JP5792972B2 - 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図1、図2を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係る基板処理装置10を上面から見た図であり、図2は、図1の基板処理装置10を側面から見た図である。
なお、本発明が適用される基板処理装置10においては、基板としてのウエハを搬送するキャリヤとして、FOUP(front opening unified pod。以下、ポッドという。)が使用される。また、以下の説明において、前後左右は図1を基準とする。すなわち、前方向とは、第1搬送室12から見て、第2搬送室14の方向である。後方向とは、第2搬送室14から見て、第1搬送室12の方向である。左方向とは、第1搬送室12から見て、処理炉16の方向である。右方向とは、第1搬送室12から見て、処理炉19の方向である。
ポッドオープナ62は、IOステージ64に載置されたポッド66のキャップを開閉するキャップ開閉機構68を備えている。キャップ開閉機構68は、ポッド66のキャップとともに、ウエハ搬入/搬出口58を閉塞する蓋60を開閉する。IOステージ64に載置されたポッド66のキャップ、及び蓋60を開けることにより、ポッド66内のウエハ200の出し入れが可能となる。また、ポッド66は、図示しない工程内搬送装置(AGV:Automatic Guided Vehicle/OHT:Overhead Hoist Transfer)によって、IOステージ64に供給され、また、IOステージ64から排出される。
74は、基板処理装置10を制御する制御部であり、キャップ開閉機構68、ノッチ合わせ装置52、第1のウエハ移載機22等、基板処理装置10を構成する各構成部を制御するものである。
各処理炉16、17、18、19は、同一種類の基板処理を行う処理炉であっても良いし、また装置の目的に応じて、それぞれ異なる種類の基板処理を行う処理炉としても良い。
本実施例においては、同一処理炉として、以下に説明する。また、処理炉の詳細は後述する。
ノッチ合わせ装置52で1枚目のウエハ200の位置調整実施中に、第2のウエハ移載機46は、2枚目のウエハ200を、ポッド66からピックアップして、第2搬送室14内に搬出し、第2搬送室14内で待機する。
第1のロードロック室26内の雰囲気の排気と並行して、第2のウエハ移載機46は、ノッチ合わせ装置52から前記2枚目のウエハ200をピックアップする。そして、ゲートバルブ44が開けられると、第2のウエハ移載機46は、前記2枚目のウエハ200を第2のロードロック室28に搬入し、基板一時載置台40に移載する。そしてゲートバルブ44が閉じられ、第2のロードロック室28内が、排気装置(図示せず)によって、負圧になるよう排気される。
それと並行して、第1の処理炉16のゲートバルブ70が開かれ、第1のウエハ移載機22が、前記1枚目のウエハ200を、第1の処理炉16に搬入する。そして第1の処理炉16内に、後述するガス供給装置から処理用ガスが供給され、所望の処理が前記1枚目のウエハ200に施される。
第1のウエハ移載機22が、前記2枚目のウエハ200をピックアップした後、ゲートバルブ32が閉じられて、第2のロードロック室28内が大気圧に戻され、第2のロードロック室28に次のウエハを搬入するための準備が行われる。
それと並行して、第2の処理炉17のゲートバルブ71が開かれ、第1のウエハ移載機22が、前記2枚目のウエハ200を、第2の処理炉17に搬入する。そして第2の処理炉17内に後述するガス供給装置から処理ガスが供給され、所望の処理が前記2枚目のウエハ200に施される。
このとき、第1のロードロック室26内の基板一時載置台36上に未処理のウエハが存在する場合、第1のウエハ移載機22は、前記未処理ウエハを、第1のロードロック室26から第1搬送室12へ搬出する。
その後、第2のウエハ移載機46は、第2搬送室14のウエハ搬入/搬出口58を通して、処理済みのウエハ200を、ポッド66に収納する。
以上の動作が繰り返されることにより、ウエハが25枚ずつ、順次処理されていく。
86は、基板を処理する処理室である。
88は、ウエハ200(基板)上におけるガスの流れを制御するガス流れ制御リング88である。
図3に示すように、ガス供給孔90には、ガス導入管94が接続されている。ガス導入管94は、第1ガス供給管96を介して酸素含有ガス供給源である第1ガス供給源98に接続され、また第2ガス供給管100を介して、例えばN2(窒素)ガスを供給する不活性ガス供給源である第2ガス供給源102に接続される。
また、第2ガス供給管100には、第2ガス供給源102から処理室86に向かって、ガス流量を制御するマスフローコントローラ(MFC)108、開閉バルブ110が配設されている。第2ガス供給管100、第2ガス供給源102、マスフローコントローラ108、開閉バルブ110を第2のガス供給部(不活性ガス供給部)と呼ぶ。
図3に示すように、ガス供給孔112には、ガス導入管114が接続されている。ガス導入管114は、反応促進ガス供給源である第3ガス供給源116に接続される。
排気孔122は、バッファ空間としての排気バッファ室124と接続されている。
排気バッファ室124には、ガス排気管126が接続されている。ガス排気管126には、真空ポンプ128及びAPCバルブ130が接続されている。真空ポンプ128は、処理室86内の雰囲気を排気する。APCバルブ130は、排気流量を調整して、処理室86内の圧力を調整する。
ガス排気管126、真空ポンプ128、APCバルブ130をガス排気部と呼ぶ。
ウエハ200を搬入/搬出する際、基板載置部支持機構134が下降し、基板載置部80の基板載置面と基板搬入出口132が同程度の高さとなる。ウエハ200を処理炉へ搬入するときは、第1のウエハ移載機22によって、基板載置部80の基板載置面にウエハ200が載置される。ウエハ200を処理炉から搬出するときは、逆に、第1のウエハ移載機22によって、基板載置部80の基板載置面から、ウエハ200がピックアップされる。
基板載置部支持機構134が昇降することにより、基板載置部80が昇降する。図3では、基板載置部80は上昇した状態である。基板処理時は、図3に示すように、基板載置部80を所定の位置に上昇させ、基板を処理する。
基板載置部80については、後に詳細を説明する。
基板載置部80は、上面から見た形が円形であり、アルミ製である。図4に示すように、基板載置部80には、冷媒循環通路138が設けられている。冷媒循環通路138は、基板載置部80全体に張り巡らされており、基板を均一に冷却することができる。冷媒としては、例えば、ガルデン(登録商標)HT200が使用される。
ガス流れ制御リング88は、基板載置部支持機構134が下降した位置にある場合、ガス排気孔122上に載置されて待機している。基板載置部支持機構134が基板処理時の位置まで上昇する過程において、円周端部140のザグリに、ガス流れ制御リング88の内周端がはめ込まれ、基板載置部支持機構134とガス流れ制御リング88が共に上昇する。
基板載置部支持機構134が所定位置まで上昇した後、ガス流れ制御リング88は、ガス排気孔122の上方に、ガス排気孔122と所定の間隔を空けた状態で停止する。なお、基板載置部支持機構134は、図4におけるシャフト142、回転駆動部144、接続部、冷媒供給/排出部146を含むものである。これらについては、後述する。
ガス流れ制御リング88によって、処理用ガスは、ウエハ200の外周端から基板載置部支持機構134側に流入することが妨げられ、ウエハ200の外周端から水平方向に流れ、排気される。したがって、ガス流れ制御リング88が無い場合に比べ、ガス排気を均一にすることが可能となるので、基板表面を均一に処理することが可能となる。また、ガス流れ制御リング88によって、処理用ガスを無駄に消費することが抑制でき、ガス流れの再現性も向上する。
また、ガス流れ制御リング88を設けることにより、基板載置部80の高さを変えても、ガス流れを均一にすることができる。このため、種々の異なるプロセスに対応するため、基板載置部80の高さを変えても、ガス流れを均一にすることができ、異なるプロセスへの対応が容易となる。
シャフト142は、基板載置部80を支持する支持部である。シャフト142は、冷媒(冷却材)流路を内包しており、この冷媒流路は、基板載置部80の冷媒循環通路138に供給する冷媒を流し、冷媒循環通路138から排出される冷媒を流す。シャフト142の材質は、アルミニウムである。シャフト142の水平断面は、円形である。シャフト142に内包される冷媒流路として、冷媒を冷媒供給/排出部146から冷媒循環通路138へ供給する第1の冷媒供給路148、及び冷媒循環通路138から排出される冷媒を流す第1の冷媒排出路150が配設されている。第1の冷媒供給路148、第2の冷媒排出路150は、図4に示すように、シャフト142内部に、互いに平行かつ離間するように設けられている。
166は、ベローズ136を上部で固定するベローズ上部固定具である。ベローズ上部固定具166は、チャンバ底壁84に固定されている。
図5は、第1の実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。また、図6は、第1の実施形態に係る成膜工程のガス供給のタイミング図である。
まず、基板載置部80が基板搬入出口132と同程度の高さとなるよう、基板載置部支持機構134が昇降され、位置調整される。
次に、第1のウエハ移載機22によって、ウエハ200(基板)が処理炉76内へ搬入され、基板載置部80の基板載置面に、ウエハ200が載置される。
基板支持機構134、つまり基板載置部80が所定の位置まで上昇した状態において、静止している冷媒供給/排気機構146と、回転するシャフト142との接続部が、チャンバ底壁84より上とならないよう、つまり、接続部が処理室内に入らないように、接続部が配置される。
このように、接続部が処理室86内に入らないような構造とすることで、冷媒が接続部から漏れたとしても、処理室86内に冷媒が漏れることを防ぐことができる。
続いて、APCバルブ130により、処理室86内の圧力が所定の処理圧力となるように制御する。また、不図示のヒータに供給する電力を調整し、ウエハ200の表面温度が所定の処理温度となるように制御する。なお、温度調整工程は、圧力調整工程と並行して行うようにしてもよいし、圧力調整工程よりも先行して行うようにしてもよい。
続いて、基板載置部80が所定の高さまで上昇し、水平回転を開始してウエハ200が回転される。次に、反応促進ガスであるCOガスと酸素含有ガスであるO3ガスを処理室86内に供給することにより酸化膜を成膜する成膜工程S4を行う。なお、本工程中においても、開閉バルブ110を開いて処理室86内に不活性ガスであるN2ガスを連続して流しておく。成膜工程S4では次の4つのステップを順次実行する。
ステップS4aでは、まずCOガスを流す。ガス導入管114の開閉バルブ120を開き、ガス導入管114内にCOガスを流す。ガス導入管114内を流れたCOガスは、マスフローコントローラ118により流量調整される。流量調整されたCOガスはガス供給孔112から処理室86内に供給されつつガス排気管126から排気される。
ステップS4bでは、開閉バルブ120を閉じ、COガスの供給を停止する。このとき、ガス排気管126のAPCバルブ130は開いたままとして、真空ポンプ128により処理室86内を真空排気し、処理室86内に残留するCOガスを処理室86内から排除する。なお、この時、N2ガス等の不活性ガスが処理室86内に供給されているので、さらに残留COガスを排除する効果が高まる。不活性ガスとしては、N2ガスの他、Arガス、Heガス、Neガス、Xeガス等の希ガスを用いてもよい。
ステップS4cでは、処理室86内の残留ガスを除去した後、第1ガス供給管96の開閉バルブ106を開き、第1ガス供給管96及びガス導入管94内にO3ガスを流す。第1ガス供給管96内を流れたO3ガスは、マスフローコントローラ104により流量調整される。流量調整されたO3ガスは、ガス供給孔90から処理室86内に供給されつつガス排気管126から排気される。
その後、第1ガス供給管96の開閉バルブ106を閉じて、O3ガスの供給を停止する。このとき、ガス排気管126のAPCバルブ130は開いたままとして、真空ポンプ128により処理室86内を真空排気し、処理室86内に残留するO3ガスを処理室86内から排除する。なお、この時、N2ガス等の不活性ガスが処理室86内に供給されているので、さらに処理室86内に残留する未反応もしくはO3ガスを排除する効果が高まる。不活性ガスとしては、N2ガスの他、Arガス、Heガス、Neガス、Xeガス等の希ガスを用いてもよい。
上述したステップS4a〜S4dを1サイクルとして、このサイクルを少なくとも1回以上行うことにより、ウエハ200上に所定膜厚の酸化膜を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
所望の基板処理が終わると、基板載置部80は回転を停止する。第2のガス供給部からは不活性ガスが供給され、それと同時に、排気部は処理室内の雰囲気を排気する。このようにして、処理室内の雰囲気を不活性雰囲気に入れ替える。
処理室内の雰囲気を入れ替えた後、もしくは入れ替えの処理の間、基板載置部支持機構134は下降し、基板載置部80と基板搬入出口132が同程度の高さとなるよう、基板載置部80の位置が制御される。基板載置部80が下降した後、第1搬送室12と処理炉76との間のゲートバルブ70が開放され、第1のウエハ移載機22によって、処理炉76から、処理済みのウエハ200が搬出される。
図7は、第2の実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。また、図8は、第2の実施形態に係る成膜工程のガス供給のタイミング図である。以下の実施形態では、第1の実施形態とは成膜工程(S4)が異なり、第1の実施形態と異なる箇所のみ説明する。
本工程中においても、バルブ110を開いて処理室86に不活性ガスであるN2ガスを連続して流しておく。第2の実施形態に係る成膜工程S4では、次のステップを順次実行する。
ステップS4fでは、COガスを連続して流す。ガス導入管114の開閉バルブ120を開き、ガス導入管114内にCOガスを流す。ガス導入管114内を流れたCOガスは、マスフローコントローラ118により流量調整される。流量調整されたCOガスはガス供給孔112から処理室86内に供給されつつガス排気管126から排気される。
ステップS4gでは、第1ガス供給管96の開閉バルブ106を開き、第1ガス供給管96及びガス導入管94内にO3ガスを流す。第1ガス供給管96内を流れたO3ガスは、マスフローコントローラ104により流量調整される。流量調整されたO3ガスは、ガス供給孔90から処理室86内に供給されつつガス排気管126から排気される。その後、第1ガス供給管96の開閉バルブ106を閉じて、O3ガスの供給を停止する。
上述したように、反応促進ガスであるCOガスを連続供給しつつ、酸素含有ガスであるO3ガスを断続的にパルス供給して、このサイクルを少なくとも1回以上行うことにより、ウエハ200上に所定膜厚の酸化膜を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
図9は、第3の実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。また、図10は、第3の実施形態に係る成膜工程のガス供給のタイミング図である。
本工程中においても、開閉バルブ110を開いて処理室86に不活性ガスであるN2ガスを連続して流しておく。第3の実施形態に係る成膜工程S4では、次のステップを順次実行する。
ステップS4iでは、O3ガスを連続して流す。ガス導入管96の開閉バルブ106を開き、ガス導入管94内にO3ガスを流す。ガス導入管94内を流れたO3ガスは、マスフローコントローラ104により流量調整される。流量調整されたO3ガスはガス供給孔90から処理室86内に供給されつつガス排気管126から排気される。
ステップS4jでは、ガス導入管114の開閉バルブ120を開き、ガス導入管114内にCOガスを流す。ガス導入管114内を流れたCOガスは、マスフローコントローラ118により流量調整される。流量調整されたCOガスは、ガス供給孔112から処理室86内に供給されつつガス排気管126から排気される。その後、ガス導入管114の開閉バルブ120を閉じて、COガスの供給を停止する。
上述したように、酸素含有ガスであるO3ガスを連続供給しつつ、反応促進ガスであるCOガスを断続的にパルス供給して、このサイクルを少なくとも1回以上行うことにより、ウエハ200上に所定膜厚の酸化膜を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
上述の実施形態では、基板処理装置(成膜装置)として1度に1枚の基板を処理する枚葉装置を用いて成膜する例について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、基板処理装置として1度に複数枚の基板を処理するバッチ式の縦型装置や多枚葉装置にも適用できる。以下、この縦型装置と多枚葉装置について説明する。
図11は、本発明が適用される他の基板処理装置の斜視図であり、図12は、図11の基板処理装置に適用される処理炉の概略断面図である。
尚、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やCVD処理等を行なう縦型の基板処理装置を適用した場合について述べる。また、図1から図4中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
所定枚数のウエハ200が前記ボート236に装填されると、前記昇降モータ310による前記ボール螺子304の回転で前記昇降台308及び前記昇降シャフト312を介して前記ボートアーム246が上昇され、前記ボート236が、前記処理室86に装入される。この状態で、前記シールキャップ288はOリングを介して前記炉口286を気密に閉塞する。
前記処理室86が所望の圧力(真空度)となる様に前記真空ポンプ128によって真空排気される。この際、前記処理室86の圧力は、圧力センサ127で測定され、該測定された圧力に基づき前記APCバルブ130がフィードバック制御される。又、前記処理室86が所望の温度となる様に前記ヒータ254により加熱される。この際、前記処理室86が所望の温度分布となる様に温度検出器が検出した温度情報に基づき前記ヒータ254への通電具合がフィードバック制御される。続いて、前記回転機構290により、前記ボート236が回転されることでウエハ200が回転される。
そして、上述の第1の実施形態に係る成膜工程S4が実施される。
なお、本基板処理装置210は、上述した第2の実施形態及び第3の実施形態に係る成膜工程S4にも適用できる。
上述したように、第1の実施形態、第2の実施形態又は第3の実施形態に係る成膜工程S4により、これらのサイクルを少なくとも1回以上行うことにより、ウエハ200上に所定膜厚の酸化膜を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
予め設定された時間が経過すると、不活性ガス供給源である第2ガス供給源102から不活性ガスであるN2ガスが供給され、前記処理室86が不活性ガスで置換されると共に、該処理室86の圧力が常圧に復帰される。
その後、前記昇降モータ310により前記シールキャップ288が降下されて、前記炉口286が開口されると共に、処理済ウエハ200が前記ボート236に保持された状態で前記処理室86の外部に引出される。その後、前記ゲートバルブ330が開放され、処理済のウエハ200は、前記ウエハ移載機構222によって前記ボート236から払出される。
図13は本発明が適用される反応セル回転方式及び層状挙動方式をとる基板処理装置の一例である薄膜蒸着装置としての処理炉340の概略的な構成を示す断面図であって、図14は、図13の処理炉340のA−A線断面図である。また、図15は、図13の処理炉を構成する反応セルの構成を示すための部品組立図であり、図16は、図15のB−B線断面図である。
したがって、供給本体352の側面に供給されるそれぞれのガスは、回転軸358が回転するうちにも、ガス管路360a、360b、360cを通じて垂直下方のガス分配手段362に提供される。
一方、前記回転軸358を回転駆動させる回転駆動手段(図示せず)は、駆動モーターの回転数と回転速度を制御することができるエンコーダが取り付けられたステッピングモーターを使用することが望ましく、前記エンコーダにより、反応セル364の1サイクル工程時間を制御することになる。
すなわち、それぞれの分配チャンバ370は、分配本体366の側面に形成された側方噴射口372と連通して、前記ガス供給口354a、354b、354cに流入されたそれぞれのガスが反応セル364に噴射されるように形成される。
このように構成された反応セル364によって、実質的にウエハの薄膜形成に関連する空間は最小化され、これによりウエハに接触されるガス密度を増加させることにより、短時間の間に薄膜蒸着反応が起こるように誘導し、かつ供給されるガス量を最小化することができる。
原子層蒸着反応に関する単一層吸着理論である“Langmuir法則”によれば、原子層薄膜蒸着反応のための吸着速度は、反応ガスの分圧と露出時間に比例して表面吸着速度が決定される。前記外郭壁384は、反応ガスが排出されることを遅延させることにより、反応ガスの分圧を上昇させ、結局、表面吸着速度の向上をもたらすことになるものである。
前記延長板386とウエハの間の間隔は狭ければ狭いほど望ましいが、反応セル364の内部ガス間の混合を最小化するために、少なくとも3mm以下を維持しながら、延長板386とウエハとの間で接触が発生しないようにしなければならない。
ここで、前記制限プレート394は、反応ガスがサセプタ344の下部空間に流入することを防止することにより、処理炉340の内部空間のうち、実際に反応が起こる空間を制限する役目をすることになる。
それぞれの吸引セル396は、相異なる反応ガスが同時に吸入されないように、前記反応セル364の外郭長に相応する長さに区画される。これは、それぞれの反応セル364から流出する余剰ガスのうち、第1反応ガスと第2反応ガスの同時吸入による混合によって発生し得るパーティクル生成を防止するためのものある。すなわち、ある一時点で吸引セル396に吸入されるガスは、1種の反応ガスとパージガスにならなければならない。したがって、四つの反応セル364からなる場合、それぞれの吸引セル396の長さは反応セル364の外郭長より小さくなければならなく、これを満足する条件で、4以上の数でなることもできることは勿論である。
外部の基板移送装置(図示せず)により、サセプタ344上の所定位置にウエハをローディングし後、サセプタ回転軸348が回転しながら、サセプタ344上に多数のウエハを順にローディングする。
そして、サセプタ344が処理炉340の制限プレート394まで上昇して、ウエハ上部に、ガス滞留手段を構成する反応セル364が位置する。
前記処理炉340が所望の圧力(真空度)となる様に制御され、サセプタ344の下部に取り付けられたヒータ254により、反応に必要な温度までウエハを加熱する。
ガス供給手段350の内部の回転軸358が回転するにしたがい、回転軸358の下端に連結されたガス分配手段362、及びこれと結合されたガス滞留手段を構成する反応セル364が同時に回転駆動される。
そして、上述の第1の実施形態に係る成膜工程S4が実施される。
具体的に、停止したウエハのいずれか一つを基準として見ると、当該ウエハは、反応セル364が回転するにしたがい、上述の第1の実施形態に示されるように、COガス→パージガス→O3ガス→パージガス→COガス・・・の順に露出される。すなわち、反応セル364が1回転する間、サセプタ344上の全ウエハに対して1サイクルのガス接触が行われることにより、1次薄膜が形成される。
したがって、反応セル364の回転数は原子層蒸着のサイクル数と同一であり、1サイクル当たり蒸着された厚さが一定であるので、原子層薄膜の全厚を反応セル364の回転数によって調節することができる。
処理炉340の内周面と反応セル364の外郭に、反応ガスのうち反応に関与しない余剰ガスとパージガスをそれぞれの吸引セル396によって排出する。
具体的に、排出されるガスの流れを見ると、それぞれの吸引セル396別に、1次排気通路398→分離プレート402に形成された連通孔400→2次排気通路406→排気口404を通して外部に排出される。
この際、前記それぞれの吸引セル396は反応セル364の外郭の長さに対応する長さに区画して、第1反応ガスと第2反応ガスは同時に吸入されないようにすることが望ましい。吸引セル396の長さが反応セル364外郭の間隔より大きい場合、相異なる反応ガスが同一の排気口404に吸入でき、その場合、反応ガス間の反応によるパーティクル発生によって薄膜の表面特性が低下するおそれがあるからである。
以上の工程において、所望厚さの薄膜が形成されるまで続いて実行され、処理工程がすべて済むと、基板出入口342を開放した後、基板移送装置(図示せず)により、サセプタ344上のウエハを順に引き出す。このような作業は、ウエハのローディング作動順の逆順に行われる。
処理温度(ウエハ温度):室温〜300℃、
処理圧力(処理室内圧力):10〜30Pa、
反応促進ガス(COガス)供給流量:100〜300sccm
反応促進ガス(COガス)供給時間:10〜30秒、
酸化剤(O3ガス)供給流量:100〜300sccm、
酸化剤(O3ガス)供給時間:10〜30秒、
が例示される。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
(1)基板に酸素含有ガスを供給する工程と、前記酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスを供給する工程とを交互に複数回繰り返して、基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する半導体装置の製造方法。
(2)前記酸素含有ガスと前記反応促進ガスは、互いに混合しないよう供給される前記(1)に記載の半導体装置の製造方法。
(3)処理室に基板を収容する工程と、前記処理室内に酸素含有ガスを断続的にパルスで供給する工程と、前記処理室内に前記酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスを供給する工程と、を含み、基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する半導体装置の製造方法。
(4)前記反応促進ガスは前記酸素含有ガスのパルスの間およびパルスに沿って連続的に供給される前記(3)に記載の半導体装置の製造方法。
(5)処理室に基板を収容する工程と、前記処理室内に酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスを断続的にパルスで供給する工程と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する工程と、を含み、基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する半導体装置の製造方法。
(6)前記酸素含有ガスは前記反応促進ガスのパルスの間およびパルスに沿って連続的に供給される前記(5)に記載の半導体装置の製造方法。
(7)前記酸素含有ガスはO3である前記(1)〜(6)いずれか記載の半導体装置の製造方法。
(8)前記反応促進ガスは、炭素含有ガス、水素含有ガス、窒素含有ガスのいずれかである前記(1)〜(7)いずれか記載の半導体装置の製造方法。
(9)前記反応促進ガスは、CO、CO2、CH含有ガス、H2O、H2O2、NO、N2Oのいずれかである前記(8)に記載の半導体装置の製造方法。
(10)前記酸素含有ガスの供給および前記炭素含有ガスの供給が行われる間、前記基板の温度は700℃以下である前記(1)〜(9)いずれか記載の半導体装置の製造方法。
(11)前記酸素含有ガスの供給および前記炭素含有ガスの供給が行われる間、前記基板の温度は200℃である前記(10)に記載の半導体装置の製造方法。
(12)前記反応促進ガスの種類、供給間隔、供給時間、供給時における前記処理室内の圧力、供給量の少なくとも1つを調整することにより、酸化速度を制御する前記(1)〜(11)いずれか記載の半導体装置の製造方法。
(13)前記基板にはビアホールもしくはトレンチが形成されている前記(1)〜(12)いずれか記載の半導体装置の製造方法。
(14)ビアホールもしくはトレンチが形成された基板に炭素含有ガスを供給し、前記ビアホールもしくはトレンチの底部に少なくとも炭素原子を吸着させる工程と、前記基板に酸素含有ガスを供給し、前記ビアホールもしくはトレンチの底部に吸着した炭素により分解されて発生した原子状酸素により前記基板を酸化する工程と、を繰り返す半導体装置の製造方法。
(15)基板を収容する処理室と、酸素含有ガスを前記基板に供給する酸素含有ガス供給系と、前記酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスを前記基板に供給する反応促進ガス供給系と、前記酸素含有ガスおよび前記反応促進ガスを交互に前記基板に供給して、前記基板を酸化するよう前記酸素含有ガス供給系および前記反応促進ガス供給系を制御する制御部と、を有する基板処理装置。
(16)前記(15)に記載の基板処理装置を用いて製造された半導体装置。
(17)真空容器内に任意の温度を保つサセプタ(基板載置部)上に載置される基板に反応促進ガスと酸素含有ガスを交互に、或いは反応促進ガスを簡欠的に導入することを特徴とする酸化法。
(18)前記反応促進ガスと前記酸素含有ガスを十分に除去してステップカバレッジ又はローディング効果を改善する前記(17)に記載の酸化法。
(19)好ましくは前記(18)において処理室内の圧力を1パスカル以下まで排気する。
(20)反応促進ガスの種類、導入間隔、導入時間、導入圧力、導入流量を酸化速度の飽和時間により最適化して、酸化速度を制御する方法。
(21)前記反応促進ガスは、CO,CO2,CxHy,H2O,H2O2,NO,N2O及びO3等の酸化種に対して触媒作用を有する気体とする。
74 コントローラ(制御部)
76、240、340 処理炉
86 処理室
90、112 ガス供給孔
94、114 ガス導入管
96 第1ガス供給管
98 第1ガス供給源(酸素含有ガス供給源)
100 第2ガス供給管
102 第2ガス供給源(不活性ガス供給源)
104,108、118 マスフローコントローラ
106,110,120 開閉バルブ
116 第3ガス供給源(反応促進ガス供給源)
126 ガス排気管
128 真空ポンプ
130 APCバルブ
270、271 ガスノズル
Claims (5)
- 基板に対して酸素含有ガスを供給する工程と、
前記基板に対してCO、CO 2 のいずれかである炭素含有ガスを供給する工程と、
を交互に複数回繰り返して、基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する
半導体装置の製造方法。 - 処理室に基板を収容する工程と、
前記処理室内にCO、CO 2 のいずれかである炭素含有ガスを断続的にパルスで供給する工程と、
前記処理室内に酸素含有ガスを供給する工程と、を含み、
基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する半導体装置の製造方法。 - 前記炭素含有ガスを断続的にパルスで供給する工程と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する工程と、を順に複数回行い、基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記炭素含有ガスの供給間隔、供給時間、供給時における処理室内の圧力、供給量の少なくとも1つを調整することにより、前記基板を酸化する酸化速度を制御する請求項2又は3に記載の半導体装置の製造方法。
- 基板を収容する処理室と、
前記基板に対して酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記基板に対してCO、CO 2 のいずれかである炭素含有ガスを供給する炭素含有ガス供給系と、
前記酸素含有ガスおよび前記炭素含有ガスを交互に前記基板に供給して、前記基板を酸化するよう前記酸素含有ガス供給系および前記炭素含有ガス供給系を制御する制御部と、を有する基板処理装置。
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