JP5527106B2 - Vacuum processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、真空容器内にて基板の表面に対して処理ガスを供給して真空処理する真空処理装置に関する。 The present invention relates to a vacuum processing apparatus that supplies a processing gas to a surface of a substrate in a vacuum container to perform vacuum processing.
半導体プロセスにおいて、半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)等の基板に対して成膜処理やエッチング処理等の真空処理を行う装置の一例として、真空容器の周方向に沿ってウエハの載置台を設けると共に、載置台の上方側に複数の処理ガス供給部を設け、複数のウエハを回転テーブルに載せて公転させながら真空処理を行ういわばミニバッチ式の装置が知られている。この装置は、第1の反応ガス及び第2の反応ガスを交互にウエハに供給して原子層あるいは分子層を積層していく例えばALD(Atomic Layer Deposition)やMLD(Molecular Layer Deposition)等と呼ばれる手法を行う場合に好適である。 In a semiconductor process, as an example of an apparatus for performing vacuum processing such as film formation processing or etching processing on a substrate such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”), a wafer mounting table is provided along the circumferential direction of the vacuum vessel. At the same time, a so-called mini-batch apparatus is known in which a plurality of processing gas supply units are provided above the mounting table, and vacuum processing is performed while a plurality of wafers are placed on a rotary table and revolved. This apparatus is called ALD (Atomic Layer Deposition), MLD (Molecular Layer Deposition), or the like, for example, in which a first reaction gas and a second reaction gas are alternately supplied to a wafer to stack atomic layers or molecular layers. This is suitable for performing the method.
このような装置としては、例えば特許文献1〜4に記載の装置が知られている。これらの装置では、反応ガスがウエハ上で混合しないように処理領域が区画されている。そして、回転可能な円形の載置台上にウエハを複数配置し、載置台を回転させることによりウエハを公転させて処理が行われる。しかしながら、前記ミニバッチ式の装置を用いる場合には、ウエハの載置に関して以下のような課題が考えられる。 As such an apparatus, for example, apparatuses described in Patent Documents 1 to 4 are known. In these apparatuses, the processing region is partitioned so that the reaction gas does not mix on the wafer. Then, a plurality of wafers are arranged on a rotatable circular mounting table, and the processing is performed by rotating the mounting table to revolve the wafer. However, when the mini-batch type apparatus is used, the following problems can be considered regarding the placement of the wafer.
例えばALD方式で成膜処理を行う場合には、チャンバ内に複数の反応ガスの供給領域を設け、回転テーブルを回転させてウエハに対して順次互に異なる反応ガスを供給することが行われる。この際、チャンバ内は複数のガス領域に区画され、夫々のガス領域では互いにガスの供給流量が異なることから、ガスの供給流量が大きい領域では高圧雰囲気となり、ガスの供給流量が小さい領域では低圧雰囲気となる。 For example, when a film formation process is performed by the ALD method, a plurality of reaction gas supply regions are provided in the chamber, and the rotary table is rotated to sequentially supply different reaction gases to the wafer. At this time, the chamber is divided into a plurality of gas regions, and the gas supply flow rates are different from each other in each gas region. Therefore, a high pressure atmosphere is obtained in a region where the gas supply flow rate is large, and a low pressure is produced in a region where the gas supply flow rate is small. It becomes an atmosphere.
ところで、前記ALD方式ではウエハを加熱する必要があり、載置台の内部や下方側に加熱部を設け、当該加熱部により載置台を介してウエハを加熱している。この際、加熱効率を向上させるために、載置台表面にウエハの下面全体が接触するようにウエハを載置台に載置している。しかしながら、ウエハを載置台に面接触させると、ウエハが載置台から浮上して正常な載置位置から移動する現象が発生する場合がある。この現象は、チャンバ内の圧力変動に起因して発生するものと推察される。つまり、微視的に見れば、ウエハ下面と載置台表面との間には微小な隙間が存在しており、ウエハが前記高圧雰囲気を通過したときに前記隙間にガスが入り込み、低圧雰囲気を通過したときに当該ガスが一気に噴き出そうとする。そして、このときのガスの噴き出し圧により載置台上からウエハが浮上して、位置ずれ現象が発生していると考えられる。この際、スループットの向上を図るために回転テーブルを高速回転させると、ウエハに作用する遠心力が大きくなるため、より一層ウエハの移動が発生しやすい。 By the way, in the ALD method, it is necessary to heat the wafer, and a heating unit is provided inside or below the mounting table, and the wafer is heated by the heating unit via the mounting table. At this time, in order to improve the heating efficiency, the wafer is mounted on the mounting table such that the entire lower surface of the wafer contacts the surface of the mounting table. However, when the wafer is brought into surface contact with the mounting table, a phenomenon may occur in which the wafer floats from the mounting table and moves from a normal mounting position. This phenomenon is presumed to occur due to pressure fluctuations in the chamber. That is, microscopically, there is a minute gap between the lower surface of the wafer and the surface of the mounting table, and when the wafer passes through the high pressure atmosphere, gas enters the gap and passes through the low pressure atmosphere. When that happens, the gas tries to blow out at once. Then, it is considered that the positional deviation phenomenon occurs due to the wafer floating above the mounting table due to the gas ejection pressure at this time. At this time, if the rotary table is rotated at a high speed in order to improve the throughput, the centrifugal force acting on the wafer is increased, so that the wafer is more easily moved.
このように、載置台上においてウエハの位置ずれが発生すると、載置台表面とウエハ下面とが擦れてパーティクルの発生要因となるおそれがある。また、ウエハの処理は予めノッチの向きを揃えて行っており、これにより径方向における面内均一性等の処理の評価を行うことができるが、ウエハの位置ずれによりノッチの向きが変わり、評価の信頼性が低くなるという不具合や、搬送アームとの間でウエハの受け渡しを正常な位置にて行うことができなくなって、ウエハの移載不良を引き起こすなどの不具合の発生が懸念される。ここで、静電チャックを用いることにより、載置台上におけるウエハの移動を抑えることも考えられる。しかしながら、成膜する膜種によっては処理温度が550℃を越えることがあり、静電チャックは550℃以上になると吸着力が低下してしまうため、この手法によっても上述の懸念は払拭されない。 As described above, when the wafer is displaced on the mounting table, the surface of the mounting table and the lower surface of the wafer may be rubbed to cause generation of particles. In addition, the wafer processing is performed with the notch orientations aligned in advance, so that it is possible to evaluate the processing such as the in-plane uniformity in the radial direction. There is a concern that the reliability of the wafer becomes low and that the wafer cannot be transferred to and from the transfer arm at a normal position, causing a defective transfer of the wafer. Here, it is conceivable to suppress the movement of the wafer on the mounting table by using an electrostatic chuck. However, depending on the type of film to be formed, the processing temperature may exceed 550 ° C., and when the electrostatic chuck reaches 550 ° C. or higher, the attractive force is reduced.
本発明はこのような事情に基づいて行われたものであり、基板載置領域における基板の位置ずれの発生を抑えることができる真空処理装置を提供することにある。 The present invention has been made based on such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a vacuum processing apparatus that can suppress the occurrence of positional deviation of a substrate in a substrate placement region.
真空雰囲気にて複数種類の処理ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返して薄膜を形成する真空処理装置において、
真空容器内に設けられ、周方向に沿って基板を載置する複数の基板載置領域を備え、鉛直軸の周りに回転するテーブルと、
前記複数種類のガスを夫々基板に供給するための複数の処理ガス供給部が設けられ、前記テーブルの周方向に沿って配置された複数の処理領域と、
分離ガス供給部が設けられると共に前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために各処理領域の間に配置され、分離ガスにより各処理領域の圧力よりも高い圧力の雰囲気に維持される分離領域と、
基板の下面と前記テーブルにおける基板載置領域の表面との間の空間と、この空間の外側領域と、の間でガスを通流させるために基板を前記表面から浮かせた状態で保持する保持部と、
基板を処理温度に維持するために前記テーブルの基板載置領域を加熱するための加熱部と、
前記テーブルの下方領域にパージガスをパージするパージガス供給部と、
前記テーブル上に載置され、外部の基板搬送機構と前記テーブルとの間で基板の受け渡しを行うための基板受け渡し用の部材と、
前記テーブルよりも下方に離れた位置に待機し、基板の受け渡し時にテーブルの孔部を貫通して、前記テーブル上に載置されている基板受け渡し用の部材を、外部の基板搬送機構に対して基板の受け渡しを行うための受け渡し位置まで突き上げる突き上げピンと、を備え、
前記基板受け渡し用の部材がテーブル上に載置されているときには前記孔部を塞ぎ、
前記基板が基板載置領域に載置されているときには、前記基板受け渡し用の部材から浮いた状態にあることを特徴とする。
In a vacuum processing apparatus for forming a thin film by repeating a cycle in which a plurality of types of processing gases are sequentially supplied to a substrate in a vacuum atmosphere,
A table provided in the vacuum vessel, provided with a plurality of substrate placement areas for placing the substrates along the circumferential direction, and rotated around a vertical axis ;
A plurality of processing gas supply units for supplying the plurality of types of gases to the substrate, respectively, and a plurality of processing regions arranged along the circumferential direction of the table;
A separation region provided with a separation gas supply unit and disposed between the treatment regions to separate the atmospheres of the plurality of treatment regions from each other, and maintained in an atmosphere at a pressure higher than the pressure of each treatment region by the separation gas When,
A holding unit that holds the substrate in a state of being floated from the surface in order to allow gas to flow between the space between the lower surface of the substrate and the surface of the substrate placement region of the table and the outer region of the space. When,
A heating unit for heating the substrate placement area of the table to maintain the substrate at the processing temperature;
A purge gas supply for purging purge gas in a lower region of the table;
A substrate transfer member placed on the table and for transferring the substrate between an external substrate transfer mechanism and the table;
Waiting at a position lower than the table, the substrate transfer member placed on the table through the hole of the table at the time of substrate transfer, with respect to the external substrate transfer mechanism A push-up pin that pushes up to a delivery position for delivering the substrate,
When the substrate delivery member is placed on a table, the hole is closed,
When the substrate is placed on the substrate placement region, the substrate is in a state of floating from the substrate delivery member .
本発明によれば、基板を基板載置領域に載置するにあたり、当該基板を保持部により基板載置領域の表面から基板を浮かせた状態で保持している。このため、真空容器の内部にて圧力変動が発生したとしても、基板の下面では処理ガスが速やかに通気していく。従って、基板の下面側において局所的にガス圧が高まって基板が持ち上がり、基板載置領域における正常な位置から基板が移動してしまう現象の発生を抑えることができる。 According to the present invention, when the substrate is placed on the substrate placement area, the substrate is held in a state of being floated from the surface of the substrate placement area by the holding portion. For this reason, even if pressure fluctuation occurs inside the vacuum vessel, the processing gas is quickly vented on the lower surface of the substrate. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which the gas pressure is locally increased on the lower surface side of the substrate, the substrate is lifted, and the substrate is moved from a normal position in the substrate placement region.
本発明の真空処理装置を成膜装置に適用した実施の形態について図面を参照しながら説明する。前記成膜装置は、図1(図3のI−I’線に沿った断面図)に示すように平面形状が概ね円形である扁平な真空容器1と、この真空容器1内に設けられ、当該真空容器1の中心に回転中心を有し、水平面に沿って回転する回転テーブル2と、を備えている。真空容器1は天板11が容器本体12から分離できるように構成されている。天板11は、内部の減圧状態により封止部材例えばOリング13を介して容器本体12側に押し付けられていて気密状態を維持しているが、天板11を容器本体12から分離するときには図示しない駆動機構により上方に持ち上げられる。
An embodiment in which a vacuum processing apparatus of the present invention is applied to a film forming apparatus will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1 (cross-sectional view taken along the line II ′ in FIG. 3), the film forming apparatus is provided in a flat vacuum vessel 1 having a substantially circular planar shape, and in this vacuum vessel 1. A rotary table 2 having a rotation center at the center of the vacuum vessel 1 and rotating along a horizontal plane is provided. The vacuum vessel 1 is configured such that the
回転テーブル2は、中心部にて円筒形状のコア部21に固定され、このコア部21は、鉛直方向に伸びる回転軸22の上端に固定されている。回転軸22は真空容器1の底面部14を貫通し、その下端が当該回転軸22を鉛直軸回りにこの例では時計方向に回転させる駆動部23に取り付けられている。回転軸22及び駆動部23は、上面が開口した筒状のケース体20内に収納されている。このケース体20はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器1の底面部14の下面に気密に取り付けられており、ケース体20の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。この例では、前記回転軸22及び駆動部23により回転駆動部が構成されている。
The rotary table 2 is fixed to a
回転テーブル2の表面部には、図2〜図4に示すように回転方向(周方向)に沿って複数枚例えば5枚の基板であるウエハを載置するための円形状の凹部24が設けられている。ここで、図4は、回転テーブル2を同心円に沿って切断しかつ横に展開して示す展開図である。前記凹部24は、図4(a)に示すように、受け渡し時のクリアランスを確保するために、その直径がウエハの直径よりも僅かに例えば2mm大きく形成されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, a
また、図4及び図5に示すように、凹部24の内部には載置部材200が、当該載置部材200の上面が凹部24内に隠れるように配置されている。この載置部材200の表面は本発明の基板載置領域に相当するものであり、当該載置部材200は例えばウエハの直径と同じか僅かに大きく形成されている。この凹部24の深さや載置部材200の厚みは、例えばウエハWを凹部24に落とし込むと、ウエハWの表面と回転テーブル2の表面(ウエハWが載置されない領域)とが揃うように夫々設定される。こうして凹部24内の載置部材200上にウエハWが載置され、前記回転テーブル2の回転によりウエハWが公転することになる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the mounting
前記載置部材200の上面には、その上にウエハWが載置されることにより、載置部材200の表面からウエハWを浮かせた状態で保持するための保持部をなす突起201が設けられている。この例では、前記突起201はウエハの外縁の一部を保持するように、載置部材200の周縁に沿った8箇所の位置に略等間隔に設けられている。また、突起201の上面はウエハを載置するために平らに形成されており、その高さL1は、後述するようにプロセス圧力等に応じて適宜設定されるが、例えばプロセス圧力が266Pa〜1067Paである場合には、0.8mm以上1.6mm以下、好ましくは1mm以上1.6mm以下に設定されている。このように、高さL1を0.8mm以上に設定するのは、後述する実施例により、ウエハWの位置ずれ防止に有効である高さが0.8mm以上であるからである。また、高さL1を1.6mm以下に設定するのは、高さL1が高すぎると、後述するヒータから離れてしまうため、ヒータの電力が大きくなってしまうからである。
On the upper surface of the mounting
ここで、真空容器1の側壁には図2及び図3に示すように外部の基板搬送機構10と回転テーブル2との間でウエハの受け渡しを行うための搬送口15が形成されており、この搬送口15は図示しないゲートバルブにより開閉されるようになっている。また、回転テーブル2における凹部24はこの搬送口15に臨む受け渡し位置にて外部の基板搬送機構10との間でウエハWの受け渡しが行われるようになっている。
Here, as shown in FIGS. 2 and 3, a
前記載置部材200は、図5及び図6に示すように、ウエハWの中央部に対応する中央部材202と、この中央部材202を囲み、ウエハWの中央部よりも周縁側の部位に対応する環状の周縁部材203とに分割されている。前記中央部材202は、前記基板搬送機構10との間でウエハWの受け渡しを行うために、後述する突き上げ機構210により、回転テーブル2の上方側の受け渡し位置と、当該中央部材202の表面と周縁部材203の表面とが揃う処理位置との間で昇降自在に構成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the mounting
前記基板搬送機構10は、図5及び図6に示すように、ウエハWの下面側を保持する保持部材をなす2本のフォーク10aが基端部10bから伸び出すように構成されている。そして、凹部24が前記受け渡し位置にあり、前記基板搬送機構10のフォーク10aが当該凹部24に向けて伸び出してきたときに、図6に示すように、前記中央部材202がこれらフォーク10aの間の領域を昇降するように構成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
さらに、例えば図5及び図6に示すように、回転テーブル2における凹部24の周囲には、環状部材300が凹部24の輪郭を囲むように設けられている。この例では、環状部材300は、既述の突き上げ機構210により回転テーブル2の上方側の受け渡し位置と、その表面が回転テーブル2の表面と揃う処理位置との間で昇降自在に構成されている。また、環状部材300の上面には複数個例えば4個の爪部301が周方向に間隔を開けて設けられている。この爪部301は、回転テーブル2の表面よりも例えば1.3mm高い位置にて、凹部24の内側に向けて伸び出すように設けられ、その先端側が凹部24内に載置されたウエハWの外縁よりも僅かに内側に位置するように設定されている。
Further, for example, as shown in FIGS. 5 and 6, an
前記突き上げ機構210は、回転テーブル2の下方側において、凹部24が前記受け渡し位置にあるときに、中央部材202及び環状部材300を下面から突き上げるように設けられている。このため、この突き上げ機構210は、中央部材202を突き上げる複数本例えば3本の第1の突き上げピン211と、環状部材300を突き上げる複数本例えば4本の第2の突き上げピン212と、これら第1及び第2の突き上げピン211,212を同時に昇降させる昇降部材213とにより構成されている。図5中、214及び215は、第1及び第2の突き上げピン211,212を昇降させるために、回転テーブル2に設けられた貫通孔である。
The push-up
前記第1の突き上げピン211と第2の突き上げピン212とは、中央部材202及び環状部材300が前記受け渡し位置に上昇したときに、環状部材300が中央部材202の上方側であって、中央部材202と基板搬送機構10との間のウエハWの受け渡しを妨げない高さに位置するように、夫々のストロークが設定されている。また、これら第1及び第2の突き上げピン211,212は、下降したときには、その先端が回転テーブル2の下方側に位置し、回転テーブル2の回転を阻害しないように構成されている。なお、図6においては第2の突き上げピン212は図示の便宜上省略している。
The first push-up
図2及び図3に説明を戻すと、真空容器1には、回転テーブル2における凹部24の通過領域と各々対向する位置に第1の反応ガスノズル31及び第2の反応ガスノズル32と2本の分離ガスノズル41、42とが真空容器1の周方向(回転テーブル2の回転方向)に互いに間隔をおいて中心部から放射状に伸びている。これら反応ガスノズル31、32及び分離ガスノズル41、42は、例えば真空容器1の側周壁に取り付けられており、その基端部であるガス導入ポート31a、32a、41a、42aは当該側壁を貫通している。
Returning to FIG. 2 and FIG. 3, the vacuum vessel 1 is separated into the first
反応ガスノズル31、32は、夫々第1の反応ガスであるBTBAS(ビスターシャルブチルアミノシラン)ガスのガス供給源及び第2の反応ガスであるO3(オゾン)ガスのガス供給源(いずれも図示せず)に接続されており、分離ガスノズル41、42はいずれも分離ガスであるN2ガス(窒素ガス)のガス供給源(図示せず)に接続されている。この例では、第2の反応ガスノズル32、分離ガスノズル41、第1の反応ガスノズル31及び分離ガスノズル42がこの順に時計方向に配列されている。
The
反応ガスノズル31、32には、図4に示すように、下方側に反応ガスを吐出するための吐出孔33がノズルの長さ方向に間隔を置いて配列されている。また分離ガスノズル41、42には、下方側に分離ガスを吐出するための吐出孔40がノズルの長さ方向に間隔を置いて穿設されている。これら反応ガスノズル31、32は処理ガス供給部に相当し、その下方領域は夫々BTBASガスをウエハに吸着させるための第1の処理領域P1及びO3ガスをウエハに吸着させるための第2の処理領域P2となる。
As shown in FIG. 4, the
分離ガスノズル41、42は、前記第1の処理領域P1と第2の処理領域P2とを分離するための分離領域Dを形成するためのものであり、分離ガス供給部に相当する。この分離領域Dは、後述するように前記第1及び第2の処理領域P1、P2の圧力よりも高い圧力の雰囲気に設定される。また、前記分離領域Dにおける真空容器1の天板11には、図2〜図4に示すように、回転テーブル2の回転中心を中心としかつ真空容器1の内周壁の近傍に沿って描かれる円を周方向に分割してなる、平面形状が扇型で下方に突出した天井部材をなす凸状部4が設けられている。分離ガスノズル41、42は、この凸状部4における前記円の周方向中央にて当該円の半径方向に伸びるように形成された溝43内に収められている。
The
このように分離ガスノズル41、42における前記周方向両側には、前記凸状部4の下面である例えば平坦な低い天井面44(第1の天井面)が存在し、この天井面44の前記周方向両側には、当該天井面44よりも高い天井面45(第2の天井面)が存在することになる。この凸状部4の役割は、回転テーブル2との間に第1の反応ガス及び第2の反応ガスの侵入を阻止してこれら反応ガスの混合を阻止するための狭隘な空間である分離空間を形成することにある。
Thus, for example, a flat low ceiling surface 44 (first ceiling surface) that is the lower surface of the
即ち、分離ガスノズル41を例にとると、回転テーブル2の回転方向上流側からO3ガスが侵入することを阻止し、また回転方向下流側からBTBASガスが侵入することを阻止する。「ガスの侵入を阻止する」とは、分離ガスノズル41から吐出した分離ガスであるN2ガスが第1の天井面44と回転テーブル2の表面との間に拡散して、この例では当該第1の天井面44に隣接する第2の天井面45の下方側空間に吹き出し、これにより当該隣接空間からのガスが侵入できなくなることを意味する。そして「ガスが侵入できなくなる」とは、隣接空間から凸状部4の下方側空間に全く入り込むことができない場合のみを意味するのではなく、多少侵入はするが、両側から夫々侵入したO3ガス及びBTBASガスが凸状部4内で混じり合わない状態が確保される場合も意味し、このような作用が得られる限り、分離領域Dの役割である第1の処理領域P1の雰囲気と第2の処理領域P2の雰囲気との分離作用が発揮できる。また、ウエハに吸着したガスについては当然に分離領域D内を通過することができ、ガスの侵入阻止は、気相中のガスを意味している。
That is, taking the
一方、天板11の下面には、回転テーブル2におけるコア部21よりも外周側の部位と対向するようにかつ当該コア部21の外周に沿って突出部5が設けられている。この突出部5は凸状部4における前記回転中心側の部位と連続して形成されており、その下面が凸状部4の下面(天井面44)と同じ高さに形成されている。図3は、前記天井面45よりも低くかつ分離ガスノズル41、42よりも高い位置にて天板11を水平に切断して示している。
On the other hand, a projecting
真空容器1の天板11の下面、つまり回転テーブル2のウエハの載置領域(凹部24)から見た天井面は既述のように第1の天井面44とこの天井面44よりも高い第2の天井面45とが周方向に存在するが、図1では高い天井面45が設けられている領域についての縦断面を示しており、図7では低い天井面44が設けられている領域についての縦断面を示している。前記凸状部4の周縁部(真空容器1の外縁側の部位)は図2及び図7に示されているように回転テーブル2の外端面に対向するようにL字型に屈曲して屈曲部46を形成している。この屈曲部46も凸状部4と同様に両側から反応ガスが侵入することを防止して、両反応ガスの混合を防止する目的で設けられており、屈曲部46の内周面と回転テーブル2の外端面との隙間、及び屈曲部46の外周面と容器本体12との隙間は、回転テーブル2の表面に対する天井面44の高さhと同様の寸法に設定されている。
The lower surface of the
また、容器本体12の内周壁は、分離領域Dにおいては図7に示すように前記屈曲部46の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域D以外の部位においては、図1に示すように例えば回転テーブル2の外端面と対向する部位から底面部14に亘って縦断面形状が矩形に切り欠かれて外方側に窪んだ構造になっている。この窪んだ部分を排気領域6と呼ぶことにすると、この排気領域6の底部には図1及び図3に示すように例えば2つの排気口61、62が設けられている。これら排気口61、62は各々排気管63を介して真空排気手段である例えば共通の真空ポンプ64に接続されている。なお図1中、65は圧力調整手段である。
Further, the inner peripheral wall of the container
前記回転テーブル2と真空容器1の底面部14との間の空間には、図1及び図7に示すように加熱部であるヒータユニット7が設けられ、回転テーブル2を介して回転テーブル2上のウエハをプロセスレシピで決められた温度に加熱するようになっている。前記回転テーブル2の周縁付近の下方側には、回転テーブル2の上方空間から排気領域6に至るまでの雰囲気とヒータユニット7が置かれている雰囲気とを区画して回転テーブル2の下方領域へのガスの侵入を抑えるために、ヒータユニット7を全周に亘って囲むようにリング状のカバー部材71が設けられている。このカバー部材71は、回転テーブル2の外縁部及び当該外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材71aと、この内側部材71aと真空容器1の内壁面との間に設けられた外側部材71bと、を備えている。この外側部材71bは、既述の排気口61、62の上方側においてはこれら排気口61、62と回転テーブル2の上方領域とを連通させるために例えば円弧状に切りかかれて排気領域6をなし、屈曲部46の下方側においては上端面が当該屈曲部46に近接するように配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 7, a
ヒータユニット7が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底面部14は、回転テーブル2の下面の中心部付近、コア部21に接近してその間は狭い空間になっており、また当該底面部14を貫通する回転軸22の貫通穴についてもその内周面と回転軸22との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間は前記ケース体20内に連通している。そして前記ケース体20にはパージガスであるN2ガスを前記狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管72が設けられている。また真空容器1の底面部14には、ヒータユニット7の下方側位置にて周方向の複数部位に、ヒータユニット7の配置空間をパージするためのパージガス供給管73が設けられている。このヒータユニット7と回転テーブル2との間には、当該ヒータユニット7が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、既述の外側部材71bの内周壁から突出部12aの上端部との間を周方向に亘って接続する例えば石英からなる覆い部材7aが設けられている。
The
また真空容器1の天板11の中心部には分離ガス供給管51が接続されていて、天板11とコア部21との間の空間52に分離ガスであるN2ガスを供給するように構成されている。この空間52に供給された分離ガスは、前記突出部5と回転テーブル2との狭い隙間50を介して回転テーブル2のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出されることになる。この突出部5で囲まれる空間には分離ガスが満たされているので、第1の処理領域P1と第2の処理領域P2との間で回転テーブル2の中心部を介して反応ガス(BTBASガスあるいはO3ガス)が混合することを防止している。
A separation
この例では直径300mmのウエハWを被処理基板としており、この場合凸状部4は、回転中心から140mm離れた突出部5との境界部位においては、周方向の長さ(回転テーブル2と同心円の円弧の長さ)が例えば146mmであり、ウエハの載置領域(凹部24)の最も外側部位においては、周方向の長さが例えば502mmである。なお図4(a)に示すように、当該外側部位において分離ガスノズル41(42)の両脇から夫々左右に位置する凸状部4の周方向の長さLでみれば、長さLは246mmである。
In this example, a wafer W having a diameter of 300 mm is used as the substrate to be processed. In this case, the
さらに図4(a)に示すように凸状部4の下面即ち天井面44における回転テーブル2の表面からの高さhは、例えば0.5mmから10mmであってもよく、約4mmであると好適である。この場合、回転テーブル2の回転数は例えば1rpm〜500rpmに設定されている。分離領域Dの分離機能を確保するためには、回転テーブル2の回転数の使用範囲などに応じて、凸状部4の大きさや凸状部4の下面(第1の天井面44)と回転テーブル2の表面との高さhを例えば実験などに基づいて設定することになる。なお分離ガスとしては、N2ガスに限られずArガスなどの不活性ガスを用いることができるが、不活性ガスに限らず水素ガスなどであってもよく、成膜処理に影響を与えないガスであれば、ガスの種類に関しては特に限定されるものではない。
Furthermore, as shown in FIG. 4A, the height h from the surface of the
また分離ガスノズル41(42)は、真下に向いた例えば口径が0.5mmの吐出孔40がノズルの長さ方向に沿って例えば10mmの間隔をおいて配列されている。また反応ガスノズル31、32についても、真下に向いた例えば口径が0.5mmの吐出孔33がノズルの長さ方向に沿って例えば10mmの間隔をおいて配列されている。
Further, in the separation gas nozzle 41 (42), the discharge holes 40, for example, having a diameter of 0.5 mm facing downward are arranged along the length direction of the nozzle with an interval of, for example, 10 mm. As for the
また、この実施の形態の成膜装置は、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部100が設けられ、この制御部100のメモリ内には装置を運転するためのプログラムが格納されている。このプログラムは後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体から制御部100内にインストールされる。
In addition, the film forming apparatus of this embodiment is provided with a
次に上述実施の形態の作用について説明する。先ず図示しないゲートバルブを開き、外部から基板搬送機構10により搬送口15を介してウエハWを回転テーブル2の凹部24内に受け渡す。この際、先ず、ウエハWの受け渡しを行う凹部24を搬送口15に臨む位置に停止させ、図8に示すように、凹部24の底面の貫通孔214,215を介して真空容器1の底部側から第1及び第2の突き上げピン211,212を共に上昇させて、中央部材202及び環状部材300を回転テーブル2の上方側の受け渡し位置に上昇させる。この位置では、環状部材300は、図示のように、中央部材202の上方側であって、中央部材202と基板搬送機構10との間でのウエハWの受け渡しを妨げない高さにある。
Next, the operation of the above embodiment will be described. First, a gate valve (not shown) is opened, and the wafer W is transferred from the outside into the
そして、ウエハWを保持したフォーク10aを、中央部材202の上方側に進入させる。なお、環状部材300の突き上げピン212は、当該フォーク10aの進入を妨げない位置に設けられている。次いで、フォーク10aを下降させてウエハWを中央部材202に受け渡し、フォーク10aを中央部材202の下方側まで下降させた後、退行させる。そして、第1及び第2の突き上げピン211,212を下降させることにより、中央部材202及び環状部材300を前記処理位置(図5に示す位置)まで下降させ、こうして突起201にウエハWを受け渡す。
Then, the
このようなウエハWの受け渡しを回転テーブル2を間欠的に回転させると共に、ウエハWの受け渡しを行う凹部24を搬送口15に臨む位置に停止させて、同様に回転テーブル2の5つの凹部24内に夫々ウエハWを載置する。続いて真空ポンプ64により真空容器1内を予め設定した圧力に真空引きすると共に、回転テーブル2を時計回りに回転させながらヒータユニット7によりウエハWを加熱する。
The transfer of the wafer W is intermittently rotated at the
ここで、回転テーブル2はヒータユニット7により予め例えば300℃に加熱されており、ウエハWがこの回転テーブル2に載置されることで加熱される。ウエハWの温度が図示しない温度センサにより設定温度になったことを確認した後、第1の反応ガスノズル31及び第2の反応ガスノズル32から夫々BTBASガス及びO3ガスを吐出させると共に、分離ガスノズル41、42から分離ガスであるN2ガスを吐出する。
Here, the
ウエハWは回転テーブル2の回転により、第1の反応ガスノズル31が設けられる第1の処理領域P1と第2の反応ガスノズル32が設けられる第2の処理領域P2とを交互に通過するため、BTBASガスが吸着し、次いでO3ガスが吸着してBTBAS分子が酸化されて酸化シリコンの分子層が1層あるいは複数層形成され、こうして酸化シリコンの分子層が順次積層されて所定の膜厚のシリコン酸化膜が成膜される。
The wafer W alternately passes through the first processing region P1 in which the first
このとき分離ガス供給管51からも分離ガスであるN2ガスを供給し、これにより中心部領域Cから回転テーブル2の表面に沿ってN2ガスが吐出する。この例では反応ガスノズル31、32が配置されている第2の天井面45の下方側の空間に沿った容器本体12の内周壁においては、既述のように内周壁が切りかかれて広くなっており、この広い空間の下方に排気口61、62が位置しているので、第1の天井面44の下方側の狭隘な空間及び前記中心部領域Cの各圧力よりも第2の天井面45の下方側の空間の圧力の方が低くなる。ガスを各部位から吐出したときのガスの流れの状態を模式的に図9に示す。
At this time, N 2 gas as separation gas is also supplied from the separation
前記第2の反応ガスノズル32から下方側に吐出され、回転テーブル2の表面に沿って回転方向下流側に向かうO3ガスは、中心部領域Cから吐出されるN2ガスの流れと排気口62の吸引作用により当該排気口62に向かおうとするが、一部は下流側に隣接する分離領域Dに向かい、扇型の凸状部4の下方側に流入しようとする。ところが、この凸状部4の天井面44の高さ及び周方向の長さは、各ガスの流量などを含む運転時のプロセスパラメータにおいて当該天井面44の下方側へのガスの侵入を防止できる寸法に設定されているため、図4(b)にも示してあるように、O3ガスは扇型の凸状部4の下方側にほとんど流入できないかあるいは少し流入したとしても分離ガスノズル41付近までには到達できるものではなく、分離ガスノズル41から吐出したN2ガスにより回転方向上流側、つまり処理領域P2側に押し戻されてしまい、中心部領域Cから吐出されているN2ガスと共に、回転テーブル2の周縁と真空容器1の内周壁との隙間から排気領域6を介して排気口62に排気される。
The O 3 gas discharged downward from the second
また、第1の反応ガスノズル31から下方側に吐出され、回転テーブル2の表面に沿って回転方向上流側及び下流側に夫々向かうBTBASガスは、その回転方向上流側及び下流側に隣接する扇型の凸状部4の下方側に全く侵入できないかあるいは侵入したとしても第2の処理領域P2側に押し戻され、中心部領域Cから吐出されているN2ガスと共に、回転テーブル2の周縁と真空容器1の内周壁との隙間から排気領域6を介して排気口61に排気される。
Further, the BTBAS gas discharged downward from the first
こうして、各分離領域Dにおいては、雰囲気中を流れる反応ガスであるBTBASガスあるいはO3ガスの侵入を阻止するが、ウエハWに吸着されているガス分子はそのまま分離領域つまり扇型の凸状部4による低い天井面44の下方を通過し、成膜に寄与することになる。
Thus, in each separation region D, invasion of BTBAS gas or O 3 gas which is a reactive gas flowing in the atmosphere is prevented, but the gas molecules adsorbed on the wafer W remain as they are in the separation region, that is, fan-shaped convex portions. 4 passes below the
更にまた、図9に示すように中心部領域Cからは分離ガスが回転テーブル2の周縁に向けて吐出されているので、この分離ガスによりBTBASガスやO3ガスの侵入が阻止され、あるいは多少侵入したとしても押し戻され、この中心部領域Cを通って、BTBASガスが第2の処理領域P2に流入することや、O3ガスが第1の処理領域P1に流入することが阻止される。
Further, as shown in FIG. 9, since the separation gas is discharged from the central region C toward the periphery of the
そして、分離領域Dにおいては、扇型の凸状部4の周縁部が下方に屈曲され、屈曲部46と回転テーブル2の外端面との間の隙間が既述のように狭くなっていてガスの通過を実質阻止しているので、第1の処理領域P1のBTBASガス(第2の処理領域P2のO3ガス)は、回転テーブル2の外側を介して第2の処理領域P2(第1の処理領域P1)に流入することも阻止される。従って2つの分離領域Dによって第1の処理領域P1の雰囲気と第2の処理領域P2の雰囲気とが完全に分離され、BTBASガスは排気口61に、またO3ガスは排気口62に夫々排気される。この結果、両反応ガスこの例ではBTBASガス及びO3ガスが雰囲気中においてもウエハ上においても混じり合うことがない。なおこの例では、回転テーブル2の下方側をN2ガスによりパージしているため、排気領域6に流入したガスが回転テーブル2の下方側を潜り抜けて、例えばBTBASガスがO3ガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。
In the separation region D, the peripheral edge portion of the fan-shaped
ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転テーブル2の回転数は、300mm径のウエハWを被処理基板とする場合例えば1rpm〜500rpm、プロセス圧力は例えば266Pa〜1067Paこの例では1067Pa(8Torr)、ウエハWの加熱温度は例えば350℃、BTBASガス及びO3ガスの流量は例えば夫々100sccm及び10000sccm、分離ガスノズル41、42からのN2ガスの流量は例えば20000sccm、真空容器1の中心部の分離ガス供給管51からのN2ガスの流量は例えば5000sccmである。また1枚のウエハに対する反応ガス供給のサイクル数、即ちウエハが処理領域P1、P2の各々を通過する回数は目標膜厚に応じて変わるが、多数回例えば600回である。
Here, an example of the processing parameters will be described. The rotation speed of the
こうして成膜処理が終了すると、各ウエハは搬入動作と逆の動作により順次基板搬送機構10により搬出される。このウエハWの搬出は次のようにして行う。先ず図示しないゲートバルブを開くと共に、ウエハWを搬出する凹部24を搬送口15に臨む位置に停止させる。そして、凹部24の底面の貫通孔214,215を介して真空容器1の底部側から突き上げピン211,212を上昇させて、ウエハWを突起201から中央部材202により受け取り、当該中央部材202及び環状部材300を回転テーブル2の上方側の受け渡し位置まで上昇させる。
When the film forming process is completed in this manner, the wafers are sequentially carried out by the
一方、基板搬送機構10のフォーク10aを中央部材202の下方側に進入させてから中央部材202の上方側まで上昇させる。こうして基板搬送機構10は、中央部材202からフォーク10a上にウエハWを受け取って、ゲートバルブを介して真空容器1の外へ搬出する。この後、突き上げピン211,212を回転テーブル2の下方側に下降させ、中央部材202及び環状部材300を前記処理位置まで下降させる。この後、回転テーブル2を回転させて、次にウエハWの受け渡しを行う凹部24を搬送口15に臨む位置に停止させて、同様に凹部24からウエハWを搬出する。このようなウエハWの搬出を回転テーブル2を間欠的に回転させて行い、回転テーブル2の5つの凹部24内から夫々ウエハWを搬出する。
On the other hand, after the
上述の実施の形態によれば、回転テーブル2の回転方向に複数のウエハWを配置し、回転テーブル2を回転させて第1の処理領域P1と第2の処理領域P2とを順番に通過させていわゆるALD(あるいはMLD)を行うようにしているため、高いスループットで成膜処理を行うことができる。そして前記回転方向において第1の処理領域P1と第2の処理領域P2との間に低い天井面を備えた分離領域Dを設けると共に回転テーブル2の回転中心部と真空容器1とにより区画した中心部領域Cから回転テーブル2の周縁に向けて分離ガスを吐出し、前記分離領域Dの両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域Cから吐出する分離ガスと共に前記反応ガスが回転テーブル2の周縁と真空容器の内周壁との隙間を介して排気されるため、両反応ガスの混合を防止することができ、この結果良好な成膜処理を行うことができるし、回転テーブル2上において反応生成物が生じることが全くないか極力抑えられ、パーティクルの発生が抑えられる。なお本発明は、回転テーブル2に1個のウエハWを載置する場合にも適用できる。
According to the above-described embodiment, the plurality of wafers W are arranged in the rotation direction of the
ところで、前記分離領域Dは、第1及び第2の処理領域P1,P2に比べて、回転テーブル2の表面と天井面との高さが小さい。このため分離領域D内の空間は、第1及び第2の処理領域P1,P2内の空間よりもかなり狭くなっている。一方、分離ガスであるN2ガスの流量は、反応ガスであるBTBASガスやO3ガスの流量に比べて多いため、分離領域D内は、第1及び第2の処理領域P1,P2内の圧力に比べて圧力が高い雰囲気に維持されており、分離領域Dと第1及び第2の処理領域P1,P2との間では圧力差が生じている。
By the way, the separation area D has a smaller height between the surface of the
従って、回転テーブル2の回転により、ウエハを第1の処理領域P1→分離領域D→第2の処理領域P2→分離領域Dの順番で移動させると、低圧雰囲気と高圧雰囲気とを交互に通過していくことになり、ウエハから見れば圧力変動が大きい。この際、真空容器内には既述のようなガスの流れが形成されており、ウエハWは突起201により、載置部材200の表面から浮かせた状態で保持されているので、高圧雰囲気である分離領域Dを通過する際に、図10(a)に示すように、ウエハWと載置部材200表面との間の空間にウエハWの外周側からガスが侵入してくる。一方、低圧雰囲気である第1及び第2の処理領域P1,P2を通過する際には、前記圧力差によって、図10(b)に示すように、前記ウエハWと載置部材200との空間のガスが外周側から噴き出していく。このように、ウエハWを突起201により保持することにより、ウエハWの下面と載置部材200の表面との間の空間と、この空間の外側領域との間でガスが通流する。
Therefore, when the wafer is moved in the order of the first processing region P1 → the separation region D → the second processing region P2 → the separation region D by the rotation of the
この際、ウエハは突起201により載置部材200から0.8mm以上浮上するように保持されているので、図10(b)に示すように、前記ガスは、ウエハと載置部材200との間を速やかに通り抜けていく。このため、ウエハの面内の一部において局所的にガスの噴き出し圧力が大きくなるといったことが抑えられるので、ウエハが突起201から浮上することが防止される。また、突起201は、ウエハの周方向に略等間隔に設けられているので、ガスはウエハの外周からウエハと載置部材200との間に入り込み、図11に示すように、ウエハの外周から略放射状に噴出していく。これにより、ガスの噴き出し圧力がウエハの周方向においてほぼ揃えられ、よりウエハの下面において局所的にガスの噴き出し圧力が大きくなるといったことが抑えられてウエハが突起201から浮上することが防止される。このため、仮に回転テーブル2を例えば300rpm程度の高い回転数で回転させ、ウエハに作用する遠心力が大きくなる場合であっても、ウエハが突起201上の所定位置から動く現象の発生を抑えることができる。
At this time, since the wafer is held by the
ところで、本発明者らは、ウエハWが載置部材200上で移動する現象は、回転テーブル2の回転速度よりも、真空容器1内における圧力変動が大きいことに起因して発生すると推察している。回転テーブル2を2rpm程度の低速で回転させた場合であっても、分離領域Dと処理領域P1,P2との圧力差が大きい場合には、ウエハWの移動が認められる一方、回転テーブル2を300rpm程度の高速で回転させても、分離領域Dと処理領域P1,P2との圧力差が小さい場合には、ウエハWの移動が認められないからである。
By the way, the present inventors speculate that the phenomenon in which the wafer W moves on the mounting
一方、分離領域Dと処理領域P1,P2の圧力差は、分離領域Dの高さや、真空処理室1内の圧力によって決まってくる。従って、分離領域Dにおける回転テーブル2の表面と天井面との高さが0.5mm〜10mm、プロセス圧力が266Pa〜1067Paの場合には、後述の実施例より明らかなように、突起201が0.8mm以上であれば、ウエハの位置ずれを防止することができると捉えている。
On the other hand, the pressure difference between the separation region D and the processing regions P1, P2 is determined by the height of the separation region D and the pressure in the vacuum processing chamber 1. Therefore, when the height between the surface of the
そして、このようにウエハの位置ずれを防止できることにより、載置部材200表面とウエハ下面とが擦れることによるパーティクルの発生を抑えることができる。さらに、搬送アームとの間でウエハの受け渡しを正常な位置にて行うことができるため、ウエハの移載不良を引き起こすことなく搬送アームが受け取り、当該ウエハWをノッチの向きや位置を揃えた状態で次工程に受け渡すことができる。このように、成膜処理の間にノッチの向きが変わるといったことがないので、ウエハWの径方向における面内均一性等の処理の評価を行う場合には、高い信頼性を確保することができる。
Further, by preventing the wafer from being displaced in this way, it is possible to suppress generation of particles due to rubbing between the surface of the mounting
また、ウエハWを載置部材200の表面から浮上させているので、高温状態の載置部材200上にウエハWを載置する場合であっても、ウエハWの急激な昇温を緩和することができ、ウエハWの急激な温度変化による変形の発生を抑制できる。但し、載置部材200とウエハWとの距離が1.6mm以下に設定されているので、載置部材200からの輻射熱がウエハWに伝播しやすく、ヒータユニット7の出力の増大を抑えて、十分にウエハWを加熱することができる。
Further, since the wafer W is levitated from the surface of the mounting
ところで、既述のように、突起201上にウエハWを保持させることにより、通常はウエハWの浮上や位置ずれを防止していても、何らかの原因で圧力変動が大きくなってウエハWに大きな力が作用し、ウエハWがある凹部24から飛び出す現象が発生するおそれがある。そこで、上述の例では、ウエハWの上方側において、ウエハWの外側から当該ウエハWの外縁よりも内側に向って伸びる爪部301をウエハWの周方向に間隔をおいて設けることにより、このウエハWの飛び出しを防止している。つまり、ウエハWが何らかの原因により凹部24から飛び出そうとすると、前記爪部301に衝突して、結果として当該凹部24内にウエハWが戻ることになる。このため、ある凹部24から飛び出したウエハWが他の領域のウエハWに衝突したり、回転テーブル2の回転を妨げるといったことが抑えられ、不具合の発生を最小限に留めることができる。
By the way, as described above, by holding the wafer W on the
続いて、本発明の他の実施の形態について図12を用いて説明する。この例の保持部は、凹部24の内壁から内側に向けて水平に伸びる保持片として構成され、この保持片221は、凹部24の底面から所定の高さ位置において、凹部24の周方向に間隔を開けて設けられている。この例では、保持片221の上面にウエハWの下面側周縁部が載置され、当該保持片221は、凹部24の底面とウエハWの下面との間の距離が、例えば0.8mm以上1.6mm以下になるように、その高さ位置が設定されている。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The holding portion in this example is configured as a holding piece that extends horizontally inward from the inner wall of the
この例では、ウエハWが保持片221の上に載置されると、ウエハWの下面と凹部24の底面との間及び、ウエハWの外縁と凹部24の内壁の間には、夫々空間が形成される。従って、処理ガスは凹部24とウエハWとの空間からウエハWの下面側に入り込み、再び凹部24とウエハWとの空間から通気していく。これにより、ウエハWが真空容器1内にて圧力が互いに異なる領域を繰り返し通過していく場合であっても、ウエハWの下面側において局所的にガスの噴き出し圧力が高まる現象が抑えられ、この噴き出し圧力に起因するウエハWの持ち上げが防止される。このため、回転の遠心力が作用したとしても、ウエハWの位置ずれが起こりにくくなる。
In this example, when the wafer W is placed on the holding
続いて、本発明のさらに他の実施の形態について図13を用いて説明する。この例の保持部はリング部材222として構成され、このリング部材222の上にウエハWが載置されるようになっている。このリング部材222は、例えばウエハWの下面側周縁部を保持するように設けられ、その下面の複数個所には、当該リング部材222を載置部材200上に浮かせた状態で保持するための足部233がリング部材222の周方向に沿って間隔を開けて形成されている。また、リング部材222の高さは、載置部材200の表面とウエハWの下面との間の距離が、例えば0.8mm以上1.6mm以下になるように設定されている。
Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The holding unit in this example is configured as a
この例では、ウエハWがリング部材222の上に載置されると、ウエハWの下面と載置部材200の表面との間に空間が形成される。従って、処理ガスはリング部材222の足部223の間を介してウエハWの下面側に入り込み、再びリング部材222の外側に通気していく。これにより、ウエハWが真空容器1内にて圧力の異なる領域を繰り返し通過していく場合であっても、ウエハWの下面側において局所的にガスの噴き出し圧力が高まる現象が抑えられ、この噴き出し圧力に起因するウエハWの持ち上げが防止される。このため、回転の遠心力が作用したとしても、ウエハWの位置ずれが起こりにくくなる。
In this example, when the wafer W is placed on the
以上において、本発明は、図14に示す真空処理装置8にも適用できる。図14中80は、その表面にウエハWを載置する基板載置領域を備えた載置台81であり、その内部には、ウエハWを載置台81を介して処理温度に温調する温調部をなすヒータ82が設けられている。このような載置台81は例えば平面形状が円形に形成され、その平面形状の大きさは、例えばウエハWとほぼ同じ大きさに設定されている。
In the above, the present invention can also be applied to the vacuum processing apparatus 8 shown in FIG. In FIG. 14,
また、載置台81の表面には、ウエハWの下面と当該載置台表面との間の空間と、この空間の外側領域と、の間でガスを通流させるために、ウエハWを前記表面から浮かせた状態で保持する保持部が設けられている。この例の保持部は、載置台81の外縁近傍に周方向に沿って間隔を開けて設けられた突起83よりなり、この突起83上にウエハWが載置されるように構成されている。この突起83の高さは、載置台81の表面とウエハWの下面との距離が例えば0.8mm以上1.6mm以下になるように設定されている。
Further, on the surface of the mounting table 81, in order to allow gas to flow between a space between the lower surface of the wafer W and the surface of the mounting table and an outer region of the space, the wafer W is separated from the surface. A holding portion is provided for holding in a floating state. The holding unit in this example is composed of a
図中84は、ガスシャワーヘッド状に構成された処理ガス供給部であり、その下面には多数のガス供給孔84aが形成されている。また、この処理ガス供給部84には、供給路84bを介して第1の反応ガスであるBTBASガスの供給源85aと、第2の反応ガスであるO3ガスの供給源85bと、分離ガスであるN2ガスの供給源85cとに接続されている。図中86a〜86cは、流量調整部である。これら処理ガスの供給源85a〜85cと、流量調整部86a〜86cとにより処理ガス供給系が構成されている。
In the figure,
また、図中86は真空容器80の内部を真空排気する真空ポンプ、87は真空容器内の圧力を調整する圧力調整部、88は載置台81の突起83と図示しない外部の搬送機構との間でウエハWの受け渡しを行うために、ウエハWを載置台81の表面に対して昇降させる昇降ピン機構、88aはベローズ機構、89は真空容器80に対してウエハWの搬入出を行うための搬入出口、89aはこの搬入出口を開閉するゲートバルブである。
In the figure, 86 is a vacuum pump for evacuating the inside of the
さらに、当該真空処理装置8は制御部110を備えており、この制御部110は、真空容器80内の圧力を第1の圧力雰囲気とし、次いで第1の圧力よりも圧力が低い第2の圧力雰囲気とするように前記圧力調整部87を制御するプログラムを備えている。また、制御部110は、ヒータ82や処理ガス供給系に制御指令を出力して、後述する成膜処理プロセスを実行するプログラムを備えている。
Further, the vacuum processing apparatus 8 includes a
このような基板処理装置8では、ウエハWを図示しない搬送手段により搬入出口88を介して載置台81の上方側に搬入し、昇降ピン機構88との協働作業により、当該載置台81の突起83上に受け渡す。そして、真空容器80内を真空ポンプ86により真空排気し、圧力調整部87により所定の圧力雰囲気に維持する一方、処理ガス供給部84によりBTBASガスを供給して、ウエハWの表面にBTBASガスを吸着させる。次いで、BTBASガスの供給を停止し、真空容器80内を真空引きする。
In such a substrate processing apparatus 8, the wafer W is transferred to the upper side of the mounting table 81 via the loading / unloading
この後、真空容器80内に処理ガス供給部84によりN2ガスを供給する一方、圧力調整部87により真空容器80内を第1の圧力雰囲気に維持して、真空容器80内をN2ガスによりパージする。次にN2ガスの供給を停止して、真空容器80を真空引きし、圧力調整部87により真空容器80内を前記第1の圧力雰囲気よりも低い第2の圧力雰囲気に維持する。続いて、真空容器80内に処理ガス供給部84によりO3ガスを供給する一方、圧力調整部87により真空容器80内を所定の圧力雰囲気に維持する。これにより、ウエハWにはO3ガスが吸着し、BTBAS分子が酸化されて酸化シリコンの分子層が1層あるいは複数層形成される。次に03ガスの供給を停止して、真空容器80を真空引きする。こうして、BTBASガス、N2ガス及びO3ガスを順番にウエハWに供給するサイクルを複数回繰り返すことにより、酸化シリコンの分子層が順次積層されて所定の膜厚のシリコン酸化膜が成膜される。そして、成膜処理後のウエハWは、昇降ピン機構88により上昇させ、外部の搬送機構により、真空容器80の外部に搬出する。
Thereafter, N 2 gas is supplied into the
このような構成においても、載置台81表面とウエハ下面との間に空間が形成されているので、真空容器80内において、処理ガスがウエハの下面側の空間を通気していく。ここで、N2ガスにてパージする際には、N2ガスを大流量で供給するため、第1の圧力雰囲気と、真空引きを行う第2の圧力雰囲気との間で圧力変動が大きくなる。しかしながら、このように圧力変動が大きい場合であっても、ウエハWの下面側において局所的にガスの噴き出し圧力が高まる現象が抑えられ、この噴き出し圧力に起因するウエハWの位置ずれが防止される。
Even in such a configuration, since a space is formed between the surface of the mounting table 81 and the lower surface of the wafer, the processing gas passes through the space on the lower surface side of the wafer in the
以上において、本発明は、前記テーブルと、前記複数の処理領域の各々及び分離領域とを、ウエハWがこれら領域を順次通過するように相対的に鉛直軸周りに回転させるように構成すればよく、テーブル側を鉛直軸周りに回転させる構成のみならず、処理ガス供給部及び分離ガス供給部側を鉛直軸周りに回転させる構成にも適用できる。また、保持部の形状は上述の構成には限られず、ウエハWと基板載置領域との間に隙間を形成する構成であれば、ウエハWの下面側の周縁部を保持する構成の他、ウエハWの下面側の中央部を保持する構成であってもよい。また、ウエハWは載置部材200に載置する構成に限られず、凹部24に直接ウエハWを載置する場合にも適用できる。この場合には凹部24の表面が基板載置領域に相当する。
In the above, the present invention may be configured such that the table, each of the plurality of processing regions, and the separation region are relatively rotated around the vertical axis so that the wafer W sequentially passes through these regions. The present invention can be applied not only to a configuration in which the table side is rotated about the vertical axis but also to a configuration in which the processing gas supply unit and the separation gas supply unit side are rotated about the vertical axis. Further, the shape of the holding portion is not limited to the above-described configuration, and as long as a gap is formed between the wafer W and the substrate placement region, in addition to the configuration for holding the peripheral portion on the lower surface side of the wafer W, The structure which hold | maintains the center part of the lower surface side of the wafer W may be sufficient. Further, the wafer W is not limited to the configuration in which the wafer W is mounted on the mounting
また、本発明は2種類の反応ガスを用いることに限られず、3種類以上の反応ガスを順番に基板上に供給する場合にも適用することができる。その場合には、例えば第1の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第2の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第3の反応ガスノズル及び分離ガスノズルの順番で真空容器1の周方向に各ガスノズルを配置し、各分離ガスノズルを含む分離領域を既述の実施の形態のように構成すればよい。 In addition, the present invention is not limited to using two types of reaction gases, and can also be applied to the case where three or more types of reaction gases are sequentially supplied onto the substrate. In that case, for example, the gas nozzles are arranged in the circumferential direction of the vacuum vessel 1 in the order of the first reaction gas nozzle, the separation gas nozzle, the second reaction gas nozzle, the separation gas nozzle, the third reaction gas nozzle, and the separation gas nozzle. What is necessary is just to comprise the isolation | separation area | region containing a gas nozzle like the above-mentioned embodiment.
本発明で適用される反応ガスとしては、上述の例の他に、DCS[ジクロロシラン]、HCD[ヘキサクロロジシラン]、TMA[トリメチルアルミニウム]、3DMAS[トリスジメチルアミノシラン]、TEMAZ[テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム]、TEMAH[テトラキスエチルメチルアミノハフニウム]、Sr(THD)2[ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト]、Ti(MPD)(THD)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]、モノアミノシランなどを挙げることができる。 As the reaction gas applied in the present invention, in addition to the above examples, DCS [dichlorosilane], HCD [hexachlorodisilane], TMA [trimethylaluminum], 3DMAS [trisdimethylaminosilane], TEMAZ [tetrakisethylmethylaminozirconium] ], TEMAH [tetrakisethylmethylaminohafnium], Sr (THD) 2 [strontium bistetramethylheptanedionato], Ti (MPD) (THD) [titanium methylpentanedionatobistetramethylheptanedionato], monoaminosilane, etc. Can be mentioned.
以上において、本発明の基板処理装置では、ALD(MLD)処理の他に、CVD処理を行うようにしてもよいし、熱酸化処理や各種アニール処理等の真空処理を行うようにしてもよい。 In the above, in the substrate processing apparatus of the present invention, in addition to the ALD (MLD) process, a CVD process may be performed, or a vacuum process such as a thermal oxidation process or various annealing processes may be performed.
図5に示す載置部材200を備えた図1に示す真空処理装置を用い、プロセス圧を1067Pa(8Torr)、ウエハWの加熱温度:350℃、BTBASガス及びO3ガスの流量:夫々100sccm及び10000sccm、N2ガスの流量:20000sccm、分離ガス供給管51からのN2ガスの流量:5000sccmの条件の下、突起201の高さL1(載置部材200の表面とウエハW下面との距離)を0mm、0.3mm、0.8mm、1.0mm、1.5mmと変え、ウエハWの位置ずれが起こるか否かを目視にて確認した。この際、位置ずれの発生を確実に目視にて確認するために、回転テーブル2を2rpmの回転数で回転させた。
1 having the mounting
この結果、前記高さL1が0mm及び0.3mmの場合には、ウエハWの位置ずれが確認できたが、0.8mm、1.0mm、1.5mmの場合にはいずれもウエハWの位置ずれは見られなかった。また、高さL1が0.3mmの場合には、0mmの場合よりも位置ずれの程度が小さいことが認められた。また、突起201の高さを0.8mm、1.0mm、1.5mmのときに、回転テーブル2を300rpmの回転数で高速回転させ、回転開始時と停止時との間のウエハWの位置を目視にて確認したが、いずれもウエハWの移動は認められなかった。これにより、上述のプロセス条件の下では、突起201の高さが0.8mm以上であれば、ウエハWの位置ずれが抑えられることが確認された。
As a result, when the height L1 was 0 mm and 0.3 mm, the positional deviation of the wafer W could be confirmed, but when the height L1 was 0.8 mm, 1.0 mm, and 1.5 mm, the position of the wafer W was all. There was no gap. Further, it was recognized that the degree of positional deviation was smaller when the height L1 was 0.3 mm than when the height L1 was 0 mm. Further, when the height of the
1、8 真空容器
W ウエハ
2 回転テーブル
24 凹部
31 第1の反応ガスノズル
32 第2の反応ガスノズル
61、62 排気口
7 ヒータユニット
72〜75 パージガス供給管
81 載置台
82 ヒータ
83 突起
84 処理ガス供給部
100,110 制御部
200 載置部材
201 突起
210 突き上げ機構
300 環状部材
301 爪部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 8 Vacuum
Claims (3)
真空容器内に設けられ、周方向に沿って基板を載置する複数の基板載置領域を備え、鉛直軸の周りに回転するテーブルと、
前記複数種類のガスを夫々基板に供給するための複数の処理ガス供給部が設けられ、前記テーブルの周方向に沿って配置された複数の処理領域と、
分離ガス供給部が設けられると共に前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために各処理領域の間に配置され、分離ガスにより各処理領域の圧力よりも高い圧力の雰囲気に維持される分離領域と、
基板の下面と前記テーブルにおける基板載置領域の表面との間の空間と、この空間の外側領域と、の間でガスを通流させるために基板を前記表面から浮かせた状態で保持する保持部と、
基板を処理温度に維持するために前記テーブルの基板載置領域を加熱するための加熱部と、
前記テーブルの下方領域にパージガスをパージするパージガス供給部と、
前記テーブル上に載置され、外部の基板搬送機構と前記テーブルとの間で基板の受け渡しを行うための基板受け渡し用の部材と、
前記テーブルよりも下方に離れた位置に待機し、基板の受け渡し時にテーブルの孔部を貫通して、前記テーブル上に載置されている基板受け渡し用の部材を、外部の基板搬送機構に対して基板の受け渡しを行うための受け渡し位置まで突き上げる突き上げピンと、を備え、
前記基板受け渡し用の部材がテーブル上に載置されているときには前記孔部を塞ぎ、
前記基板が基板載置領域に載置されているときには、前記基板受け渡し用の部材から浮いた状態にあることを特徴とする真空処理装置。 In a vacuum processing apparatus for forming a thin film by repeating a cycle in which a plurality of types of processing gases are sequentially supplied to a substrate in a vacuum atmosphere,
A table provided in the vacuum vessel, provided with a plurality of substrate placement areas for placing the substrates along the circumferential direction, and rotated around a vertical axis ;
A plurality of processing gas supply units for supplying the plurality of types of gases to the substrate, respectively, and a plurality of processing regions arranged along the circumferential direction of the table;
A separation region provided with a separation gas supply unit and disposed between the treatment regions to separate the atmospheres of the plurality of treatment regions from each other, and maintained in an atmosphere at a pressure higher than the pressure of each treatment region by the separation gas When,
A holding unit that holds the substrate in a state of being floated from the surface in order to allow gas to flow between the space between the lower surface of the substrate and the surface of the substrate placement region of the table and the outer region of the space. When,
A heating unit for heating the substrate placement area of the table to maintain the substrate at the processing temperature;
A purge gas supply for purging purge gas in a lower region of the table;
A substrate transfer member placed on the table and for transferring the substrate between an external substrate transfer mechanism and the table;
Waiting at a position lower than the table, the substrate transfer member placed on the table through the hole of the table at the time of substrate transfer, with respect to the external substrate transfer mechanism A push-up pin that pushes up to a delivery position for delivering the substrate,
When the substrate delivery member is placed on a table, the hole is closed,
The vacuum processing apparatus , wherein the substrate is in a state of being lifted from the substrate delivery member when the substrate is placed on the substrate placement region .
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