又はパージ領域にのみ設けてもよい。
図3および図5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、排気ダクト24および排気ダクト26を介して排気する排気管231が設けられている。また、反応容器203の底面であってサセプタ217の下部に設けられ、第1の排気口23から排気されたガスを排気する第3の排気口25が設けられている。第1実施形態では、第3の排気口25は、処理領域201a,201b、パージ領域204a,204bのそれぞれに設けられている。ただし、後述する他の実施形態の様に、特定の1以上の処理領域又はパージ領域にのみ設けてもよい。
第3の排気口25には排気管230が接続されており、特に基板載置部217b内の雰囲気を第1の排気口23および第3の排気口25を介して反応容器203外に排気する。排気管230と排気管231は、反応容器203の下方で合流している。排気管230,231には、圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)244、245、及びバルブ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、バルブ243、APC244、245はコントローラ300により制御され、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するよう構成されている。
なお、第1の排気口23は、サセプタ217の裏面へ貫通せずに、サセプタ217の内部において昇降駆動部268へ向かって形成された排気路を介し、昇降駆動部268内を経由して処理室202外へ連通するように構成されてもよい。また、図4においては、第2の排気口24aに接続される排気管231と、第3の排気口25に接続される排気管230は1つの排気管に接続され、1つの排気管には1つの真空ポンプ246が接続されているが、第2の排気口24aに接続される排気管と、第3の排気口25に接続される排気管は、それぞれ異なる排気ポンプに接続されていてもよい。異なる排気ポンプを用いることにより、各排気管からの排気量の調整がより容易になる。
第1実施形態では、図5に示すように、第一の処理領域201aと第二の処理領域201bのそれぞれに、第3の排気口25と、第2の排気口24aが設けられている。第3の排気口25および第1の排気管230によって、第1の排気部が構成され、第1の排気ダクト24と第2排気管231によって、第2の排気部が構成されている。
第1の排気ダクト24は、第一の処理領域201a及び第二の処理領域201bにおいて、サセプタ217の外周部に円弧状に設けられる。ここで、周方向とは、サセプタ217の外周に沿った方向であり、サセプタ217の回転方向である。径方向とは、サセプタ217の中心から外周へ向かう方向である。
第1の排気ダクト24は、例えば中空円弧形状の排気ダクトであって、サセプタ217の外周部に設けられる。第1の排気ダクト24は、配管容器24cと、この配管容器24cの上面を閉じる配管蓋24dとで構成され、配管蓋24dのサセプタ217の載置面と同じ向きの上面(つまり第1の排気ダクト24の上面)に、複数の第2の排気口24aが形成されている。第2の排気口24aは、主に処理室202内の雰囲気を排気するものである。第1実施形態における第1の排気ダクト24は、4つの排気孔24aを有するが、4つ以外の数(1つを含む)とすることも可能である。また、配管容器24cの下面には、排気管231と連通するための排気口としての排気穴24bが形成されている。
また、第2の排気口24aは、基板処理時において、サセプタ217の基板載置面よりも下方(図8のZ2方向)に配置される。つまり、第2の排気口24aは、サセプタ217の基板載置面への基板載置方向(図8のZ2方向)に、基板載置面から所定の距離を有するよう配置される。こうすることにより、基板載置面へ載置された基板表面に、十分な処理ガスを供給することが容易になる。
図8に示すように、第一の処理ガスは、ガス供給部281の開口部283より供給され、第一の処理領域201aから、基板200の表面を流れ、第2の排気口24aを介して第2の排気管231内へ流れる。また、第一の処理ガスは、基板200の表面だけでなく基板200と基板支持部240bの間等から基板200の裏面を流れ、第1の排気口23と、第一の処理領域201aに設けられた第3の排気口25を介して排気管230へ流れ、排気管231から反応容器203外へ排出される。
なお、第二の処理領域201bにおいても、第一の処理領域201aの場合と同様であり、第二の処理領域201bに供給された第二の処理ガスは、基板200の表面を流れ、第2の排気口24aを介して第2の排気管231内へ流れる。また、第二の処理ガスも、基板200の表面だけでなく基板200と基板支持部240bの間等から基板200の裏面を流れ、第1の排気口23と、第二の処理領域201bに設けられた第3の排気口25を介して排気管230へ流れ、排気管231から反応容器203外へ排出される。
また、第一のパージ領域204aと第二のパージ領域204bのサセプタ217の外周部には、それぞれ、中空円弧形状の第3の排気部としての第2の排気ダクト26が設置されている。第2の排気ダクト26は、第1の排気ダクト24と同様の構造であって、第2の排気口24aと同方向の、複数の第4の排気口26aを有する。また、第2の排気ダクト26は、第1の排気ダクト24と同様に、その下面に、排気管231と連通するための排気穴26bを有する。第2の排気ダクト26は、サセプタ217の外周部に、第1の排気ダクト24と同様の位置(高さ方向の位置を含む)に配置される。高さ方向とは、図8のZ方向である。また、図8に示すように、第1実施形態では、第一の処理領域201aおよび第二の処理領域201bと同様に、第一のパージ領域204aおよび第二のパージ領域204bにもそれぞれ、第3の排気口25およびそれに接続される第1の排気管230が設けられている。
第一のパージ領域204aと第二のパージ領域204bへ供給された不活性ガスは、それぞれ排気口26aを介して第2の排気ダクト26内へ流れる。そして、第2の排気ダクト26から排気管231へ流れ、排気管231から反応容器203外へ排出される。また、第一のパージ領域204aと第二のパージ領域204bへ供給された不活性ガスは、基板200の表面だけでなく、基板200と基板支持部240bの間等から基板200の裏面を流れ、第1の排気口23と、各領域に設けられた第3の排気口25を介して排気管230へ流れ、排気管231から反応容器203外へ排出される。こうして、第一、第二の処理ガスが反応容器203内で互いに混ざることを効果的に抑制できる。
(制御部)
次に、図4を用い、第1実施形態の制御部(制御手段)であるコントローラ300について説明する。図4は、第1実施形態で好適に用いられる基板処理装置10のコントローラの概略構成図である。
次に、図4を用い、第1実施形態の制御部(制御手段)であるコントローラ300について説明する。図4は、第1実施形態で好適に用いられる基板処理装置10のコントローラの概略構成図である。
制御部(制御手段)であるコントローラ300は、CPU301a、RAM(Random Access Memory)301b、記憶装置301c、I/Oポート301dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM301b、記憶装置301c、I/Oポート301dは、内部バス301eを介して、CPU301aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ300には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置302が接続されている。
記憶装置301cは、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶装置301c内には、基板処理装置10の動作を制御する制御プログラムや、後述する成膜処理等の基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピが、読み出し可能に格納されている。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。また、RAM301bは、CPU301aによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域として構成されている。
I/Oポート301dは、上述のMFC232c〜237c、バルブ232d〜237d,243、圧力センサ248、APC244,245、真空ポンプ246、ヒータ218,219、温度センサ274、整合器272、高周波電源273、回転機構267、昇降機構268等に接続されている。
CPU301aは、記憶装置301cから制御プログラムを読み出して実行するとともに、入出力装置302からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置301cからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、CPU301aは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、MFC232c〜237cによる各種ガスの流量調整動作、バルブ232d〜237d,243の開閉動作、APC244,245の開閉動作及び圧力センサ248に基づくAPC244,245による圧力調整動作、温度センサ274に基づくヒータ218の温度調整動作、真空ポンプ246の起動及び停止、回転機構267によるサセプタ217の回転及び回転速度調節動作、昇降機構268によるサセプタ217の昇降動作、高周波電源273による電力供給及び停止、整合器272によるインピーダンス調整動作等を制御するように構成されている。
コントローラ300は、外部記憶装置(例えば、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ)303に格納された上述のプログラムをコンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置301cや外部記憶装置303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ている。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置301c単体のみを含む場合、外部記憶装置303単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置303を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
(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を備える処理室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。なお、以下の説明において、基板処理装置10の構成各部の動作は、コントローラ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を備える処理室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。なお、以下の説明において、基板処理装置10の構成各部の動作は、コントローラ300により制御される。
ここでは、第一の処理ガスとして、シリコン含有ガスであるDCSを用い、第二の処理ガスとして、窒素含有ガスであるNH3ガスを用い、基板200上に絶縁膜として窒化シリコン膜(SiN膜)を形成する例について説明する。
(基板搬入・載置工程(S101))
基板200を反応容器203内へ搬入し、基板載置部217b内に載置する基板搬入・載置工程について説明する。まず、昇降駆動部268により基板200の搬送位置までサセプタ217を下降させることにより、基板突き上げピン266の上部に設けられた基板支持部240a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ようにする。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を搬入し、各基板200を基板支持部240a上に載置する。
基板200を反応容器203内へ搬入し、基板載置部217b内に載置する基板搬入・載置工程について説明する。まず、昇降駆動部268により基板200の搬送位置までサセプタ217を下降させることにより、基板突き上げピン266の上部に設けられた基板支持部240a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ようにする。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を搬入し、各基板200を基板支持部240a上に載置する。
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、昇降駆動部268によりサセプタ217を上昇させる。これにより、基板載置部217b内の基板支持部240a上に支持された状態で基板200が載置される。なお、他の実施形態においては、基板支持部240a上に限らず、基板支持部240b上に基板200を載置するようにしてもよい。
真空ポンプ246は、少なくとも基板搬入・載置工程(S101)から後述する基板搬出工程(S109)が終了するまでの間は、常に作動させた状態とする。
(サセプタの回転開始(S102))
基板200を基板載置部217b上に載置した後、回転駆動部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の回転速度はコントローラ300によって、所定の速度に制御される。所定の速度は、例えば1回転/秒である。
基板200を基板載置部217b上に載置した後、回転駆動部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の回転速度はコントローラ300によって、所定の速度に制御される。所定の速度は、例えば1回転/秒である。
(ガス供給・圧力調整工程(S103))
サセプタ217が所定の回転速度に到達した後、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DCSガスを供給し、バルブ233dを開けて第二の処理領域201b内にNH3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。
サセプタ217が所定の回転速度に到達した後、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DCSガスを供給し、バルブ233dを開けて第二の処理領域201b内にNH3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。
第一の処理領域201aに供給されるDCSガスは、第一の処理領域201a内のガスを第1の排気口23、第3の排気口25、および第2の排気口24aを介して、排気管230,231から排気する。DCS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、キャリアガス或いは希釈ガスとしての不活性ガスを第一の処理領域201a内に供給することが好ましい。
また、第二の処理領域201bに供給されるNH3ガスは、第二の処理領域201b内の第1の排気口23、第3の排気口27、および第2の排気口24aを介して、排気管231から排気する。NH3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、キャリアガス或いは希釈ガスとしての不活性ガスを第二の処理領域201b内に供給することが好ましい。
また、第一のパージ領域204a及び第二のパージ領域204bにそれぞれ供給されるパージガスとしての不活性ガスであるN2ガスは、各パージ領域内の第1の排気口23、第3の排気口27、および第4の排気口26aを介して、排気管231から排気する。
また、ガス供給と並行して、反応容器203内が所望の圧力(例えば200Pa)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内の圧力は圧力センサ248で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPC244,245の開度をフィードバック制御する。
(プラズマ生成開始(S104))
次に、サセプタ217が回転中に、プラズマ生成部206を構成する電極に、高周波電源273から電力の供給を開始することにより、第二の処理領域201bにプラズマを生成する。
次に、サセプタ217が回転中に、プラズマ生成部206を構成する電極に、高周波電源273から電力の供給を開始することにより、第二の処理領域201bにプラズマを生成する。
(成膜工程(S105))
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NH3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等により、第二の処理領域201b内に回転して運ばれてくる基板200をプラズマ処理する。
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NH3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等により、第二の処理領域201b内に回転して運ばれてくる基板200をプラズマ処理する。
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の順に移動を繰り返す。そのため、基板200には、DCSガスの供給、N2ガスの供給(パージ)、プラズマ状態とされたNH3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、成膜工程(S105)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(S201))
まず、第一の処理領域201aを通過した基板200表面にDCS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。
まず、第一の処理領域201aを通過した基板200表面にDCS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。
(第一のパージ領域通過(S202))
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ガスが供給されることにより、基板200の表面や裏面側の空間がパージされる。該供給されたガスは、第一のパージ領域204a内の第1の排気口23、第3の排気口25、および第4の排気口26aを介して排気される。本実施形態では、基板載置部217b内に滞留したガス(例えばDCSガス)が、第1の排気口23を介して効率的にパージされる。
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ガスが供給されることにより、基板200の表面や裏面側の空間がパージされる。該供給されたガスは、第一のパージ領域204a内の第1の排気口23、第3の排気口25、および第4の排気口26aを介して排気される。本実施形態では、基板載置部217b内に滞留したガス(例えばDCSガス)が、第1の排気口23を介して効率的にパージされる。
(第二の処理ガス領域通過(S203))
次に、第二の処理領域201bを通過する基板200表面にプラズマ状態となったNH3ガスが供給される。このとき、プラズマ状態となったNH3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、シリコン含有層は窒化されて、シリコン及び窒素を含むSiN層へと改質される。
次に、第二の処理領域201bを通過する基板200表面にプラズマ状態となったNH3ガスが供給される。このとき、プラズマ状態となったNH3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、シリコン含有層は窒化されて、シリコン及び窒素を含むSiN層へと改質される。
(第二のパージ領域通過(S204))
そして、第二の処理領域201bでSiN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ガスが供給されることにより、基板200の表面や裏面側の空間がパージされる。該供給されたガスは、第二のパージ領域204b内の第1の排気口23、第3の排気口25、および第4の排気口26aを介して排気される。また第1実施形態では、基板載置部217b内に滞留したガス(例えばNH3ガス)も、第1の排気口23を介して効率的にパージされる。
そして、第二の処理領域201bでSiN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ガスが供給されることにより、基板200の表面や裏面側の空間がパージされる。該供給されたガスは、第二のパージ領域204b内の第1の排気口23、第3の排気口25、および第4の排気口26aを介して排気される。また第1実施形態では、基板載置部217b内に滞留したガス(例えばNH3ガス)も、第1の排気口23を介して効率的にパージされる。
(サイクル数の確認(S205))
このように、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SiN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、成膜処理を終了し、サイクルを所定の回数実施しなかった場合、S201に戻りサイクル処理を継続する。
このように、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SiN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、成膜処理を終了し、サイクルを所定の回数実施しなかった場合、S201に戻りサイクル処理を継続する。
(プラズマ生成等の停止(S106〜S108))
S205にて基板200上に所望の膜厚のSiN膜が形成されたと判断した後、プラズマ生成部206におけるプラズマ生成を停止する(S106)。このとき、DCSガス及びNH3ガスの第一の処理領域201a及び第二の処理領域201bへの供給も停止する(S107)その後、サセプタ217の回転を停止する(S108)。
S205にて基板200上に所望の膜厚のSiN膜が形成されたと判断した後、プラズマ生成部206におけるプラズマ生成を停止する(S106)。このとき、DCSガス及びNH3ガスの第一の処理領域201a及び第二の処理領域201bへの供給も停止する(S107)その後、サセプタ217の回転を停止する(S108)。
(基板搬出工程(S109))
上記プラズマ生成等の停止(S106〜S108)が終了した後、基板を搬出する。まず、昇降駆動部268により基板200の搬送位置までサセプタ217を下降させることにより、基板支持部240aに載置された基板200を、サセプタ217表面よりも所定の高さ分だけ高い位置で支持させる。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、反応容器203内の基板200を、反応容器203の外へ搬出する。そして、所定枚数単位の多枚葉処理を所定回数実施した場合は(S110でYes)、本実施形態に係る基板処理工程を終了し、所定回数実施していない場合は(S110でNo)、S101に戻る。
上記プラズマ生成等の停止(S106〜S108)が終了した後、基板を搬出する。まず、昇降駆動部268により基板200の搬送位置までサセプタ217を下降させることにより、基板支持部240aに載置された基板200を、サセプタ217表面よりも所定の高さ分だけ高い位置で支持させる。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、反応容器203内の基板200を、反応容器203の外へ搬出する。そして、所定枚数単位の多枚葉処理を所定回数実施した場合は(S110でYes)、本実施形態に係る基板処理工程を終了し、所定回数実施していない場合は(S110でNo)、S101に戻る。
(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)基板載置部217bの底面と基板200の裏面との間の空間内のガス(雰囲気)を排気するための第1の排気口23を設けることにより、当該空間内に滞留するガスを排気することができる。従って、処理領域内において供給された処理ガスが当該空間に滞留したまま他の処理領域内に移動し、当該他の処理領域内に供給された他の処理ガスとの間で意図しない気相反応が起きてしまうことを防止することができる。
特に、1つの基板載置部217bが複数の処理領域にまたがってしまう程度にまで、反応容器内で区画された各処理領域の幅(角度)が狭く構成されている場合、基板載置部217b内に滞留したガスを処理領域間のパージ領域のみでパージするのは困難であり、本実施形態の適用は好適である。
(b)基板載置部217bと基板支持部240aは、基板載置部217bの底部と基板200の裏面との間の空間が基板200の上面側の空間と連通するように構成されているため、当該空間内のガスを効率的に排気することができる。(c)基板200の上面側から供給された処理ガスが基板200の外縁に向かって流れ、基板200の裏面側に回り込むようなガスの流路を形成することができる。従って、特に、第1の排気口23の位置、数、大きさの少なくとも何れかを、基板200の上面への処理ガスの供給が均等となるように設定することにより、基板200の処理に関する面内均一性を向上させることができる。
(d) 第1の排気口23から排気されたガスを排気する第3の排気口25を設けることにより、基板載置部217bの底部と基板200の裏面との間の空間のガスを、第3の排気口25からより効率的に排気することができる。
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)基板載置部217bの底面と基板200の裏面との間の空間内のガス(雰囲気)を排気するための第1の排気口23を設けることにより、当該空間内に滞留するガスを排気することができる。従って、処理領域内において供給された処理ガスが当該空間に滞留したまま他の処理領域内に移動し、当該他の処理領域内に供給された他の処理ガスとの間で意図しない気相反応が起きてしまうことを防止することができる。
特に、1つの基板載置部217bが複数の処理領域にまたがってしまう程度にまで、反応容器内で区画された各処理領域の幅(角度)が狭く構成されている場合、基板載置部217b内に滞留したガスを処理領域間のパージ領域のみでパージするのは困難であり、本実施形態の適用は好適である。
(b)基板載置部217bと基板支持部240aは、基板載置部217bの底部と基板200の裏面との間の空間が基板200の上面側の空間と連通するように構成されているため、当該空間内のガスを効率的に排気することができる。(c)基板200の上面側から供給された処理ガスが基板200の外縁に向かって流れ、基板200の裏面側に回り込むようなガスの流路を形成することができる。従って、特に、第1の排気口23の位置、数、大きさの少なくとも何れかを、基板200の上面への処理ガスの供給が均等となるように設定することにより、基板200の処理に関する面内均一性を向上させることができる。
(d) 第1の排気口23から排気されたガスを排気する第3の排気口25を設けることにより、基板載置部217bの底部と基板200の裏面との間の空間のガスを、第3の排気口25からより効率的に排気することができる。
<本発明の他の実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図9は、第2実施形態に係る基板処理装置10における第一の処理領域201a内の縦断面概略図である。
第2実施形態は、第1実施形態における処理室203の下面に設けられていた、第3の排気口25を設けていない点で第1実施形態と構成が異なる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図9は、第2実施形態に係る基板処理装置10における第一の処理領域201a内の縦断面概略図である。
第2実施形態は、第1実施形態における処理室203の下面に設けられていた、第3の排気口25を設けていない点で第1実施形態と構成が異なる。
本実施形態では、基板200の表面に供給されたガスは、第2の排気口24aを介して、排気管231より排出される。同時に、基板が載置される凹部である基板載置部217bの底面と基板200の裏面との間の空間内に回り込んだガス(雰囲気)は、基板載置部217b下面に設けられた第1の排気口23を通り、第2の排気口24aを介して、排気管231より排出される。この時、基板載置部217bの底面と基板200の裏面との間の空間内に回り込んだガスは、第1の排気口23と共に、貫通口217aを通過して、更に第2の排気口24aを介して、排気管231より排出してもよい。これにより、第1の実施形態よりも簡単な構成で、基板200の裏面に残留する可能性のあるガスを処理領域外に排出することが可能となる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図10は、第3実施形態に係る基板処理装置10における第一の処理領域201a内の縦断面概略図である。
第3実施形態は、第1実施形態における第2の排気口24a及び第1の排気ダクト24を設けていない点で第1実施形態と構成が異なる。
図10は、第3実施形態に係る基板処理装置10における第一の処理領域201a内の縦断面概略図である。
第3実施形態は、第1実施形態における第2の排気口24a及び第1の排気ダクト24を設けていない点で第1実施形態と構成が異なる。
本実施形態では、基板200の表面に供給されたガスは、基板200と基板支持部240bとの間の空間を経由して、第1の排気口23、第3の排気口25、排気管20を通り、排気管231より処理室203外に排出される。この時、基板載置部217bの底面と基板200の裏面との間の空間内に回り込んだガスは、第1の排気口23と共に、貫通口217aからも、第3の排気口25を介して排気管231より排出されるようにしてもよい。これにより、第1の実施形態よりも簡単な構成で、基板200の裏面に残留する可能性のあるガスを処理領域外に排出することが可能となる。なお、本実施形態の場合、第3の排気口25を特定の処理領域のみに設けると、第3の排気口25が設けられた領域内と設けられていない領域内との間で大きな圧力差が生じる場合がある。そのため、本実施形態の場合は、第3の排気口25を全ての処理領域内のそれぞれに設けることが望ましい。
また、反応容器203内に供給されたガスがサセプタ217の外周を経由して第3の排気口25へ排気される排気流路は比較的制限されているため、第2の排気口24a(第1の排気ダクト24)を設けない本構成の場合には、サセプタ217の上面側に供給されたガスは、第1の排気口23を経由して排気されるように構成することが望ましい。すなわち、第1の排気口23からの排気量を確保するため、基板200の外縁から第1の排気口23までの間にはガス流路が形成されることが望ましい。具体的には、基板200を基板支持部240aで支持したり、図13に示すように、基板200の外縁におけるガス流路を確保できるように基板支持部240bを構成することが望ましい。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図11は、第4実施形態に係る基板処理装置10における反応容器203の排気構造を示す上面図である。本実施形態では第一のパージ領域204a、第二のパージ領域204bの下部にのみ第3の排気口25を設けている。これにより、第1の実施形態よりも簡単な構成で、基板200の裏面に残留する可能性のあるガスを処理領域外に排出することが可能となる。
また、本実施形態では全ての処理領域に排気ダクト500(第1の排気ダクト24又は第2の排気ダクト26)を設けているため、特定領域のみに第3の排気口25を設けるように構成しても、各領域間で大きな圧力差を生じるのを防ぐことができる。
図11は、第4実施形態に係る基板処理装置10における反応容器203の排気構造を示す上面図である。本実施形態では第一のパージ領域204a、第二のパージ領域204bの下部にのみ第3の排気口25を設けている。これにより、第1の実施形態よりも簡単な構成で、基板200の裏面に残留する可能性のあるガスを処理領域外に排出することが可能となる。
また、本実施形態では全ての処理領域に排気ダクト500(第1の排気ダクト24又は第2の排気ダクト26)を設けているため、特定領域のみに第3の排気口25を設けるように構成しても、各領域間で大きな圧力差を生じるのを防ぐことができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の一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。
10・・・・・・・・基板処理装置
23・・・・・・・・第1の排気口
24・・・・・・・・第1の排気ダクト
25・・・・・・・・第3の排気口
200・・・・・・・基板
217・・・・・・・サセプタ(基板載置台)
240a・・・・・・基板支持部
240b・・・・・・基板支持部
23・・・・・・・・第1の排気口
24・・・・・・・・第1の排気ダクト
25・・・・・・・・第3の排気口
200・・・・・・・基板
217・・・・・・・サセプタ(基板載置台)
240a・・・・・・基板支持部
240b・・・・・・基板支持部
Claims (3)
- 基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられる基板載置台と、
前記基板載置台を回転させる回転駆動部と、
前記基板載置台の上面に設けられ、前記基板載置台の回転中心に対してその周囲に配置される前記基板が載置される凹部と、
前記凹部内に設けられ、前記凹部に載置される前記基板を支持して、前記凹部の底面と前記基板の裏面との間に空間を形成する基板支持部と、
前記処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、
前記凹部の底部に設けられ、前記凹部の底面と前記基板の裏面との間の空間内の雰囲気を排気する第1の排気口と、
を有する基板処理装置。 - 基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられる基板載置台と、
前記基板載置台を回転させる回転駆動部と、
前記基板載置台の上面に設けられ、前記基板載置台の回転中心に対してその周囲に配置される前記基板が載置される凹部と、
前記凹部内に設けられ、前記凹部に載置される前記基板を支持して、前記凹部の底面と前記基板の裏面との間に空間を形成する基板支持部と、
前記凹部の底部に設けられる第1の排気口と、を有する基板処理装置を準備する工程と、
前記基板支持部上に前記基板を載置する工程と、
前記基板載置台を回転させる工程と、
前記処理室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、前記第1の排気口から前記凹部の底面と前記基板の裏面との間の空間内の雰囲気を排気する、
半導体装置の製造方法。 - 基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられる基板載置台と、
前記基板載置台を回転させる回転駆動部と、
前記基板載置台の上面に設けられ、前記基板載置台の回転中心に対してその周囲に配置される前記基板が載置される凹部と、
前記凹部内に設けられ、前記凹部に載置される前記基板を支持して、前記凹部の底面と前記基板の裏面との間に空間を形成する基板支持部と、
前記凹部の底部に設けられる第1の排気口と、を有する基板処理装置を準備する手順と、
前記基板支持部上に前記基板を載置する手順と、
前記基板載置台を回転させる手順と、
前記処理室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、前記第1の排気口から前記凹部の底面と前記基板の裏面との間の空間内の雰囲気を排気する手順を
コンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016063884A JP2017183341A (ja) | 2016-03-28 | 2016-03-28 | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016063884A JP2017183341A (ja) | 2016-03-28 | 2016-03-28 | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2017183341A true JP2017183341A (ja) | 2017-10-05 |
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ID=60007190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2016063884A Pending JP2017183341A (ja) | 2016-03-28 | 2016-03-28 | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム |
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2016
- 2016-03-28 JP JP2016063884A patent/JP2017183341A/ja active Pending
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