JP6211973B2 - Deposition equipment - Google Patents
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Description
この発明は、成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus.
半導体集積回路装置の微細化・高集積化は、今もなお続いている。半導体素子を微細化すると、半導体集積回路装置の集積度が向上する。これとともに、半導体集積回路装置の動作速度の高速化も図ることができる。また、半導体素子自体においても、より安定した電気的特性を求めて、日々、改良・開発が進められている。 Miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuit devices are still continuing. When the semiconductor element is miniaturized, the degree of integration of the semiconductor integrated circuit device is improved. At the same time, the operation speed of the semiconductor integrated circuit device can be increased. In addition, the semiconductor elements themselves are being improved and developed every day in search of more stable electrical characteristics.
半導体素子の改良・開発が進展すると、一つの半導体集積回路装置を製造するために必要な時間が増大する。製造に必要となる処理の回数が増えるためである。 As the improvement and development of semiconductor elements progress, the time required to manufacture one semiconductor integrated circuit device increases. This is because the number of processes required for manufacturing increases.
このような半導体集積回路装置の微細化・高集積化や、半導体素子の改良・開発の進展は、製造プロセスにとっては処理回数の増大を招き、半導体集積回路装置一つ当たりに要する製造時間を長期化させる原因の一つとなっている。このような製造時間の長期化を抑制するためには、各処理工程におけるスループットをいかに向上させていくかが重要である。 Such miniaturization / high integration of semiconductor integrated circuit devices and progress in improvement / development of semiconductor elements increase the number of processes for the manufacturing process, and increase the manufacturing time required for each semiconductor integrated circuit device. It is one of the causes to make it. In order to suppress such an increase in manufacturing time, it is important to improve the throughput in each processing step.
各処理工程におけるスループットを向上させる一つの解が、一度に複数枚の半導体ウエハに対して処理を施すバッチ式処理である。バッチ式処理を行う基板処理装置は、例えば、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載された基板処理装置は、バッチ式縦型基板処理装置である。
One solution for improving the throughput in each processing step is a batch type process in which a plurality of semiconductor wafers are processed at a time. A substrate processing apparatus that performs batch processing is described in
バッチ式縦型基板処理装置は、一度に複数枚の半導体ウエハに対して処理を施すので、スループットを向上できる、という利点がある。しかしながら、成膜処理においては、成膜された薄膜の膜厚が、半導体ウエハの中央部よりも半導体ウエハの周縁部において厚くなりやすい、という事情がある。 The batch type vertical substrate processing apparatus has an advantage that throughput can be improved because a plurality of semiconductor wafers are processed at a time. However, in the film forming process, there is a situation that the film thickness of the formed thin film tends to be thicker at the peripheral portion of the semiconductor wafer than at the central portion of the semiconductor wafer.
この発明は、成膜される薄膜の膜厚の面内均一性を良好とすることが可能な成膜装置を提供する。 The present invention provides a film forming apparatus capable of improving the in-plane uniformity of the film thickness of a thin film to be formed.
この発明の一態様に係る成膜装置は、複数の被処理体の被処理面に対して成膜処理を施す成膜装置であって、前記複数の被処理体を高さ方向に積層させて収容する処理室と、成膜処理ガスを、前記処理室内に吐出する成膜処理ガス吐出部と、不活性ガスを、前記処理室内に吐出する不活性ガス吐出部と、前記処理室内を排気する排気機構と、前記成膜処理を制御する制御部とを具備し、前記成膜処理ガス吐出部は、前記成膜処理ガスを前記被処理体の被処理面に沿って水平方向に吐出し、前記不活性ガス吐出部は、前記不活性ガスを前記被処理体の周縁部と前記処理室の側壁との間に生じた空間に沿って高さ方向に吐出し、前記制御部は、前記成膜処理ガス吐出部から、前記成膜処理ガスを前記水平方向に吐出する成膜手順と、前記不活性ガス吐出部から、前記不活性ガスを前記高さ方向に吐出し、前記成膜処理ガスを前記処理室内からパージするパージ手順と、を繰り返して前記被処理体に対し、前記成膜処理を実行させ、前記パージ手順において、前記不活性ガスを前記被処理体の周縁部と前記処理室の側壁との間に生じた空間にエアカーテン状に流して、前記空間に残留する前記成膜処理ガスを効率的にパージさせる。 A film forming apparatus according to an aspect of the present invention is a film forming apparatus that performs a film forming process on a surface to be processed of a plurality of objects to be processed, wherein the plurality of objects to be processed are stacked in a height direction. A process chamber to be accommodated, a film formation process gas discharge section for discharging a film formation process gas into the process chamber, an inert gas discharge section for discharging an inert gas into the process chamber, and exhausting the process chamber. An exhaust mechanism, and a control unit that controls the film formation process, wherein the film formation process gas discharge unit discharges the film formation process gas in a horizontal direction along a surface to be processed of the object to be processed, The inert gas discharge unit discharges the inert gas in a height direction along a space generated between a peripheral edge of the object to be processed and a side wall of the processing chamber, and the control unit A film forming procedure for discharging the film forming process gas in the horizontal direction from a film processing gas discharge unit; and the inert gas. A purge procedure for discharging the inert gas in the height direction from the discharge unit and purging the film forming process gas from the processing chamber is repeated to execute the film forming process on the target object. In the purging procedure, the inert gas is allowed to flow in an air curtain shape in a space generated between a peripheral portion of the object to be processed and a side wall of the processing chamber, and the film forming processing gas remaining in the space is allowed to flow. Purge efficiently.
この発明によれば、成膜される薄膜の膜厚の面内均一性を良好とすることが可能な成膜装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a film forming apparatus capable of improving the in-plane uniformity of the film thickness of a thin film to be formed.
以下、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that common parts are denoted by common reference numerals throughout the drawings.
<成膜装置>
図1は、この発明の一実施形態に係る成膜装置の一例を概略的に示す縦断面図である。
<Deposition system>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、成膜装置100は、被処理体を、ボート上に、高さ方向に複数枚積み重ねて成膜処理を行う縦型バッチ式成膜装置である。成膜装置100は、有天井の円筒状の外管101と、外管101の内側に設けられ、上端側を開放した円筒状の内管102とを備えている。外管101および内管102は、例えば、石英製であり、内管102の内側を、被処理体、例えば、半導体ウエハ(例えば、シリコンウエハ。以下ウエハと略記する)1を複数収容し、収容された複数のウエハ1に対して一括して膜の成膜処理を施す処理室103とする。本例の成膜装置100は、膜として、例えば、ハフニウム酸化物膜を、ウエハ1の被処理面上に成膜する。なお、成膜装置100が成膜する膜は、ハフニウム酸化物膜に限られるものではない。
As shown in FIG. 1, a
内管102の側壁の一方には、処理室103内に成膜処理ガスを導入するガス導入部として、高さ方向に、例えば、垂直に延びる原料ガス供給管104a、および酸化ガス供給管104bが設けられている。原料ガス供給管104a、および酸化ガス供給管104bは、成膜処理ガス供給機構105に接続される。
On one of the side walls of the
本例の成膜処理ガス供給機構105は、ハフニウム原料ガスの供給源となるハフニウム原料ガス供給源106aと、酸化ガスの供給源となる酸化ガス供給源106bとを備えている。
The film forming process
ハフニウム原料ガス供給源106aは、流量制御器(MFC)107aおよび開閉弁108aを介して、原料ガス供給管104aに接続されている。酸化ガス供給源106bは、流量制御器(MFC)107bおよび開閉弁108bを介して、酸化ガス供給管104bに接続されている。
The hafnium source
原料ガス供給管104aおよび酸化ガス供給管104bはそれぞれ、石英管よりなり、マニホールド109の側壁を内側へ貫通し、マニホールド109の内部において高さ方向へ屈曲されて垂直に延びる。原料ガス供給管104aおよび酸化ガス供給管104bの垂直部分には、複数のガス吐出孔110が所定の間隔を隔てて形成されている。これにより、ガスは、ガス吐出孔110から水平方向に処理室103の内部に向けて略均一に吐出される。なお、図1においては、酸化ガス供給管104bの垂直部分については、図示を省略している。
The source
ハフニウム原料ガス供給源106aから供給されるハフニウム原料ガスの一例は、テトラキスジメチルアミノハフニウム(Hf(NCH3)2)4:TDMAH)を含むガスである。酸化ガスの一例は、オゾン(O3)を含むガスである。
An example of the hafnium source gas supplied from the hafnium source
内管102の側壁の他方には、処理室103内を排気する排気口111が形成されている。排気口111は、外管101と内管102とによって区画された空間に連通している。空間は排気空間111aとして機能し、排気空間111aは排気管112を通じて、処理室103内を排気する排気機構113に接続される。排気機構113は、例えば、真空ポンプ等の排気装置114を備えており、処理室103の内部の雰囲気を排気するほか、処理室103の内部の圧力を、処理に必要とされる圧力に設定したりする。
An
外管101の開放側端部(下端側)は、例えば、ステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド109にOリング等のシール部材115を介して連結されている。マニホールド109は、外管101の下端側を支持する。また、内管102の開放側端部(下端側)は、例えば、マニホールド109の内側周囲につば状に設けられた内管支持部116に接続されている。
The open side end (lower end side) of the
マニホールド109の下方からは、複数枚の被処理体、例えば、ウエハ1を高さ方向に沿って多段に載置可能なボート150が、内管支持部116の内側を介して処理室103内に挿入可能となっている。ボート150は石英製であり、複数本の支柱151を有する。支柱151には図示せぬ溝が複数形成され、複数のウエハ1は、複数の図示せぬ溝によって支持される。
From the lower side of the
ボート150は、石英製の保温筒117を介してテーブル118上に載置される。テーブル118は、マニホールド109の下端側の開口部を開閉する、例えば、ステンレススチール製の蓋部119を貫通する回転軸120上に支持される。蓋部119の、回転軸120が貫通する貫通部には、例えば、磁性流体シール121が設けられ、回転軸120を気密にシールしつつ回転可能に支持している。蓋部119の周辺部とマニホールド109の下端との間には、例えば、Oリングよりなるシール部材122が介設されている。これにより処理室103内のシール性が保持されている。回転軸120は、例えば、ボートエレベータ等の昇降機構(図示せず)に支持されたアーム123の先端に取り付けられている。これにより、ボート150および蓋部119等は、一体的に昇降されて処理室103内に対して挿脱される。
The
外管101の外側周囲には、外管101を囲むように加熱装置124が設けられている。加熱装置124は、処理室103内に収容された複数枚のウエハ1を加熱する。
Around the outer periphery of the
さらに、成膜装置100は、不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構200を有している。不活性ガス供給機構200は、不活性ガスの供給源となる不活性ガス供給源201を備えている。不活性ガス供給源201は、流量制御器(MFC)202及び開閉弁203を介して、リング状不活性ガス供給ノズル204に接続されている。不活性ガスの一例は、窒素(N2)ガスである。リング状不活性ガス供給ノズル204は、例えば、石英管よりなり、マニホールド109の側壁を内側へ貫通して、処理室103の下方に配置される。リング状不活性ガス供給ノズル204は、ウエハ1の周縁部と内管102の側壁(処理室103の側壁)との間に対応して設けられている。
Furthermore, the
図2は、リング状不活性ガス供給ノズル204の一例を示す平面図である。
図2に示すように、リング状不活性供給ノズル204は、例えば、不活性ガス供給機構200から不活性ガス(N2)を導入する直管状の導入部204aと、直管状の導入部204aに接続され、不活性ガスを吐出するリング状の吐出部204bとから構成される。リング状の吐出部204bは、ウエハ1の周縁部と内管102の側壁(処理室103の側壁)との間に対応し、それらの間に位置するように配置されている。また、リング状の吐出部204bのリング部204cの内径は、ボート105や、保温筒117、およびテーブル118の直径よりも大きく設定され、リング部204cの内部を、ボート150や、保温筒117、およびテーブル118が通過することが可能となっている。
FIG. 2 is a plan view showing an example of the ring-shaped inert
As shown in FIG. 2, the ring-shaped
リング状の吐出部204bには、処理室103に向かって複数のガス吐出孔205が所定の間隔を隔てて形成されている。これにより、複数のガス吐出孔205から吐出された不活性ガスは、ウエハ1の周縁部と内管102との間の円筒状の空間に、高さ方向に沿っていわば円筒型のエアカーテン状に流すことができる。このように円筒型のエアカーテン状に流された不活性ガスは、内管102の開放された上端から排気される。上端から排気された不活性ガスは、排気空間111aへと流入し、排気管112を通じて排気機構113によって排気される。
A plurality of gas discharge holes 205 are formed at predetermined intervals in the ring-shaped
このように成膜装置100は、成膜装置100が備えるリング状不活性ガス供給ノズル204から、不活性ガスを高さ方向に沿って、処理室103内にウエハ1の周縁部と内管102との間の円筒状の空間に、円筒型のエアカーテン状に流すことができる。また、円筒型のエアカーテン状に流された不活性ガスは、内管102の開放された上端から排気される。このように一実施形態においては、ウエハ1の周縁部と内管102との間の円筒状の空間に、高さ方向沿って円筒型のエアカーテン状に流れる不活性ガスを、処理室103内のパージ処理に使用する。
As described above, the
また、成膜装置100には制御部130が接続されている。制御部130は、例えば、マイクロプロセッサ(コンピュータ)からなるプロセスコントローラ131を備えており、成膜装置100の各構成部の制御は、プロセスコントローラ131が行う。プロセスコントローラ131には、ユーザーインターフェース132と、記憶部133とが接続されている。
A
ユーザーインターフェース132は、オペレータが成膜装置100を管理するためにコマンドの入力操作等を行うためのタッチパネルディスプレイやキーボードなどを含む入力部、および成膜装置100の稼働状況を可視化して表示するディスプレイなどを含む表示部を備えている。
The
記憶部133は、成膜装置100で実行される成膜処理などの各種処理をプロセスコントローラ131の制御にて実現するための制御プログラムや、成膜装置100の各構成部に、処理条件に応じた処理を実行させるためのプログラムを含んだ、いわゆるプロセスレシピが格納される。プロセスレシピは、記憶部133の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、CD-ROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、プロセスレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して適宜伝送させるようにしてもよい。
The
プロセスレシピは、必要に応じてユーザーインターフェース132からのオペレータの指示等にて記憶部133から読み出され、読み出されたプロセスレシピに従った処理をプロセスコントローラ131が実行する。これにより、成膜装置100は、プロセスコントローラ131の制御のもと、例えば、ハフニウム酸化物膜の成膜方法にしたがった処理を実行することで、ウエハ1の被処理面上にハフニウム酸化物膜を成膜する。
The process recipe is read from the
<成膜処理の一例>
次に、この発明の一実施形態に係る成膜装置100を用いたハフニウム酸化物膜の成膜処理の一例を説明する。
<Example of film formation process>
Next, an example of a film forming process of a hafnium oxide film using the
図3は、ハフニウム酸化物膜の成膜処理におけるガスの供給タイミングの一例を示すタイミングチャートである。 FIG. 3 is a timing chart showing an example of gas supply timing in the film forming process of the hafnium oxide film.
まず、図3中の期間T1に示すように、処理室103内に、原料ガス供給管104aのガス吐出孔110からハフニウム原料を含むハフニウム原料ガス(TDMAH)を吐出させる。これにより、ウエハ1の被処理面上にはハフニウムが堆積される。この際のハフニウム原料ガスは、図4に示すように、回転しているウエハ1の中心に向かって、かつ、被処理面に沿って水平方向に吐出される。水平方向に吐出されたハフニウム原料ガスは、回転しているウエハ1の被処理面上方を拡散しつつ、内管102の側壁に形成された排気口111に水平方向に沿って引き込まれ、排気空間111aおよび排気管112を通じて排気される。このように、期間T1(ハフニウム堆積処理の期間)においては、処理ガス(ハフニウム原料ガス)を処理室103内に、ウエハ1の被処理面に沿って水平方向に流す。
First, as shown in a period T1 in FIG. 3, hafnium source gas (TDMAH) containing a hafnium source is discharged into the
次に、図3中の期間T2に示すように、ハフニウム原料ガスの吐出を止める。この後、処理室103内を排気する。なお、図3に示すタイミングチャートでは“排気”の期間については省略している。排気に、続いて、処理室103内にリング状不活性ガス供給ノズル204のガス吐出孔205から不活性ガス(N2)を吐出させる。これにより、処理室103の内部はパージされる。この際の不活性ガスは、図5に示すように、回転しているウエハ1の周縁部と内管102の側壁との間に生じた円筒状の空間を、例えば水平方向に直交する高さ方向に沿って、円筒型のエアカーテン状に吐出される。高さ方向に吐出された不活性ガスは、内管102の開放された上端に高さ方向に沿って引き込まれ、排気空間111aおよび排気管112を通じて排気される。このように、期間T2(パージ処理の期間)においては、不活性ガスを処理室103内に、ウエハ1の被処理面に対して、例えば、垂直である高さ方向に沿って流す。
Next, as shown in a period T2 in FIG. 3, the discharge of the hafnium source gas is stopped. Thereafter, the inside of the
次に、図3中の期間T3に示すように、不活性ガスの吐出を止める。この後、処理室103内を排気し、続いて、処理室103内に、酸化ガス供給管104bの図示せぬガス吐出孔110から酸化ガス(O3)を吐出させる。これにより、ウエハ1の被処理面上に堆積されたハフニウムが酸化される。酸化ガスは、図4に示したガスの吐出状態と同様に、ウエハ1の被処理面に沿って水平方向に吐出される。水平方向に吐出された酸化ガスは、内管102の側壁に形成された排気口111に水平方向に沿って引き込まれ、排気空間111aおよび排気管112を通じて排気される。期間T3(堆積されたハフニウムの酸化処理の期間)においては、酸化ガスを処理室103内に、ウエハ1の被処理面に沿って水平方向に流す。
Next, as shown in a period T3 in FIG. 3, the discharge of the inert gas is stopped. Thereafter, the inside of the
次に、図3中の期間T4に示すように、酸化ガスの吐出を止め、処理室103内を排気した後、図3中の期間T2と同様なパージ処理を行う。
Next, as shown in a period T4 in FIG. 3, after discharge of the oxidizing gas is stopped and the inside of the
このような期間T1〜T4を1サイクルとし、この1サイクルを、ウエハ1の被処理面に成膜されるハフニウム酸化物膜の膜厚が設計された膜厚となるまで、設定された回数繰り返す。このようにして、成膜装置100は、ウエハ1の被処理面上に、ハフニウム酸化物膜を成膜することができる。
Such a period T1 to T4 is defined as one cycle, and this one cycle is repeated a set number of times until the thickness of the hafnium oxide film formed on the surface to be processed of the
<一実施形態による効果>
図6Aは参考例に係る成膜装置を用いたハフニウム酸化物膜成膜後のウエハの断面図、図6Bは一実施形態に係る成膜装置100を用いたハフニウム酸化物膜成膜後のウエハの断面図である。
<Effects of One Embodiment>
6A is a cross-sectional view of a wafer after forming a hafnium oxide film using the film forming apparatus according to the reference example, and FIG. 6B is a wafer after forming a hafnium oxide film using the
参考例に係る成膜装置によるパージ処理は、通常のパージ処理であり、例えば、原料ガス供給管104aと同様な不活性ガス供給管を用いて、不活性ガスをウエハ1の被処理面に沿って水平方向に流すものである。このようなパージ処理と堆積処理や酸化処理とを繰り返しつつ、ウエハ1の被処理面上にハフニウム酸化物膜2を成膜すると、図6Aに示すように、ウエハ1の周縁の部分Eの膜厚t2が中央の部分Cの膜厚t1よりも厚くなりやすい(t1<t2)、という事情がある。
The purge process by the film forming apparatus according to the reference example is a normal purge process. For example, the inert gas is supplied along the surface to be processed of the
これは、ウエハ1の周縁の部分Eは、中央の部分Cに比較してハフニウム原料ガスの供給量が多くなりやすい傾向があるためである。ウエハ1の周縁部と内管102の側壁との間の空間は、コンダクタンスが大きい。このため、ガス供給管104aから吐出されたハフニウム原料ガスは、高さ方向に多段に載置されたウエハ1どうしの空間のみならず、ウエハ1の周縁部と内管102の側壁との間の空間にも流れる。この結果、ウエハ1の周縁の部分Eへのハフニウム原料ガスの供給量は中央の部分Cよりも増し、ウエハ1の周縁の部分Eの膜厚t2は、中央の部分Cの膜厚t1よりも厚くなる。
This is because the peripheral portion E of the
そこで、一実施形態に係る成膜装置100は、ウエハ1の周縁部と内管102の側壁との間の空間に残留するハフニウム原料ガスに着目した。即ち、ウエハ1の周縁部と内管102の側壁との間の空間に残留するハフニウム原料ガスを効率的にパージすることで、ウエハ1の中心の部分Cよりも過剰に流れたハフニウム原料ガスを減らす。
Therefore, the
このために、一実施形態に係る成膜装置100は、上述したようにウエハ1の周縁部と内管102との間の円筒状の空間に、不活性ガスを、高さ方向に沿って円筒型のエアカーテン状に流す。
For this reason, the
このような一実施形態に係る成膜装置100によれば、ウエハ1の周縁の部分Eの上方や、ウエハ1の周縁部と内管102の側壁との間に残留するハフニウム原料ガスを、不活性ガスを水平方向に流す場合に比較して、より効率的にパージすることができる。また、不活性ガスの吐出量を変えることによって、周縁の部分Eの上方に存在するハフニウム原料ガスをパージするパージ量の制御も可能となる。例えば、不活性ガスの吐出量を増やすと、周縁の部分Eの上方に存在するハフニウム原料ガスのパージ量は多くなる。反対に不活性ガスの吐出量を減らすと、周縁の部分Eの上方に存在するハフニウム原料ガスのパージ量は少なくなる。この結果、成膜されたハフニウム酸化物膜2は、周縁の部分Eの膜厚t2と、中央の部分Cの膜厚t1とを、ほぼ同じ膜厚(t1≒t2)となるように制御することが可能となる。よって、参考例に係る成膜装置に比較して、成膜される薄膜の膜厚の面内均一性をより良好にすることができる。
According to the
このように、一実施形態に係る成膜装置100によれば、パージ処理における不活性ガスの流れを、水平方向から高さ方向に変える。これによって、不活性ガスを水平方向に流すパージ処理では、ウエハ1の周縁の部分Eの上方や、ウエハ1の周縁部と内管102の側壁との間に残留するハフニウム原料ガスを効率的にパージすることができない、という事情を改善することができる。
As described above, according to the
また、不活性ガスの吐出量を制御し、周縁の部分Eの上方に存在するハフニウム原料ガスのパージ量を制御する。周縁の部分Eの上方に存在するハフニウム原料ガスのパージ量を制御することによって、周縁の部分Eに成膜されるハフニウム酸化物膜2の膜厚t2を、中央の部分Cに成膜されるハフニウム酸化物膜2の膜厚t1とは独立して制御できる。このため、周縁の部分Eに成膜されるハフニウム酸化物膜2の膜厚t2を、中央の部分Cに成膜されるハフニウム酸化物膜2の膜厚t1とほぼ同等の膜厚となるように制御することができる。
Further, the discharge amount of the inert gas is controlled, and the purge amount of the hafnium source gas existing above the peripheral portion E is controlled. By controlling the purge amount of the hafnium source gas existing above the peripheral portion E, the film thickness t2 of the
したがって、この発明の一実施形態によれば、成膜される薄膜の膜厚の面内均一性を良好とすることが可能な成膜装置を提供できる、という利点を得ることができる。 Therefore, according to one embodiment of the present invention, there can be obtained an advantage that a film forming apparatus capable of improving the in-plane uniformity of the film thickness of a thin film to be formed can be provided.
<一実施形態の変形例について>
次に、この発明のいくつかの変形例について説明する。
<Regarding Modification of One Embodiment>
Next, some modifications of the present invention will be described.
<不活性ガスの供給タイミングに係る変形例>
まず、不活性ガスの供給タイミングに係る一変形例を説明する。
<Modifications related to inert gas supply timing>
First, a modified example relating to the supply timing of the inert gas will be described.
図7は、ハフニウム酸化物膜の成膜処理におけるガスの供給タイミングの一変形例を示すタイミングチャートである。 FIG. 7 is a timing chart showing a modification of gas supply timing in the hafnium oxide film formation process.
図7に示すように、ガスの供給タイミングの一変形例が、図3に示したガスの供給タイミングの一例と異なるところは、期間T1に示すハフニウム堆積処理の期間において、不活性ガス(N2)を流すようにしたことである。 As shown in FIG. 7, the modified example of the gas supply timing is different from the example of the gas supply timing shown in FIG. 3 in that the inert gas (N 2 ) is used during the hafnium deposition process shown in the period T1. ).
このように、パージ処理に使用する不活性ガスは、期間T1に示すハフニウム堆積処理の期間においても、回転しているウエハ1の周縁部と内管102の側壁との間に生じた円筒状の空間に、高さ方向に沿って円筒型のエアカーテン状に吐出させてもよい。
As described above, the inert gas used for the purge process is a cylindrical gas generated between the peripheral edge of the
この一変形例による利点としては、例えば、ハフニウム原料ガスを、ウエハ1の被処理面の上方に向けて流しやすくなることが挙げられる。成膜装置の処理室103の直径や、処理室103に投入するウエハ1の直径によっても異なるが、ウエハ1の周縁部と内管102の側壁との間に生じた円筒状の空間は、高さ方向に沿って多段に載置されたウエハ1どうしの間の空間よりもコンダクタンスが大きくなることがある。ガスは、コンダクタンスが小さい空間よりも、コンダクタンスが大きい空間に向かって流れやすい。このため、上記円筒状の空間のコンダクタンスが、上記ウエハ1どうしの間の空間よりも大きいと、原料ガス供給管104aから吐出されるハフニウム原料ガスが、上記ウエハ1どうしの間の空間に流入し難くなる、という事情が生ずる。
As an advantage of this modification, for example, it becomes easier to flow the hafnium source gas toward the upper side of the surface to be processed of the
このような場合、例えば、期間T1に示すハフニウム堆積処理の期間において、不活性ガスを、上記円筒状の空間に、高さ方向に沿って円筒型のエアカーテン状に、例えばわずかにでも吐出させておく。このようにすると、ハフニウム原料ガスを、上記円筒状の空間に流入し難くすることができる。このため、ハフニウム原料ガスは、上記円筒状の空間に不活性ガスを高さ方向に沿って流さない場合に比較して、上記ウエハ1どうしの間の空間に効率的に流入させやすくなり、ハフニウム原料ガスを、ウエハ1の被処理面に対して、より効率よく供給することができる、という利点を得ることができる。
In such a case, for example, in the hafnium deposition process period shown in the period T1, the inert gas is discharged into the cylindrical space in the form of a cylindrical air curtain along the height direction, for example, even slightly. Keep it. In this way, it is possible to make it difficult for the hafnium source gas to flow into the cylindrical space. For this reason, the hafnium source gas is more likely to efficiently flow into the space between the
<不活性ガスの吐出方向に係る変形例>
図8は、パージ処理における不活性ガスの吐出方向の第1の変形例を示す水平断面図である。図8には、パージ処理における不活性ガスの流れが示されている。
<Modifications related to inert gas discharge direction>
FIG. 8 is a horizontal sectional view showing a first modification of the inert gas discharge direction in the purge process. FIG. 8 shows the flow of the inert gas in the purge process.
図8に示すように、図3中の期間T2、および期間T4に示したパージ処理において、不活性ガスを、高さ方向に沿ってのみならず、ウエハ1の被処理面に沿って水平方向に流すようにしてもよい。図8に示す第1の変形例においては、水平方向に流す不活性ガスについては、原料ガス供給管104aおよび酸化ガス供給管104bを利用している。原料ガス供給管104aおよび酸化ガス供給管104bから吐出された不活性ガスの流れを、図8中の参照符号210により示す。また、回転しているウエハ1の周縁部と内管102の側壁との間に生じた円筒状の空間に、高さ方向に沿って円筒型のエアカーテン状に吐出された不活性ガスについては、参照符号211により示す。
As shown in FIG. 8, in the purge process shown in the period T <b> 2 and the period T <b> 4 in FIG. 3, the inert gas is not only along the height direction but also horizontally along the surface to be processed of the
このように、図8中の参照符号210に示すように、パージ処理において、
(3) 不活性ガスを、回転しているウエハ1の周縁部と内管102の側壁との間に生じた円筒状の空間に、高さ方向に沿って円筒型のエアカーテン状に吐出させること
(4) 不活性ガスを、回転しているウエハ1の被処理面上方に、水平方向に沿って吐出させること
の双方を行う。上記(3)、(4)の双方を同時に行うことによって、ウエハ1の周縁の部分Eのみならず、中央の部分Cにおけるパージ量の制御も可能となる。
Thus, as indicated by
(3) Inert gas is discharged into the cylindrical space formed between the peripheral edge of the
(4) Both the inert gas is discharged along the horizontal direction above the processing surface of the
図9は、パージ処理における不活性ガスの吐出方向の第2の変形例を示す水平断面図である。 FIG. 9 is a horizontal sectional view showing a second modification of the inert gas discharge direction in the purge process.
図9に示すように、パージ処理において、不活性ガスを高さ方向に加え、水平方向にも流すために、原料ガス供給管104aおよび酸化ガス供給管104bに加え、これらの供給管と同様の構造を有した不活性ガスを供給する不活性ガス供給管104cを、さらに付加するようにしてもよい。
As shown in FIG. 9, in addition to the source
また、図9に示す第2の変形例においては、パージ処理の際、不活性ガス供給管104cのみから不活性ガスを吐出しているが、原料ガス供給管104a、酸化ガス供給管104b、および不活性ガス供給管104cの3つから同時に不活性ガスを吐出させるようにしてもよい。
In the second modification shown in FIG. 9, the inert gas is discharged only from the inert
<リング状不活性ガス供給ノズルの配置位置に係る変形例>
図10は、この発明の一実施形態に係る成膜装置100の一変形例を示す縦断面図である。
<Modified example related to arrangement position of ring-shaped inert gas supply nozzle>
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a modification of the
図1に示した一例に係る成膜装置100においては、リング状不活性ガス供給ノズル204は、マニホールド109の側壁を内側へ貫通して、処理室103の下方に配置した。しかし、リング状不活性ガス供給ノズル204は、処理室103の下方に配置されることに限られることはない。
In the
例えば、図10に示す成膜装置100aにおいては、リング状不活性ガス供給ノズル204は、処理室103の上方に配置されている。成膜装置100aにおいては、パージ処理の際の不活性ガスの流れは、図11に示すように、ウエハ1の周縁部と内管102の側壁との間に生じた円筒状の空間に、上方から下方に向かって高さ方向に沿った円筒型のエアカーテン状となる。なお、図10、図11においては、不活性ガス供給機構200についての図示は省略されているが、成膜装置100aのリング状不活性ガス供給ノズル204は、図1に示した成膜装置100と同様に、不活性ガス供給機構200に接続されており、不活性ガス供給200から不活性ガスが供給される。
For example, in the
このように、パージ処理における円筒型のエアカーテン状の不活性ガスの流れは、下方から上方に向かってのみならず、反対に上方から下方に向かってもよい。 As described above, the flow of the inert gas in the form of a cylindrical air curtain in the purge process may be directed not only from below to above but also from above to below.
なお、成膜装置100aのように、不活性ガスの流れを、上方から下方に向かわせる場合には、図10に示すように、内管102の上端側は開放せずに閉塞し、マニホールド109の内側周囲に設けられた内管支持部116の下方に、第2の排気管112aを設け、第2の排気管112aから排気するようにすればよい。
When the flow of the inert gas is directed from the upper side to the lower side as in the
<リング状不活性ガス供給ノズルの構造に係る変形例>
図12は、リング状不活性ガス供給ノズルの一変形例を示す平面図である。
<Modified example related to structure of ring-shaped inert gas supply nozzle>
FIG. 12 is a plan view showing a modification of the ring-shaped inert gas supply nozzle.
図2に示したリング状不活性ガス供給ノズル204は、例えば、石英管からなるリング状の吐出部204bを有し、リング状の吐出部204bに、複数のガス吐出孔205を形成したものであった。しかし、リング状の吐出部204bは、図2に示したものに限られるものではなく、例えば、不活性ガスを高さ方向に吐出することが可能な多孔質材料206にて形成されていてもよい。
The ring-shaped inert
リング状の吐出部204bを、多孔質材料206にて形成した場合には、リング状の吐出部204bのほぼ全面、もしくはリング状の吐出部204bの処理室103側に対向する面のほぼ全面から、不活性ガスを吐出させることができる。このため、円筒型のエアカーテン状の不活性ガスの流れを、複数の吐出孔205を持つリング状の吐出部204bに比較して、同等以上に層流として形成できる、という利点を得ることができる。
In the case where the ring-shaped
以上、この発明を一実施形態に従って説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。また、この発明の実施形態は、上記一実施形態が唯一の実施形態でもない。 Although the present invention has been described according to one embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. In the embodiment of the present invention, the above-described embodiment is not the only embodiment.
上記一実施形態においては、ハフニウム酸化物膜の成膜を例示したが、ハフニウムを酸化せず、ハフニウム膜の成膜とすることもできる。さらには、ハフニウム酸化物膜や、ハフニウム膜の成膜に限られることはなく、酸化物、窒化物に代表される絶縁膜や、金属膜、ドープトシリコン膜に代表される導電膜、あるいはノンドープシリコン膜などの成膜にも、その利点を損なうことなく適用することができる。
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
In the one embodiment, the film formation of the hafnium oxide film is exemplified, but the hafnium film may be formed without oxidizing hafnium. Furthermore, the present invention is not limited to the formation of a hafnium oxide film or a hafnium film, but an insulating film typified by oxide or nitride, a conductive film typified by a metal film or a doped silicon film, or a non-doped type. The present invention can also be applied to film formation such as a silicon film without impairing its advantages.
In addition, the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
1…ウエハ、103…処理室、104a…原料ガス供給管、104b…酸化ガス供給管、113…排気機構、130…制御部、204…不活性ガス供給ノズル、204a…直管状の導入部、204b…リング状の吐出部、204c…リング部、205…ガス吐出孔、206…多孔質材料。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記複数の被処理体を高さ方向に積層させて収容する処理室と、
成膜処理ガスを、前記処理室内に吐出する成膜処理ガス吐出部と、
不活性ガスを、前記処理室内に吐出する不活性ガス吐出部と、
前記処理室内を排気する排気機構と、
前記成膜処理を制御する制御部と
を具備し、
前記成膜処理ガス吐出部は、前記成膜処理ガスを前記被処理体の被処理面に沿って水平方向に吐出し、
前記不活性ガス吐出部は、前記不活性ガスを前記被処理体の周縁部と前記処理室の側壁との間に生じた空間に沿って高さ方向に吐出し、
前記制御部は、
前記成膜処理ガス吐出部から、前記成膜処理ガスを前記水平方向に吐出する成膜手順と、
前記不活性ガス吐出部から、前記不活性ガスを前記高さ方向に吐出し、前記成膜処理ガスを前記処理室内からパージするパージ手順と、
を繰り返して前記被処理体に対し、前記成膜処理を実行させ、
前記パージ手順において、前記不活性ガスを前記被処理体の周縁部と前記処理室の側壁との間に生じた空間にエアカーテン状に流して、前記空間に残留する前記成膜処理ガスを効率的にパージさせることを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus for performing a film forming process on the processing surfaces of a plurality of objects to be processed,
A processing chamber for storing the plurality of objects to be processed stacked in a height direction; and
A film forming process gas discharge unit for discharging a film forming process gas into the processing chamber;
An inert gas discharge section for discharging an inert gas into the processing chamber;
An exhaust mechanism for exhausting the processing chamber;
A controller for controlling the film forming process,
The film forming process gas discharge unit discharges the film forming process gas in a horizontal direction along a surface to be processed of the object to be processed,
The inert gas discharge unit discharges the inert gas in a height direction along a space generated between a peripheral portion of the object to be processed and a side wall of the processing chamber,
The controller is
A film forming procedure for discharging the film forming process gas in the horizontal direction from the film forming process gas discharge unit;
A purge procedure for discharging the inert gas in the height direction from the inert gas discharge unit and purging the film forming process gas from the processing chamber;
Repeatedly performing the film forming process on the object to be processed,
In the purging procedure, the inert gas is allowed to flow in an air curtain shape in a space formed between a peripheral portion of the object to be processed and a side wall of the processing chamber, and the film forming processing gas remaining in the space is efficiently The film forming apparatus is characterized by purging automatically .
前記制御部は、
前記パージ手順のとき、前記成膜処理ガス吐出部から、前記不活性ガスを前記水平方向に、さらに吐出させることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の成膜装置。 The film forming process gas discharge unit can further discharge the inert gas into the process chamber,
The controller is
7. The film formation according to claim 1 , wherein the inert gas is further discharged in the horizontal direction from the film formation process gas discharge unit during the purge procedure. 8. apparatus.
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