KR20230034251A - Film forming apparatus, method of forming film, and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 기판에 대하여 처리 가스인 제1 가스 및 제2 가스를 교대로 공급해서 성막 처리를 행하는 기술 분야에 관한 것이다.The present invention relates to the technical field of performing a film formation process by alternately supplying a first gas and a second gas, which are process gases, to a substrate.
반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)에 대하여 예를 들어 실리콘 질화막 등의 박막의 성막을 행하는 방법의 하나로서, 박막의 원료 가스와, 이 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 웨이퍼의 표면에 차례로 공급해서 반응 생성물을 적층하는 소위 ALD(Atomic Layer Deposition)법이 알려져 있다. 이 ALD법을 사용해서 성막 처리를 행하는 성막 장치로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼를 둘레 방향으로 배열하여 공전시키기 위한 회전 테이블을 진공 용기 내에 설치함과 함께, 이 회전 테이블에 대향하도록 복수의 가스 공급 노즐을 설치한 구성을 들 수 있다. 이 장치에서는, 처리 가스가 각각 공급되는 처리 영역끼리의 사이에는, 처리 가스끼리가 서로 섞이지 않도록, 분리 가스가 공급되는 분리 영역이 형성되어 있다. 또한, 플라즈마를 사용해서 반응 가스를 활성화하는 영역 및 플라즈마를 사용해서 박막을 개질하는 영역이 둘레 방향으로 이격해서 형성되어 있다.As one of the methods of forming a thin film such as a silicon nitride film on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as "wafer"), a source gas for the thin film and a reactive gas reacting with the source gas are sequentially applied to the surface of the wafer. A so-called ALD (Atomic Layer Deposition) method in which a reaction product is deposited by supplying is known. As a film forming apparatus for performing a film forming process using this ALD method, as described in, for example,
상기 성막 장치는, 회전 테이블에 복수매의 기판을 적재해서 처리가 행하여지는, 소위 세미 배치 방식이며, 면내 균일성이 양호하고, 스루풋의 향상을 도모할 수 있는 이점이 있지만, 업계에서는 이러한 방식의 장치에 있어서 한층 더한 생산성의 향상이 요망되고 있다.The film formation apparatus is a so-called semi-batch method in which processing is performed by loading a plurality of substrates on a rotary table, and has advantages of good in-plane uniformity and improved throughput, but in the industry, such a method Further improvement in productivity in the apparatus is desired.
특허문헌 2에는, 4매의 반도체 타깃이 적재되고, 회전 가능한 테이블의 상방 영역을 격벽으로 4개로 분리하는 장치가 기재되어 있고, 「ALD 등의 자기 포화 반응에 대해서도 효과적이다」라는 기재가 있지만, 운용 방법이 불분명하며, 본 발명을 시사하는 것이 아니다.
본 발명은 이러한 사정 하에 이루어진 것이며, 그 목적은, 기판에 대하여 제1 가스 및 제2 가스를 교대로 공급해서 성막 처리를 행함에 있어서, 생산성이 높은 기술을 제공하는 데 있다.The present invention was made under such circumstances, and its object is to provide a technique with high productivity in performing a film formation process by alternately supplying a first gas and a second gas to a substrate.
본 발명은, 진공 분위기를 형성하는 처리 용기 내에서, 기판에 처리 가스인 제1 가스와 제2 가스를 교대로 공급하는 사이클을 복수회 행하여, 기판 상에 박막을 성막하는 성막 장치로서,The present invention is a film forming apparatus for forming a thin film on a substrate by performing a plurality of cycles of alternately supplying a first gas and a second gas, which are processing gases, to a substrate in a processing container that creates a vacuum atmosphere, comprising:
상기 처리 용기의 둘레 방향을 따라 간격을 두고 형성되고, 상기 제1 가스를 공급해서 기판을 처리하기 위한 n(n은 2 이상의 정수)개의 제1 처리 영역과,n (n is an integer greater than or equal to 2) number of first processing regions formed at intervals along the circumferential direction of the processing container and supplying the first gas to process the substrate;
상기 둘레 방향을 따라 상기 n개의 제1 처리 영역의 사이에 형성되고, 상기 제2 가스를 공급해서 기판을 처리하기 위한 n개의 제2 처리 영역과,n second processing regions formed between the n first processing regions along the circumferential direction and supplying the second gas to process the substrate;
상기 n개의 제1 처리 영역과 상기 n개의 제2 처리 영역과의 사이를 분리하기 위한 분리부와,a separator configured to separate the n first processing regions from the n second processing regions;
상기 둘레 방향을 따라 공전 가능하게 구성됨과 함께 상기 둘레 방향을 따라 복수 배치되고, 각각 기판을 적재하기 위한 적재부와,Loading units configured to be able to revolve along the circumferential direction and disposed in plurality along the circumferential direction for loading substrates, respectively;
상기 기판이 상기 n개의 제1 처리 영역 및 상기 n개의 제2 처리 영역에 공전을 정지한 상태에서 교대로 위치하도록 상기 적재부를 간헐적으로 공전시키는 제어부를 구비하고,A control unit for intermittently revolving the loading part so that the substrate is alternately positioned in the n first processing regions and the n second processing regions in a state in which the revolving movement is stopped,
상기 적재부는, 당해 적재부의 공전의 정지 시에, 상기 n개의 제1 처리 영역 및 상기 n개의 제2 처리 영역의 각각에 동일한 매수의 기판이 위치하도록 배치된다.The loading unit is arranged so that the same number of substrates are positioned in each of the n first processing areas and the n second processing areas when the loading unit stops revolutionizing.
다른 발명은, 진공 분위기를 형성하는 처리 용기 내에서, 기판에 처리 가스인 제1 가스와 제2 가스를 교대로 복수회 공급하여, 기판 상에 박막을 성막하는 성막 방법으로서,Another invention is a film formation method for forming a thin film on a substrate by alternately supplying a first gas and a second gas, which are processing gases, to the substrate in a processing container forming a vacuum atmosphere, the method comprising the steps of:
상기 처리 용기 내에 당해 처리 용기의 둘레 방향을 따라 간격을 두고 n(n은 2 이상의 정수)개의 제1 처리 영역을 형성함과 함께, 상기 둘레 방향을 따라 상기 n개의 제1 처리 영역의 사이에 분리 영역을 사이에 두고 n개의 제2 처리 영역을 형성하고,In the processing container, n (n is an integer of 2 or more) first processing regions are formed at intervals along the circumferential direction of the processing container, and separated between the n first processing regions along the circumferential direction. forming n second processing regions with the regions interposed therebetween;
상기 둘레 방향을 따라 공전 가능하게 구성됨과 함께 상기 둘레 방향을 따라 2n×m개(m은 1 이상의 정수) 배치되고, 각각 기판을 적재하기 위한 적재부를 설치하고,It is configured to be able to revolve along the circumferential direction, and 2n × m pieces (m is an integer of 1 or more) are disposed along the circumferential direction, and a loading unit for loading each substrate is installed,
(1) 각 적재부에 기판을 적재하는 공정과,(1) a step of loading substrates on each loading unit;
(2) 상기 n개의 제1 처리 영역 및 상기 n개의 제2 처리 영역의 각 영역에 기판이 위치하도록 각 적재부의 공전을 정지한 상태에서, 상기 n개의 제1 처리 영역 및 상기 n개의 제2 처리 영역에 각각 상기 제1 가스 및 상기 제2 가스를 공급하는 공정과,(2) In a state in which the rotation of each loading unit is stopped so that substrates are located in each of the n first processing regions and the n second processing regions, the n first processing regions and the n second processing regions supplying the first gas and the second gas to regions, respectively;
계속해서 상기 적재부를 공전시켜, 상기 n개의 제1 처리 영역 및 상기 n개의 제2 처리 영역의 각 영역에 놓여 있던 기판을 인접한 처리 영역에 위치시키는 공정과,a step of continuously revolving the stacking unit to position the substrates placed in each of the n first processing regions and the n second processing regions in adjacent processing regions;
그 후, 상기 적재부의 공전을 정지한 상태에서, 상기 n개의 제1 처리 영역 및 상기 n개의 제2 처리 영역에 각각 상기 제1 가스 및 상기 제2 가스를 공급하는 공정,Then, in a state in which revolution of the loading unit is stopped, supplying the first gas and the second gas to the n first processing regions and the n second processing regions, respectively;
을 포함하는 사이클을 복수회 반복하는 공정,A process of repeating a cycle including a plurality of times;
을 포함한다.includes
또 다른 발명은, 진공 분위기를 형성하는 처리 용기 내에서, 기판에 처리 가스인 제1 가스와 제2 가스를 교대로 공급하는 사이클을 복수회 행하여, 기판 상에 박막을 성막하는 성막 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램을 기억한 기억 매체로서,Another invention is a film forming apparatus used in a film forming apparatus that forms a thin film on a substrate by performing a plurality of cycles of alternately supplying a first gas and a second gas, which are processing gases, to a substrate in a processing container that creates a vacuum atmosphere. As a storage medium storing a computer program,
상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 성막 방법을 실행하도록 스텝 군이 짜여져 있다.The computer program has a group of steps configured to execute the film forming method.
처리 용기 내에 배치된 적재부에 기판을 적재하고, 처리 가스인 제1 가스 및 제2 가스를 교대로 공급해서 성막 처리를 행함에 있어서, 처리 용기의 둘레 방향을 따라 제1 처리 영역과 제2 처리 영역을 분리부를 개재해서 형성함과 함께 제1 처리 영역과 제2 처리 영역의 조를 복수로 하고 있다. 그리고, 적재부의 정지 시에, 제1 처리 영역 및 제2 처리 영역의 각 영역에 동일한 매수의 기판이 위치하도록 적재부를 설정하고, 기판이 제1 처리 영역 및 제2 처리 영역에 공전을 정지한 상태에서 교대로 위치하도록 상기 적재부를 간헐적으로 공전시켜 성막 처리를 행하고 있다. 이 때문에 적재부의 공전의 정지 시에, 제1 가스 및 제2 가스에 의해 처리를 동시에 복수 개소에서 행할 수 있으므로, 생산성이 높다.When a substrate is loaded on a loading unit disposed in the processing container and film formation is performed by alternately supplying a first gas and a second gas as processing gases, the first processing region and the second processing are performed along the circumferential direction of the processing container. While forming an area through a separation part, a plurality of sets of first processing areas and second processing areas are provided. And, when the loading unit is stopped, the loading unit is set so that the same number of substrates are positioned in each of the first processing area and the second processing area, and the substrates are in a state in which revolution is stopped in the first processing area and the second processing area. The film formation process is performed by intermittently revolving the mounting unit so as to be positioned alternately at For this reason, since the process can be simultaneously performed at a plurality of locations by the first gas and the second gas when the loading unit stops revolutionizing, the productivity is high.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 장치의 주요부의 개요 구조를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 장치의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 장치의 횡단면도이다.
도 4는 도 3에서 플라즈마 발생부를 겹쳐서 도시하는 횡단면도이다.
도 5는 상기 성막 장치에 사용되는 회전 테이블의 직경 방향의 일부를 따른 종단면도이다.
도 6은 상기 성막 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 7은 상기 성막 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 8은 상기 성막 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 9는 상기 성막 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 10은 상기 성막 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 11은 상기 성막 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 12는 상기 성막 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 13은 상기 성막 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 14는 상기 성막 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시 형태에 사용되는 자전 기구를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 17은 상기 자전 기구의 자극의 배열을 도시하는 설명도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치의 종단면도이다.
도 19는 본 발명의 제3 실시 형태에서 사용되는 연속 회전 모드를 선택했을 때의 웨이퍼의 배열을 도시하는 평면도이다.
도 20은 본 발명의 제3 실시 형태에서 사용되는 간헐 회전 모드를 선택했을 때의 웨이퍼의 배열을 도시하는 평면도이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시 형태의 성막 장치를 사용한 기판 처리 시스템을 도시하는 평면도이다.1 is a perspective view showing the outline structure of main parts of a film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a longitudinal sectional view of the film forming apparatus according to the first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of the film forming apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a transverse cross-sectional view showing the overlapping plasma generating unit in FIG. 3 .
5 is a longitudinal cross-sectional view taken along a part of the radial direction of a rotary table used in the film forming apparatus.
6 is an explanatory diagram showing the operation of the film forming device.
7 is an explanatory diagram showing the operation of the film forming device.
8 is an explanatory diagram showing the operation of the film forming device.
9 is an explanatory diagram showing the operation of the film forming device.
10 is an explanatory diagram showing the operation of the film forming device.
11 is an explanatory diagram showing the operation of the film forming device.
12 is an explanatory diagram showing the operation of the film forming device.
13 is an explanatory diagram showing the operation of the film forming device.
14 is an explanatory diagram showing the operation of the film forming device.
15 is a plan view showing a modified example of the first embodiment of the present invention.
Fig. 16 is a perspective view schematically showing a rotating mechanism used in the second embodiment of the present invention.
Fig. 17 is an explanatory diagram showing an arrangement of magnetic poles of the rotation mechanism.
18 is a longitudinal sectional view of a film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
Fig. 19 is a plan view showing the arrangement of wafers when the continuous rotation mode used in the third embodiment of the present invention is selected.
Fig. 20 is a plan view showing the arrangement of wafers when the intermittent rotation mode used in the third embodiment of the present invention is selected.
21 is a plan view showing a substrate processing system using a film forming apparatus according to a third embodiment of the present invention.
[본 발명의 실시 형태의 개요][Overview of Embodiments of the Invention]
본 발명의 실시 형태의 개요에 대해서 설명한다. 이 실시 형태에서 사용되는 성막 장치는, 진공 용기인 처리 용기 내에 예를 들어 석영제의 회전 테이블을 구비하고 있고, 도 1은, 회전 테이블(1) 및 그 주변 부위를 개략적으로 나타내고 있다. 회전 테이블(1)의 상면측에는 둘레 방향으로 등간격으로 4개의 원 형상의 오목부(11)가 형성되어 있고, 각 오목부(11) 내에는, 기판인 웨이퍼를 적재하는 적재부를 이루는 적재대(2)가 배치되어 있다. 회전 테이블(1)의 하방측에는, 외형이 회전 테이블(1)과 동심의 원형을 이루는 회전 지지체(12)가 설치되고, 회전 테이블(1)은, 이 회전 지지체(12)에, 도 1에서는 보이지 않는 지지 부재를 통해서 지지되어 있다. 회전 지지체(12)는, 도 1에서는 보이지 않는 회전축에 의해 회전할 수 있도록 되어 있고, 회전 테이블(1)은, 회전 지지체(12)의 회전과 함께 예를 들어 시계 방향으로 회전한다.An outline of an embodiment of the present invention will be described. The film forming apparatus used in this embodiment includes a rotary table made of, for example, quartz in a processing container that is a vacuum container, and FIG. 1 schematically shows the rotary table 1 and its surroundings. Four circular
적재대(2)는 자전축(21)의 상단에 설치되어 있고, 자전축(21)은, 오목부(11)의 중앙부를 관통하여, 회전 지지체(12)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 자전축(21)의 하단부에는, 자석으로 이루어지는 종동 기어부(31)가 설치됨과 함께, 처리 용기측에는 종동 기어부(31)를 비접촉으로 회전시키기 위한 자석으로 이루어지는 구동 기어부(32)가 회전 테이블(1)의 정지 위치에 대응해서 설치되고, 구동 기어부(32)의 회전에 의해 종동 기어부(31)를 통해서 자전축(21)이 회전하고, 이에 의해 적재대(2)가 자전한다.The mounting table 2 is installed on the upper end of the rotating
처리 용기의 천장부에는, 회전 테이블(1)의 상방 영역을 둘레 방향으로 4개의 처리 영역으로 등분하도록 4개의 분리부(4)가 각각 회전 테이블(1)의 직경 방향으로 신장되도록 설치되어 있다. 회전 테이블(1)은, 간헐적으로 회전하고, 4개의 적재대(2)가 각각 4개의 처리 영역에 정지하도록 제어된다. 이 때문에 각 적재대(2)에 웨이퍼를 적재해서 평면적으로 보면, 후술하는 예를 들어 도 6에 도시하는 상태가 된다.On the ceiling of the processing vessel, four
소위 ALD는, 박막의 원료 가스(흡착 가스)와, 이 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 웨이퍼의 표면에 차례로 공급해서 반응 생성물을 적층하는 처리이며, 원료 가스, 반응 가스의 순서대로 공급하는 사이클을 복수 사이클 반복하는 방법이다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어 시계 방향에서 볼 때 4개의 처리 영역에, 각각 원료 가스를 공급하는 영역, 반응 가스를 공급하는 영역, 원료 가스를 공급하는 영역, 반응 가스를 공급하는 영역을 할당하고 있다. 따라서, 회전 테이블(1)을, 웨이퍼가 각 처리 영역에 위치하고 있는 상태에서 정지하도록 간헐적으로 회전시킴으로써, 회전 테이블(1)을 1회전시키는 동안에 2사이클을 행할 수 있다.So-called ALD is a process of stacking reaction products by sequentially supplying a raw material gas (adsorption gas) of a thin film and a reactive gas that reacts with the raw material gas to the surface of a wafer, and a cycle of supplying the raw material gas and the reactive gas in order is performed. It is a method of repeating multiple cycles. In the present embodiment, for example, a source gas supply region, a reaction gas supply region, a source gas supply region, and a reactive gas supply region are assigned to four processing regions when viewed clockwise, respectively. there is. Therefore, by intermittently rotating the
또한, 웨이퍼에 대하여 성막 처리를 하기 위해서 회전 테이블(1)이 정지하는 정지 위치에서는, 구동 기어부(32)의 회전에 의해 이미 설명한 바와 같이 해서 자전축(21)이 자전하므로, 웨이퍼가 자전한다. 즉, 웨이퍼는 자전되면서 성막 처리되게 된다.In addition, in the stop position where the rotary table 1 is stopped to perform the film formation process on the wafer, rotation of the
[본 발명의 실시 형태의 상세][Details of Embodiments of the Invention]
(제1 실시 형태)(First Embodiment)
다음으로 본 발명의 제1 실시 형태에 사용되는 성막 장치의 구조의 상세, 동작에 대해서 설명한다. 도 2는, 원료 가스를 공급하는 영역에 상당하는 부위의 단면을 우측에, 반응 가스를 공급하는 영역에 상당하는 부위의 단면을 좌측에, 각각 위치시킨 성막 장치의 종단면도이다. 성막 장치는 편평한 처리 용기(5)를 구비하고 있고, 처리 용기(5)의 저부는, 중앙 부분(51)과 당해 중앙 부분(51)을 둘러싸는 환상 부분(52)으로 직경 방향으로 분할되어 있다. 중앙 부분(51)은 처리 용기(5)의 천장부의 중앙에 상방으로부터 돌입해서 설치된 지주(53)에 지지되어 있고, 환상 부분(52)은 처리 용기(5)의 측벽에 고정되어 있다.Next, details of the structure and operation of the film forming apparatus used in the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a film forming apparatus in which a section corresponding to a region for supplying a source gas is positioned on the right side, and a section corresponding to a region for supplying a reactive gas is positioned on the left side. The film forming apparatus includes a
중앙 부분(51) 및 환상 부분(52)의 상면측에는, 기판인 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열부(54)를 구비하고 있고, 가열부(54)는, 예를 들어 석영제의 용기 내에 발열선을 설치해서 구성되어 있다. 중앙 부분(51)에서의 가열부(54)의 급전선(55)은, 지주(53) 내를 통해서 외부로 인출된다. 환상 부분(52)에서의 가열부(54)의 급전선은 도시하고 있지 않지만, 처리 용기(5) 내를 통해서 외부로 인출된다.A
처리 용기(5)의 하방측에는, 처리 용기(5)의 중앙부에 대응하는 위치에 설치된 회전축(13)에 의해 수평 회전할 수 있도록 이미 설명한 회전 지지체(12)가 배치되어 있다. 회전축(13)은, 케이스체(14) 내에 수납된 도면에서는 보이지 않는 구동부에 의해 회전 구동된다.On the lower side of the
처리 용기(5) 내에는 회전 테이블(1)이 설치되고, 회전 테이블(1)은, 회전 지지체(12)에 막대 형상의 지지 부재(15)를 통해서 지지되어 있다. 지지 부재(15)는, 처리 용기(5)의 저부인 중앙 부분(51)과 환상 부분(52)과의 사이의 환상의 간극(56)을 지나서 배치되어 있고, 둘레 방향을 따라 복수개 설치되어 있다. 또한, 도 2에서의 회전 테이블(2)의 우측 부위는, 적재대(2)가 설치되어 있지 않은 영역을, 좌측 부위는, 적재대(2)가 설치되어 있는 부위를 각각 나타내고 있다.A rotation table 1 is installed in the
회전 테이블(1)의 상면측에는, 이미 설명한 바와 같이 둘레 방향으로 등간격으로 4개의 원 형상의 오목부(11)가 형성되어 있고, 웨이퍼(W)를 적재하는 적재대(2)가 각 오목부(11) 내에 수렴되도록 자전축(21)에 지지되어 있다. 적재대(2)는, 웨이퍼(W)가 적재되었을 때 당해 웨이퍼(W)의 상면이 회전 테이블(1)의 상면의 높이와 일치하도록 설정되어 있다. 또한, 도 3 및 도 4에서는, 적재대(2)의 주위에 위치하는 오목부(11)에 대해서는 도시를 생략하고 있다. 각 자전축(21)은, 환상의 간극(56)을 지나서 베어링부(22)에 의해 회전 지지체(12)에 자전 가능하게 지지되어 있다.As described above, four circular
따라서 적재대(2)는, 공전 가능하면서 또한 자전 가능하게 구성되어 있다고 할 수 있다. 각 자전축(21)은 베어링부(22)의 하방까지 신장되어 있고, 하단부에는 이미 설명한 종동 기어부(31)가 설치되어 있다. 처리 용기(5)의 저부의 하방측에는, 회전 지지체(12) 등을 대기 분위기로부터 구획하기 위한 커버체(6)가 설치되어 있다. 커버체(6)는, 편평한 원통체의 주연에 가까운 부위를 오목하게 해서 환상의 오목 부위(61)를 형성한 형상으로 성형되어 있고, 오목 부위(61)의 외주측의 내벽면에는, 평면에서 볼 때 등간격으로 4군데에 구동 기어부(32)가 설치되어 있다.Therefore, it can be said that the mounting
구동 기어부(32)는, 커버체(6)의 오목 부위(61)의 측벽을 관통하는 수평한 회전축(33)의 선단에 설치되어 있고, 회전축(33)의 기단측에는, 당해 회전축(33)을 회전시킴과 함께 축 방향으로 이동시키기 위한 구동부(34)가 설치되어 있다. 종동 기어부(31)의 측 둘레면에는, N극 및 S극이 교대로 둘레 방향으로 착자되어 있고, 구동 기어부(32)의 일면측에는, N극 및 S극이 교대로 둘레 방향으로 착자되어 있다. 종동 기어부(31) 및 구동 기어부(32)는, 종동 기어부(31)의 통과 영역이 구동 기어부(32)의 일면측의 중앙보다도 상방에 가까운 부위에 대향하도록 위치 설정되어 있다.The
구동 기어부(32)는, 회전 테이블(1)의 정지 위치에 대응한 위치에, 즉 이미 설명한 4개의 처리 영역의 각각에서의 둘레 방향의 중앙부에 웨이퍼(W)가 위치했을 때, 종동 기어부(31)와의 사이에서 자기 기어가 구성되는 위치에 설치되어 있다. 구동 기어부(32)는, 종동 기어부(31)가 당해 구동 기어부(32)와 대향하는 위치에 정지했을 때, 당해 종동 기어부(31)에 접근해서 자기 기어를 구성하도록 회전축(33)에 의해 전진한다(처리 용기(5)의 직경 방향 중앙측으로 이동함). 그리고, 구동 기어부(32)를 예를 들어 회전축(33)측에서 볼 때 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 종동 기어부(31)가 시계 방향으로 회전하고, 이에 의해 적재대(2)가 자전한다. 또한, 커버체(6)의 오목 부위(61)의 내주측의 벽면에 있어서, 구동 기어부(32)에 대하여 종동 기어부(31)의 통과 영역을 사이에 두고 대향하는 위치에는, 예를 들어 자석체로 이루어지는 브레이크 부재(35)가 설치되어 있다. 이 브레이크 부재(35)는, 회전 테이블(1)을 회전시킬 때, 구동 기어부(32)를 후퇴시켜서 종동 기어부(31)로부터 분리한 후, 종동 기어부(31)의 회전을 멈추는 역할을 하는 것이다.The
이미 설명한 4개의 처리 영역 중, 원료 가스를 공급해서 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 영역을 제1 처리 영역, 반응 가스를 공급해서 웨이퍼(W) 상의 원료 가스와 반응시키기 위한 영역을 제2 처리 영역이라 칭하기로 한다. 실시 형태의 개요의 항목에서 설명한 바와 같이, 제1 처리 영역, 제2 처리 영역은, 처리 용기(5)의 둘레 방향을 따라 교대로 형성되어 있다.Among the previously described four processing regions, a region for supplying a source gas to be adsorbed onto the wafer (W) is a first processing region, and a region for supplying a reactive gas and reacting with the source gas on the wafer (W) is a second processing region. shall be called As described in the section of the summary of the embodiment, the first processing region and the second processing region are alternately formed along the circumferential direction of the
도 2에서의 처리 용기(5)의 중앙보다도 우측에 위치하는 제1 처리 영역에는, 원료 가스를 공급하기 위한 원료 가스 공급부인 원료 가스 노즐(71)이 후술하는 반송 기구(CA)의 진입로보다도 높은 위치에서, 처리 용기(5)의 측벽을 관통해서 회전 테이블(1)과 평행하게 배치되어 있다. 원료 가스 노즐(71)은, 도 3에 도시한 바와 같이 처리 용기(5)의 측벽을 관통하는 부위와 회전 테이블(1)의 중심을 연결하는 라인에 대하여 가로 방향으로 경사진 라인을 따라 신장되어 있다. 또한 원료 가스 노즐(71)은, 하면측에 가스 토출 구멍(72)이 길이 방향으로 간격을 두고 형성되고, 가스 토출 구멍(72)의 배치 영역은, 웨이퍼(W)의 직경을 커버하는 길이로 설정되어 있다.In the first processing region located on the right side of the center of the
원료 가스 노즐(71)의 기단측은, 원료 가스 공급원, 가스 공급 제어 기기 군 등을 포함하는 원료 가스의 공급계(73)에 접속되어 있다. 일례로서 웨이퍼(W)에 대하여 행하여지는 성막 처리가 실리콘 질화막이라고 하면, 원료 가스로서는 예를 들어 DCS(디클로로실란) 가스가 사용된다.The proximal end of the
도 2에서의 처리 용기(5)의 중앙보다도 좌측에 위치하는 제2 처리 영역의 상방에는, 처리 용기(5)의 천장부의 일부를 구성하는 유전체 부재(81)를 개재해서 플라즈마 발생 기구(8)가 설치되어 있다. 유전체 부재(81)는, 처리 용기(5)의 천장부에 형성된 개구부에 끼워 맞춰지는 형상으로 성형되어 있고, 도 4에 도시한 바와 같이 평면 형상이 부채형이며, 주연부가 기립되어 외측으로 굴곡되는 플랜지부로서 형성되어 있다.Above the second processing region located on the left side of the center of the
플라즈마 발생 기구(8)는, 코일 형상으로 감긴 안테나(82)를 구비하고, 안테나(82)의 양단에는 고주파 전원(83)이 접속되어 있다. 또한, 안테나(82) 및 유전체 부재(81)의 사이에는, 안테나(82)에서 발생하는 전계 및 자계 중 전계 성분이 웨이퍼(W)를 향하는 것을 저지하기 위해서 슬릿이 형성된 도전성의 판인 패러데이 실드(84)가 개재되어 있다. 84a는 유전체판이다.The plasma generating mechanism 8 includes an
도 3은, 처리 용기(5)의 천장부보다도 하방측의 부위를 나타내고 있는데, 제2 처리 영역에서 편의상 안테나(82)의 위치를 점선으로 나타내고 있다.3 shows a site lower than the ceiling of the
또한, 제2 처리 영역에는, 도 3에 도시한 바와 같이 회전 테이블(1)의 회전 방향에 있어서, 유전체 부재(81)보다도 상류측에 반응 가스 공급부인 반응 가스 노즐(85)이 처리 용기(5)의 측벽을 관통해서 회전 테이블(1)과 평행하게 배치되어 있다. 반응 가스 노즐(85)은, 회전 테이블(1)의 직경 방향으로 신장됨과 함께, 하면측에 가스 토출 구멍이 길이 방향으로 간격을 두고 형성되고, 회전 테이블(1)의 직경 방향을 따라 보았을 때, 웨이퍼(W)의 통과 영역 전체에 반응 가스가 공급되도록 가스 토출 구멍의 배치 영역이 설정되어 있다.Further, in the second processing region, as shown in FIG. 3 , a
반응 가스 노즐(85)의 기단측은, 반응 가스 공급원, 가스 공급 제어 기기 군 등을 포함하는 반응 가스의 공급계(86)에 접속되어 있다. 성막 처리가 실리콘 질화막을 성막하는 처리이면, 반응 가스로서는 예를 들어 암모니아 가스가 사용된다. 또한, 반응 가스 노즐(85)로부터 반응 가스 외에도 플라즈마 착화용의 아르곤 가스 등의 희가스를 공급하도록 해도 된다.The proximal end of the
처리 용기(5)의 저부의 주연부에는, 회전 테이블(1)을 둘러싸도록 배기용 홈부(62)가 형성되어 있고, 이 홈부(62)에는, 회전 테이블(1)의 회전 방향에서 볼 때 각 처리 영역의 하류 단부에 대응하는 위치에 배기구(63)가 형성되어 있다. 각 배기구(63)에는, 배기관(64)(도 2 참조)의 일단측이 접속되어 있고, 배기관(64)의 타단측에는, 진공 배기 기구(65)인 예를 들어 진공 펌프가 접속되어 있다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이 2개의 제1 처리 영역 중 한쪽의 처리 영역에 면하는 처리 용기(5)의 측벽에는, 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐되는, 웨이퍼(W)의 반입출구(50)가 형성되어 있고, 이 반입출구(50)를 통해서 외부의 반송 기구(CA)에 의해 각 적재대(2)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수가 행하여진다.An
웨이퍼(W)의 수수는, 회전 테이블(1)을 정지시킨 상태에서, 적재대(2)의 하방측으로부터 승강 핀(도시하지 않음)을 상승시켜, 반송 기구(CA)상의 웨이퍼(W)를 들어 올려서 수취하고, 반송 기구(CA)가 후퇴한 후, 승강 핀을 하강시킴으로써 행하여진다. 이를 위해 각 적재대(2)에는, 예를 들어 둘레 방향의 3군데에 승강 핀의 통과 구멍이 형성됨과 함께, 상기 통과 구멍의 배열에 대응해서 회전 테이블(1) 및 웨이퍼(W)의 반입출구(50)에 면하는 처리 영역에서의 처리 용기(5)의 저부에 관통 구멍이 형성되고, 관통 구멍 및 상기 통과 구멍에 걸쳐서 승강 핀이 승강할 수 있도록 되어 있다. 승강 핀의 승강 기구는, 예를 들어 커버체(6) 내에 설치되어 있다.In the transfer of the wafer W, in a state in which the rotary table 1 is stopped, a lift pin (not shown) is raised from the lower side of the mounting table 2 to lift the wafer W on the transfer mechanism CA. It is performed by lifting and receiving, and lowering a lifting pin after the conveyance mechanism CA retreats. To this end, in each mounting table 2, for example, passage holes for lift pins are formed at three locations in the circumferential direction, and the turn table 1 and wafer W loading/unloading ports correspond to the arrangement of the passage holes. A through hole is formed at the bottom of the
여기서 분리부(4)에 대해 설명해 둔다. 분리부(4)는, 도 5에 도시하는 바와 같이 처리 용기(5)의 중앙측으로부터 외주측을 향함에 따라서 폭 방향의 치수가 서서히 커지도록 형성된, 평면 형상이 부채형인 분리용 플레이트(41)를 구비하고 있다. 분리용 플레이트(41)는, 외단측이 하방측으로 열쇠 형태로 굴곡되어, 회전 테이블(1)의 외주보다도 하방측까지 신장되어 있어, 처리 영역간의 가스의 분리 기능을 확보하고 있다. 또한 분리용 플레이트(41)는, 내단측이 지주(53)에 고정됨과 함께 상면이 처리 용기(5)의 천장부에 고정되고, 하면측은 폭 방향으로 서로 이격해서 돌출부가 형성되어 있다. 바꿔 말하면 분리용 플레이트(41)의 하면측은, 폭 방향의 중앙부에 홈부(42)가 형성되어 있다.Here, the
이 홈부(42)에는, 분리 가스 노즐(43)이 처리 용기(5)의 측벽을 관통해서 회전 테이블(1)과 평행하면서 또한 직경 방향으로 신장되도록 배치되어 있다. 분리 가스 노즐(43)은, 하면측에 가스 토출 구멍(44)이 길이 방향으로 간격을 두고 형성되고, 회전 테이블(1)의 직경 방향을 따라 보았을 때, 웨이퍼(W)의 통과 영역 전체에 분리 가스가 공급되도록 가스 토출 구멍(44)의 배치 영역이 설정되어 있다. 분리 가스 노즐(43)의 기단측은, 도시하고 있지 않으나, 분리 가스 공급원, 가스 공급 제어 기기 군 등을 포함하는 분리 가스의 공급계에 접속되어 있다. 분리 가스로서는 예를 들어 불활성 가스인 질소 가스 등이 사용된다.In this
성막 장치는, 도 2에 도시한 바와 같이 제어부(100)를 구비하고 있고, 제어부(100)는, 후술하는 성막 장치의 동작을 제어하기 위한 프로그램을 구비하고 있다. 이 프로그램은, 처리 수순이나 처리 파라미터가 기입된 처리 레시피 등도 포함하는 의미이다. 프로그램은, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광디스크, USB 메모리, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되어 있으며, 제어부(100)에 다운로드된다.As shown in FIG. 2 , the film forming apparatus includes a
다음으로 상술한 성막 장치를 사용한 성막 처리에 대해서, 웨이퍼(W) 상에 실리콘 질화막(실리콘 나이트라이드막)을 성막하는 처리를 예로 들어 설명한다. 처리 용기(5)에 인접하고 있는 진공 반송실 내의 반송 기구(CA)에 의해, 도 6에 도시하는 바와 같이 반입출구(50)를 통해서 4매의 웨이퍼(W)를 순차적으로 적재대(2)에 반송한다. 각 웨이퍼(W)의 수수는, 상술한 바와 같이, 도시하지 않은 승강 핀을 개재해서 행하여지고, 1매의 웨이퍼(W)가 적재대(2)에 반송된 후, 회전 테이블(1)을 예를 들어 시계 방향으로 회전시켜, 당해 적재대(2)에 인접하는 적재대(2)에 대하여 후속하는 웨이퍼(W)를 건네 준다. 이후의 설명에서는, 최초로 적재대(2)에 건네진 웨이퍼(W)부터 순서대로 각 웨이퍼(W)에 대하여 W1 내지 W4의 부호를 할당한다. 4매의 웨이퍼에 대해서 개별적인 설명을 할 때는, 할당한 부호를 사용하고, 총괄적인 설명을 할 때는 「W」를 사용하는 것으로 한다.Next, a process of forming a silicon nitride film (silicon nitride film) on the wafer W will be described as an example of the film formation process using the film formation apparatus described above. As shown in FIG. 6 , four wafers W are sequentially transferred to the loading table 2 through the loading/unloading
또한 설명의 편의상, 4개의 처리 영역을, 반입출구(50)에 면하는 영역으로부터 시계 방향으로 차례로 처리 영역(S1), 처리 영역(S2), 처리 영역(S3), 처리 영역(S4)으로서 부호를 할당하는 것으로 하면, 처리 영역(S1, S3)은, 제1 처리 영역(원료 가스가 공급되는 영역)이며, 처리 영역(S2, S4)은, 제2 처리 영역(반응 가스가 공급되는 영역)이다.In addition, for convenience of description, the four processing areas are sequentially referred to as processing area S1, processing area S2, processing area S3, and processing area S4 in a clockwise direction from the area facing the loading/unloading
도 6으로 돌아가서, 각 적재대(2)에 웨이퍼(W1 내지 W4)를 적재한 후, 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 반입출구(50)를 폐쇄하고, 처리 용기(5) 내를 소정의 프로세스 압력, 예를 들어 100Pa로 조정함과 함께, 도 7에 도시하는 바와 같이 각 적재대(2)를 자전시킨다(웨이퍼(W1 내지 W4)를 자전시킴). 이때까지 가열부(54)에 의해 처리 용기(5) 내가 소정의 온도, 예를 들어 400℃까지 가열되어 있다.Returning to FIG. 6 , after the wafers W1 to W4 are loaded on each
그리고 제1 처리 영역(S1, S3)에서는, 원료 가스인 DCS 가스를 원료 가스 노즐(71)(도 2 내지 도 4 참조)로부터, 예를 들어 900sccm의 유량으로 토출한다. 또한 제2 처리 영역(S2, S4)에서는, 반응 가스인 암모니아 가스와 플라즈마 착화용 가스인 예를 들어 아르곤 가스와의 혼합 가스를 반응 가스 노즐(85)(도 2, 도 3 참조)로부터 토출한다. 유량의 일례로서는, 암모니아 가스가 300sccm, 아르곤 가스가 2,000sccm이다. 또한 제2 처리 영역(S2, S4)에서는, 안테나(82)에 고주파 전력을 공급함으로써 아르곤 가스 및 암모니아 가스가 플라즈마화된다.And in 1st processing area|region S1, S3, DCS gas which is source gas is discharged from the source gas nozzle 71 (refer FIG. 2 - FIG. 4) at the flow rate of 900 sccm, for example. Further, in the second processing regions S2 and S4, a mixed gas of ammonia gas, which is a reactive gas, and argon gas, which is a gas for plasma ignition, is discharged from the reactive gas nozzle 85 (see FIGS. 2 and 3). . As an example of the flow rate, the ammonia gas is 300 sccm and the argon gas is 2,000 sccm. Further, in the second processing regions S2 and S4, argon gas and ammonia gas are converted into plasma by supplying high-frequency power to the
또한 분리부(4)에서는, 도 5에 도시하는 분리 가스 노즐(43)로부터 분리 가스인 질소 가스가 소정의 유량으로 토출되고, 이에 의해, 서로 인접하는 처리 영역의 가스끼리 혼합되는 것이 억제된다. 즉, 각 처리 영역이 분위기에 대해서 분리되어 있다. 또한, 각 처리 영역마다 회전 테이블(1)의 회전 방향에서 볼 때 처리 영역의 하류단에 배기구(63)가 형성되어 있으므로, 각 처리 영역에 공급된 가스는 당해 처리 영역을 하류측으로 흘러, 분리부(4)로부터 유출하는 분리 가스와 함께 배기된다.Further, in the
제1 처리 영역(S1, S3)에 각각 위치하고 있는 웨이퍼(W4, W2)의 표면에는 DCS 가스가 흡착된다. 이때, 이미 설명한 자기 기어 기구에 의해 웨이퍼(W1 내지 W4) 각각이 자전하기 때문에, 웨이퍼(W4, W2)에는, 둘레 방향으로 양호한 균일성을 갖고 DCS 가스가 흡착된다.The DCS gas is adsorbed on the surfaces of the wafers W4 and W2 positioned in the first processing regions S1 and S3, respectively. At this time, since each of the wafers W1 to W4 is rotated by the already described magnetic gear mechanism, the DCS gas is adsorbed to the wafers W4 and W2 with good uniformity in the circumferential direction.
제2 처리 영역(S2, S4)에 각각 위치하고 있는 웨이퍼(W3, W1)의 표면에는 암모니아의 플라즈마화에 의해 생성된 활성종이 공급되는데, 이 시점에서는 아직 DCS 가스의 흡착이 행하여지지 않고 있으므로, 반응 생성물은 생성되지 않는다. 또한, 제2 처리 영역(S2, S4)에서의 가스의 공급 및 플라즈마의 발생은, 회전 테이블(1)의 다음 회전(간헐 회전) 후, 즉 이미 DCS 가스가 흡착된 웨이퍼(W4, W2)가 제2 처리 영역(S2, S4)에 위치한 후부터 행해도 된다.Active species generated by plasma conversion of ammonia are supplied to the surfaces of the wafers W3 and W1 located in the second processing regions S2 and S4, respectively. Since the DCS gas has not yet been adsorbed at this point, the reaction no product is produced. In addition, supply of gas and generation of plasma in the second processing regions S2 and S4 occur after the next rotation (intermittent rotation) of the rotary table 1, that is, when the wafers W4 and W2 to which the DCS gas has already been adsorbed It may be performed after being located in the second processing areas S2 and S4.
제1 처리 영역(S1, S3)에서 원료 가스 노즐(71)(도 3 참조)로부터 DCS 가스의 토출이 예를 들어 10초간 행하여진 후, 회전 테이블(1)을 시계 방향으로 90도 회전시켜(도 8 참조), 각 웨이퍼(W1 내지 W4)를, 그때까지 위치하고 있던 처리 영역에 대하여 인접하는(상세하게는 회전 테이블(1)의 회전 방향에서 볼 때 시계 방향으로 인접하는) 처리 영역으로 이동시킨다(공전시킨다). 도 9에 나타낸 웨이퍼(W1 내지 W4)의 배열은, 회전 테이블(1)의 회전 후의 상태이며, 처리 영역(S1 내지 S4)에 각각 웨이퍼(W1, W4, W3, W2)가 위치하고 있다.After discharging the DCS gas from the source gas nozzle 71 (see FIG. 3) in the first processing regions S1 and S3, for example, for 10 seconds, the rotary table 1 is rotated clockwise by 90 degrees ( 8), each of the wafers W1 to W4 is moved to a processing area adjacent to the processing area previously located (in detail, adjacent in a clockwise direction when viewed from the rotational direction of the rotary table 1). (Idle). The arrangement of the wafers W1 to W4 shown in FIG. 9 is the state after the rotation table 1 is rotated, and the wafers W1, W4, W3, and W2 are positioned in the processing regions S1 to S4, respectively.
그리고, 각 웨이퍼(W1, W4, W3, W2)는, 자전하면서 각 처리 영역(S1 내지 S4)에서 처리가 행하여진다. 웨이퍼(W4, W2)는, 이미 원료 가스인 DCS 가스가 흡착되어 있으므로, 제2 처리 영역(S2, S4)에서, 반응 가스인 암모니아 가스의 활성종이 웨이퍼(W4, W2) 상의 DCS 가스와 반응해서 반응 생성물인 실리콘 질화층이 형성된다.The wafers W1, W4, W3, and W2 are subjected to processing in each of the processing regions S1 to S4 while rotating. Since the wafers W4 and W2 have already adsorbed DCS gas, which is the source gas, active species of ammonia gas, which is the reactive gas, react with the DCS gas on the wafers W4 and W2 in the second processing regions S2 and S4. A silicon nitride layer, which is a reaction product, is formed.
제1 처리 영역(S1, S3)에서는, 원료 가스 노즐(71)로부터 DCS 가스가 토출되어, 당해 제1 처리 영역(S1, S3)에 각각 위치하고 있는 웨이퍼(W1, W3)에 DCS 가스가 흡착한다.In the first processing regions S1 and S3, the DCS gas is discharged from the
제2 처리 영역(S2, S4)에서는, 암모니아 가스의 활성종을 웨이퍼(W) 상에 공급해서 DCS와 반응시켜 반응 생성물을 생성하기 위해서 필요한 시간은, 예를 들어 20초이다. 필요한 시간이란, DCS와 충분히 반응시켜서(웨이퍼(W)의 표면을 충분히 질화해서), 스펙에 걸맞는 막질을 얻기 위해 필요한 시간이라는 의미이다. 한편, DCS 가스를 웨이퍼(W)의 표면에 흡착시키기 위해 필요한 시간은, 예를 들어 10초이며, 암모니아 가스의 활성종에 의한 반응에 필요한 시간보다도 짧다. 따라서, 제1 처리 영역(S1, S3)에 각각 웨이퍼(W1, W3)가 위치하고, 원료 가스 노즐(71)로부터 DCS 가스를 필요한 시간 토출한 후에는 DCS 가스의 토출을 정지시키고, 웨이퍼(W1, W3)는, 각각 제2 처리 영역(S2, S4)에서의 처리의 종료까지 제1 처리 영역(S1, S3)에서 대기하고 있다.In the second processing regions S2 and S4, the time required to generate a reaction product by supplying active species of ammonia gas onto the wafer W and reacting with DCS is, for example, 20 seconds. The required time means the time required to sufficiently react with DCS (sufficiently nitride the surface of the wafer W) and obtain a film quality that meets the specifications. On the other hand, the time required to adsorb the DCS gas to the surface of the wafer W is, for example, 10 seconds, which is shorter than the time required for the reaction of ammonia gas with active species. Therefore, after the wafers W1 and W3 are positioned in the first processing regions S1 and S3 and the DCS gas is discharged from the
한편, 제2 처리 영역(S2, S4)에서의 반응은, 프로세스의 진행의 율속으로 되어 있으므로, 예를 들어 암모니아 가스의 공급 및 플라즈마의 발생은, 4매의 웨이퍼(W1 내지 W4)에 대하여 일련의 성막 처리가 종료될 때까지 계속된다.On the other hand, since the reactions in the second processing regions S2 and S4 are rate-limited to the progress of the process, for example, the supply of ammonia gas and the generation of plasma are sequentially performed for the four wafers W1 to W4. This continues until the film forming process of is completed.
제2 처리 영역(S2, S4)에서 각각 웨이퍼(W4, W2)에 대한 처리를 하면, 즉 반응에 필요한 시간에 따라서 사전에 설정된 설정 시간이 경과하면, 도 10에 도시하는 바와 같이 회전 테이블(1)이 시계 방향으로 90도 회전하여, 각 웨이퍼(W4, W3, W2, W1)가 각각 하나 하류측의 처리 영역(S3, S4, S1, S2)으로 이동한다. 도 11은, 이동 후의 상태를 나타내고 있다. 그리고, 마찬가지로 각 웨이퍼(W4, W3, W2, W1)가 자전하면서, 제1 처리 영역(S1, S3)에서는, 각각 웨이퍼(W2, W4)에 대하여 DCS 가스의 흡착이 행하여지고, 제2 처리 영역(S2, S4)에서는, 각각 웨이퍼(W1, W3)에 대하여 암모니아 가스의 활성종에 의한 반응 처리가 행하여진다.When the processing of the wafers W4 and W2 is performed in the second processing regions S2 and S4, that is, when a predetermined time period according to the time required for the reaction elapses, as shown in FIG. 10, the rotation table 1 ) is rotated clockwise by 90 degrees, and each of the wafers W4, W3, W2, and W1 moves to the downstream processing regions S3, S4, S1, and S2, respectively. Fig. 11 shows the state after movement. Similarly, while the wafers W4, W3, W2, and W1 are rotated, the DCS gas is adsorbed to the wafers W2 and W4 in the first processing regions S1 and S3, respectively, and the second processing region In (S2, S4), a reaction process by an active species of ammonia gas is performed on the wafers W1 and W3, respectively.
그 후, 도 12 및 도 13에 도시하는 바와 같이 회전 테이블(1)이 시계 방향으로 90도 회전한다. 웨이퍼(W4, W2)는, 자전하면서 각각 제2 처리 영역(S4, S2)에서 암모니아의 활성종이 공급되어, 이미 제1 처리 영역(S3, S1)에서 흡착되어 있는 DCS 가스와 반응하여 실리콘 질화층이 적층된다. 또한 웨이퍼(W1, W3)는, 각각 제1 처리 영역(S1, S3)에서, 이미 형성되어 있는 실리콘 질화층 상에 DCS 가스가 흡착된다. 그리고, 설정 시간이 경과하면, 도 14에 도시하는 바와 같이 회전 테이블(1)이 회전하여, 도 6의 상태로 복귀된다.Then, as shown in Figs. 12 and 13, the rotary table 1 rotates 90 degrees clockwise. While the wafers W4 and W2 rotate, an active species of ammonia is supplied from the second processing regions S4 and S2, respectively, and reacts with the DCS gas already adsorbed in the first processing regions S3 and S1 to form a silicon nitride layer. this is layered In the wafers W1 and W3, the DCS gas is adsorbed on the silicon nitride layer already formed in the first processing regions S1 and S3, respectively. Then, when the set time has elapsed, as shown in Fig. 14, the rotary table 1 rotates and returns to the state shown in Fig. 6.
그 후에는 마찬가지로 하여 회전 테이블(1)이 설정 시간만큼 순차적으로 정지하고, 시계 방향으로 90도씩 간헐적으로 회전하는 동작이 설정 횟수만큼 반복된다. 또한, 최후의 회전 테이블(1)의 정지 위치가 도 6의 상태라고 하면, 제2 처리 영역(S2, S4)에서 처리가 행하여지고 있을 때는, 원료 가스의 불필요한 소비를 없애기 위해서, 제1 처리 영역(S1, S3)에서는, 원료 가스의 토출은 행하여지지 않는다. 이렇게 해서 일련의 성막 처리가 종료되고, 각 웨이퍼(W)에 ALD에 의한 실리콘 질화막이 성막되면, 이미 설명한 웨이퍼(W)의 반입 수순과 반대의 수순으로 반송 기구(CA)에 의해 각 웨이퍼(W)가 처리 용기(5)로부터 반출된다.Thereafter, in the same manner, the rotation table 1 is sequentially stopped for a set time, and an operation of intermittently rotating clockwise by 90 degrees is repeated for a set number of times. In addition, assuming that the last stop position of the rotary table 1 is the state shown in FIG. 6 , when processing is being performed in the second processing areas S2 and S4, in order to eliminate unnecessary consumption of raw material gas, the first processing area In (S1, S3), source gas is not discharged. When a series of film formation processes are completed in this way and a silicon nitride film is formed on each wafer W by ALD, each wafer W ) is carried out from the
상술한 실시 형태에 따르면, 처리 용기(5) 내를 회전 테이블(1)의 둘레 방향을 따라 등간격으로 제1 처리 영역 및 제2 처리 영역을 분리부(4)를 개재해서 등간격으로 각각 2개씩 교대로 형성하고 있다. 그리고, 각 처리 영역에 1매씩 웨이퍼(W)가 위치하도록 적재대(2)를 배치하고, 회전 테이블(1)을 간헐적으로 회전시켜서 각 웨이퍼(W)를 제1 처리 영역 및 제2 처리 영역에 교대로 위치시켜, ALD에 의해 실리콘 질화막을 성막하도록 하고 있다. 따라서, 회전 테이블(1)이 1회전하는 동안에, 원료 가스인 DCS 가스의 흡착, 반응 가스인 암모니아 가스의 활성종에 의한 반응의 사이클을 2회 행할 수 있으므로, 생산성이 높다는 효과가 있다.According to the above-described embodiment, the inside of the
또한, 제1 처리 영역 및 제2 처리 영역의 각각에서는, 웨이퍼(W)를 자전시키면서 처리를 행하고 있으므로, 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 막 두께, 막질에 관한 균일성이 양호하다. 또한, DCS 가스의 흡착에 필요한 시간보다도 긴 시간을 요하는 암모니아 가스의 활성종에 의한 반응에 필요한 시간에 맞춰서 회전 테이블(1)을 간헐적으로 회전시키고 있기 때문에, 질화 처리를 충분히 행할 수 있어, 품질이 높은 막을 얻을 수 있다. 그리고, DCS 가스의 토출을 필요한 시간만큼 행한 후, 암모니아 가스에 의한 처리가 종료될 때까지 대기하고 있는 동안에는, DCS 가스의 토출을 정지하고 있기 때문에, DCS 가스의 소비량의 삭감에 기여한다.Further, in each of the first processing region and the second processing region, since the processing is performed while rotating the wafer W, the uniformity of the film thickness and film quality in the circumferential direction of the wafer W is good. In addition, since the
(제1 실시 형태의 변형예)(Modified example of the first embodiment)
상술한 실시 형태에서는, 4개의 처리 영역에 각각 1매의 웨이퍼(W)가 위치하도록 구성하고 있지만, 도 15에 도시하는 바와 같이 적재대(2)를 8개 설치하고, 4개의 처리 영역에 각각 2매씩의 웨이퍼(W)가 위치하도록 구성해도 된다. 도 15 중, 50a, 50b는 반입구이다. 또한, 회전 테이블(1)의 정지 시에 각 처리 영역에 놓이는 웨이퍼(W)의 수는, 3매이어도 되고, 4매 이상이어도 된다.In the above-described embodiment, one wafer W is positioned in each of the four processing areas. However, as shown in FIG. 15, eight mounting tables 2 are installed, and each of the four processing areas It may be configured so that two wafers W are positioned. In Fig. 15, 50a and 50b denote intake ports. Also, when the
또한, 제1 처리 영역 및 제2 처리 영역의 각각의 수는 2개에 한정되는 것은 아니며, 3개 이상이어도 된다.Also, the number of each of the first processing region and the second processing region is not limited to two, and may be three or more.
상술한 실시 형태에서는, 암모니아 가스를 플라즈마화하고 있지만, 플라즈마화하지 않고 암모니아 가스를 웨이퍼(W)에 공급해도 된다.In the above-described embodiment, the ammonia gas is turned into plasma, but the ammonia gas may be supplied to the wafer W without turning it into plasma.
상술한 실시 형태에서는, DCS 가스를 설정 시간만큼 토출한 후, 암모니아 가스에 의한 반응이 종료될 때까지 토출을 정지하고 있지만, 웨이퍼(W)가 제1 처리 영역에 위치하고, 소정 시간 경과한 후, DCS 가스를 필요한 시간만큼 토출시켜, 예를 들어 DCS 가스의 흡착과 암모니아 가스에 의한 반응을 동일한 타이밍에 종료하도록 해도, 원료 가스의 소비를 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)에 대하여 일련의 성막 처리가 종료될 때까지, DCS 가스를 흘린 채로 두는 경우에도, 본 발명의 범위에 포함된다.In the above-described embodiment, after the DCS gas is discharged for a set time, the discharge is stopped until the reaction with the ammonia gas is completed. Even if the DCS gas is discharged for a necessary period of time, for example, the adsorption of the DCS gas and the reaction by the ammonia gas are terminated at the same timing, the consumption of the raw material gas can be suppressed. Further, a case in which the DCS gas is left flowing until a series of film formation processes on the wafer W is completed is also included in the scope of the present invention.
성막 처리로서는, 실리콘 질화막의 성막에 한하지 않고, 예를 들어 실리콘 원료 가스로서, 예를 들어 비스터셜부틸아미노실란 가스와 반응 가스인 산소 가스 또는 오존 가스를 사용해서 실리콘 산화막을 성막하는 처리이어도 된다. 또한, 원료 가스로서 사염화티타늄 가스를 사용함과 함께 반응 가스로서 암모니아 가스를 사용하여, 티타늄 질화막(티타늄 나이트라이드막)을 성막하는 처리이어도 된다.The film formation process is not limited to film formation of a silicon nitride film, and may be, for example, a process of forming a silicon oxide film using, for example, nonstertial butylaminosilane gas and oxygen gas or ozone gas as a reactive gas as a silicon raw material gas. do. Alternatively, a process of forming a titanium nitride film (titanium nitride film) by using a titanium tetrachloride gas as a source gas and ammonia gas as a reaction gas may be used.
자전 기구인 종동 기어부(31), 구동 기어부(32)의 한쪽은 착자되어 있지 않은 자성체로 만들어져 있어도 된다. 또한, 종동 기어부(31)를 수평 회전하도록 구성하여, 종동 기어부(31)의 하방측에 당해 종동 기어부(31)와 대향하도록 구동 기어부(32)를 배치해도 된다. 또한, 자전 기구는, 자기를 이용한 것에 한하지 않고, 기계적인 기어로서 종동 기어부와 구동 기어부를 설치하고, 구동 기어부가 종동 기어부의 이동로에 대하여 진퇴하는 구성이어도 된다. 또는 자전 기구는, 각 자전축(21)마다 회전 기구가 설치된 구성이어도 된다.One of the driven
(제2 실시 형태)(Second Embodiment)
적재대(2)를 자전시키기 위한 자전 기구의 다른 예를 사용한 성막 장치에 대해서, 도 16 내지 도 18을 참조하면서 본 발명의 제2 실시 형태로서 설명한다. 제1 실시 형태에서는, 구동 기어부(32)는, 회전 테이블(1)의 둘레 방향을 따른 4군데의 위치에 배치되어 있지만, 제2 실시 형태에서는, 구동 기어부는, 회전 테이블(1)의 공전 궤도를 따라서 전체 둘레에 걸쳐 설치되어 있다. 즉, 구동 기어부(90)는, 종동 기어부(36)의 공전 궤도에 면하도록 설치됨과 함께, 그 중앙부에 원형의 개구부(91a)를 구비한 원환 형상의 판상체(91)를 구비하고, 개구부(91a)의 중심이 회전 테이블(1)의 회전 중심과 정렬되도록 배치되어 있다. 구동 기어부(90)의 상면에는, 종동 기어부(36)의 공전 궤도를 따라서 전체 둘레에 걸쳐, 영구 자석으로 이루어지는 자극부인 N극부(사선으로 나타내고 있음)(92) 및 S극부(93)가 교대로 배치되어 있다.A film forming apparatus using another example of a rotation mechanism for rotating the mounting table 2 will be described as a second embodiment of the present invention with reference to FIGS. 16 to 18 . In the first embodiment, the
종동 기어부(36)의 하면에는, 자전 방향을 따라서, 영구 자석으로 이루어지는 자극부인 사각 형상의 N극부(37)(사선으로 나타내고 있음) 및 S극부(38)가 당해 종동 기어부(36)의 둘레 방향을 따라 교대로 배열되어 있다. 구동 기어부(90)의 N극부(92) 및 S극부(93)는, 종동 기어부(36)의 하면과 대향하는 면에 배열되어 있다. 도 17은, 하나의 종동 기어부(36)의 자극부와, 그 하방의 구동 기어부(90)의 자극부를 대응시켜서 그린 도이다.On the lower surface of the driven
도 18에 도시한 바와 같이, 종동 기어부(36)는, 커버체(6)의 내측(진공 분위기측)에 배치되고, 구동 기어부(90)는, 커버체(6)의 외측(대기측)에 배치되어 있다. 즉, 종동 기어부(36)와 구동 기어부(90)와의 사이는, 커버체(6), 예를 들어 자력선이 통하는 재료인 알루미늄 또는 SUS로 이루어지는 커버체(6)에 의해 구획되어 있다. 구동 기어부(90)는, 회전 지지체(12)의 회전축(13)을 둘러싸도록 설치된, 유지대(95) 상의 환상의 다이렉트 드라이브 모터(DD 모터)(94)에 의해 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 도 18에서 13a는 베어링부이다.As shown in FIG. 18 , the driven
이러한 자전 기구에서는, 종동 기어부(36)는, 종동 기어부(36)의 자극부와 구동 기어부(90)의 자극부와의 사이의 흡인력 및 반발력의 종합 작용에 의해 결정되는 위치에서 정지한다. 따라서, 종동 기어부(36)의 공전 속도(회전 테이블(1)의 회전수(rpm))와 구동 기어부(90)의 회전수가 동일할 때는, 종동 기어부(36)는 자전하지 않지만, 양자의 회전수에 차가 발생했을 때는, 종동 기어부(36)가 자전하고, 그 자전 속도는 상기 회전수의 차에 따라서 결정된다. 또한, 구동 기어부(90)의 회전수가 회전 테이블(1)의 회전수보다도 클 때는, 도 16에서 종동 기어부(36)는 시계 방향으로 회전한다.In such a rotation mechanism, the driven
또한, 제1 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 반출입을 행할 때 사용하는 승강 핀에 대해서는 도시하지 않았지만, 도 18에서는 승강 핀을 도시하고 있다. 승강 핀(96)은, 승강 기구(97)에 의해 베어링부(22)의 이동로와 간섭하지 않도록 예를 들어 3개 설치되고, 선단부가 커버체(6) 내에 대기하고 있다. 외부의 반송 기구(CA)와이 사이에서 웨이퍼(W)의 수수를 행할 때는, 승강 핀(96)은, 처리 용기(5)의 저판부, 가열부(54), 회전 테이블(1) 및 각 적재대(2)에 형성된 구멍부를 관통해서 웨이퍼(W)를 유지한다. 승강 핀(96)과 커버체(6)와의 사이는, 예를 들어 벨로즈에 의해 기밀이 유지되어 있다. 도 16에는, 적재대(2)에 형성된 구멍부(관통 구멍)를 96a의 부호로 나타내고 있다.Further, in the first embodiment, the lifting pins used when carrying in and out of the wafer W are not shown, but FIG. 18 shows the lifting pins. For example, three elevating
(제3 실시 형태)(Third Embodiment)
상술한 실시 형태에서는, 회전 테이블(1)을 간헐적으로 회전시켜서 각 웨이퍼(W)를 제1 처리 영역 및 제2 처리 영역에 교대로 위치시키고 있다. 이 운전 모드를 간헐 회전 모드라 칭하기로 하면, 본 발명의 제3 실시 형태는, 간헐 회전 모드 외에도, 회전 테이블(1)을 연속적으로 회전시켜서 성막 처리를 행하는 연속 회전 모드를 준비하여, 양 모드를 선택할 수 있도록 구성한 것이다.In the above-described embodiment, the rotation table 1 is rotated intermittently to alternately position each wafer W in the first processing area and the second processing area. If this operation mode is referred to as an intermittent rotation mode, the third embodiment of the present invention provides a continuous rotation mode in which the film forming process is performed by continuously rotating the rotary table 1 in addition to the intermittent rotation mode, and both modes are It is designed so that you can choose.
도 19는, 연속 회전 모드를 선택했을 때의 웨이퍼(W)의 배열을 나타내고 있다. 제1 실시 형태에서는, 도 3, 도 6에 나타내고 있는 바와 같이, 제1 처리 영역(S1, S3) 및 제2 처리 영역(S2, S4)의 각각에 1매씩 웨이퍼(W)가 위치하도록 적재대(2)를 배치하고 있다. 또한 도 15의 예에서는, 각 처리 영역(S1 내지 S4)의 각각에 2매씩 웨이퍼(W)가 위치하도록 적재대(2)를 배치하고 있다.19 shows the arrangement of wafers W when the continuous rotation mode is selected. In the first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 6 , a loading table is placed so that one wafer W is positioned in each of the first processing areas S1 and S3 and the second processing areas S2 and S4. (2) is placed. In the example of FIG. 15 , the mounting table 2 is arranged so that two wafers W are positioned in each of the processing regions S1 to S4.
이에 반해 제3 실시 형태에서는, 각 처리 영역(S1 내지 S4)의 각각에 예를 들어 1매씩, 또는 2매씩(도 19 참조) 웨이퍼(W)가 위치하고 있는 상태에서, 각 처리 영역(S1 내지 S4)의 사이, 즉 4개의 분리부(4)의 각각에도 웨이퍼(W)가 위치하도록 적재대(2)를 배치하고 있다. 따라서, 각 처리 영역(S1 내지 S4)의 각각에 2매씩 웨이퍼(W)를 위치시키는 경우에는, 적재대(2)는 12개 배치된다.On the other hand, in the third embodiment, in a state in which, for example, one wafer or two wafers (see Fig. 19) are positioned in each of the respective processing regions S1 to S4, each of the processing regions S1 to S4 ), that is, the mounting table 2 is arranged so that the wafers W are also located in each of the four
도 19는, 연속 회전 모드에 의해 웨이퍼(W)를 처리하고 있을 때이며, 각 처리 영역(S1 내지 S4)의 각각에 2매씩 웨이퍼(W)가 위치하고 있을 때의 순간의 웨이퍼(W)의 위치를 나타내고 있다. 연속 회전 모드에서는, 12개의 적재대(2) 모두에 처리할 피처리 웨이퍼인 제품 웨이퍼(W)가 적재된다. 이 예에서는 반입출구(50)는, 2매의 웨이퍼(W)가 일괄해서 통과할 수 있도록 구성되어 있고, 외부의 도시하지 않은 반송 기구에 2매의 웨이퍼(W)가 횡배열로 유지되어, 서로 인접하는 2개의 적재대(2)에 동시에 건네진다. 이미 설명한 승강 핀(96)의 조는, 2개의 적재대(2)의 정지 위치에 대응하는 위치에 설치됨과 함께 반송 기구의 선단부의 웨이퍼 유지 부재는, 승강 핀(96)과 평면적으로 간섭하지 않는 형상으로 구성되어 있다. 따라서, 반송 기구와 승강 핀(96)과의 협동 작용에 의해, 반송 기구와 적재대(2)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수가 행하여진다.19 shows the position of the wafer W at the moment when the wafer W is being processed in the continuous rotation mode and two wafers W are positioned in each of the processing regions S1 to S4. indicates In the continuous rotation mode, product wafers W, which are wafers to be processed, are loaded on all 12 mounting tables 2 . In this example, the loading/unloading
연속 회전 모드에서는, 적재대(2) 모두에 피처리 웨이퍼(W)가 적재되고, 반입출구(50)가 폐쇄된 후, 회전 테이블(1)을 회전시켜서 적재대(2)를 회전(공전)시킴과 함께 적재대(2)를 자전시켜, 프로세스 조건을 확립시킨다. 즉, 제1 실시 형태에서 상술한 바와 같이, 처리 용기(5) 내를 소정의 압력으로 설정하고, 웨이퍼(W)를 소정의 온도까지 가열함과 함께, 제1 처리 영역(S1, S3)에서는, 원료 가스인 DCS 가스를 공급하고, 또한 제2 처리 영역(S2, S4)에서는, 이미 설명한 혼합 가스를 공급해서 플라즈마화한다. 또한, 분리부(4)에서는 분리 가스를 공급한다.In the continuous rotation mode, after the processing target wafers W are loaded on all of the loading table 2 and the loading/unloading
각 웨이퍼(W)는, 제1 처리 영역(S1(S3))과 제2 처리 영역(S2(S4))을 교대로 연속적으로 통과하여, DCS 가스의 흡착과, 흡착된 DCS 가스와 암모니아 가스의 활성종과의 반응에 의한 반응 생성물인 실리콘 질화층의 형성이 반복되어, 실리콘 질화층이 적층된다. 연속 회전 모드는, 12개의 적재대(2) 모두에 피처리 웨이퍼(W)를 적재하는 것, 각 적재대(2)를 연속적으로 회전시키는 것에 있어서 간헐 회전 모드와는 상이하다.Each wafer W alternately and continuously passes through the first processing region S1 (S3) and the second processing region S2 (S4), so that the DCS gas is adsorbed and the adsorbed DCS gas and ammonia gas are absorbed. Formation of the silicon nitride layer, which is a reaction product by reaction with the active species, is repeated, and the silicon nitride layer is stacked. The continuous rotation mode is different from the intermittent rotation mode in that the processing target wafers W are loaded on all 12 mounting tables 2 and each mounting table 2 is continuously rotated.
다음으로 간헐 회전 모드를 선택했을 때는, 도 20에 도시하는 바와 같이 제1 처리 영역(S1, S3) 및 제2 처리 영역(S2, S4) 각각에 2매씩 피처리 웨이퍼(W)가 위치하도록, 피처리 웨이퍼(W)를 적재대(2)에 적재하고 있다. 이 경우, 분리부(4)에 위치하는 적재대(2)에는, 피처리 웨이퍼(W)는 적재되지 않지만, 비우지 않고 더미 웨이퍼(DW)(도 20에서 사선으로 나타내는 웨이퍼)를 적재하고 있다. 그 이유는 다음과 같다. 회전 테이블(1)과 가열부(54)와의 사이에는, 도시하지 않지만 퍼지 가스가 공급되고 있고, 적재대(2) 상에 웨이퍼(W)가 적재되지 않을 때는, 그대로 두면, 적재대(2)에 형성된 승강 핀(96)이 통과하는 구멍부(96a)를 통해서 퍼지 가스가 처리 분위기에 유입된다. 이 때문에, 적재대(2) 상에 더미 웨이퍼(DW)를 적재하고 있다.Next, when the intermittent rotation mode is selected, as shown in FIG. 20, two to-be-processed wafers W are positioned in each of the first processing regions S1 and S3 and the second processing regions S2 and S4, The processing target wafer W is loaded on the loading table 2 . In this case, the processing target wafer W is not loaded on the loading table 2 located in the
간헐 회전 모드에서는, 웨이퍼(W)를 각 처리 영역(S1 내지 S4)에서 정지한 상태에서 처리하고 있고, 연속 회전 모드에서는 웨이퍼(W)를 각 처리 영역(S1 내지 S4)에서 이동시키면서 처리하고 있으므로, 실리콘 질화막의 막질은, 연속 회전 모드보다도 간헐 회전 모드에 의해 성막한 것이 더 양호하다. 이에 반해 연속 회전 모드에서는, 간헐 회전 모드의 경우에 비해 웨이퍼(W)의 탑재 매수가 4매 많고, 게다가 연속 회전에 의해 처리를 행하므로, 동일한 막 두께를 얻음에 있어서, 간헐 회전 모드보다도 처리 용기(5) 내에 체류하는 시간이 짧아도 된다. 따라서, 연속 회전 모드는, 간헐 회전 모드보다도 높은 스루풋이 얻어진다. 이 때문에, 고품질의 막을 우선하는 경우에는 간헐 회전 모드를 선택하고, 스루풋을 우선하는 경우에는 연속 회전 모드를 선택하는 등, 웨이퍼의 로트에 따라서 양 모드 중 한쪽을 설정할 수 있는 이점이 있다.In the intermittent rotation mode, the wafer W is processed in a stationary state in each processing area S1 to S4, and in the continuous rotation mode, the wafer W is processed while moving in each processing area S1 to S4. , the film quality of the silicon nitride film is better when it is formed in the intermittent rotation mode than in the continuous rotation mode. On the other hand, in the continuous rotation mode, the number of wafers W mounted is four more than in the case of the intermittent rotation mode, and processing is performed by continuous rotation, so that the same film thickness can be obtained than in the intermittent rotation mode. (5) The residence time within may be short. Therefore, in the continuous rotation mode, a higher throughput is obtained than in the intermittent rotation mode. For this reason, there is an advantage that one of the two modes can be set according to the lot of wafers, such as selecting the intermittent rotation mode when priority is given to high-quality films and selecting the continuous rotation mode when priority is given to throughput.
여기서 상술한 성막 장치를 2대 구비한 기판 처리 시스템을 도 21에 도시해 둔다. 도 21에서, 301은 캐리어 적재대, 302는 대기 반송실, 300은 제1 웨이퍼 반송 기구, 303, 304는 로드 로크실, 305는 진공 반송실, 306은 제2 웨이퍼 반송 기구이다. 또한, 대기 반송실(302)에 면하는 예를 들어 우측의 위치에는, 더미 웨이퍼(DW)를 복수매, 적어도 4매 수납한 유지 선반(307)이 설치되어 있다.21 shows a substrate processing system including two film forming apparatuses described above. In FIG. 21 , 301 denotes a carrier loading table, 302 a standby transfer chamber, 300 a first wafer transfer mechanism, 303 and 304 load lock chambers, 305 a vacuum transfer chamber, and 306 a second wafer transfer mechanism. Further, at a position on the right side facing the
예를 들어 복수매의 웨이퍼(W)를 수납한 FOUP인 캐리어(C)가 캐리어 적재대(301)에 반입되면, 캐리어(C)의 전방면의 덮개가 제거되고 제1 웨이퍼 반송 기구(300)에 의해 웨이퍼(W)가 취출되어, 로드 로크실(303 또는 304), 제2 웨이퍼 반송 기구(306)를 통해서 처리 용기(5) 내에 웨이퍼(W)가 반입된다. 제2 웨이퍼 반송 기구(306)는, 예를 들어 2매의 웨이퍼(W)를 횡배열로 유지해서, 일괄하여 처리 용기(5), 로드 로크실(303 또는 304)에 대하여 전달할 수 있도록 구성되어 있다.For example, when the carrier C, which is a FOUP accommodating a plurality of wafers W, is loaded into the carrier mounting table 301, the cover on the front surface of the carrier C is removed, and the first
200은, 제어부이며, 간헐 회전 모드 또는 연속 회전 모드를 선택하는 운전 모드 선택부(201)를 구비하고 있다. 간헐 회전 모드를 선택했을 때는, 제1 웨이퍼 반송 기구(300)가 더미 웨이퍼(DW)를 취출하고, 이미 설명한 경로에 의해 처리 용기(5) 내에 반입되어, 도 20에 나타낸 위치에 적재된다.
이상의 실시 형태에서 사용된 회전 테이블(1)은, 가열부(54)의 열을 웨이퍼(W)에 전열시키는 역할을 갖고, 적재대(2)를 공전시키기 위한 지지체(12)에 의해 지지되도록 구성되어 있지만, 회전 테이블(1)은 고정되어 있어도 된다. 이 경우 회전 테이블(1)에 상당하는 판상체는, 전열판으로서 기능하는데, 중심부를 지주에 의해 지지하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 적재대(2)를 공전시키는 회전 기구는, 상기 지주의 주위를 둘러싸도록 다이렉트 드라이브 모터(DD 모터)가 사용된다. 또한, 지주에 고정된 전열판의 둘레 방향으로 적재대(2)의 자전축(21)이 이동하기 위한 공극이 형성되게 되고, 따라서, 전열판은 중앙 부분과 외측의 링 형상 부분으로 분리되는 구성이 된다. 따라서, 본 발명은 회전 테이블을 반드시 요건으로 하는 것은 아니다.The rotary table 1 used in the above embodiment serves to transfer heat from the
본 발명은, ALD에 의한 성막 처리에 한정되는 것은 아니며, 제1 처리 영역에 제1 가스를 공급해서 CVD 처리에 의한 제1 막을 성막하고, 계속해서 제2 처리 영역에 제2 가스를 공급해서 CVD 처리에 의한 제2 막을 성막하는 경우에 적용해도 된다. 이 경우에는 제1 막과 제2 막이 교대로 복수 적층되어, 예를 들어 3차원 NAND 회로의 제조에 이용할 수 있다. 이 경우, 제1 가스로서 2종류 또는 3종류 이상의 가스를 사용하는 경우에는, 그 가스가 제1 가스에 상당하고, 제2 가스로서 2종류 또는 3종류 이상의 가스를 사용하는 경우에는, 그 가스가 제2 가스에 상당한다.The present invention is not limited to a film formation process by ALD, and a first film is formed by a CVD process by supplying a first gas to a first processing region, and then supplying a second gas to a second processing region to form a CVD process. You may apply when forming a 2nd film by a process. In this case, a plurality of first films and second films are alternately laminated, and it can be used, for example, for manufacturing a three-dimensional NAND circuit. In this case, when two or three or more types of gases are used as the first gas, the gas corresponds to the first gas, and when two or three or more types of gases are used as the second gas, the gas corresponds to the first gas. Corresponds to the second gas.
또한, 회전 테이블(1)의 회전은, 일방향으로 간헐적으로 회전시키는 것에 한하지 않고, 시계 방향의 회전, 반시계 방향의 회전을 교대로 행하게 해도 된다.Further, the rotation of the rotary table 1 is not limited to intermittent rotation in one direction, but clockwise rotation and counterclockwise rotation may be alternately performed.
1 : 회전 테이블
12 : 회전 지지체
13 : 회전축
2 : 적재대
21 : 자전축
31 : 종동 기어부
32 : 구동 기어부
4 : 분리부
5 : 처리 용기
53 : 가열부
54 : 간극
6 : 커버체
63 : 배기구
71 : 원료 가스 노즐
8 : 플라즈마 발생 기구
81 : 유전체 부재
82 : 안테나
85 : 반응 가스 노즐
W : 반도체 웨이퍼
S1, S3 : 제1 처리 영역
S2, S4 : 제2 처리 영역1: rotary table 12: rotary support
13: rotation axis 2: loading table
21: rotation axis 31: driven gear unit
32: drive gear unit 4: separation unit
5: processing container 53: heating unit
54: gap 6: cover body
63: exhaust port 71: source gas nozzle
8: Plasma generating mechanism 81: Dielectric member
82: antenna 85: reaction gas nozzle
W: semiconductor wafer S1, S3: first processing area
S2, S4: second processing area
Claims (20)
상기 처리 용기의 둘레 방향을 따라 형성되고, 상기 제1 가스를 공급해서 기판을 처리하기 위한 제1 처리 영역과,
상기 둘레 방향을 따라 형성되고, 상기 제2 가스를 공급해서 기판을 처리하기 위한 제2 처리 영역과,
상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역과의 사이를 분리하기 위한 분리부와,
상기 둘레 방향을 따라 공전 가능하게 구성됨과 함께 상기 둘레 방향을 따라 복수 배치되고, 각각 기판을 적재하기 위한 적재부와,
상기 기판이 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역에서 공전을 정지한 상태에서 교대로 위치하도록 상기 적재부를 간헐적으로 공전시키는 제어부를 포함하고,
상기 적재부는, 당해 적재부의 공전의 정지 시에, 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역의 각각에 2 이상의 동일한 매수의 기판이 위치하도록 배치되고,
상기 분리부를 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하는 기판끼리 사이의 넓이는 기판 1매분 이상의 크기를 갖고,
상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역의 각각에 2 이상의 동일한 매수의 기판이 위치할 때, 상기 분리부에는 기판의 적재부가 위치하지 않도록 적재부의 수가 설정되는 성막 장치.A film forming apparatus for forming a thin film on a substrate by performing a plurality of cycles of alternately supplying a first gas and a second gas, which are processing gases, to a substrate in a processing container that creates a vacuum atmosphere, comprising:
a first processing region formed along a circumferential direction of the processing container and configured to process a substrate by supplying the first gas;
a second processing region formed along the circumferential direction and supplying the second gas to process the substrate;
a separator for separating the first processing region from the second processing region;
Loading units configured to be able to revolve along the circumferential direction and disposed in plurality along the circumferential direction for loading substrates, respectively;
And a control unit for intermittently revolving the loading part so that the substrate is alternately positioned in the first processing region and the second processing region in a state in which the revolution is stopped,
The loading unit is arranged so that two or more identical substrates are located in each of the first processing area and the second processing area when the loading unit stops revolutionizing;
The area between adjacent substrates in the circumferential direction with the separator interposed therebetween has a size equal to or greater than one substrate;
The film forming apparatus, wherein the number of stacking units is set such that when two or more identical substrates are positioned in each of the first processing area and the second processing area, no substrate stacking unit is located in the separation unit.
상기 제1 가스는, 기판에 흡착시키는 박막의 원료인 원료 가스이며, 상기 제2 가스는 당해 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성하는 반응 가스인 성막 장치.According to claim 1,
The first gas is a source gas that is a source of a thin film to be adsorbed onto a substrate, and the second gas is a reactive gas that reacts with the source gas to generate a reaction product.
상기 제어부는, 상기 적재부의 공전을 정지하고, 상기 제1 처리 영역에서 상기 원료 가스가 흡착된 기판이 제2 처리 영역에 있을 때에 상기 반응 가스의 공급을 개시하도록 제어하는 성막 장치.According to claim 2,
The film forming apparatus of claim 1 , wherein the controller stops revolution of the loading unit and starts supplying the reactive gas when the substrate adsorbed with the source gas in the first processing region is in a second processing region.
상기 제2 처리 영역은 플라즈마 발생부를 구비하고, 상기 반응 가스는 상기 플라즈마 발생부에 의해 플라즈마화되어 공급되는 성막 장치.According to claim 2,
The film forming apparatus of claim 1 , wherein the second processing region includes a plasma generator, and the reaction gas is converted into plasma by the plasma generator and supplied.
상기 제어부는, 상기 적재부의 공전을 정지하고, 상기 제1 처리 영역에서 상기 원료 가스가 흡착된 기판이 제2 처리 영역에 있을 때에, 상기 반응 가스의 공급과 상기 플라즈마 발생부에 의해 플라즈마화를 개시하도록 제어하는 성막 장치.According to claim 4,
The control unit stops revolution of the loading unit, and when the substrate adsorbed with the source gas in the first processing area is in the second processing area, the reaction gas is supplied and plasma generation is started by the plasma generating unit. A film forming device that is controlled to do so.
상기 제1 처리 영역에서의 필요한 제1 가스의 공급 시간 및 상기 제2 처리 영역에서의 필요한 제2 가스의 공급 시간이 서로 상이하고, 회전 테이블은, 필요한 가스의 공급 시간이 긴 쪽의 시간에 맞춰서 정지하고 있는 성막 장치.According to claim 1,
The required supply time of the first gas in the first processing region and the required supply time of the second gas in the second processing region are different from each other, and the rotary table adjusts to the longer required gas supply time. Stationary tabernacle equipment.
상기 필요한 제1 가스를 공급하기 위한 공급 시간이 상기 필요한 제2 가스를 공급하기 위한 공급 시간보다 짧은 경우, 상기 제1 가스의 공급 시간이 상기 제2 가스의 공급 시간보다도 짧게 설정되고, 상기 필요한 제2 가스를 공급하기 위한 공급 시간이 상기 필요한 제1 가스를 공급하기 위한 공급 시간보다 짧은 경우, 상기 제2 가스의 공급 시간이 상기 제1 가스의 공급 시간보다도 짧게 설정되어 있는 성막 장치.According to claim 6,
When the supply time for supplying the necessary first gas is shorter than the supply time for supplying the necessary second gas, the supply time for the first gas is set shorter than the supply time for the second gas, and Where a supply time for supplying the two gases is shorter than a supply time for supplying the required first gas, a supply time for the second gas is set shorter than a supply time for the first gas.
상기 적재부를 자전시키는 자전 기구를 포함하고, 적어도 기판에 대하여 상기 처리 가스가 공급되고 있을 때는 당해 기판이 적재되어 있는 적재부가 자전하는 성막 장치.According to claim 1,
and a rotation mechanism for rotating the mounting unit, wherein the mounting unit on which the substrate is mounted rotates at least when the processing gas is being supplied to the substrate.
상기 처리 용기의 둘레 방향으로 자전하는 회전 테이블을 포함하고,
상기 복수의 적재부는, 상기 회전 테이블의 상면측에 배치되어 있는 성막 장치.According to claim 1,
A rotary table rotating in a circumferential direction of the processing container;
The plurality of stacking units are disposed on the upper surface side of the rotary table.
상기 기판이 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역에서 교대로 정지한 상태에서 위치하도록 상기 적재부를 간헐적으로 공전시키는 운전 모드를 간헐 회전 모드라고 하면,
상기 제어부는, 상기 기판이 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역을 연속해서 통과하도록 상기 적재부를 연속적으로 공전시키는 연속 회전 모드와, 상기 간헐 회전 모드 중 한쪽을 선택할 수 있도록 구성되어 있는 성막 장치.According to any one of claims 1 to 9,
If the operation mode of intermittently revolving the loading part so that the substrate is alternately positioned in a stopped state in the first processing region and the second processing region is an intermittent rotation mode,
The control unit is configured to select one of a continuous rotation mode in which the loading unit continuously revolves so that the substrate continuously passes through the first processing region and the second processing region, and the intermittent rotation mode. .
상기 처리 용기 내에 당해 처리 용기의 둘레 방향을 따라 제1 처리 영역을 형성함과 함께, 상기 둘레 방향을 따라 상기 제1 처리 영역과의 사이에 분리 영역을 두고 제2 처리 영역을 형성하고,
상기 둘레 방향을 따라 공전 가능하게 구성됨과 함께 상기 둘레 방향을 따라 복수 배치되고, 각각 기판을 적재하기 위한 적재부를 설치하고,
상기 적재부는, 당해 적재부의 공전의 정지 시에, 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역의 각각에 2 이상의 동일한 매수의 기판이 위치하도록 배치되고,
상기 분리부를 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하는 기판끼리 사이의 넓이는 기판 1매분 이상의 크기를 갖고,
상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역의 각각에 2 이상의 동일한 매수의 기판이 위치할 때, 상기 분리 영역에는 기판의 적재부가 위치하지 않도록 적재부의 수가 설정되는 성막 장치를 이용하여,
상기 기판이 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역에서 공전을 정지한 상태에서 교대로 위치하도록 상기 적재부를 간헐적으로 공전시키고, 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역에 각각 상기 제1 가스 및 상기 제2 가스를 공급하는 공정을 포함하는 성막 방법.A film formation method of forming a thin film on a substrate by alternately supplying a first gas and a second gas, which are processing gases, to a substrate in a processing container that creates a vacuum atmosphere, the method comprising the steps of:
forming a first processing region in the processing container along a circumferential direction of the processing container and forming a second processing region with a separation region between the first processing region and the first processing region along the circumferential direction;
While being configured to be able to revolve along the circumferential direction, a plurality of them are disposed along the circumferential direction, and a loading unit for loading each substrate is installed,
The loading unit is arranged so that two or more identical substrates are located in each of the first processing area and the second processing area when the loading unit stops revolutionizing;
The area between adjacent substrates in the circumferential direction with the separator interposed therebetween has a size equal to or greater than one substrate;
When two or more identical substrates are positioned in each of the first processing area and the second processing area, using a film forming apparatus in which the number of stacking units is set such that no substrate stacking unit is located in the separation area,
The loading unit is intermittently revolved so that the substrate is alternately positioned in the first processing region and the second processing region in a state in which the revolution is stopped, and the first gas is applied to the first processing region and the second processing region, respectively. and a step of supplying the second gas.
상기 제1 가스는, 기판에 흡착시키는 박막의 원료인 원료 가스이며, 상기 제2 가스는 당해 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성하는 반응 가스인 성막 방법.According to claim 11,
The first gas is a source gas that is a source of a thin film adsorbed onto a substrate, and the second gas is a reactive gas that reacts with the source gas to generate a reaction product.
상기 적재부의 공전을 정지하고, 상기 제1 처리 영역에서 상기 원료 가스가 흡착된 기판이 제2 처리 영역에 있을 때에 상기 반응 가스의 공급을 개시하는 성막 방법.According to claim 12,
The deposition method of claim 1 , wherein revolution of the loading unit is stopped, and supply of the reaction gas is started when the substrate to which the source gas is adsorbed in the first processing region is located in a second processing region.
상기 제2 처리 영역은 플라즈마 발생부를 구비하고, 상기 반응 가스는 상기 플라즈마 발생부에 의해 플라즈마화되어 공급되는 성막 방법.According to claim 12,
The film forming method of claim 1 , wherein the second processing region includes a plasma generator, and the reaction gas is converted into plasma by the plasma generator and supplied.
상기 적재부의 공전을 정지하고, 상기 제1 처리 영역에서 상기 원료 가스가 흡착된 기판이 제2 처리 영역에 있을 때에, 상기 반응 가스의 공급과 상기 플라즈마 발생부에 의해 플라즈마화를 개시하는 성막 방법.According to claim 14,
The method of forming a film in which revolution of the loading unit is stopped and, when the substrate to which the source gas is adsorbed in the first processing area is located in a second processing area, the reaction gas is supplied and plasma generation is started by the plasma generating unit.
상기 제1 처리 영역에서의 필요한 제1 가스의 공급 시간 및 상기 제2 처리 영역에서의 필요한 제2 가스의 공급 시간이 서로 상이하고, 회전 테이블은, 필요한 가스의 공급 시간이 긴 쪽의 시간에 맞춰서 정지하고 있는 성막 방법.According to claim 11,
The required supply time of the first gas in the first processing region and the required supply time of the second gas in the second processing region are different from each other, and the rotary table adjusts to the longer required gas supply time. Stationary tabernacle method.
상기 필요한 제1 가스를 공급하기 위한 공급 시간이 상기 필요한 제2 가스를 공급하기 위한 공급 시간보다 짧은 경우, 상기 제1 가스의 공급 시간이 상기 제2 가스의 공급 시간보다도 짧게 설정되고, 상기 필요한 제2 가스를 공급하기 위한 공급 시간이 상기 필요한 제1 가스를 공급하기 위한 공급 시간보다 짧은 경우, 상기 제2 가스의 공급 시간이 상기 제1 가스의 공급 시간보다도 짧게 설정되어 있는 성막 방법.According to claim 16,
When the supply time for supplying the necessary first gas is shorter than the supply time for supplying the necessary second gas, the supply time for the first gas is set shorter than the supply time for the second gas, and The film deposition method of claim 1 , wherein when a supply time for supplying the two gases is shorter than a supply time for supplying the necessary first gas, the supply time for the second gas is set shorter than the supply time for the first gas.
상기 적재부를 자전시키는 자전 기구를 포함하고, 적어도 기판에 대하여 상기 처리 가스가 공급되고 있을 때는 당해 기판이 적재되어 있는 적재부가 자전하는 성막 방법.According to claim 11,
and a rotation mechanism for rotating the mounting unit, wherein the mounting unit on which the substrate is mounted rotates at least when the processing gas is being supplied to the substrate.
상기 처리 용기의 둘레 방향으로 자전하는 회전 테이블을 포함하고,
상기 복수의 적재부는, 상기 회전 테이블의 상면측에 배치되어 있는 성막 방법.According to claim 11,
A rotary table rotating in a circumferential direction of the processing container;
The film forming method of claim 1, wherein the plurality of stacking units are arranged on an upper surface side of the rotary table.
상기 기판이 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역에서 교대로 정지한 상태에서 위치하도록 상기 적재부를 간헐적으로 공전시키는 운전 모드를 간헐 회전 모드라고 하면,
상기 기판이 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역을 연속해서 통과하도록 상기 적재부를 연속적으로 공전시키는 연속 회전 모드와, 상기 간헐 회전 모드 중 한쪽을 선택해서 기판의 성막 처리를 행한 후, 후속하는 기판에 대하여 연속 회전 모드와 상기 간헐 회전 모드 중 다른 쪽을 선택해서 성막 처리를 행하는 성막 방법.According to any one of claims 11 to 19,
If the operation mode of intermittently revolving the loading part so that the substrate is alternately positioned in a stopped state in the first processing region and the second processing region is an intermittent rotation mode,
After the substrate film formation process is performed by selecting one of the continuous rotation mode in which the mounting unit continuously revolves so that the substrate continuously passes through the first processing region and the second processing region, and the intermittent rotation mode, the subsequent A film forming method in which a film forming process is performed on a substrate by selecting the other of the continuous rotation mode and the intermittent rotation mode.
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