JP4253612B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
図7により従来の半導体デバイスの製造装置を説明する。図7の反応炉の概念を示す断面図である。
所望の成膜処理により反応管1の内壁等に付着した反応副生成物の除去を目的とするセルフクリーニング工程においては、クリーニングガスとしてのエッチングガス4を、一定流量に制御して、連続的にガス導入管2からガスノズル7を経て複数の孔8から反応管1内へ供給していた。
また、その反応管1内を、ガス排気管3に接続された圧力調整バブル5の開度調整により、所望量のガスの排気を行なうことによって、反応管1内を一定の圧力に保っていた。
(a)反応管1の形状、もしくは、ガスの供給位置と排気位置の位置関係により、ガス導入管2からガス排気管3へ向かう「流れ」が生じ、「流れ」の上流部分でエッチングガスが多く消費され、下流部分にエッチングガスが届きにくい。
(b)反応管1から見て圧力が低い場所(つまりガス排気管付近)におけるガス拡散の度合いが大きいのに対し、反応管から見て圧力が高い場所(つまり反応管1上端部など)におけるガス拡散の度合いが小さく、反応管1内から見て圧力の高い場所にエッチングガスが届きにくい。
即ち、ガス導入管2からガス排気管3へ向かう「流れ」が生じ、「流れ」に沿っていない部分にエッチングガスが届きにくい。
具体的には、図7の矢印で示すように、反応管1のほぼ中間部位置からガス排気管3側には、ガスの流れに沿った強い流れ部分11が生じる一方、反応管1の上部側は、ガスの流れに逆らった弱い流れ部分12が生じ、ガス流量、分圧が反応管1内で一定ではなかったのである。
なお、この明細書において、「流れ」とは、排気作用から生じる意図的なガスの気流をいい、ガスの拡散によるものを除く。
(発明の実施の形態)
図1は、本発明の実施形態に係る基板処理装置20が示されている。この基板処理装置20は、例えば縦型であり、主要部が配置された筺体22を有する。この筺体22には、ポッドステージ24が接続されており、このポッドステージ24にポッド26が搬送される。ポッド26は、例えば25枚の基板が収納され、図示しない蓋が閉じられた状態でポッドステージ24にセットされる。
まず、ポッドステージ24に複数枚の基板を収容したポッド26がセットされると、ポッド搬送装置28によりポッド26をポッドステージ24からポッド棚30へ搬送し、このポッド棚30にストックする。次に、ポッド搬送装置28により、このポッド棚30にストックされたポッド26をポッドオープナ32に搬送してセットし、このポッドオープナ32によりポッド26の蓋を開き、基板枚数検知器34によりポッド26に収容されている基板の枚数を検知する。
パージ用のN2ガスが貯蔵された第1の貯蔵タンク68は、第1の手動バルブ70、第1の開閉バルブ72、第1の流量制御バルブ74、第2の開閉バルブ76及び前述したガス導入管58を介して反応管52に接続されている。クリーニングガスが貯蔵された第2の貯蔵タンク78は、第2の手動バルブ80、第3の開閉バルブ82、第2の流量制御バルブ84、第4の開閉バルブ86及び前述したガス導入管58を介して反応管52に接続されている。第1の反応ガスが貯蔵された第3の貯蔵タンク88は、第3の手動バルブ90、第5の開閉バルブ92、第3の流量制御バルブ94、第6の開閉バルブ96及び前述したガス導入管58を介して反応管52に接続されている。第2の反応ガスが貯蔵された第3の貯蔵タンク98は、第4の手動バルブ100、第7の開閉バルブ102、第4の流量制御バルブ104、第8の開閉バルブ106及び前述したガス導入管58を介して反応管52に接続されている。
前述したように、基板処理を数バッチ繰り返すと、反応空間、例えば反応管52の内壁に反応生成物が堆積し、時間とともにこの堆積した副生成物が剥れてしまい、パーティクルとなり、これが基板上に付着して歩留まりを低下させてしまうという問題がある。
なお、第2の流量制御バルブ84の流量を第1の設定値(例えば1.5slm)から第2の設定値(例えば0.25slm)に減少させることにより、次の効果が得られる。
(a)第2の設定値より高い第1の設定値で、エッチングガスを供給することで、有効なエッチング速度を得られる圧力まで、早く上げることができる。
(b)第1の設定値より低い第2の設定値でエッチングガスを供給することで、ガスノズル62の孔64付近のエッチングガスの濃度を下げ、反応管内のエッチングガスの均一性をより上げることができる。
(c)第1の設定値より低い第2の設定値でエッチングガスを供給することで、エッチングによって消費されたエッチングガスを補充し、エッチングによるエッチングガス分圧の低下を防ぐことができる。
また、反応管52内の圧力がp2になった状態でt4時間維持してもよい。t4は例えば45秒である。
これにより、エッチングガス112のガス排気管60に向かう偏った流れが緩和され、反応管52内の全体にエッチングガスが拡散していき、反応管52内においてエッチングガス112の分圧も均一となる。
なお、この間、ヒータ56による反応管52内の温度は、例えば630°Cに保たれている。
従来のように反応管内にガスの流れがある場合、ガス流れの上流側ではNF3が消費される一方、SiF4とN2が多く存在する状態になり、エッチングガスの分圧が上流、下流で異なってしまう。
しかし、上記本発明の実施形態のようにガスの流れを作らずに封じ込めることで、NF3、SiF4、N2のそれぞれのガスが拡散し易くなるので、それぞれのガスのガス分圧が等しくなり、反応管52内に均一なエッチングガスを供給することができる。これにより均一なクリーニングが可能となる。
即ち、第1段階においては、ガスの排気は完全に止めなくとも、反応管内に供給されたエッチングガスの流れが不均一にならない、また、ガスの均一な拡散に影響がない程度の排気量であれば、排気は行ないつつエッチングガスを供給しても良い。
(1)反応管と、この反応管に連通するガス導入管と、前記反応管に連通し、開閉部材を有するガス排気管と、このガス排気管に設けられた排気停止手段と、前記ガス導入菅にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給手段と、このクリーニングガス供給手段により前記ガス導入管を介して前記反応管内にクリーニングガスを供給している間、前記ガス排気管からの排気が停止されている状態があるようにするために、前記ガス導入管から前記反応管内にクリーニングガスを供給する前の所定時点から前記反応管内にクリーニングガスを供給開始から数秒経過する時点までに、排気を実質的に停止させるように前記閉塞部材の開度を制御する制御手段とを具備することを特徴とする基板処理装置。
(2)ガス導入管から反応管内にクリーニングガスを供給している間、前記ガス排気管からの排気が停止されている状態があるようにするために、前記ガス導入管から前記反応管内にクリーニングガスを供給する前の所定時点から前記反応管内にクリーニングガスを供給開始から数秒経過する時点までに、排気を実質的に停止させ、前記制御部の制御により前記反応管内をクリーニングガスで充満させる基板処理工程を有する半導体デバイスの製造方法。
52 反応管
58 ガス導入管
60 ガス排気管
66 閉塞部材
110 制御装置
Claims (1)
- 反応管と、
流量制御バルブを介して供給される所望のガスを前記反応管内に導入する、前記反応管の長手方向に延在するガス導入管であって、多数の孔を設けた前記ガス導入管と、
前記反応管内の雰囲気を排気するガス排気管であって、閉塞部材を有した前記ガス排気管と、
複数の基板を支持可能な基板支持体と、
少なくとも前記流量制御バルブと前記閉塞部材を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、少なくとも前記流量制御バルブと前記閉塞部材を制御することにより、
前記孔から前記基板支持体を収容した前記反応管内にクリーニングガスを導入する前の所定時点から、前記反応管内にクリーニングガスを導入開始から数秒経過する時点までに、完全に排気を停止又はクリーニングガスの均一な拡散に影響がない程度の排気量で排気させるように制御し、
前記反応管内にクリーニングガスを導入後、前記反応管内の圧力が10Torr以上となるまで前記クリーニングガスを供給する第1段階と、この第1段階の直後に前記反応管内へのクリーニングガスの供給を完全に停止又はクリーニングガスの均一な拡散に影響がない程度の供給量で供給して前記反応管内をベース圧力まで排気する第2段階とを、少なくとも2サイクル以上繰り返すよう制御することを特徴とする基板処理装置。
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