JP4874984B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、基板処理装置に関し、特に、シリコン等のウエハからＩＣ等の半導体素子を製造する半導体製造装置に関する。
半導体製造装置では、主原料と主原料を酸化または窒化等の反応性ガスとを交互にウエハ上へ照射するＡＬＤ（atomic layer deposition）成膜が行われている。
例えばＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）膜を形成する場合には、ＡＬＤ法を用いて、主原料であるＴＭＡ（Ａｌ（ＣＨ３）３、トリメチルアルミニウム）と酸化性の反応性ガスＯ３（オゾン）とを交互に供給することにより２５０〜４５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。このように、ＡＬＤ法では、複数種類の反応性ガスを１種類ずつ交互に供給することによって成膜を行う。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する。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、成膜処理を２０サイクル行う。
このような、主原料と主原料を酸化または窒化等の反応性ガスとを交互にウエハ上へ照射するＡＬＤ（atomic layer deposition）成膜を可能とする半導体製造装置では、処理室内の圧力を測定するダイヤフラムセンサ内部に反応生成物が付着するという問題がある。反応生成物が付着すると、ダイヤフラムセンサのゼロ点が、Base圧力がプラス方向またはマイナス方向にシフトする。このため実際に設定したい圧力が得られず、適正な圧力制御ができなくなるという問題があった。
従って、本発明の主な目的は、ダイヤフラムセンサ等の圧力測定部に反応生成物が付着するのを防止または抑制し、圧力測定部によってより正確に処理室内の圧力を測定できる基板処理装置を提供することにある。
本発明の一態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室へ少なくとも２種類のガスを供給するガス供給部と、
前記処理室に接続された１本のガス排気管と、
前記１本の排気管に接続され、前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、
前記少なくとも２種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、排出するように前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、
前記処理室に供給される前記ガスの種類数と同じ数の圧力測定部であって、前記処理室内の圧力を測定するため、それぞれが開閉弁を介して前記１本の排気管に連通される前記圧力測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記少なくとも２種類のガスを前記処理室内に交互に供給する際および前記処理室から排出する際、前記圧力測定部のそれぞれが、前記少なくとも２種類のガスのうち対応するガス専用に用いられるよう、前記それぞれの開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する基板処理装置が提供される。
基板を収容する処理室と、
前記処理室へ少なくとも２種類のガスを供給するガス供給部と、
前記処理室に接続された１本のガス排気管と、
前記１本の排気管に接続され、前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、
前記少なくとも２種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、排出するように前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、
前記処理室に供給される前記ガスの種類数と同じ数の圧力測定部であって、前記処理室内の圧力を測定するため、それぞれが開閉弁を介して前記１本の排気管に連通される前記圧力測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記少なくとも２種類のガスを前記処理室内に交互に供給する際および前記処理室から排出する際、前記圧力測定部のそれぞれが、前記少なくとも２種類のガスのうち対応するガス専用に用いられるよう、前記それぞれの開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する基板処理装置が提供される。
次に本発明の好ましい実施例を説明する。
本発明の好ましい実施例では、ある膜種を構成する主原料と主原料を酸化または窒化等の反応性ガスとを交互にウエハ上へ照射するＡＬＤ（atomic layer deposition）成膜を可能とする半導体製造装置において、ダイヤフラムセンサで構成される圧力制御モニタを用いるとき、主原料用のダイヤフラムセンサと、主原料を酸化または窒化等の反応性ガス用のダイヤフラムセンサを有し、主原料を流すときには、主原料用のダイヤフラムセンサを使用し、反応性ガスを流さずかつ反応性ガス用のダイヤフラムセンサは使用しない。また、反応性ガスを流すときには反応性ガス用のダイヤフラムセンサを使用し、主原料を流さずかつ主原料用のダイヤフラムセンサは使用しないシーケンスを用いる。
本発明の好ましい実施例では、ある膜種を構成する主原料と主原料を酸化または窒化等の反応性ガスとを交互にウエハ上へ照射するＡＬＤ（atomic layer deposition）成膜を可能とする半導体製造装置において、ダイヤフラムセンサで構成される圧力制御モニタを用いるとき、主原料用のダイヤフラムセンサと、主原料を酸化または窒化等の反応性ガス用のダイヤフラムセンサを有し、主原料を流すときには、主原料用のダイヤフラムセンサを使用し、反応性ガスを流さずかつ反応性ガス用のダイヤフラムセンサは使用しない。また、反応性ガスを流すときには反応性ガス用のダイヤフラムセンサを使用し、主原料を流さずかつ主原料用のダイヤフラムセンサは使用しないシーケンスを用いる。
主原料を流すときには、主原料用のダイヤフラムセンサを使用し、反応性ガスを流さずかつ反応性ガス用のダイヤフラムセンサは使用しないので、反応性ガス用のダイヤフラムセンサは主原料に暴露されないため、成膜が進行せず、反応生成物が生じない。また、反応性ガスを流す時には反応性ガス用のダイヤフラムセンサを使用し、主原料を流さずかつ主原料用のダイヤフラムセンサは使用しないので、主原料用のダイヤフラムセンサは反応性ガスに暴露されないため、成膜が進行せず、反応生成物が生じない。
次に、本発明の好ましい実施例を図面を参照してより詳細に説明する。
本発明の好ましい実施例に係る半導体製造装置は、縦型減圧装置において主原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を使用し、酸化種としてオゾン（Ｏ３）を使用するＡＬＤ成膜装置である。処理室内に、ＴＭＡとＯ３とを交互に供給することにより成膜が進行する。
本発明の好ましい実施例に係る半導体製造装置は、縦型減圧装置において主原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を使用し、酸化種としてオゾン（Ｏ３）を使用するＡＬＤ成膜装置である。処理室内に、ＴＭＡとＯ３とを交互に供給することにより成膜が進行する。
図１は、本発明の好ましい実施例で用いられる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面で示し、図２は本実施例で好適に用いられる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を横断面で示す。図３Ａは、本実施例の基板処理装置における縦型基板処理炉のノズル２３３を説明するため概略図であり、図３Ｂは図３ＡのＡ部の部分拡大図である。
加熱装置（加熱手段）であるヒータ２０７の内側に、基板であるウエハ２００を処理する反応容器として反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端には、例えばステンレス等よりなるマニホールド２０９が係合され、さらにその下端開口は蓋体であるシールキャップ２１９により気密部材であるＯリング２２０を介して気密に閉塞され、少なくとも、反応管２０３、マニホールド２０９、及びシールキャップ２１９により処理室２０１を形成している。このマニホールド２０９は保持部材（以下ヒータベース２５１）に固定される。
反応管２０３の下端部およびマニホールド２０９の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフランジ間には気密部材（以下Ｏリング２２０）が配置され、両者の間は気密にシールされている。
シールキャップ２１９にはボート支持台２１８を介して基板保持部材（基板保持手段）であるボート２１７が立設され、ボート支持台はボート２１７を保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理室２０１に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。
処理室２０１へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給する供給経路としての２本のガ供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられている。ガス供給管２３２ａ、２３２ｂは、マニホールド２０９の下部を貫通して設けられており、ガス供給管２３２ｂは、処理室２０１内でガス供給管２３２ａと合流して、２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが一本の多孔ノズル２３３に連通している。ノズル２３３は、処理室２０１内に設けられており、ガス供給管２３２ｂから供給されるＴＭＡの分解温度以上の領域にその上部が延在している。しかし、ガス供給管２３２ｂが、処理室２０１内でガス供給管２３２ａと合流している箇所は、ＴＭＡの分解温度未満の領域であり、ウエハ２００およびウエハ２００付近の温度よりも低い温度の領域である。ここでは、第１のガス供給管２３２ａからは、流量制御装置（流量制御手段）である第１のマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁である第１のバルブ２４３ａを介し、更に後述する処理室２０１内に設置された多孔ノズル２３３を通して、処理室２０１に反応性ガス（オゾン：Ｏ３）が供給され、第２のガス供給管２３２ｂからは、流量制御装置（流量制御手段）である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁である第２のバルブ２５２、ＴＭＡ容器２６０、及び開閉弁である第３のバルブ２５０を介し、先に述べた多孔ノズル２３３を介して処理室２０１に主原料（トリメチルアルミニウム：ＴＭＡ）が供給される。ＴＭＡ容器２６０からマニホールド２０９までのガス供給管２３２ｂには、ヒータ２８１が設けられ、ガス供給管２３２ｂを５０〜６０℃に保っている。
ガス供給管２３２ｂには、不活性ガスのライン２３２ｃが開閉バルブ２５３を介して第３のバルブ２５０の下流側に接続されている。また、ガス供給管２３２ａには、不活性ガスのライン２３２ｄが開閉バルブ２５４を介して第１のバルブ２４３ａの下流側に接続されている。
処理室２０１はガスを排気するガス排気管２３１により第４のバルブ２４３ｄを介して排気手段である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。尚、この第４のバルブ２４３ｄは弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。
ガス排気管２３１には、バラトロン保護用エアバルブ２９１を介してダイヤフラムセンサ２９３が接続され、バラトロン保護用エアバルブ２９２を介してダイヤフラムセンサ２９４が接続されている。
ノズル２３３が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。そしてノズル２３３には複数のガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ｂが設けられている。
反応管２０３内の中央部には複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート２１７が設けられており、このボート２１７は図中省略のボートエレベータ機構により反応管２０３に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上する為にボート２１７を回転するための回転装置（回転手段）であるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を回転することにより、ボート支持台２１８に保持されたボート２１７を回転するようになっている。
制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、第１〜第４のバルブ２４３ａ、２５２、２５０、２４３ｄ、バルブ２５３、２５４、２９１、２９２、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ダイヤフラムセンサ２９３、２９４、ボート回転機構２６７、図中省略のボート昇降機構に接続されており、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂの流量調整、第１〜第３のバルブ２４３ａ、２５２、２５０、バルブ２５３、２５４、２９１、２９２の開閉動作、ダイヤフラムセンサ２９３、２９４による圧力の測定、第４のバルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調節、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御が行われる。
次にＡＬＤ法による成膜例として、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＴＭＡ及びＯ３ガスを用いてＡｌ２Ｏ３膜を成膜する場合を説明する。
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法の中の１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２種類（またはそれ以上）の原料ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。
本実施例のように、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）膜を形成する場合には、ＡＬＤ法を用いて、ＴＭＡ（Ａｌ（ＣＨ３）３、トリメチルアルミニウム）とＯ３（オゾン）とを交互に供給することにより２５０〜４５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。
まず成膜しようとする半導体シリコンウエハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する。搬入後、次の４つのステップを順次実行する。
なお、本実施例では、不活性ガスとして、Ｎ２を使用し、ＴＭＡのキャリアガスとしてＮ２を使用する。
なお、本実施例では、不活性ガスとして、Ｎ２を使用し、ＴＭＡのキャリアガスとしてＮ２を使用する。
（ステップ１）
ステップ１では、ＴＭＡガスを流す。ＴＭＡは常温で液体であり、処理室２０１に供給するには、加熱して気化させてから供給する方法、キャリアガスと呼ばれる窒素や希ガスなどの不活性ガスをＴＭＡ容器２６０の中に通し、気化している分をそのキャリアガスと共に処理炉へと供給する方法などがあるが、例として後者のケースで説明する。キャリアガスとしてはＮ２を用いる。
ステップ１では、ＴＭＡガスを流す。ＴＭＡは常温で液体であり、処理室２０１に供給するには、加熱して気化させてから供給する方法、キャリアガスと呼ばれる窒素や希ガスなどの不活性ガスをＴＭＡ容器２６０の中に通し、気化している分をそのキャリアガスと共に処理炉へと供給する方法などがあるが、例として後者のケースで説明する。キャリアガスとしてはＮ２を用いる。
まずキャリアガス供給管２３２ｂに設けたバルブ２５２、ＴＭＡ容器２６０と処理室２０１の間に設けられたバルブ２５０、及びガス排気管２３１に設けた第４のバルブ２４３ｄを共に開けて、キャリアガス供給管２３２ｂから第２のマスフローコントローラ２４１ｂにより流量調節されたキャリアガスがＴＭＡ容器２６０の中を通り、ＴＭＡとキャリアガスの混合ガスとして、ノズル２３３のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１に供給しつつガス排気管２３１から排気する。
また、ＴＭＡを流す際には、バルブ２９１を開け、ダイヤフラムセンサ２９３によって処理室２０７内の圧力をモニターする。一方、バルブ２９２は閉めておき、ダイヤフラムセンサ２９４内にＴＭＡガスが侵入しないようにしておく。
ＴＭＡガスを流すときは、第４のバルブ２４３ｄを適正に調整して処理室２０１内圧力を１０〜９００Ｐａの範囲であって、例えば６０Ｐａに維持する。第２のマスフローコントローラ２４１ａで制御するキャリアガスの供給流量は２ｓｌｍである。ＴＭＡの流量は０．３５ｓｌｍである。ＴＭＡを供給するための時間は１〜４秒設定する。その後さらに吸着させるため上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を０〜４秒に設定しても良い。このときのウエハ温度は、２５０〜４５０℃の範囲の所望の温度で維持される。
同時にガス供給管２３２ａの途中につながっている不活性ガスのライン２３２ｄから開閉バルブ２５４を開けて不活性ガスを流すとＯ３側にＴＭＡガスが回り込むことを防ぐことができる。
その後、バルブ２５０を閉じ、第４のバルブ２４３ｄを開けて処理室２０１を真空排気し、残留するＴＭＡの成膜に寄与した後のガスを排除する。また、この時にはＮ２等の不活性ガスを、Ｏ３供給ラインである第１のガス供給管２３２ａおよびＴＭＡ供給ラインである第２のガス供給管２３２ｂからそれぞれ処理室２０１に供給すると、さらに残留するＴＭＡを処理室２０１から排除する効果が高まる。
（ステップ２）
ステップ２では、バルブ２５０ａを閉めてＴＭＡの供給を止める。また、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄは開いたままにし真空ポンプ２４６により、処理室２０１を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＴＭＡを処理室２０１から排除する。また、この時には、Ｎ２等の不活性ガスを、ＴＭＡ供給ラインである第２のガス供給管２３２ｂおよびＯ３供給ラインである第１のガス供給管２３２ａからそれぞれ処理室２０１に供給すると、残留ＴＭＡを排除する効果が更に高まる。
ステップ２では、バルブ２５０ａを閉めてＴＭＡの供給を止める。また、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄは開いたままにし真空ポンプ２４６により、処理室２０１を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＴＭＡを処理室２０１から排除する。また、この時には、Ｎ２等の不活性ガスを、ＴＭＡ供給ラインである第２のガス供給管２３２ｂおよびＯ３供給ラインである第１のガス供給管２３２ａからそれぞれ処理室２０１に供給すると、残留ＴＭＡを排除する効果が更に高まる。
ステップ２では、バルブ２９１を開け、ダイヤフラムセンサ２９３によって処理室２０７内の圧力をモニターする。一方、バルブ２９２は閉めておく。
（ステップ３）
ステップ３では、Ｏ３ガスを流す。まず第１のガス供給管２３２ａに設けた第１のバルブ２４３ａ、及びガス排気管２３１に設けた第４のバルブ２４３ｄを共に開けて、第１のガス供給管２３２ａから第１のマスフローコントローラ２４３ａにより流量調整されたＯ３ガスをノズル２３３のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１に供給しつつガス排気管２３１から排気する。Ｏ３ガスを流すときは、第４のバルブ２４３ｄを適正に調節して処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａの範囲であって、例えば１００Ｐａに維持する。第１のマスフローコントローラ２４１ａで制御するＯ３の供給流量は１〜１０ｓｌｍの範囲であって、例えば５ｓｌｍで供給される。Ｏ３にウエハ２００を晒す時間は２〜１２０秒間である。このときのヒータ２０７温度はウエハの温度が２５０〜４５０℃の範囲であって、例えば４００℃になるよう設定してある。
ステップ３では、Ｏ３ガスを流す。まず第１のガス供給管２３２ａに設けた第１のバルブ２４３ａ、及びガス排気管２３１に設けた第４のバルブ２４３ｄを共に開けて、第１のガス供給管２３２ａから第１のマスフローコントローラ２４３ａにより流量調整されたＯ３ガスをノズル２３３のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１に供給しつつガス排気管２３１から排気する。Ｏ３ガスを流すときは、第４のバルブ２４３ｄを適正に調節して処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａの範囲であって、例えば１００Ｐａに維持する。第１のマスフローコントローラ２４１ａで制御するＯ３の供給流量は１〜１０ｓｌｍの範囲であって、例えば５ｓｌｍで供給される。Ｏ３にウエハ２００を晒す時間は２〜１２０秒間である。このときのヒータ２０７温度はウエハの温度が２５０〜４５０℃の範囲であって、例えば４００℃になるよう設定してある。
また、Ｏ３ガスを流す際には、バルブ２９２を開け、ダイヤフラムセンサ２９４によって処理室２０７内の圧力をモニターする。一方、バルブ２９１は閉めておき、ダイヤフラムセンサ２９３内にＯ３ガスが侵入しないようにしておく。
同時にガス供給管２３２ｂの途中につながっている不活性ガスのライン２３２ｃから開閉バルブ２５３を開けて不活性ガスを流すとＴＭＡ側にＯ３ガスが回り込むことを防ぐことができる。
Ｏ３の供給により、ウエハ２００の表面に吸着したＴＭＡとＯ３とが表面反応して、ウエハ２００上にＡｌ２Ｏ３膜が成膜される。
（ステップ４）
ステップ４では、第１のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａを閉めて、Ｏ３の供給を止める。また、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄは開いたままにし真空ポンプ２４６により、処理室２０１を２０Ｐａ以下に排気し、残留Ｏ３を処理室２０１から排除する。また、この時には、Ｎ２等の不活性ガスを、Ｏ３供給ラインである第１のガス供給管２３２ａおよびＴＭＡ供給ラインである第２のガス供給管２３２ｂからそれぞれ処理室２０１に供給すると、残留Ｏ３を排除する効果が更に高まる。
ステップ４では、第１のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａを閉めて、Ｏ３の供給を止める。また、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄは開いたままにし真空ポンプ２４６により、処理室２０１を２０Ｐａ以下に排気し、残留Ｏ３を処理室２０１から排除する。また、この時には、Ｎ２等の不活性ガスを、Ｏ３供給ラインである第１のガス供給管２３２ａおよびＴＭＡ供給ラインである第２のガス供給管２３２ｂからそれぞれ処理室２０１に供給すると、残留Ｏ３を排除する効果が更に高まる。
ステップ４では、バルブ２９２を開け、ダイヤフラムセンサ２９４によって処理室２０７内の圧力をモニターする。一方、バルブ２９１は閉めておく。
上記ステップ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２００上に所定膜厚のＡｌ２Ｏ３膜を成膜する。以上のシーケンスを図４に示す。
ＴＭＡを流す際には、バルブ２９１を開け、ダイヤフラムセンサ２９３によって処理室２０７内の圧力をモニターする。バルブ２９２は閉めておき、ダイヤフラムセンサ２９４内にＴＭＡガスが侵入しないようにしておく。また、Ｏ３ガスを流す際には、バルブ２９２を開け、ダイヤフラムセンサ２９４によって処理室２０７内の圧力をモニターする。バルブ２９１は閉めておき、ダイヤフラムセンサ２９３内にＯ３ガスが侵入しないようにしておく。
主原料のＴＭＡを流すときには、主原料ＴＭＡ用のダイヤフラムセンサ２９３を使用し、反応性ガス（Ｏ３ガス）を流さずかつバルブ２９２は閉めておくので、反応性ガス（Ｏ３ガス）用のダイヤフラムセンサ２９４は主原料のＴＭＡに暴露されないため、成膜が進行せず、ダイヤフラムセンサ内に反応生成物が生じない。また、反応性ガス（Ｏ３ガス）を流す時には反応性ガス（Ｏ３ガス）用のダイヤフラムセンサ２９４を使用し、主原料ＴＭＡを流さずかつバルブ２９１は閉めておくので、主原料ＴＭＡ用のダイヤフラムセンサは反応性ガス（Ｏ３ガス）に暴露されないため、成膜が進行せず、ダイヤフラムセンサ内に反応生成物が生じない。このように、反応生成物がダイヤフラムセンサ内部に堆積することを防ぐことができるため、ダイヤフラムセンサのゼロ点ズレを防止し、防止圧力シフトを防止することができる。
なお、上記実施例では主原料ＴＭＡを流す際および反応性ガス（Ｏ３ガス）を流す際の両方の圧力をモニタしていたが、どちらか一方の圧力制御モニタだけが必要な場合は、ダイヤフラムセンサ１つの構成で、一方のガスだけの圧力モニタとして使用することができる。
また、Ｏ３供給ラインである第１のガス供給管２３２ａおよびＴＭＡ供給ラインである第２のガス供給管２３２ｂを処理室２０１内で合流させることにより、ＴＭＡとＯ３をノズル２３３内でも交互に吸着、反応させて堆積膜をＡｌ２Ｏ３とすることができ、ＴＭＡとＯ３を別々のノズルで供給する場合にＴＭＡノズル内で異物発生源になる可能性があるＡｌ膜が生成するという問題をなくすることができる。Ａｌ２Ｏ３膜は、Ａｌ膜よりも密着性が良く、剥がれにくいので、異物発生源になりにくい。
次に、図５を参照して、本発明の好ましい一実施例の基板処理装置を説明する。
本発明の好ましい一実施例において、基板処理装置は、一例として、半導体装置の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。図５は、本実施例の基板処理装置を説明するための概略斜透視図である。
本発明の好ましい一実施例において、基板処理装置は、一例として、半導体装置の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。図５は、本実施例の基板処理装置を説明するための概略斜透視図である。
シリコン等からなるウエハ（基板）２００を収納したウエハキャリアとしてのカセット１１０が使用されている本発明の処理装置１０１は、筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁（図示せず）の下方にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口（図示せず）が開設され、この正面メンテナンス口（図示せず）を開閉する正面メンテナンス扉（図示せず）が建て付けられている。メンテナンス扉（図示せず）には、カセット搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）（図示せず）が筐体１１１内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口（図示せず）はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）（図示せず）によって開閉されるようになっている。
カセット搬入搬出口（図示せず）の筐体１１１内側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、カセットステージ１１４上から搬出されるようになっている。
カセットステージ１１４は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００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載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体後方を向くように動作可能となるよう構成されている。
筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、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。
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（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。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（基板収容器昇降機構）１１８ａと搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、カセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、予備カセット棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
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が設置されており、ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００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およびウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧筐体１１１の右側端部に設置されている。これら、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウエハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウエハ２００を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
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。
処理炉２０２の下方にはボート２１７を処理炉２０２に昇降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、ボートエレベータ１１５の昇降台に連結された連結具としてのアーム１２８には蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
ボート２１７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２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
カセット棚１０５の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するよう供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４ａが設けられており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。
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および防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４ｂが設置されており、クリーンユニット１３４ｂ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２１７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なっている。
次に、本実施例の基板処理装置の動作について説明する。
カセット１１０がカセットステージ１１４に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口（図示せず）がフロントシャッタ（図示せず）によって開放される。その後、カセット１１０はカセット搬入搬出口（図示せず）から搬入され、カセットステージ１１４の上にウエハ２００が垂直姿勢であって、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体後方を向けるように、筐体後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
カセット１１０がカセットステージ１１４に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口（図示せず）がフロントシャッタ（図示せず）によって開放される。その後、カセット１１０はカセット搬入搬出口（図示せず）から搬入され、カセットステージ１１４の上にウエハ２００が垂直姿勢であって、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体後方を向けるように、筐体後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
次に、カセット１１０は、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カセット搬送装置１１８によって自動的に搬送されて受け渡され、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からカセット搬送装置１１８によって移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００はカセット１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、移載室の後方にあるボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、次のウエハ１１０をボート２１７に装填する。
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７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の下端部が、炉口シャッタ１４７によって、開放される。続いて、ウエハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されて行く。
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に処理が実施される。処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００およびカセット１１０は筐体１１１の外部へ払出される。
以上説明したように、本発明の好ましい一態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室へ少なくとも２種類のガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、
前記少なくとも２種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、排出するように前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、
前記処理室に供給される前記ガスの種類数と同じ数の圧力測定部であって、前記処理室内の圧力を測定するため、それぞれが開閉弁を介して圧力測定対象空間に連通される前記圧力測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記処理室内の圧力測定の際、前記圧力測定部のそれぞれが、前記少なくとも２種類のガスのうち対応するガス専用に用いられるよう、前記それぞれの開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する基板処理装置が提供される。
基板を収容する処理室と、
前記処理室へ少なくとも２種類のガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、
前記少なくとも２種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、排出するように前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、
前記処理室に供給される前記ガスの種類数と同じ数の圧力測定部であって、前記処理室内の圧力を測定するため、それぞれが開閉弁を介して圧力測定対象空間に連通される前記圧力測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記処理室内の圧力測定の際、前記圧力測定部のそれぞれが、前記少なくとも２種類のガスのうち対応するガス専用に用いられるよう、前記それぞれの開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記ガスは、少なくとも第１のガスと第２のガスを含み、
前記圧力測定部は、前記第１のガス用として用いられる第１の圧力測定部と、前記第２のガス用として用いられる第２の圧力測定部とを含み、
前記制御部は、
前記第１のガスを前記処理室へ供給する第１の供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第１のガスを前記処理室から排出する第１の排出工程と、
前記第２のガスを前記処理室へ供給する第２の供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第２のガスを前記処理室から排出する第２の排出工程とを、所定回数繰り返すため、前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御し、
更に前記制御部は、
前記第１の供給工程と第１の排出工程では、前記第１の圧力測定部を用いて前記処理室内の圧力を測定し、
前記第２の供給工程と第２の排出工程では、前記第２の圧力測定部を用いて前記処理室内の圧力を測定させるため、
前記開閉弁を制御する。
前記ガスは、少なくとも第１のガスと第２のガスを含み、
前記圧力測定部は、前記第１のガス用として用いられる第１の圧力測定部と、前記第２のガス用として用いられる第２の圧力測定部とを含み、
前記制御部は、
前記第１のガスを前記処理室へ供給する第１の供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第１のガスを前記処理室から排出する第１の排出工程と、
前記第２のガスを前記処理室へ供給する第２の供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第２のガスを前記処理室から排出する第２の排出工程とを、所定回数繰り返すため、前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御し、
更に前記制御部は、
前記第１の供給工程と第１の排出工程では、前記第１の圧力測定部を用いて前記処理室内の圧力を測定し、
前記第２の供給工程と第２の排出工程では、前記第２の圧力測定部を用いて前記処理室内の圧力を測定させるため、
前記開閉弁を制御する。
また、好ましくは、前記圧力測定対象空間は、前記処理室に接続されたガス排気管内の空間である。好ましくは、前記圧力測定部はダイヤフラムセンサである。
また、好ましくは、前記少なくとも２種類のガスは、互いに反応することで膜を生成するガスである。好ましくは、前記少なくとも２種類のガスは、トリメチルアルミニウムとオゾンのガスであって、前記基板上に生成される前記薄膜は酸化アルミニウムである。
本発明の好ましい他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室へ少なくとも２種類のガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、
前記少なくとも２種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、排出するよう前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、
前記処理室内の圧力を測定するため、開閉弁を介して圧力測定対象空間に連通される圧力測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力測定部が前記少なくとも２種類のガスのうち一方のガスが前記処理室に対して供給または排出される時の前記処理室内の圧力測定の際に用いられるよう、前記開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する基板処理装置が提供される。
基板を収容する処理室と、
前記処理室へ少なくとも２種類のガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、
前記少なくとも２種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、排出するよう前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、
前記処理室内の圧力を測定するため、開閉弁を介して圧力測定対象空間に連通される圧力測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力測定部が前記少なくとも２種類のガスのうち一方のガスが前記処理室に対して供給または排出される時の前記処理室内の圧力測定の際に用いられるよう、前記開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する基板処理装置が提供される。
種々の典型的な実施の形態を示しかつ説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の請求の範囲によってのみ限定されるものである。
以上説明したように、本発明の好ましい形態によれば、ダイヤフラムセンサ等の圧力測定部に反応生成物が付着するのを防止または抑制し、圧力測定部によってより正確に処理室内の圧力を測定できる。
その結果、本発明は、シリコンウエハ上にＡＬＤ法により成膜を行う基板処理装置に特に好適に利用できる。
その結果、本発明は、シリコンウエハ上にＡＬＤ法により成膜を行う基板処理装置に特に好適に利用できる。
Claims (5)
- 基板を収容する処理室と、
前記処理室へ少なくとも２種類のガスを供給するガス供給部と、
前記処理室に接続された１本のガス排気管と、
前記１本の排気管に接続され、前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、
前記少なくとも２種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、排出するように前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、
前記処理室に供給される前記ガスの種類数と同じ数の圧力測定部であって、前記処理室内の圧力を測定するため、それぞれが開閉弁を介して前記１本の排気管に連通される前記圧力測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記少なくとも２種類のガスを前記処理室内に交互に供給する際および前記処理室から排出する際、前記圧力測定部のそれぞれが、前記少なくとも２種類のガスのうち対応するガス専用に用いられるよう、前記それぞれの開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する基板処理装置。 - 前記ガスは、少なくとも第１のガスと第２のガスを含み、
前記圧力測定部は、前記第１のガス用として用いられる第１の圧力測定部と、前記第２のガス用として用いられる第２の圧力測定部とを含み、
前記制御部は、
前記第１のガスを前記処理室へ供給する第１の供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第１のガスを前記処理室から排出する第１の排出工程と、
前記第２のガスを前記処理室へ供給する第２の供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第２のガスを前記処理室から排出する第２の排出工程とを、所定回数繰り返すため、前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御し、
更に前記制御部は、
前記第１の供給工程と第１の排出工程では、前記第１の圧力測定部を用いて前記処理室内の圧力を測定し、
前記第２の供給工程と第２の排出工程では、前記第２の圧力測定部を用いて前記処理室内の圧力を測定させるため、
前記開閉弁を制御する請求項１記載の基板処理装置。 - 前記圧力測定部はダイヤフラムセンサである請求項１または２記載の基板処理装置。
- 前記少なくとも２種類のガスは、互いに反応することで膜を生成するガスである請求項１〜３のいずれか一項記載の基板処理装置。
- 前記少なくとも２種類のガスは、トリメチルアルミニウムとオゾンのガスであって、前
記基板上に生成される前記薄膜は酸化アルミニウムである請求項４記載の基板処理装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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