WO2007037233A1 - 基板処理装置 - Google Patents

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WO2007037233A1
WO2007037233A1 PCT/JP2006/319067 JP2006319067W WO2007037233A1 WO 2007037233 A1 WO2007037233 A1 WO 2007037233A1 JP 2006319067 W JP2006319067 W JP 2006319067W WO 2007037233 A1 WO2007037233 A1 WO 2007037233A1
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processing chamber
pressure
unit
substrate
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PCT/JP2006/319067
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Inventor
Hirohisa Yamazaki
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc.
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    • C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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    • H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
    • H01L21/31616—Deposition of Al2O3
    • H01L21/3162—Deposition of Al2O3 on a silicon body

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly to a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor element such as an IC from a wafer such as silicon.
  • ALD atomic layer deposition
  • TMA (A1 (CH 3), trimethylaluminum) and acid reactive gas O (ozone)
  • film formation is performed by alternately supplying a plurality of types of reactive gases one by one.
  • film thickness control is controlled by the cycle number of reactive gas supply. For example, assuming that the deposition rate is 1 AZ cycle, when forming a 20A film, the deposition process is performed 20 cycles.
  • the main object of the present invention is to prevent or suppress the reaction product from adhering to the pressure measurement unit such as a diaphragm sensor, and to measure the pressure in the processing chamber more accurately by the pressure measurement unit. To provide an apparatus.
  • a processing chamber for accommodating the substrate;
  • a gas supply unit for supplying at least two kinds of gases to the processing chamber;
  • a gas discharge unit for discharging the atmosphere in the processing chamber
  • a control unit that controls the gas supply unit and the gas discharge unit so as to supply and discharge the at least two kinds of gases alternately and repeatedly into the processing chamber, and the gas supplied to the processing chamber.
  • the same number of types of pressure measuring units each of which is connected to a pressure measurement target space via an on-off valve in order to measure the pressure in the processing chamber;
  • the control unit controls the opening and closing of the respective on-off valves so that each of the pressure measurement units is dedicated to the corresponding gas among the at least two types of gases when measuring the pressure in the processing chamber.
  • a substrate processing apparatus for generating a desired thin film on the substrate is provided.
  • a gas supply unit for supplying at least two kinds of gases to the processing chamber
  • a gas discharge unit for discharging the atmosphere in the processing chamber
  • a controller for controlling the gas supply unit and the gas discharge unit so as to supply and discharge the at least two kinds of gases alternately and repeatedly into the processing chamber;
  • a pressure measuring unit that communicates with the pressure measurement target space via an on-off valve to measure the pressure in the processing chamber
  • the control unit may be used when the pressure measurement unit measures the pressure in the processing chamber when one of the at least two types of gases is supplied to or discharged from the processing chamber.
  • a substrate processing apparatus that controls opening and closing of an on-off valve to generate a desired thin film on the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a vertical substrate processing furnace in a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a vertical substrate processing furnace in a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining a nozzle 233 of a vertical substrate processing furnace in a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a partially enlarged view of part A in FIG. 3A.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a processing sequence in a vertical substrate processing furnace in a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view for explaining a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Preferred form for carrying out the invention
  • ALD atomic layer deposition
  • a pressure control monitor composed of a diaphragm sensor
  • a diaphragm sensor for a main material and a diaphragm sensor for a reactive gas such as acid or nitrogen as the main material.
  • a reactive gas diaphragm sensor is used when a reactive gas is allowed to flow, a main material is not allowed to flow, and a diaphragm sensor for the main raw material is not used.
  • the diaphragm sensor for the main material When flowing the main material, the diaphragm sensor for the main material is used, the reactive gas is not flowed, and the diaphragm sensor for the reactive gas is not used. Therefore, the diaphragm sensor for the reactive gas is the main one. Since it is not exposed to raw materials, film formation does not proceed and no reaction product is produced. In addition, when a reactive gas is allowed to flow, a reactive gas diaphragm sensor is used, and the main raw material diaphragm sensor is not used, so the main raw material diaphragm sensor is exposed to the reactive gas. Therefore, the film formation does not proceed and no reaction product is produced.
  • a semiconductor manufacturing apparatus is a main component in a vertical decompression apparatus.
  • Trimethylaluminum (TMA) is used as a material and ozone (O) is used as an oxidizing species
  • ALD film forming equipment Films are formed by alternately supplying TMA and O into the processing chamber.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vertical substrate processing furnace used in a preferred embodiment of the present invention, showing a processing furnace 202 portion in a longitudinal section, and FIG. 2 is preferably used in the present embodiment.
  • It is a schematic block diagram of a vertical substrate processing furnace, and shows a processing furnace 202 portion in a cross section.
  • FIG. 3A is a schematic view for explaining the nozzle 233 of the vertical substrate processing furnace in the substrate processing apparatus of this embodiment
  • FIG. 3B is a partially enlarged view of part A in FIG. 3A.
  • a reaction tube 203 is provided as a reaction vessel for processing a wafer 200 as a substrate inside a heater 207 as a heating device (heating means), and a lower end of the reaction tube 203 is made of, for example, stainless steel or the like.
  • the lower end opening is hermetically closed by the seal cap 219 which is a lid through an O-ring 220 which is a hermetic member.
  • a processing chamber 201 is formed by 209 and the seal cap 219. This merge 209 is fixed to a holding member (hereinafter referred to as heater base 251).
  • Annular flanges are respectively provided at the lower end of the reaction tube 203 and the upper opening end of the hold 209, and an airtight member (hereinafter referred to as an O-ring 220) is disposed between these flanges.
  • the space is hermetically sealed.
  • a boat 217 which is a substrate holding member (substrate holding means), is erected on the seal cap 219 via a boat support 218, and the boat support is a holding body that holds the boat 217. Then, the boat 217 is inserted into the processing chamber 201. On the boat 217, a plurality of wafers 200 to be batch-processed are stacked in a horizontal posture in multiple stages in the tube axis direction.
  • the heater 207 heats the wafer 200 inserted into the processing chamber 201 to a predetermined temperature.
  • the process chamber 201 is provided with two gas supply pipes 232a and 232b as supply paths for supplying a plurality of types, here two types of gases.
  • the gas supply pipes 232a and 232b are provided through the lower part of the manifold 209, and the gas supply pipe 232b merges with the gas supply pipe 232a in the processing chamber 201 to form two gas supply pipes.
  • 232a and 232b communicate with the multi-hole nozzle 233.
  • the nozzle 233 is provided in the processing chamber 201 and is connected to the gas supply pipe 232b. The upper part extends to the region above the decomposition temperature of the supplied TMA.
  • the location where the gas supply pipe 232b force processing chamber 201 merges with the gas supply pipe 232a is an area below the TMA decomposition temperature, which is lower than the temperature of the wafer 200 and the vicinity of the wafer 200. It is an area.
  • a first mass flow controller 241a which is a flow rate control device (flow rate control means)
  • a first valve 243a which is an on-off valve, are further provided in the processing chamber 201 described later.
  • the reactive gas ozone: O
  • O is supplied to the processing chamber 201 through the perforated nozzle 233 installed in the second gas supply pipe 232b.
  • the second mass flow controller 241b which is a device (flow rate control means)
  • the second nozzle 252 which is an on-off valve
  • the TMA container 260
  • the third valve 250 which is an on-off valve
  • the main raw material (trimethylaluminum: TMA) is supplied to the processing chamber 201 via this.
  • the gas supply pipe 232b from the TMA container 260 to the hold 209 is provided with 281 heaters, and the gas supply pipe 232b is kept at 50 to 60 ° C.
  • An inert gas line 232c is connected to the gas supply pipe 232b on the downstream side of the third valve 250 via the open / close valve 253.
  • an inert gas line 232d is connected to the gas supply pipe 232a on the downstream side of the first valve 243a via an open / close valve 254.
  • the processing chamber 201 is connected to a vacuum pump 246, which is an exhaust means, via a fourth valve 243d by a gas exhaust pipe 231 for exhausting gas, and is evacuated.
  • the fourth valve 243d is an open / close valve that can open and close the valve to stop evacuation / evacuation of the processing chamber 201, and further adjust the pressure by adjusting the valve opening.
  • a diaphragm sensor 293 is connected to the gas exhaust pipe 231 via a Baratron protection air valve 291, and a diaphragm sensor 294 is connected via a Baratron protection air valve 292.
  • a nozzle 233 is disposed from the lower part to the upper part of the reaction tube 203 along the stacking direction of the wafers 200.
  • the nozzle 233 is provided with gas supply holes 248b which are supply holes for supplying a plurality of gases.
  • a boat 217 for mounting a plurality of wafers 200 in multiple stages at the same interval is provided in the center of the reaction tube 203.
  • This boat 217 is provided by a boat elevator mechanism not shown in the figure. Access to reaction tube 203 is enabled. Further, in order to improve the uniformity of processing, a boat rotation mechanism 267 which is a rotation device (rotation means) for rotating the boat 217 is provided. By rotating the boat rotation mechanism 267, the boat support base 218 is provided. The boat held in the 2 17 will come to rotate.
  • the controller 280 which is a control unit (control means), includes first and second mass flow controllers 24la, 241b, first to fourth NORLES 243a, 252, 250, 243d, NORLES 253, 254, 291, 292, Heater 207, Vacuum pump 246, Diaphragm sensors 293, 294, Boat rotation mechanism 2 67, Connected to the boat lifting mechanism not shown in the figure, flow adjustment of the first and second mass flow controllers 9241a, 241b , 1st to 3rd Norebu 243a, 252, 250, Noreb 253, 25 4, 291, 292 open / close operation, pressure measurement by diaphragm sensors 293, 294, 4th valve 243d open / close and pressure adjustment operation
  • the temperature of the heater 207 is adjusted, the vacuum pump 246 is activated and stopped, the rotation speed of the boat rotating mechanism 267 is adjusted, and the lifting operation of the boat lifting mechanism is controlled.
  • TMA which is one of the semiconductor device manufacturing processes.
  • Al 2 O film is formed using a gas.
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • TMA (A1 (CH 3), trimethylaluminum) and O (ozone) are supplied alternately.
  • a semiconductor silicon wafer 200 to be formed is loaded into a boat 217 and loaded into a processing chamber 201. After loading, perform the following four steps in sequence.
  • N is used as an inert gas
  • N is used as a carrier gas for TMA.
  • Step 1 let TMA gas flow.
  • TMA is liquid at room temperature and is supplied to processing chamber 201
  • an inert gas such as nitrogen or rare gas called carrier gas
  • carrier gas such as nitrogen or rare gas
  • N is used as the carrier gas.
  • the valve 252 provided in the carrier gas supply pipe 232b, the valve 250 provided between the TMA container 260 and the processing chamber 201, and the fourth valve 243d provided in the gas exhaust pipe 231 are opened together.
  • the carrier gas whose flow rate is adjusted by the second mass flow controller 241b from the carrier gas supply pipe 232b passes through the TMA container 260, and enters the processing chamber 201 from the gas supply hole 248b of the nozzle 233 as a mixed gas of TMA and carrier gas.
  • the gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 while being supplied.
  • the nozzle 291 is opened, and the pressure in the processing chamber 207 is monitored by the diaphragm sensor 293.
  • the valve 292 is closed so that the TMA gas does not enter the diaphragm sensor 294!
  • the fourth valve 243d is appropriately adjusted to maintain the pressure in the processing chamber 201 within a range of 10 to 900 Pa, for example, 60 Pa.
  • the supply flow rate of the carrier gas controlled by the second mass flow controller 241a is 2 slm.
  • the flow rate of TMA is 0.35s lm.
  • the time for supplying TMA is set to 1 to 4 seconds. Thereafter, the time for exposure to an elevated pressure atmosphere for further adsorption may be set to 0 to 4 seconds.
  • the wafer temperature at this time is maintained at a desired temperature in the range of 250 to 450 ° C.
  • opening the open / close valve 254 from the inert gas line 232d connected in the middle of the gas supply pipe 232a to flow the inert gas prevents the TMA gas from flowing into the O side.
  • valve 250 is closed, the fourth valve 243d is opened, and the processing chamber 201 is evacuated to remove the remaining gas after contributing to the film formation of TMA.
  • N is evacuated to remove the remaining gas after contributing to the film formation of TMA.
  • the active gas is fed into the first gas supply pipe 232a, which is the O supply line, and the TMA supply line.
  • Step 2 valve 250a is closed and TMA supply is stopped. Further, the fourth valve 243d of the gas exhaust pipe 231 is kept open, and the processing chamber 201 is exhausted to 20 Pa or less by the vacuum pump 246, and the residual TMA is removed from the processing chamber 201. At this time, N etc.
  • the active gas is supplied to the second gas supply pipe 232b and O supply line, which are TMA supply lines.
  • Step 2 the valve 291 is opened, and the pressure in the processing chamber 207 is monitored by the diaphragm sensor 293. On the other hand, the valve 292 is closed.
  • step 3 let O gas flow.
  • the first valve provided in the first gas supply pipe 232a the first valve provided in the first gas supply pipe 232a
  • the gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 while being supplied to the processing chamber 201 from the gas supply hole 248b of the gas 233.
  • the range is from 10 to 100 Pa, for example, maintained at lOOPa.
  • the supply flow rate of O is in the range of 1 to: LOslm, for example, supplied at 5 slm
  • the time for exposing the wafer 200 to O is 2 to 120 seconds. Heater 207 temperature at this time
  • the nozzle 292 is opened and the diaphragm sensor 294 is used for processing.
  • opening the open / close valve 253 from the inert gas line 232c connected in the middle of the gas supply pipe 232b to flow the inert gas prevents the O gas from flowing into the TMA side.
  • Step 4 the first valve 243a of the first gas supply pipe 232a is closed to supply O
  • an inert gas such as N2 is supplied to the first gas supply pipe 232a which is the O supply line.
  • the gas is supplied from the second gas supply pipe 232b, which is a TMA supply line, to the processing chamber 201, the effect of eliminating residual O is further enhanced.
  • step 4 the nozzle 292 is opened, and the pressure in the processing chamber 207 is monitored by the diaphragm sensor 294. On the other hand, the valve 291 is closed.
  • Steps 1 to 4 are defined as one cycle, and the wafer is obtained by repeating this cycle a plurality of times.
  • the pressure in the processing chamber 207 is monitored by the diaphragm sensor 294.
  • the nozzle 29 1 should be closed so that no O gas enters the diaphragm sensor 293.
  • the diaphragm sensor 293 for the main raw material TMA is used, the reactive gas (O gas) is not flowed, and the valve 292 is closed.
  • Diaphragm sensor 294 is not exposed to the main raw material TMA, so film formation does not proceed and reaction products are not generated in the diaphragm sensor.
  • Reactive gas O gas
  • reaction product can be prevented from accumulating inside the diaphragm sensor, the zero shift of the diaphragm sensor can be prevented and the prevention pressure shift can be prevented.
  • the first gas supply pipe 232a that is the O supply line and the second gas that is the TMA supply line are the first gas supply pipe 232a that is the O supply line and the second gas that is the TMA supply line
  • TMA and O are connected to the nozzle 233.
  • the deposited film can be made Al O by alternately adsorbing and reacting within the TMA and O separately.
  • the substrate processing apparatus is configured as a semiconductor manufacturing apparatus that performs a processing step in a method of manufacturing a semiconductor device, as an example.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view for explaining the substrate processing apparatus of the present embodiment.
  • a processing apparatus 101 according to the present invention using a cassette 110 as a wafer carrier containing a wafer (substrate) 200 made of silicon or the like includes a casing 111. Under the front wall (not shown) of the casing 111, a front maintenance port (not shown) is opened as an opening provided for maintenance, and this front maintenance port (not shown) is opened. A front maintenance door (not shown) that opens and closes is built! In the maintenance door (not shown), a cassette loading / unloading port (substrate container loading / unloading port) (not shown) is established so as to communicate between the inside and outside of the casing 111. The cassette loading / unloading port (not shown) ) Is opened and closed by a front shutter (substrate container loading / unloading opening / closing mechanism) (not shown).
  • a cassette stage (substrate container transfer table) 114 is installed inside the casing 111 of the cassette loading / unloading port (not shown).
  • the cassette 110 is carried onto the cassette stage 114 by an in-process carrying device (not shown), and is also carried on the cassette stage 114.
  • the cassette stage 114 is placed by the in-process transfer device so that the wafer 110 in the cassette 110 has a vertical position of 200 force S and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward.
  • the cassette stage 114 rotates the cassette 110 clockwise 90 ° to the rear of the case, and becomes a Ueno, 200-force S horizontal posture in the cassette 110.
  • the wafer loading / unloading port of the cassette 110 is located behind the case. It is configured to be operable to face the direction.
  • a cassette shelf (substrate container mounting shelf) 105 is installed at a substantially central portion in the front-rear direction of the casing 111.
  • the cassette shelf 105 includes a plurality of cassettes 110 in a plurality of rows and a plurality of rows. Is configured to store.
  • the cassette shelf 105 is provided with a transfer shelf 123 in which a force set 110 to be transferred by the wafer transfer mechanism 125 is stored.
  • a spare cassette shelf 107 is provided above the cassette stage 114, and is configured to preliminarily store the force set 110.
  • a cassette carrying device (substrate container carrying device) 118 is installed between the cassette stage 114 and the cassette shelf 105.
  • the cassette transport device 118 is composed of a cassette elevator (substrate container lifting mechanism) 118a that can be raised and lowered while holding the cassette 110, and a force set transport mechanism (substrate container transport mechanism) 118b as a transport mechanism.
  • the cassette 110 is transported between the cassette stage 114, the cassette shelf 105, and the spare cassette shelf 107 by the continuous operation of the cassette elevator 118a and the cassette transport mechanism 118b.
  • a wafer transfer mechanism (substrate transfer mechanism) 125 is installed behind the cassette shelf 105, and the wafer transfer mechanism 125 allows the wafer 200 to move or move in a horizontal direction. It includes a mounting apparatus (substrate transfer apparatus) 125a and a wafer transfer apparatus elevator (substrate transfer apparatus elevating mechanism) 125b for moving the wafer transfer apparatus 125a up and down.
  • the wafer transfer device elevator 125 b is installed at the right end of the pressure-resistant housing 111.
  • the boat (substrate holder) 217 is provided with the twister (substrate holder) 125c of the wafer transfer device 125a as the placement portion of the wafer 200.
  • the wafer 200 is configured to be loaded (charged) and unloaded (discharged).
  • a processing furnace 202 is provided above the rear portion of the casing 111.
  • the lower end portion of the processing furnace 202 is configured to be opened and closed by a furnace port shatter (furnace port opening / closing mechanism) 147.
  • a boat elevator (substrate holder lifting mechanism) 115 is provided as a lifting mechanism for moving the boat 217 up and down to the processing furnace 202, and is connected to a lifting platform of the boat elevator 115.
  • a seal cap 219 is installed horizontally on the arm 128 as a lid, and the seal cap 219 supports the boat 217 vertically and handles it. It is constructed so that the lower end of the furnace 202 can be closed!
  • the boat 217 includes a plurality of holding members, and each of the plurality of (for example, about 50 to 150) wafers 200 is horizontally aligned with its center aligned in the vertical direction. Configured to hold.
  • a clean unit 134a composed of a supply fan and a dust-proof filter is provided so as to supply clean air having a clean atmosphere. It is configured to be distributed.
  • a clean unit 134b configured with a supply fan and a dustproof filter so as to supply clean air to the left end portion of the casing 111, which is opposite to the wafer transfer device elevator 125b and the boat elevator 115 side.
  • the clean air blown out from the clean unit 134b force is circulated through the wafer transfer device 125a and the boat 217, and then sucked into the exhaust device (not shown) to the outside of the casing 111. Being exhausted! /
  • a cassette loading / unloading port Prior to the cassette 110 being supplied to the cassette stage 114, a cassette loading / unloading port (not shown) is opened by a front shirter (not shown). Thereafter, the cassette 110 is loaded from a cassette loading / unloading port (not shown), and placed on the cassette stage 114 so that the wafer 200 is in a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward. It is. Thereafter, the cassette 110 is rotated 90 ° clockwise in the clockwise direction to the rear of the casing so that the wafer 200 in the cassette 110 is in a horizontal position by the cassette stage 114 and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces the rear of the casing. Be made.
  • the cassette 110 is automatically transported and delivered by the cassette transport device 118 to the designated shelf position of the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf 107, and is temporarily stored. It is transferred from the shelf 105 or the spare cassette shelf 107 to the transfer shelf 123 by the cassette transfer device 118 or directly transferred to the transfer shelf 123.
  • the wafers 200 are picked up from the cassette 110 by the twister 125c of the wafer transfer device 125a through the wafer loading / unloading port, and the boat 217 located behind the transfer chamber. Is charged (charged). Wafer 20 to boat 217 The wafer transfer device 125a that has received 0 returns to the cassette 110 and loads the next wafer 110 into the boat 217.
  • the wafer 200 is processed in the processing furnace 202. After the processing, the wafer 200 and the cassette 110 are discharged out of the casing 111 by the reverse procedure described above.
  • a gas supply unit for supplying at least two kinds of gases to the processing chamber
  • a gas discharge unit for discharging the atmosphere in the processing chamber
  • a control unit that controls the gas supply unit and the gas discharge unit so as to supply and discharge the at least two kinds of gases alternately and repeatedly into the processing chamber, and the gas supplied to the processing chamber.
  • the same number of types of pressure measuring units each of which is connected to a pressure measurement target space via an on-off valve in order to measure the pressure in the processing chamber;
  • the control unit controls the opening and closing of the respective on-off valves so that each of the pressure measurement units is dedicated to the corresponding gas among the at least two types of gases when measuring the pressure in the processing chamber.
  • a substrate processing apparatus for generating a desired thin film on the substrate is provided.
  • the gas includes at least a first gas and a second gas
  • the pressure measuring unit includes a first pressure measuring unit used for the first gas and a second pressure measuring unit used for the second gas,
  • the controller is A first supply step of supplying the first gas to the processing chamber
  • the gas supply unit and the gas exhaust unit are controlled.
  • the pressure in the processing chamber is measured using the first pressure measurement unit
  • the on-off valve is controlled.
  • the pressure measurement target space is a space in a gas exhaust pipe connected to the processing chamber.
  • the pressure measuring unit is a diaphragm sensor.
  • the at least two kinds of gases are gases that form a film by reacting with each other.
  • the at least two kinds of gases are trimethylaluminum and ozone gas, and the thin film formed on the substrate is aluminum oxide.
  • a gas supply unit for supplying at least two kinds of gases to the processing chamber
  • a gas discharge unit for discharging the atmosphere in the processing chamber
  • a controller for controlling the gas supply unit and the gas discharge unit so as to supply and discharge the at least two kinds of gases alternately and repeatedly into the processing chamber;
  • a pressure measuring unit that communicates with the pressure measurement target space via an on-off valve to measure the pressure in the processing chamber
  • the control unit is used when the pressure measurement unit measures the pressure in the processing chamber when one of the at least two types of gases is supplied to or discharged from the processing chamber.
  • a substrate processing apparatus that controls opening and closing of the on-off valve to generate a desired thin film on the substrate.
  • the reaction product is prevented or suppressed from adhering to the pressure measurement unit such as a diaphragm sensor, and the pressure measurement unit can more accurately detect the inside of the processing chamber.
  • the pressure can be measured.
  • the present invention can be particularly suitably used for a substrate processing apparatus that forms a film on a silicon wafer by the ALD method.

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Abstract

　基板を収容する処理室と、前記処理室へ少なくとも２種類のガスを供給するガス供給部と、前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、前記少なくとも２種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、排出するように前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、前記処理室に供給される前記ガスの種類数と同じ数の圧力測定部であって、前記処理室内の圧力を測定するため、それぞれが開閉弁を介して圧力測定対象空間に連通される前記圧力測定部と、を備え、前記制御部は、前記処理室内の圧力測定の際、前記圧力測定部のそれぞれが、前記少なくとも２種類のガスのうち対応するガス専用に用いられるよう、前記それぞれの開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する基板処理装置が開示されている。

Description

明 細 書
基板処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、基板処理装置に関し、特に、シリコン等のウェハから IC等の半導体素子 を製造する半導体製造装置に関する。
背景技術
[0002] 半導体製造装置では、主原料と主原料を酸ィ匕または窒化等の反応性ガスとを交互 にウェハ上へ照射する ALD (atomic layer deposition)成膜が行われている。
[0003] 例えば Al O (酸ィ匕アルミニウム)膜を形成する場合には、 ALD法を用いて、主原
2 3
料である TMA (A1 (CH ) 、トリメチルアルミニウム）と酸ィ匕性の反応性ガス O (オゾン
3 3 3
)とを交互に供給することにより 250〜450°Cの低温で高品質の成膜が可能である。 このように、 ALD法では、複数種類の反応性ガスを 1種類ずつ交互に供給することに よって成膜を行う。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する。 例えば、成膜速度が 1AZサイクルとすると、 20Aの膜を形成する場合、成膜処理を 20サイクル行う。
[0004] このような、主原料と主原料を酸ィ匕または窒化等の反応性ガスとを交互にウェハ上 へ照射する ALD (atomic layer deposition)成膜を可能とする半導体製造装置では、 処理室内の圧力を測定するダイヤフラムセンサ内部に反応生成物が付着するという 問題がある。反応生成物が付着すると、ダイヤフラムセンサのゼロ点力 Base圧力が プラス方向またはマイナス方向にシフトする。このため実際に設定したい圧力が得ら れず、適正な圧力制御ができなくなるという問題があった。
[0005] 従って、本発明の主な目的は、ダイヤフラムセンサ等の圧力測定部に反応生成物 が付着するのを防止または抑制し、圧力測定部によってより正確に処理室内の圧力 を測定できる基板処理装置を提供することにある。
発明の開示
[0006] 本発明の一態様によれば、
基板を収容する処理室と、 前記処理室へ少なくとも 2種類のガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、
前記少なくとも 2種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、 排出するように前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、 前記処理室に供給される前記ガスの種類数と同じ数の圧力測定部であって、前記 処理室内の圧力を測定するため、それぞれが開閉弁を介して圧力測定対象空間に 連通される前記圧力測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記処理室内の圧力測定の際、前記圧力測定部のそれぞれが、 前記少なくとも 2種類のガスのうち対応するガス専用に用いられるよう、前記それぞれ の開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する基板処理装置が 提供される。
[0007] 本発明の他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室へ少なくとも 2種類のガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、
前記少なくとも 2種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、 排出するよう前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、
前記処理室内の圧力を測定するため、開閉弁を介して圧力測定対象空間に連通 される圧力測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力測定部が前記少なくとも 2種類のガスのうち一方のガスが 前記処理室に対して供給または排出される時の前記処理室内の圧力測定の際に用 いられるよう、前記開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する 基板処理装置が提供される。
図面の簡単な説明
[0008] [図 1]本発明の一実施例の基板処理装置における縦型基板処理炉の概略縦断面図 である。 [図 2]本発明の一実施例の基板処理装置における縦型基板処理炉の概略横断面図 である。
[図 3A]本発明の一実施例の基板処理装置における縦型基板処理炉のノズル 233を 説明するための概略図である。
[図 3B]図 3Aの A部の部分拡大図である。
[図 4]本発明の一実施例の基板処理装置における縦型基板処理炉における処理の シーケンスを説明するための図である。
[図 5]本発明の一実施例の基板処理装置を説明するための概略斜視図である。 発明を実施するための好ましい形態
[0009] 次に本発明の好ま ヽ実施例を説明する。
本発明の好ま 、実施例では、ある膜種を構成する主原料と主原料を酸化または 窒化等の反応性ガスとを交互にウェハ上へ照射する ALD (atomic layer deposition) 成膜を可能とする半導体製造装置において、ダイヤフラムセンサで構成される圧力 制御モニタを用いるとき、主原料用のダイヤフラムセンサと、主原料を酸ィ匕または窒 化等の反応性ガス用のダイヤフラムセンサを有し、主原料を流すときには、主原料用 のダイヤフラムセンサを使用し、反応性ガスを流さずかつ反応性ガス用のダイヤフラ ムセンサは使用しない。また、反応性ガスを流すときには反応性ガス用のダイヤフラ ムセンサを使用し、主原料を流さずかつ主原料用のダイヤフラムセンサは使用しな ヽ シーケンスを用いる。
[0010] 主原料を流すときには、主原料用のダイヤフラムセンサを使用し、反応性ガスを流 さずかつ反応性ガス用のダイヤフラムセンサは使用しな 、ので、反応性ガス用のダイ ャフラムセンサは主原料に暴露されないため、成膜が進行せず、反応生成物が生じ ない。また、反応性ガスを流す時には反応性ガス用のダイヤフラムセンサを使用し、 主原料を流さずかつ主原料用のダイヤフラムセンサは使用しな 、ので、主原料用の ダイヤフラムセンサは反応性ガスに暴露されないため、成膜が進行せず、反応生成 物が生じない。
[0011] 次に、本発明の好ましい実施例を図面を参照してより詳細に説明する。
本発明の好ましい実施例に係る半導体製造装置は、縦型減圧装置において主原 料としてトリメチルアルミニウム (TMA)を使用し、酸化種としてオゾン (O )を使用する
3
ALD成膜装置である。処理室内に、 TMAと Oとを交互に供給することにより成膜が
3
進行する。
[0012] 図 1は、本発明の好ましい実施例で用いられる縦型の基板処理炉の概略構成図で あり、処理炉 202部分を縦断面で示し、図 2は本実施例で好適に用いられる縦型の 基板処理炉の概略構成図であり、処理炉 202部分を横断面で示す。図 3Aは、本実 施例の基板処理装置における縦型基板処理炉のノズル 233を説明するため概略図 であり、図 3Bは図 3Aの A部の部分拡大図である。
[0013] 加熱装置 (加熱手段)であるヒータ 207の内側に、基板であるウェハ 200を処理す る反応容器として反応管 203が設けられ、この反応管 203の下端には、例えばステン レス等よりなるマ-ホールド 209が係合され、さらにその下端開口は蓋体であるシー ルキャップ 219により気密部材である Oリング 220を介して気密に閉塞され、少なくと も、反応管 203、マ-ホールド 209、及びシールキャップ 219により処理室 201を形 成している。このマ-ホールド 209は保持部材（以下ヒータベース 251)に固定される
[0014] 反応管 203の下端部およびマ-ホールド 209の上部開口端部には、それぞれ環状 のフランジが設けられ、これらのフランジ間には気密部材（以下 Oリング 220)が配置 され、両者の間は気密にシールされている。
[0015] シールキャップ 219にはボート支持台 218を介して基板保持部材 (基板保持手段） であるボート 217が立設され、ボート支持台はボート 217を保持する保持体となって いる。そして、ボート 217は処理室 201に挿入される。ボート 217にはバッチ処理され る複数のウェハ 200が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。ヒータ 207は処理 室 201に挿入されたウェハ 200を所定の温度に加熱する。
[0016] 処理室 201へは複数種類、ここでは 2種類のガスを供給する供給経路としての 2本 のガ供給管 232a、 232bが設けられている。ガス供給管 232a、 232bは、マ-ホール ド 209の下部を貫通して設けられており、ガス供給管 232bは、処理室 201内でガス 供給管 232aと合流して、 2本のガス供給管 232a、 232bがー本の多孔ノズル 233に 連通している。ノズル 233は、処理室 201内に設けられており、ガス供給管 232bから 供給される TMAの分解温度以上の領域にその上部が延在している。しかし、ガス供 給管 232b力 処理室 201内でガス供給管 232aと合流している箇所は、 TMAの分 解温度未満の領域であり、ウェハ 200およびウェハ 200付近の温度よりも低 、温度 の領域である。ここでは、第 1のガス供給管 232aからは、流量制御装置 (流量制御手 段）である第 1のマスフローコントローラ 241a及び開閉弁である第 1のバルブ 243aを 介し、更に後述する処理室 201内に設置された多孔ノズル 233を通して、処理室 20 1に反応性ガス (オゾン: O )が供給され、第 2のガス供給管 232bからは、流量制御
3
装置 (流量制御手段)である第 2のマスフローコントローラ 241b、開閉弁である第 2の ノ レブ 252、 TMA容器 260、及び開閉弁である第 3のバルブ 250を介し、先に述べ た多孔ノズル 233を介して処理室 201に主原料（トリメチルアルミニウム: TMA)が供 給される。 TMA容器 260からマ-ホールド 209までのガス供給管 232bには、ヒータ 281力設けられ、ガス供給管 232bを 50〜60°Cに保って ヽる。
[0017] ガス供給管 232bには、不活性ガスのライン 232cが開閉バルブ 253を介して第 3の バルブ 250の下流側に接続されている。また、ガス供給管 232aには、不活性ガスの ライン 232dが開閉バルブ 254を介して第 1のバルブ 243aの下流側に接続されてい る。
[0018] 処理室 201はガスを排気するガス排気管 231により第 4のバルブ 243dを介して排 気手段である真空ポンプ 246に接続され、真空排気されるようになっている。尚、この 第 4のバルブ 243dは弁を開閉して処理室 201の真空排気 ·真空排気停止ができ、 更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。
[0019] ガス排気管 231には、バラトロン保護用エアバルブ 291を介してダイヤフラムセンサ 293力接続され、バラトロン保護用エアバルブ 292を介してダイヤフラムセンサ 294が 接続されている。
[0020] ノズル 233が、反応管 203の下部より上部にわたりウェハ 200の積載方向に沿って 配設されて 、る。そしてノズル 233には複数のガスを供給する供給孔であるガス供給 孔 248bが設けられている。
[0021] 反応管 203内の中央部には複数枚のウェハ 200を多段に同一間隔で載置するボ ート 217が設けられており、このボート 217は図中省略のボートエレベータ機構により 反応管 203に出入りできるようになつている。また処理の均一性を向上する為にボー ト 217を回転するための回転装置（回転手段)であるボート回転機構 267が設けてあ り、ボート回転機構 267を回転することにより、ボート支持台 218に保持されたボート 2 17を回転するようになって 、る。
[0022] 制御部（制御手段）であるコントローラ 280は、第 1、第 2のマスフローコントローラ 24 la、 241b,第 1〜第 4のノ ノレブ 243a、 252、 250、 243d, ノ ノレブ 253、 254、 291、 292、ヒータ 207、真空ポンプ 246、ダイヤフラムセンサ 293、 294、ボート回転機構 2 67、図中省略のボート昇降機構に接続されており、第 1、第 2のマスフローコントロー 9241a, 241bの流量調整、第 1〜第 3のノ ノレブ 243a、 252、 250、 ノ ノレブ 253、 25 4、 291、 292の開閉動作、ダイヤフラムセンサ 293、 294による圧力の測定、第 4の バルブ 243dの開閉及び圧力調整動作、ヒータ 207の温度調節、真空ポンプ 246の 起動'停止、ボート回転機構 267の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御 が行われる。
[0023] 次に ALD法による成膜例として、半導体デバイスの製造工程の一つである、 TMA 及び。ガスを用いて Al O膜を成膜する場合を説明する。
3 2 3
[0024] CVD (Chemical Vapor Deposition)法の中の 1つである ALD (Atomic Layer Deposi tion)法は、ある成膜条件 (温度、時間等)の下で、成膜に用いる 2種類 (またはそれ 以上)の原料ガスを 1種類ずつ交互に基板上に供給し、 1原子層単位で吸着させ、 表面反応を利用して成膜を行う手法である。
[0025] 本実施例のように、 Al O (酸ィ匕アルミニウム)膜を形成する場合には、 ALD法を用
2 3
いて、 TMA (A1(CH ) 、トリメチルアルミニウム）と O (オゾン）とを交互に供給するこ
3 3 3
とにより 250〜450°Cの低温で高品質の成膜が可能である。
[0026] まず成膜しょうとする半導体シリコンウェハ 200をボート 217に装填し、処理室 201 に搬入する。搬入後、次の 4つのステップを順次実行する。
なお、本実施例では、不活性ガスとして、 Nを使用し、 TMAのキャリアガスとして N
2
を使用する。
2
[0027] (ステップ 1)
ステップ 1では、 TMAガスを流す。 TMAは常温で液体であり、処理室 201に供給 するには、加熱して気化させてから供給する方法、キャリアガスと呼ばれる窒素や希 ガスなどの不活性ガスを TMA容器 260の中に通し、気化して!/、る分をそのキャリア ガスと共に処理炉へと供給する方法などがあるが、例として後者のケースで説明する 。キャリアガスとしては Nを用いる。
2
[0028] まずキャリアガス供給管 232bに設けたバルブ 252、 TMA容器 260と処理室 201の 間に設けられたバルブ 250、及びガス排気管 231に設けた第 4のバルブ 243dを共 に開けて、キャリアガス供給管 232bから第 2のマスフローコントローラ 241bにより流 量調節されたキャリアガスが TMA容器 260の中を通り、 TMAとキャリアガスの混合 ガスとして、ノズル 233のガス供給孔 248bから処理室 201に供給しつつガス排気管 231から排気する。
[0029] また、 TMAを流す際には、ノ レブ 291を開け、ダイヤフラムセンサ 293によって処 理室 207内の圧力をモニターする。一方、バルブ 292は閉めておき、ダイヤフラムセ ンサ 294内に TMAガスが侵入しな!、ようにしておく。
[0030] TMAガスを流すときは、第 4のバルブ 243dを適正に調整して処理室 201内圧力 を 10〜900Paの範囲であって、例えば 60Paに維持する。第 2のマスフローコント口 ーラ 241aで制御するキャリアガスの供給流量は 2slmである。 TMAの流量は 0. 35s lmである。 TMAを供給するための時間は 1〜4秒設定する。その後さらに吸着させ るため上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を 0〜4秒に設定しても良い。このときのゥ ェハ温度は、 250〜450°Cの範囲の所望の温度で維持される。
[0031] 同時にガス供給管 232aの途中につながつている不活性ガスのライン 232dから開 閉バルブ 254を開けて不活性ガスを流すと O側に TMAガスが回り込むことを防ぐこ
3
とがでさる。
[0032] その後、バルブ 250を閉じ、第 4のバルブ 243dを開けて処理室 201を真空排気し 、残留する TMAの成膜に寄与した後のガスを排除する。また、この時には N等の不
2 活性ガスを、 O供給ラインである第 1のガス供給管 232aおよび TMA供給ラインであ
3
る第 2のガス供給管 232bからそれぞれ処理室 201に供給すると、さらに残留する T MAを処理室 201から排除する効果が高まる。
[0033] (ステップ 2) ステップ 2では、バルブ 250aを閉めて TMAの供給を止める。また、ガス排気管 23 1の第 4のバルブ 243dは開いたままにし真空ポンプ 246により、処理室 201を 20Pa 以下に排気し、残留 TMAを処理室 201から排除する。また、この時には、 N等の不
2 活性ガスを、 TMA供給ラインである第 2のガス供給管 232bおよび O供給ラインであ
3
る第 1のガス供給管 232aからそれぞれ処理室 201に供給すると、残留 TMAを排除 する効果が更に高まる。
[0034] ステップ 2では、バルブ 291を開け、ダイヤフラムセンサ 293によって処理室 207内 の圧力をモニターする。一方、バルブ 292は閉めておく。
[0035] (ステップ 3)
ステップ 3では、 Oガスを流す。まず第 1のガス供給管 232aに設けた第 1のバルブ
3
243a,及びガス排気管 231に設けた第 4のバルブ 243dを共に開けて、第 1のガス供 給管 232aから第 1のマスフローコントローラ 243aにより流量調整された Oガスをノズ
3 ル 233のガス供給孔 248bから処理室 201に供給しつつガス排気管 231から排気す る。 Oガスを流すときは、第 4のバルブ 243dを適正に調節して処理室 201内圧力を
3
10〜100Paの範囲であって、例えば lOOPaに維持する。第 1のマスフローコントロー ラ 241aで制御する Oの供給流量は 1〜： LOslmの範囲であって、例えば 5slmで供給
3
される。 Oにウェハ 200を晒す時間は 2〜 120秒間である。このときのヒータ 207温度
3
はウェハの温度が 250〜450°Cの範囲であって、例えば 400°Cになるよう設定してあ る。
[0036] また、 Oガスを流す際には、ノ レブ 292を開け、ダイヤフラムセンサ 294によって処
3
理室 207内の圧力をモニターする。一方、バルブ 291は閉めておき、ダイヤフラムセ ンサ 293内に Oガスが侵入しな!、ようにしておく。
3
[0037] 同時にガス供給管 232bの途中につながつている不活性ガスのライン 232cから開 閉バルブ 253を開けて不活性ガスを流すと TMA側に Oガスが回り込むことを防ぐこ
3
とがでさる。
[0038] Oの供給により、ウェハ 200の表面に吸着した TMAと Oとが表面反応して、ゥェ
3 3
ノ、 200上に Al O膜が成膜される。
2 3
[0039] (ステップ 4) ステップ 4では、第 1のガス供給管 232aの第 1のバルブ 243aを閉めて、 Oの供給
3 を止める。また、ガス排気管 231の第 4のバルブ 243dは開いたままにし真空ポンプ 2 46により、処理室 201を 20Pa以下に排気し、残留 Oを処理室 201から排除する。ま
3
た、この時には、 N2等の不活性ガスを、 O供給ラインである第 1のガス供給管 232a
3
および TMA供給ラインである第 2のガス供給管 232bからそれぞれ処理室 201に供 給すると、残留 Oを排除する効果が更に高まる。
3
[0040] ステップ 4では、ノ レブ 292を開け、ダイヤフラムセンサ 294によって処理室 207内 の圧力をモニターする。一方、バルブ 291は閉めておく。
[0041] 上記ステップ 1〜4を 1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウェハ
200上に所定膜厚の Al O膜を成膜する。以上のシーケンスを図 4に示す。
2 3
[0042] TMAを流す際には、ノ レブ 291を開け、ダイヤフラムセンサ 293によって処理室 2 07内の圧力をモニターする。バルブ 292は閉めておき、ダイヤフラムセンサ 294内に TMAガスが侵入しないようにしておく。また、 Oガスを流す際には、ノ レブ 292を開
3
け、ダイヤフラムセンサ 294によって処理室 207内の圧力をモニターする。ノ レブ 29 1は閉めておき、ダイヤフラムセンサ 293内に Oガスが侵入しないようにしておく。
3
[0043] 主原料の TMAを流すときには、主原料 TMA用のダイヤフラムセンサ 293を使用し 、反応性ガス（Oガス）を流さずかつバルブ 292は閉めておくので、反応性ガス（O
3 3 ガス）用のダイヤフラムセンサ 294は主原料の TMAに暴露されないため、成膜が進 行せず、ダイヤフラムセンサ内に反応生成物が生じない。また、反応性ガス (Oガス）
3 を流す時には反応性ガス (Oガス)用のダイヤフラムセンサ 294を使用し、主原料 T
3
MAを流さずかつバルブ 291は閉めておくので、主原料 TMA用のダイヤフラムセン サは反応性ガス (Oガス）に暴露されないため、成膜が進行せず、ダイヤフラムセン
3
サ内に反応生成物が生じない。このように、反応生成物がダイヤフラムセンサ内部に 堆積することを防ぐことができるため、ダイヤフラムセンサのゼロ点ズレを防止し、防止 圧力シフトを防止することができる。
[0044] なお、上記実施例では主原料 TMAを流す際および反応性ガス (Oガス）を流す際
3
の両方の圧力をモニタしていたが、どちらか一方の圧力制御モニタだけが必要な場 合は、ダイヤフラムセンサ 1つの構成で、一方のガスだけの圧力モニタとして使用する ことができる。
[0045] また、 O供給ラインである第 1のガス供給管 232aおよび TMA供給ラインである第 2
3
のガス供給管 232bを処理室 201内で合流させることにより、 TMAと Oをノズル 233
3
内でも交互に吸着、反応させて堆積膜を Al Oとすることができ、 TMAと Oを別々
2 3 3 のノズルで供給する場合に TMAノズル内で異物発生源になる可能性がある A1膜が 生成するという問題をなくすることができる。 Al O膜は、 A膿よりも密着性が良ぐ剥
2 3
がれにくいので、異物発生源になりにくい。
[0046] 次に、図 5を参照して、本発明の好ましい一実施例の基板処理装置を説明する。
本発明の好ましい一実施例において、基板処理装置は、一例として、半導体装置 の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。図 5は、本実施例の基板処理装置を説明するための概略斜透視図である。
[0047] シリコン等からなるウェハ（基板） 200を収納したウェハキャリアとしてのカセット 110 が使用されている本発明の処理装置 101は、筐体 111を備えている。筐体 111の正 面壁（図示せず)の下方にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正 面メンテナンス口（図示せず）が開設され、この正面メンテナンス口（図示せず)を開 閉する正面メンテナンス扉（図示せず）が建て付けられて!/、る。メンテナンス扉（図示 せず）には、カセット搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）（図示せず)が筐体 111 内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口（図示せず）はフロントシヤ ッタ (基板収容器搬入搬出口開閉機構）（図示せず)によって開閉されるようになって いる。
[0048] カセット搬入搬出口（図示せず)の筐体 111内側にはカセットステージ (基板収容器 受渡し台） 114が設置されている。カセット 110はカセットステージ 114上に工程内搬 送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、カセットステージ 114上力 搬出さ れるようになっている。
[0049] カセットステージ 114は、工程内搬送装置によって、カセット 110内のウエノ、 200力 S 垂直姿勢となり、カセット 110のウェハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。 カセットステージ 114は、カセット 110を筐体後方に右回り縦方向 90° 回転し、カセッ ト 110内のウエノ、 200力 S水平姿勢となり、カセット 110のウェハ出し入れ口が筐体後 方を向くように動作可能となるよう構成されて 、る。
[0050] 筐体 111内の前後方向の略中央部には、カセット棚 (基板収容器載置棚） 105が設 置されており、カセット棚 105は複数段複数列にて複数個のカセット 110を保管する ように構成されている。カセット棚 105にはウェハ移載機構 125の搬送対象となる力 セット 110が収納される移載棚 123が設けられている。
[0051] また、カセットステージ 114の上方には予備カセット棚 107が設けられ、予備的に力 セット 110を保管するように構成されて 、る。
[0052] カセットステージ 114とカセット棚 105との間には、カセット搬送装置 (基板収容器搬 送装置） 118が設置されている。カセット搬送装置 118は、カセット 110を保持したま ま昇降可能なカセットエレベータ (基板収容器昇降機構） 118aと搬送機構としての力 セット搬送機構 (基板収容器搬送機構） 118bとで構成されており、カセットエレべ一 タ 118aとカセット搬送機構 118bとの連続動作により、カセットステージ 114、カセット 棚 105、予備カセット棚 107との間で、カセット 110を搬送するように構成されている。
[0053] カセット棚 105の後方には、ウェハ移載機構 (基板移載機構） 125が設置されてお り、ウェハ移載機構 125は、ウェハ 200を水平方向に回転ないし直動可能なウェハ 移載装置 (基板移載装置） 125aおよびウェハ移載装置 125aを昇降させるためのゥ ェハ移載装置エレベータ (基板移載装置昇降機構) 125bとで構成されている。ゥェ ハ移載装置エレベータ 125bは、耐圧筐体 111の右側端部に設置されている。これら 、ウェハ移載装置エレベータ 125bおよびウェハ移載装置 125aの連続動作により、 ウェハ移載装置 125aのツイ一ザ (基板保持体） 125cをウェハ 200の載置部として、 ボート (基板保持具) 217に対してウェハ 200を装填 (チャージング)および脱装 (ディ スチャージング)するように構成されて 、る。
[0054] 筐体 111の後部上方には、処理炉 202が設けられている。処理炉 202の下端部は 、炉口シャツタ (炉口開閉機構） 147により開閉されるように構成されて 、る。
[0055] 処理炉 202の下方にはボート 217を処理炉 202に昇降させる昇降機構としてのボ ートエレベータ (基板保持具昇降機構） 115が設けられ、ボートエレベータ 115の昇 降台に連結された連結具としてのアーム 128には蓋体としてのシールキャップ 219が 水平に据え付けられており、シールキャップ 219はボート 217を垂直に支持し、処理 炉 202の下端部を閉塞可能なように構成されて!、る。
[0056] ボート 217は複数本の保持部材を備えており、複数枚 (例えば、 50枚〜 150枚程 度）のウェハ 200をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平 に保持するように構成されて 、る。
[0057] カセット棚 105の上方には、清浄ィ匕した雰囲気であるクリーンエアを供給するよう供 給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット 134aが設けられておりタリー ンエアを筐体 111の内部に流通させるように構成されて 、る。
[0058] また、ウェハ移載装置エレベータ 125bおよびボートエレベータ 115側と反対側で ある筐体 111の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給ファンおよび防塵フ ィルタで構成されたクリーンユニット 134bが設置されており、クリーンユニット 134b力 ら吹き出されたクリーンエアは、ウェハ移載装置 125a、ボート 217を流通した後に、 図示しな 、排気装置に吸 、込まれて、筐体 111の外部に排気されるようになって!/、る
[0059] 次に、本実施例の基板処理装置の動作について説明する。
カセット 110がカセットステージ 114に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口（ 図示せず）がフロントシャツタ（図示せず）によって開放される。その後、カセット 110は カセット搬入搬出口（図示せず)から搬入され、カセットステージ 114の上にウェハ 20 0が垂直姿勢であって、カセット 110のウェハ出し入れ口が上方向を向くように載置さ れる。その後、カセット 110は、カセットステージ 114によって、カセット 110内のゥェ ハ 200が水平姿勢となり、カセット 110のウェハ出し入れ口が筐体後方を向けるよう に、筐体後方に右周り縦方向 90° 回転させられる。
[0060] 次に、カセット 110は、カセット棚 105ないし予備カセット棚 107の指定された棚位 置へカセット搬送装置 118によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管 された後、カセット棚 105ないし予備カセット棚 107からカセット搬送装置 118によつ て移載棚 123に移載されるか、もしくは直接移載棚 123に搬送される。
[0061] カセット 110が移載棚 123に移載されると、ウェハ 200はカセット 110からウェハ移 載装置 125aのツイ一ザ 125cによってウェハ出し入れ口を通じてピックアップされ、 移載室の後方にあるボート 217に装填 (チャージング)される。ボート 217にウェハ 20 0を受け渡したウェハ移載装置 125aはカセット 110に戻り、次のウェハ 110をボート 2 17に装填する。
[0062] 予め指定された枚数のウェハ 200がボート 217に装填されると、炉ロシャツタ 147 によって閉じられていた処理炉 202の下端部力 炉ロシャツタ 147によって、開放さ れる。続いて、ウエノ、 200群を保持したボート 217はシールキャップ 219がボートエレ ベータ 115によって上昇されることにより、処理炉 202内へ搬入（ローデイング）されて 行く。
[0063] ローデイング後は、処理炉 202にてウェハ 200に処理が実施される。処理後は、上 述の逆の手順で、ウェハ 200およびカセット 110は筐体 111の外部へ払出される。
[0064] 以上説明したように、本発明の好ましい一態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室へ少なくとも 2種類のガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、
前記少なくとも 2種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、 排出するように前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、 前記処理室に供給される前記ガスの種類数と同じ数の圧力測定部であって、前記 処理室内の圧力を測定するため、それぞれが開閉弁を介して圧力測定対象空間に 連通される前記圧力測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記処理室内の圧力測定の際、前記圧力測定部のそれぞれが、 前記少なくとも 2種類のガスのうち対応するガス専用に用いられるよう、前記それぞれ の開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する基板処理装置が 提供される。
[0065] 好ましくは、
前記ガスは、少なくとも第 1のガスと第 2のガスを含み、
前記圧力測定部は、前記第 1のガス用として用いられる第 1の圧力測定部と、前記 第 2のガス用として用いられる第 2の圧力測定部とを含み、
前記制御部は、 前記第 1のガスを前記処理室へ供給する第 1の供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第 1のガスを前記処理室力 排出する第 1の排出ェ 程と、
前記第 2のガスを前記処理室へ供給する第 2の供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第 2のガスを前記処理室力 排出する第 2の排出ェ 程とを、所定回数繰り返すため、前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御し、 更に前記制御部は、
前記第 1の供給工程と第 1の排出工程では、前記第 1の圧力測定部を用いて前記 処理室内の圧力を測定し、
前記第 2の供給工程と第 2の排出工程では、前記第 2の圧力測定部を用いて前記 処理室内の圧力を測定させるため、
前記開閉弁を制御する。
[0066] また、好ましくは、前記圧力測定対象空間は、前記処理室に接続されたガス排気管 内の空間である。好ましくは、前記圧力測定部はダイヤフラムセンサである。
[0067] また、好ましくは、前記少なくとも 2種類のガスは、互いに反応することで膜を生成す るガスである。好ましくは、前記少なくとも 2種類のガスは、トリメチルアルミニウムとォ ゾンのガスであって、前記基板上に生成される前記薄膜は酸ィ匕アルミニウムである。
[0068] 本発明の好ましい他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室へ少なくとも 2種類のガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、
前記少なくとも 2種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、 排出するよう前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、
前記処理室内の圧力を測定するため、開閉弁を介して圧力測定対象空間に連通 される圧力測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力測定部が前記少なくとも 2種類のガスのうち一方のガスが 前記処理室に対して供給または排出される時の前記処理室内の圧力測定の際に用 いられるよう、前記開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する 基板処理装置が提供される。
[0069] 明細書、特許請求の範囲、図面および要約書を含む 2005年 9月 27日提出の日本 国特許出願 2005— 279836号の開示内容全体は、本国際出願で指定した指定国 、又は選択した選択国の国内法令の許す限り、そのまま引用してここに組み込まれる
[0070] 種々の典型的な実施の形態を示しかつ説明してきたが、本発明はそれらの実施の 形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の請求の範囲によってのみ限定 されるちのである。
産業上の利用可能性
[0071] 以上説明したように、本発明の好ましい形態によれば、ダイヤフラムセンサ等の圧 力測定部に反応生成物が付着するのを防止または抑制し、圧力測定部によってより 正確に処理室内の圧力を測定できる。
その結果、本発明は、シリコンウェハ上に ALD法により成膜を行う基板処理装置に 特に好適に利用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 基板を収容する処理室と、
前記処理室へ少なくとも 2種類のガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、
前記少なくとも 2種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、 排出するように前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、 前記処理室に供給される前記ガスの種類数と同じ数の圧力測定部であって、前記 処理室内の圧力を測定するため、それぞれが開閉弁を介して圧力測定対象空間に 連通される前記圧力測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記処理室内の圧力測定の際、前記圧力測定部のそれぞれが、 前記少なくとも 2種類のガスのうち対応するガス専用に用いられるよう、前記それぞれ の開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する基板処理装置。
[2] 前記ガスは、少なくとも第 1のガスと第 2のガスを含み、
前記圧力測定部は、前記第 1のガス用として用いられる第 1の圧力測定部と、前記 第 2のガス用として用いられる第 2の圧力測定部とを含み、
前記制御部は、
前記第 1のガスを前記処理室へ供給する第 1の供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第 1のガスを前記処理室力 排出する第 1の排出ェ 程と、
前記第 2のガスを前記処理室へ供給する第 2の供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第 2のガスを前記処理室力 排出する第 2の排出ェ 程とを、所定回数繰り返すため、前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御し、 更に前記制御部は、
前記第 1の供給工程と第 1の排出工程では、前記第 1の圧力測定部を用いて前記 処理室内の圧力を測定し、
前記第 2の供給工程と第 2の排出工程では、前記第 2の圧力測定部を用いて前記 処理室内の圧力を測定させるため、 前記開閉弁を制御する請求項 1記載の基板処理装置。
[3] 前記圧力測定対象空間は、前記処理室に接続されたガス排気管内の空間である 請求項 1に記載基板処理装置。
[4] 前記圧力測定部はダイヤフラムセンサである請求項 3記載の基板処理装置。
[5] 前記少なくとも 2種類のガスは、互いに反応することで膜を生成するガスである請求 項 1記載の基板処理装置。
[6] 前記少なくとも 2種類のガスは、トリメチルアルミニウムとオゾンのガスであって、前記 基板上に生成される前記薄膜は酸化アルミニウムである請求項 5記載の基板処理装 置。
[7] 基板を収容する処理室と、
前記処理室へ少なくとも 2種類のガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排出するガス排出部と、
前記少なくとも 2種類のガスを交互に所定回数繰り返して、前記処理室内に供給、 排出するよう前記ガス供給部および前記ガス排出部を制御する制御部と、
前記処理室内の圧力を測定するため、開閉弁を介して圧力測定対象空間に連通 される圧力測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力測定部が前記少なくとも 2種類のガスのうち一方のガスが 前記処理室に対して供給または排出される時の前記処理室内の圧力測定の際に用 いられるよう、前記開閉弁の開閉を制御して、前記基板上に所望の薄膜を生成する 基板処理装置。
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