JP2020132942A - Film deposition apparatus, and film deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の種々の側面および実施形態は、成膜装置および成膜方法に関する。 Various aspects and embodiments of the present disclosure relate to film forming equipment and film forming methods.
例えば、下記特許文献1には、所定の範囲の成長レートで、シリコン膜が非晶質で成長するように、成長温度、シリコンを含むガスの流量および成長圧力の条件を決定し、この条件でシリコン膜を基板上に形成する技術が開示されている。下記特許文献1の技術におけるシリコン膜の形成条件は、成長温度を620℃以上、シリコンを含むガスの流量を0.9slm以上、成長圧力を21kPa以上である。このようにして決定した成長温度およびシリコンを含むガスの流量および成長圧力で非晶質シリコン膜を短時間に成長させることができ、生産性の向上に寄与すると記載されている。 For example, in Patent Document 1 below, conditions of growth temperature, flow rate of gas containing silicon, and growth pressure are determined so that the silicon film grows amorphous at a growth rate in a predetermined range. A technique for forming a silicon film on a substrate is disclosed. The conditions for forming a silicon film in the technique of Patent Document 1 below are a growth temperature of 620 ° C. or higher, a flow rate of a gas containing silicon of 0.9 slm or higher, and a growth pressure of 21 kPa or higher. It is stated that the amorphous silicon film can be grown in a short time at the growth temperature and the flow rate and growth pressure of the gas containing silicon determined in this way, which contributes to the improvement of productivity.
本開示は、外気に含まれる不純物の処理容器内への侵入を低減することができる成膜装置および成膜方法を提供する。 The present disclosure provides a film forming apparatus and a film forming method capable of reducing the invasion of impurities contained in the outside air into the processing container.
本開示の一側面は、成膜装置であって、処理容器と、ガス供給源と、予備成膜室と、加熱部とを備える。ガス供給源は、処理容器内に配置された被処理体に所定の元素を含有する膜を成膜するための原料ガスの供給源である。予備成膜室は、ガス供給源から処理容器内に供給される原料ガスの流路の途中に配置されている。加熱部は、予備成膜室を、原料ガスの分解温度よりも高い温度に加熱する。また、ガス供給源から供給された原料ガスは、加熱部によって加熱された予備成膜室を通って処理容器に供給される。 One aspect of the present disclosure is a film forming apparatus, which includes a processing container, a gas supply source, a preliminary film forming chamber, and a heating unit. The gas supply source is a source of raw material gas for forming a film containing a predetermined element on the object to be processed arranged in the processing container. The pre-deposition chamber is arranged in the middle of the flow path of the raw material gas supplied from the gas supply source into the processing container. The heating unit heats the preliminary film formation chamber to a temperature higher than the decomposition temperature of the raw material gas. Further, the raw material gas supplied from the gas supply source is supplied to the processing container through the preliminary film forming chamber heated by the heating unit.
本開示の種々の側面および実施形態によれば、外気に含まれる不純物の処理容器内への侵入を低減することができる。 According to various aspects and embodiments of the present disclosure, it is possible to reduce the intrusion of impurities contained in the outside air into the processing container.
以下に、開示される成膜装置および成膜方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示される成膜装置および成膜方法が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the disclosed film forming apparatus and film forming method will be described in detail with reference to the drawings. The disclosed film forming apparatus and film forming method are not limited by the following embodiments.
ところで、被処理体に所定の膜を積層させる場合、積層される膜の性質によっては、酸素等の含有量が膜の特性に影響を与える場合がある。そのため、成膜が行われる処理容器は、処理容器の外部の空気が処理容器内に侵入しないように、気密に構成されることが好ましい。しかし、処理容器は、複数の部材で構成されており、それぞれの部材の接続部分から外気が侵入する場合がある。また、処理容器内に処理ガスを導入する配管においても、異なる配管どうしが接続される部分において外気が侵入する場合がある。 By the way, when a predetermined film is laminated on the object to be treated, the content of oxygen or the like may affect the characteristics of the film depending on the properties of the laminated film. Therefore, it is preferable that the processing container on which the film is formed is airtight so that the air outside the processing container does not enter the processing container. However, the processing container is composed of a plurality of members, and outside air may enter from the connecting portion of each member. Further, even in the piping for introducing the processing gas into the processing container, outside air may enter at a portion where different pipes are connected to each other.
部材の接続部分にOリング等のシール部材を介在させることにより、外気の侵入を抑制することができるが、外気の侵入を完全に遮断することは難しい。また、使用するガス種によっては処理容器内に処理ガスを導入する配管の加温が必要となる場合があるが、Oリングは温度の上昇による熱膨張で分子間の隙間が大きくなり、使用環境が高温であるほどガス透過性が高くなってしまう。従って、外気に含まれる不純物の処理容器内への侵入をさらに抑制することが求められる。 By interposing a sealing member such as an O-ring in the connecting portion of the member, the intrusion of outside air can be suppressed, but it is difficult to completely block the intrusion of outside air. In addition, depending on the type of gas used, it may be necessary to heat the piping that introduces the processing gas into the processing container, but the O-ring has a large gap between molecules due to thermal expansion due to the rise in temperature, and the usage environment. The higher the temperature, the higher the gas permeability. Therefore, it is required to further suppress the invasion of impurities contained in the outside air into the processing container.
そこで、本開示は、外気に含まれる不純物の処理容器内への侵入を低減することができる技術を提供する。 Therefore, the present disclosure provides a technique capable of reducing the intrusion of impurities contained in the outside air into the processing container.
[成膜装置1の構成]
図1は、本開示の一実施形態における成膜装置1の一例を示す概略断面図である。成膜装置1は、被処理体の一例である半導体ウエハ(以下、ウエハWと記載する)に対して所定の膜(例えばシリコン含有膜等)を成膜する装置である。成膜装置1は、装置本体10および制御装置100を備える。
[Structure of film forming apparatus 1]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the film forming apparatus 1 according to the embodiment of the present disclosure. The film forming apparatus 1 is an apparatus for forming a predetermined film (for example, a silicon-containing film or the like) on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as wafer W) which is an example of an object to be processed. The film forming apparatus 1 includes an apparatus
装置本体10は、ウエハWを収容し、収容されたウエハWに対して成膜を行う真空容器である処理容器11を備える。処理容器11は概ね扁平な円形状に構成されている。処理容器11の側壁には、ウエハWの搬入および搬出を行うための開口部12が形成されている。開口部12は、ゲートバルブ13によって開閉される。
The apparatus
開口部12よりも上部側には、排気ダクト14が設けられている。排気ダクト14は、処理容器11の側壁の一部をなし、縦断面が中空の角型形状であり、処理容器11の側壁に沿って円環状に湾曲させて構成されている。排気ダクト14の内周面には、排気ダクト14の延伸方向に沿って伸びるスリット状の排気口15が形成されている。また、排気ダクト14には、排気管16の一端が接続されている。排気管16の他端は、真空ポンプ等を有する排気装置17に接続されている。また、排気管16には、APC(Auto Pressure Controller)バルブ等の圧力調整部18が設けられている。圧力調整部18は、制御装置100によって制御され、処理容器11内の圧力を所定の圧力に制御する。本実施形態において、成膜処理の際、処理容器11内は、例えば7.5〜15Torrの圧力に制御される。
An
処理容器11内には、ウエハWを載置する載置台31が設けられている。載置台31の内部には、電極30とヒータ32が埋設されている。電極30は、図示しない直流電源から印加された直流電圧によって載置台31の表面に静電気力を発生させ、静電気力により、ウエハWを載置台31の上面に吸着させる。ヒータ32は、載置台31上のウエハWを加熱する。本実施形態において、ヒータ32は、載置台31上のウエハWの温度が500℃以上となるように、ウエハWを加熱する。ヒータ32は、第2の加熱部の一例である。
A mounting table 31 on which the wafer W is mounted is provided in the
載置台31の下面側略中央には、処理容器11の底部を貫通し、上下方向に伸びる支持部材34の上端が接続されている。支持部材34の下端は、昇降機構35に接続されている。昇降機構35によって支持部材34が昇降することにより、載置台31は、図1に鎖線で示された下方側の位置と、図1に実線で示された上方側の位置との間を昇降することができる。下方側の位置は、開口部12を介して処理前のウエハWが図示しない搬送機構によって処理容器11内に搬入される際、および、開口部12を介して処理後のウエハWが図示しない搬送機構によって処理容器11内から搬出される際の受け渡し位置である。上方側の位置は、ウエハWに対して処理が行われる際の処理位置である。
The upper end of the
支持部材34には、フランジ36が設けられている。処理容器11の底部とフランジ36とは、ベローズ37で接続されている。これにより、昇降機構35によって支持部材34が昇降した場合でも、処理容器11内の気密性が確保される。
The
また、処理容器11の底部には、複数の支持ピン38が設けられている。昇降機構39は、複数の支持ピン38を昇降させる。例えば、載置台31が受け渡し位置に位置したときに、昇降機構39は、複数の支持ピン38を上昇させる。これにより、載置台31に設けられている貫通穴19を介して支持ピン38がウエハWを押し上げ、図示しない搬送機構との間でウエハWの受け渡しが可能となる。
Further, a plurality of
排気ダクト14の上側には、処理容器11内を上側から塞ぐように支持板41が設けられている。支持板41と排気ダクト14との間には、シール部材52およびシール部材53が配置されている。シール部材52およびシール部材53は、例えばOリングである。
A
図2は、支持板41と排気ダクト14との接続部付近の一例を示す拡大断面図である。支持板41には流路410が形成されている。流路410は、シール部材52とシール部材53との間の空間412に連通している。また、空間412は、排気路411を介して排気装置17に接続されている。流路410には、バルブ55を介してガス供給源56が接続されている。ガス供給源56は、窒素ガスや希ガス等の不活性ガスの供給源である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing an example of the vicinity of the connection portion between the
制御装置100は、バルブ55の開閉を制御することにより、空間412内の圧力が陽圧となるように空間412内の圧力を制御する。例えば、制御装置100は、バルブ55の開状態に制御し、図示しないレギュレータにより不活性ガスの圧力を例えば0.1〜0.3MPa程度に調整する。そして、制御装置100は、図示しないフローメータにより空間412内での不活性ガスの流量を調整し、空間412を不活性ガスを用いてパージする。空間412からパージされたガスは、排気路411から排気される。なお、制御装置100は、酸素濃度計を用いて、空間412内からパージされたガスに含まれる酸素の濃度を測定する。そして、空間412内からパージされたガスに含まれる酸素の濃度が所定値を超えた場合、制御装置100は、成膜装置1のユーザ等にエラーを通知する。
By controlling the opening and closing of the
ここで、支持板41と排気ダクト14との間には、シール部材52およびシール部材53が配置されているため、支持板41と排気ダクト14との間の隙間から処理容器11内への外気の侵入が抑制される。しかし、シール部材52およびシール部材53は、ある程度のガス透過性を有するため、処理容器11内への外気の侵入を完全に遮断することは難しい。また、シール部材52およびシール部材53の温度上昇や経時変化等により、シール部材52およびシール部材53のガス遮断性が低下する場合もある。
Here, since the
そこで、本実施形態では、支持板41と排気ダクト14との間に介在するシール部材52およびシール部材53の間の空間412内に不活性ガスが充填され、空間412内の圧力が陽圧となるように、空間412内の圧力が制御される。これにより、処理容器11内への外気の侵入が抑制される。
Therefore, in the present embodiment, the inert gas is filled in the
図1に戻って説明を続ける。支持板41の下面側には、シャワーヘッド40が設けられている。支持板41およびシャワーヘッド40によって処理容器11の天井部が構成されている。シャワーヘッド40は、天板42およびシャワープレート43を有する。天板42は、シャワープレート43を上方から着脱自在に保持する。天板42の下面側の略中央には、凹部が形成されている。
The explanation will be continued by returning to FIG. A
天板42の下方には、載置台31に対向するように、板状のシャワープレート43が設けられている。シャワープレート43は、天板42の下面に設けられており、天板42の下面全体を覆う。シャワープレート43には、シャワープレート43の厚さ方向に貫通する複数の吐出口46が形成されている。
Below the
天板42の上面側の略中央には、シャワーヘッド40内にガスを導入するためのガス導入管51が設けられている。ガス導入管51は、支持板41を貫通して支持板41の上面から突出している。ガス導入管51を介してシャワーヘッド40内に導入されたガスは、天板42の凹部とシャワープレート43とで囲まれた拡散室44内を拡散する。拡散室44内を拡散したガスは、複数の吐出口46を介して処理容器11内にシャワー状に供給される。拡散室44は、ガス供給源20およびガス供給源23から処理容器11内に供給される原料ガスの流路の途中に配置されている。拡散室44は、予備成膜室の一例である。
A
支持板41とシャワーヘッド40との間には、シャワーヘッド40を加熱するためのヒータ60が設けられている。ヒータ60は、ウエハWに所定の膜を積層させる際に、拡散室44の壁面の温度が、後述する原料ガスの分解温度よりも高い温度となるように、シャワーヘッド40を加熱する。本実施形態において、ヒータ60は、シャワーヘッド40の上面に配置されており、シャワーヘッド40の上部を加熱する。ヒータ60は、第1の加熱部の一例である。
A
ガス導入管51には、パージBOX50を介して配管26が接続されている。パージBOX50には、バルブ54を介してガス供給源56が接続されている。
A
ここで、パージBOX50の詳細について説明する。図3は、配管の接続部付近の一例を示す拡大断面図である。例えば図3に示されるように、配管26とガス導入管51とは、パージBOX50内に配置され絶縁配管502を介して接続される。絶縁配管502は、例えば絶縁性の樹脂等により構成されている。これにより、配管26とガス導入管51との間の絶縁性が確保される。
Here, the details of the
パージBOX50内には、バルブ54を介してガス供給源56から不活性ガスが供給される。パージBOX50には、排気路504を介して排気装置17が接続されている。制御装置100は、バルブ54の開閉を制御することにより、パージBOX50内の圧力が陽圧となるようにパージBOX50内の圧力を制御する。例えば、制御装置100は、バルブ54の開状態に制御し、図示しないレギュレータにより不活性ガスの圧力を例えば0.1〜0.3MPa程度に調整する。そして、制御装置100は、図示しないフローメータによりパージBOX50内での不活性ガスの流量を調整し、パージBOX50を不活性ガスを用いてパージする。パージBOX50からパージされたガスは、排気路504から排気される。なお、制御装置100は、酸素濃度計を用いて、パージBOX50内からパージされたガスに含まれる酸素の濃度を測定する。そして、パージBOX50内からパージされたガスに含まれる酸素の濃度が所定値を超えた場合、制御装置100は、成膜装置1のユーザ等にエラーを通知する。
The inert gas is supplied into the
配管26と絶縁配管502との間には、シール部材501が配置されており、絶縁配管502とガス導入管51との間には、シール部材503が配置されている。シール部材501およびシール部材503は、例えばOリングである。本実施形態では、シール部材を介して接続された配管がパージBOX50で覆われ、パージBOX50内に不活性ガスが充填され、パージBOX50内の圧力が陽圧となるように、パージBOX50内の圧力が制御される。これにより、ガス導入管51の内部への外気の侵入を抑制することができる。
A
なお、配管26とガス導入管51とは、例えば図4に示されるような形態で接続されてもよい。図4は、配管の接続部付近の他の例を示す拡大断面図である。図4の例では、配管26と絶縁配管502との間に、シール部材501aおよびシール部材501bが配置されており、絶縁配管502とガス導入管51との間には、シール部材503aおよびシール部材503bが配置されている。
The
また、配管26には流路505が形成されており、流路505は、シール部材501aとシール部材501bとの間の空間に連通している。流路505には、バルブ54を介してガス供給源56から不活性ガスが供給される。また、絶縁配管502には流路506が形成されており、流路506は、シール部材501aとシール部材501bとの間の空間、および、シール部材503aとシール部材503bとの間の空間に連通している。また、ガス導入管51には排気路507が形成されており、排気路507は、シール部材503aとシール部材503bとの間の空間に連通している。排気路507は、配管508を介して排気装置17に接続されている。
Further, a
制御装置100は、バルブ54の開閉を制御することにより、シール部材501aとシール部材501bとの間の空間、および、シール部材503aとシール部材503bとの間の空間内の圧力が陽圧となるように流路506内の圧力を制御する。このような構成であっても、ガス導入管51の内部への外気の侵入を抑制することができる。
By controlling the opening and closing of the
図1に戻って説明を続ける。配管26には、バルブ22および流量制御器21を介して、ガス供給源20が接続されている。流量制御器21は、バルブ22が開状態に制御された場合に、ガス供給源20から配管26へ流れるガスの流量を制御する。
The explanation will be continued by returning to FIG. A
ガス供給源20は、ウエハWに所定の元素を含有する膜を成膜するための原料ガスを供給する供給源である。本実施形態において、ウエハWに成膜される膜は、アモルファスシリコン等のシリコン含有膜であり、所定の元素は、例えばシリコンである。また、本実施形態において、ガス供給源20によって供給される原料ガスは、例えばモノシランガスである。以下では、原料ガスとしてモノシランガス、ウエハWに成膜される膜としてシリコン含有膜を例に説明する。
The
なお、ガス供給源20によって供給される原料ガスは、ジシランガス等の他のシリコン含有ガスであってもよく、シリコンを含有せず他の元素を含有するガスであってもよい。また、ウエハWに成膜される膜は、シリコンを含有せずタングステン等の他の元素を含有する膜であってもよい。
The raw material gas supplied by the
また、配管26には、バルブ25および流量制御器24を介して、ガス供給源23が接続されている。ガス供給源23は、拡散室44および処理容器11内をクリーニングするためのクリーニングガスを供給する供給源である。クリーニングガスは、例えばNF3ガスである。流量制御器24は、バルブ25が開状態に制御された場合に、ガス供給源23から配管26へ流れるクリーニングガスの流量を制御する。
Further, a
シャワープレート43には、整合器47を介して高周波電源48が接続されている。高周波電源48は、プラズマ生成用の電源であり、13.56MHz以上の周波数、例えば60MHzの高周波電力を発生させる。高周波電源48が発生させた高周波電力は、整合器47を介して、シャワープレート43に供給される。整合器47は、高周波電源48の内部(または出力)インピーダンスと負荷インピーダンスとを整合させる。
A high
シャワープレート43に供給された高周波電力は、シャワープレート43の下面から処理容器11内に放射される。複数の吐出口46を介して、シャワープレート43と載置台31の上面に載置されたウエハWとによって囲まれた処理空間S内に供給されたガスは、処理容器11内に放射された高周波電力によってプラズマ化される。シャワープレート43と載置台31の電極30とは、対となって、処理空間Sに容量結合プラズマ(CCP)を形成するための対向電極として機能する。
The high-frequency power supplied to the
ウエハWにシリコン含有膜を積層させる際には、複数の吐出口46を介して処理容器11内に供給されたモノシランガスが、処理容器11内に放射された高周波電力によってプラズマ化される。そして、プラズマ化されたモノシランガスに含まれる荷電粒子や活性種によって、載置台31に保持されたウエハW上にシリコン含有膜が積層される。
When the silicon-containing film is laminated on the wafer W, the monosilane gas supplied into the
また、拡散室44および処理容器11内をクリーニングする際には、拡散室44内にクリーニングガスが供給され、拡散室44内に積層されたシリコン含有膜が除去される。また、複数の吐出口46を介して処理容器11内に供給されたクリーニングガスが、処理容器11内に放射された高周波電力によってプラズマ化される。そして、プラズマ化されたクリーニングガスに含まれる活性種等によって、処理容器11の内壁等に付着した反応副生成物が除去される。
Further, when cleaning the inside of the
ここで、ウエハWにシリコン含有膜を積層させる際に、ガス供給源20から供給されるモノシランガスは、モノシランガスの分解温度よりも高い温度(例えば500℃以上)になるように加熱された拡散室44を通過する。これにより、モノシランガスの一部が拡散室44内で熱分解し、拡散室44内にシリコン含有膜が成膜される。
Here, when the silicon-containing film is laminated on the wafer W, the monosilane gas supplied from the
この際、モノシランガスの供給路に混入した酸素等の不純物が拡散室44内に成膜されるシリコン含有膜に採り込まれる。これにより、シャワープレート43の吐出口46から処理容器11内に流れたモノシランガスには、モノシランガスの供給路に混入した酸素等の不純物が少なくなる。これにより、シャワープレート43よりも下方の処理空間S内において、ウエハW上に不純物の少ないシリコン含有膜を成膜することができる。
At this time, impurities such as oxygen mixed in the supply path of the monosilane gas are taken into the silicon-containing film formed in the
なお、ウエハWにシリコン含有膜を積層させる際に、拡散室44は、モノシランガスの分解温度よりも高い温度であって、かつ、ウエハWの温度よりも低い温度に加熱されることが好ましい。これにより、拡散室44内に過度にシリコン含有膜が積層され、シャワープレート43の吐出口46が閉塞してしまうことを抑制することができる。また、拡散室44内でモノシランガスが過度に消費され、ウエハW上に積層されるシリコン含有膜の成膜レートが低下してしまうことを回避することができる。
When laminating the silicon-containing film on the wafer W, it is preferable that the
また、本実施形態において、ヒータ60は、シャワーヘッド40の上面を加熱する。これにより、拡散室44内において、天板42の温度の方がシャワープレート43の温度よりも高くなる温度勾配を形成することができる。モノシランガスの分解温度以上の温度範囲では、温度が高いほど成膜レートが高くなるため、拡散室44内において、シャワープレート43側よりも天板42側により多くのシリコン含有膜が成膜される。これにより、拡散室44内に成膜されたシリコン含有膜によってシャワープレート43の吐出口46が閉塞してしまうことを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the
制御装置100は、プロセッサ、メモリ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プログラムや処理レシピ等が格納される。プロセッサは、メモリから読み出されたプログラムを実行することにより、メモリから読み出された処理レシピに従って、入出力インターフェイスを介して装置本体10の各部を制御する。
The
[実験結果]
図5は、成膜条件毎に成膜されたシリコン含有膜の酸素濃度の一例を示す図である。図5に例示された実験結果では、図1に例示された成膜装置1を用い、処理容器11内の圧力およびモノシランガスの流量等の成膜条件を様々に変えて、シリコン含有膜の成膜が行われた。図5に例示された比較例は、ヒータ60による拡散室44の加熱が行われない場合の実験結果である。
[Experimental result]
FIG. 5 is a diagram showing an example of the oxygen concentration of the silicon-containing film formed for each film forming condition. In the experimental results illustrated in FIG. 5, the film forming apparatus 1 illustrated in FIG. 1 was used to variously change the film forming conditions such as the pressure in the
図5に例示されるように、全ての成膜条件において、拡散室44の加熱を行うことにより、拡散室44の加熱を行わない比較例に比べて、シリコン含有膜中の酸素濃度を1桁程度低減することができる。
As illustrated in FIG. 5, under all the film forming conditions, by heating the
[成膜処理]
図6は、本開示の一実施形態における成膜方法の一例を示すフローチャートである。図6に例示された成膜方法は、主に制御装置100が装置本体10の各部を制御することによって実現される。
[Film film processing]
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the film forming method according to the embodiment of the present disclosure. The film forming method illustrated in FIG. 6 is realized mainly by the
まず、制御装置100は、昇降機構35を制御し、載置台31を受け渡し位置まで下降させ、昇降機構39を制御し、複数の支持ピン38を上昇させる。そして、ゲートバルブ13が開けられ、図示しない搬送機構により未処理のウエハWが処理容器11内に搬入される(S10)。そして、ゲートバルブ13が閉じられる。制御装置100は、昇降機構39を制御し、複数の支持ピン38を下降させる。これにより、ウエハWが載置台31上に載置される。そして、制御装置100は、昇降機構35を制御し、載置台31を処理位置まで上昇させる。
First, the
次に、制御装置100は、バルブ54を開状態に制御し、パージBOX50内に不活性ガスの供給を開始する(S11)。以降、制御装置100は、バルブ54の開閉等を制御することにより、パージBOX50内の圧力が陽圧となるようにパージBOX50内の圧力を制御する。
Next, the
同様に、制御装置100は、バルブ55を開状態に制御し、シール部材52とシール部材53との間の空間412内に不活性ガスの供給を開始する(S11)。以降、制御装置100は、バルブ55の開閉等を制御することにより、空間412内の圧力が陽圧となるように空間412内の圧力を制御する。
Similarly, the
次に、制御装置100は、排気装置17および圧力調整部18を制御し、処理容器11内を真空排気する(S12)。そして、制御装置100は、ヒータ32およびヒータ60を制御し、ウエハWの加熱と拡散室44の加熱とを開始する(S13)。
Next, the
次に、制御装置100は、載置台31に設けられた不図示の温度センサの測定値、および、天板42に設けられた不図示の温度センサの測定値を参照して、ウエハWおよび拡散室44がそれぞれ所定温度になったか否かを判定する(S14)。本実施形態において、ウエハWは、例えば580℃に加熱され、拡散室44は、例えば500℃に加熱される。ウエハWおよび拡散室44の少なくともいずれかが所定温度になっていない場合(S14:No)、再びステップS14の処理が実行される。ステップS13およびS14は、加熱工程の一例である。
Next, the
ウエハWおよび拡散室44がそれぞれ所定温度になった場合(S14:Yes)、制御装置100は、成膜処理を実行する(S15)。成膜処理では、バルブ22が開状態に制御され、流量制御器21によって流量が制御されたモノシランガスがシャワーヘッド40を介して処理空間Sに供給される。その際、モノシランガスの供給路に混入した酸素等の不純物が、所定温度に加熱された拡散室44内に成膜されたシリコン含有膜に採り込まれ、ウエハW上には不純物が少ないシリコン含有膜が成膜される。ステップS15は、成膜工程の一例である。
When the wafer W and the
成膜処理が終了した場合、制御装置100は、昇降機構35を制御し、載置台31を受け渡し位置まで下降させ、昇降機構39を制御し、複数の支持ピン38を上昇させる。そして、ゲートバルブ13が開けられ、図示しない搬送機構により、シリコン含有膜が成膜されたウエハWが処理容器11内から搬出される(S16)。
When the film forming process is completed, the
次に、制御装置100は、未処理のウエハWがあるか否かを判定する(S17)。未処理のウエハWがない場合(S17:No)、本フローチャートに示された成膜方法が終了する。一方、未処理のウエハWがある場合(S17:Yes)、制御装置100は、酸素濃度計を用いて、シール部材52とシール部材53との間の空間412、および、パージBOX50等から排気されたガスに含まれる酸素の濃度を測定する。そして、制御装置100は、パージBOX50内からパージされたガスに含まれる酸素濃度が所定値未満か否かを判定する(S18)。
Next, the
パージされたガスに含まれる酸素濃度が所定値未満である場合(S18:Yes)、再びステップS10に示された処理が実行される。一方、パージされたガスに含まれる酸素濃度が所定値以上である場合(S18:No)、制御装置100は、成膜装置1のユーザ等にエラーを通知し(S19)、本フローチャートに示された成膜方法が終了する。
When the oxygen concentration contained in the purged gas is less than a predetermined value (S18: Yes), the process shown in step S10 is executed again. On the other hand, when the oxygen concentration contained in the purged gas is equal to or higher than a predetermined value (S18: No), the
以上、一実施形態について説明した。上記したように、本実施形態の成膜装置1は、処理容器11と、ガス供給源20と、予備成膜室と、ヒータ60とを備える。ガス供給源20は、処理容器11内に配置されたウエハWに所定の元素を含有する膜を成膜するための原料ガスの供給源である。予備成膜室は、ガス供給源20およびガス供給源23から処理容器11内に供給される原料ガスの流路の途中に配置されている。ヒータ60は、予備成膜室を、原料ガスの分解温度よりも高い温度に加熱する。また、ガス供給源20から供給された原料ガスは、ヒータ60によって加熱された予備成膜室を通って処理容器11内に供給される。これにより、外気に含まれる不純物の処理容器内への侵入を低減することができる。
The embodiment has been described above. As described above, the film forming apparatus 1 of the present embodiment includes a
また、上記した実施形態において、所定の元素は、シリコンである。これにより、シリコン含有膜の成膜において、酸素の混入量を低減することができる。 Further, in the above-described embodiment, the predetermined element is silicon. This makes it possible to reduce the amount of oxygen mixed in the film formation of the silicon-containing film.
また、上記した実施形態において、成膜装置1は、処理容器11の上部に設けられ、ガス供給源20から供給されたガスを拡散させる拡散室44と、拡散室44の下部に設けられた複数の吐出口46とを有するシャワーヘッド40を備える。予備成膜室は、拡散室44である。ヒータ60は、シャワーヘッド40を加熱することにより、拡散室44を加熱する。これにより、外気に含まれる不純物の処理容器内への侵入を低減することができる。
Further, in the above-described embodiment, the film forming apparatus 1 is provided in the upper part of the
また、上記した実施形態において、ヒータ60は、シャワーヘッド40の上部を加熱する。これにより、拡散室44内に成膜されたシリコン含有膜によってシャワープレート43の吐出口46が閉塞してしまうことを抑制することができる。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態において、成膜装置1は、ウエハWが載置される載置台31の内部に設けられ、載置台31上に載置されたウエハWを加熱するヒータ32を備える。ヒータ60は、原料ガスの分解温度よりも高く、かつ、ヒータ32によって加熱されたウエハWの温度よりも低い温度となるように拡散室44を加熱する。これにより、ウエハW上に積層されるシリコン含有膜の成膜レートの低下を抑制することができる。
Further, in the above-described embodiment, the film forming apparatus 1 is provided inside the mounting table 31 on which the wafer W is mounted, and includes a
また、上記した実施形態における成膜方法は、加熱工程と成膜工程とを含む。加熱工程では、処理容器11内に配置されたウエハWに所定の元素を含有する膜を成膜するための原料ガスの供給源であるガス供給源20と処理容器11との間に配置された拡散室44が、原料ガスの分解温度よりも高い温度に加熱される。成膜工程では、加熱された拡散室44を介して、ガス供給源20から処理容器11内に原料ガスが供給されることにより、処理容器11内に配置されたウエハWに所定の元素を含有する膜が成膜される。これにより、不純物の少ない膜を成膜することができる。
Further, the film forming method in the above-described embodiment includes a heating step and a film forming step. In the heating step, the wafer W arranged in the
[その他]
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
[Other]
The technique disclosed in the present application is not limited to the above-described embodiment, and many modifications can be made within the scope of the gist thereof.
例えば、上記した実施形態では、ヒータ60によってシャワーヘッド40が加熱され、シャワーヘッド40の拡散室44内で成膜が行われることにより、原料ガスの供給路に混入した不純物が除去される。しかし、開示の技術はこれに限られない。例えば、ガス導入管51が加熱され、ガス導入管51内で成膜が行われることにより、原料ガスの供給路に混入した不純物が除去されてもよい。なお、ガス導入管51内で成膜が行われた場合でも、ガス導入管51内にクリーニングガスが供給されることにより、ガス導入管51に形成された膜を除去することができる。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態では、ヒータ60は、拡散室44内の温度がウエハWの温度よりも低くなるようにシャワーヘッド40を加熱するが、開示の技術はこれに限られない。例えば、ヒータ60は、拡散室44内の温度がウエハWの温度よりも高くなるようにシャワーヘッド40を加熱してもよい。このようにすることで、拡散室44内での成膜レートが上がり、拡散室44内に成膜された膜内に不純物が多く採り込まれ、ウエハW上には不純物の少ない膜を成膜することができる。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態では、プラズマ源の一例として容量結合型プラズマ(CCP)が用いられたが、開示の技術はこれに限られない。プラズマ源としては、例えば、誘導結合プラズマ(ICP)、マイクロ波励起表面波プラズマ(SWP)、電子サイクロトン共鳴プラズマ(ECP)、またはヘリコン波励起プラズマ(HWP)等が用いられてもよい。 Further, in the above-described embodiment, capacitively coupled plasma (CCP) is used as an example of the plasma source, but the disclosed technique is not limited to this. As the plasma source, for example, inductively coupled plasma (ICP), microwave-excited surface wave plasma (SWP), electron cycloton resonance plasma (ECP), helicon wave-excited plasma (HWP), or the like may be used.
また、上記した実施形態の成膜装置1では、プラズマ生成用の高周波電力がシャワーヘッド40に供給されるが、開示の技術はこれに限られず、プラズマ生成用の高周波電力は、電極30に供給されてもよい。
Further, in the film forming apparatus 1 of the above-described embodiment, high-frequency power for plasma generation is supplied to the
また、上記した実施形態では、成膜装置として、プラズマを用いた成膜装置1を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。例えば、プラズマを用いない熱CVD(Chemical Vapor Deposition)装置においても、開示の技術を適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, the film forming apparatus 1 using plasma has been described as an example of the film forming apparatus, but the disclosed technique is not limited to this. For example, the disclosed technique can be applied to a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus that does not use plasma.
また、上記した実施形態において、シール部材52、シール部材53、シール部材501、およびシール部材503等は、ゴム等のエラストマーにより構成されたOリングであるが、開示の技術はこれに限られない。シール部材52、シール部材53、シール部材501、およびシール部材503等は、金属製のガスケットであってもよい。これにより、外気に含まれる不純物の処理容器11内への侵入をさらに低減することができる。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態において、シール部材52とシール部材53との間の空間412と排気装置17とが接続され、空間412内に不活性ガスが供給される前に、空間412内のガスを真空排気するようにしてもよい。これにより、空間412内に残留する空気を迅速に不活性ガスに置換することができる。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態において、パージBOX50と排気装置17とが接続され、パージBOX50内に不活性ガスが供給される前に、パージBOX50内のガスを真空排気するようにしてもよい。これにより、パージBOX50内に残留する空気を迅速に不活性ガスに置換することができる。
Further, in the above-described embodiment, the
なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 It should be noted that the embodiments disclosed this time are examples in all respects and are not restrictive. Indeed, the above embodiments can be embodied in a variety of forms. In addition, the above-described embodiment may be omitted, replaced, or changed in various forms without departing from the scope of the appended claims and the gist thereof.
S 処理空間
W ウエハ
1 成膜装置
10 装置本体
11 処理容器
14 排気ダクト
20 ガス供給源
23 ガス供給源
26 配管
30 電極
31 載置台
32 ヒータ
40 シャワーヘッド
41 支持板
42 天板
43 シャワープレート
44 拡散室
46 吐出口
50 パージBOX
51 ガス導入管
52 シール部材
53 シール部材
54 バルブ
55 バルブ
56 ガス供給源
60 ヒータ
100 制御装置
S Processing space W Wafer 1
51
Claims (6)
前記処理容器内に配置された被処理体に所定の元素を含有する膜を成膜するための原料ガスの供給源であるガス供給源と、
前記ガス供給源から前記処理容器内に供給される前記原料ガスの流路の途中に配置された予備成膜室と、
前記予備成膜室を、前記原料ガスの分解温度よりも高い温度に加熱する第1の加熱部と
を備え、
前記ガス供給源から供給された前記原料ガスは、前記第1の加熱部によって加熱された前記予備成膜室を通って前記処理容器内に供給される成膜装置。 Processing container and
A gas supply source that is a source of raw material gas for forming a film containing a predetermined element on an object to be treated arranged in the processing container, and
A pre-deposition chamber arranged in the middle of the flow path of the raw material gas supplied from the gas supply source into the processing container, and
The pre-deposition chamber is provided with a first heating unit that heats the raw material gas to a temperature higher than the decomposition temperature of the raw material gas.
The film forming apparatus in which the raw material gas supplied from the gas supply source is supplied into the processing container through the preliminary film forming chamber heated by the first heating unit.
前記予備成膜室は、前記拡散室であり、
前記第1の加熱部は、前記シャワーヘッドを加熱することにより、前記拡散室を加熱する請求項1または2に記載の成膜装置。 A shower head provided in the upper part of the processing container and having a diffusion chamber for diffusing the gas supplied from the gas supply source and a plurality of discharge ports provided in the lower part of the diffusion chamber is provided.
The pre-deposition chamber is the diffusion chamber.
The film forming apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first heating unit heats the diffusion chamber by heating the shower head.
前記シャワーヘッドの上部を加熱する請求項3に記載の成膜装置。 The first heating unit is
The film forming apparatus according to claim 3, wherein the upper part of the shower head is heated.
前記第1の加熱部は、
前記原料ガスの分解温度よりも高く、かつ、前記第2の加熱部によって加熱された前記被処理体の温度よりも低い温度となるように前記予備成膜室を加熱する請求項1から3のいずれか一項に記載の成膜装置。 It is provided inside a mounting table on which the object to be processed is placed, and includes a second heating unit for heating the object to be processed mounted on the above-mentioned table.
The first heating unit is
Claims 1 to 3 in which the preliminary film forming chamber is heated so as to be higher than the decomposition temperature of the raw material gas and lower than the temperature of the object to be processed heated by the second heating unit. The film forming apparatus according to any one item.
加熱された前記予備成膜室を介して、前記ガス供給源から前記処理容器内に前記原料ガスを供給することにより、前記処理容器内に配置された前記被処理体に前記所定の元素を含有する膜を成膜する成膜工程と
を含む成膜方法。 The flow path of the raw material gas supplied into the processing container from the gas supply source which is the source of the raw material gas for forming a film containing a predetermined element on the object to be processed arranged in the processing container. A heating step of heating the preliminary film forming chamber arranged in the middle to a temperature higher than the decomposition temperature of the raw material gas, and
By supplying the raw material gas from the gas supply source into the processing container via the heated pre-deposition chamber, the object to be processed contained in the processing container contains the predetermined element. A film forming method including a film forming step of forming a film to be formed.
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