JP2004217956A - Substrate treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造方法の実施に使用する基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
DRAM等の半導体デバイスの製造において、CVD法等によってウエハに薄膜を形成する場合、一部のプロセスでは、該ウエハの裏面や周縁部等への成膜を防止する必要ある。例えば、ウエハの裏面や周縁部に付着した膜が他工程において汚染物質として扱われることになる場合や、膜材料によってはウエハの周縁部等において付着膜が剥がれ易く、パーティクルの原因となる場合である。
この解決手段としては、ウエハの周縁部へパージガスを流しながら成膜を行う技術が知られている(特許文献1参照)。こうすると、その流されたパージガスによって、成膜ガスがウエハの周縁部等へ至るのが遮られるから、その部分の成膜を防止できる。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−41253号公報(第3−7頁,第3図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術を行えるようにするためには、パージガスの流路を装置に別途設ける必要があるので、該装置の構成が複雑になりやすいという課題がある。例えば、上記特許文献1のものでは、パージガスの流路を、ヒータが埋め込まれたぺディスタルの内部に形成しているので、該ぺディスタルそのものの構成が極めて複雑になるばかりでなく、そのような流路をぺディスタルの内部に精度良く形成するのは困難であり、結果としてコスト高となる。さらに、ヒータが埋め込まれ、かつパージガスの流路が内部に形成された複雑な構成のペディスタルは、メンテナンス性が良好であるとは言い難い。
【0005】
そこで本発明は、基板外周部へのパージガスの供給をより簡素な構成で実現できるようにすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の態様によれば、処理ガスを用いた基板の処理が行われる処理室と、この処理室内で基板を支持する基板支持部材と、この基板支持部材によって支持された基板の外周部へパージガスを供給するパージガス供給口を出口とするパージガス流路とを備える基板処理装置において、前記基板支持部材を取り囲むことにより、この基板支持部材との間にバッファ空間を構成するカバー部材を設け、前記パージガス流路を、前記バッファ空間を含んで構成したことを特徴とする基板処理装置が提供される。
【0007】
本発明の第2の態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給口と、前記処理室内を排気する排気口と、前記処理室内で基板を支持する基板支持部材と、前記基板支持部材との間にバッファ空間を構成するカバー部材と、前記バッファ空間にパージガスを導入するパージガス導入口と、前記バッファ空間に連通し、前記基板の外周部から前記処理室内にパージガスを供給するパージガス供給口とを有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【0008】
ここで処理ガスとしては、成膜に寄与するガスを用いることができる。具体的には、処理ガスとしては、ルテニウム(Ru)若しくは酸化Ruの成膜用原料ガス、Ta2O5の成膜用原料ガス、又はZrO2の成膜用原料ガス等を用いることができる。
【0009】
ここでパージガスとしては、成膜に寄与しないガス(いわば非成膜ガス)を用いることができる。具体的には、パージガスとしては、例えば窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスを用いることができる。
【0010】
ここで基板の外周部とは、基板における成膜を回避したい部分を指す。具体的には図4に示すように、基板の外周部とは、該基板の表面(被処理面)上における周縁部50、若しくは該基板の端面60(図4(b)のように基板が面取りされている場合は、その面を含む。)、若しくは該基板の裏面上における周縁部70、又はそれら全部若しくは一部を組合わせた領域を指す。尚、基板は平面視において円形であってもよいし、四角形であってもよい。
【0011】
本発明の第3の態様によれば、第1又は第2の態様において、前記バッファ空間内に配置され、前記基板を加熱する加熱手段をさらに備えることを特徴とする基板処理装置が提供される。ここで前記加熱手段は、前記基板支持部材に設けられているのが好ましい。
【0012】
本発明の第4の態様によれば、第1乃至第3の態様において、前記基板支持部材は、前記基板が載置される支持板を有し、この支持板の外側に前記パージガス供給口が形成されていることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【0013】
本発明の第5の態様によれば、第1乃至第4の態様において、前記基板支持部材には前記基板が載置される支持板が設置されると共に、前記カバー部材には前記支持板を全周にわたって取り囲む囲繞部材が設けられ、これら支持板と囲繞部材との間には隙間が確保されていて、該隙間によって前記パージガス供給口が構成されていることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【0014】
本発明の第6の態様によれば、第1乃至第3の態様において、前記基板支持部材には前記基板が載置される支持板が設けられると共に、前記カバー部材には前記支持板を全周にわたって取り囲む囲繞部材が設けられ、この囲繞部材には前記バッファ空間に通じる貫通孔が形成されていて、該貫通孔によって前記パージガス供給口が構成されていることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【0015】
本発明の第7の態様によれば、第4乃至第6の態様において、前記支持板は平面視において前記基板よりも小さいことを特徴とする基板処理装置が提供される。
具体的態様によれば、前記支持板と前記基板とは共に平面視円形に形成されたものであり、前記支持板の外径が前記基板の外径よりも小さいことを特徴とする基板処理装置が提供される。
【0016】
本発明の第8の態様によれば、基板支持部材によって基板を支持する基板支持工程と、支持した基板へ処理ガスを供給して該基板を処理する基板処理工程と、を有し、この基板処理工程が、前記支持した基板の外周部へパージガスを供給するパージガス供給工程を含む半導体デバイスの製造方法において、前記パージガス供給工程では、前記基板支持部材と、この基板支持部材を取り囲むカバー部材とによって構成されたバッファ空間を経由して、前記基板の外周部へパージガスを供給することを特徴とする半導体デバイスの製造方法が提供される。
【0017】
本発明の第9の態様によれば、第8の態様において、前記基板処理工程が、前記バッファ空間内に配置された加熱手段を用いて前記基板を加熱する加熱工程をさらに含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法が提供される。
【0018】
本発明の第10の態様によれば、第8又は第9の態様において、前記基板支持工程では、前記基板支持部材に設置された支持板に前記基板を載置し、前記パージガス供給工程では、前記支持板の外側に形成されたパージガス供給口から前記パージガスを供給することを特徴とする半導体デバイスの製造方法が提供される。
【0019】
本発明の第11の態様によれば、第8乃至10の態様において、前記基板支持工程では、前記基板支持部材に設置された支持板に前記基板を載置し、前記パージガス供給工程では、前記支持板と、該支持板を全周にわたって取り囲む囲繞部材との間に確保された隙間をパージガス供給口として、該パージガス供給口から前記パージガスを供給することを特徴とする半導体デバイスの製造方法が提供される。
【0020】
本発明の第12の態様によれば、第8又は第9の態様において、前記基板支持工程では、前記基板支持部材に設置された支持板に前記基板を載置し、前記パージガス供給工程では、前記支持板を全周にわたって取り囲む囲繞部材に形成され、前記バッファ空間に通じる貫通孔をパージガス供給口として、該パージガス供給口から前記パージガスを供給することを特徴とする半導体デバイスの製造方法が提供される。
【0021】
本発明の第13の態様によれば、第10乃至第12の態様において、前記支持板として平面視において前記基板よりも小さいものを用いることにより、前記基板支持工程では、前記基板裏面の周縁部が前記バッファ空間に露出するよう当該基板を支持し、前記パージガス供給工程では、少なくとも前記露出した基板裏面の周縁部へパージガスを供給することを特徴とする半導体デバイスの製造方法が提供される。
【0022】
【作用】
基板支持部材とカバー部材との間にバッファ空間を構成し、このバッファ空間を含んでパージガスの流路を構成するから、基板支持部材の内部にはパージガス流路を形成しなくて済む。これにより、該基板支持部材そのものひいては基板処理装置全体の構成を簡素にできる。またバッファ空間を経由してパージガスが供給されるから、その供給するパージガスの流量が常に安定すると共に、基板の外周部へ均等にパージガスを供給できるようになる。これにより、基板の外周部のみにおける処理ガスによる処理(例えば成膜)をより確実かつ正確に回避できる。基板裏面の周縁部へパージガスを供給する場合には、その部分の処理も確実に回避できる。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は、実施の形態による基板処理装置を示す。この装置は、DRAM等の製造において、シリコンからなる平面視円形のウエハW上にルテニウム膜又は酸化ルテニウム膜を堆積するプロセスで用いられるコールドウォール式の枚葉型CVD装置である。この装置は、処理ガスを用いたウエハWの処理が行われる処理室1と、この処理室1内でウエハWを支持する基板支持部材2と、この基板支持部材2によって支持されたウエハWの外周部へパージガスを供給するパージガス供給口3を出口とするパージガス流路4とを具備するものである。
そして、この装置は、基板支持部材2を取り囲むことにより、この基板支持部材2との間にパージガスのバッファ空間Sを構成するカバー部材5を備え、パージガス流路4がそのバッファ空間Sを含んで構成されている点を最大の特徴としている。
【0024】
処理室1には、この処理室1内へ処理ガスを供給する処理ガス供給口6が形成されている。この処理ガス供給口6からは、処理ガスとして、Ru(EtCp)2(ビスエチルシクロペンタジニエルルテニウム)等のRu液体原料を気化して得られるRuガスと、酸素ガスとが供給される。
具体的には、処理ガス供給口6には、処理ガス供給管7が接続されており、該処理ガス供給管7は、上流に向かって途中で二股に分岐している。分岐した一方の管7aは、酸素流量制御手段8を介して図示せぬ酸素ガス供給源に通じており、他方の管7bは、気化器9、及びRu液体原料流量制御手段10をこの順に経由して、図示せぬRu液体原料供給源に通じている。
【0025】
また処理室1には、この処理室1内を排気する排気口11が形成されている。排気口11には、図示せぬ真空ポンプ等へ通じる排気管12が接続されている。該排気管12の途中には、圧力制御手段13が設けられており、この圧力制御手段13によって処理室1内の圧力を調整できる。尚、圧力制御手段13は、例えば可変バルブ等を用いて構成できる。
【0026】
また処理室1には、ゲート弁14が設けられており、このゲート弁14を介して該処理室1内へ未処理ウエハWを搬入し、或いは該処理室1から処理済みウエハWを搬出する。ウエハWの搬出入には、図示せぬ搬送ロボットを使用できる。
【0027】
基板支持部材2は、ウエハWが載置されるサセプタ15と、このサセプタ15を支持するヒータブロック本体16と、このヒータブロック本体16から鉛直下方に向かって処理室1の外まで延在するシャフト17とによって構成されている。
本実施の形態ではサセプタ15は、平面視においてウエハWと略同じサイズを有している。ヒータブロック本体16は、ウエハWを所定の成膜温度に加熱するヒータ18をその内部に備える。ヒータ18による加熱温度は、処理室1の外に配置された温度制御手段19によって所望値に制御される。シャフト17は、所定のシール構造を介して処理室1の底面を貫いて、該処理室1の外に配置された図示せぬ回転機構に繋がれている。
【0028】
尚、ヒータ18は、ヒータブロック本体16の内部にて、支柱等によって支持された状態で設置されていてもよい。また、ヒータブロック本体16とシャフト17とは一個物であってもよい。また、シャフト17は、図示せぬ昇降機構に繋がれていて、ヒータブロック本体16が基板搬出入位置と基板加熱位置との間を昇降するようにしてもよい。
【0029】
カバー部材5は、基板支持部材2との間に空間Sが構成されるように該基板支持部材2を取り囲んでいる。本実施の形態において、このカバー部材5は、ウエハWの支持に関与しない部材であり、基板支持部材2とは別の部材である。
詳細には、カバー部材5は、ヒータブロック本体16を取り囲む大径の筒状側壁部5aと、シャフト17を取り囲む小径の筒状側壁部5bと、これら筒状側壁部5aの下端及び筒状側壁部5bの上端をつなぐ段差部5cとを有してなることにより、基板支持部材2との間に断面略クランク状の空間Sを構成している。
【0030】
尚、これら筒状側壁部5a,5b及び段差部5cは、各々が別部材として構成されていてもよいし、またこれらが一個物であってもよい。また、空間Sの形状は特に断面略クランク状に限られず、その他の形状であってもよい。尚、シャフト17は中空であってもよいが、中実のものとすることもできる。
【0031】
カバー部材5の下端、即ちシャフト17を取り囲む小径の筒状側壁部5bの下端は、処理室1の底壁に固定されている。つまり、ウエハWの処理時等には、カバー部材5によって取り囲まれた内側の基板支持部材2のみが回転する。
【0032】
一方、大径の筒状側壁部5aの上部は開放されていて、該開放端には、この筒状側壁部5aの側壁からウエハWの端面60(図4参照)に向かって延在する円環状部材20が設けられている。この円環状部材20は、所定の微小ギャップG1を隔てて、ウエハWの端面60(図4参照)と相対向する内周面20aを有している。
【0033】
また円環状部材20上面の高さ位置は、ウエハWの上面よりもやや高くなっていて、該円環状部材20の上面には、扁平なリング状のカバープレート21が着脱可能に設けられている。このカバープレート21の外周端は、筒状側壁部5aよりも処理室1の内壁側へ鍔状に張り出した鍔部21aとなっている。鍔部21aの張り出し量によって、処理室1内における圧力及びガス流を制御することもできる。
【0034】
一方、カバープレート21の内周端は、平面視において、ウエハWの表面上における成膜を回避したい領域である周縁部50(図4参照)をカバーできる位置まで延在している。即ち、このカバープレート21は、所定の微小ギャップG2を隔てて、ウエハW表面の周縁部50(図4参照)と相対面するカバー部21bを有している。このカバー部21bにより、処理ガス供給口6から供給される処理ガスが、ウエハW表面の周縁部50へ至るのを回避できる。
【0035】
尚、このカバー部21bは、当該カバープレート21の求心方向にゆくにしたがって先細り(肉薄)となったテ−パ部となっている。従って、処理ガス供給口6からウエハWに向けて供給された処理ガスが、カバープレート21の内周端の部分において乱流を構成することなく、ウエハWの放射方向にスムーズに流れる。
【0036】
一実施例では、このカバー部21bとウエハWの周縁部50(図4参照)との間のギャップG2を、パージガス供給口3とする。但し、カバープレート21は省略してもよく、その場合は、円環状部材20の内周面20aとウエハWの端面60(図4参照)との間のギャップG1が、パージガス供給口として機能する。
【0037】
パージガス供給口3を出口とするパージガス流路4は、空間Sを当該パージガスのバッファ空間Sとして含んで構成されている。このバッファ空間Sへパージガスを導入するパージガス導入口22は、処理室1の底壁における、同心状に配置されたシャフト17と筒状側壁部5bとの間に形成されている。パージガス導入口22は、図示せぬパージガス管等を経由してパージガス源に通じている。
【0038】
即ち、処理室1の中においてパージガス流路4は、バッファ空間Sと、円環状部材20の内周面20aとウエハWの端面60(図4参照)との間のギャップG1と、カバー部レート21のカバー部21bとウエハWの周縁部50(図4参照)との間のギャップG2とによって構成されている。このうちギャップG1とギャップG2とによって、ウエハWの端面50から周縁部50(図4参照)へ沿ったパージガスの流路が構成されている。
【0039】
尚、パージガス供給口3からのパージガスの供給圧力は、少なくとも処理ガス供給口6からの処理ガスが該パージガス供給口3からバッファ空間S内へ侵入しない程度の圧力とする。またパージガスの供給圧力は、図示せぬパージガス圧力調整手段によって可変に設定できるものとしてもよい。
【0040】
以上のように、本基板処理装置は、ウエハWを処理する処理室1と、処理室1内に処理ガスを供給する処理ガス供給口6と、処理室1内を排気する排気口11と、処理室1内でウエハWを支持する基板支持部材2と、基板支持部材2との間にバッファ空間Sを構成するカバー部材5と、バッファ空間Sにパージガスを導入するパージガス導入口22と、バッファ空間Sに連通し、ウエハWの外周部から処理室1内にパージガスを供給するパージガス供給口3とを有するものである。
【0041】
以下、半導体デバイス製造の一プロセスとして、本基板処理装置を用いたウエハWの処理につき説明する。
〔基板支持工程〕
まず、ゲート弁14を開いて、該ゲート弁14から処理室1内に未処理ウエハWを搬入し、搬入したウエハWをサセプタ15の上に移載する。ウエハWの搬入及び移載には、図示せぬ搬送ロボットを用いることができる。カバープレート21を用いる場合は、予めカバープレート21を円環状部材20から取り外しておき、ウエハWをサセプタ15に載置した後に、該カバープレート21を円環状部材20の上に搭載する。カバープレート21の円環状部材20に対する着脱にもロボットハンドを用いることができる。以上により、ウエハWは、処理室1内において、サセプタ15に載置された状態で、基板支持部材2によって支持される。
【0042】
〔基板処理工程〕
次いで、支持したウエハWへ処理ガスを供給して該ウエハWを処理する。
詳細には、まずヒータブロック16内の発熱体であるヒータ18によって、ウエハWを所定温度(例えば290〜350℃)に加熱する(加熱工程)。その後、圧力制御手段13等によって処理室1内の圧力を所望の値に安定させる。その後、処理ガス供給口6から処理室1内へ、気化器9で気化されたRuガスと酸素ガスとを導入して、ウエハW上にRu膜を形成しながら、処理室1内の処理済みガスを排気口12から排出する。
【0043】
このとき、処理ガス供給管7bから供給するRuガス(例えばRu(C2H5C5H4)2ガス)の供給量は、例えば0.005〜0.12[ccm]とすることができ、処理ガス供給管7aから供給する酸素ガスの供給量は、例えば40〜1500[sccm]とすることができる。そして当該各ガスが処理室1内で化学反応を起こすることにより、ウエハW上にRu膜又は酸化Ru膜が堆積する。
尚、処理室1内に所謂シャワーヘッドを設けて、該シャワーヘッドからウエハWへシャワー状に処理ガスが供給されるようにしてもよい。
【0044】
但し、Ru膜の形成のときには、基板支持部材2によって支持されたウエハWの外周部(ここでは、周縁部50及び端面60)へパージガスを供給する(パージガス供給工程)。上述のように、このパージガス供給工程では、基板支持部材2と、この基板支持部材2を取り囲むカバー部材5とによって構成されたバッファ空間Sを経由して、ウエハWの周縁部へパージガスを供給する。これにより、ウエハW外周部へ処理ガスが供給されるのを遮るか、又は少なくとも該パージガスによってウエハW外周部における処理ガスが充分に希釈されるから、該外周部における成膜を回避できる。
【0045】
また、Ru膜の形成のときには、図示せぬ回転機構によって(基板回転手段)ウエハWを回転させてもよい(基板回転工程)。詳細には、シャフト17が回転機構によって回転されることにより、サセプタ15に載置されたウエハWも回転する。これにより、ウエハW上に形成されるRu膜の膜厚均一性を向上できる。
【0046】
〔基板搬出工程〕
次いで、Ru膜の形成が終了すると、上記基板支持工程とは逆の手順で、搬送ロボット等により、ゲート弁14を介して処理済みウエハWを搬出して、当該処理を終了する。カバープレート21を用いる場合は、まずカバープレート21を円環状部材20から取り外し、次いでウエハWを搬出する。
【0047】
以上説明した基板処理装置によれば、次のような効果が得られる。
(1)基板支持部材2の内部にバッファ空間Sを構成するのではなく、ウエハWの支持に関与しない、基板支持部材2とは別の部材であるカバー部材5でもって基板支持台2を取り囲むことによりバッファ空間Sを構成することとしたから、パージガスの流路4を具備したものでありながら、基板支持台2そのものの構成ひいては本装置全体の構成を簡素にでき、結果として本装置を安価に実現できる。
【0048】
(2)カバー部材5と基板支持部材2とによって構成された空間Sが、パージガスのバッファ空間としての機能を果たすから、供給するパージガスの流量が常に安定すると共に、ウエハW周縁部の全周にわたるパージガス供給口3からのパージガスの供給圧力が均等になる。これにより、ウエハWの外周部のみにおける成膜をより確実かつ正確に回避できる。
【0049】
(3)特に、円環状部材20とカバープレート21とによって、ウエハWの端面60から周縁部50(図4参照)へ沿ったパージガスの流路が構成されているから、これらの部分のみにおける成膜を確実に回避できる。
【0050】
(4)カバー部材5と、基板支持部材2とはバッファ空間Sを隔てて隔離された非接触状態にあるから、カバー部材5の加熱が防止される。これにより、該カバー部材5への望ましくない成膜を防止できる。
【0051】
(5)カバー部材5によって、基板支持部材2へ処理ガスが付着するのが防止される。具体的には、ヒータブロック16に、処理ガスが付着するのが防止されるから該ヒータブロック16への望ましくない成膜を回避できる。これにより、ヒータブロック16のメンテナンス回数を低減できる。また、シャフト17が処理室1の底面を貫くシール部分に、処理ガスが付着するのが防止されるから、該シール部分においてパーティクルが発生するのを確実に回避できる。
【0052】
(6)カバー部材5は処理室1に固定されており、基板支持部材2を回転させる場合には、該基板支持部材2のみが回転する。つまり、本基板処理装置においては、基板支持部材2を回転させても、パージガス流路4は回転しない。従って、ウエハWを支持する部材の回転に伴ってパージガス流路も回転する装置に比べると、パージガス流路そのものの構成を簡素にでき、ひいては本装置全体の構成を簡素にできる。
【0053】
(7)カバープレート21の鍔部21aの長さで処理室1内の排気量を絞ることができるところ、絞る排気量を均一にするためには、その後に処理済みガスのバッファ空間を設けるのが好ましい。この点、本基板処理装置においては、カバー部材5が基板支持部材2との間にパージガスのバッファ空間Sを構成するのみならず、処理室1の内壁との間には、処理済みガスのバッファ空間を構成しているから、排気量を均一にできる。
【0054】
〔変形例1〕
図2は、別の実施の形態による基板処理装置の要部を示す。図2では、処理室等の図示を省略し、また図1と同様の構成要素に対しては同じ符号を付している。この基板処理装置は、図1に示すものと略同様であるが、サセプタ15の外径をウエハWの外径よりも小さくしたことを最大の特徴としている。
サセプタ15の外径をウエハWの外径よりも小さくすると、ウエハW裏面の周縁部50(図4参照)がバッファ空間S側に露出することになるから、その周縁部50にもパージガスを供給できるようになる。
【0055】
詳細には変形例1では、円環状部材30が、微小ギャップG1を隔ててウエハWの端面60(図4参照)に相対向する第1の内周面30aと、微小ギャップG3を隔ててウエハWの裏面の周縁部70(図4参照)に相対面する第2の内周面30bとを有し、カバープレート21が微小ギャップG2を隔ててウエハWの表面の周縁部50(図4参照)に相対面するカバー部21bを有することにより、パージガス流路4が、ウエハWの端部を全周にわたって取り囲む断面略コ字状のギャップを含んで構成されている。
【0056】
変形例1によれば、バッファ空間S側から供給されたパージガスは、ウエハWの表面の周縁部50、端面60、及び裏面の周縁部70をこの順に沿って流れ、パージガス供給口3から供給するから、上記実施の形態に比べると、さらにウエハW裏面の周縁部70への望ましくない堆積を確実に防止できる。
【0057】
〔変形例2〕
図3(a)は、上記実施の形態においてカバープレート21を省略した変形例を示す。同図に示すように、変形例2では、円環状部材20の内周面20aとウエハWの端面60との間のギャップG1がパージガスのパージガス供給口3となる。本変形例2では、少なくともウエハW端面60の成膜を回避でき、またカバープレート21を用いない分、基板支持部材2に対するウエハWの着脱を迅速に行え、装置の稼働率を向上できる利点がある。
【0058】
〔変形例3〕
変形例3の基板処理装置は、処理ガスを用いたウエハWの処理が行われる処理室1と、この処理室1内でウエハWを支持する基板支持部材2と、この基板支持部材2によって支持されたウエハWの外周部へパージガスを供給するパージガス供給口3を出口とするパージガス流路4とを具備し、前記パージガス供給口3が複数形成されている基板処理装置において、基板支持部材2を取り囲むことにより、この基板支持部材2との間にバッファ空間Sを構成するカバー部材5を設け、パージガス流路4を、前記各パージガス供給口3から供給するパージガスが同一のバッファ空間Sを共有して供給されるよう構成したものである。
【0059】
具体的には図3(b)に示すように、変形例3ではウエハWと円環状部材20との間にギャップG1を確保せずに、円環状部材20に、バッファ空間Sに通じる複数の貫通孔31,31…を形成し、各貫通孔31ごとにパージガスのパージガス供給口3を構成したものである。貫通孔31は、円環状部材20の周方向に均等に形成されている。
【0060】
この変形例3では、各貫通孔31から供給するパージガスは、同一のバッファ空間Sを共有して供給されるから、各貫通孔31ごとに専用のパージガス流路を設ける場合に比べると、装置の構成を簡素にできる。尚、円環状部材20に対してウエハWを回転機構で回転させることにより、ウエハWの外周部に一層均等にパージガスを供給できる。
【発明の効果】
本発明によれば、基板周縁部へのパージガスの供給をより簡素な構成で実現できるようになる。また本発明によれば、パージガスの流路を具備した基板処理装置を安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態による基板処理装置を示す図。
【図2】別の実施の形態による基板処理装置の要部のみを示す図。
【図3】パージガス供給口を平面方向からみた図。
【図4】基板における処理(成膜)を回避したい領域を説明するための図。
【符号の説明】
1…処理室、2…基板支持部材、3…パージガス供給口、4…パージガス流路、5…カバー部材、6…処理ガス供給口、11…排気口、15…サセプタ(支持板)、18…ヒータ(加熱手段)、20…円環状部材(囲繞部材)、22…パージガス導入口、S…バッファ空間、W…ウエハ(基板)。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus used for performing a method for manufacturing a semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
When a thin film is formed on a wafer by a CVD method or the like in the manufacture of a semiconductor device such as a DRAM, in some processes, it is necessary to prevent film formation on the back surface, peripheral portion, or the like of the wafer. For example, when the film adhered to the back surface or peripheral portion of the wafer is treated as a contaminant in another process, or when the adhered film is easily peeled off at the peripheral portion of the wafer depending on the film material, which causes particles. is there.
As a solution to this problem, there is known a technique of forming a film while flowing a purge gas to a peripheral portion of a wafer (see Patent Document 1). In this case, the flow of the purge gas prevents the film-forming gas from reaching the peripheral portion of the wafer or the like, so that film formation at that portion can be prevented.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-10-41253 (pages 3-7, FIG. 3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to be able to perform the above-described technique, it is necessary to separately provide a flow path for a purge gas in the apparatus, and thus there is a problem that the configuration of the apparatus is likely to be complicated. For example, in the above-mentioned Patent Document 1, since the flow path of the purge gas is formed inside the ぺ distal in which the heater is embedded, not only the configuration of the ぺ distal itself becomes extremely complicated, but also such a It is difficult to accurately form the flow path inside the pedestal, resulting in high cost. Further, a pedestal having a complicated configuration in which a heater is embedded and a purge gas flow path is formed therein is not easy to maintain.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to enable supply of a purge gas to the outer peripheral portion of a substrate with a simpler configuration.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a processing chamber in which a substrate is processed using a processing gas, a substrate supporting member that supports the substrate in the processing chamber, and an outer periphery of the substrate supported by the substrate supporting member And a purge gas flow path having a purge gas supply port for supplying a purge gas to the section, and a cover member constituting a buffer space between the substrate support member and the substrate support member by surrounding the substrate support member. And a substrate processing apparatus, wherein the purge gas flow path includes the buffer space.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, a processing chamber for processing a substrate, a processing gas supply port for supplying a processing gas into the processing chamber, an exhaust port for exhausting the processing chamber, A substrate support member for supporting, a cover member constituting a buffer space between the substrate support member, a purge gas introduction port for introducing a purge gas into the buffer space, and a communication with the buffer space, from the outer peripheral portion of the substrate. And a purge gas supply port for supplying a purge gas into the processing chamber.
[0008]
Here, a gas that contributes to film formation can be used as the processing gas. Specifically, as a processing gas, a raw material gas for forming a film of ruthenium (Ru) or Ru oxide, Ta 2 O 5 Source gas for film formation, or ZrO 2 Can be used.
[0009]
Here, as the purge gas, a gas that does not contribute to film formation (a so-called non-film formation gas) can be used. Specifically, an inert gas such as a nitrogen gas or an argon gas can be used as the purge gas.
[0010]
Here, the outer peripheral portion of the substrate refers to a portion of the substrate where film formation is desired to be avoided. Specifically, as shown in FIG. 4, the outer peripheral portion of the substrate refers to the
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the substrate processing apparatus according to the first or second aspect, further comprising a heating unit disposed in the buffer space and heating the substrate. . Here, it is preferable that the heating means is provided on the substrate support member.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects, the substrate support member has a support plate on which the substrate is placed, and the purge gas supply port is provided outside the support plate. A substrate processing apparatus characterized by being formed is provided.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in any of the first to fourth aspects, a support plate on which the substrate is mounted is provided on the substrate support member, and the support plate is provided on the cover member. A substrate processing apparatus is provided, wherein a surrounding member is provided over the entire circumference, and a gap is secured between the support plate and the surrounding member, and the gap forms the purge gas supply port. Is done.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first to third aspects, the substrate support member is provided with a support plate on which the substrate is mounted, and the cover member is provided with the support plate. A substrate processing apparatus is provided, wherein a surrounding member surrounding the periphery is provided, and a through hole communicating with the buffer space is formed in the surrounding member, and the through hole forms the purge gas supply port. Is done.
[0015]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the substrate processing apparatus according to the fourth to sixth aspects, wherein the support plate is smaller than the substrate in plan view.
According to a specific aspect, the support plate and the substrate are both formed in a circular shape in plan view, and the outer diameter of the support plate is smaller than the outer diameter of the substrate. Is provided.
[0016]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a substrate supporting step of supporting a substrate by a substrate supporting member, and a substrate processing step of supplying a processing gas to the supported substrate to process the substrate. In the method for manufacturing a semiconductor device, wherein the processing step includes a purge gas supply step of supplying a purge gas to an outer peripheral portion of the supported substrate, in the purge gas supply step, the substrate support member and a cover member surrounding the substrate support member A method for manufacturing a semiconductor device is provided, wherein a purge gas is supplied to an outer peripheral portion of the substrate via a configured buffer space.
[0017]
According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the substrate processing step further includes a heating step of heating the substrate using a heating unit disposed in the buffer space. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
[0018]
According to a tenth aspect of the present invention, in the eighth or ninth aspect, in the substrate supporting step, the substrate is placed on a support plate provided on the substrate supporting member, and in the purge gas supplying step, A method for manufacturing a semiconductor device is provided, wherein the purge gas is supplied from a purge gas supply port formed outside the support plate.
[0019]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the eighth to tenth aspects, in the substrate supporting step, the substrate is placed on a support plate provided on the substrate supporting member, and in the purge gas supplying step, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: providing a purge gas from a purge gas supply port using a gap secured between a support plate and a surrounding member surrounding the support plate over the entire circumference as the purge gas supply port. Is done.
[0020]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the eighth or ninth aspect, in the substrate supporting step, the substrate is placed on a support plate provided on the substrate supporting member, and in the purge gas supplying step, A method of manufacturing a semiconductor device is provided, wherein a purge gas is supplied from the purge gas supply port using a through-hole formed in a surrounding member surrounding the support plate over the entire circumference and communicating with the buffer space as a purge gas supply port. You.
[0021]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the tenth to twelfth aspects, by using, as the support plate, a substrate smaller than the substrate in plan view, in the substrate supporting step, a peripheral portion of the back surface of the substrate is provided. Is provided so that the substrate is exposed to the buffer space, and in the purge gas supplying step, a purge gas is supplied to at least a peripheral portion of the exposed back surface of the substrate.
[0022]
[Action]
A buffer space is formed between the substrate support member and the cover member, and a purge gas flow path is formed including the buffer space. Therefore, it is not necessary to form a purge gas flow path inside the substrate support member. This can simplify the structure of the substrate support member itself and thus the entire structure of the substrate processing apparatus. Further, since the purge gas is supplied through the buffer space, the flow rate of the supplied purge gas is always stabilized, and the purge gas can be supplied uniformly to the outer peripheral portion of the substrate. This makes it possible to more reliably and accurately avoid processing (for example, film formation) using the processing gas only in the outer peripheral portion of the substrate. When the purge gas is supplied to the peripheral portion on the back surface of the substrate, the processing of that portion can also be reliably avoided.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a substrate processing apparatus according to an embodiment. This apparatus is a cold wall type single-wafer CVD apparatus used in a process of depositing a ruthenium film or a ruthenium oxide film on a wafer W made of silicon and having a circular shape in a plan view in manufacturing a DRAM or the like. This apparatus includes a processing chamber 1 in which a processing of a wafer W is performed using a processing gas, a
The apparatus further includes a
[0024]
A processing
Specifically, a processing
[0025]
The processing chamber 1 has an
[0026]
Further, a
[0027]
The
In the present embodiment,
[0028]
Note that the
[0029]
The
Specifically, the
[0030]
The
[0031]
The lower end of the
[0032]
On the other hand, the upper portion of the large-diameter cylindrical
[0033]
The height position of the upper surface of the
[0034]
On the other hand, the inner peripheral end of the
[0035]
The
[0036]
In one embodiment, the gap G2 between the
[0037]
The purge gas flow path 4 having the purge
[0038]
That is, in the processing chamber 1, the purge gas flow path 4 includes the buffer space S, the gap G 1 between the inner
[0039]
The supply pressure of the purge gas from the purge
[0040]
As described above, the present substrate processing apparatus includes the processing chamber 1 that processes the wafer W, the processing
[0041]
Hereinafter, processing of a wafer W using the present substrate processing apparatus will be described as one process of manufacturing a semiconductor device.
(Substrate support step)
First, the
[0042]
(Substrate processing step)
Next, a processing gas is supplied to the supported wafer W to process the wafer W.
Specifically, first, the wafer W is heated to a predetermined temperature (for example, 290 to 350 ° C.) by the
[0043]
At this time, Ru gas (for example, Ru (C 2 H 5 C 5 H 4 ) 2 The supply amount of the gas) can be, for example, 0.005 to 0.12 [ccm], and the supply amount of the oxygen gas supplied from the processing
Note that a so-called shower head may be provided in the processing chamber 1 so that the processing gas is supplied from the shower head to the wafer W in a shower shape.
[0044]
However, when forming the Ru film, a purge gas is supplied to the outer peripheral portion (here, the
[0045]
When forming the Ru film, the wafer W may be rotated by a rotating mechanism (substrate rotating means) (not shown) (substrate rotating step). More specifically, as the
[0046]
(Substrate unloading process)
Next, when the formation of the Ru film is completed, the processed wafer W is unloaded through the
[0047]
According to the substrate processing apparatus described above, the following effects can be obtained.
(1) The buffer space S is not formed inside the
[0048]
(2) Since the space S defined by the
[0049]
(3) In particular, since the flow path of the purge gas from the
[0050]
(4) Since the
[0051]
(5) The
[0052]
(6) The
[0053]
(7) Although the exhaust amount in the processing chamber 1 can be reduced by the length of the flange portion 21a of the
[0054]
[Modification 1]
FIG. 2 shows a main part of a substrate processing apparatus according to another embodiment. 2, the illustration of the processing chamber and the like is omitted, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. This substrate processing apparatus is substantially the same as that shown in FIG. 1, except that the outer diameter of the
If the outer diameter of the
[0055]
In detail, in the first modification, the
[0056]
According to the first modification, the purge gas supplied from the buffer space S flows along the
[0057]
[Modification 2]
FIG. 3A shows a modification in which the
[0058]
[Modification 3]
The substrate processing apparatus according to the third modification includes a processing chamber 1 in which processing of a wafer W is performed using a processing gas, a
[0059]
Specifically, as shown in FIG. 3B, in the third modification, the gap G <b> 1 is not secured between the wafer W and the
[0060]
In the third modification, the purge gas supplied from each through-
【The invention's effect】
According to the present invention, the supply of the purge gas to the peripheral portion of the substrate can be realized with a simpler configuration. According to the present invention, a substrate processing apparatus having a purge gas flow path can be realized at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a substrate processing apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing only a main part of a substrate processing apparatus according to another embodiment.
FIG. 3 is a view of a purge gas supply port viewed from a plane direction.
FIG. 4 is a diagram illustrating a region of the substrate where processing (film formation) is desired to be avoided.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing chamber, 2 ... Substrate support member, 3 ... Purge gas supply port, 4 ... Purge gas flow path, 5 ... Cover member, 6 ... Processing gas supply port, 11 ... Exhaust port, 15 ... Susceptor (support plate), 18 ... Heater (heating means), 20: annular member (surrounding member), 22: purge gas inlet, S: buffer space, W: wafer (substrate).
Claims (1)
この処理室内で基板を支持する基板支持部材と、
この基板支持部材によって支持された基板の周縁部へパージガスを供給するパージガス供給口を出口とするパージガス流路と、を備える基板処理装置であって、
前記基板支持部材を取り囲むことにより、この基板支持部材との間に前記パージガスのバッファ空間を構成するカバー部材を備え、
前記パージガス流路が、前記バッファ空間を含んで構成されていることを特徴とする基板処理装置。A processing chamber in which processing of the substrate using the processing gas is performed,
A substrate support member for supporting the substrate in the processing chamber;
A purge gas flow path having a purge gas supply port for supplying a purge gas to a peripheral portion of the substrate supported by the substrate support member, and
By surrounding the substrate support member, a cover member constituting a buffer space of the purge gas between the substrate support member,
The substrate processing apparatus, wherein the purge gas flow path includes the buffer space.
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