JP7529764B2 - Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method and program - Google Patents
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Description
本開示は、基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to a substrate processing apparatus, a method for manufacturing a semiconductor device, and a program.
基板をアニール処理可能な処理室を有する基板処理装置が開示されている(特許文献1参照)。A substrate processing apparatus having a processing chamber capable of annealing a substrate is disclosed (see Patent Document 1).
半導体の製造工程では、水素ガス雰囲気の様々な圧力下で基板に対する水素アニール処理を行うことがある。その際、水素だけを使用する場合や、ヘリウム、窒素、アルゴンと水素を混合したガスを使用する場合がある。 In semiconductor manufacturing, hydrogen annealing is performed on substrates under various pressures of hydrogen gas atmospheres, either using only hydrogen or mixtures of hydrogen with helium, nitrogen, or argon.
処理装置では、可燃ガス、支燃ガス、着火源の条件が揃うと着火、燃焼が生じる。微減圧下又は大気圧下で高濃度の水素ガスを用いた処理を行う場合、何らかの要因で処理室内のガスに着火した時には、処理室内のガスが膨張して処理室内が加圧される。減圧下であれば、膨張時に加圧限界値を越えないように容易に対処できるが、微減圧下もしくは大気圧下で処理するためには、処理室全体を高耐圧仕様にする等、十分な安全対策が必須である。 In processing equipment, ignition and combustion will occur when the conditions for combustible gas, combustion supporting gas, and ignition source are met. When processing with high concentration hydrogen gas under slightly reduced pressure or atmospheric pressure, if the gas in the processing chamber ignites for some reason, the gas in the processing chamber will expand and the inside of the processing chamber will be pressurized. Under reduced pressure, it is easy to take measures so that the pressure limit is not exceeded when the gas expands, but to process under slightly reduced pressure or atmospheric pressure, sufficient safety measures are essential, such as making the entire processing chamber highly pressure-resistant.
処理室の容積を小さくし、狭いエリアで基板に対する処理をすれば、安全対策を施す範囲が小さくなり対処が容易になるが、装置構成によっては基板を搬送するためのスペースが不十分となり、アクセスが困難になることがある。 Reducing the volume of the processing chamber and processing substrates in a small area reduces the area requiring safety measures, making it easier to deal with the problem; however, depending on the equipment configuration, there may not be enough space to transport substrates, making access difficult.
本開示は、微減圧下又は大気圧下での基板に対する高濃度の水素ガスを用いた処理を容易に可能にすることを目的とする。 The present disclosure aims to facilitate processing of substrates using high concentration hydrogen gas under slightly reduced pressure or atmospheric pressure.
本開示に係る基板処理装置は、処理容器の内部で昇降可能な基板保持台と、上昇した状態の前記基板保持台の上面と該上面に対する対向面との間の処理空間、及び上昇した状態の前記基板保持台の外周を囲む遮蔽壁と、前記処理空間に水素ガスを含む処理ガスを供給する処理ガス供給口と、前記遮蔽壁と前記処理容器の内壁との間の空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口と、前記処理空間から出た前記処理ガスが前記処理容器の内部で前記不活性ガスと混合されるガス混合部と、上昇した状態の前記基板保持台の外周面と前記遮蔽壁の内周面との間に形成され、前記処理空間から前記ガス混合部に向かって前記処理ガスが流れるように構成された処理ガス流路と、を有する。 A substrate processing apparatus according to the present disclosure includes a substrate holding stage that can be raised and lowered inside a processing vessel, a processing space between an upper surface of the substrate holding stage in an elevated state and an opposing surface to the upper surface, and a shielding wall that surrounds the outer periphery of the substrate holding stage in an elevated state, a processing gas supply port that supplies a processing gas including hydrogen gas to the processing space, an inert gas supply port that supplies an inert gas to a space between the shielding wall and an inner wall of the processing vessel, a gas mixing section in which the processing gas discharged from the processing space is mixed with the inert gas inside the processing vessel, and a processing gas flow path that is formed between the outer periphery of the substrate holding stage in an elevated state and the inner periphery of the shielding wall, and is configured so that the processing gas flows from the processing space toward the gas mixing section .
本開示によれば、微減圧下又は大気圧下での基板に対する高濃度の水素ガスを用いた処理を容易に可能にすることができる。 The present disclosure makes it easy to process substrates using high concentration hydrogen gas under slightly reduced pressure or atmospheric pressure.
以下、本開示を実施するための形態を図面に基づき説明する。各図面において同一又は等価な構成要素及び部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。また、図面の上方向を上方又は上部、下方向を下方又は下部として説明する。また、本実施形態において記載する圧力は、すべて気圧を意味する。 Below, a description will be given of a form for implementing the present disclosure with reference to the drawings. In each drawing, the same or equivalent components and parts are given the same reference symbols. Furthermore, the dimensional ratios of the drawings have been exaggerated for the convenience of explanation and may differ from the actual ratios. Furthermore, the upward direction of the drawing will be described as the upper side or upper part, and the downward direction will be described as the lower side or lower part. Furthermore, all pressures described in this embodiment refer to atmospheric pressure.
[第1実施形態]
図1、図2において、本実施形態に係る基板処理装置10では、半導体装置の製造の一工程が行われる。この基板処理装置10は、基板保持台12と、遮蔽壁14と、処理ガス供給口16と、不活性ガス供給口18と、ガス混合部22とを有している。
[First embodiment]
1 and 2, a process for manufacturing a semiconductor device is performed in a substrate processing apparatus 10 according to this embodiment. The substrate processing apparatus 10 has a substrate holding table 12, a shielding wall 14, a process gas supply port 16, an inert gas supply port 18, and a gas mixing section 22.
(基板保持台)
基板保持台12は、処理容器24の内部、つまり処理室に設けられ、該処理容器24内で昇降可能な、例えば円板状のサセプタである。ここで、処理容器24は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器24は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)などの金属材料または、石英により構成されている。処理容器24内には、基板30を搬送する搬送空間26が形成されている。また処理容器24内には、後述するように、基板保持台12の上昇時に、基板30としてのシリコンウエハ等を処理する処理空間32が形成されるようになっている。 処理容器24は、上部容器24aと下部容器24bで構成される。下部容器24bの側面には、ゲートバルブ34に隣接した基板搬入出口24dが設けられている。基板30は、基板搬入出口24dを介して、下部容器24b内の搬送空間26と真空搬送室(図示せず)との間を移動するようになっている。下部容器24bの底部には、リフトピン36が複数設けられている。
(Substrate holder)
The substrate holder 12 is, for example, a disk-shaped susceptor that is provided inside the processing vessel 24, i.e., in the processing chamber, and can be raised and lowered within the processing vessel 24. Here, the processing vessel 24 is, for example, configured as a flat sealed vessel with a circular cross section. The processing vessel 24 is also configured of, for example, a metal material such as aluminum (Al) or stainless steel (SUS), or quartz. A transfer space 26 for transferring the substrate 30 is formed within the processing vessel 24. Also, as described later, a processing space 32 for processing a silicon wafer or the like as the substrate 30 is formed within the processing vessel 24 when the substrate holder 12 is raised. The processing vessel 24 is configured of an upper vessel 24a and a lower vessel 24b. A substrate loading/unloading port 24d adjacent to a gate valve 34 is provided on the side of the lower vessel 24b. The substrate 30 is configured to move between the transfer space 26 in the lower vessel 24b and a vacuum transfer chamber (not shown) via the substrate loading/unloading port 24d. A plurality of lift pins 36 are provided on the bottom of the lower vessel 24b.
基板保持台12の上面38には、基板30を載置する載置面38aが例えば凹状に設けられている。載置面38aの径方向外側には、基板30が載置されない外側上面38bが設けられている。載置面38aは、基板保持台12の上面38に例えば凹状に設けられている。つまり、基板保持台12の上面38は、載置面38aと外側上面38bを有している。A mounting surface 38a on which the substrate 30 is placed is provided, for example, in a concave shape, on the upper surface 38 of the substrate holding table 12. An outer upper surface 38b on which the substrate 30 is not placed is provided radially outward of the mounting surface 38a. The mounting surface 38a is provided, for example, in a concave shape, on the upper surface 38 of the substrate holding table 12. In other words, the upper surface 38 of the substrate holding table 12 has the mounting surface 38a and the outer upper surface 38b.
基板30を載置面38aに配置した場合において、外側上面38bは、基板30の上面と略面一となるように構成されている。これにより、外側上面38bは、基板30の外周側への処理ガスの供給量を、基板30の中心側への処理ガスの供給量に近付けることを可能にする。基板保持台12の外周12bの下部には、張出し部12cが設けられている。張出し部12cは、外周12bよりも径方向外側にフランジ状に突出する部位である。When the substrate 30 is placed on the mounting surface 38a, the outer upper surface 38b is configured to be approximately flush with the upper surface of the substrate 30. As a result, the outer upper surface 38b makes it possible to make the amount of process gas supplied to the outer periphery of the substrate 30 closer to the amount of process gas supplied to the center of the substrate 30. A protruding portion 12c is provided on the lower portion of the outer periphery 12b of the substrate holding table 12. The protruding portion 12c is a portion that protrudes radially outward from the outer periphery 12b in a flange-like shape.
なお、基板保持台12には、加熱部としての第1ヒータ41が設けられていてもよい。第1ヒータ41を設けることにより、基板30を加熱し、基板30上に形成される膜の品質を向上させることができる。また、第1ヒータ41は、温度制御部40に接続され温度制御可能に構成される。温度制御部40は、信号線を介して後述のコントローラ44(図9)に温度データを送受信可能に構成される。The substrate holding table 12 may be provided with a first heater 41 as a heating section. By providing the first heater 41, the substrate 30 can be heated, improving the quality of the film formed on the substrate 30. The first heater 41 is also connected to a temperature control section 40 and configured to be temperature controllable. The temperature control section 40 is configured to be capable of transmitting and receiving temperature data to a controller 44 (FIG. 9) described below via a signal line.
基板保持台12には、リフトピン36が貫通する貫通孔12aが、リフトピン36と対応する位置にそれぞれ設けられている。また、基板保持台12には、基板30上に形成される膜の膜厚を測定する膜厚モニタ(図示せず)が設けられていてもよい。その場合、膜厚モニタは信号線を介して膜厚計に接続される。そして、膜厚計で生成された膜厚値(膜厚データ)は、信号線を介して後述のコントローラ44(図9)に送受信可能に構成される。The substrate holding table 12 is provided with through holes 12a through which the lift pins 36 pass, at positions corresponding to the lift pins 36. The substrate holding table 12 may also be provided with a film thickness monitor (not shown) that measures the film thickness of the film formed on the substrate 30. In this case, the film thickness monitor is connected to the film thickness meter via a signal line. The film thickness value (film thickness data) generated by the film thickness meter is configured to be able to be transmitted and received to a controller 44 (FIG. 9) described below via the signal line.
基板保持台12は、例えば1本のシャフト46によって支持される。シャフト46は、処理容器24の底部を貫通しており、更には処理容器24の外部で昇降機構48に接続されている。昇降機構48を作動させてシャフト46及び基板保持台12を昇降させることにより、載置面38a上に載置される基板30を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト46の下端部の周囲はベローズ50により覆われており、処理容器24内は気密に保持されている。昇降機構48は、基板保持台12の高さデータを後述のコントローラ44に対して送信可能に構成されている。The substrate holding table 12 is supported by, for example, a single shaft 46. The shaft 46 penetrates the bottom of the processing vessel 24 and is further connected to a lifting mechanism 48 outside the processing vessel 24. By operating the lifting mechanism 48 to raise and lower the shaft 46 and the substrate holding table 12, it is possible to raise and lower the substrate 30 placed on the placement surface 38a. The lower end of the shaft 46 is surrounded by a bellows 50, and the inside of the processing vessel 24 is kept airtight. The lifting mechanism 48 is configured to be able to transmit height data of the substrate holding table 12 to the controller 44 described below.
図1に示されるように、基板30の搬送時には、基板保持台12は、載置面38aが基板搬入出口24dの位置(つまり、搬送位置)となるように下降し、基板30の処理時には、図2に示されるように、基板30が処理容器24内の処理位置(つまり、処理位置)まで上昇する。As shown in FIG. 1, when transporting the substrate 30, the substrate holding table 12 is lowered so that the loading surface 38a is at the position of the substrate loading/unloading opening 24d (i.e., the transport position), and when processing the substrate 30, as shown in FIG. 2, the substrate 30 is raised to a processing position within the processing vessel 24 (i.e., the processing position).
具体的には、基板保持台12が搬送位置まで下降したときには、リフトピン36の上端部が載置面38aから突出して基板30を下方から突き上げ、基板30を基板保持台12の上面38、具体的には外側上面38bより高い位置まで持ち上げた状態で支持するようになっている。また、基板保持台12が処理位置まで上昇したときには、リフトピン36は載置面38aから埋没して、載置面38aが基板30を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン36は、基板30と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。なお、リフトピン36に昇降機構を設けて、基板保持台12とリフトピン36が相対的に動くように構成してもよい。Specifically, when the substrate holder 12 descends to the transport position, the upper ends of the lift pins 36 protrude from the mounting surface 38a and push up the substrate 30 from below, supporting the substrate 30 in a state in which it is lifted to a position higher than the upper surface 38 of the substrate holder 12, specifically the outer upper surface 38b. When the substrate holder 12 ascends to the processing position, the lift pins 36 sink from the mounting surface 38a, and the mounting surface 38a supports the substrate 30 from below. Since the lift pins 36 come into direct contact with the substrate 30, it is preferable that they are made of a material such as quartz or alumina. The lift pins 36 may be provided with an elevation mechanism so that the substrate holder 12 and the lift pins 36 move relative to each other.
(遮蔽壁)
図2、図3において、遮蔽壁14は、上昇した状態の基板保持台12の上面38と該上面38に対する対向面52との間の処理空間32、及び上昇した状態の基板保持台12の外周12bを囲む部位として設けられている。実際には載置面38aに基板30が載せられて処理されるので、処理空間32は、載置面38aに載せられた基板30の上面と、該上面に対向する対向面52との間に形成される。
(Shielding wall)
2 and 3, the shielding wall 14 is provided as a portion surrounding the processing space 32 between the upper surface 38 of the substrate holding table 12 in the elevated state and an opposing surface 52 facing the upper surface 38, and the outer periphery 12b of the substrate holding table 12 in the elevated state. In reality, the substrate 30 is placed on the mounting surface 38a and processed, so that the processing space 32 is formed between the upper surface of the substrate 30 placed on the mounting surface 38a and the opposing surface 52 facing the upper surface.
遮蔽壁14は、後述するシャワーヘッド54に例えば一体的に設けられている。具体的には、遮蔽壁14は、シャワーヘッド54の径方向外側端部から下方へ円筒状に延びる部位として設けられている。基板保持台12が処理位置まで上昇した状態において、遮蔽壁14を含むシャワーヘッド54は、基板30及び基板保持台12には接触せず、載置面38aに載せられた基板30の上面と、該上面に対向する対向面52との間に処理空間32が形成されるようになっている。また、遮蔽壁14の内周面と基板保持台12の外周12bとの間、及び遮蔽壁14の下端と基板保持台12の張出し部12cとの間には、処理ガス流路56が形成されるようになっている。処理ガス流路56は、処理空間32に供給された水素ガスを含む処理ガスが、該処理空間32を出て不活性ガスと合流する位置まで導く流路である。換言すると、処理ガス流路56は、処理空間32と後述するガス混合部22との間を連通させ、処理空間32からガス混合部22に向かって処理ガスが流れる流路を構成する。The shielding wall 14 is provided, for example, integrally with the shower head 54 described later. Specifically, the shielding wall 14 is provided as a portion extending cylindrically downward from the radial outer end of the shower head 54. When the substrate holding table 12 is raised to the processing position, the shower head 54 including the shielding wall 14 does not contact the substrate 30 and the substrate holding table 12, and a processing space 32 is formed between the upper surface of the substrate 30 placed on the mounting surface 38a and the opposing surface 52 facing the upper surface. In addition, a processing gas flow path 56 is formed between the inner peripheral surface of the shielding wall 14 and the outer periphery 12b of the substrate holding table 12, and between the lower end of the shielding wall 14 and the overhanging portion 12c of the substrate holding table 12. The processing gas flow path 56 is a flow path that guides the processing gas containing hydrogen gas supplied to the processing space 32 out of the processing space 32 to a position where it merges with the inert gas. In other words, the processing gas flow path 56 connects the processing space 32 with a gas mixing section 22 (described later), and constitutes a flow path through which the processing gas flows from the processing space 32 toward the gas mixing section 22 .
また、基板保持台12は、処理位置まで上昇した状態において、基板保持台12の下端位置が遮蔽壁14の下端よりも低い高さに位置するように上昇する。本実施形態では、張出し部12cの高さ方向の幅(厚さ)と、遮蔽壁14の下端と張出し部12cとの間の処理ガス流路56の幅との合計の長さだけ、基板保持台12の下端位置が遮蔽壁14の下端よりも低くなる状態となるように基板保持台12が上昇する。処理位置まで上昇した状態における基板保持台12の下端と遮蔽壁の下端との位置関係をこのようにすることによって、処理ガス流路56から流れ出る処理ガスが遮蔽壁14の内側に滞留することなく、後述する不活性ガス供給口18から供給された不活性ガスの流れと直接合流させることができる。In addition, when the substrate holding table 12 is raised to the processing position, the lower end position of the substrate holding table 12 is raised so that it is located at a height lower than the lower end of the shielding wall 14. In this embodiment, the substrate holding table 12 is raised so that the lower end position of the substrate holding table 12 is lower than the lower end of the shielding wall 14 by the total length of the height direction width (thickness) of the overhanging portion 12c and the width of the processing gas flow path 56 between the lower end of the shielding wall 14 and the overhanging portion 12c. By setting the positional relationship between the lower end of the substrate holding table 12 and the lower end of the shielding wall in this way when the substrate holding table 12 is raised to the processing position, the processing gas flowing out from the processing gas flow path 56 can be directly merged with the flow of inert gas supplied from the inert gas supply port 18 described later without stagnation inside the shielding wall 14.
(処理ガス供給口)
図1から図3において、処理ガス供給口16は、処理空間32に水素ガスを含む処理ガスを供給する部位である。処理ガス供給口16には、処理ガスに対する流量制御装置としてのMFC(Mass Flow Controller)58と開閉弁としての処理ガス用バルブ60が接続されている。MFC58、処理ガス用バルブ60、及び処理ガス供給口16により、処理ガス供給部(処理ガス供給系)が構成される。
(Processing gas supply port)
1 to 3, the process gas supply port 16 is a portion that supplies a process gas containing hydrogen gas to the process space 32. An MFC (Mass Flow Controller) 58 serving as a flow rate control device for the process gas and a process gas valve 60 serving as an opening/closing valve are connected to the process gas supply port 16. The MFC 58, the process gas valve 60, and the process gas supply port 16 constitute a process gas supply unit (process gas supply system).
処理空間32における処理ガス中の水素ガスの濃度は4%以上である。本実施形態に係る処理ガス中の水素ガスの濃度が100%であってもよい。この場合、不活性ガス供給口18から処理容器24内に供給される不活性ガスの流量は、処理ガスの24倍以上である。これにより、ガス混合部22での水素ガスの濃度を4%未満にすることができる。The concentration of hydrogen gas in the processing gas in the processing space 32 is 4% or more. The concentration of hydrogen gas in the processing gas in this embodiment may be 100%. In this case, the flow rate of the inert gas supplied from the inert gas supply port 18 into the processing vessel 24 is 24 times or more that of the processing gas. This makes it possible to make the concentration of hydrogen gas in the gas mixing section 22 less than 4%.
ガス混合部22における水素ガスの濃度を4%未満にすることにより、たとえ水素ガスと酸素との混合が発生した場合であっても、水素ガスへの着火による急激な燃焼を防止することができる。換言すると、本実施形態に係る装置構成を採用することで、処理空間32に供給される処理ガス中の水素ガスの濃度を4%以上とした場合であっても、着火による急激な燃焼を防止することができる。処理空間32に供給される処理ガス中の水素ガスの濃度を100%とした場合、水素ガスの漏洩等による水素ガスと酸素との混合が発生する可能性がより高いため、本実施形態に係る装置構成の採用はより好適である。なお、混合部22における水素ガスの濃度は4%未満であればできるだけ低い方が望ましいが、希釈に必要な不活性ガスの供給可能な流量には実質的な限界があるため、0.1%以上の範囲とすることが適当である。By making the hydrogen gas concentration in the gas mixing section 22 less than 4%, even if hydrogen gas and oxygen are mixed, it is possible to prevent rapid combustion due to ignition of the hydrogen gas. In other words, by adopting the device configuration according to this embodiment, it is possible to prevent rapid combustion due to ignition even if the concentration of hydrogen gas in the processing gas supplied to the processing space 32 is 4% or more. If the concentration of hydrogen gas in the processing gas supplied to the processing space 32 is 100%, there is a higher possibility that hydrogen gas and oxygen will be mixed due to leakage of hydrogen gas, etc., so the adoption of the device configuration according to this embodiment is more preferable. Note that it is desirable for the concentration of hydrogen gas in the mixing section 22 to be as low as possible, if it is less than 4%, but since there is a practical limit to the flow rate of the inert gas required for dilution that can be supplied, it is appropriate to set it to a range of 0.1% or more.
処理ガス供給口16は、上下方向に延びる管状の支持軸(シャワーヘッド)62に形成されている。支持軸(シャワーヘッド)62は、処理容器24の天井面24eを貫通している。The processing gas supply port 16 is formed in a tubular support shaft (shower head) 62 extending in the vertical direction. The support shaft (shower head) 62 penetrates the ceiling surface 24e of the processing vessel 24.
この処理ガス供給口16は、対向面52に設けられた単数又は複数の処理ガス噴出孔54aにより構成されている。具体的には、処理ガス供給口16は、シャワーヘッド54により構成されている。このシャワーヘッド54は、処理容器24内に設けられ、処理ガス供給口16から供給された処理ガスを分散させて処理空間32に供給可能に構成されている。シャワーヘッド54を「ガス分散部」と言い換えることもできる。シャワーヘッド54において、基板保持台12の上面38に対する対向面52には、複数の処理ガス噴出孔54aが設けられている。処理ガス噴出孔54aは、対向面52の全体に配置されている。処理ガス噴出孔54aが設けられた部位を多孔板64と呼ぶとすると、多孔板64の下面が対向面52である。The processing gas supply port 16 is composed of one or more processing gas outlets 54a provided in the facing surface 52. Specifically, the processing gas supply port 16 is composed of a shower head 54. The shower head 54 is provided in the processing vessel 24 and is configured to disperse the processing gas supplied from the processing gas supply port 16 and supply it to the processing space 32. The shower head 54 can also be called a "gas dispersion section." In the shower head 54, a plurality of processing gas outlets 54a are provided in the facing surface 52 facing the upper surface 38 of the substrate holding table 12. The processing gas outlets 54a are arranged over the entire facing surface 52. If the portion where the processing gas outlets 54a are provided is called the porous plate 64, the lower surface of the porous plate 64 is the facing surface 52.
シャワーヘッド54は、多孔板64と、多孔板64の上方に位置する蓋66と、多孔板64と蓋66の間に挟まれたスペーサ65と、多孔板64、蓋66及びスペーサ65により囲まれたバッファ空間67とを有している。蓋66には、処理ガスを加熱するための第2ヒータ42が設けられている。また、シャワーヘッド54は、処理容器24内に、該処理容器24の天井面24eから離れて配置されている。具体的には、処理ガス供給口16から導入される処理ガスは、シャワーヘッド54内のバッファ空間67に供給され、該バッファ空間67から多孔板64の複数の処理ガス噴出孔54aを通じて処理空間32に広く分散供給されるようになっている。シャワーヘッド54における多孔板64は、例えば、石英、アルミナ、ステンレス、アルミニウム等の材料で構成される。The shower head 54 has a perforated plate 64, a lid 66 located above the perforated plate 64, a spacer 65 sandwiched between the perforated plate 64 and the lid 66, and a buffer space 67 surrounded by the perforated plate 64, the lid 66, and the spacer 65. The lid 66 is provided with a second heater 42 for heating the processing gas. The shower head 54 is also disposed in the processing vessel 24, away from the ceiling surface 24e of the processing vessel 24. Specifically, the processing gas introduced from the processing gas supply port 16 is supplied to the buffer space 67 in the shower head 54, and is widely distributed and supplied from the buffer space 67 to the processing space 32 through the multiple processing gas ejection holes 54a of the perforated plate 64. The perforated plate 64 in the shower head 54 is made of a material such as quartz, alumina, stainless steel, or aluminum.
なお、供給されたガスの流れを形成するガスガイド(図示せず)がバッファ空間67に設けられていてもよい。ガスガイドは、例えば蓋66の下面に設けられ、その形状は、処理ガス供給口16がバッファ空間67に開口する部位を中心として、基板30の下方に向かうにつれて径が広がる円錐形状である。A gas guide (not shown) for forming a flow of the supplied gas may be provided in the buffer space 67. The gas guide is provided, for example, on the underside of the lid 66, and has a conical shape whose diameter increases from the point where the process gas supply port 16 opens into the buffer space 67 toward the bottom of the substrate 30.
(不活性ガス供給口)
不活性ガス供給口18は、遮蔽壁14と処理容器24の内壁24cとの間の空間に不活性ガスを供給する部位である。不活性ガスとしては、例えば窒素ガスが用いられる。不活性ガス供給口18には、不活性ガスに対する流量制御装置としてのMFC68と不活性ガス用バルブ70が接続されている。MFC68、不活性ガス用バルブ70、及び不活性ガス供給口18により、不活性ガス供給部(不活性ガス供給系)が構成される。
(Inert gas supply port)
The inert gas supply port 18 is a portion for supplying an inert gas to a space between the shielding wall 14 and the inner wall 24c of the processing container 24. For example, nitrogen gas is used as the inert gas. An MFC 68 serving as a flow rate control device for the inert gas and an inert gas valve 70 are connected to the inert gas supply port 18. The MFC 68, the inert gas valve 70, and the inert gas supply port 18 constitute an inert gas supply unit (inert gas supply system).
不活性ガス供給口18から処理容器24内に供給される不活性ガスの流量は、ガス混合部22における水素ガスの濃度が例えば4%未満となるように調整される。The flow rate of the inert gas supplied into the processing vessel 24 from the inert gas supply port 18 is adjusted so that the concentration of hydrogen gas in the gas mixing section 22 is, for example, less than 4%.
一例として、不活性ガス供給口18は、処理容器24の天井面24eにおけるシャワーヘッド54の外縁直上よりも中央側に少なくとも設けられている。具体的には、不活性ガス供給口18は、処理容器24の天井面24eの中央部におけるシャワーヘッド54の支持軸(シャワーヘッド)62の外側に、該支持軸(シャワーヘッド)62と同心状に設けられている。換言すれば、シャワーヘッド54の支持軸(シャワーヘッド)62は、不活性ガス供給口18に挿通されている。As an example, the inert gas supply port 18 is provided at least toward the center of the ceiling surface 24e of the processing vessel 24, rather than directly above the outer edge of the shower head 54. Specifically, the inert gas supply port 18 is provided concentrically with the support shaft (shower head) 62 of the shower head 54, outside the support shaft (shower head) 62, at the center of the ceiling surface 24e of the processing vessel 24. In other words, the support shaft (shower head) 62 of the shower head 54 is inserted through the inert gas supply port 18.
また、不活性ガス供給口18は、処理容器24内における遮蔽壁14の外側かつ内壁24cの内側で、遮蔽壁14の上端14aの位置又は該上端よりも高い位置に設けられている。 In addition, the inert gas supply port 18 is provided outside the shielding wall 14 and inside the inner wall 24c within the processing vessel 24, at the position of the upper end 14a of the shielding wall 14 or at a position higher than the upper end.
不活性ガスは、不活性ガス供給口18から、シャワーヘッド54の上面と処理容器24の天井面24eとの間に供給され、遮蔽壁14と処理容器24の内壁24cとの間の空間へ至るように構成されている。The inert gas is supplied from the inert gas supply port 18 between the upper surface of the shower head 54 and the ceiling surface 24e of the processing vessel 24, and is configured to reach the space between the shielding wall 14 and the inner wall 24c of the processing vessel 24.
なお、不活性ガス供給口18の配置は、図1から図3に示される例に限られない。図4に示されるように、不活性ガス供給口18は、例えば処理容器24の天井面24eにおけるシャワーヘッド54の外縁に沿って周方向に複数設けられていてもよい。この周方向とは、シャワーヘッド54の周方向である。この複数の不活性ガス供給口18は、周方向に均等に設けられていてもよいし、周方向に不均等に設けられていてもよい。The arrangement of the inert gas supply ports 18 is not limited to the examples shown in Figures 1 to 3. As shown in Figure 4, the inert gas supply ports 18 may be provided in a circumferential direction along the outer edge of the shower head 54 on the ceiling surface 24e of the processing vessel 24. This circumferential direction refers to the circumferential direction of the shower head 54. The multiple inert gas supply ports 18 may be provided evenly in the circumferential direction, or may be provided unevenly in the circumferential direction.
(ガス混合部)
図2、図3において、ガス混合部22は、処理空間32を出た処理ガスが不活性ガスと混合される部位である。水素ガスを含む処理ガスは、不活性ガスと混合されることで希釈される。具体的には、遮蔽壁14と処理容器24の内壁24cとの間の空間には、不活性ガス供給口18から供給された不活性ガスが上方から下方に向かって流される。処理ガスは、処理空間32から出て、遮蔽壁14と基板保持台12との間の処理ガス流路56を抜けたところで、不活性ガスと合流し、該不活性ガスと混合される。つまり、処理容器24の内部のうち、処理ガスと不活性ガスの合流部から下方の空間が、ガス混合部22となっている。
(Gas mixing section)
2 and 3, the gas mixing section 22 is a portion where the processing gas leaving the processing space 32 is mixed with the inert gas. The processing gas containing hydrogen gas is diluted by being mixed with the inert gas. Specifically, in the space between the shielding wall 14 and the inner wall 24c of the processing vessel 24, the inert gas supplied from the inert gas supply port 18 flows from above to below. The processing gas leaves the processing space 32 and passes through the processing gas flow path 56 between the shielding wall 14 and the substrate holding table 12, where it merges with the inert gas and is mixed with the inert gas. That is, the space inside the processing vessel 24 below the merger of the processing gas and the inert gas serves as the gas mixing section 22.
(排気部)
本開示に係る基板処理装置10は、更に排気部(排気系)を有している。この排気部は、例えば下部容器24bに設けられている。具体的には、下部容器24bの内壁24cに、処理容器24の雰囲気を排気するための排気口74が設けられている。処理容器24の外側から排気口74に対して、排気管76の上流端が接続されている。排気管76には、一例として、上流側から順に圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)78、開閉弁としてのベントバルブ80、真空排気装置としての真空ポンプ82が設けられている。排気口74、排気管76、APC78及びベントバルブ80により排気部は構成される。また、排気部は真空ポンプ82を更に含んでもよい。
(Exhaust section)
The substrate processing apparatus 10 according to the present disclosure further includes an exhaust section (exhaust system). The exhaust section is provided in, for example, the lower vessel 24b. Specifically, an exhaust port 74 for exhausting the atmosphere of the processing vessel 24 is provided in the inner wall 24c of the lower vessel 24b. An upstream end of an exhaust pipe 76 is connected to the exhaust port 74 from the outside of the processing vessel 24. As an example, the exhaust pipe 76 is provided with an APC (Auto Pressure Controller) 78 as a pressure regulator (pressure adjustment section), a vent valve 80 as an opening/closing valve, and a vacuum pump 82 as a vacuum exhaust device, in this order from the upstream side. The exhaust port 74, the exhaust pipe 76, the APC 78, and the vent valve 80 constitute the exhaust section. The exhaust section may further include a vacuum pump 82.
この排気部のAPC78及び処理ガス供給部のMFC58を制御することにより、処理空間32における圧力は、大気圧又は大気圧に対して微減圧となるように調整される。微減圧の範囲は、例えば「220Torr以上、大気圧未満」である。これは、燃焼上限濃度(75%)の水素ガスに燃焼が生じることで急激に体積膨張した場合、処理空間32内の圧力が大気圧を超える可能性がある範囲である。すなわち、このような圧力範囲において、本実施形態に係る装置構成は安全性を確保するために有用である。また、微減圧の範囲は、例えば「300Torr以上、大気圧未満」としてもよい。これは、基板上に形成された金属膜や金属配線に対する水素アニール処理によって実用的な効果が得られる範囲である。なお、必要に応じて、処理空間32における圧力を大気圧より大きくしてもよい。By controlling the APC 78 of the exhaust unit and the MFC 58 of the processing gas supply unit, the pressure in the processing space 32 is adjusted to be atmospheric pressure or slightly reduced pressure relative to atmospheric pressure. The slightly reduced pressure range is, for example, "220 Torr or more, but less than atmospheric pressure". This is a range in which the pressure in the processing space 32 may exceed atmospheric pressure if the volume of hydrogen gas at the upper limit of combustion concentration (75%) suddenly expands due to combustion. In other words, in such a pressure range, the device configuration according to this embodiment is useful for ensuring safety. The slightly reduced pressure range may also be, for example, "300 Torr or more, but less than atmospheric pressure". This is a range in which practical effects can be obtained by hydrogen annealing treatment of metal films and metal wiring formed on a substrate. Note that the pressure in the processing space 32 may be greater than atmospheric pressure, if necessary.
(制御部)
本開示に係る基板処理装置10は、図5に示されるように、制御部としてのコントローラ44を有している。コントローラ44は、図示しない信号線を通じてゲートバルブ34、昇降機構48、APC78、真空ポンプ82、第1ヒータ41、第2ヒータ42、処理ガス用バルブ60、不活性ガス用バルブ70、及びベントバルブ80をそれぞれ制御するように構成されている。また、図5では省略するが、コントローラ44は、図1に示されるMFC58、処理ガス用バルブ60、MFC68及び不活性ガス用バルブ70についてもそれぞれ制御するように構成されている。
(Control Unit)
The substrate processing apparatus 10 according to the present disclosure has a controller 44 as a control unit, as shown in Fig. 5. The controller 44 is configured to control the gate valve 34, the lifting mechanism 48, the APC 78, the vacuum pump 82, the first heater 41, the second heater 42, the process gas valve 60, the inert gas valve 70, and the vent valve 80 through signal lines (not shown). Although not shown in Fig. 5, the controller 44 is also configured to control the MFC 58, the process gas valve 60, the MFC 68, and the inert gas valve 70 shown in Fig. 1.
図5に示されるように、制御部(制御手段)であるコントローラ44は、CPU(Central Processing Unit)84a、RAM(Random Access Memory)84b、記憶装置84c、I/Oポート84dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM84b、記憶装置84c、I/Oポート84dは、内部バス84eを介して、CPU84aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ44には、例えばタッチパネルやディスプレイ等として構成された入出力装置86が接続されている。5, the controller 44, which is a control unit (control means), is configured as a computer equipped with a CPU (Central Processing Unit) 84a, a RAM (Random Access Memory) 84b, a storage device 84c, and an I/O port 84d. The RAM 84b, the storage device 84c, and the I/O port 84d are configured to be able to exchange data with the CPU 84a via an internal bus 84e. An input/output device 86 configured as, for example, a touch panel or a display is connected to the controller 44.
記憶装置84cは、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶装置84c内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプログラムレシピ等が読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ44に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプログラムレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プログラムレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、RAM84bは、CPU84aによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域(ワークエリア)として構成されている。The storage device 84c is composed of, for example, a flash memory, a HDD (Hard Disk Drive), etc. A control program for controlling the operation of the substrate processing device, a program recipe in which the procedures and conditions of the substrate processing described later are described, etc. are stored in a readable manner in the storage device 84c. The process recipe is a combination of procedures in the substrate processing process described later that are executed by the controller 44 to obtain a predetermined result, and functions as a program. Hereinafter, the program recipe and the control program are collectively referred to as simply a program. In addition, when the word program is used in this specification, it may include only the program recipe, only the control program, or both. In addition, the RAM 84b is configured as a memory area (work area) in which the programs and data read by the CPU 84a are temporarily stored.
I/Oポート84dは、上述のゲートバルブ34、昇降機構48、APC78、真空ポンプ82、第1ヒータ41、第2ヒータ42、処理ガス用バルブ60、不活性ガス用バルブ70、ベントバルブ80、MFC58、処理ガス用バルブ60、MFC68及び不活性ガス用バルブ70、等に接続されている。The I/O port 84d is connected to the above-mentioned gate valve 34, lifting mechanism 48, APC 78, vacuum pump 82, first heater 41, second heater 42, process gas valve 60, inert gas valve 70, vent valve 80, MFC 58, process gas valve 60, MFC 68 and inert gas valve 70, etc.
CPU84aは、記憶装置84cからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置86からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置84cからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、CPU84aは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、I/Oポート84d及び図示しない信号線を通じて、ゲートバルブ34の開閉動作、昇降機構48の昇降動作、APC78の開度調整動作、真空ポンプ82の起動及び停止、第1ヒータ41及び第2ヒータ42への供給電力量調整動作(温度調整動作)、処理ガス用バルブ60、不活性ガス用バルブ70、ベントバルブ80、処理ガス用バルブ60の開閉動作、MFC58及びMFC68の各種ガスの流量調整動作、等を制御するように構成されている。The CPU 84a is configured to read and execute a control program from the storage device 84c, and to read a process recipe from the storage device 84c in response to an input of an operation command from the input/output device 86. The CPU 84a is configured to control, through the I/O port 84d and a signal line (not shown), the opening and closing operation of the gate valve 34, the lifting and lowering operation of the lifting mechanism 48, the opening and closing operation of the APC 78, the start and stop of the vacuum pump 82, the supply power adjustment operation (temperature adjustment operation) to the first heater 41 and the second heater 42, the opening and closing operation of the process gas valve 60, the inert gas valve 70, the vent valve 80, and the process gas valve 60, the flow rate adjustment operation of the various gases of the MFC 58 and the MFC 68, and the like, in accordance with the contents of the read process recipe.
コントローラ44は、外部記憶装置(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、CDやDVD等の光ディスク、MOなどの光磁気ディスク、USBメモリやメモリカード等の半導体メモリ)88に格納された上述のプログラムをコンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置84cや外部記憶装置88は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置84c単体のみを含む場合、外部記憶装置88単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置88を介して供給する場合に限らない。例えば、ネットワーク90(インターネットや専用回線)等の通信手段を用い、外部記憶装置88を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。The controller 44 can be configured by installing the above-mentioned program stored in an external storage device (e.g., a magnetic tape, a magnetic disk such as a flexible disk or a hard disk, an optical disk such as a CD or a DVD, an optical magnetic disk such as an MO, or a semiconductor memory such as a USB memory or a memory card) 88 into a computer. The storage device 84c and the external storage device 88 are configured as computer-readable recording media. Hereinafter, these are collectively referred to as recording media. In this specification, when the term recording media is used, it may include only the storage device 84c alone, only the external storage device 88 alone, or both. Note that the means for supplying the program to the computer is not limited to supplying the program via the external storage device 88. For example, the program may be supplied without going through the external storage device 88 by using a communication means such as a network 90 (Internet or a dedicated line).
(基板処理工程)
次に、本実施形態に係る基板処理装置10及び半導体装置の製造方法を用いた基板処理工程について、主に図6を用いて説明する。図6は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。
(Substrate processing process)
Next, a substrate processing process using the substrate processing apparatus 10 and the semiconductor device manufacturing method according to this embodiment will be described mainly with reference to Fig. 6. Fig. 6 is a flow chart showing the substrate processing process according to this embodiment.
本基板処理工程では、基板上に形成された金属膜や金属配線に対して、水素ガス含有雰囲気下でアニール処理(水素アニール処理)を行う。In this substrate processing process, the metal film and metal wiring formed on the substrate are subjected to an annealing process (hydrogen annealing process) in an atmosphere containing hydrogen gas.
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基板処理装置10の処理容器24内に基板30を搬入する基板搬入工程S110と、基板30に水素アニール処理を行う処理工程S200(S120~S140)と、基板30を処理容器24から搬出する基板搬出工程S150と、を有する。この基板処理工程は、例えばフラッシュメモリ等の半導体装置の製造工程の一工程として、上述の基板処理装置10により実施される。以下の説明において、基板処理装置10を構成する各部の動作は、図5に示されるコントローラ44により制御される。The method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment includes a substrate loading step S110 in which a substrate 30 is loaded into the processing vessel 24 of the substrate processing apparatus 10, a processing step S200 (S120-S140) in which a hydrogen annealing process is performed on the substrate 30, and a substrate unloading step S150 in which the substrate 30 is unloaded from the processing vessel 24. This substrate processing step is performed by the above-mentioned substrate processing apparatus 10 as one step in the manufacturing process of a semiconductor device such as a flash memory. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus 10 is controlled by a controller 44 shown in FIG. 5.
(基板搬入工程S110)
まず、基板30としての例えばウエハを処理容器24内に搬入する。具体的には、昇降機構48が基板30の搬送位置まで基板保持台12を下降させて、基板保持台12の貫通孔12aにリフトピン36を貫通させる。その結果、リフトピン36が基板保持台12の上面38(具体的には、外側上面38b)よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。
(Substrate loading process S110)
First, a substrate 30, such as a wafer, is loaded into the processing chamber 24. Specifically, the lift mechanism 48 lowers the substrate holder 12 to a transfer position for the substrate 30, and the substrate holder 12 is inserted into the through hole 12a of the substrate holder 12. The lift pins 36 are penetrated. As a result, the lift pins 36 are in a state of protruding a predetermined height from the upper surface 38 (specifically, the outer upper surface 38b) of the substrate holding table 12.
続いて、ゲートバルブ34を開き、処理容器24に隣接する真空搬送室から処理容器24内に、ウエハ搬送機構(図示せず)を用いて、基板搬入出口24dを通じて基板30を搬入する。搬入された基板30は、基板保持台12の表面から突出したリフトピン36上に水平姿勢で支持される。処理容器24内に基板30を搬入したら、ウエハ搬送機構を処理容器24外へ退避させ、ゲートバルブ34を閉じて処理容器24内を密閉する。そして、昇降機構48が基板保持台12を上昇させることにより、基板30は基板保持台12の上面38(具体的には、載置面38a)に載置(支持)される。また、基板保持台12の上面38と、シャワーヘッド54の対向面52との間に処理空間32が形成される。Next, the gate valve 34 is opened, and the substrate 30 is loaded from the vacuum transfer chamber adjacent to the processing vessel 24 into the processing vessel 24 through the substrate loading/unloading port 24d using a wafer transfer mechanism (not shown). The loaded substrate 30 is supported in a horizontal position on the lift pins 36 protruding from the surface of the substrate holding table 12. After the substrate 30 is loaded into the processing vessel 24, the wafer transfer mechanism is retracted outside the processing vessel 24, and the gate valve 34 is closed to seal the processing vessel 24. Then, the lift mechanism 48 raises the substrate holding table 12, so that the substrate 30 is placed (supported) on the upper surface 38 (specifically, the placement surface 38a) of the substrate holding table 12. In addition, a processing space 32 is formed between the upper surface 38 of the substrate holding table 12 and the facing surface 52 of the shower head 54.
(昇温・真空排気工程S120)
続いて、処理容器24内に搬入された基板30の昇温を行う。第1ヒータ41は予め加熱されており、第1ヒータ41が埋め込まれた基板保持台12上に基板30を保持することで、例えば150~750℃の範囲内の所定値に基板30を加熱する。ここでは、基板30の温度が600℃となるよう加熱する。また、基板30の昇温を行う間、真空ポンプ82により排気管76を介して処理容器24内を真空排気し、処理容器24内の圧力を所定の値とする。真空ポンプ82は、少なくとも後述の基板搬出工程S150が終了するまで作動させておく。
(Heating and evacuation process S120)
Next, the temperature of the substrate 30 carried into the processing vessel 24 is increased. The first heater 41 is preheated, and the substrate 30 is held on the substrate holding table 12 in which the first heater 41 is embedded, thereby heating the substrate 30 to a predetermined value within a range of, for example, 150 to 750° C. Here, the substrate 30 is heated to a temperature of 600° C. During the temperature increase of the substrate 30, the inside of the processing vessel 24 is evacuated by the vacuum pump 82 via the exhaust pipe 76, and the pressure inside the processing vessel 24 is set to a predetermined value. The vacuum pump 82 is operated at least until the substrate unloading step S150 described later is completed.
なお、本明細書における「150~750℃」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「150~750℃」とは「150℃以上750℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。In this specification, a numerical range such as "150 to 750°C" means that the lower and upper limits are included in the range. Thus, for example, "150 to 750°C" means "150°C or higher and 750°C or lower." The same applies to other numerical ranges.
(反応ガス供給工程S130)
次に、反応ガスとして、水素を含む処理ガスの供給と、不活性ガスの供給を開始する。具体的には、処理ガス用バルブ60を開け、MFC58にて流量制御しながら、処理ガス供給口16から処理空間32への処理ガスの供給を開始すると共に、不活性ガス用バルブ70を開け、MFC68にて流量制御しながら、不活性ガス供給口18から処理容器24内への不活性ガスの供給を開始する。処理ガスは、シャワーヘッド54により分散して処理空間32に供給される。この際、シャワーヘッド54に設けられた第2ヒータ42により、処理ガスは所定温度に加熱される。不活性ガスは、不活性ガス供給口18から処理容器24内に入り、処理容器24の天井面24eとシャワーヘッド54の蓋66との間を通り、シャワーヘッド54の外縁に至り、遮蔽壁14と処理容器24の内壁24cとの間を通り、ガス混合部22へと流れて行く。
(Reaction gas supply process S130)
Next, the supply of the process gas containing hydrogen and the supply of the inert gas are started as the reactive gas. Specifically, the process gas valve 60 is opened, and the supply of the process gas from the process gas supply port 16 to the process space 32 is started while controlling the flow rate by the MFC 58, and the inert gas valve 70 is opened, and the supply of the inert gas from the inert gas supply port 18 to the process vessel 24 is started while controlling the flow rate by the MFC 68. The process gas is dispersed by the shower head 54 and supplied to the process space 32. At this time, the process gas is heated to a predetermined temperature by the second heater 42 provided on the shower head 54. The inert gas enters the process vessel 24 from the inert gas supply port 18, passes between the ceiling surface 24e of the process vessel 24 and the lid 66 of the shower head 54, reaches the outer edge of the shower head 54, passes between the shield wall 14 and the inner wall 24c of the process vessel 24, and flows to the gas mixing section 22.
このとき、水素ガスの濃度が100%の処理ガスを処理空間32に供給してもよい。処理空間32における処理ガス中の水素ガスの濃度は、例えば4%以上である。一方、不活性ガス供給口18から処理容器24内に供給される不活性ガスの流量は、ガス混合部22における水素ガスの濃度が4%未満となるように調整される。このとき、MFC58とAPC78の開度を調整して、処理空間32への処理ガスの供給流量と、処理容器24内の排気を制御することで、処理空間32における圧力が、例えば大気圧又は大気圧に対して微減圧(例えば300Torr以上、大気圧未満)となるように調整される。このように、処理容器24内を適度に排気しつつ、処理ガス及び不活性ガスの供給を継続する。At this time, a process gas with a hydrogen gas concentration of 100% may be supplied to the process space 32. The concentration of hydrogen gas in the process gas in the process space 32 is, for example, 4% or more. On the other hand, the flow rate of the inert gas supplied from the inert gas supply port 18 into the process vessel 24 is adjusted so that the concentration of hydrogen gas in the gas mixing section 22 is less than 4%. At this time, the opening degree of the MFC 58 and the APC 78 is adjusted to control the supply flow rate of the process gas to the process space 32 and the exhaust inside the process vessel 24, so that the pressure in the process space 32 is adjusted to, for example, atmospheric pressure or a slightly reduced pressure relative to atmospheric pressure (for example, 300 Torr or more, less than atmospheric pressure). In this way, the supply of the process gas and the inert gas is continued while the inside of the process vessel 24 is appropriately exhausted.
基板30の上面は処理空間32に面しており、水素ガスを含む処理ガスにより基板30上の金属膜等が水素アニール処理される。図2、図3に示されるように、処理空間32及び基板保持台12の外周12bは、シャワーヘッド54に一体的に設けられた遮蔽壁14に囲まれている。また、遮蔽壁14と処理容器24の内壁24cとの間には不活性ガスが供給されている。図3に示されるように、処理空間32から出た処理ガスは、遮蔽壁14と基板保持台12との間の処理ガス流路56を通り、該処理ガス流路56を抜けたところで不活性ガスと合流し、該不活性ガスと混合され、下方のガス混合部22へと至る。The upper surface of the substrate 30 faces the processing space 32, and the metal film on the substrate 30 is subjected to hydrogen annealing processing using a processing gas containing hydrogen gas. As shown in Figures 2 and 3, the processing space 32 and the outer periphery 12b of the substrate holding table 12 are surrounded by a shielding wall 14 integrally provided on the shower head 54. In addition, an inert gas is supplied between the shielding wall 14 and the inner wall 24c of the processing vessel 24. As shown in Figure 3, the processing gas coming out of the processing space 32 passes through the processing gas flow path 56 between the shielding wall 14 and the substrate holding table 12, and merges with the inert gas after passing through the processing gas flow path 56, where it is mixed with the inert gas and reaches the gas mixing section 22 below.
このように、大気圧又は微減圧下の処理空間32において、水素ガスの濃度が4%以上であっても、処理空間32の周囲が不活性ガスでパージされ、酸素が処理空間32に入り込むことがないため、水素ガスの急激な燃焼が抑制される。同様に大気圧又は微減圧下とされているガス混合部22では、処理ガスが不活性ガスにより希釈され、水素ガスの濃度が4%未満となっているため、水素ガスの急激な燃焼が抑制される。また、狭い処理空間32で基板の水素アニール処理を行うため、安全対策を施す範囲が小さくなり対処が容易である。このため、基板搬送スペース(つまり、搬送空間26)を確保しつつ、最小の安全対策で、微減圧下又は大気圧下での基板に対する水素アニール処理が可能となる。 In this way, even if the concentration of hydrogen gas is 4% or more in the processing space 32 under atmospheric pressure or slight reduced pressure, the surroundings of the processing space 32 are purged with inert gas and oxygen does not enter the processing space 32, so that rapid combustion of hydrogen gas is suppressed. Similarly, in the gas mixing section 22, which is under atmospheric pressure or slight reduced pressure, the processing gas is diluted with inert gas and the concentration of hydrogen gas is less than 4%, so that rapid combustion of hydrogen gas is suppressed. In addition, since the hydrogen annealing process of the substrate is performed in the narrow processing space 32, the range of safety measures is small and it is easy to deal with. Therefore, while securing the substrate transport space (i.e., the transport space 26), hydrogen annealing process of the substrate can be performed under slight reduced pressure or atmospheric pressure with minimum safety measures.
(真空排気工程S140)
水素アニール処理が完了したら、処理ガス及び不活性ガスの供給を停止し、排気管76を介して処理容器24内を真空排気する。これにより、処理容器24内の処理ガス、不活性ガス及びガスの反応により発生した排ガス等を処理容器24外へと排気する。その後、APC78の開度を調整し、処理容器24内の圧力を処理容器24に隣接する真空搬送室(つまり、図示しない基板30の搬出先)と同じ圧力、例えば100Paに調整する。
(Vacuum exhaust step S140)
When the hydrogen annealing process is completed, the supply of the process gas and the inert gas is stopped, and the inside of the process vessel 24 is evacuated to a vacuum via the exhaust pipe 76. This allows the process gas, the inert gas, and exhaust gas generated by the reaction of the gases in the process vessel 24 to be exhausted to the outside of the process vessel 24. Thereafter, the opening of the APC 78 is adjusted to adjust the pressure in the process vessel 24 to the same pressure as that of the vacuum transfer chamber adjacent to the process vessel 24 (i.e., the transfer destination of the substrate 30, not shown), for example, 100 Pa.
(基板搬出工程S150)
処理容器24内が所定の圧力となったら、基板保持台12を基板30の搬送位置まで下降させ、リフトピン36上に基板30を支持する。そして、ゲートバルブ34を開き、ウエハ搬送機構を用いて、基板搬入出口24dを通じて、基板30を処理容器24外へ搬出する。以上により、本実施形態に係る基板処理工程が終了する。
(Substrate unloading process S150)
When the pressure inside the processing vessel 24 reaches a predetermined level, the substrate holder 12 is lowered to the transfer position for the substrate 30, and the substrate 30 is supported on the lift pins 36. Then, the gate valve 34 is opened, and the substrate 30 is transferred to the processing vessel 24 using the wafer transfer mechanism. The substrate 30 is then transferred out of the processing chamber 24 through the substrate transfer port 24d. This completes the substrate processing process according to this embodiment.
(プログラム)
上記した基板処理工程に用いられるプログラムは、処理容器24内に基板30を搬入して基板保持台12上に載置する手順と、基板30に水素アニール処理を行う手順と、基板30を処理容器24から搬出する手順とを、コンピュータによって基板処理装置10に実行させる。
(program)
The program used in the above-mentioned substrate processing process causes the substrate processing apparatus 10 to execute, via a computer, the steps of loading the substrate 30 into the processing vessel 24 and placing it on the substrate holding table 12, performing a hydrogen annealing process on the substrate 30, and unloading the substrate 30 from the processing vessel 24.
本実施形態によれば、水素ガスの燃焼発生時において水素ガスが急激に膨張する空間を制限することで、装置全体を高耐圧化や防爆化の対策を施すことなく、高耐圧化や防爆化の対策に必要なコストを低減し、また運用を容易としながら、装置の安全性能を向上させることができる。According to this embodiment, by limiting the space in which hydrogen gas rapidly expands when hydrogen gas burns, it is possible to reduce the cost required for measures to make the entire device high-pressure resistant and explosion-proof without having to take measures to make the entire device high-pressure resistant and explosion-proof, and to improve the safety performance of the device while facilitating operation.
また、本実施形態によれば、高濃度の水素ガスが存在する処理空間32の容積を、遮蔽壁12と昇降する基板保持台12によって最小化することができる。 In addition, according to this embodiment, the volume of the processing space 32 in which a high concentration of hydrogen gas exists can be minimized by the shielding wall 12 and the rising and lowering substrate holding table 12.
また、本実施形態によれば、処理空間32から排出された高濃度の水素ガスを、ガス混合部22において速やかに希釈して燃焼下限濃度(4%)未満の濃度にすることで、処理空間32以外における急激な燃焼の発生する可能性がある領域を最小化することができる。 Furthermore, according to this embodiment, the high concentration hydrogen gas discharged from the processing space 32 is quickly diluted in the gas mixing section 22 to a concentration below the lower limit of combustion (4%), thereby minimizing the area other than the processing space 32 where sudden combustion may occur.
また、本実施形態によれば、遮蔽壁12と処理容器24の内壁の間に不活性ガスを供給することで、処理空間32から処理容器24の外への水素ガスの漏洩を確実に防止することができる。 Furthermore, according to this embodiment, by supplying an inert gas between the shielding wall 12 and the inner wall of the processing vessel 24, leakage of hydrogen gas from the processing space 32 to outside the processing vessel 24 can be reliably prevented.
また、本実施形態によれば、シャワーヘッド54全体を不活性ガスでパージするように装置を構成することで、シャワーヘッド54から漏洩する水素ガスがもし存在する場合であっても、処理容器24の外への漏洩を確実に防止することができる。また、処理空間32内への支燃性ガスの流入を抑制することができる。 Furthermore, according to this embodiment, by configuring the apparatus to purge the entire shower head 54 with an inert gas, even if hydrogen gas leaks from the shower head 54, it is possible to reliably prevent the hydrogen gas from leaking outside the processing vessel 24. In addition, the inflow of combustion-supporting gas into the processing space 32 can be suppressed.
また、本実施形態によれば、不活性ガス供給口18が遮蔽壁14の上端14aの位置又は該上端よりも高い位置に設けることにより、遮蔽壁14の外周に沿って流れる不活性ガスによる遮蔽壁14の冷却効果を得ることもできる。 In addition, according to this embodiment, by providing the inert gas supply port 18 at the position of the upper end 14a of the shielding wall 14 or at a position higher than the upper end, a cooling effect of the shielding wall 14 can be obtained by the inert gas flowing along the outer periphery of the shielding wall 14.
(不活性ガス供給口の変形例)
図7に示されるように、不活性ガス供給口18を、複数の不活性ガス噴出孔94aが設けられたシャワーヘッド94により構成してもよい。この構成では、不活性ガス供給口18から導入される不活性ガスは、シャワーヘッド94内のバッファ空間97に供給され、該バッファ空間97から複数の不活性ガス噴出孔94aを通じて処理容器24内に分散供給される。
(Modification of the inert gas supply port)
7, the inert gas supply port 18 may be configured as a shower head 94 having a plurality of inert gas ejection holes 94a. In this configuration, the inert gas introduced from the inert gas supply port 18 is supplied to a buffer space 97 in the shower head 94, and is dispersed and supplied from the buffer space 97 into the processing vessel 24 through the plurality of inert gas ejection holes 94a.
[第2実施形態]
図8から図10において、本実施形態に係る基板処理装置20では、遮蔽壁14及び不活性ガス供給口18が、処理容器24の天井面24eに設けられている。具体的には、処理容器24の天井面24eの中央部に処理ガス用のシャワーヘッド54が組み込まれている。また、天井面24eにおけるシャワーヘッド54の径方向外側に、遮蔽壁14が用いられている。遮蔽壁14は、例えば円筒状に形成され、シャワーヘッド54とは別に設けられている。不活性ガス供給口18は、遮蔽壁14と処理容器24の内壁24cとの間に設けられている。この不活性ガス供給口18は、例えば周方向に複数均等に配置され、処理容器24の天井面24eに開口しており、遮蔽壁14の上端14aから下端に向けて、遮蔽壁14に沿うように不活性ガスを供給するように構成されている。
[Second embodiment]
8 to 10, in the substrate processing apparatus 20 according to the present embodiment, the shielding wall 14 and the inert gas supply port 18 are provided on the ceiling surface 24e of the processing vessel 24. Specifically, a shower head 54 for processing gas is incorporated in the center of the ceiling surface 24e of the processing vessel 24. In addition, the shielding wall 14 is used on the radial outside of the shower head 54 on the ceiling surface 24e. The shielding wall 14 is formed, for example, in a cylindrical shape and is provided separately from the shower head 54. The inert gas supply port 18 is provided between the shielding wall 14 and the inner wall 24c of the processing vessel 24. The inert gas supply port 18 is, for example, a plurality of equally arranged in the circumferential direction, opens on the ceiling surface 24e of the processing vessel 24, and is configured to supply the inert gas along the shielding wall 14 from the upper end 14a of the shielding wall 14 to the lower end.
処理容器24は、基板保持台12が配置される上室100と、排気部が接続された下室102に区画されている。上室100と下室102は隔壁104で区画されているが、隔壁104には上室100と下室102とを連通させる連通孔104aが形成されている。The processing vessel 24 is divided into an upper chamber 100 in which the substrate holder 12 is disposed, and a lower chamber 102 to which an exhaust section is connected. The upper chamber 100 and the lower chamber 102 are divided by a partition wall 104, and the partition wall 104 has a communication hole 104a that connects the upper chamber 100 and the lower chamber 102.
基板保持台12には、例えば複数のシャフト46によって支持されている。このシャフト46及び基板保持台12は、昇降機構48の作動により昇降するようになっている。なお、処理容器24や昇降機構48の構成は、第1実施形態と同じであってもよい。The substrate holder 12 is supported by, for example, a number of shafts 46. The shafts 46 and the substrate holder 12 are raised and lowered by the operation of a lifting mechanism 48. The configurations of the processing vessel 24 and the lifting mechanism 48 may be the same as those in the first embodiment.
図8において、本実施形態に係る基板処理装置20では、基板保持台12を下降させた状態で基板30を処理容器24内に搬入する。搬入された基板30は、基板保持台12の表面から突出したリフトピン36上に水平姿勢で支持される。図9に示されるように、昇降機構48が基板保持台12を上昇させることにより、基板30は基板保持台12の上面38(具体的には、載置面38a)に支持される。また、基板保持台12の上面38と、シャワーヘッド54の対向面52との間に処理空間32が形成される。また、処理空間32及び基板保持台12の外周12bは、遮蔽壁14に囲まれる。8, in the substrate processing apparatus 20 according to this embodiment, the substrate 30 is loaded into the processing chamber 24 with the substrate holding table 12 lowered. The loaded substrate 30 is supported in a horizontal position on lift pins 36 protruding from the surface of the substrate holding table 12. As shown in FIG. 9, the lifting mechanism 48 raises the substrate holding table 12, so that the substrate 30 is supported on the upper surface 38 (specifically, the mounting surface 38a) of the substrate holding table 12. A processing space 32 is formed between the upper surface 38 of the substrate holding table 12 and the opposing surface 52 of the shower head 54. The processing space 32 and the outer periphery 12b of the substrate holding table 12 are surrounded by a shielding wall 14.
図10に示されるように、反応ガス供給工程S130(図6)において、処理ガスは、処理容器24の天井面24eに設けられたシャワーヘッド54により分散して処理空間32に供給される。不活性ガスは、例えば遮蔽壁14の上端14aの位置又は該上端14aよりも高い位置にある不活性ガス供給口18から処理容器24内に入り、遮蔽壁14の上端から下端に向けて、遮蔽壁14に沿うように供給される。処理空間32から出た処理ガスは、遮蔽壁14と基板保持台12との間の処理ガス流路56を通り、該処理ガス流路56を抜けたところで不活性ガスと合流し、該不活性ガスと混合され、下方のガス混合部22へと至る。10, in the reactive gas supply step S130 (FIG. 6), the processing gas is dispersed by the shower head 54 provided on the ceiling surface 24e of the processing vessel 24 and supplied to the processing space 32. The inert gas enters the processing vessel 24 from the inert gas supply port 18, which is located at the upper end 14a of the shielding wall 14 or at a position higher than the upper end 14a, and is supplied along the shielding wall 14 from the upper end to the lower end of the shielding wall 14. The processing gas leaving the processing space 32 passes through the processing gas flow path 56 between the shielding wall 14 and the substrate holding table 12, and merges with the inert gas at the point where it leaves the processing gas flow path 56, is mixed with the inert gas, and reaches the gas mixing section 22 below.
他の部分については、第1実施形態と同様であるので、同一又は対応する部分には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。また、処理ガス供給口16からの処理ガスの供給、及び不活性ガス供給口18からの不活性ガスの供給を制御するMFCやバルブについても、図示は省略するが第1実施形態と同様の構造が用いられる。As other parts are similar to those of the first embodiment, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals in the drawings and the description thereof is omitted. In addition, the MFC and valves that control the supply of the processing gas from the processing gas supply port 16 and the supply of the inert gas from the inert gas supply port 18 are also not shown, but have the same structure as those of the first embodiment.
[他の実施形態]
以上、本開示の実施形態の一例について説明したが、本開示の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
[Other embodiments]
An example of an embodiment of the present disclosure has been described above, but the embodiment of the present disclosure is not limited to the above, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure.
基板保持台12が処理位置まで上昇した状態で、基板30と対向面52との距離は、例えば2cm以下となるように制御される。この距離を2cm以下とすることで、上述の効果が実用的に得られる程度に、処理空間32の体積を制限することができる。またこの状態で、基板30と対向面52との距離は、例えば0.5cm以上となるように制御される。この距離を0.5cm以上とすることで、シャワーヘッド54の下面における温度分布の偏りが、基板30における面内温度分布に影響を与えることを抑制することができる。処理空間32の容量は、基板保持台12の外周12bと遮蔽壁14とが重なる範囲において、昇降機構48の制御により調整される。When the substrate holder 12 is raised to the processing position, the distance between the substrate 30 and the facing surface 52 is controlled to be, for example, 2 cm or less. By setting this distance to 2 cm or less, the volume of the processing space 32 can be limited to a level at which the above-mentioned effect can be practically obtained. In this state, the distance between the substrate 30 and the facing surface 52 is controlled to be, for example, 0.5 cm or more. By setting this distance to 0.5 cm or more, it is possible to suppress the bias in the temperature distribution on the underside of the shower head 54 from affecting the in-plane temperature distribution on the substrate 30. The volume of the processing space 32 is adjusted by controlling the lifting mechanism 48 in the range where the outer periphery 12b of the substrate holder 12 and the shielding wall 14 overlap.
更に、基板保持台12が処理位置まで上昇した状態で、基板保持台12の外側上面38bから遮蔽壁14の下端までの上下方向の長さは、例えば5cm以上である。この長さを5cm以上とすることで、処理ガス流路56を介して処理空間32内に処理ガス以外のガスが流入することを防止することができる。またこの状態で、基板保持台12の外周12bと遮蔽壁14との基板保持台12の径方向の間隔は、例えば1cm以下である。この間隔は、基板保持台12の径方向断面における処理ガス流路56の幅に相当する。この間隔を1cm以下とすることで、処理ガス流路56を介して処理空間32内に処理ガス以外のガスが流入することを防止することができる。また、この間隔は、0.1cm以上である。この間隔を0.1cm以上とすることで、処理ガス流路56の実用的なコンダクタンスを確保することができる。Furthermore, when the substrate holder 12 is raised to the processing position, the vertical length from the outer upper surface 38b of the substrate holder 12 to the lower end of the shielding wall 14 is, for example, 5 cm or more. By making this length 5 cm or more, it is possible to prevent gases other than the processing gas from flowing into the processing space 32 through the processing gas flow path 56. In addition, in this state, the radial distance of the substrate holder 12 between the outer periphery 12b of the substrate holder 12 and the shielding wall 14 is, for example, 1 cm or less. This distance corresponds to the width of the processing gas flow path 56 in the radial cross section of the substrate holder 12. By making this distance 1 cm or less, it is possible to prevent gases other than the processing gas from flowing into the processing space 32 through the processing gas flow path 56. In addition, this distance is 0.1 cm or more. By making this distance 0.1 cm or more, it is possible to ensure a practical conductance of the processing gas flow path 56.
また、上述では、基板30を一枚ずつ処理する基板処理装置10,20について記したがこれに限らず、処理容器24内に基板30を水平方向に複数枚並べるバッチ式装置であっても良い。 Although the above describes the substrate processing apparatuses 10 and 20 that process substrates 30 one by one, the present invention is not limited to this and may be a batch-type apparatus in which multiple substrates 30 are arranged horizontally in the processing vessel 24.
更に、上述では、半導体装置の製造工程について記したが、実施形態に係る開示技術は、半導体装置の製造工程以外にも適用可能である。例えば、液晶デバイスの製造工程、太陽電池の製造工程、発光デバイスの製造工程、ガラス基板の処理工程、セラミック基板の処理工程、導電性基板の処理工程、などの基板処理がある。Furthermore, although the above describes the manufacturing process of a semiconductor device, the disclosed technology according to the embodiment can be applied to processes other than the manufacturing process of a semiconductor device. For example, there are substrate processes such as the manufacturing process of liquid crystal devices, the manufacturing process of solar cells, the manufacturing process of light-emitting devices, the processing process of glass substrates, the processing process of ceramic substrates, and the processing process of conductive substrates.
Claims (17)
上昇した状態の前記基板保持台及び前記基板に接触せず、前記基板保持台の上面と該上面に対する対向面との間の処理空間、及び上昇した状態の前記基板保持台の外周を囲む遮蔽壁と、
前記処理空間に水素ガスを含む処理ガスを供給する処理ガス供給口と、
前記処理空間の外側かつ前記遮蔽壁の外側に設けられ、前記遮蔽壁と前記処理容器の内壁との間の空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口と、
前記処理空間から出た前記処理ガスが前記不活性ガスと前記処理容器の内部で混合されるガス混合部と、
上昇した状態の前記基板保持台の外周面と前記遮蔽壁の内周面との間に形成され、前記処理空間から前記ガス混合部に向かって前記処理ガスが流れるように構成された処理ガス流路と、
を有し、
前記遮蔽壁と前記処理容器の内壁との間の空間は、前記処理空間の外側で前記不活性ガス供給口と前記ガス混合部を連通させるように構成されている基板処理装置。 a substrate holding stage that holds a substrate and is movable up and down within the processing vessel;
a shielding wall that does not come into contact with the substrate holding table in a raised state and the substrate, and that surrounds a processing space between an upper surface of the substrate holding table and an opposing surface to the upper surface, and an outer periphery of the substrate holding table in a raised state;
a processing gas supply port for supplying a processing gas containing hydrogen gas to the processing space;
an inert gas supply port provided outside the processing space and outside the shielding wall, the inert gas supply port supplying an inert gas to a space between the shielding wall and an inner wall of the processing vessel;
a gas mixing section in which the processing gas discharged from the processing space is mixed with the inert gas inside the processing vessel;
a processing gas flow path formed between an outer circumferential surface of the substrate holding table in a raised state and an inner circumferential surface of the shielding wall, the processing gas being configured to flow from the processing space toward the gas mixing section;
having
a space between the shielding wall and an inner wall of the processing vessel, the space being configured to communicate the inert gas supply port and the gas mixing unit outside the processing space .
前記シャワーヘッドは、前記処理容器内に該処理容器の天井面から離れて設けられている請求項2に記載の基板処理装置。 the processing gas supply port is configured by a shower head having the plurality of processing gas ejection holes provided on the facing surface,
3. The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein the shower head is provided in the processing vessel away from a ceiling surface of the processing vessel.
前記処理容器内の雰囲気を排気するよう構成された排気部と、
前記流量制御装置及び前記排気部を制御して、前記処理空間における圧力を、大気圧又は大気圧に対して微減圧となるように調整するよう構成された制御部と、
を更に有する請求項1に記載の基板処理装置。 a flow rate control device for controlling a flow rate of the processing gas supplied to the processing gas supply port;
an exhaust unit configured to exhaust an atmosphere in the processing vessel;
a control unit configured to control the flow rate control device and the exhaust unit to adjust the pressure in the processing space to atmospheric pressure or a slightly reduced pressure relative to atmospheric pressure;
The substrate processing apparatus of claim 1 , further comprising:
前記流量制御装置を制御して、前記不活性ガス供給口から供給される前記不活性ガスの流量を、前記処理ガス供給口から供給される前記処理ガスの流量の24倍以上となるように調整するよう構成された制御部と、
を更に有する請求項1に記載の基板処理装置。 a flow rate control device for controlling a flow rate of the inert gas supplied to the inert gas supply port;
a control unit configured to control the flow rate control device to adjust the flow rate of the inert gas supplied from the inert gas supply port to be 24 times or more the flow rate of the processing gas supplied from the processing gas supply port;
The substrate processing apparatus of claim 1 , further comprising:
上昇した状態の前記基板保持台及び前記基板に接触せず、前記基板保持台の上面と該上面に対する対向面との間の処理空間、及び上昇した状態の前記基板保持台の外周を囲む遮蔽壁と、
前記処理空間に水素ガスを含む処理ガスを供給する処理ガス供給口と、
前記処理空間の外側かつ前記遮蔽壁の外側に設けられ、前記遮蔽壁と前記処理容器の内壁との間の空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口と、
前記処理空間から出た前記処理ガスが前記不活性ガスと前記処理容器の内部で混合されるガス混合部と、上昇した状態の前記基板保持台の外周面と前記遮蔽壁の内周面との間に形成され、前記処理空間から前記ガス混合部に向かって前記処理ガスが流れるように構成された処理ガス流路と、を有し、前記遮蔽壁と前記処理容器の内壁との間の空間は、前記処理空間の外側で前記不活性ガス供給口と前記ガス混合部を連通させるように構成されている基板処理装置の前記基板保持台上に前記基板を載置する基板搬入工程と、
前記基板に前記処理ガスを用いた処理を行う処理工程と、
前記基板を前記処理容器から搬出する基板搬出工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 a substrate holding stage that holds a substrate and is movable up and down within the processing vessel;
a shielding wall that does not come into contact with the substrate holding table in a raised state and the substrate, and that surrounds a processing space between an upper surface of the substrate holding table and an opposing surface to the upper surface, and an outer periphery of the substrate holding table in a raised state;
a processing gas supply port for supplying a processing gas containing hydrogen gas to the processing space;
an inert gas supply port provided outside the processing space and outside the shielding wall, the inert gas supply port supplying an inert gas to a space between the shielding wall and an inner wall of the processing vessel;
a substrate loading step of placing the substrate on the substrate holding table of a substrate processing apparatus having a gas mixing section in which the processing gas discharged from the processing space is mixed with the inert gas inside the processing vessel, and a processing gas flow path formed between an outer circumferential surface of the substrate holding table in a raised state and an inner circumferential surface of the shielding wall, the processing gas flow path being configured so that the processing gas flows from the processing space toward the gas mixing section, the space between the shielding wall and the inner wall of the processing vessel being configured so that the inert gas supply port and the gas mixing section are communicated outside the processing space;
a processing step of performing a process on the substrate using the processing gas;
a substrate unloading step of unloading the substrate from the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device having the above structure.
上昇した状態の前記基板保持台及び前記基板に接触せず、前記基板保持台の上面と該上面に対する対向面との間の処理空間、及び上昇した状態の前記基板保持台の外周を囲む遮蔽壁と、
前記処理空間に水素ガスを含む処理ガスを供給する処理ガス供給口と、
前記処理空間の外側かつ前記遮蔽壁の外側に設けられ、前記遮蔽壁と前記処理容器の内壁との間の空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口と、
前記処理空間から出た前記処理ガスが前記不活性ガスと前記処理容器の内部で混合されるガス混合部と、上昇した状態の前記基板保持台の外周面と前記遮蔽壁の内周面との間に形成され、前記処理空間から前記ガス混合部に向かって前記処理ガスが流れるように構成された処理ガス流路と、を有し、前記遮蔽壁と前記処理容器の内壁との間の空間は、前記処理空間の外側で前記不活性ガス供給口と前記ガス混合部を連通させるように構成されている基板処理装置に実行させるプログラムであって、
前記基板保持台上に前記基板を載置する手順と、
前記基板に前記処理ガスを用いた処理を行う手順と、
前記基板を前記処理容器から搬出する手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。 a substrate holding stage that holds a substrate and is movable up and down within the processing vessel;
a shielding wall that does not come into contact with the substrate holding table in a raised state and the substrate, and that surrounds a processing space between an upper surface of the substrate holding table and an opposing surface to the upper surface, and an outer periphery of the substrate holding table in a raised state;
a processing gas supply port for supplying a processing gas containing hydrogen gas to the processing space;
an inert gas supply port provided outside the processing space and outside the shielding wall, the inert gas supply port supplying an inert gas to a space between the shielding wall and an inner wall of the processing vessel;
a gas mixing section in which the process gas discharged from the process space is mixed with the inert gas inside the process vessel, and a process gas flow path formed between an outer circumferential surface of the substrate holding table in a raised state and an inner circumferential surface of the shielding wall, the process gas flowing from the process space toward the gas mixing section , wherein a space between the shielding wall and an inner wall of the process vessel is configured to connect the inert gas supply port and the gas mixing section outside the process space ,
placing the substrate on the substrate holder;
performing a process on the substrate using the process gas;
unloading the substrate from the processing chamber;
A program for causing a computer to execute the above-mentioned substrate processing apparatus.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006274316A (en) | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate treatment apparatus |
JP2012237026A (en) | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Tokyo Electron Ltd | Film forming apparatus |
JP2013084895A (en) | 2011-09-29 | 2013-05-09 | Mitsubishi Electric Corp | Substrate processing apparatus, substrate processing method and solar cell manufacturing method |
JP2017212466A (en) | 2012-03-28 | 2017-11-30 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Method of enabling seamless cobalt gap fill |
JP2018070906A (en) | 2016-10-24 | 2018-05-10 | 東京エレクトロン株式会社 | Treatment apparatus and cover member |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3421483B2 (en) * | 1995-08-25 | 2003-06-30 | 株式会社東芝 | Method for manufacturing semiconductor device |
US5907188A (en) * | 1995-08-25 | 1999-05-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device with conductive oxidation preventing film and method for manufacturing the same |
US6869641B2 (en) * | 2002-07-03 | 2005-03-22 | Unaxis Balzers Ltd. | Method and apparatus for ALD on a rotary susceptor |
JP2015195312A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | Vapor phase growth device and vapor phase growth method |
JP6704008B2 (en) * | 2018-03-26 | 2020-06-03 | 株式会社Kokusai Electric | Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, and recording medium |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006274316A (en) | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate treatment apparatus |
JP2012237026A (en) | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Tokyo Electron Ltd | Film forming apparatus |
JP2013084895A (en) | 2011-09-29 | 2013-05-09 | Mitsubishi Electric Corp | Substrate processing apparatus, substrate processing method and solar cell manufacturing method |
JP2017212466A (en) | 2012-03-28 | 2017-11-30 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Method of enabling seamless cobalt gap fill |
JP2018070906A (en) | 2016-10-24 | 2018-05-10 | 東京エレクトロン株式会社 | Treatment apparatus and cover member |
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