JP4634495B2 - Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、基板を処理する工程を有する基板処理装置に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus having a step of processing a substrate.

従来、例えばDRAM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てきた。かかる基板処理工程は、水平姿勢で多段に積層された基板を収納して処理する処理室と、処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給ノズルと、処理室内を排気する排気ラインと、を有する基板処理装置により実施されてきた。そして、複数の基板を支持した基板保持具を処理室内に搬入し、排気ラインにより処理室内を排気しつつ処理ガス供給ノズルから処理室内にガスを供給することにより、各基板の間にガスを通過させて基板上に薄膜を形成していた。   Conventionally, a substrate processing step of forming a thin film on a substrate has been performed as one step of a manufacturing process of a semiconductor device such as a DRAM. Such a substrate processing step includes a processing chamber for storing and processing substrates stacked in multiple stages in a horizontal posture, a processing gas supply nozzle for supplying a processing gas into the processing chamber, and an exhaust line for exhausting the processing chamber. It has been implemented by a substrate processing apparatus. Then, a substrate holder supporting a plurality of substrates is carried into the processing chamber, and gas is passed between the substrates by supplying gas from the processing gas supply nozzle to the processing chamber while exhausting the processing chamber by the exhaust line. Thus, a thin film was formed on the substrate.

しかしながら、上述の基板処理工程においては、各基板の中心付近までガスが流れにくく、各基板の外周付近と中心付近とではガスの供給量に差異が生じてしまい、基板処理の面内均一性が低下してしまう場合があった。例えば、基板の外周付近に形成される薄膜が、基板の中心付近に形成される薄膜に比べて厚くなってしまう場合があった。   However, in the above-described substrate processing step, it is difficult for gas to flow to the vicinity of the center of each substrate, and there is a difference in the gas supply amount between the vicinity of the outer periphery and the center of each substrate, and the in-plane uniformity of substrate processing There was a case where it falls. For example, a thin film formed near the outer periphery of the substrate may be thicker than a thin film formed near the center of the substrate.

各基板の中心付近へのガスの供給を促すため、基板保持具により支持される各基板の周縁と処理室の内壁との間にリング状の整流板をそれぞれ設ける方法も考えられる。しかしながら、かかる方法では、基板保持具へ基板を移載する基板移載機構と整流板とが干渉(接触)してしまう場合があった。かかる干渉を避けるために基板の積層ピッチを広く確保すると、一括して処理することの出来る基板の枚数が少なくなってしまう場合があった。また、リング状の整流板を供えた基板保持具は、その構造の複雑さから破損もしやすく、高価であった。   In order to promote the gas supply to the vicinity of the center of each substrate, a method of providing a ring-shaped rectifying plate between the peripheral edge of each substrate supported by the substrate holder and the inner wall of the processing chamber may be considered. However, in such a method, the substrate transfer mechanism for transferring the substrate to the substrate holder and the current plate may interfere (contact). If a wide substrate stacking pitch is secured to avoid such interference, the number of substrates that can be collectively processed may be reduced. Further, the substrate holder provided with the ring-shaped rectifying plate is easily damaged due to the complexity of the structure, and is expensive.

また、各基板の中心付近へのガスの供給を促すため、処理室内に、処理ガス供給ノズルを両方から挟むように一対の不活性ガスノズルを設ける方法も考えられる。すなわち、処理ガス供給ノズルから供給する処理ガスを、一対の不活性ガスノズルから供給する不活性ガスで挟み込むことにより、各基板の中心付近への処理ガスの供給を促す方法も考えられる。しかしながら、かかる方法では、基板に供給される処理ガスが不活性ガスにより希釈されてしまい、成膜レートが低下してしまう場合があった。   A method of providing a pair of inert gas nozzles in the processing chamber so as to sandwich the processing gas supply nozzles from both sides is also conceivable in order to promote gas supply to the vicinity of the center of each substrate. That is, a method of encouraging the supply of the processing gas to the vicinity of the center of each substrate by sandwiching the processing gas supplied from the processing gas supply nozzle with the inert gas supplied from the pair of inert gas nozzles is also conceivable. However, in this method, the processing gas supplied to the substrate is diluted with an inert gas, and the film formation rate may be reduced.

本発明は、一括して処理することの出来る基板の枚数を減らすことなく、各基板の中心付近へのガスの供給を促進させると共に、処理ガスの希釈を抑制することが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。   The present invention provides a substrate processing apparatus capable of promoting gas supply to the vicinity of the center of each substrate and reducing dilution of the processing gas without reducing the number of substrates that can be processed at once. The purpose is to provide.

本発明の一態様によれば、水平姿勢で多段に積層された基板を収容して処理する処理室と、前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて前記処理室内に処理ガスを供給する1本以上の処理ガス供給ノズルと、前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ前記処理室内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズルと、前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口と、前記処理室内を排気する排気ラインと、を有し、前記不活性ガス噴出口は、前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている基板処理装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a processing chamber that accommodates and processes substrates stacked in multiple stages in a horizontal posture, and the substrate extends in the stacking direction of the substrates along the inner wall of the processing chamber. One or more processing gas supply nozzles for supplying a processing gas, and extending in the substrate stacking direction along the inner wall of the processing chamber and sandwiching the processing gas supply nozzle from both along the circumferential direction of the substrate A pair of inert gas supply nozzles for supplying an inert gas into the processing chamber, an inert gas nozzle provided in the inert gas supply nozzle, an exhaust line for exhausting the processing chamber, And a substrate processing apparatus in which the inert gas outlet is opened to inject an inert gas into a space between the inner wall of the processing chamber and the outer peripheral portion of the substrate.

本発明にかかる基板処理装置によれば、一括して処理することの出来る基板の枚数を減らすことなく、各基板の中心付近へのガスの供給を促進させると共に、処理ガスの希釈をすることが可能となる。   According to the substrate processing apparatus of the present invention, it is possible to promote the supply of gas to the vicinity of the center of each substrate and dilute the processing gas without reducing the number of substrates that can be collectively processed. It becomes possible.

上述したように、上述の基板処理工程においては、各基板の中心付近までガスが流れにくく、各基板の外周付近と中心付近とではガスの供給量に差異が生じてしまい、基板処理の面内均一性が低下してしまう場合があった。例えば、アミン系のHf原料ガスとOガスとを基板上に供給して形成されるHf酸化膜(HfO膜)や、アミン系のZr原料ガスとOガスとを基板上に供給して形成されるZr酸化膜(ZrO膜)等においては、基板の外周付近に形成される膜が、基板の中心付近に形成される膜に比べて薄くなってしまう場合があった。 As described above, in the above-described substrate processing step, it is difficult for gas to flow to the vicinity of the center of each substrate, and there is a difference in the gas supply amount between the vicinity of the periphery of each substrate and the vicinity of the center. In some cases, the uniformity was degraded. For example, an Hf oxide film (HfO film) formed by supplying an amine-based Hf source gas and O 3 gas onto the substrate, or an amine-based Zr source gas and O 3 gas are supplied onto the substrate. In the formed Zr oxide film (ZrO film) or the like, the film formed near the outer periphery of the substrate may be thinner than the film formed near the center of the substrate.

隣接する基板間へのガスの供給を促すため、基板保持具により支持される各基板の周縁と処理室の内壁との間にリング状の整流板をそれぞれ設ける方法も考えられる。図6は、かかる整流板が設けられた基板保持具の概略構成図である。各基板の周縁を囲うようにリング状の整流板を設けることにより、整流板に処理ガスの一部の膜を付着させ、基板の外周付近に形成される膜を薄くすることが可能となる。なお、図7は、整流板を有さない基板保持具の概略構成図である。   In order to facilitate the supply of gas between adjacent substrates, a method of providing a ring-shaped rectifying plate between the peripheral edge of each substrate supported by the substrate holder and the inner wall of the processing chamber is also conceivable. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a substrate holder provided with such a current plate. By providing a ring-shaped rectifying plate so as to surround the periphery of each substrate, it is possible to attach a film of a part of the processing gas to the rectifying plate and to thin the film formed near the outer periphery of the substrate. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a substrate holder that does not have a current plate.

しかしながら、かかる方法では、基板保持具へ基板を移載する基板移載機構と整流板とが干渉(接触)してしまう場合があった。かかる干渉を避けるために基板の積層ピッチを広く確保すると、一括して処理することの出来る基板の枚数が少なくなり、基板処理の生産性が低下してしまう場合があった。また、リング状の整流板を供えた基板保持具は、その構造の複雑さから破損もしやすく、高価であった。   However, in such a method, the substrate transfer mechanism for transferring the substrate to the substrate holder and the current plate may interfere (contact). In order to avoid such interference, if a wide substrate stacking pitch is secured, the number of substrates that can be processed at one time is reduced, and the productivity of substrate processing may be reduced. Further, the substrate holder provided with the ring-shaped rectifying plate is easily damaged due to the complexity of the structure, and is expensive.

また、各基板の中心付近へのガスの供給を促すため、処理ガス供給ノズルを両方から挟むような一対の不活性ガスノズルを処理室内に設ける方法も考えられる。図5は、処理ガス供給ノズル22a’23a’を両方から挟むような一対の不活性ガスノズル22c’23d’を処理室4’内に設けた処理炉の水平断面図である。処理ガス供給ノズル22a’23a’には噴出口23a’,23b’が、不活性ガスノズル22c’23d’には噴出口23c’,23d’が、それぞれ基板としてのウエハ10’の中心に向けてガスを噴出するようにそれぞれ設けられている。係る構成によれば、としての噴出口23a’,23b’から供給された処理ガスのガス流(図中実線で示す矢印)が、としての噴出口23c’,23d’から供給された不活性ガス流(図中破線で示す矢印)により両側から挟みこまれてその流路が制限され、各ウエハ10’の中心付近へのガスの供給が促される。   In addition, a method of providing a pair of inert gas nozzles in the processing chamber so as to sandwich the processing gas supply nozzle from both sides in order to promote the gas supply to the vicinity of the center of each substrate is also conceivable. FIG. 5 is a horizontal sectional view of a processing furnace provided with a pair of inert gas nozzles 22c'23d 'in the processing chamber 4' so as to sandwich the processing gas supply nozzles 22a'23a 'from both sides. The processing gas supply nozzles 22a'23a 'have jets 23a' and 23b ', and the inert gas nozzles 22c'23d' have jets 23c 'and 23d', respectively, toward the center of the wafer 10 'as a substrate. Each is provided so as to erupt. According to such a configuration, the gas flow of the processing gas supplied from the jet outlets 23a ′ and 23b ′ (arrows indicated by solid lines in the figure) is the inert gas supplied from the jet outlets 23c ′ and 23d ′. The flow (arrows indicated by broken lines in the drawing) is sandwiched from both sides to restrict the flow path, and the supply of gas to the vicinity of the center of each wafer 10 ′ is promoted.

しかしながら、かかる方法では、ウエハ10’に供給される処理ガスが不活性ガスにより希釈されてしまい、成膜レートが低下してしまう場合があった。   However, in such a method, the processing gas supplied to the wafer 10 'may be diluted with an inert gas, and the film formation rate may be reduced.

そこで発明者等は、一括して処理することの出来る基板の枚数を減らすことなく、各基板の中心付近へのガスの供給を促進させると共に、処理ガスの希釈を抑制して成膜レートの低下を回避する方法について鋭意研究を行った。その結果、処理室内に処理ガスを供給する際に処理ガスの両側から不活性ガスを同時に流すと共に、不活性ガスを処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に噴射することにより、上述の課題を解決できるとの知見を得た。本発明は、発明者等が得たかかる知見を基になされた発明である。   Accordingly, the inventors have promoted the supply of gas to the vicinity of the center of each substrate without reducing the number of substrates that can be processed at once, and reduced the deposition rate by suppressing dilution of the processing gas. We conducted intensive research on how to avoid this problem. As a result, when supplying the processing gas into the processing chamber, the inert gas flows simultaneously from both sides of the processing gas, and the inert gas is injected into the space between the inner wall of the processing chamber and the outer peripheral portion of the substrate, The knowledge that the above-mentioned subject can be solved was acquired. The present invention is based on such knowledge obtained by the inventors.

<本発明の第1の実施形態>
以下に、本発明の第1の実施形態を図面に即して説明する。
<First Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(1)基板処理装置の構成
まず、半導体装置の製造工程の一工程としての基板処理工程を実施する基板処理装置101の構成例について説明する。図8は、本実施形態にかかる基板処理装置101の斜透視図である。
(1) Configuration of Substrate Processing Apparatus First, a configuration example of a substrate processing apparatus 101 that performs a substrate processing process as one process of a semiconductor device manufacturing process will be described. FIG. 8 is a perspective view of the substrate processing apparatus 101 according to the present embodiment.

図8に示すように、本実施形態にかかる基板処理装置101は筐体111を備えている。シリコン等からなるウエハ(基板)10を筐体111内外へ搬送するには、複数のウエハ10を収納するウエハキャリア(基板収納容器)としてのカセット110が使用される。筐体111内側の前方には、カセットステージ(基板収納容器受渡し台)114が設けられている。カセット110は、図示しない工程内搬送装置によってカセットステージ114上に載置され、また、カセットステージ114上から筐体111外へ搬出されるように構成されている。   As shown in FIG. 8, the substrate processing apparatus 101 according to the present embodiment includes a housing 111. In order to transfer the wafer (substrate) 10 made of silicon or the like into or out of the casing 111, a cassette 110 as a wafer carrier (substrate storage container) that stores a plurality of wafers 10 is used. A cassette stage (substrate storage container delivery table) 114 is provided in front of the inside of the casing 111. The cassette 110 is placed on the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown), and is carried out of the casing 111 from the cassette stage 114.

カセット110は、工程内搬送装置によって、カセット110内のウエハ10が垂直姿勢となり、カセット110のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ114上に載置される。カセットステージ114は、カセット110を筐体111の後方に向けて縦方向に90°回転させ、カセット110内のウエハ10を水平姿勢とさせ、カセット110のウエハ出し入れ口を筐体111内の後方を向かせることが可能なように構成されている。   The cassette 110 is placed on the cassette stage 114 such that the wafer 10 in the cassette 110 is in a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward by the in-process transfer device. The cassette stage 114 rotates the cassette 110 90 degrees in the vertical direction toward the rear of the casing 111 to bring the wafer 10 in the cassette 110 into a horizontal posture, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 is placed behind the casing 111. It is configured to be able to face.

筐体111内の前後方向の略中央部には、カセット棚(基板収納容器載置棚)105が設置されている。カセット棚105は、複数段、複数列にて複数個のカセット110を保管するように構成されている。カセット棚105には、後述するウエハ移載機構125の搬送対象となるカセット110が収納される移載棚123が設けられている。また、カセットステージ114の上方には、予備カセット棚107が設けられ、予備的にカセット110を保管するように構成されている。   A cassette shelf (substrate storage container mounting shelf) 105 is installed at a substantially central portion in the front-rear direction in the housing 111. The cassette shelf 105 is configured to store a plurality of cassettes 110 in a plurality of rows and a plurality of rows. The cassette shelf 105 is provided with a transfer shelf 123 in which a cassette 110 to be transferred by a wafer transfer mechanism 125 described later is stored. Further, a preliminary cassette shelf 107 is provided above the cassette stage 114, and is configured to store the cassette 110 in a preliminary manner.

カセットステージ114とカセット棚105との間には、カセット搬送装置(基板収納容器搬送装置)118が設けられている。カセット搬送装置118は、カセット110を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ(基板収納容器昇降機構)118aと、カセット110を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構(基板収納容器搬送機構)118bと、を備えている。これらカセットエレベータ118aとカセット搬送機構118bとの連係動作により、カセットステージ114、カセット棚105、予備カセット棚107、移載棚123の間で、カセット110を相互に搬送するように構成されている。   A cassette transfer device (substrate container transfer device) 118 is provided between the cassette stage 114 and the cassette shelf 105. The cassette transport device 118 includes a cassette elevator (substrate storage container lifting mechanism) 118a that can be moved up and down while holding the cassette 110, and a cassette transport mechanism (substrate storage container transport mechanism) as a transport mechanism that can move horizontally while holding the cassette 110. 118b. The cassette 110 is transported between the cassette stage 114, the cassette shelf 105, the spare cassette shelf 107, and the transfer shelf 123 by the linkage operation of the cassette elevator 118a and the cassette transport mechanism 118b.

カセット棚105の後方には、ウエハ移載機構(基板移載機構)125が設けられている。ウエハ移載機構125は、ウエハ10を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置(基板移載装置)125aと、ウエハ移載装置125aを昇降させるウエハ移載装置エレベータ(基板移載装置昇降機構)125bと、を備えている。なお、ウエハ移載装置125aは、ウエハ10を水平姿勢で保持するツイーザ(基板移載用治具)125cを備えている。これらウエハ移載装置125aとウエハ移載装置エレベータ125bとの連係動作により、ウエハ10を移載棚123上のカセット110内からピックアップして後述するボート(基板保持具)11へ装填(チャージング)したり、ウエハ10をボート11から脱装(ディスチャージング)して移載棚123上のカセット110内へ収納したりするように構成されている。   A wafer transfer mechanism (substrate transfer mechanism) 125 is provided behind the cassette shelf 105. The wafer transfer mechanism 125 includes a wafer transfer device (substrate transfer device) 125a capable of rotating or linearly moving the wafer 10 in the horizontal direction, and a wafer transfer device elevator (substrate transfer device) that moves the wafer transfer device 125a up and down. Elevating mechanism) 125b. The wafer transfer device 125a includes a tweezer (substrate transfer jig) 125c that holds the wafer 10 in a horizontal posture. The wafer 10 is picked up from the cassette 110 on the transfer shelf 123 by the linked operation of the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b, and loaded into the boat (substrate holder) 11 described later (charging). Or the wafer 10 is unloaded (discharged) from the boat 11 and stored in the cassette 110 on the transfer shelf 123.

筐体111の後部上方には、処理炉202が設けられている。処理炉202の下端部に
は開口が設けられている。かかる開口は、炉口シャッタ(炉口開閉機構)147により開閉されるように構成されている。なお、処理炉202の構成については後述する。
A processing furnace 202 is provided above the rear portion of the casing 111. An opening is provided at the lower end of the processing furnace 202. Such an opening is configured to be opened and closed by a furnace port shutter (furnace port opening / closing mechanism) 147. The configuration of the processing furnace 202 will be described later.

処理炉202の下方には、ボート11を昇降させて処理炉202内外へ搬送させる昇降機構としてのボートエレベータ(基板保持具昇降機構)115が設けられている。ボートエレベータ115の昇降台には、連結具としてのアーム128が設けられている。アーム128上には、ボート11を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ115によりボート11が上昇したときに処理炉202の下端部を気密に閉塞する蓋体としてのシールキャップ9が水平姿勢で設けられている。   Below the processing furnace 202, a boat elevator (substrate holder lifting mechanism) 115 is provided as a lifting mechanism for moving the boat 11 up and down and transporting the boat 11 into and out of the processing furnace 202. The elevator 128 of the boat elevator 115 is provided with an arm 128 as a connecting tool. On the arm 128, a seal cap 9 is provided in a horizontal position as a lid that supports the boat 11 vertically and that hermetically closes the lower end of the processing furnace 202 when the boat 11 is lifted by the boat elevator 115. ing.

ボート11は複数本の保持部材を備えており、複数枚(例えば、50枚〜150枚程度)のウエハ10を、水平姿勢で、かつその中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に保持するように構成されている。ボート11の詳細な構成については後述する。   The boat 11 includes a plurality of holding members, and a plurality of (for example, about 50 to 150) wafers 10 are aligned in the vertical direction in a horizontal posture and in a state where the centers thereof are aligned in multiple stages. Configured to hold. The detailed configuration of the boat 11 will be described later.

カセット棚105の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット134aが設けられている。クリーンユニット134aは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体111の内部に流通させるように構成されている。   Above the cassette shelf 105, a clean unit 134a having a supply fan and a dustproof filter is provided. The clean unit 134a is configured to circulate clean air, which is a cleaned atmosphere, inside the casing 111.

また、ウエハ移載装置エレベータ125bおよびボートエレベータ115側と反対側である筐体111の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット(図示せず)が設置されている。図示しない前記クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置125a、ボート11を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体111の外部に排気されるように構成されている。   In addition, a clean unit (not shown) provided with a supply fan and a dustproof filter so as to supply clean air to the left end portion of the housing 111 opposite to the wafer transfer device elevator 125b and the boat elevator 115 side. Is installed. Clean air blown out from the clean unit (not shown) is configured to be sucked into an exhaust device (not shown) and exhausted outside the casing 111 after passing through the wafer transfer device 125a and the boat 11. .

(2)基板処理装置の動作
次に、本実施形態にかかる基板処理装置101の動作について説明する。
(2) Operation of Substrate Processing Apparatus Next, the operation of the substrate processing apparatus 101 according to the present embodiment will be described.

まず、カセット110が、図示しない工程内搬送装置によって、ウエハ10が垂直姿勢となりカセット110のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ114上に載置される。その後、カセット110は、カセットステージ114によって、筐体111の後方に向けて縦方向に90°回転させられる。その結果、カセット110内のウエハ10は水平姿勢となり、カセット110のウエハ出し入れ口は筐体111内の後方を向く。   First, the cassette 110 is placed on the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown) so that the wafer 10 is in a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward. Thereafter, the cassette 110 is rotated 90 ° in the vertical direction toward the rear of the casing 111 by the cassette stage 114. As a result, the wafer 10 in the cassette 110 assumes a horizontal posture, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces rearward in the housing 111.

次に、カセット110は、カセット搬送装置118によって、カセット棚105ないし予備カセット棚107の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡されて一時的に保管された後、カセット棚105ないし予備カセット棚107から移載棚123に移載されるか、もしくは移載棚123に直接搬送される。   Next, after the cassette 110 is automatically transported to the designated shelf position of the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf 107 by the cassette transporting device 118 and delivered and temporarily stored, the cassette shelf 105 to It is transferred from the spare cassette shelf 107 to the transfer shelf 123 or directly transferred to the transfer shelf 123.

カセット110が移載棚123に移載されると、ウエハ10は、ウエハ移載装置125aのツイーザ125cによって、ウエハ出し入れ口を通じてカセット110からピックアップされ、ウエハ移載装置125aとウエハ移載装置エレベータ125bとの連係動作によって移載室124の後方にあるボート11に装填(チャージング)される。ボート11にウエハ10を受け渡したウエハ移載機構125は、カセット110に戻り、次のウエハ10をボート11に装填する。   When the cassette 110 is transferred to the transfer shelf 123, the wafer 10 is picked up from the cassette 110 through the wafer loading / unloading port by the tweezer 125c of the wafer transfer device 125a, and the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b are picked up. Is loaded (charged) into the boat 11 behind the transfer chamber 124. The wafer transfer mechanism 125 that has transferred the wafer 10 to the boat 11 returns to the cassette 110 and loads the next wafer 10 into the boat 11.

予め指定された枚数のウエハ10がボート11に装填されると、炉口シャッタ147によって閉じられていた処理炉202の下端部の開口が、炉口シャッタ147によって開放される。続いて、シールキャップ9がボートエレベータ115によって上昇されることに
より、処理対象のウエハ10群を保持したボート11が処理炉202内へ搬入(ローディング)される。ローディング後は、処理炉202内にてウエハ10に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後は、ウエハ10およびカセット110は、上述の手順とは逆の手順で筐体111の外部へ払出される。
When a predetermined number of wafers 10 are loaded into the boat 11, the opening at the lower end of the processing furnace 202 closed by the furnace port shutter 147 is opened by the furnace port shutter 147. Subsequently, when the seal cap 9 is raised by the boat elevator 115, the boat 11 holding the wafers 10 to be processed is loaded into the processing furnace 202. After loading, arbitrary processing is performed on the wafer 10 in the processing furnace 202. Such processing will be described later. After the processing, the wafer 10 and the cassette 110 are discharged to the outside of the casing 111 in a procedure reverse to the above procedure.

(3)処理炉の構成
続いて、本実施形態にかかる基板処理装置の処理炉202の構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。図2は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の水平断面図である。なお、本実施形態にかかる処理炉202は、図1に示されているようにCVD装置(バッチ式縦形ホットウオール形減圧CVD装置)として構成されている。
(3) Configuration of Processing Furnace Next, the configuration of the processing furnace 202 of the substrate processing apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a vertical sectional view of a processing furnace of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a horizontal sectional view of the processing furnace of the substrate processing apparatus according to one embodiment of the present invention. The processing furnace 202 according to the present embodiment is configured as a CVD apparatus (batch type vertical hot wall type reduced pressure CVD apparatus) as shown in FIG.

(プロセスチューブ)
処理炉202は、中心線が垂直になるように縦向きに配されて筐体111によって固定的に支持された縦形のプロセスチューブ1を備えている。プロセスチューブ1は、インナチューブ2とアウタチューブ3とを備えている。インナチューブ2およびアウタチューブ3は、石英(SiO)や炭化珪素(SiC)等の耐熱性の高い材料によって、円筒形状にそれぞれ一体成形されている。
(Process tube)
The processing furnace 202 includes a vertical process tube 1 that is vertically disposed so that a center line is vertical and is fixedly supported by a casing 111. The process tube 1 includes an inner tube 2 and an outer tube 3. The inner tube 2 and the outer tube 3 are each integrally formed into a cylindrical shape by a material having high heat resistance such as quartz (SiO 2 ) and silicon carbide (SiC).

インナチューブ2は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ2内には、基板保持具としてのボート11によって水平姿勢で多段に積層されたウエハ10を収納して処理する処理室4が形成されている。インナチューブ2の下端開口は、ウエハ10群を保持したボート11を出し入れするための炉口5を構成している。したがって、インナチューブ2の内径は、ウエハ10群を保持したボート11の最大外径よりも大きくなるように設定されている。アウタチューブ3は、インナチューブ2に対して大きめに相似し、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ2の外側を取り囲むように同心円に被せられている。インナチューブ2とアウタチューブ3との間の下端部は、円形リング形状に形成されたマニホールド6によってそれぞれ気密に封止されている。マニホールド6は、インナチューブ2およびアウタチューブ3についての保守点検作業や清掃作業のために、インナチューブ2およびアウタチューブ3に着脱自在に取り付けられている。マニホールド6が筐体111に支持されることにより、プロセスチューブ1は垂直に据え付けられた状態になっている。   The inner tube 2 is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. In the inner tube 2, there is formed a processing chamber 4 for storing and processing the wafers 10 stacked in multiple stages in a horizontal posture by a boat 11 as a substrate holder. The lower end opening of the inner tube 2 constitutes a furnace port 5 for taking in and out the boat 11 holding the wafer 10 group. Therefore, the inner diameter of the inner tube 2 is set to be larger than the maximum outer diameter of the boat 11 holding the wafer 10 group. The outer tube 3 is similar in size to the inner tube 2, is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened, and is covered with a concentric circle so as to surround the outer side of the inner tube 2. The lower end portion between the inner tube 2 and the outer tube 3 is hermetically sealed by a manifold 6 formed in a circular ring shape. The manifold 6 is detachably attached to the inner tube 2 and the outer tube 3 for maintenance and inspection work and cleaning work on the inner tube 2 and the outer tube 3. Since the manifold 6 is supported by the casing 111, the process tube 1 is installed vertically.

(排気ライン)
マニホールド6の側壁の一部には、処理室4内の雰囲気を排気する排気ラインとしての排気管7aが接続されている。マニホールド6と排気管7aとの接続部には、処理室4内の雰囲気を排気する排気口7が形成されている。排気管7a内は、排気口7を介して、インナチューブ2とアウタチューブ3との間に形成された隙間からなる排気路8内に連通している。なお、排気路8の横断面形状は、一定幅の円形リング形状になっている。排気管7aには、上流から順に、圧力センサ7d、圧力調整バルブとしてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ7b、真空排気装置としての真空ポンプ7cが設けられている。真空ポンプ7cは、処理室4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。APCバルブ7bおよび圧力センサ7dには、圧力制御部236が電気的に接続されている。圧力制御部236は、処理室4内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力センサ7dにより検出された圧力に基づいてAPCバルブ7bの開度を制御するように構成されている。
(Exhaust line)
An exhaust pipe 7 a serving as an exhaust line for exhausting the atmosphere in the processing chamber 4 is connected to a part of the side wall of the manifold 6. An exhaust port 7 for exhausting the atmosphere in the processing chamber 4 is formed at a connection portion between the manifold 6 and the exhaust pipe 7a. The inside of the exhaust pipe 7 a communicates with the inside of the exhaust path 8 formed of a gap formed between the inner tube 2 and the outer tube 3 through the exhaust port 7. The cross-sectional shape of the exhaust passage 8 is a circular ring shape having a constant width. In the exhaust pipe 7a, a pressure sensor 7d, an APC (Auto Pressure Controller) valve 7b as a pressure adjusting valve, and a vacuum pump 7c as a vacuum exhaust device are provided in order from the upstream. The vacuum pump 7c is configured to be evacuated so that the pressure in the processing chamber 4 becomes a predetermined pressure (degree of vacuum). A pressure controller 236 is electrically connected to the APC valve 7b and the pressure sensor 7d. The pressure control unit 236 is configured to control the opening degree of the APC valve 7b based on the pressure detected by the pressure sensor 7d so that the pressure in the processing chamber 4 becomes a desired pressure at a desired timing. ing.

(基板保持具)
マニホールド6には、マニホールド6の下端開口を閉塞するシールキャップ9が垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ9は、アウタチューブ3の外径
と同等以上の円盤形状に形成されており、プロセスチューブ1の外部に垂直に設備されたボートエレベータ115によって水平姿勢で垂直方向に昇降されるように構成されている。
(Substrate holder)
A seal cap 9 that closes the lower end opening of the manifold 6 is brought into contact with the manifold 6 from the lower side in the vertical direction. The seal cap 9 is formed in a disk shape that is equal to or larger than the outer diameter of the outer tube 3, and is configured to be raised and lowered in a vertical position in a horizontal posture by a boat elevator 115 installed vertically outside the process tube 1. Has been.

シールキャップ9上には、ウエハ10を保持する基板保持具としてのボート11が垂直に立脚されて支持されるようになっている。ボート11は、上下で一対の端板12、13と、端板12、13間に垂直に設けられた複数本の保持部材14とを備えている。端板12、13及び保持部材14は、例えば石英(SiO)や炭化珪素(SiC)等の耐熱性材料からなる。各保持部材14には、多数条の保持溝15が長手方向に等間隔に設けられている。各保持部材14は、保持溝15が互いに対向するように設けられている。ウエハ10の円周縁が複数本の保持部材14における同一の段の保持溝15内にそれぞれ挿入されることにより、複数枚のウエハ10は水平姿勢かつ互いに中心を揃えた状態で多段に積層されて保持されるように構成されている。 On the seal cap 9, a boat 11 as a substrate holder for holding the wafer 10 is vertically supported and supported. The boat 11 includes a pair of end plates 12 and 13 on the upper and lower sides, and a plurality of holding members 14 provided vertically between the end plates 12 and 13. The end plates 12 and 13 and the holding member 14 are made of a heat resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC). Each holding member 14 is provided with a plurality of holding grooves 15 at equal intervals in the longitudinal direction. Each holding member 14 is provided so that the holding grooves 15 face each other. By inserting the circumferential edges of the wafers 10 into the holding grooves 15 of the same step in the plurality of holding members 14, the plurality of wafers 10 are stacked in multiple stages in a horizontal posture and aligned with each other. It is configured to be retained.

また、ボート11とシールキャップ9との間には、上下で一対の補助端板16、17が複数本の補助保持部材18によって支持されて設けられている。各補助保持部材18には、多数条の保持溝19が設けられている。保持溝19には、例えば石英(SiO)や炭化珪素(SiC)等の耐熱性材料からなる円板形状をした複数枚の断熱板216が、水平姿勢で多段に装填されるように構成されている。断熱板216によって、後述するヒータユニット20からの熱がマニホールド6側に伝わりにくくなるように構成されている。 A pair of auxiliary end plates 16 and 17 are supported by a plurality of auxiliary holding members 18 between the boat 11 and the seal cap 9 in the vertical direction. Each auxiliary holding member 18 is provided with a plurality of holding grooves 19. The holding groove 19 is configured so that a plurality of disk-shaped heat insulating plates 216 made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC) are loaded in multiple stages in a horizontal posture. ing. The heat insulating plate 216 is configured to make it difficult for heat from a heater unit 20 described later to be transmitted to the manifold 6 side.

シールキャップ9の処理室4と反対側には、ボートを回転させる回転機構254が設けられている。回転機構254の回転軸255は、シールキャップ9を貫通してボート11を下方から支持している。回転軸255を回転させることで処理室4内にてウエハ10を回転させることが可能なように構成されている。シールキャップ9は、上述のボートエレベータ115によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート11を処理室4内外に搬送することが可能となっている。   A rotation mechanism 254 for rotating the boat is provided on the side of the seal cap 9 opposite to the processing chamber 4. A rotating shaft 255 of the rotating mechanism 254 passes through the seal cap 9 and supports the boat 11 from below. The wafer 10 can be rotated in the processing chamber 4 by rotating the rotating shaft 255. The seal cap 9 is configured to be moved up and down in the vertical direction by the boat elevator 115 described above, whereby the boat 11 can be transferred into and out of the processing chamber 4.

回転機構254及びボートエレベータ115には、駆動制御部237が電気的に接続されている。駆動制御部237は、回転機構254及びボートエレベータ115が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御するように構成されている。   A drive control unit 237 is electrically connected to the rotation mechanism 254 and the boat elevator 115. The drive control unit 237 is configured to control the rotation mechanism 254 and the boat elevator 115 to perform a desired operation at a desired timing.

(ヒータユニット)
アウタチューブ3の外部には、プロセスチューブ1内を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱する加熱機構としてのヒータユニット20が、アウタチューブ3を包囲するように設けられている。ヒータユニット20は、基板処理装置101の筐体111に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっており、例えばカーボンヒータ等の抵抗加熱ヒータとして構成されている。
(Heater unit)
Outside the outer tube 3, a heater unit 20 as a heating mechanism that heats the inside of the process tube 1 uniformly or with a predetermined temperature distribution is provided so as to surround the outer tube 3. The heater unit 20 is vertically installed by being supported by the housing 111 of the substrate processing apparatus 101, and is configured as a resistance heater such as a carbon heater, for example.

プロセスチューブ1内には、温度検出器としての図示しない温度センサが設置されている。ヒータユニット20と温度センサとには、温度制御部238が電気的に接続されている。温度制御部238は、処理室4内の温度が所望のタイミングにて所望の温度分布となるように、前記温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータユニット20への通電具合を制御するように構成されている。   In the process tube 1, a temperature sensor (not shown) as a temperature detector is installed. A temperature control unit 238 is electrically connected to the heater unit 20 and the temperature sensor. The temperature controller 238 controls the power supply to the heater unit 20 based on the temperature information detected by the temperature sensor so that the temperature in the processing chamber 4 has a desired temperature distribution at a desired timing. It is configured.

(処理ガス供給ノズル、不活性ガス供給ノズル)
インナチューブ2の側壁の排気口7とは180度反対側の位置には、チャンネル形状の予備室21が、インナチューブ2の側壁からインナチューブ2の径方向外向きに突出して垂直方向に長く延在するように形成されている。予備室21の側壁はインナチューブ2の側壁の一部を構成している。また、予備室21の内壁は処理室4の内壁の部を形成するよ
うに構成されている。予備室21の内部には、予備室21の内壁(すなわち処理室4の内壁)に沿うようにウエハ10の積層方向に延在されて処理室4内に処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル22a,22bが設けられている。また、予備室21の内部には、予備室21の内壁(すなわち処理室4の内壁)に沿うようにウエハ10の積層方向に延在されるとともにウエハ10の周方向に沿って処理ガス供給ノズル22a,22bを両方から挟むように設けられ、処理室4内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズル22c,22dが設けられている。
(Processing gas supply nozzle, inert gas supply nozzle)
A channel-shaped auxiliary chamber 21 protrudes radially outward of the inner tube 2 from the side wall of the inner tube 2 and extends long in the vertical direction at a position 180 degrees opposite to the exhaust port 7 on the side wall of the inner tube 2. It is formed to exist. The side wall of the preliminary chamber 21 constitutes a part of the side wall of the inner tube 2. Further, the inner wall of the preliminary chamber 21 is configured to form an inner wall portion of the processing chamber 4. Inside the preliminary chamber 21, a processing gas supply nozzle 22 a that extends in the stacking direction of the wafer 10 along the inner wall of the preliminary chamber 21 (that is, the inner wall of the processing chamber 4) and supplies a processing gas into the processing chamber 4. , 22b are provided. Further, inside the preliminary chamber 21, the processing gas supply nozzle extends in the stacking direction of the wafer 10 along the inner wall of the preliminary chamber 21 (that is, the inner wall of the processing chamber 4) and along the circumferential direction of the wafer 10. A pair of inert gas supply nozzles 22 c and 22 d are provided so as to sandwich 22 a and 22 b from both sides and supply an inert gas into the processing chamber 4.

処理ガス供給ノズル22a,22bの上流側端部である処理ガス導入口部23a,23b、及び不活性ガス供給ノズル22c,22dの上流側端部である不活性ガス導入口部23c,23dは、それぞれ、マニホールド6の側壁をマニホールド6の径方向外向きに貫通してプロセスチューブ1の外部に突出している。   The processing gas introduction ports 23a and 23b which are upstream ends of the processing gas supply nozzles 22a and 22b, and the inert gas introduction ports 23c and 23d which are upstream ends of the inert gas supply nozzles 22c and 22d, Respectively, the side walls of the manifold 6 penetrate outward in the radial direction of the manifold 6 and project outside the process tube 1.

処理ガス導入口部23a,23bには、処理ガス供給ラインとしての処理ガス供給管25a,25bがそれぞれ接続されている。処理ガス供給管25aには、上流側から順に、例えば液体原料としてのTEMAH(Hf[NCH、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム)を気化させたガス等の処理ガスを供給する処理ガス供給源28a、流量制御装置としてのMFC(マスフローコントローラ)27a、及び開閉バルブ26aがそれぞれ設けられている。また、処理ガス供給管25bには、上流側から順に、例えばO(オゾン)ガス等の処理ガスを供給する処理ガス供給源28b、流量制御装置としてのMFC(マスフローコントローラ)27b、及び開閉バルブ26bがそれぞれ設けられている。 Process gas supply pipes 25a and 25b as process gas supply lines are connected to the process gas introduction ports 23a and 23b, respectively. A process of supplying a processing gas such as a gas obtained by vaporizing TEMAH (Hf [NCH 3 C 2 H 5 ] 4 , tetrakismethylethylaminohafnium) as a liquid source in order from the upstream side to the processing gas supply pipe 25a. A gas supply source 28a, an MFC (mass flow controller) 27a as a flow rate control device, and an open / close valve 26a are provided. The processing gas supply pipe 25b includes, in order from the upstream side, a processing gas supply source 28b for supplying a processing gas such as O 3 (ozone) gas, an MFC (mass flow controller) 27b as a flow control device, and an open / close valve. 26b is provided.

また、不活性ガス導入口部23c,23dには、不活性ガス供給ラインとしての不活性ガス供給管25c,25dがそれぞれ接続されている。不活性ガス供給管25c,25dには、上流側から順に、例えばNガス、Arガス、Heガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給源28c,28d、流量制御装置としてのMFC(マスフローコントローラ)27c,27d、及び開閉バルブ26c,26dがそれぞれ設けられている。 Further, inert gas supply pipes 25c and 25d serving as inert gas supply lines are connected to the inert gas introduction ports 23c and 23d, respectively. The inert gas supply pipes 25c and 25d are provided with an inert gas supply source 28c and 28d for supplying an inert gas such as N 2 gas, Ar gas, and He gas in order from the upstream side, and an MFC (flow control device). Mass flow controllers) 27c and 27d and open / close valves 26c and 26d are provided, respectively.

MFC27a,27b,27c,27d及び開閉バルブ26a,26b,26c,26dには、ガス供給・流量制御部235が電気的に接続されている。ガス供給・流量制御部235は、後述する各ステップで処理室4内に供給するガスの種類が所望のタイミングにて所望のガス種となるよう、また、供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の量となるよう、さらには、不活性ガスに対する処理ガスの濃度が所望のタイミングにて所望の濃度となるよう、MFC27a,27b,27c,27d及び開閉バルブ26a,26b,26c,26dを制御するように構成されている。   A gas supply / flow rate controller 235 is electrically connected to the MFCs 27a, 27b, 27c, 27d and the on-off valves 26a, 26b, 26c, 26d. The gas supply / flow rate control unit 235 ensures that the type of gas supplied into the processing chamber 4 in each step to be described later becomes a desired gas type at a desired timing, and the flow rate of the supplied gas is set at a desired timing. The MFCs 27a, 27b, 27c, 27d and the open / close valves 26a, 26b, 26c, 26d are adjusted so that the concentration of the processing gas with respect to the inert gas becomes a desired concentration at a desired timing. Configured to control.

処理室4内における処理ガス供給ノズル22a,22bの筒部には、複数個の処理ガス噴出口24a,24bが垂直方向に配列するように設けられ、処理室4内における不活性ガス供給ノズル22c,22dの筒部には、複数個の不活性ガス噴出口24c,24dが垂直方向に配列するように設けられている。処理ガス噴出口24a,24b、不活性ガス噴出口24c,24dの個数は、例えばボート11に保持されたウエハ10の枚数と一致するように構成されている。各処理ガス噴出口24a,24b、及び各不活性ガス噴出口24c,24dの高さ位置は、例えばボート11に保持された上下で隣り合うウエハ10間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。なお、各処理ガス噴出口24a,24b、及び各不活性ガス噴出口24c,24dの口径は、各ウエハ10へのガスの供給量が均一になるようにそれぞれ異なる大きさに設定されていてもよい。   A plurality of process gas jet nozzles 24a and 24b are provided in the cylindrical portion of the process gas supply nozzles 22a and 22b in the process chamber 4 so as to be arranged in the vertical direction, and the inert gas supply nozzle 22c in the process chamber 4 is provided. , 22d are provided with a plurality of inert gas outlets 24c, 24d arranged in a vertical direction. The number of processing gas jets 24 a and 24 b and inert gas jets 24 c and 24 d is configured to match the number of wafers 10 held on the boat 11, for example. For example, the height positions of the processing gas jets 24 a and 24 b and the inert gas jets 24 c and 24 d are set so as to face the space between the wafers 10 adjacent to each other on the top and bottom held in the boat 11. Yes. Note that the diameters of the processing gas outlets 24a and 24b and the inert gas outlets 24c and 24d may be set to different sizes so that the gas supply amount to each wafer 10 is uniform. Good.

インナチューブ2の側壁であって予備室21とは180度反対側の位置、すなわち排気口7側の位置には、スリット状の貫通孔である排気口25が垂直方向に細長く開設されて
いる。処理室4内と排気路8内とは排気口25を介して連通している。従って、処理ガス供給ノズル22a,22bの処理ガス噴出口24a,24bから処理室4内に供給された処理ガス、及び不活性ガス供給ノズル22c,22dの処理ガス噴出口24a,24bから処理室4内に供給された処理ガスは、排気口25を介して排気路8内へと流れた後、排気口7を介して排気管7a内に流れ、処理炉202外へと排出されるように構成されている。
An exhaust port 25 that is a slit-like through hole is elongated in the vertical direction at a position on the side wall of the inner tube 2 that is 180 degrees opposite to the auxiliary chamber 21, that is, a position on the exhaust port 7 side. The inside of the processing chamber 4 and the inside of the exhaust path 8 communicate with each other through an exhaust port 25. Therefore, the processing gas supplied into the processing chamber 4 from the processing gas jets 24a and 24b of the processing gas supply nozzles 22a and 22b, and the processing chamber 4 from the processing gas jets 24a and 24b of the inert gas supply nozzles 22c and 22d. The processing gas supplied to the inside flows into the exhaust passage 8 through the exhaust port 25, then flows into the exhaust pipe 7 a through the exhaust port 7, and is discharged outside the processing furnace 202. Has been.

なお、図2に示すように、処理ガス供給ノズル22aと排気口25とを結ぶ直線、及び処理ガス供給ノズル22bと排気口25とを結ぶ直線は、それぞれ、ウエハ10の中心付近を通るように構成されている。なお、処理ガス噴出口24a,24bの向きは、これらの直線とほぼ平行に設定されている。すなわち、処理ガス噴出口24a,24bは、ウエハ10の中心に向けて処理ガスを供給するように開口されている。また、不活性ガス供給ノズル22cと排気口25とを結ぶ直線、及び不活性ガス供給ノズル22cと排気口25とを結ぶ直線は、処理ガス供給ノズル22aと排気口25とを結ぶ直線、及び処理ガス供給ノズル22bと排気口25とを結ぶ直線をそれぞれ両側から挟むように構成されている。なお、不活性ガス噴出口24c,24dの向きは、これらの直線よりも外側に開いた向きに設定されていている。そして、不活性ガス噴出口24c,24dは、ウエハ10の中心方向ではなく、処理室4の内壁とウエハ10の外周部との間の空間(隙間)に不活性ガスを噴射するように開口されている。なお、予備室21の側壁は、不活性ガス噴出口24c,24dの向きと略平行になるように構成されている。   As shown in FIG. 2, the straight line connecting the processing gas supply nozzle 22a and the exhaust port 25 and the straight line connecting the processing gas supply nozzle 22b and the exhaust port 25 pass through the vicinity of the center of the wafer 10, respectively. It is configured. Note that the direction of the processing gas ejection ports 24a and 24b is set substantially parallel to these straight lines. That is, the processing gas ejection ports 24 a and 24 b are opened so as to supply the processing gas toward the center of the wafer 10. Further, the straight line connecting the inert gas supply nozzle 22c and the exhaust port 25, and the straight line connecting the inert gas supply nozzle 22c and the exhaust port 25 are a straight line connecting the processing gas supply nozzle 22a and the exhaust port 25, and a process. A straight line connecting the gas supply nozzle 22b and the exhaust port 25 is sandwiched from both sides. Note that the directions of the inert gas outlets 24c and 24d are set to open outward from these straight lines. The inert gas outlets 24 c and 24 d are opened so as to inject the inert gas into the space (gap) between the inner wall of the processing chamber 4 and the outer peripheral portion of the wafer 10, not in the center direction of the wafer 10. ing. The side wall of the preliminary chamber 21 is configured to be substantially parallel to the direction of the inert gas outlets 24c and 24d.

このため、図2に示すように、処理ガスと不活性ガスとを処理室4内へ同時に供給するようにすると、処理ガス供給ノズル22a,22bの処理ガス噴出口24a,24bから処理室4内に供給された処理ガスのガス流(図中実線で示す矢印)は、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dから処理室4内に供給された不活性ガスのガス流(図中実線で示す矢印)によって両側から挟まれて、その流路が制限されることとなる。例えば、ウエハ10の周縁と処理室4との間の空間へ不活性ガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間へ処理ガスが流れ込んでしまうことが抑制される。その結果、各ウエハ10の中心付近への処理ガスの供給が促進され、各ウエハ10の外周付近と中心付近とにおける処理ガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間において処理ガスが不活性ガスによって希釈され、ウエハ10の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。   Therefore, as shown in FIG. 2, when the processing gas and the inert gas are supplied into the processing chamber 4 at the same time, the processing gas jet nozzles 24a and 22b of the processing gas supply nozzles 22a and 22b enter the processing chamber 4. The gas flow of the processing gas (indicated by the solid line in the figure) supplied to the gas is an inert gas gas supplied into the processing chamber 4 from the inert gas outlets 24c and 24d of the inert gas supply nozzles 22c and 22d. The flow path (arrow indicated by a solid line in the figure) is sandwiched from both sides, and the flow path is restricted. For example, when an inert gas is supplied to the space between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4, the pressure in the region becomes relatively high, and the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4 is increased. Inflow of the processing gas is suppressed. As a result, the supply of the processing gas to the vicinity of the center of each wafer 10 is promoted, and the supply amount of the processing gas in the vicinity of the outer periphery and the center of each wafer 10 is made more uniform. Further, the processing gas is diluted with an inert gas in the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4, and an excessively thick film is suppressed in the vicinity of the outer periphery of the wafer 10.

また、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dは、ウエハ10の中心方向ではなく、処理室4の内壁とウエハ10の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている。そのため、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dから処理室4内に供給された不活性ガスは、主に、ウエハ10の周縁と処理室4との間の空間へ流れ、ウエハ10群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ10に供給される処理ガスの不活性ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下が回避される。   Further, the inert gas outlets 24 c and 24 d of the inert gas supply nozzles 22 c and 22 d supply the inert gas not in the center direction of the wafer 10 but in a space between the inner wall of the processing chamber 4 and the outer peripheral portion of the wafer 10. It is opened to inject. Therefore, the inert gas supplied into the processing chamber 4 from the inert gas outlets 24 c and 24 d of the inert gas supply nozzles 22 c and 22 d mainly enters the space between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4. The flow hardly flows into the area where the wafer 10 group is held. As a result, the dilution of the processing gas supplied to the wafer 10 with the inert gas is suppressed, and a decrease in the film formation rate is avoided.

(コントローラ)
ガス供給・流量制御部235、圧力制御部236、駆動制御部237、及び温度制御部238は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部239に電気的に接続されている。これら、ガス供給・流量制御部235、圧力制御部236、駆動制御部237、温度制御部238、及び主制御部239は、コントローラ240として構成されている。
(controller)
The gas supply / flow rate control unit 235, the pressure control unit 236, the drive control unit 237, and the temperature control unit 238 also constitute an operation unit and an input / output unit, and are electrically connected to the main control unit 239 that controls the entire substrate processing apparatus. It is connected to the. These gas supply / flow rate control unit 235, pressure control unit 236, drive control unit 237, temperature control unit 238, and main control unit 239 are configured as a controller 240.

(4)基板処理工程
次に、上述の基板処理装置101により実施される半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、処理ガスとしてTEMAHガス及びOガスを用いてALD法によりHfO膜を成膜する例を説明する。下記の説明において、基板処理装置101を構成する各部の動作は、コントローラ240によって制御される。
(4) Substrate Processing Step Next, as a step of manufacturing a semiconductor device (device) performed by the above-described substrate processing apparatus 101, an HfO 2 film is formed by ALD using TEMAH gas and O 3 gas as processing gases. An example of forming a film will be described. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus 101 is controlled by the controller 240.

CVD(Chemical Vapor Deposition)法の一つであるALD(Atomic Layer Deposition)法は、ある成膜条件(温度、時間等)の下で、成膜に用いる少なくとも2種類の互いに反応する処理ガスを1種類ずつ交互に基板上に供給し、1原子単位で基板上に吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。このとき、膜厚の制御は、反応性ガスを供給するサイクル数で行う(例えば、成膜速度が1Å/サイクルとすると、20Åの膜を形成する場合、20サイクル行う)。例えばALD法によりHfO膜を形成する場合、TEMAH(Hf[NCH、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム)ガスとO(オゾン)ガスとを用いて、180〜250℃の低温で高品質の成膜が可能である。 An ALD (Atomic Layer Deposition) method, which is one of CVD (Chemical Vapor Deposition) methods, uses at least two types of mutually reactive processing gases used for film formation under certain film formation conditions (temperature, time, etc.). In this method, the materials are alternately supplied onto the substrate, adsorbed onto the substrate in units of one atom, and a film is formed using a surface reaction. At this time, the film thickness is controlled by the number of cycles for supplying the reactive gas (for example, if the film forming speed is 1 kg / cycle, 20 cycles are performed when a 20 mm film is formed). For example, when an HfO 2 film is formed by the ALD method, a low temperature of 180 to 250 ° C. is used using TEMAH (Hf [NCH 3 C 2 H 5 ] 4 , tetrakismethylethylaminohafnium) gas and O 3 (ozone) gas. High quality film formation is possible.

まず、上述したように処理対象のウエハ10群をボート11に装填して処理室4内に搬入する。ボート11を処理室4内に搬入した後、以下に示す4つのステップ(ステップ1〜4)を1サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返す。なお、以下のステップ1〜4を実行する間、回転機構254を回転させることで、ウエハ10表面へ供給されるガスの流量をより均一化させることが可能となる。   First, as described above, a group of wafers 10 to be processed is loaded into the boat 11 and loaded into the processing chamber 4. After carrying the boat 11 into the processing chamber 4, the following four steps (steps 1 to 4) are set as one cycle, and this cycle is repeated a predetermined number of times. In addition, while performing the following steps 1-4, it becomes possible to make the flow volume of the gas supplied to the wafer 10 surface more uniform by rotating the rotation mechanism 254.

(ステップ1)
処理ガス供給管25aの開閉バルブ26a、及び排気管7aのAPCバルブ7bを共に開け、真空ポンプ7cにより処理室4内を排気しつつ、処理ガス供給ノズル22aの処理ガス噴出口24aから処理ガスとしてのTEMAHガスを処理室4内に供給する。
(Step 1)
Both the open / close valve 26a of the processing gas supply pipe 25a and the APC valve 7b of the exhaust pipe 7a are opened, and the inside of the processing chamber 4 is exhausted by the vacuum pump 7c, and the processing gas is discharged from the processing gas outlet 24a of the processing gas supply nozzle 22a. The TEMAH gas is supplied into the processing chamber 4.

この際、同時に、不活性ガス供給管25c,25dの開閉バルブ26c,26dを開け、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dから不活性ガスとしてのNガスをそれぞれ処理室4内に供給する。その結果、処理ガス供給ノズル22aの処理ガス噴出口24aから処理室4内に供給されたTEMAHガスは、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dから処理室4内に供給されたNガスによって両側から挟まれて、その流路が制限されることとなる。例えば、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間へ不活性ガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間へTEMAHガスが流れ込んでしまう(逃げてしまう)ことが抑制されることとなる。その結果、各ウエハ10の中心付近へのTEMAHガスの供給が促進され、各ウエハ10の外周付近と中心付近とにおけるTEMAHガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間においてTEMAHガスがNガスによって希釈され、ウエハ10の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。 At the same time, the open / close valves 26c and 26d of the inert gas supply pipes 25c and 25d are opened, and N 2 gas as an inert gas is supplied from the inert gas outlets 24c and 24d of the inert gas supply nozzles 22c and 22d, respectively. Supply into the processing chamber 4. As a result, the TEMAH gas supplied into the processing chamber 4 from the processing gas outlet 24a of the processing gas supply nozzle 22a enters the processing chamber 4 from the inert gas outlets 24c and 24d of the inert gas supply nozzles 22c and 22d. The flow path is restricted by being sandwiched from both sides by the supplied N 2 gas. For example, when an inert gas is supplied to the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4, the pressure in the region becomes relatively high, and the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4 is increased. It will be suppressed that the TEMAH gas flows (escapes). As a result, the supply of TEMAH gas to the vicinity of the center of each wafer 10 is promoted, and the supply amount of TEMAH gas near the outer periphery and the vicinity of the center of each wafer 10 is made more uniform. Further, the TEMAH gas is diluted with N 2 gas in the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4, and an excessively thick film is suppressed in the vicinity of the outer periphery of the wafer 10.

また、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dは、ウエハ10の中心方向ではなく、処理室4の内壁とウエハ10の外周部との間の空間にNガスを噴射する。そのため、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dから処理室4内に供給されたNガスは、主に、ウエハ10の周縁と処理室4との間の空間へ流れ、ウエハ10群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ10に供給されるTEMAHガスのNガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下が回避される。 The inert gas outlets 24 c and 24 d of the inert gas supply nozzles 22 c and 22 d supply N 2 gas to a space between the inner wall of the processing chamber 4 and the outer peripheral portion of the wafer 10, not in the center direction of the wafer 10. Spray. Therefore, the N 2 gas supplied into the processing chamber 4 from the inert gas outlets 24 c and 24 d of the inert gas supply nozzles 22 c and 22 d mainly enters the space between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4. The flow hardly flows into the area where the wafer 10 group is held. As a result, dilution of the TEMAH gas supplied to the wafer 10 with N 2 gas is suppressed, and a decrease in film formation rate is avoided.

なお、不活性ガス供給ノズル22c,22dは、処理ガス供給ノズル22aからTEMAHガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル22aから供給されるTEMAHガスの流
量以上の流量でNガスを供給するようにすることが好ましい。すなわち、不活性ガス供給ノズル22cの不活性ガス噴出口24cから供給されるNガスの流量、及び不活性ガス供給ノズル22dの不活性ガス処理ガス噴出口24dから供給されるNガスの流量が、それぞれ、処理ガス供給ノズル22aの処理ガス噴出口24aから供給されるTEMAHガスの流量以上になるようにすることが好ましい。TEMAHガスの流量及びNガスの流量は、MFC27a,27c,27dによりそれぞれ制御する。その結果、各ウエハ10の中心付近へのTEMAHガスの供給がさらに促進される。また、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間においてNガスによるTEMAHガスの希釈が更に促進される。
The inert gas supply nozzles 22c and 22d supply N 2 gas at a flow rate equal to or higher than the flow rate of the TEMAH gas supplied from the processing gas supply nozzle 22a when supplying the TEMAH gas from the processing gas supply nozzle 22a. It is preferable to make it. That is, the N 2 gas supplied from the inert gas ejection port 24c of the inert gas supply nozzles 22c flow, and the flow rate of N 2 gas supplied from the inert gas treatment gas ejection port 24d of the inert gas supply nozzle 22d However, it is preferable that the flow rate of the TEMAH gas supplied from the processing gas outlet 24a of the processing gas supply nozzle 22a is equal to or higher than that. The flow rate of TEMAH gas and the flow rate of N 2 gas are controlled by MFCs 27a, 27c, and 27d, respectively. As a result, the supply of TEMAH gas to the vicinity of the center of each wafer 10 is further promoted. Further, dilution of the TEMAH gas with the N 2 gas is further promoted in the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4.

ステップ1においては、APCバルブ7bの開度を適正に調整して、処理室4内の圧力が20〜900Paの範囲であって、例えば50Paになるように制御する。TEMAHガスにウエハ10を晒す時間は例えば30〜180秒間である。ヒータユニット20の温度は、ウエハ10の温度が180〜250℃の範囲であって、例えば250℃になるよう設定する。TEMAHガスを処理室4内に供給することによって、TEMAHガスのガス分子がウエハ10上の下地膜などの表面部分と表面反応(化学吸着)する。   In step 1, the opening degree of the APC valve 7b is appropriately adjusted so that the pressure in the processing chamber 4 is in the range of 20 to 900 Pa, for example, 50 Pa. The time for exposing the wafer 10 to the TEMAH gas is, for example, 30 to 180 seconds. The temperature of the heater unit 20 is set so that the temperature of the wafer 10 is in the range of 180 to 250 ° C., for example, 250 ° C. By supplying the TEMAH gas into the processing chamber 4, the gas molecules of the TEMAH gas react with the surface portion such as the base film on the wafer 10 (chemical adsorption).

(ステップ2)
処理ガス供給管25aの開閉バルブ26aを閉め、処理室4内へのTEMAHガスの供給を停止する。このとき、排気管7aのAPCバルブ7bは開いたままとし、真空ポンプ7cにより処理室4内を例えば20Pa以下となるまで排気し、残留するTEMAHガスを処理室4内から排除する。また、不活性ガス供給管25c,25dの開閉バルブ26c,28dを開けてNガスを処理室4内へ供給すると、残留するTEMAHガスを処理室4内から排除する効果が更に高まる。
(Step 2)
The open / close valve 26a of the processing gas supply pipe 25a is closed, and the supply of TEMAH gas into the processing chamber 4 is stopped. At this time, the APC valve 7b of the exhaust pipe 7a is kept open, and the inside of the processing chamber 4 is exhausted to, for example, 20 Pa or less by the vacuum pump 7c, and the remaining TEMAH gas is removed from the processing chamber 4. Further, when the opening / closing valves 26c and 28d of the inert gas supply pipes 25c and 25d are opened to supply the N 2 gas into the processing chamber 4, the effect of removing the remaining TEMAH gas from the processing chamber 4 is further enhanced.

(ステップ3)
排気管7aのAPCバルブ7bを開いたまま、処理ガス供給管25bの開閉バルブ26bを開け、真空ポンプ7cにより処理室4内を排気しつつ、処理ガス供給ノズル22bの噴出口24bから処理ガスとしてのOガスを処理室4内に供給する。
(Step 3)
While the APC valve 7b of the exhaust pipe 7a is open, the open / close valve 26b of the processing gas supply pipe 25b is opened, and the inside of the processing chamber 4 is exhausted by the vacuum pump 7c, and the processing gas is supplied from the jet outlet 24b of the processing gas supply nozzle 22b. The O 3 gas is supplied into the processing chamber 4.

この際、不活性ガス供給管25c,25dの開閉バルブ26c,28dを開けたままとし、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dから処理室4内に不活性ガスとしてのNガスをそれぞれ供給する。その結果、処理ガス供給ノズル22bの噴出口24bから処理室4内に供給されたOガスは、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dから処理室4内に供給されたNガスによって両側から挟まれて、その流路が制限されることとなる。例えば、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間へ不活性ガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間へOガスが流れ込んでしまう(逃げてしまう)ことが抑制されることとなる。その結果、各ウエハ10の中心付近へのOガスの供給が促進され、各ウエハ10の外周付近と中心付近とにおけるOガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間においてOガスがNガスによって希釈され、ウエハ10の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。 At this time, the open / close valves 26c and 28d of the inert gas supply pipes 25c and 25d are kept opened, and the inert gas is supplied into the processing chamber 4 from the inert gas outlets 24c and 24d of the inert gas supply nozzles 22c and 22d. N 2 gas is supplied. As a result, the O 3 gas supplied into the processing chamber 4 from the outlet 24b of the processing gas supply nozzle 22b is supplied into the processing chamber 4 from the inert gas outlets 24c and 24d of the inert gas supply nozzles 22c and 22d. The flow path is restricted by being sandwiched from both sides by the N 2 gas. For example, when an inert gas is supplied to the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4, the pressure in the region becomes relatively high, and the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4 is increased. It is suppressed that the O 3 gas flows (escapes). As a result, the supply of O 3 gas to the vicinity of the center of each wafer 10 is promoted, and the supply amount of O 3 gas in the vicinity of the outer periphery and the vicinity of the center of each wafer 10 is made more uniform. In addition, the O 3 gas is diluted with N 2 gas in the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4, and an excessively thick film is suppressed in the vicinity of the outer periphery of the wafer 10.

また、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dは、ウエハ10の中心方向ではなく、処理室4の内壁とウエハ10の外周部との間の空間にNガスを噴射する。そのため、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dから処理室4内に供給されたNガスは、主に、ウエハ10の周縁と処理室4との間の空間へ流れ、ウエハ10群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ10に供給されるOガスのNガスによる希釈が抑制され、成膜レートの
低下が回避される。
The inert gas outlets 24 c and 24 d of the inert gas supply nozzles 22 c and 22 d supply N 2 gas to a space between the inner wall of the processing chamber 4 and the outer peripheral portion of the wafer 10, not in the center direction of the wafer 10. Spray. Therefore, the N 2 gas supplied into the processing chamber 4 from the inert gas outlets 24 c and 24 d of the inert gas supply nozzles 22 c and 22 d mainly enters the space between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4. The flow hardly flows into the area where the wafer 10 group is held. As a result, the dilution of the O 3 gas supplied to the wafer 10 with the N 2 gas is suppressed, and a decrease in the film formation rate is avoided.

なお、不活性ガス供給ノズル22c,22dは、処理ガス供給ノズル22bからOガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル22bから供給されるOガスの流量以上の流量でNガスを供給するようにすることが好ましい。すなわち、不活性ガス供給ノズル22cの不活性ガス噴出口24cから供給されるNガスの流量、及び不活性ガス供給ノズル22dの不活性ガス処理ガス噴出口24dから供給されるNガスの流量が、それぞれ、処理ガス供給ノズル22bの噴出口24bから供給されるOガスの流量以上になるようにすることが好ましい。Oガスの流量及びNガスの流量は、MFC27b,27c,27dによりそれぞれ制御する。その結果、ウエハ10間へのOガスの供給がより促進され、各ウエハ10の中心付近までOガスがより流れやすくなる。また、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間においてNガスによるOガスの希釈が更に促される。 The inert gas supply nozzles 22c and 22d supply N 2 gas at a flow rate equal to or higher than the flow rate of the O 3 gas supplied from the processing gas supply nozzle 22b when supplying the O 3 gas from the processing gas supply nozzle 22b. It is preferable to do so. That is, the N 2 gas supplied from the inert gas ejection port 24c of the inert gas supply nozzles 22c flow, and the flow rate of N 2 gas supplied from the inert gas treatment gas ejection port 24d of the inert gas supply nozzle 22d However, it is preferable that the flow rate of the O 3 gas supplied from the ejection port 24b of the processing gas supply nozzle 22b is equal to or higher than that. The flow rate of O 3 gas and the flow rate of N 2 gas are controlled by MFCs 27b, 27c, and 27d, respectively. As a result, the supply of O 3 gas between the wafers 10 is further promoted, and the O 3 gas easily flows to the vicinity of the center of each wafer 10. Further, dilution of O 3 gas with N 2 gas is further promoted in the gap between the periphery of the wafer 10 and the processing chamber 4.

ステップ3においては、APCバルブ7bの開度を適正に調整して処理室4内の圧力を20〜900Paの範囲であって、例えば50Paになるように制御する。Oガスにウエハ10を晒す時間は例えば10〜300秒間である。ヒータユニット20の温度は、ウエハ10の温度が180〜250℃の範囲であって、例えば250℃になるよう設定する。Oガスを供給することで、ウエハ10の表面に化学吸着しているTEMAHガスとOガスとが表面反応して、ウエハ10上にHfO膜が成膜される。 In step 3, the opening degree of the APC valve 7b is appropriately adjusted so that the pressure in the processing chamber 4 is in a range of 20 to 900 Pa, for example, 50 Pa. The time for exposing the wafer 10 to the O 3 gas is, for example, 10 to 300 seconds. The temperature of the heater unit 20 is set so that the temperature of the wafer 10 is in the range of 180 to 250 ° C., for example, 250 ° C. By supplying the O 3 gas, the TEMAH gas chemically adsorbed on the surface of the wafer 10 and the O 3 gas react with each other, and an HfO 2 film is formed on the wafer 10.

(ステップ4)
処理ガス供給管25bの開閉バルブ26bを閉め、処理室4内へのOガスの供給を停止する。このとき排気管7aのAPCバルブ7bは開いたままとし、真空ポンプ7cにより処理室4内を20Pa以下となるまで排気し、残留するOガスを処理室4内から排除する。また、不活性ガス供給管25c,25dの開閉バルブ26c,26dを開けてNガスを処理室4内へ供給すると、残留するOガスを処理室4内から排除する効果が更に高まる。
(Step 4)
The on-off valve 26b of the processing gas supply pipe 25b is closed, and the supply of O 3 gas into the processing chamber 4 is stopped. At this time, the APC valve 7b of the exhaust pipe 7a is kept open, and the inside of the processing chamber 4 is exhausted to 20 Pa or less by the vacuum pump 7c, and the remaining O 3 gas is removed from the processing chamber 4. Further, when the open / close valves 26c and 26d of the inert gas supply pipes 25c and 25d are opened to supply the N 2 gas into the processing chamber 4, the effect of removing the remaining O 3 gas from the processing chamber 4 is further enhanced.

そして、上述したステップ1〜4を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエハ10上に所定の膜厚のHfO膜を成膜する。その後、処理後のウエハ10群を保持したボート11を処理室4内から搬出して本実施形態にかかる基板処理工程を終了する。 Then, steps 1 to 4 described above are defined as one cycle, and this cycle is repeated a plurality of times to form a HfO 2 film having a predetermined thickness on the wafer 10. Thereafter, the boat 11 holding the processed wafer 10 group is unloaded from the processing chamber 4 and the substrate processing step according to the present embodiment is completed.

(5)本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
(5) Effects according to the present embodiment According to the present embodiment, the following one or more effects are achieved.

本実施形態によれば、上述のステップ1において、処理ガス供給ノズル22aの処理ガス噴出口24aから処理室4内に供給されたTEMAHガスは、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dから処理室4内に供給されたNガスによって両側から挟まれて、その流路が制限される。例えば、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間へNガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間へTEMAHガスが流れ込んでしまうことが抑制される。その結果、各ウエハ10の中心付近へのTEMAHガスの供給が促進され、各ウエハ10の外周付近と中心付近とにおけるTEMAHガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間においてTEMAHガスがNガスによって希釈され、ウエハ10の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。 According to the present embodiment, in step 1 described above, the TEMAH gas supplied from the processing gas outlet 24a of the processing gas supply nozzle 22a into the processing chamber 4 is injected into the inert gas supply nozzles 22c and 22d. It is sandwiched from both sides by N 2 gas supplied into the processing chamber 4 from the outlets 24c and 24d, and its flow path is restricted. For example, when N 2 gas is supplied to the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4, the pressure in the region becomes relatively high, and the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4 is increased. It is suppressed that TEMAH gas flows in. As a result, the supply of TEMAH gas to the vicinity of the center of each wafer 10 is promoted, and the supply amount of TEMAH gas near the outer periphery and the vicinity of the center of each wafer 10 is made more uniform. Further, the TEMAH gas is diluted with N 2 gas in the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4, and an excessively thick film is suppressed in the vicinity of the outer periphery of the wafer 10.

また、本実施形態によれば、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dは、ウエハ10の中心方向ではなく、処理室4の内壁とウエハ10の外周部との間の空間にNガスを噴射する。そのため、不活性ガス供給ノズル22c,22d
の不活性ガス噴出口24c,24dから処理室4内に供給されたNガスは、主に、ウエハ10の周縁と処理室4との間の空間へ流れ、ウエハ10群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ10に供給されるTEMAHガスのNガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下を回避できる。
Further, according to the present embodiment, the inert gas outlets 24 c and 24 d of the inert gas supply nozzles 22 c and 22 d are not located in the center direction of the wafer 10 but between the inner wall of the processing chamber 4 and the outer peripheral portion of the wafer 10. N 2 gas is injected into the space. Therefore, the inert gas supply nozzles 22c and 22d
N 2 gas supplied into the processing chamber 4 from the inert gas outlets 24c and 24d mainly flows into the space between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4, and the group of wafers 10 is held. Little flow into the area. As a result, dilution of the TEMAH gas supplied to the wafer 10 with N 2 gas is suppressed, and a decrease in the film formation rate can be avoided.

なお、本実施形態において、不活性ガス供給ノズル22c,22dが、処理ガス供給ノズル22aからTEMAHガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル22aから供給されるTEMAHガスの流量以上の流量でNガスを供給するようにすると、各ウエハ10の中心付近へのTEMAHガスの供給がさらに促進される。また、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間においてNガスによるTEMAHガスの希釈がさらに促進され、ウエハ10の外周付近においてHfO膜が過剰に厚く形成されることがさらに抑制される。 In the present embodiment, when the inert gas supply nozzles 22c and 22d supply the TEMAH gas from the processing gas supply nozzle 22a, the N 2 flow rate is equal to or higher than the flow rate of the TEMAH gas supplied from the processing gas supply nozzle 22a. When the gas is supplied, the supply of TEMAH gas to the vicinity of the center of each wafer 10 is further promoted. Further, the dilution of the TEMAH gas with the N 2 gas is further promoted in the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4, and the formation of an excessively thick HfO 2 film near the outer periphery of the wafer 10 is further suppressed. The

また、本実施形態によれば、処理ガス供給ノズル22bの噴出口24bから処理室4内に供給されたOガスは、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dから処理室4内に供給されたNガスによって両側から挟まれて、その流路が制限される。例えば、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間へNガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間へOガスが流れ込んでしまうことが抑制される。その結果、各ウエハ10の中心付近へのOガスの供給が促進され、各ウエハ10の外周付近と中心付近とにおけるOガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間においてOガスがNガスによって希釈され、ウエハ10の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。 Further, according to the present embodiment, the O 3 gas supplied into the processing chamber 4 from the outlet 24b of the processing gas supply nozzle 22b is supplied from the inert gas outlets 24c and 24d of the inert gas supply nozzles 22c and 22d. The flow path is restricted by being sandwiched from both sides by N 2 gas supplied into the processing chamber 4. For example, when N 2 gas is supplied to the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4, the pressure in the region becomes relatively high, and the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4 is increased. O 3 gas is prevented from flowing in. As a result, the supply of O 3 gas to the vicinity of the center of each wafer 10 is promoted, and the supply amount of O 3 gas in the vicinity of the outer periphery and the vicinity of the center of each wafer 10 is made more uniform. In addition, the O 3 gas is diluted with N 2 gas in the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4, and an excessively thick film is suppressed in the vicinity of the outer periphery of the wafer 10.

また、本実施形態によれば、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dは、ウエハ10の中心方向ではなく、処理室4の内壁とウエハ10の外周部との間の空間にNガスを噴射する。そのため、不活性ガス供給ノズル22c,22dの不活性ガス噴出口24c,24dから処理室4内に供給されたNガスは、主に、ウエハ10の周縁と処理室4との間の空間へ流れ、ウエハ10群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ10に供給されるOガスのNガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下を回避できる。 Further, according to the present embodiment, the inert gas outlets 24 c and 24 d of the inert gas supply nozzles 22 c and 22 d are not located in the center direction of the wafer 10 but between the inner wall of the processing chamber 4 and the outer peripheral portion of the wafer 10. N 2 gas is injected into the space. Therefore, the N 2 gas supplied into the processing chamber 4 from the inert gas outlets 24 c and 24 d of the inert gas supply nozzles 22 c and 22 d mainly enters the space between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4. The flow hardly flows into the area where the wafer 10 group is held. As a result, dilution of the O 3 gas supplied to the wafer 10 with the N 2 gas is suppressed, and a decrease in the film formation rate can be avoided.

なお、本実施形態において、不活性ガス供給ノズル22c,22dが、処理ガス供給ノズル22aからOガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル22bから供給されるOガスの流量以上の流量でNガスを供給するようにすると、各ウエハ10の中心付近へのOガスの供給がさらに促進される。また、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間においてNガスによるOガスの希釈がさらに促進され、ウエハ10の外周付近においてHfO膜が過剰に厚く形成されることがさらに抑制される。 In the present embodiment, when the inert gas supply nozzles 22c and 22d supply the O 3 gas from the processing gas supply nozzle 22a, the flow rate is equal to or higher than the flow rate of the O 3 gas supplied from the processing gas supply nozzle 22b. When N 2 gas is supplied, the supply of O 3 gas to the vicinity of the center of each wafer 10 is further promoted. Further, dilution of O 3 gas with N 2 gas is further promoted in the gap between the peripheral edge of the wafer 10 and the processing chamber 4, and an excessively thick HfO 2 film is further suppressed near the outer periphery of the wafer 10. Is done.

また、本実施形態によれば、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間へのTEMAHガスやOガスの流入が抑制されるため、処理室4の側壁(インナチューブ2の側壁)への成膜や原料成分の付着や、処理室4内での異物の発生が抑制される。そして、基板処理装置101のメンテナンスサイクルが伸び、基板処理装置101の生産性を向上させることが可能となる。 Further, according to the present embodiment, since the inflow of TEMAH gas or O 3 gas into the gap between the periphery of the wafer 10 and the processing chamber 4 is suppressed, the side wall of the processing chamber 4 (the side wall of the inner tube 2). Film formation, adhesion of raw material components, and generation of foreign matter in the processing chamber 4 are suppressed. Then, the maintenance cycle of the substrate processing apparatus 101 is extended, and the productivity of the substrate processing apparatus 101 can be improved.

また、本実施形態のステップ3,4において、不活性ガス供給管25c,25dの開閉バルブ26c,26dを開けてNガスを処理室4内へ供給するようにすれば、残留するTEMAHガスやOガスを処理室4内から排除する効果が更に高まる。その結果、ステップ3,4の実行に要する時間が短縮され、基板処理の生産性を高めることが可能となる。 Further, in steps 3 and 4 of the present embodiment, if the N 2 gas is supplied into the processing chamber 4 by opening the open / close valves 26c and 26d of the inert gas supply pipes 25c and 25d, the remaining TEMAH gas or The effect of removing the O 3 gas from the processing chamber 4 is further enhanced. As a result, the time required for executing steps 3 and 4 is shortened, and the productivity of substrate processing can be increased.

また、本実施形態によれば、ボート11により支持される各ウエハ10の周縁と処理室4の内壁との間に、リング状の整流板をそれぞれ設ける必要がない。そのため、ウエハ10の積層ピッチを広く確保する必要がなくなり、一括して処理することの出来る基板の枚数が少なくなってしまうことを抑制できる。その結果、基板処理の生産性を向上させることが出来る。   Further, according to the present embodiment, it is not necessary to provide a ring-shaped rectifying plate between the peripheral edge of each wafer 10 supported by the boat 11 and the inner wall of the processing chamber 4. Therefore, it is not necessary to ensure a wide stacking pitch of the wafers 10, and it is possible to suppress a reduction in the number of substrates that can be processed at once. As a result, the productivity of substrate processing can be improved.

また、本実施形態によれば、ボート11により支持される各ウエハ10の周縁と処理室4の内壁との間に、リング状の整流板をそれぞれ設ける必要がない。そのため、ボート11の生産コスト、及び基板処理コストを低減させることが可能となる。   Further, according to the present embodiment, it is not necessary to provide a ring-shaped rectifying plate between the peripheral edge of each wafer 10 supported by the boat 11 and the inner wall of the processing chamber 4. Therefore, the production cost of the boat 11 and the substrate processing cost can be reduced.

<本発明の第2の実施形態>
以下に、本発明の第2の実施形態を、図3を参照しながら説明する。本実施形態では、処理室4内に整流板31c,31dを有するように構成されている点が、上述の実施形態と異なる。その他の構成は上述の実施形態と同じである。
<Second Embodiment of the Present Invention>
Below, the 2nd Embodiment of this invention is described, referring FIG. The present embodiment is different from the above-described embodiment in that the processing chamber 4 includes rectifying plates 31c and 31d. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment.

整流板31c,31dは、不活性ガス噴出口としての不活性ガス噴出口24c,24dより処理室4の内側(ウエハ10側)である不活性ガス供給ノズル22c,22dの外側に鉛直方向に延在するように設けられている。具体的には、整流板31cは、不活性ガス供給ノズル22cとウエハ10との間に鉛直方向に延在するように、また、不活性ガス噴出口24cの向きと略平行になるように設けられている。整流板31dは、不活性ガス供給ノズル22dとウエハ10との間に鉛直方向に延在するように、また、不活性ガス処理ガス噴出口24dの向きと略平行になるように設けられている。整流板31cと予備室21の側壁との間には、不活性ガス噴出口24cから供給された不活性ガスの流れを誘導するガス流路が形成され、整流板31dと予備室21の側壁との間には、不活性ガス処理ガス噴出口24dから供給された不活性ガスの流れを誘導するガス流路が形成されている。整流板31c,31dは、不活性ガス供給ノズル22c,22dに取り付けてもよいし、インナチューブ2の内壁などに直接取り付けてもよい。   The rectifying plates 31c and 31d extend in the vertical direction from the inert gas outlets 24c and 24d serving as the inert gas outlets to the outside of the inert gas supply nozzles 22c and 22d that are inside the processing chamber 4 (on the wafer 10 side). It is provided to exist. Specifically, the rectifying plate 31c is provided so as to extend in the vertical direction between the inert gas supply nozzle 22c and the wafer 10, and so as to be substantially parallel to the direction of the inert gas outlet 24c. It has been. The rectifying plate 31d is provided so as to extend in the vertical direction between the inert gas supply nozzle 22d and the wafer 10, and so as to be substantially parallel to the direction of the inert gas processing gas ejection port 24d. . A gas flow path is formed between the rectifying plate 31c and the side wall of the preliminary chamber 21 to guide the flow of the inert gas supplied from the inert gas outlet 24c. A gas flow path for inducing a flow of the inert gas supplied from the inert gas processing gas ejection port 24d is formed between the two. The rectifying plates 31c and 31d may be attached to the inert gas supply nozzles 22c and 22d, or may be directly attached to the inner wall of the inner tube 2 or the like.

このように構成することで、ウエハ10群が保持されている領域への不活性ガスの流入が更に抑制される。その結果、ウエハ10に供給される処理ガスの不活性ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下が更に回避される。   By comprising in this way, inflow of the inert gas to the area | region where the wafer 10 group is hold | maintained is further suppressed. As a result, the dilution of the processing gas supplied to the wafer 10 by the inert gas is suppressed, and a decrease in the film formation rate is further avoided.

<本発明の第3の実施形態>
以下に、本発明の第3の実施形態を、図4を参照しながら説明する。本実施形態にかかる処理室4は、排気口25の代わりに、処理ガスを排気する処理ガス排気口35と、不活性ガスを排気する不活性ガス排気口35c,35dと、をそれぞれ有する点が、上述の実施形態と異なる。その他の構成は上述の実施形態と同じである。
<Third Embodiment of the Present Invention>
Below, the 3rd Embodiment of this invention is described, referring FIG. The processing chamber 4 according to this embodiment has a processing gas exhaust port 35 for exhausting a processing gas and inert gas exhaust ports 35c and 35d for exhausting an inert gas, instead of the exhaust port 25, respectively. This is different from the above embodiment. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment.

処理ガス排気口35は、上述の排気口25と同様に構成されている。すなわち、処理ガス排気口35は、インナチューブ2の側壁であって予備室21とは180度反対側の位置、すなわち排気口7側の位置に、スリット状の貫通孔として垂直方向に細長く開設されている。また、不活性ガス排気口35c,35dは、処理ガス排気口35を両側から挟む位置に、スリット状の貫通孔として垂直方向に細長くそれぞれ開設されている。   The processing gas exhaust port 35 is configured in the same manner as the exhaust port 25 described above. That is, the processing gas exhaust port 35 is elongated in the vertical direction as a slit-shaped through hole at a position 180 degrees opposite to the auxiliary chamber 21 on the side wall of the inner tube 2, that is, a position on the exhaust port 7 side. ing. Further, the inert gas exhaust ports 35c and 35d are elongated in the vertical direction as slit-like through holes at positions sandwiching the processing gas exhaust port 35 from both sides.

このように構成することで、処理ガス噴出口24a,24bから供給された処理ガスが処理ガス排気口35からそれぞれ排気され、また、不活性ガス噴出口24c,24dから供給された不活性ガスが不活性ガス排気口35c,35dからそれぞれ排気される。その結果、処理ガス排気口35、不活性ガス排気口35c,35d付近におけるガス流がそれぞれスムーズとなる。   With this configuration, the processing gas supplied from the processing gas outlets 24a and 24b is exhausted from the processing gas exhaust port 35, and the inert gas supplied from the inert gas outlets 24c and 24d Exhaust gas is exhausted from the inert gas exhaust ports 35c and 35d. As a result, the gas flow in the vicinity of the processing gas exhaust port 35 and the inert gas exhaust ports 35c and 35d becomes smooth.

<本発明の他の実施形態>
上述の実施形態では、処理室4内に処理ガスを供給する1本以上の処理ガス供給ノズル22a,22bと、処理ガス供給ノズル22a,22bを両方から挟むように設けられ処理室4内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズル22c,22dと、をそれぞれ個別に有していた。そして、処理ガス供給ノズル22aから供給する処理ガス(例えばTEMAHガス)と、処理ガス供給ノズル22bから供給する処理ガス(例えばOガス)とを、それぞれ不活性ガス供給ノズル22c,22dからの不活性ガスによって両側から挟んでいた。
<Other Embodiments of the Present Invention>
In the above-described embodiment, one or more process gas supply nozzles 22a and 22b for supplying a process gas into the process chamber 4 and the process gas supply nozzles 22a and 22b are provided so as to be sandwiched from both sides. A pair of inert gas supply nozzles 22c and 22d for supplying the active gas was individually provided. Then, the processing gas supplied from the processing gas supply nozzle 22a (for example, TEMAH gas) and the processing gas supplied from the processing gas supply nozzle 22b (for example, O 3 gas) are supplied from the inert gas supply nozzles 22c and 22d, respectively. It was sandwiched from both sides by active gas.

しかしながら、本発明はかかる実施形態に限定されない。すなわち1本以上の処理ガス供給ノズルから供給される複数種の処理ガスのうち、いずれか一種の処理ガスの供給量の面内均一性のみが基板処理の面内均一性に影響する場合(他の処理ガスの供給量の面内均一性が基板処理の面内均一性にあまり影響しない場合)には、基板処理の面内均一性に影響する処理ガスのみを不活性ガスによって両側から挟むこととし、基板処理の面内均一性にあまり影響しない処理ガスは不活性ガスによって両側から挟まないこととしてもよい。   However, the present invention is not limited to such an embodiment. That is, when only the in-plane uniformity of the supply amount of any one of the plurality of processing gases supplied from one or more processing gas supply nozzles affects the in-plane uniformity of substrate processing (others) If the in-plane uniformity of the processing gas supply amount does not significantly affect the in-plane uniformity of the substrate processing), only the processing gas that affects the in-plane uniformity of the substrate processing is sandwiched by the inert gas from both sides. The processing gas that does not significantly affect the in-plane uniformity of the substrate processing may not be sandwiched by the inert gas from both sides.

この場合、1本以上の処理ガス供給ノズルのうち少なくとも1本の処理ガス供給ノズル(基板処理の面内均一性にあまり影響しない処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル)は、他の処理ガス供給ノズル(基板処理の面内均一性に影響する処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル)から処理ガスを供給する際に、該他の処理ガス供給ノズルから供給される処理ガスの流量以上の流量で不活性ガスを供給するように構成されていてもよい。   In this case, at least one of the one or more processing gas supply nozzles (a processing gas supply nozzle that supplies a processing gas that does not significantly affect the in-plane uniformity of the substrate processing) is supplied to another processing gas supply. When supplying a processing gas from a nozzle (a processing gas supply nozzle that supplies a processing gas that affects in-plane uniformity of substrate processing), the flow rate is higher than the flow rate of the processing gas supplied from the other processing gas supply nozzle. It may be configured to supply an inert gas.

例えば、TEMAHガスの供給量の面内均一性が基板処理の面内均一性に大きく影響する一方で、Oガスの供給量の面内均一性が基板処理の面内均一性にあまり影響しない場合には、TEMAHガスのみをNガスによって両側から挟むこととし、OガスはNガスによって両側から挟まないこととしてもよい。そして、不活性ガス供給ノズル22c及び処理ガス供給ノズル22bは、処理ガス供給ノズル22aからTEMAHガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル22aから供給されるTEMAHガスの流量以上の流量でNガスをそれぞれ供給するように構成してもよい。そして、不活性ガス供給ノズル22dを設けないこととすれば、基板処理装置の構造を簡素化することが可能となり、基板処理コストを低減させることが可能となる。 For example, while the in-plane uniformity of the TEMAH gas supply amount greatly affects the in-plane uniformity of the substrate processing, the in-plane uniformity of the O 3 gas supply amount does not significantly affect the in-plane uniformity of the substrate processing. In this case, only the TEMAH gas may be sandwiched by N 2 gas from both sides, and the O 3 gas may not be sandwiched by N 2 gas from both sides. Then, the inert gas supply nozzle 22c and the processing gas supply nozzle 22b are N 2 gas at a flow rate equal to or higher than the flow rate of the TEMAH gas supplied from the processing gas supply nozzle 22a when supplying the TEMAH gas from the processing gas supply nozzle 22a. May be configured so as to be supplied respectively. If the inert gas supply nozzle 22d is not provided, the structure of the substrate processing apparatus can be simplified, and the substrate processing cost can be reduced.

<本発明のさらに他の実施形態>
本発明は前記実施の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に変更が可能であることはいうまでもない。
<Still another embodiment of the present invention>
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、ガス導入ノズルに開設する噴出口の個数は、処理するウエハの枚数に一致させるに限らず、処理するウエハの枚数に対応して増減することができる。例えば、噴出口は上下で隣り合うウエハ同士間にそれぞれ対向して配置するに限らず、二枚や三枚置きに配設してもよい。   For example, the number of jet outlets opened in the gas introduction nozzle is not limited to the number of wafers to be processed, but can be increased or decreased according to the number of wafers to be processed. For example, the jet nozzles are not limited to be arranged to face each other between upper and lower adjacent wafers, but may be arranged every two or three wafers.

インナチューブの側壁に開設する排気孔は一連の長孔に形成するに限らず、複数個の長孔や円形孔および多角形孔等に形成してもよいし、インナチューブの上下において孔径を増減してもよい。   The exhaust holes opened on the side wall of the inner tube are not limited to a series of long holes, but may be formed in a plurality of long holes, circular holes, polygonal holes, etc. May be.

前記実施の形態では処理がウエハに施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。   In the above embodiment, the case where the processing is performed on the wafer has been described. However, the processing target may be a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, a compact disk, a magnetic disk, or the like.

上述の実施形態では、ALD法による膜の堆積について説明したが、本発明はALDに
限らずCVD法による膜の堆積にも好適に適用可能である。さらに、本発明にかかる基板処理方法は酸化膜形成方法や拡散方法等の基板処理方法全般に適用することができる。
In the above-described embodiment, the film deposition by the ALD method has been described. However, the present invention is not limited to the ALD but can be suitably applied to the film deposition by the CVD method. Furthermore, the substrate processing method according to the present invention can be applied to all substrate processing methods such as an oxide film forming method and a diffusion method.

<本発明の好ましい態様>
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

本発明の一態様によれば、水平姿勢で多段に積層された基板を収容して処理する処理室と、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて前記処理室内に処理ガスを供給する1本以上の処理ガス供給ノズルと、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ前記処理室内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズルと、
前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、を有し、
前記不活性ガス噴出口は、前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている
ことを特徴とする基板処理装置。
According to one aspect of the present invention, a processing chamber for storing and processing substrates stacked in multiple stages in a horizontal posture;
One or more process gas supply nozzles that extend in the stacking direction of the substrates along the inner wall of the process chamber and supply a process gas into the process chamber;
A pair that extends in the stacking direction of the substrate along the inner wall of the processing chamber and that supplies the inert gas into the processing chamber provided to sandwich the processing gas supply nozzle from both along the circumferential direction of the substrate. An inert gas supply nozzle,
An inert gas outlet provided in the inert gas supply nozzle;
An exhaust line for exhausting the processing chamber,
The substrate processing apparatus, wherein the inert gas outlet is opened so as to inject an inert gas into a space between an inner wall of the processing chamber and an outer peripheral portion of the substrate.

好ましくは、前記処理室内に整流板を有する。   Preferably, a rectifying plate is provided in the processing chamber.

好ましくは、前記不活性ガス噴出口より前記処理室の内側(基板側)である前記不活性ガスノズルの外面に整流板を有する。   Preferably, a rectifying plate is provided on the outer surface of the inert gas nozzle that is on the inside (substrate side) of the processing chamber from the inert gas outlet.

好ましくは、前記不活性ガスが前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に前記不活性ガスを誘導する整流板を有する。   Preferably, the inert gas has a rectifying plate for guiding the inert gas into a space between the inner wall of the processing chamber and the outer peripheral portion of the substrate.

好ましくは、前記処理室は、前記処理ガスを排気する処理ガス供給口と、前記不活性ガスを排気する不活性ガス排気口と、をそれぞれ有する。   Preferably, the processing chamber has a processing gas supply port for exhausting the processing gas and an inert gas exhaust port for exhausting the inert gas.

好ましくは、前記不活性ガス供給ノズルは、前記処理ガス供給ノズルから処理ガスを供給する際に、該処理ガス供給ノズルから供給される処理ガスの流量以上の流量で不活性ガスを供給する。   Preferably, when supplying the processing gas from the processing gas supply nozzle, the inert gas supply nozzle supplies the inert gas at a flow rate equal to or higher than the flow rate of the processing gas supplied from the processing gas supply nozzle.

好ましくは、前記1本以上の処理ガス供給ノズルのうち少なくとも1本の処理ガス供給ノズルは、他の処理ガス供給ノズルから処理ガスを供給する際に、該他の処理ガス供給ノズルから供給される処理ガスの流量以上の流量で不活性ガスを供給する。   Preferably, at least one processing gas supply nozzle among the one or more processing gas supply nozzles is supplied from the other processing gas supply nozzle when supplying the processing gas from the other processing gas supply nozzle. An inert gas is supplied at a flow rate higher than the flow rate of the processing gas.

本発明の他の態様によれば、水平姿勢で多段に積層された基板を処理室内に搬入する工程と、前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在された1本以上の処理ガス供給ノズルから前記処理室内に処理ガスを供給するとともに、前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられた一対の不活性ガス供給ノズルから前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射して基板を処理する工程と、処理後の基板を前記処理室から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a step of carrying a plurality of stacked substrates in a horizontal posture into a processing chamber, and one or more substrates extending in the stacking direction of the substrates along the inner wall of the processing chamber. A processing gas is supplied from the processing gas supply nozzle into the processing chamber, and is extended in the stacking direction of the substrate along the inner wall of the processing chamber and from both the processing gas supply nozzle along the circumferential direction of the substrate. Injecting an inert gas into a space between the inner wall of the processing chamber and the outer peripheral portion of the substrate from a pair of inert gas supply nozzles provided so as to sandwich the substrate, and processing the substrate after the processing And a step of carrying out the processing chamber.

本発明の第1の実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。1 is a vertical sectional view of a processing furnace of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の水平断面図である。It is a horizontal sectional view of a processing furnace of a substrate processing apparatus concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の水平断面図である。It is a horizontal sectional view of the processing furnace of the substrate processing apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の水平断面図である。It is a horizontal sectional view of the processing furnace of the substrate processing apparatus concerning the 3rd Embodiment of this invention. 処理ガス供給ノズルを両方から挟むような一対の不活性ガスノズルを処理室内に設けた処理炉の水平断面図である。It is a horizontal sectional view of a processing furnace provided with a pair of inert gas nozzles that sandwich a processing gas supply nozzle from both. リング状の整流板が設けられた基板保持具の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the board | substrate holder provided with the ring-shaped baffle plate. 整流板を有さない基板保持具の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the board | substrate holder which does not have a baffle plate. 本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the substrate processing apparatus concerning one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

4 処理室
7a 排気管(排気ライン)
10 ウエハ(基板)
22a 処理ガス供給ノズル
22b 処理ガス供給ノズル
24a 処理ガス噴出口
24b 処理ガス噴出口
22c 不活性ガス供給ノズル
22d 不活性ガス供給ノズル
24c 不活性ガス噴出口
24d 不活性ガス噴出口
101 基板処理装置
4 Processing chamber 7a Exhaust pipe (exhaust line)
10 Wafer (substrate)
22a Process gas supply nozzle 22b Process gas supply nozzle 24a Process gas outlet 24b Process gas outlet 22c Inert gas supply nozzle 22d Inert gas supply nozzle 24c Inert gas outlet 24d Inert gas outlet 101 Substrate processing apparatus

Claims (8)

水平姿勢で多段に積層された基板を収容して処理する処理室と、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて前記処理室内に処理ガスを供給する1本以上の処理ガス供給ノズルと、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ前記処理室内に基板の周方向に沿って不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズルと、
前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、を有し、
前記不活性ガス噴出口は、前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている
ことを特徴とする基板処理装置。
A processing chamber for storing and processing substrates stacked in multiple stages in a horizontal posture;
One or more process gas supply nozzles that extend in the stacking direction of the substrates along the inner wall of the process chamber and supply a process gas into the process chamber;
Extending in the substrate stacking direction along the inner wall of the processing chamber and provided to sandwich the processing gas supply nozzle from both sides , an inert gas is supplied into the processing chamber along the circumferential direction of the substrate. A pair of inert gas supply nozzles;
An inert gas outlet provided in the inert gas supply nozzle;
An exhaust line for exhausting the processing chamber,
The substrate processing apparatus, wherein the inert gas outlet is opened so as to inject an inert gas into a space between an inner wall of the processing chamber and an outer peripheral portion of the substrate.
前記処理室は、アウタチューブの内部に配設されたインナチューブの内部に構成され、前記処理ガス供給ノズルと前記基板を挟んで対向する位置であって前記インナチューブの側壁に排気口が設けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置
The processing chamber is configured inside an inner tube disposed inside the outer tube, and an exhaust port is provided in a side wall of the inner tube at a position facing the processing gas supply nozzle and the substrate.
The substrate processing apparatus according to claim 1 .
前記処理ガス供給ノズルは、前記処理ガス供給ノズルと前記排気口とを結ぶ第1の直線が前記基板の中心付近を通るように構成され、前記不活性ガス供給ノズルは、前記一対の不活性ガス供給ノズルと前記排気口とを結ぶ第2の直線及び第3の直線が前記第1の直線をそれぞれ両側から挟むように構成され、前記不活性ガス噴出口は、前記第2の直線及び前記第3の直線より外側に開いた向きに開口されるThe processing gas supply nozzle is configured such that a first straight line connecting the processing gas supply nozzle and the exhaust port passes through the vicinity of the center of the substrate, and the inert gas supply nozzle includes the pair of inert gases. A second straight line and a third straight line connecting the supply nozzle and the exhaust port are configured so as to sandwich the first straight line from both sides, respectively, and the inert gas ejection port includes the second straight line and the second straight line. Opened in a direction that opens outside the straight line 3
ことを特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 2.
前記不活性ガス噴出口より前記処理室の内側である前記不活性ガスノズルの外面に整流板を有するA rectifying plate is provided on the outer surface of the inert gas nozzle that is inside the processing chamber from the inert gas outlet.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus is a substrate processing apparatus.
前記処理室の内壁と基板の外周部との間に不活性ガスを誘導する整流板を有するA rectifying plate for inducing an inert gas is provided between the inner wall of the processing chamber and the outer periphery of the substrate.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus is a substrate processing apparatus.
前記不活性ガス供給ノズルは、前記処理ガス供給ノズルから処理ガスを供給する際に、該処理ガス供給ノズルから供給される処理ガスの流量以上の流量で不活性ガスを供給することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の基板処理装置。The inert gas supply nozzle supplies the inert gas at a flow rate higher than the flow rate of the process gas supplied from the process gas supply nozzle when supplying the process gas from the process gas supply nozzle. The substrate processing apparatus according to claim 1. 前記不活性ガス供給ノズルは円筒状に構成されているThe inert gas supply nozzle is formed in a cylindrical shape.
ことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein
水平姿勢で多段に積層された基板を処理室内に搬入する工程と、A step of carrying substrates stacked in multiple stages in a horizontal posture into the processing chamber;
前記処理室の内壁に沿うように前記基板の積層方向に延在された1本以上の処理ガス供給ノズルから前記処理室内に処理ガスを供給するとともに、前記処理室の内壁に沿うように前記基板の積層方向に延在されるとともに前記処理ガス供給ノズルを両側から挟むように設けられた一対の不活性ガス供給ノズルから、前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に基板の周方向に沿って不活性ガスを噴射して基板を処理する工程と、The processing gas is supplied into the processing chamber from one or more processing gas supply nozzles extending in the stacking direction of the substrate along the inner wall of the processing chamber, and the substrate is extended along the inner wall of the processing chamber. From a pair of inert gas supply nozzles provided so as to sandwich the processing gas supply nozzle from both sides and into a space between the inner wall of the processing chamber and the outer peripheral portion of the substrate. Injecting an inert gas along the circumferential direction to process the substrate;
処理後の基板を前記処理室内から搬出する工程と、Unloading the substrate after processing from the processing chamber;
を有する半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
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