説明

半導体装置の製造方法及び基板処理装置

【課題】基板の処理の終了後に余熱によって薄膜に所望しない反応が生じてしまうことを防止でき、薄膜の結晶構造を安定させ、搬送ロボット等の破損を低減する。
【解決手段】複数の処理領域を有する反応容器内に設けられた基板支持部に基板を載置する工程と、基板を所定の処理温度に加熱しつつ、第1のガスを第1の処理領域内に供給し、プラズマ状態とした第2のガスを第2の処理領域内に供給し、第1の処理領域及び第2の処理領域を基板が通過するようにさせて、基板上に薄膜を形成する工程と、反応容器内への第1のガス及び第2のガスの供給を停止し、反応容器内に不活性ガスを供給して処理済みの基板を冷却する工程と、反応容器外に処理後の基板を搬出する工程と、を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法、及び係る工程を実施する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えばフラッシュメモリやDRAM(Dynamic Random Access Memory)等の半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に薄膜を形成する基板処理工程が実施されることがある。係る工程を実施する基板処理装置として、サセプタ上に載置された複数の基板上に同時に薄膜を形成する反応チャンバを備えた薄膜蒸着装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表2008−524842号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述の薄膜蒸着装置は、基板処理が終了した後、直ちに反応容器から基板を搬出するように構成されていた。すなわち、成膜処理直後の高温の基板を反応容器から搬出するように構成されていた。このため、基板の処理が終了した後であっても、基板の余熱によって基板上に形成された薄膜が高温に維持されてしまい、薄膜上で所望しない反応が生じてしまう場合があった。また、基板の処理の終了直後は、基板上に形成された薄膜の結晶構造が安定していないため、処理領域内に残留する不純物等が膜中に混入し、膜質が低下してしまう場合があった。さらに、基板の搬出に用いる搬送ロボット等が、熱により破損してしまう場合があった。
【0005】
本発明は、基板処理の終了後に余熱によって薄膜に所望しない反応が生じてしまうことを防止でき、薄膜の結晶構造を安定させ、搬送ロボット等の破損を低減することが可能な基板処理装置、及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様によれば、
複数の処理領域を有する反応容器内に設けられた基板支持部に基板を載置する工程と、
前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、第1のガスを第1の処理領域内に供給し、プラズマ状態とした第2のガスを第2の処理領域内に供給し、前記第1の処理領域及び前記第2の処理領域を前記基板が通過するようにさせて、前記基板上に薄膜を形成する工程と、
前記反応容器内への第1のガス及び第2のガスの供給を停止し、前記反応容器内に不活性ガスを供給して処理済みの前記基板を冷却する工程と、
前記反応容器外に処理後の前記基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【0007】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内にて、複数の前記基板を同一面上に並べて支持し、回転自在に構成された基板支持部と、
前記基板支持部の回転方向に沿って第1の処理領域、第1のパージ領域、第2の処理領
域、第2のパージ領域が交互に配列されるように、前記反応容器内を分割する分割構造体と、
前記第1の処理領域内に第1のガスを供給すると共に、前記第2の処理領域内に第2のガスを供給する処理ガス供給系と、
少なくとも前記第1のパージ領域及び前記第2のパージ領域内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記基板を加熱する加熱部と、
前記反応容器内を排気する排気系と、
少なくとも前記基板支持部、前記処理ガス供給系、前記不活性ガス供給系、前記加熱部及び前記排気系を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記加熱部により前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、前記基板支持部を回転させ、前記排気系により前記反応容器内を排気しつつ、前記処理ガス供給系から第1のガスを前記第1の処理領域内に供給し、前記処理ガス供給系から第2のガスを前記第2の処理領域内に供給し、前記不活性ガス供給系から不活性ガスを前記第1のパージ領域及び前記第2のパージ領域内に供給して前記基板上に薄膜を形成する処理を行い、
前記薄膜を形成する処理が終了した後、少なくとも前記不活性ガス供給系から前記第1のパージ領域及び前記第2のパージ領域内に不活性ガスを供給するよう制御する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、基板の処理の終了後に余熱によって薄膜に所望しない反応が生じてしまうことを防止でき、薄膜の結晶構造を安定させることができ、搬送ロボット等の破損を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態に係るクラスタ型の基板処理装置の横断面概略図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る反応容器の概略斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る処理炉の横断面概略図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る処理炉の縦断面概略図であり、図3に示す処理炉のA−A’線断面図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る処理ガス供給系から供給された処理ガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部としてのくし型電極の概要構成図である。
【図6】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る基板の処理工程を示すフロー図である。
【図8】本発明の一実施形態に係る基板処理工程及び基板冷却工程のフロー図である。
【図9】従来の基板処理装置を用いた場合の基板処理工程のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
<発明者等が得た知見>
複数種の処理ガス(例えばDCSガスやNHガス)を基板に交互に供給することで基板上に薄膜(例えばシリコン窒化膜)を形成する場合、例えば図9に示すステップa〜dの4つのステップが繰り返される。すなわち、基板が搬入された反応容器内にDCSガスを供給する工程(ステップa)と、反応容器内に不活性ガスを供給して反応容器内をパージする工程(ステップb)と、反応容器内にNHガスを供給する工程(ステップc)と、反応容器内に不活性ガスを供給して反応容器内をパージする工程(ステップd)と、を1サイクルとし、このサイクルを所定回数実施することにより、基板上にシリコン窒化膜
が形成される。
【0011】
通常、反応容器内全体のパージ(ステップb及びステップd)には長い時間を要する。更には、通常の基板処理では、ステップa〜dからなるサイクルを数十回から数百回繰り返す必要がある。このため、基板の処理に長い時間を要してしまい、生産性が低下してしまう場合がある。また、使用するガスの種類が増加する場合は、1サイクルのステップ数も増加するため、基板の処理にかかる時間がより長くなってしまう。生産性を高めるには、各ステップにおけるガスの供給や排気を高速で行う必要があるが、このような手法で生産性をさらに高めることは難しくなってきている。
【0012】
また、上述の手法で基板上に薄膜を形成する場合、基板を所定の処理温度(成膜温度)に加熱する必要がある。半導体装置(デバイス)は複数の工程を経て構築されることが知られている。そのため、例えば後の工程で、前の工程より高い温度で処理されると、それまでに基板上に形成されたデバイス構造等が破損したり、基板上に成膜されていた薄膜の特性が変化したりしてしまう場合がある。このため、後の工程では、それより前の工程よりも低温で処理を行うことが要求されている。また、処理対象の基板のサイズは、将来的には現在の主流である300mmから450mmに代替わりすることが考えられる。このような大基板は、接触面積の小さいピンサセプタ等に支持された状態で加熱されると熱ダレが起こることが考えられる。このように、低温処理の要求は今後も高まっていくことが予想される。
【0013】
しかしながら、低温で成膜等の処理を行うと、処理ガスが十分に反応せず、不完全反応による生成物等の異物が反応容器内に発生してしまうことがある。この異物が基板上に付着すると、形成した薄膜の膜質を低下させてしまうことがある。例えば、このような異物は、形成した薄膜の均質性や耐電圧特性を劣化させてしまうことがある。従って、基板処理を低温で行うには、この異物を低減する工夫が必要となる。また、低温では、処理ガスが十分に反応しないため、基板上に膜を形成することができない場合もあった。
【0014】
また、上述の手法で基板上に薄膜を形成した後、直ちに反応容器から基板を搬出する場合、薄膜上で所望しない反応(例えば酸化、不純物の拡散、結晶構造の変化等)が生じてしまうことがある。これは、薄膜形成時に加熱された基板の余熱によって、基板上に形成された薄膜が高温に維持されてしまうためである。また、処理が終了した直後の基板は、形成された薄膜の結晶構造が安定していないため、処理領域内に残留する不純物等が膜中に混入し、膜質が低下してしまうことがある。さらに、基板を搬出する搬送ロボット等が、熱により破損してしまうことがある。
【0015】
発明者等は、これらの課題を解決する方法について鋭意研究を行った。
その結果、発明者等は、「複数の処理領域及び処理領域と同数のパージ領域が交互に配列されるように分割構造体によって分割された反応容器内に複数枚の基板を搬入し、基板支持部により複数枚の基板を同一面上に並べて支持し、処理領域内及びパージ領域内にそれぞれ処理ガス及び不活性ガスを供給しつつ、基板支持部を回転させて基板を反応容器内で移動させる」ことにより、反応容器内全体をパージ(リセット)することなく、上述のステップa〜dに相当する工程を行うことが可能であり、基板処理の生産性に関する上述の課題を解決可能であるとの知見を得た。
【0016】
また、発明者等は、「基板を所定の処理温度に加熱しつつ、第1のガスを基板に供給する工程と、プラズマ状態とした第2のガスを基板に供給する工程と、を交互に所定回数実施して、基板上に薄膜を形成する」ことで、成膜を低温化しつつ、成膜時の異物の発生等の課題を解決可能との知見を得た。
【0017】
さらに、発明者等は、「基板の処理が終了した後、基板に不活性ガスを供給して処理済みの基板を冷却し、冷却した基板を反応容器内から搬出する」ことで、成膜後の余熱に起因する上述の課題を解決可能との知見を得た。
【0018】
本発明は、発明者等が得た上記知見に基づくものである。
【0019】
<本発明の一実施形態>
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0020】
(1)基板処理装置の構成
図1は、本実施形態にかかるクラスタ型の基板処理装置の横断面図である。なお、本発明が適用される基板処理装置では、基板としてのウエハ200を搬送するキャリヤとしては、FOUP(Front Opening Unified Pod:以下、ポッドという。)が使用されている。本実施形態にかかるクラスタ型の基板処理装置の搬送装置は、真空側と大気側とに分かれている。本明細書中における「真空」とは工業的真空を意味する。なお、説明の便宜上、図1の真空搬送室103から大気搬送室108へ向かう方向を前側と呼ぶ。
【0021】
(真空側の構成)
クラスタ型の基板処理装置100は、内部を真空状態などの大気圧未満の圧力(例えば100Pa)に減圧可能なロードロックチャンバ構造に構成された第1搬送室としての真空搬送室103を備えている。真空搬送室103の筐体101は、平面視が例えば六角形で、上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
【0022】
真空搬送室103の筐体101を構成する六枚の側壁のうち、前側に位置する二枚の側壁には、ゲートバルブ126,127を介して,ロードロック室122,123が真空搬送室103と連通可能にそれぞれ設けられている。
【0023】
真空搬送室103の他の四枚の側壁のうち、二枚の側壁には、ゲートバルブ244a,244bを介して、プロセスチャンバ202a,202bが真空搬送室103と連通可能にそれぞれ設けられている。プロセスチャンバ202a,202bは、後述する処理ガス供給系、不活性ガス供給系、排気系等が設けられている。プロセスチャンバ202a,202bは、後述するように、1つの反応容器内に複数の処理領域及び処理領域と同数のパージ領域が交互に配列されている。そして、反応容器203内に設けられる基板支持部としてのサセプタ217を回転させて、基板であるウエハ200が処理領域及びパージ領域を交互に通過するように構成されている。このような構成とすることで、ウエハ200に処理ガス及び不活性ガスが交互に供給され、次のような基板処理が為される。具体的には、ウエハ200上へ薄膜を形成する処理や、ウエハ200表面を酸化、窒化、炭化等する処理や、ウエハ200表面をエッチングする処理等の各種基板処理が為される。
【0024】
真空搬送室103の残りの二枚の側壁には、ゲートバルブ244c,244dを介して、冷却室202c,202dが真空搬送室103と連通可能にそれぞれ設けられている。
【0025】
真空搬送室103内には、第1搬送機構としての真空搬送ロボット112が設けられている。真空搬送ロボット112は、ロードロック室122,123と、プロセスチャンバ202a,202bと、冷却室202c,202dとの間で、例えば2枚のウエハ200(図1中、点線で示す)を同時に搬送可能に構成されている。真空搬送ロボット112は、エレベータ115によって、真空搬送室103の気密性を維持しつつ昇降可能に構成されている。また、ロードロック室122,123のゲートバルブ126,127、プロセスチャンバ202a,202bのゲートバルブ244a,244b、冷却室202c,2
02dのゲートバルブ244c,244dのそれぞれの近傍には、ウエハ200の有無を検知する図示しないウエハ検知センサが設けられている。ウエハ検知センサを基板検知部とも呼ぶ。
【0026】
ロードロック室122,123は、内部が真空状態などの大気圧未満の圧力(減圧)に減圧可能なロードロックチャンバ構造に構成されている。すなわち、ロードロック室の前側には、ゲートバルブ128,129を介して、後述する第2搬送室としての大気搬送室121が設けられている。このため、ゲートバルブ126〜129を閉じてロードロック室122,123内部を真空排気した後、ゲートバルブ126,127を開けることで、真空搬送室103の真空状態を保持しつつ、ロードロック室122,123と真空搬送室103との間でウエハ200を搬送可能にしている。また、ロードロック室122,123は、真空搬送室103内へ搬入するウエハ200を一時的に収納する予備室として機能する。この際、ロードロック室122内では基板載置部140上に、ロードロック室123内では基板載置部141上にそれぞれウエハ200が載置されるように構成されている。
【0027】
(大気側の構成)
基板処理装置100の大気側には、略大気圧下で用いられる、第2搬送室としての大気搬送室121が設けられている。すなわち、ロードロック室122,123の前側(真空搬送室103と異なる側)には、ゲートバルブ128,129を介して、大気搬送室121が設けられている。なお、大気搬送室121は、ロードロック室122,123と連通可能に設けられている。
【0028】
大気搬送室121には、ウエハ200を移載する第2搬送機構としての大気搬送ロボット124が設けられている。大気搬送ロボット124は、大気搬送室121に設けられた図示しないエレベータによって昇降されるように構成されているとともに、図示しないリニアアクチュエータによって左右方向に往復移動されるように構成されている。また、大気搬送室121のゲートバルブ128,129の近傍には、ウエハ200の有無を検知する図示しないウエハ検知センサが設けられている。ウエハ検知センサを基板検知部とも呼ぶ。
【0029】
また、大気搬送室121内には、ウエハ200位置の補正装置として、ノッチ合わせ装置106が設けられている。ノッチ合わせ装置106は、ウエハ200の結晶方向や位置合わせ等をウエハ200のノッチで把握し、その把握した情報を元にウエハ200の位置を補正する。なお、ノッチ合わせ装置106の代わりに、図示しないオリフラ(Orientation Flat)合わせ装置が設けられてもよい。そして、大気搬送室121の上部には、クリーンエアを供給する図示しないクリーンユニットが設けられている。
【0030】
大気搬送室121の筐体125の前側には、ウエハ200を大気搬送室121内外に搬送する基板搬送口134と、ポッドオープナ108とが設けられている。基板搬送口134を挟んで、ポッドオープナ108と反対側、すなわち筐体125の外側にはロードポート(I/Oステージ)105が設けられている。ロードポート105上には、複数枚のウエハ200を収納するポッド109が載置されている。また、大気搬送室121内には、基板搬送口134を開閉する蓋135や、ポッド109のキャップ等を開閉させる開閉機構143と、開閉機構143を駆動する開閉機構駆動部136とが設けられている。ポッドオープナ108は、ロードポート105に載置されたポッド109のキャップを開閉することにより、ポッド109に対するウエハ200の出し入れを可能にする。また、ポッド109は図示しない搬送装置(RGV)によって、ロードポート105に対して、搬入(供給)および搬出(排出)されるようになっている。
【0031】
主に、真空搬送室103、ロードロック室122,123、大気搬送室121、及びゲートバルブ126〜129により、本実施形態に係る基板処理装置100の搬送装置が構成される。
【0032】
また、基板処理装置100の搬送装置の構成各部には、後述する制御部221が電気的に接続されている。そして、上述した構成各部の動作を、それぞれ制御するように構成されている。
【0033】
(ウエハ搬送動作)
次に、本実施形態に係る基板処理装置100内におけるウエハ200の搬送動作を説明する。なお、基板処理装置100の搬送装置の構成各部の動作は、制御部221によって制御される。
【0034】
まず、例えば25枚の未処理のウエハ200を収納したポッド109が、図示しない搬送装置によって基板処理装置100に搬入される。搬入されたポッド109は、ロードポート105上に載置される。開閉機構143は、蓋135及びポッド109のキャップを取り外し、基板搬送口134及びポッド109のウエハ出入口を開放する。
【0035】
ポッド109のウエハ出入口を開放すると、大気搬送室121内に設置されている大気搬送ロボット124は、ポッド109からウエハ200を1枚ピックアップして、ノッチ合わせ装置106上へ載置する。
【0036】
ノッチ合わせ装置106は、載置されたウエハ200を、水平の縦横方向(X方向,Y方向)及び円周方向に動かして、ウエハ200のノッチ位置等を調整する。ノッチ合わせ装置106で1枚目のウエハ200の位置を調整中に、大気搬送ロボット124は、2枚目のウエハ200をポッド109からピックアップして大気搬送室121内に搬入し、大気搬送室121内で待機する。
【0037】
ノッチ合わせ装置106により1枚目のウエハ200の位置調整が終了した後、大気搬送ロボット124は、ノッチ合わせ装置106上の1枚目のウエハ200をピックアップする。大気搬送ロボット124は、そのとき大気搬送ロボット124が保持している2枚目のウエハ200を、ノッチ合わせ装置106上へ載置する。その後、ノッチ合わせ装置106は、載置された2枚目のウエハ200のノッチ位置等を調整する。
【0038】
次に、ゲートバルブ128が開けられ、大気搬送ロボット124は、1枚目のウエハ200をロードロック室122内に搬入し、基板載置部140上に載置する。この移載作業中には、真空搬送室103側のゲートバルブ126は閉じられており、真空搬送室103内の減圧雰囲気は維持されている。1枚目のウエハ200の基板載置部140上への移載が完了すると、ゲートバルブ128が閉じられ、ロードロック室122内が図示しない排気装置によって負圧になるよう排気される。
【0039】
以降、大気搬送ロボット124は、上述の動作を繰り返す。但し、ロードロック室122が負圧状態の場合、大気搬送ロボット124は、ロードロック室122内へのウエハ200の搬入を実行せず、ロードロック室122の直前位置で停止して待機する。
【0040】
ロードロック室122内が予め設定された圧力値(例えば100Pa)に減圧されると、ゲートバルブ126が開けられて、ロードロック室122と真空搬送室103とが連通される。続いて、真空搬送室103内に配置された真空搬送ロボット112は、基板載置部140から1枚目のウエハ200をピックアップして、真空搬送室103内に搬入する。
【0041】
真空搬送ロボット112が基板載置部140から1枚目のウエハ200をピックアップした後、ゲートバルブ126が閉じられ、ロードロック室122内が大気圧に復帰させられ、ロードロック室122内に次のウエハ200を搬入するための準備が行われる。それと並行して、所定の圧力(例えば100Pa)にあるプロセスチャンバ202aのゲートバルブ244aが開けられ、真空搬送ロボット112が1枚目のウエハ200をプロセスチャンバ202a内に搬入する。この動作をプロセスチャンバ202a内にウエハ200が任意の枚数(例えば5枚)搬入されるまで繰り返す。プロセスチャンバ202a内への任意の枚数(例えば5枚)のウエハ200の搬入が完了したら、ゲートバルブ244aが閉じられる。そして、プロセスチャンバ202a内に後述するガス供給部から処理ガスが供給され、ウエハ200に所定の処理が施される。
【0042】
プロセスチャンバ202aにおいて所定の処理が終了し、後述するようにプロセスチャンバ202a内でウエハ200の冷却が終了すると、ゲートバルブ244aが開けられる。その後、真空搬送ロボット112によって、処理済のウエハ200がプロセスチャンバ202a内から真空搬送室103へ搬出される。搬出された後、ゲートバルブ244aが閉じられる。
【0043】
続いて、ゲートバルブ127が開けられ、プロセスチャンバ202aから搬出したウエハ200は、ロードロック室123内へ搬入されて、基板載置部141上に載置される。なお、ロードロック室123は、図示しない排気装置によって、予め設定された圧力値に減圧されている。そして、ゲートバルブ127が閉じられ、ロードロック室123に接続された図示しない不活性ガス供給部から不活性ガスが導入され、ロードロック室123内の圧力が大気圧に復帰させられる。
【0044】
ロードロック室123内の圧力が大気圧に復帰させられると、ゲートバルブ129が開けられる。続いて、大気搬送ロボット124が基板載置部141上から処理済みのウエハ200をピックアップして大気搬送室121内に搬出した後、ゲートバルブ129が閉じられる。その後、大気搬送ロボット124は、大気搬送室121の基板搬送口134を通して、処理済のウエハ200をポッド109に収納する。ここで、ポッド109のキャップは、最大25枚のウエハ200が戻されるまでずっと開け続けていてもよく、空きのポッド109に収納せずにウエハを搬出してきたポッド109に戻してもよい。
【0045】
前述の工程によってポッド109内の全てのウエハ200に所定の処理が施され、処理済みの25枚のウエハ200のすべてが所定のポッド109へ収納されると、ポッド109のキャップと、基板搬送口134の蓋135とが開閉機構143によって閉じられる。その後、ポッド109は、ロードポート105上から次の工程へ、図示しない搬送装置によって搬送される。以上の動作が繰り返されることにより、ウエハ200が25枚ずつ順次処理される。
【0046】
(2)プロセスチャンバの構成
続いて、本実施形態に係る処理炉としてのプロセスチャンバ202aの構成について、主に図2〜図4を用いて説明する。図2は、本実施形態に係る反応容器の概略斜視図である。図3は、本実施形態に係る処理炉の横断面概略図である。図4は、本実施形態に係る処理炉の縦断面概略図であり、図3に示す処理炉のA−A’線断面図である。なお、プロセスチャンバ202bについては、プロセスチャンバ202aと同様に構成されているため、説明を省略する。
【0047】
(反応容器)
図2〜図4に示すように、処理炉としてのプロセスチャンバ202aは、円筒状の気密
容器である反応容器203を備えている。反応容器203内には、ウエハ200の処理空間が形成されている。反応容器203内の処理空間の上側には、中心部から放射状に延びる4枚の仕切板205が設けられている。4枚の仕切板205は、反応容器203内の処理空間を、第1の処理領域201a、第1のパージ領域204a、第2の処理領域201b、第2のパージ領域204bに仕切るように構成されている。すなわち、4枚の仕切板205はそれぞれ、反応容器203内を第1の処理領域201aと、第1のパージ領域204aと、第2の処理領域201bと、第2のパージ領域204bとに分割する分割構造体として用いられる。なお、第1の処理領域201a、第1のパージ領域204a、第2の処理領域201b、第2のパージ領域204bは、後述するサセプタ217の回転方向に沿って、この順番に配列するように、すなわち処理領域とパージ領域とが交互に配列されるように構成されている。
【0048】
後述するように、サセプタ217を回転させることで、サセプタ217上に載置されたウエハ200は、第1の処理領域201a、第1のパージ領域204a、第2の処理領域201b、第2のパージ領域204bの順に移動することとなる。また、後述するように、第1の処理領域201a内には第1のガスとしての第1の処理ガスが供給され、第2の処理領域201b内には第2のガスとしての第2の処理ガスが供給され、第1のパージ領域204a内及び第2のパージ領域204b内には、不活性ガスが供給されるように構成されている。そのため、サセプタ217を回転させることで、ウエハ200上には、第1の処理ガス、不活性ガス、第2の処理ガス、不活性ガスがこの順に供給されることとなる。サセプタ217及びガス供給系の構成については後述する。
【0049】
仕切板205の端部と反応容器203の側壁との間には、所定の幅の隙間が設けられており、この隙間をガスが通過できるように構成されている。この隙間を介し、第1のパージ領域204a内及び第2のパージ領域204b内から第1の処理領域201a内及び第2の処理領域201b内に向けて不活性ガスを噴出させるようにする。このようにすることで、第1のパージ領域204a内及び第2のパージ領域204b内への処理ガスの侵入を抑制することができ、処理ガスの反応や、その反応による異物の生成を抑制する。
【0050】
なお、本実施形態では、各仕切板205の間の角度をそれぞれ90度としたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ウエハ200への各種ガスの供給時間等を考慮して、例えば第2の処理領域201bを形成する2枚の仕切板205の間の角度を大きくしたりする等、適宜変更してもよい。
【0051】
(サセプタ)
図2〜図4に示すように、仕切板205の下側、すなわち反応容器203内の底側中央には、反応容器203の中心に回転軸の中心を有し、回転自在に構成されたサセプタ217が設けられている。サセプタ217を基板支持部とも呼ぶ。サセプタ217は、ウエハ200の金属汚染を低減することができるように、例えば、窒化アルミニウム(AlN)、セラミックス、石英等の非金属材料で形成されている。なお、サセプタ217は、反応容器203とは電気的に絶縁されている。
【0052】
サセプタ217は、反応容器203内にて、複数枚(本実施形態では例えば5枚)のウエハ200を同一面上に、かつ同一円周上に並べて支持するように構成されている。ここで、同一面上とは、完全な同一面に限られるものではない。例えば、サセプタ217を上面から見たときに、図2及び図3に示すように、複数枚のウエハ200が互いに重ならないように並べられていればよい。
【0053】
なお、サセプタ217表面におけるウエハ200の支持位置には、図示しない円形状の凹部を設けてもよい。この凹部は、その直径がウエハ200の直径よりもわずかに大きく
なるように構成することが好ましい。この凹部内にウエハ200を載置することにより、ウエハ200の位置決めを容易に行うことができる。また、サセプタが回転する際、ウエハ200に遠心力が発生するが、ウエハ200を凹部内に載置することで、遠心力によるウエハ200の位置ずれを防ぐことができる。
【0054】
図4に示すように、サセプタ217には、サセプタ217を昇降させる昇降機構268が設けられている。サセプタ217には、貫通孔217aが複数設けられている。上述の反応容器203の底面には、ウエハ突き上げピン266が複数設けられている。ウエハ突き上げピン266は、反応容器203内へのウエハ200の搬入・搬出時に、ウエハ200を突き上げて、ウエハ200の裏面を支持する。貫通孔217a及びウエハ突き上げピン266は、ウエハ突き上げピン266が上昇させられた時、又は昇降機構268によりサセプタ217が下降させられた時に、ウエハ突き上げピン266がサセプタ217とは非接触な状態で貫通孔217aを突き抜けるように、互いに配置されている。
【0055】
昇降機構268には、サセプタ217を回転させる回転機構267が設けられている。回転機構267の図示しない回転軸は、サセプタ217に接続されており、回転機構267を作動させることでサセプタ217を回転させることができるように構成されている。回転機構267には、後述する制御部221が、カップリング部267aを介して接続されている。カップリング部267aは、回転側と固定側との間を金属ブラシ等により電気的に接続するスリップリング機構として構成されている。これにより、サセプタ217の回転が妨げられないようになっている。制御部221は、サセプタ217を所定の速度で所定時間回転させるように、回転機構267への通電具合を制御するように構成されている。上述したように、サセプタ217を回転させることにより、サセプタ217上に載置されたウエハ200は、第1の処理領域201a、第1のパージ領域204a、第2の処理領域201b及び第2のパージ領域204bをこの順番に移動することとなる。
【0056】
(加熱部)
サセプタ217の内部には、加熱部としてのヒータ218が一体的に埋め込まれており、ウエハ200を加熱できるように構成されている。ヒータ218に電力が供給されると、ウエハ200表面が所定温度(例えば室温〜1000℃程度)にまで加熱されるようになっている。なお、ヒータ218は、サセプタ217に載置されたそれぞれのウエハ200を個別に加熱するように、同一面上に複数(例えば5つ)設けてもよい。
【0057】
サセプタ217には温度センサ274が設けられている。ヒータ218及び温度センサ274には、電力供給線222を介して、温度調整器223、電力調整器224及びヒータ電源225が電気的に接続されている。温度センサ274により検出された温度情報に基づいて、ヒータ218への通電具合が制御されるように構成されている。
【0058】
(ガス供給部)
反応容器203の上側には、第1の処理ガス導入部251と、第2の処理ガス導入部252と、不活性ガス導入部253と、を備えるガス供給部250が設けられている。ガス供給部250は、反応容器203の上側に開設された開口に気密に設けられている。第1の処理ガス導入部251の側壁には、第1のガス噴出口254が設けられている。第2の処理ガス導入部252の側壁には、第2のガス噴出口255が設けられている。不活性ガス導入部253の側壁には、第1の不活性ガス噴出口256及び第2の不活性ガス噴出口257がそれぞれ対向するように設けられている。ガス供給部250は、第1の処理ガス導入部251から第1の処理領域201a内に第1の処理ガスを供給し、第2の処理ガス導入部252から第2の処理領域201b内に第2の処理ガスを供給し、不活性ガス導入部253から第1のパージ領域204a内及び第2のパージ領域204b内に不活性ガスを供給するように構成されている。ガス供給部250は、各処理ガス及び不活性ガスを混
合させずに個別に供給することができる。また、ガス供給部250は、各処理ガス及び不活性ガスを併行して供給することができるように構成されている。
【0059】
(処理ガス供給系)
第1の処理ガス導入部251の上流側には、第1のガス供給管232aが接続されている。第1のガス供給管232aの上流側には、上流方向から順に、原料ガス供給源233a、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)234a、及び開閉弁であるバルブ235aが設けられている。
【0060】
第1のガス供給管232aからは、第1のガス(第1の処理ガス)として、例えば、シリコン含有ガスが、マスフローコントローラ234a、バルブ235a、第1のガス導入部251及び第1のガス噴出口254を介して、第1の処理領域201a内に供給される。シリコン含有ガスとしては、例えばトリシリルアミン((SiHN、略称:TSA)ガスを用いることができる。なお、第1の処理ガスは、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良いが、ここでは気体として説明する。第1の処理ガスが常温常圧で液体の場合は、原料ガス供給源233aとマスフローコントローラ234aとの間に、図示しない気化器を設ければよい。
【0061】
なお、シリコン含有ガスとしては、TSAガスの他に、例えば有機シリコン材料であるヘキサメチルジシラザン(C19NSi、略称:HMDS)ガス等を用いることができる。
【0062】
第2の処理ガス導入部252の上流側には、第2のガス供給管232bが接続されている。第2のガス供給管232bの上流側には、上流方向から順に、原料ガス供給源233b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)234b、及び開閉弁であるバルブ235bが設けられている。
【0063】
第2のガス供給管232bからは、第2のガス(第2の処理ガス)として、例えば酸素含有ガスである酸素(O)ガスが、マスフローコントローラ234b、バルブ235b、第2のガス導入部252及び第2のガス噴出口255を介して、第2の処理領域201b内に供給される。第2の処理ガスである酸素ガスは、上述のプラズマ生成部206によりプラズマ状態とされ、ウエハ200に供給される。なお、第2の処理ガスである酸素ガスは、ヒータ218の温度及び反応容器203内の圧力を所定の範囲に調整し、熱で活性化させてもよい。なお、酸素含有ガスとしては、オゾン(O)ガスや水蒸気(HO)を用いてもよい。
【0064】
主に、第1のガス供給管232a、マスフローコントローラ234a及びバルブ235aにより、第1の処理ガス供給系(シリコン含有ガス供給系ともいう)が構成される。なお、原料ガス供給源233a、第1の処理ガス導入部251、第1のガス噴出口254を、第1の処理ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第2のガス供給管232b、マスフローコントローラ234b及びバルブ235bにより、第2の処理ガス供給系(酸素含有ガス供給系ともいう)が構成される。なお、原料ガス供給源233b、第2のガス導入部252、第2のガス噴出口255を、第2の処理ガス供給系に含めて考えてもよい。そして、主に、第1のガス供給系及び第2のガス供給系により、処理ガス供給系が構成される。
【0065】
(不活性ガス供給系)
不活性ガス導入部253の上流側には、第1の不活性ガス供給管232cが接続されている。第1の不活性ガス供給管232cの上流側には、上流方向から順に、不活性ガス供給源233c、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)23
4c、及び開閉弁であるバルブ235cが設けられている。
【0066】
第1の不活性ガス供給管232cからは、不活性ガスとして、例えば窒素(N)ガスが、マスフローコントローラ234c、バルブ235c、不活性ガス導入部253、第1の不活性ガス噴出口256及び第2の不活性ガス噴出口257を介して、第1のパージ領域204a内及び第2のパージ領域204b内にそれぞれ供給される。第1のパージ領域204a内及び第2のパージ領域204b内に供給される不活性ガスは、後述する成膜工程(S30)ではパージガスとして作用する。また、成膜後の基板冷却工程(S40)では冷却ガスとして作用する。なお、不活性ガスとしては、Nガスのほか、例えばHeガス、Neガス、Arガス等の希ガスを用いることができる。
【0067】
第1のガス供給管232aのバルブ235aよりも下流側には、第2の不活性ガス供給管232dの下流端が接続されている。第2の不活性ガス供給管232dの上流端は、第1の不活性ガス供給系のマスフローコントローラ234cとバルブ235cとの間に接続されている。第2の不活性ガス供給管232dには、開閉弁であるバルブ235dが設けられている。
【0068】
第2の不活性ガス供給管232dからは、不活性ガスとして、例えばNガスが、マスフローコントローラ234c、バルブ235d、第1のガス供給管232a、第1のガス導入部251及び第1のガス噴出口254を介して、第1の処理領域201a内に供給される。第1の処理領域201a内に供給される不活性ガスは、成膜工程(S30)ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。また、成膜後の基板冷却工程(S40)では冷却ガスとして作用する。
【0069】
また、第2のガス供給管232bのバルブ235bよりも下流側には、第3の不活性ガス供給管232eの下流端が接続されている。第3の不活性ガス供給管232aの上流端は、第1の不活性ガス供給系のマスフローコントローラ234cとバルブ235cとの間に接続されている。第3の不活性ガス供給管232eには、開閉弁であるバルブ235eが設けられている。
【0070】
第3の不活性ガス供給管232eからは、不活性ガスとして、例えばNガスが、マスフローコントローラ234c、バルブ235e、第2のガス供給管232b、第2のガス導入部252及び第2のガス噴出口255を介して、第2の処理領域201b内に供給される。第2の処理領域201b内に供給される不活性ガスは、第1の処理領域201a内に供給される不活性ガスと同様に、成膜工程(S30)ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用し、また、成膜後の基板冷却工程(S40)では冷却ガスとして作用する。
【0071】
主に、第1の不活性ガス供給管232c、マスフローコントローラ234c及びバルブ235cにより第1の不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源233c、不活性ガス導入部253、第1の不活性ガス噴出口256、第2の不活性ガス噴出口257を、第1の不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第2の不活性ガス供給管232d及びバルブ235dにより第2の不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源233c、マスフローコントローラ234c、第1のガス供給管232a、第1のガス導入部251及び第1のガス噴出口254を、第2の不活性ガスに含めて考えてもよい。また、主に、第3の不活性ガス供給管232e及びバルブ235eにより第3の不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源233c、マスフローコントローラ234c、第2のガス供給管232b、第2のガス導入部252及び第2のガス噴出口255を、第3の不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。そして、主に、第1〜第3の不活性ガス供給系により、不活性ガス供給系が構成される。
【0072】
(プラズマ生成部)
図3に示すように、第2の処理領域201bの上方には、供給された処理ガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部206が設けられている。プラズマ状態とすることで、低温でウエハ200の処理を行うことができる。プラズマ生成部206は、図5に示すように、少なくとも一対の対向するくし型電極207a,207bを備えている。くし型電極207a,207bには、絶縁トランス208の二次側出力が電気的に接続されている。高周波電源209の出力する交流電力が、整合器210を介してくし型電極207a,207bに供給されると、くし型電極207a,207bの周辺にプラズマが生成されるように構成されている。
【0073】
くし型電極207a,207bは、サセプタ217に支持されたウエハ200の処理面から5mm以上25mm以下の高さ位置に、ウエハ200の処理面と対向するように配置することが好ましい。このように、くし型電極207a,207bをウエハ200の処理面の極近傍に設けると、活性化させた処理ガスがウエハ200に到達する前に失活してしまうことを抑制できる。
【0074】
なお、くし型電極207a,207bの電極の本数や、幅、各電極の間隔は、処理条件等により適宜変更できる。また、プラズマ生成部206の構成は、第2の処理領域201b内にくし型電極207a,207bを備える上述の構成に限定されない。すなわち、サセプタ217に支持されたウエハ200の処理面にプラズマを供給できるものであればよく、処理ガス供給系の途中等に設けられたリモートプラズマ機構であってもよい。リモートプラズマ機構を用いた場合、第2の処理領域201bを小さくすることが可能となる。
【0075】
(排気系)
図4に示すように、反応容器203には、処理領域201a,201b内及びパージ領域204a,204b内の雰囲気を排気する排気管231が設けられている。排気管231には、反応容器203内(処理領域201a,201b内及びパージ領域204a,204b内)の圧力を検出する圧力検出器(圧力検出部)としての圧力センサ245、及び圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ243を介して、真空排気装置としての真空ポンプ246が接続されており、反応容器203内の圧力が所定の圧力(真空度)となるよう真空排気し得るように構成されている。なお、APCバルブ243は、弁を開閉して反応容器203内の真空排気・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となっている開閉弁である。主に、排気管231、APCバルブ243、及び圧力センサ245により排気系が構成される。なお、真空ポンプ246を排気系に含めて考えてもよい。
【0076】
(制御部)
図6に示すように、制御部(制御手段)であるコントローラ221は、CPU(Central Processing Unit)221a、RAM(Random Access Memory)221b、記憶装置221c、I/Oポート221dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM221b、記憶装置221c、I/Oポート221dは、内部バス221eを介して、CPU221aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ221には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置228が接続されている。
【0077】
記憶装置221cは、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶装置221c内には、基板処理装置100の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ221に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように
組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、RAM221bは、CPU221aによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域(ワークエリア)として構成されている。
【0078】
I/Oポート221dは、上述のマスフローコントローラ234a、234b、234c、バルブ235a、235b、235c、235d、235e、圧力センサ245、APCバルブ243、真空ポンプ246、ヒータ218、温度センサ274、回転機構267、昇降機構268、高周波電源209、整合器210、ヒータ電源225等に接続されている。
【0079】
CPU221aは、記憶装置221cから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置228からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置221cからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、CPU221aは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、マスフローコントローラ234a、234b、234cによる各種ガスの流量調整動作、バルブ235a、235b、235c、235d、235eの開閉動作、APCバルブ243の開閉及び圧力センサ245に基づく圧力調整動作、温度センサ274に基づくヒータ218の温度調整動作、真空ポンプ246の起動・停止、回転機構267の回転速度調節動作、昇降機構268の昇降動作、高周波電源209の電力供給、ヒータ電源225による電力供給等を制御したり、整合器210によるインピーダンス制御を行うように構成されている。
【0080】
なお、コントローラ221は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、CDやDVD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリやメモリカード等の半導体メモリ)229を用意し、係る外部記憶装置229を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ221を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置229を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置229を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶装置221cや外部記憶装置229は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置221c単体のみを含む場合、外部記憶装置229単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【0081】
(3)基板処理工程
続いて、本実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として、上述した反応容器203を備えるプロセスチャンバ202aを用いて実施される基板処理工程について、図7及び図8を用いて説明する。図7は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図であり、図8は、本実施形態に係る基板処理工程における成膜工程及び基板冷却工程での基板への処理を示すフロー図である。なお、以下の説明において、基板処理装置100のプロセスチャンバ202aの構成各部の動作は、コントローラ221により制御される。
【0082】
ここでは、第1の処理ガスとして、シリコン含有ガスであるトリシリルアミン(TSA)ガスを用い、第2の処理ガスとして、酸素含有ガスである酸素ガスを用い、ウエハ200上に絶縁膜としてSiO膜を形成する例について説明する。
【0083】
(基板搬入・載置工程(S10))
まず、ウエハ200の搬送位置までウエハ突き上げピン266を上昇させ、サセプタ217の貫通孔217aにウエハ突き上げピン266を貫通させる。その結果、ウエハ突き上げピン266が、サセプタ217表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲートバルブ244aを開き、真空搬送ロボット112を用いて、反応容器203内に所定枚数(例えば5枚)のウエハ200を搬入する。そして、サセプタ217の図示しない回転軸を中心として、各ウエハ200が重ならないように、サセプタ217の同一面上に載置する。これにより、ウエハ200は、サセプタ217の表面から突出したウエハ突き上げピン266上に水平姿勢で支持される。
【0084】
反応容器203内にウエハ200を搬入したら、真空搬送ロボット112を反応容器203外へ退避させ、ゲートバルブ244aを閉じて反応容器203内を密閉する。その後、ウエハ突き上げピン266を下降させて、第1の処理領域201a、第1のパージ領域204a、第2の処理領域201b、第2のパージ領域204bの各底面のサセプタ217上にウエハ200を載置する。
【0085】
なお、ウエハ200を反応容器203内に搬入する際には、排気部により反応容器203内を排気しつつ、不活性ガス供給系から反応容器203内にパージガスとしてのNガスを供給することが好ましい。具体的には、真空ポンプ246を作動させ、APCバルブ243を開けることにより、反応容器203内を排気する。それと併行して、少なくとも第1の不活性ガス供給系のバルブ235cを開けることにより、反応容器203内にNガスを供給する。このようにして、Nガスを供給することが好ましい。これにより、処理領域201内へのパーティクルの侵入や、ウエハ200上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。ここで、さらに第2の不活性ガス供給系及び第3の不活性ガス供給系から不活性ガスを供給してもよい。なお、真空ポンプ246は、少なくとも基板搬入・載置工程(S10)から後述する基板搬出工程(S50)が終了するまでの間は、常に作動させた状態とする。
【0086】
(昇温・圧力調整工程(S20))
続いて、サセプタ217の内部に埋め込まれたヒータ218に電力を供給し、ウエハ200の表面が所定の温度(例えば200℃以上であって400℃以下)となるように加熱する。この際、ヒータ218の温度は、温度センサ274により検出された温度情報に基づいてヒータ218への通電具合を制御することによって調整される。
【0087】
なお、シリコンで構成されるウエハ200の加熱処理では、表面温度を750℃以上にまで加熱すると、ウエハ200の表面に形成されたソース領域やドレイン領域等に拡散が生じ、回路特性が劣化し、半導体デバイスの性能が低下してしまう場合がある。ウエハ200の温度を上述のように制限することにより、ウエハ200の表面に形成されたソース領域やドレイン領域における不純物の拡散、回路特性の劣化、半導体デバイスの性能の低下を抑制できる。
【0088】
また、反応容器203内が所望の圧力(例えば0.1Pa〜300Pa、好ましくは20Pa〜40Pa)となるように、反応容器203内を真空ポンプ246によって真空排気する。この際、反応容器203内の圧力は図中省略の圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ243の開度をフィードバック制御する。
【0089】
また、ウエハ200を加熱しつつ、回転機構267を作動して、サセプタ217の回転を開始させる。この際、サセプタ217の回転速度はコントローラ221によって制御される。サセプタ217の回転速度は例えば1回転/秒である。なお、サセプタ217は、
後述する基板冷却工程(S40)が終了するまでの間、常に回転させた状態とする。サセプタ217を回転させることにより、ウエハ200は、第1の処理領域201a、第1のパージ領域204a、第2の処理領域201b、第2のパージ領域204bの順に移動し、各領域をウエハ200が通過する。
【0090】
(成膜工程(S30))
次に、第1の処理領域201a内に第1の処理ガスとしてのTSAガスを供給し、第2の処理領域201b内に第2の処理ガスとしての酸素ガスを供給して、ウエハ200上にSiO膜を成膜する工程を例に説明する。なお、以下の説明において、TSAガスの供給、酸素ガスの供給、不活性ガスの供給は同時に行う。
【0091】
ウエハ200を加熱して所望とする温度に達し、サセプタ217が所望とする回転速度に到達したら、少なくともバルブ235a,235b及び235cを開け、処理ガス及び不活性ガスの処理領域201及びパージ領域204への供給を開始する。具体的には、バルブ235aを開けて第1の処理領域201a内にTSAガスの供給し、それと併行してバルブ235bを開けて第2の処理領域201b内に酸素ガスを供給する。さらにバルブ235cを開けて第1のパージ領域204a及び第2のパージ領域204b内に不活性ガスであるNガスを供給する。このとき、APCバルブ243を適正に調整して反応容器203内の圧力を、例えば10Pa〜1000Paの範囲内の圧力とする。ヒータ218の温度は、ウエハ200の温度が、例えば200℃〜400℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【0092】
TSAガスは、バルブ235aを開け、第1のガス供給管232aから第1のガス導入部251及び第1のガス噴出口254を介して第1の処理領域201aにTSAガスを供給しつつ、排気管231から排気する。このとき、TSAガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ234aを調整する。なお、マスフローコントローラ234aで制御するTSAガスの供給流量は、例えば100sccm〜5000sccmの範囲内の流量とする。
【0093】
TSAガスを第1の処理領域201a内に供給する際には、バルブ235dを開け、第2の不活性ガス供給管232dからキャリアガス或いは希釈ガスとしてのNガスを第1の処理領域201a内に供給することが好ましい。これにより、第1の処理領域201a内へのTSAガスの供給を促進させることができる。
【0094】
また、バルブ235a及びバルブ235bを開け、第2のガス供給管232bから第2のガス導入部252及び第2のガス噴出口255を介して第2の処理領域201bに酸素ガスを供給しつつ、排気管231から排気する。このとき、酸素ガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ234bを調整する。なお、マスフローコントローラ234bで制御する酸素ガスの供給流量は、例えば1000sccm〜10000sccmの範囲内の流量とする。
【0095】
酸素ガスを第2の処理領域201b内に供給する際には、バルブ235eを開け、第3の不活性ガス供給管232eからキャリアガス、或いは希釈ガスとしてのNガスを第2の処理領域201b内に供給することが好ましい。これにより、第2の処理領域201b内への酸素ガスの供給を促進することができる。
【0096】
また、バルブ235a及びバルブ235b、さらにバルブ235cを開け、パージガスとしての不活性ガスであるNガスを、第1の不活性ガス供給管232cから不活性ガス導入部253、第1の不活性ガス噴出口256及び第2の不活性ガス噴出口257を介して第1のパージ領域204a及び第2のパージ領域204bにそれぞれ供給しつつ排気す
る。このとき、Nガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ234cを調整する。なお、仕切板205の端部と反応容器203の側壁との隙間を介し、第1のパージ領域204a内及び第2のパージ領域204b内から第1の処理領域201a内及び第2の処理領域201b内に向けて不活性ガスを噴出させる。これにより、第1のパージ領域204a内及び第2のパージ領域204b内への処理ガスの侵入を抑制することができる。
【0097】
ガスの供給開始と共に、第2の処理領域201bの上方に設けられたプラズマ生成部206の電極207a,207bに、高周波電源209から高周波電力を供給する。第2の処理領域201b内に供給され、プラズマ生成部206の下方を通過した酸素ガスは、第2の処理領域201b内でプラズマ状態となり、これに含まれる活性種がウエハ200に供給される。なお、高周波電源209から一対のくし型電極207a,207b間に印加する高周波電力は、例えば50W〜1000Wの範囲内の電力となるように設定する。
【0098】
酸素ガスは反応温度が高く、上述のようなウエハ200の処理温度、反応容器203内の圧力では反応しづらい。しかしながら、本実施形態のように酸素ガスをプラズマ状態とし、これに含まれる活性種を供給するようにすると、例えば400℃以下の温度帯でも成膜処理を行うことができる。なお、第1の処理ガスと第2の処理ガスとで要求する処理温度が異なる場合、処理温度が低い方の処理ガスの温度に合わせてヒータ218を制御し、処理温度を高くする必要のある他方の処理ガスを、プラズマ状態として供給するとよい。このようにプラズマを利用することによりウエハ200を低温で処理することができる。低温で処理することで、アルミニウム等の熱に弱い配線等を有するウエハ200に対する熱ダメージを抑制することができる。また、処理ガスの不完全反応による生成物等の異物の発生を抑制することができ、ウエハ200上に形成する薄膜の均質性や耐電圧特性等を向上させることができる。また、プラズマ状態とした酸素ガスの高い酸化力によって、酸化処理時間を短縮することができる等、基板処理の生産性を向上させることができる。
【0099】
上述したように、サセプタ217を回転させることにより、ウエハ200は、第1の処理領域201a、第1のパージ領域204a、第2の処理領域201b、第2のパージ領域204bの順に移動を繰り返す。そのため、図8に示すように、ウエハ200には、TSAガスの供給、Nガスの供給(パージ)、プラズマ状態とされた酸素ガスの供給、Nガスの供給(パージ)が交互に所定回数実施されることになる。
【0100】
まず、第1の処理領域201aを通過したウエハ200表面にTSAガスが供給され、ウエハ200上にシリコン含有層が形成される。
【0101】
次に、シリコン含有層が形成されたウエハ200が第1のパージ領域204aを通過する。このとき、ウエハ200に不活性ガスであるNガスが供給される。
【0102】
次に、第2の処理領域201bを通過したウエハ200に酸素ガスが供給され、ウエハ200上にシリコン酸化層(SiO層)が形成される。すなわち、酸素ガスは、第1の処理領域201aでウエハ200上に形成されたシリコン含有層の少なくとも一部と反応する。これにより、シリコン含有層は酸化されて、シリコン及び酸素を含むSiO層へと改質される。
【0103】
そして、第2の処理領域201bでSiO層が形成されたウエハ200が第2のパージ領域204bを通過する。このとき、ウエハ200に不活性ガスであるNガスが供給される。
【0104】
このように、サセプタ217の1回転を1サイクルとしてSiO膜を成膜することがで
きる。すなわち第1の処理領域201a、第1のパージ領域204a、第2の処理領域201b及び第2のパージ領域204bのウエハ200の通過を1サイクルとし、このサイクルを少なくとも1回以上行うことにより、ウエハ200上に所定膜厚のSiO膜を成膜することができる。
【0105】
ウエハ200上に所望の膜厚のSiO膜が形成された後、少なくともバルブ234a及びバルブ235bを閉じ、第1の処理領域201a及び第2の処理領域201bへのTSAガス及び酸素ガスの供給を停止する。このとき、くし型電極207a,207bに対する電力供給も停止する。さらに、ヒータ218の通電量を制御して温度を低くするか、あるいはヒータ218への通電を停止する。なお、TSAガス及び酸素ガスの流量を、ウエハ200上にSiO膜が成膜されない程度の流量にすれば、第1の処理領域201a及び第2の処理領域201bへ供給し続けてもよく、これにより生産性をより向上させることができる。
【0106】
(基板冷却工程(S40))
図7及び図8に示すように、上述の成膜工程(S30)が終了した後、ウエハ200をサセプタ217に載置した状態で、第1のパージ領域204a及び第2のパージ領域204bに冷却ガスとしてのNガスを供給する。このようにして、SiO膜が形成された処理済みのウエハ200を冷却する。
【0107】
ここでは、バルブ235a及びバルブ235bを閉じて、TSAガス及び酸素ガスの供給を停止する。バルブ235cは開けたままとし、第1の不活性ガス供給管232cから、マスフローコントローラ234cで流量制御されたNガスを第1のパージ領域204a及び第2のパージ領域204bに供給しつつ排気する。このとき、上述したようにサセプタ217の回転は継続している。これにより、TSAガスや酸素ガスの消費や、TSAガスと酸素ガスとの反応による副生成物の生成を抑えつつ、SiO膜が形成された処理済みのウエハ200を、反応容器203内で急速に冷却することができる。
【0108】
このとき、バルブ235d,235eを更に開け、第2の不活性ガス供給管232d及び第3の不活性ガス供給管232eから、第1の処理領域201a内及び第2の処理領域201b内に冷却ガスとしてのNガスを供給してもよい。これにより、処理済みのウエハ200をより急速に冷却することができる。
【0109】
このように、冷却ガスとしての不活性ガス(Nガス)を供給することで、反応容器203内で処理済みのウエハ200を急速に冷却することができる。そして、成膜工程(S30)が終了した後に、薄膜が形成されたウエハ200上で、所望としない反応の発生を抑制することができる。すなわち、薄膜が形成された処理済みのウエハ200を、不活性ガスにより薄膜側からウエハ200を早急に冷却することにより、ウエハ200に蓄積された余熱による薄膜の温度の上昇を抑制できる。従って、成膜処理が終了したウエハ200の薄膜上で所望としない反応の発生を抑制でき、ウエハ200の膜質の低下を抑制できる。所望としない反応とは、例えば、余熱によって反応容器203内の雰囲気とウエハ200上に形成された膜とが反応してしまうことを言う。
【0110】
また、処理済みのウエハ200を急速に冷却することにより、ウエハ200上に形成された薄膜の結晶構造を早急に安定化させることができる。これにより、ウエハ200上に形成された薄膜中に、第1の処理領域201a及び第2の処理領域201b内に残存する処理ガスや、反応容器内に発生した不要な副生成物が侵入することを防止できる。従って、ウエハ200の膜質の低下をより抑制できる。
【0111】
さらに、後述する基板搬出工程(S50)で反応容器203内からウエハ200を搬出
する際に、真空搬送ロボット112等の構成部材の熱による破損の発生を回避できる。また、そのような構成部材に要求される耐熱性を低くすることができる。
【0112】
(基板搬出工程(S50))
そして、ウエハ突き上げピン266を上昇させ、サセプタ217の表面から突出させたウエハ突き上げピン266上にウエハ200を支持させる。そして、ゲートバルブ244aを開き、真空搬送ロボット112を用いてウエハ200を反応容器203の外へ搬出し、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。なお、上記において、ウエハ200の温度、反応容器203内の圧力、各ガスの流量、電極207a,207bに印加する電力、処理時間等の条件等は、改質対象の膜の材料や膜厚等によって任意に調整する。
【0113】
(4)本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
【0114】
(a)本実施形態によれば、反応容器203内を、第1の処理領域201a、第1のパージ領域204a、第2の処理領域201b、第2のパージ領域204bが交互に配列されるよう分割している。そして、サセプタ217を回転させて、ウエハ200を、第1の処理領域201a、第1のパージ領域204a、第2の処理領域201b、第2のパージ領域204bの順に移動させるようにしている。これにより、反応容器203内全体をパージ(リセット)することなく、ウエハ200への処理ガスの供給及び不活性ガスの供給を交互に行うことが可能となる。その結果、基板処理の生産性を向上させることができる。
【0115】
(b)本実施形態では、処理済みのウエハ200を反応容器203内で早急に冷却している。これにより、ウエハ200に蓄積された余熱による薄膜の温度の上昇を抑制することができる。このような温度の上昇を抑制することで、ウエハ200に形成された薄膜上で所望としない反応の発生を抑制でき、ウエハ200の膜質の低下を抑制できる。
【0116】
(c)本実施形態では、処理済みのウエハ200を反応容器203内で早急に冷却している。これにより、ウエハ200上に形成された薄膜の結晶構造を早急に安定化させることができる。薄膜の結晶構造を早急に安定化させることで、反応容器203内に発生した不要な副生成物が、ウエハ200上に形成された薄膜中に侵入することを抑制できる。従って、ウエハ200上に形成された薄膜の膜質の低下をより抑制できる。なお、上述の実施形態では、ウエハ200上にSiO膜が形成される場合について説明したが、ウエハ200上に形成される膜がHigh−k膜である場合、ウエハ200上に形成された薄膜を、より早急に安定化させることができる。
【0117】
(d)本実施形態では、処理済みのウエハ200を反応容器203内で早急に冷却することできる。これにより、例えば反応容器203内からウエハ200を搬出する真空搬送ロボット112等の、基板処理工程より後の工程で使用される構成部材の破損の発生を低減できる。また、基板処理工程より後の工程で使用される構成部材に要求される耐熱性を低減することができる。
【0118】
(e)本実施形態では、ウエハ200の成膜処理が終了した後、パージ領域204a,204bへの不活性ガスの供給に加えて、処理領域201a,201b内にも不活性ガスを供給し、処理済みのウエハ200を冷却している。これにより、処理済みのウエハ200の冷却をより早急に行うことができる。
【0119】
(f)本実施形態では、第2の処理領域201bは、処理ガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部206を備えている。これにより、ウエハ200の処理を低温で行うことができる。従って、処理ガスの不完全反応による生成物等の異物の発生を抑制することができ
、このため基板上に形成された薄膜の均質性や耐電圧特性等を向上させることができる。また、プラズマ状態とされた処理ガスによって、処理時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
【0120】
(g)本実施形態では、プラズマ生成部206は、一対のくし型電極207a,207bを備え、サセプタ217に支持されたウエハの処理面から5mm〜25mmの位置に、ウエハ200の処理面と対向するように配置されている。これにより、活性化させた処理ガスが失活することを抑制でき、活性化させた処理ガスをウエハ200に効率よく供給できる。
【0121】
<本発明の他の実施形態>
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【0122】
例えば、上述の実施形態では、反応容器203内に、2つの処理領域及び2つのパージ領域を設けたが、処理領域及びパージ領域をそれぞれ3つ以上ずつ設け、3種類以上の処理ガスを、それぞれの処理領域に供給してもよい。例えば、3つの処理領域及び3つのパージ領域を設けた場合、第1の処理ガスとしてシリコン含有ガスを用い、第2の処理ガスとして酸素含有ガスを用い、第3の処理ガスとして窒素含有ガス(例えばアンモニア(NH))を用いることで、ウエハ200上にシリコン酸窒化膜(SiON膜)を形成することができる。これによっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
【0123】
また、上述の実施形態では、反応容器203内を第1の処理領域201aと、第1のパージ領域204aと、第2の処理領域201bと、第2のパージ領域204bとに分割する分割構造体として、仕切板205を用いたが、これに限られるものではない。この他、例えば、分割構造体は、反応容器203内の処理空間を形成する天井の一部に凸部を設けることで形成してもよい。
【0124】
また、上述の実施形態では、仕切板205の間の角度をそれぞれ90度とし、処理領域201a,201b及びパージ領域204a,204bのそれぞれの容積を一定とし、各領域でウエハ200が通過する時間、すなわち各領域でウエハ200が雰囲気に晒される時間を一定としたが、これに限られるものではない。例えば、基板処理に用いられるガスの種類に応じて、各処理領域201a,201bや各パージ領域204a,204bの容積をそれぞれ変更してもよい。すなわち、分割構造体(仕切板205)間の角度を適宜変更して各領域の容積を異ならせ、第1の処理領域201aと第2の処理領域201bとの間で、ウエハ200が雰囲気に晒される時間を異ならせてもよい。
【0125】
また、上述の実施形態では、処理ガスとしてシリコン含有ガス及び酸素含有ガスを用い、ウエハ200上にSiO膜を形成しているが、これに限られるものではない。すなわち、処理ガスとして、例えばハフニウム(Hf)含有ガス及び酸素含有ガス、ジルコニウム(Zr)含有ガス及び酸素含有ガス、チタン(Ti)含有ガス及び酸素含有ガスを用いて、酸化ハフニウム膜(HfO膜)、酸化ジルコニウム(ZrO膜)、酸化チタン膜(TiO膜)等のHigh−k膜等をウエハ200上に形成してもよい。また、プラズマ状態とする処理ガスとして、酸素含有ガスのほかに、窒素(N)含有ガスであるアンモニア(NH)ガス等を用いてもよい。
【0126】
また、上述の実施形態では、処理済みのウエハ200の冷却時、サセプタ217は回転させている。これに限らず、サセプタ217の回転を停止してもよい。また、サセプタ217の回転を停止し、特定の処理済みのウエハ200にのみ不活性ガスを多量に供給して冷却を行うと、特定のウエハ200を急速に冷却することもできる。
【0127】
また、上述の実施形態では、ガス供給部250の不活性ガス導入部253を、第1のパージ領域204aと第2のパージ領域204bとで共通としたが、不活性ガス導入部は個別に設けてもよい。
【0128】
また、上述の本実施形態では、ウエハ200の搬入口と搬出口とを個別に設けたが、ウエハ200の搬入出口とし、共通としてもよい。
【0129】
また、上述の本実施形態では、ウエハ突き上げピン266が昇降することでウエハ200を処理位置や搬送位置に移動させたが、昇降機構268を用い、サセプタ217を昇降させることで、ウエハ200を処理位置や搬送位置に移動させてもよい。
【0130】
また、上述の本実施形態では、処理炉としてプロセスチャンバ202aが使用され、処理済みのウエハ200がプロセスチャンバ202a内で冷却される場合を例に説明したが、本実施形態では、このような形態に限定されるものではない。
【0131】
すなわち、処理炉としてプロセスチャンバ202bが使用される場合についても同様の動作が実施される。また、プロセスチャンバ202a,202bで同じ処理を行ってもよいし、異なる処理を行ってもよい。そして、例えば、プロセスチャンバ202aとプロセスチャンバ202bとで別の処理を行う場合、プロセスチャンバ202aでウエハ200に所定の処理を行った後、続けてプロセスチャンバ202bで別の処理を行ってもよい。さらに、プロセスチャンバ202aでウエハ200に所定の処理を行った後、プロセスチャンバ202bで別の処理を行う場合、ロードロック室122又はロードロック室123を経由するようにしてもよい。また、本実施形態では4つのプロセスチャンバ202a〜202dが設けられているが、設けられるプロセスチャンバは3つ以下でもよいし、5つ以上であってもよい。
【0132】
また、プロセスチャンバ202a,202b内で処理済みのウエハ200を冷却した後、さらに冷却室202c,202dにて処理済みのウエハ200の冷却を行ってもよい。すなわち、プロセスチャンバ202a,202b内での冷却が終了した後、処理済みのウエハ200を、真空搬送ロボット112によって真空搬送装置103を経由し、所定の圧力(例えば100Paや1Pa未満)に調整された冷却室202c,202d内へ搬送して載置してもよい。このとき、冷却室202c,202d内に不活性ガスが所定の流量(例えば1slm)供給されると、処理済みウエハ200の冷却をより急速にできる。所定時間経過したら、処理済みウエハ200は真空搬送ロボット112により冷却室202c,202dから搬出される。なお、冷却室202c,202dは、真空搬送ロボット112の動作範囲の制約と、少ないフットスペースで多くのウエハ200の載置を可能にするため、積層構造を取ることが望ましい。加えて、より多くのウエハ200を載置するため、冷却室202c,202d内部の架台は上下に動作する機構を有してもよい。
【0133】
また、プロセスチャンバ202a,202b内で、あるいはプロセスチャンバ202a,202b及び冷却室202c,202d内で処理済みのウエハ200を冷却した後、さらにロードロック室122,123にて処理済みのウエハ200の冷却を行ってもよい。すなわち、ロードロック室122,123は、真空搬送室103内から搬出したプロセスチャンバ202a,202b内で冷却されたウエハ200を一時的に収納し、ウエハ200をさらに冷却する冷却室として機能するように構成されていてもよい。また、ロードロック室122,123には図示しない隔壁板(中間プレート)が設けられていてもよい。これにより、冷却途中のウエハ200の冷却が、熱干渉により妨げられることを防止することができる。具体的には、例えば、複数枚の処理済みウエハ200がロードロック室122,123内に搬入される場合、後に搬入された処理済みのウエハ200の熱の影響で
、先に搬入された冷却途中の処理済みのウエハ200の温度の下がり具合が遅くなることを防止することができる。
【0134】
上述した本実施形態では、搬入用の予備室としてロードロック室122、搬出用の予備室としてロードロック室123を使用する場合を例に説明した。本実施形態では、このような形態に限定されるものではない。すなわち、ロードロック室122を搬出用として使用し、ロードロック室123を搬入用として使用してもよい。さらに、ロードロック室122,123を搬入用及び搬出用として併用して使用してもよい。ここで、十分な冷却時間を経ずに大気側のゲートバルブ128または129を開けると、ウエハ200の輻射熱によってロードロック室122,123、またはロードロック室122,123の周りに接続されている電気部品に損害を与える可能性がある。このため、高温である処理済みのウエハ200を冷却する場合は、例えばロードロック室122を搬入用の予備室として使用し、ロードロック室を搬出用の予備室として使用することが好ましい。これにより、ロードロック室123内に処理済みのウエハ200を搬入して冷却を行っている途中で、ロードロック室122のゲートバルブ126,128を開閉し、プロセスチャンバにウエハを搬入し、ウエハ200の処理を行うことができる。
【0135】
<本発明の好ましい態様>
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【0136】
本発明の一態様によれば、
複数の処理領域を有する反応容器内に設けられた基板載置部に基板を載置する工程と、
前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、第1のガスを第1の処理領域内に供給し、プラズマ状態とした第2のガスを第2の処理領域内に供給し、前記第1の処理領域及び前記第2の処理領域を前記基板が通過するようにさせて、前記基板上に薄膜を形成する工程と、
前記反応容器内への第1のガス及び第2のガスの供給を停止し、前記反応容器内に不活性ガスを供給して処理済みの前記基板を冷却する工程と、
前記反応容器外に処理後の前記基板を搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【0137】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内にて、複数の前記基板を同一面上に並べて支持し、回転自在に構成された基板支持部と、
前記基板支持部の回転方向に沿って第1の処理領域、第1のパージ領域、第2の処理領域、第2のパージ領域が交互に配列されるように、前記反応容器内を分割する分割構造体と、
前記第1の処理領域内に第1のガスを供給すると共に、前記第2の処理領域内に第2のガスを供給する処理ガス供給系と、
少なくとも前記第1のパージ領域及び前記第2のパージ領域内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記基板を加熱する加熱部と、
前記反応容器内を排気する排気系と、
少なくとも前記基板支持部、前記処理ガス供給系、前記不活性ガス供給系、前記加熱部及び前記排気系を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記加熱部により前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、前記基板支持部を回転させ、前記排気系により前記反応容器内を排気しつつ、前記処理ガス供給系から第1のガスを前記第1の処理領域内に供給し、前記処理ガス供給系から第2のガスを前記第2の処理領域内に供給し、前記不活性ガス供給系から不活性ガスを前記第1のパージ
領域及び前記第2のパージ領域内に供給して前記基板上に薄膜を形成する処理を行い、前記薄膜を形成する処理が終了した後、少なくとも前記不活性ガス供給系から前記第1のパージ領域及び前記第2のパージ領域内に不活性ガスを供給するよう制御する基板処理装置が提供される。
【0138】
好ましくは、
前記薄膜を形成する処理が終了した後、前記第1の処理領域内及び前記第2の処理領域内に更に不活性ガスが供給され、処理済みの前記基板を冷却する。
【0139】
また好ましくは、
前記基板を冷却する工程では、前記基板支持部を回転させる。
【0140】
また好ましくは、
前記基板を冷却する工程では、前記処理領域内に不活性ガスを供給する。
【0141】
また好ましくは、
前記プラズマ生成部はくし型電極を備え、前記くし型電極は、前記基板支持部に支持された前記基板の処理面から5mm〜25mmの位置に、前記基板の処理面と対向するように配置される。
【0142】
また好ましくは、前記第1のガスとしてシリコン含有ガスであるトリシリルアミン(TSA)ガスが用いられ、前記第2のガスとして酸素含有ガスである酸素ガスが用いられる。
【0143】
本発明の他の態様によれば、
第1の処理領域、第1のパージ領域、第2の処理領域、第2のパージ領域が交互に配列されるように分割構造体によって分割された反応容器内に複数枚の基板を搬入し、基板支持部に複数枚の前記基板を同一面上に並べて支持する工程と、
加熱部により前記基板を加熱し、前記処理領域及び前記パージ領域を排気系により排気しつつ、処理ガス供給系から前記処理領域内に処理ガスを供給し、不活性ガス供給系から前記パージ領域内に不活性ガスを供給し、前記基板支持部を回転させて、前記処理領域と前記パージ領域との間で前記基板を交互に移動させることにより、前記基板への処理ガスの供給及び不活性ガスの供給を交互に行って前記基板を処理する工程と、
前記基板の処理が終了した後、少なくとも前記不活性ガス供給系から前記パージ領域内に不活性ガスを供給して、処理済みの前記基板を冷却する工程と、
冷却した前記基板を前記反応容器内から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【0144】
本発明の更に他の態様によれば、
複数の処理領域を有する反応容器内に設けられる基板支持部に基板を載置する工程と、
前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、第1のガスを第1の処理領域内に供給し、プラズマ状態とした第2のガスを第2の処理領域内に供給し、前記第1の処理領域及び前記第2の処理領域を前記基板が通過するようにさせて、前記基板上に薄膜を形成する工程と、
前記反応容器内への第1のガス及び第2のガスの供給を停止し、前記反応容器内に不活性ガスを供給して処理済みの前記基板を冷却する工程と、
前記反応容器外に処理後の前記基板を搬出する工程と、を有するプログラムが提供される。
【0145】
本発明の更に他の態様によれば、
複数の処理領域を有する反応容器内に基板を搬入する工程と、
前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、第1のガスを第1の処理領域内に供給し、プラズマ状態とした第2のガスを第2の処理領域内に供給し、前記第1の処理領域及び前記第2の処理領域を前記基板が通過するようにさせて、前記基板上に薄膜を形成する工程と、
前記反応容器内への第1のガス及び第2のガスの供給を停止し、前記反応容器内に不活性ガスを供給して処理済みの前記基板を冷却する工程と、
前記反応容器外に処理後の前記基板を搬出する工程と、を有する記録媒体が提供される。
【0146】
また好ましくは、前記冷却する工程の間、前記支持部を回転する。
【0147】
また好ましくは、前記冷却する工程の間、前記処理領域に不活性ガスを供給する。
【符号の説明】
【0148】
200 ウエハ
201a 第1の処理領域
201b 第2の処理領域
203 反応容器
204a 第1のパージ領域
204b 第2のパージ領域
205 仕切板
217 基板支持部
218 ヒータ
221 コントローラ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の処理領域を有する反応容器内に設けられた基板支持部に基板を載置する工程と、
前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、第1のガスを第1の処理領域内に供給し、プラズマ状態とした第2のガスを第2の処理領域内に供給し、前記第1の処理領域及び前記第2の処理領域を前記基板が通過するようにさせて、前記基板上に薄膜を形成する工程と、
前記反応容器内への第1のガス及び第2のガスの供給を停止し、前記反応容器内に不活性ガスを供給して処理済みの前記基板を冷却する工程と、
前記反応容器外に処理後の前記基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項2】
第1の処理領域、第1のパージ領域、第2の処理領域、第2のパージ領域が交互に配列されるように分割構造体によって分割された反応容器内に複数枚の基板を搬入し、前記反応容器内に設けられた基板支持部に複数枚の前記基板を同一面上に並べて支持する工程と、
加熱部により前記基板を加熱し、前記処理領域及び前記パージ領域を排気系により排気しつつ、処理ガス供給系から前記処理領域内に処理ガスを供給し、不活性ガス供給系から前記パージ領域内に不活性ガスを供給し、前記基板支持部を回転させて、前記処理領域と前記パージ領域との間で前記基板を交互に移動させることにより、前記基板への処理ガスの供給及び不活性ガスの供給を交互に行って前記基板を処理する工程と、
前記基板の処理が終了した後、少なくとも前記不活性ガス供給系から前記パージ領域内に不活性ガスを供給して、処理済みの前記基板を冷却する工程と、
冷却した前記基板を前記反応容器内から搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記基板を冷却する工程では、前記基板支持部を回転させる
請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記基板を冷却する工程では、前記処理領域内に不活性ガスを供給する
請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内にて、複数の前記基板を同一面上に並べて支持し、回転自在に構成された基板支持部と、
前記基板支持部の回転方向に沿って第1の処理領域、第1のパージ領域、第2の処理領域、第2のパージ領域が交互に配列されるように、前記反応容器内を分割する分割構造体と、
前記第1の処理領域内に第1のガスを供給すると共に、前記第2の処理領域内に第2のガスを供給する処理ガス供給系と、
少なくとも前記第1のパージ領域及び前記第2のパージ領域内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記基板を加熱する加熱部と、
前記反応容器内を排気する排気系と、
少なくとも前記基板支持部、前記処理ガス供給系、前記不活性ガス供給系、前記加熱部及び前記排気系を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記加熱部により前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、前記基板支持部を回転させ、前記排気系により前記反応容器内を排気しつつ、前記処理ガス供給系から第1のガスを前記第1の処理領域内に供給し、前記処理ガス供給系から第2のガスを前記第2の処理領
域内に供給し、前記不活性ガス供給系から不活性ガスを前記第1のパージ領域及び前記第2のパージ領域内に供給して前記基板上に薄膜を形成する処理を行い、
前記薄膜を形成する処理が終了した後、少なくとも前記不活性ガス供給系から前記第1のパージ領域及び前記第2のパージ領域内に不活性ガスを供給するよう制御する基板処理装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2013−84898(P2013−84898A)
【公開日】平成25年5月9日(2013.5.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−128763(P2012−128763)
【出願日】平成24年6月6日(2012.6.6)
【出願人】(000001122)株式会社日立国際電気 (5,007)
【Fターム(参考)】