JP6665726B2 - Film forming equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ALD(Atomic Layer Deposition)法により、基板に対する成膜処理を行う技術に関する。 The present invention relates to a technique for performing a film forming process on a substrate by an ALD (Atomic Layer Deposition) method.
基板である例えば半導体ウエハ(以下「ウエハ」と言う)に対して成膜処理を行う手法として、互いに反応する複数種類の反応ガス(第1反応ガス、第2反応ガス)をウエハに対して順番に供給して反応生成物を堆積させるいわゆるALD法やMLD(M molecular Layer Deposition)法(以下、これらを総合してALD法と称する)が知られている。 As a method of performing a film forming process on a substrate, for example, a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as a “wafer”), a plurality of types of reactive gases (a first reactive gas and a second reactive gas) reacting with each other are sequentially applied to the wafer. The so-called ALD method and the MLD (M molecular Layer Deposition) method (hereinafter collectively referred to as ALD method) in which a reaction product is supplied to a reactor to deposit a reaction product are known.
例えば特許文献1に示すように、ALD法においては、成膜処理が行われる処理容器内に設けた載置台上にウエハを載置し、このウエハに対向するようにガスシャワーヘッドを設け、当該ガスシャワーヘッドに設けられたガス供給孔から、ウエハに向けて複数種類の反応ガスを切り替えて供給する技術が知られている。 For example, as shown in Patent Document 1, in the ALD method, a wafer is mounted on a mounting table provided in a processing container in which a film forming process is performed, and a gas shower head is provided so as to face the wafer. 2. Description of the Related Art There is known a technique in which a plurality of types of reactive gases are selectively supplied to a wafer from a gas supply hole provided in a gas shower head.
ここで一般に、ガスシャワーヘッドはウエハの全面に向けて均一に反応ガスを供給するため、成膜対象のウエハを覆うガス供給面(特許文献1における底板)の全体に多数のガス供給孔を設けた構造となっている。このため、ウエハの大径化に伴って、ガスシャワーヘッド内の内部流路の容積が大きくなる傾向がある。 Here, in general, the gas shower head uniformly supplies the reaction gas to the entire surface of the wafer, and thus a large number of gas supply holes are provided on the entire gas supply surface (the bottom plate in Patent Document 1) covering the wafer to be formed. Structure. Therefore, the volume of the internal flow path in the gas shower head tends to increase as the diameter of the wafer increases.
特に、共通の内部流路を用いて複数種類の反応ガスを供給する場合には、ガスシャワーヘッド内における反応生成物の堆積を防止するため、一方の反応ガスを供給した後、他方のガスの供給を開始する前に、不活性ガスにより反応ガスを置換するパージ操作が必要となる。 In particular, when supplying a plurality of types of reaction gases using a common internal flow path, one reaction gas is supplied and then another gas is supplied in order to prevent deposition of reaction products in the gas shower head. Before starting the supply, a purge operation for replacing the reaction gas with an inert gas is required.
これらの要因により、内部流路の容積が大きいガスシャワーヘッドでは、パージ操作時に内部流路に残存している反応ガスが十分に排出されるまでの時間や、バージ完了後、次の反応ガスの供給を開始してからウエハの表面に高濃度の反応ガスが到達するまでの時間が長くなってしまう傾向がある。特に、反応ガスの切り替えを多数回実施するALD法では、各操作に要する時間が僅かに増加しただけでも、成膜の開始から完了に至る成膜処理全体の時間に大きな影響を与える。 Due to these factors, in a gas shower head having a large volume of the internal flow path, the time required for the reaction gas remaining in the internal flow path to be sufficiently exhausted during the purge operation, and the time required for the next reaction gas to be discharged after the completion of the barge. There is a tendency that the time from the start of the supply until the high concentration of the reaction gas reaches the surface of the wafer becomes longer. In particular, in the ALD method in which the switching of the reaction gas is performed many times, even a slight increase in the time required for each operation greatly affects the entire time of the film formation process from the start to the completion of the film formation.
また、ウエハに向けて供給された反応ガスは、当該ウエハとガス供給面とに挟まれた空間を流れて処理容器の外部へ排気される。このため、処理容器内の反応ガスの切り替えにあたっては、ウエハの中央部に供給された反応ガスが、当該ウエハの周縁部に到達するまでの時間が必要となり、ウエハの大径化に伴って、処理容器内の反応ガスの切り替え時間も長くなる傾向がある。 Further, the reaction gas supplied toward the wafer flows through a space between the wafer and the gas supply surface and is exhausted to the outside of the processing chamber. For this reason, when switching the reaction gas in the processing chamber, it is necessary for the reaction gas supplied to the central portion of the wafer to reach the peripheral portion of the wafer, and it is necessary to increase the diameter of the wafer. The switching time of the reaction gas in the processing container also tends to be long.
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、反応ガスの供給流路や、処理容器内に供給された後の反応ガスの拡散領域を極小化する技術を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to provide a technique for minimizing a reaction gas supply flow path and a diffusion region of a reaction gas after being supplied into a processing container. It is in.
本発明の成膜装置は、基板に対する成膜処理を行う成膜装置において、
排気部により真空排気される処理容器内に配置され、成膜対象の基板が載置される載置台と、
前記載置台に載置された基板の中央部と交差する方向に伸びる回転軸回りに当該載置台を回転させるための回転駆動部と、
前記載置台と共に回転する基板の表面の中央部と周縁部との間を結ぶ細長い領域に向けて、前記基板に吸着する第1反応ガスを吐出するための第1ガス吐出口が形成された第1ガスノズルと、
前記処理容器内に、前記第1反応ガスと反応して膜を形成する第2反応ガスを供給するための第2ガス供給部と、を備え、
前記処理容器には、載置台と回転駆動部と第1ガスノズルとの組が複数組設けられていることを特徴とする。
The film forming apparatus of the present invention is a film forming apparatus that performs a film forming process on a substrate,
A mounting table on which a substrate to be formed is mounted, which is disposed in a processing container that is evacuated by an exhaust unit,
A rotation drive unit for rotating the mounting table around a rotation axis extending in a direction intersecting with the center of the substrate mounted on the mounting table,
A first gas discharge port for discharging a first reaction gas adsorbed on the substrate is formed toward an elongated region connecting a central portion and a peripheral portion of the surface of the substrate that rotates together with the mounting table. One gas nozzle,
A second gas supply unit for supplying a second reaction gas that forms a film by reacting with the first reaction gas in the processing container ;
A plurality of sets of a mounting table, a rotation drive unit, and a first gas nozzle are provided in the processing container .
本発明は、基板の表面の中央部と周縁部との間を結ぶ細長い領域に向け、第1ガスノズルを用いて第1反応ガスを吐出すると共に、中央部回りに基板を回転させることにより当該基板の全面に第1反応ガスを供給するので、第1反応ガスの供給流路や、処理容器内に供給された後の反応ガスの供給領域を極小化しつつ、基板の成膜処理を行うことができる。 The present invention discharges a first reaction gas using a first gas nozzle toward an elongated region connecting a central portion and a peripheral portion of a surface of a substrate, and rotates the substrate around the central portion by rotating the substrate around the central portion. Since the first reaction gas is supplied to the entire surface of the substrate, it is possible to perform the film formation process on the substrate while minimizing the supply channel of the first reaction gas and the supply region of the reaction gas after being supplied into the processing container. it can.
以下、図1〜3を参照しながら、本発明の実施の形態に係る成膜装置1の構成について説明する。成膜装置1は、処理容器11と、処理容器11内に配置された載置台21と、この載置台21上に載置されたウエハWに向けて反応ガスを供給する第1ガスノズル3と、を備えている。 Hereinafter, the configuration of the film forming apparatus 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The film forming apparatus 1 includes a processing container 11, a mounting table 21 disposed in the processing container 11, a first gas nozzle 3 that supplies a reaction gas toward a wafer W mounted on the mounting table 21, It has.
処理容器11は、天板12と、容器本体13とを備え、概略扁平な円筒形状の真空容器として構成されている。容器本体13は、処理容器11の側壁及び底部を構成する。容器本体13の側壁にはウエハWの搬入出が行われる搬入出口141と、当該搬入出口141を開閉するゲートバルブ142とが設けられている。 The processing container 11 includes a top plate 12 and a container body 13, and is configured as a substantially flat cylindrical vacuum container. The container main body 13 forms a side wall and a bottom of the processing container 11. A loading / unloading port 141 for loading / unloading the wafer W and a gate valve 142 for opening / closing the loading / unloading port 141 are provided on a side wall of the container body 13.
処理容器11の内部には、成膜対象のウエハW(例えば直径300mm)よりも直径の大きな円板からなる載置台21が水平に配置されている。載置台21の上面には、成膜対象のウエハWを収容可能な円形の凹部が形成され、この凹部内の載置領域には、ウエハWを固定するための不図示の静電チャックが設けられている。所定の載置領域にウエハWを載置したとき、載置台21とウエハWとはほぼ同心円状に配置される。 Inside the processing chamber 11, a mounting table 21 made of a disk having a diameter larger than the wafer W (for example, 300 mm in diameter) on which a film is to be formed is horizontally disposed. A circular concave portion capable of accommodating the wafer W to be formed is formed on the upper surface of the mounting table 21, and an electrostatic chuck (not shown) for fixing the wafer W is provided in a mounting area in the concave portion. Have been. When the wafer W is mounted on the predetermined mounting area, the mounting table 21 and the wafer W are arranged substantially concentrically.
載置台21の下面側中央部(載置台21上に載置されたウエハWの中央部の下方側)には、上下方向(ウエハWの表面と交差する方向)に伸びる回転軸22が設けられている。回転軸22は容器本体13の底板を貫通し、その下端部には、当該回転軸22回りに載置台21を回転させるための電動モータなどからなる回転駆動部23が設けられている。さらに回転駆動部23は、搬入出口141を介して処理容器11内に進入する外部のウエハ搬送機構との間でウエハWの受け渡しを行う受け渡し位置と、ウエハWの成膜処理が行われる位置であり、前記受け渡し位置の上方側に設定された成膜位置との間で載置台21を昇降させる機能も備えている。
また、回転軸22が容器本体13の底板を貫通する位置には、回転軸22を回転自在に保持すると共に、処理容器11内を気密に保持するためのシール機構を備えた軸受部18が設けられている。
A rotation shaft 22 extending in the up-down direction (direction intersecting the surface of the wafer W) is provided at a central portion on the lower surface side of the mounting table 21 (below the central portion of the wafer W mounted on the mounting table 21). ing. The rotation shaft 22 penetrates the bottom plate of the container body 13, and a lower end portion thereof is provided with a rotation drive unit 23 including an electric motor for rotating the mounting table 21 around the rotation shaft 22. Further, the rotation drive unit 23 is provided at a transfer position where the wafer W is transferred to and from an external wafer transfer mechanism that enters the processing chamber 11 through the transfer port 141, and a position where the film formation processing of the wafer W is performed. There is also a function of raising and lowering the mounting table 21 between a film forming position set above the transfer position.
Further, at a position where the rotating shaft 22 penetrates the bottom plate of the container body 13, a bearing portion 18 having a sealing mechanism for holding the rotating shaft 22 rotatably and keeping the inside of the processing container 11 airtight is provided. Have been.
容器本体13の底板と載置台21との間には、載置台21の上面側のウエハWの載置領域に対応させてヒーター15が配置されている。ヒーター15は、例えば抵抗発熱体により構成され、不図示の電源部から供給される電力により発熱し、ウエハWに供給される反応ガス(第1反応ガス、第2反応ガス)の反応を進行させるのに好適な温度まで載置台21上のウエハWを加熱する。処理容器11内には、ウエハWの温度を測定する不図示の温度検出部が設けられ、この温度検出部による温度検出値に基づいてヒーター15の出力を増減することにより、ウエハWを予め設定した温度に加熱することができる。 A heater 15 is arranged between the bottom plate of the container body 13 and the mounting table 21 so as to correspond to the mounting area of the wafer W on the upper surface side of the mounting table 21. The heater 15 is composed of, for example, a resistance heating element, generates heat by electric power supplied from a power supply unit (not shown), and causes a reaction of a reaction gas (first reaction gas, second reaction gas) supplied to the wafer W to progress. The wafer W on the mounting table 21 is heated to a suitable temperature. A temperature detection unit (not shown) for measuring the temperature of the wafer W is provided in the processing chamber 11, and the output of the heater 15 is increased or decreased based on the temperature detected by the temperature detection unit, thereby setting the wafer W in advance. Can be heated to a predetermined temperature.
ここで、反応ガスの反応によって生成した反応生成物がヒーター15の表面に堆積することを防止するため、載置台21の上方側の空間と、下方側の空間と仕切る仕切り部材を設けてもよい。また、ヒーター15から放射される電磁波を透過する材料からなるヒーターカバーを用いて、ヒーター15の上面を覆ってもよい。 Here, in order to prevent the reaction product generated by the reaction of the reaction gas from accumulating on the surface of the heater 15, a partition member may be provided to partition the space above the mounting table 21 from the space below the mounting table 21. . Further, the upper surface of the heater 15 may be covered with a heater cover made of a material that transmits electromagnetic waves radiated from the heater 15.
載置台21の上方側には、ウエハWに対して反応ガスを吐出するための第1ガスノズル3が設けられている。図1〜3に示すように、本例の第1ガスノズル3は、内部が空洞の細長い管材によって構成され、載置台21上に載置されたウエハWの中央部から周縁部を結ぶ半径方向に向けて、当該ウエハWの表面(上面)に沿うように配置されている。 A first gas nozzle 3 for discharging a reaction gas to the wafer W is provided above the mounting table 21. As shown in FIGS. 1 to 3, the first gas nozzle 3 of the present example is configured by a hollow elongated tube material inside, and is formed in a radial direction connecting a central portion to a peripheral portion of the wafer W mounted on the mounting table 21. The wafer W is arranged along the surface (upper surface) of the wafer W.
図1、2に示すように、第1ガスノズル3は、第1ガスノズル3の輪郭形状に合わせるようにして天板12の下面に設けられた凹部121内に収容され、第1ガスノズル3の下面の高さ位置と、凹部121以外の領域の天板12の下面の高さ位置とが揃うように配置されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the first gas nozzle 3 is accommodated in a concave portion 121 provided on the lower surface of the top plate 12 so as to match the contour shape of the first gas nozzle 3, and the lower surface of the first gas nozzle 3 The height position and the height position of the lower surface of the top plate 12 in the area other than the recess 121 are aligned.
第1ガスノズル3を構成する管材(例えば円管材)の管径は5〜50mm程度のものが選択され、載置台21に載置されたウエハWの表面と第1ガスノズル3の下面との間の隙間の高さ寸法は1〜50mm程度に調整されている。 A tube (for example, a circular tube) that forms the first gas nozzle 3 has a diameter of about 5 to 50 mm, and is formed between the surface of the wafer W mounted on the mounting table 21 and the lower surface of the first gas nozzle 3. The height of the gap is adjusted to about 1 to 50 mm.
第1ガスノズル3において、既述の中央部側及び周縁部側の両端面は塞がれている一方、第1ガスノズル3の下面には、当該第1ガスノズル3の伸びる方向に沿って複数の第1ガス吐出口312が互いに間隔を開けて設けられている。この結果、第1ガスノズル3の内部空間である第1ガス流路311内に流れ込んだ反応ガスは、これら第1ガス吐出口312を介して第1ガスノズル3の下方側の領域(載置台21上に載置されたウエハWの中央部と周縁部との間を結ぶ細長い領域)に向けて吐出される。 In the first gas nozzle 3, the above-described both end surfaces on the central portion side and the peripheral portion side are closed, while the lower surface of the first gas nozzle 3 is provided with a plurality of first gas nozzles 3 along the extending direction of the first gas nozzle 3. One gas discharge port 312 is provided at an interval from each other. As a result, the reaction gas flowing into the first gas flow path 311, which is the internal space of the first gas nozzle 3, passes through these first gas discharge ports 312 to a region below the first gas nozzle 3 (on the mounting table 21). (A long and narrow region connecting the central portion and the peripheral portion of the wafer W placed on the wafer W).
第1ガスノズル3を下面側から見た図2に示すように、本例の第1ガスノズル3は、小孔状の第1ガス吐出口312を複数個、一列に配列した構成となっている。但し、第1ガス吐出口312の構成や配置は、この例に限定されるものではなく、例えばこれら小孔状の第1ガス吐出口312の列を複数列設けてもよい。または、第1ガスノズル3の長さ方向に沿って伸びるスリット状の第1ガス吐出口312を1列、あるいは複数列設けてもよい。 As shown in FIG. 2 when the first gas nozzle 3 is viewed from the lower surface side, the first gas nozzle 3 of the present embodiment has a configuration in which a plurality of small-hole-shaped first gas discharge ports 312 are arranged in a line. However, the configuration and arrangement of the first gas discharge ports 312 are not limited to this example. For example, a plurality of rows of the small gas-shaped first gas discharge ports 312 may be provided. Alternatively, one or more slit-shaped first gas discharge ports 312 extending along the length direction of the first gas nozzle 3 may be provided.
第1ガスノズル3の下面に設けられる第1ガス吐出口312の開口方向(反応ガスの吐出方向)は、好適には載置台21上に載置されたウエハWの表面と直交する鉛直下方向きに設定することが好ましい。但し、第1ガス吐出口312から吐出された反応ガスの流れが載置台21上のウエハWの表面に到達することができれば、第1ガス吐出口312は、斜め下方向きに開口していてもよい。 The opening direction (reaction gas discharge direction) of the first gas discharge port 312 provided on the lower surface of the first gas nozzle 3 is preferably vertically downward perpendicular to the surface of the wafer W mounted on the mounting table 21. It is preferable to set. However, as long as the flow of the reaction gas discharged from the first gas discharge port 312 can reach the surface of the wafer W on the mounting table 21, the first gas discharge port 312 is opened obliquely downward. Good.
またウエハWの半径方向に伸びる前記第1ガスノズル3の長さ寸法や、第1ガス吐出口312が形成されている領域の長さ寸法は、ウエハWの半径(例えば150mm)よりも短くてもよい。第1ガスノズル3の下面から周囲へ流れ出した反応ガスがウエハWの中心(本例では回転中心)や端部に到達可能な位置に第1ガス吐出口312が設けられていれば、回転するウエハWの全面に反応ガスを供給することは可能である。 The length of the first gas nozzle 3 extending in the radial direction of the wafer W and the length of the region where the first gas discharge port 312 is formed may be shorter than the radius of the wafer W (for example, 150 mm). Good. If the first gas discharge port 312 is provided at a position where the reaction gas flowing out from the lower surface of the first gas nozzle 3 to the periphery can reach the center (rotation center in this example) or the end of the wafer W, the rotating wafer It is possible to supply the reaction gas to the entire surface of W.
支軸部33の上面にはガス供給ライン32が接続され、このガス供給ライン32は例えば3つに分岐している。分岐ラインの基端部側には、各々、マスフローコントローラー401と開閉バルブVとを備えた流量調節部40を介して、原料ガス供給源41、パージガス供給源、酸素ガス供給源43が設けられている。 A gas supply line 32 is connected to the upper surface of the support shaft 33, and the gas supply line 32 is branched into, for example, three. On the base end side of the branch line, a source gas supply source 41, a purge gas supply source, and an oxygen gas supply source 43 are provided via a flow rate controller 40 having a mass flow controller 401 and an opening / closing valve V, respectively. I have.
原料ガス供給源41からは、ウエハWに成膜される膜の原料となるガスが供給される、原料ガスは第1ガスノズル3から吐出された後、ウエハWに吸着する第1反応ガスである。例えばシリコン酸化膜を形成する成膜処理を行う場合、原料ガスは3DMAS(Tris(dimethylamino)silane:SiH[N(CH3 )2 ]3 )やBTBAS(Bis(tertiary-butyl-amino)silane、SiH2(NH−C(CH3)3)2)などを用いる場合を例示することができる。 From the source gas supply source 41, a gas serving as a source of a film to be formed on the wafer W is supplied. The source gas is a first reaction gas that is discharged from the first gas nozzle 3 and adsorbed on the wafer W. . For example, when performing a film forming process of forming a silicon oxide film, the raw material gas is 3DMAS (Tris (dimethylamino) silane: SiH [N (CH 3) 2] 3) and BTBAS (Bis (tertiary-butyl- amino) silane, SiH2 A case where (NH—C (CH 3 ) 3 ) 2 ) or the like is used can be exemplified.
酸素ガス供給源43からは、ウエハWに吸着した原料ガスと反応してシリコン酸化膜を形成する第2反応ガスである酸素ガスが供給される。本例の成膜装置1においては、原料ガス(第1反応ガス)の供給が行われる第1ガスノズル3を共用して、ウエハWに対する酸素ガス(第2反応ガス)の供給が行われる。この観点において、第2反応ガスである酸素ガスをウエハWに向けて吐出する第1ガスノズル3は、本例の第2ガス供給部を構成している。 From the oxygen gas supply source 43, an oxygen gas, which is a second reaction gas that reacts with the source gas adsorbed on the wafer W to form a silicon oxide film, is supplied. In the film forming apparatus 1 of the present example, the supply of the oxygen gas (the second reaction gas) to the wafer W is performed using the first gas nozzle 3 to which the source gas (the first reaction gas) is supplied. From this viewpoint, the first gas nozzle 3 that discharges the oxygen gas, which is the second reaction gas, toward the wafer W constitutes a second gas supply unit of the present example.
パージガス供給源からは、不活性ガスである窒素ガスが供給される。窒素ガスは、ウエハWに対して供給するガスを原料ガスと酸素ガスとの間で切り替える際に、第1ガスノズル3やガス供給ライン32内に残存している反応ガス(原料ガスまたは酸素ガス)を排出するパージガスの役割を果たす。 A nitrogen gas, which is an inert gas, is supplied from a purge gas supply source. The nitrogen gas is a reaction gas (source gas or oxygen gas) remaining in the first gas nozzle 3 or the gas supply line 32 when switching the gas supplied to the wafer W between the source gas and the oxygen gas. Plays a role of a purge gas for discharging the gas.
さらに図1、2に示すように、本例の成膜装置1は、処理容器11の天板12の2箇所の位置に設けられた排気口161、171から処理容器11内の真空排気を行う構成となっている。
2つの排気口のうち、中央部側排気口161は、載置台21に載置されたウエハWの中央部と対向する位置に配置されている。詳細には中央部側排気口161は、凹部121内に収容された第1ガスノズル3における、ウエハWの中央部側の一端の上方位置に開口している。中央部側排気口161は、下流側に排気部101が設けられた排気管162に接続されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the film forming apparatus 1 of the present embodiment evacuates the inside of the processing container 11 from exhaust ports 161 and 171 provided at two positions on the top plate 12 of the processing container 11. It has a configuration.
Of the two exhaust ports, the central-portion-side exhaust port 161 is arranged at a position facing the central portion of the wafer W mounted on the mounting table 21. More specifically, the central-portion-side exhaust port 161 opens at a position above one end of the first gas nozzle 3 housed in the recess 121 on the central portion side of the wafer W. The central exhaust port 161 is connected to an exhaust pipe 162 provided with the exhaust section 101 on the downstream side.
もう一つの周縁部側排気口171は、載置台21に載置されたウエハWの周縁部と対向する位置に配置されている。詳細には周縁部側排気口171は、凹部121内に収容された第1ガスノズル3における、ウエハWの周縁部側の一端の上方位置に開口している。周縁部側排気口171は、下流側に排気部102が設けられた排気管162に接続されている。 The other peripheral edge side exhaust port 171 is arranged at a position facing the peripheral edge of the wafer W mounted on the mounting table 21. In detail, the peripheral-portion-side exhaust port 171 opens at a position above one end of the first gas nozzle 3 housed in the recess 121 on the peripheral portion side of the wafer W. The peripheral side exhaust port 171 is connected to an exhaust pipe 162 provided with the exhaust section 102 on the downstream side.
排気部101、102は、例えば真空ポンプなどにより構成され、中央部側排気口161、周縁部側排気口171からの排気量を独立して調節することができる。排気部101、102には、互いに異なる真空ポンプを設けてもよいし、排気部101、102として共通の真空ポンプを設け、排気流量の調節を行う流量調節弁などにより各排気口161、171からの排気量を独立して調節してもよい。 The exhaust units 101 and 102 are configured by, for example, a vacuum pump or the like, and can independently adjust the amount of exhaust from the central exhaust port 161 and the peripheral edge exhaust port 171. Vacuum pumps different from each other may be provided in the exhaust units 101 and 102, or a common vacuum pump may be provided as the exhaust units 101 and 102. May be independently adjusted.
さらに図1に示すように、この成膜装置1には制御部8が設けられている。制御部8は不図示のCPU(Central Processing Unit)と記憶部とを備えたコンピュータからなり、この記憶部には載置台21にて受け取ったウエハWを処理位置まで移動させ、回転駆動部23によりウエハWを回転させながら第1ガスノズル3から原料ガス及び酸素ガスを供給してALD法による成膜処理を行った後、ウエハWを搬出するまでの動作に係る制御信号を出力するためのステップ(命令)群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、そこから記憶部にインストールされる。 Further, as shown in FIG. 1, the film forming apparatus 1 is provided with a controller 8. The control unit 8 includes a computer having a CPU (Central Processing Unit) (not shown) and a storage unit. The storage unit moves the wafer W received by the mounting table 21 to a processing position. A step for outputting a control signal relating to an operation from the supply of the source gas and the oxygen gas from the first gas nozzle 3 while rotating the wafer W to the unloading of the wafer W after performing the film forming process by the ALD method ( Instruction) group is recorded. This program is stored in a storage medium such as a hard disk, a compact disk, a magnet optical disk, and a memory card, and is installed in the storage unit therefrom.
以下、図4〜6を参照しながら、本例の成膜装置1を用いてALD法による成膜処理を実行する動作について説明する。
はじめに、載置台21を受け渡し位置まで降下させ、搬入出口141から処理容器11内に進入してきたウエハ搬送機構より、不図示の受け渡しピンを介して成膜対象のウエハWを受け取り、載置台21上に載置する。
Hereinafter, an operation of performing a film forming process by the ALD method using the film forming apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, the mounting table 21 is lowered to the transfer position, and the wafer W to be film-formed is received via a transfer pin (not shown) from the wafer transfer mechanism that has entered the processing chamber 11 from the loading / unloading port 141. Place on.
ウエハWを受け取ったら、ウエハ搬送機構を処理容器11から退出させてゲートバルブ142を閉じると共に、載置台21を成膜位置まで上昇させる。次いで、載置台21の回転を開始すると共に、中央部側排気口161、周縁部側排気口171より処理容器11内の真空排気を行い、ヒーター15によりウエハWを加熱する。 When the wafer W is received, the wafer transport mechanism is withdrawn from the processing chamber 11, the gate valve 142 is closed, and the mounting table 21 is raised to the film forming position. Next, while the rotation of the mounting table 21 is started, the inside of the processing chamber 11 is evacuated from the central portion side exhaust port 161 and the peripheral portion side exhaust port 171, and the wafer W is heated by the heater 15.
処理容器11内の圧力が設定圧力まで低下し、ウエハWの温度が設定温度に到達したら、原料ガス供給源41の出口側の開閉バルブVを開き、第1ガスノズル3へ向けて所定流量の原料ガスを供給する(図4)。原料ガス供給源41から供給された原料ガスは、ガス供給ライン32から第1ガス流路311内に流入し、第1ガス流路311内を広がった後、各第1ガス吐出口312を介して下方側へ向けて吐出される。 When the pressure in the processing chamber 11 decreases to the set pressure and the temperature of the wafer W reaches the set temperature, the opening / closing valve V on the outlet side of the source gas supply source 41 is opened, and the source material having a predetermined flow rate toward the first gas nozzle 3 is opened. Supply gas (FIG. 4). The source gas supplied from the source gas supply source 41 flows into the first gas passage 311 from the gas supply line 32, spreads through the first gas passage 311, and then passes through each first gas outlet 312. Is discharged downward.
第1ガス吐出口312から吐出された原料ガスは、第1ガス吐出口312の開口方向に沿って噴流となって流れ、載置台21と共に回転するウエハWに到達する。この結果、前記噴流が到達する位置においては、ウエハWの表面に原料ガスが直噴状態で供給され、高濃度の原料ガスとの接触に伴い、効率的に原料ガス分子の吸着層を形成することができる。 The source gas discharged from the first gas discharge port 312 flows as a jet along the opening direction of the first gas discharge port 312, and reaches the wafer W rotating with the mounting table 21. As a result, at the position where the jet flows reach, the source gas is supplied to the surface of the wafer W in a state of direct injection, and the adsorbed layer of the source gas molecules is efficiently formed with the contact with the high-concentration source gas. be able to.
またウエハWに到達した原料ガスは流れ方向を変え、図3に破線の矢印で示すように第1ガスノズル3の下面から周囲へ向けて流れ出す。この流れにおいても原料ガスがウエハWの表面と接触するので、第1ガスノズル3の下方側の周囲領域においても原料ガス分子の吸着層が形成される。 The raw material gas that has reached the wafer W changes its flow direction, and flows out from the lower surface of the first gas nozzle 3 toward the periphery as indicated by a broken arrow in FIG. Also in this flow, since the source gas comes into contact with the surface of the wafer W, an adsorption layer of the source gas molecules is also formed in the peripheral region below the first gas nozzle 3.
そして、ウエハWが少なくとも1回転する期間中、原料ガスの供給を行うことにより、ウエハWの半径方向に伸びる第1ガスノズル3から吐出された原料ガスによってウエハWの表面が走査され、ウエハWの全面に原料ガスの吸着層を形成することができる。原料ガスを供給する期間は、ウエハWが1回転する期間に限定されるものではなく、ウエハWが複数回、回転する期間中、原料ガスの供給を継続してもよい。 By supplying the source gas during at least one rotation of the wafer W, the surface of the wafer W is scanned by the source gas discharged from the first gas nozzle 3 extending in the radial direction of the wafer W, and the surface of the wafer W is scanned. An adsorption layer for the source gas can be formed on the entire surface. The period during which the source gas is supplied is not limited to the period during which the wafer W rotates once, but the supply of the source gas may be continued during the period when the wafer W rotates multiple times.
第1ガスノズル3からウエハWの表面に向けて供給された原料ガスは、図3に破線の矢印で示すように、第1ガスノズル3の下方側の周囲領域を流れた後、流れの向きを上方側へ変化させ、第1ガスノズル3の両端部(ウエハWの中央部側及び周縁部側)の上方に設けられた中央部側排気口161、周縁部側排気口171を介して処理容器11の外部に排出される。このとき、中央部側排気口161、周縁部側排気口171からの排気量を独立して調節することにより、第1ガスノズル3の長さ方向(即ち、ウエハWの半径方向)における原料ガスの流れのバランスを変化させることができる。 The raw material gas supplied from the first gas nozzle 3 toward the surface of the wafer W flows through a peripheral region below the first gas nozzle 3 and then flows upward as indicated by a broken arrow in FIG. To the processing container 11 via the central exhaust port 161 and the peripheral exhaust port 171 provided above both ends of the first gas nozzle 3 (the central portion and the peripheral edge of the wafer W). It is discharged outside. At this time, the amount of exhaust of the source gas in the length direction of the first gas nozzle 3 (that is, in the radial direction of the wafer W) is adjusted by independently adjusting the exhaust amount from the central exhaust port 161 and the peripheral exhaust port 171. The flow balance can be changed.
上記原料ガスの流れのバランス調節により、単位時間あたりにウエハWの表面に到達する原料ガスの供給量をウエハWの半径方向に向けて変化させることができる。原料ガスの供給量は、ウエハWに成膜される膜の膜厚と関連する原料ガスの吸着量に影響を与えるので、中央部側排気口161、周縁部側排気口171からの排気量制御により、ウエハWの半径方向の膜厚分布を制御することも可能となる。 By adjusting the balance of the flow of the source gas, the supply amount of the source gas reaching the surface of the wafer W per unit time can be changed in the radial direction of the wafer W. Since the supply amount of the source gas affects the thickness of the film formed on the wafer W and the amount of the source gas adsorbed, the exhaust amount control from the center side exhaust port 161 and the peripheral edge side exhaust port 171 is performed. Accordingly, it is also possible to control the thickness distribution of the wafer W in the radial direction.
予め設定した期間だけ原料ガスの供給を行ったら、原料ガス供給源41からの原料ガスの供給を停止する一方、パージガス供給源の出口側の開閉バルブVを開き、第1ガスノズル3へ向けて所定流量の窒素ガスを供給する(図5)。原料ガス供給源41から供給された窒素ガスにより、第1ガスノズル3やガス供給ライン32内に残存している原料ガスが処理容器11側へ排出され、さらに各排気口161、171を介して外部へ排出される。 When the supply of the source gas is performed for a preset period, the supply of the source gas from the source gas supply source 41 is stopped, and the opening / closing valve V on the outlet side of the purge gas supply source is opened, and the supply of the source gas is performed toward the first gas nozzle 3. A flow of nitrogen gas is supplied (FIG. 5). With the nitrogen gas supplied from the source gas supply source 41, the source gas remaining in the first gas nozzle 3 and the gas supply line 32 is exhausted to the processing vessel 11 side, and is further externally discharged through the respective exhaust ports 161 and 171. Is discharged to
このとき、第1ガス流路311が細長い管材によって構成されているので、ウエハWの全面を覆うように設けられたガスシャワーヘッドと比較して、短時間で第1ガス流路311内のパージ操作を完了することができる。 At this time, since the first gas flow path 311 is formed of an elongated tube, the purge in the first gas flow path 311 can be performed in a shorter time as compared with a gas shower head provided so as to cover the entire surface of the wafer W. Operation can be completed.
また、処理容器11内においても、第1ガスノズル3から供給された原料ガスは、第1ガスノズル3の周囲の比較的狭い領域に供給された後、第1ガスノズル3の上方に設けられた排気口161、171より外部へ排気される。このため、載置台21に載置されたウエハWの上方側の空間全体に広がるように原料ガスを供給した場合と比較して、処理容器11内においてもパージ操作に要する時間が短い。 Also in the processing vessel 11, the raw material gas supplied from the first gas nozzle 3 is supplied to a relatively narrow area around the first gas nozzle 3, and then the exhaust port provided above the first gas nozzle 3. The gas is exhausted to the outside from 161 and 171. For this reason, the time required for the purge operation in the processing chamber 11 is shorter than in the case where the source gas is supplied so as to spread over the entire space above the wafer W mounted on the mounting table 21.
第1ガス流路311や処理容器11内の原料ガスが十分に排出される予め設定された時間だけ窒素ガスの供給を行ったら、パージガス供給源からの窒素ガスの供給を停止する一方、酸素ガス供給源43の出口側の開閉バルブVを開き、第1ガスノズル3へ向けて所定流量の酸素ガスを供給する(図6)。 When the supply of the nitrogen gas is performed for a preset time during which the source gas in the first gas passage 311 and the processing container 11 is sufficiently discharged, the supply of the nitrogen gas from the purge gas supply source is stopped, while the supply of the oxygen gas is stopped. The on-off valve V on the outlet side of the supply source 43 is opened, and a predetermined flow rate of oxygen gas is supplied to the first gas nozzle 3 (FIG. 6).
酸素ガスは、原料ガスの場合と同様の作用により第1ガスノズル3からウエハWの表面に向けて吐出され、ウエハWの表面に吸着している原料ガス分子と反応して膜物質(本例ではシリコン酸化物)が生成される。 The oxygen gas is discharged from the first gas nozzle 3 toward the surface of the wafer W by the same operation as that of the source gas, and reacts with the source gas molecules adsorbed on the surface of the wafer W to form a film substance (in this example, film material). Silicon oxide) is produced.
そして、ウエハWが少なくとも1回転する期間中、酸素ガスの供給を行うことにより、ウエハWの半径方向に伸びる第1ガスノズル3から吐出された酸素ガスによってウエハWの表面が走査され、ウエハWの全面に吸着した原料ガスの吸着層が膜物質の分子層となる。 By supplying oxygen gas during at least one rotation of the wafer W, the surface of the wafer W is scanned by the oxygen gas discharged from the first gas nozzle 3 extending in the radial direction of the wafer W, and the surface of the wafer W is scanned. The adsorption layer of the raw material gas adsorbed on the entire surface becomes a molecular layer of the film substance.
酸素ガスの供給は、ウエハWに形成された原料ガスの吸着層を反応させるのに十分な期間だけ行われる。この期間の長さは、原料ガス供給源41からの原料ガスの供給期間と異なっていてもよい。
また、中央部側排気口161及び周縁部側排気口171からの各排気量についても、原料ガス供給時に対して各排気口161、171からの排気量を変化させてもよい。
The supply of the oxygen gas is performed only for a period sufficient for causing the adsorption layer of the source gas formed on the wafer W to react. The length of this period may be different from the supply period of the source gas from the source gas supply source 41.
Also, regarding the amount of exhaust from the center-side exhaust port 161 and the peripheral-portion-side exhaust port 171, the amount of exhaust from each of the exhaust ports 161 and 171 may be changed with respect to the supply of the source gas.
予め設定した期間だけ酸素ガスの供給を行ったら、酸素ガス供給源43からの酸素ガスの供給を停止する一方、パージガス供給源の出口側の開閉バルブVを開き、第1ガスノズル3へ向けて所定流量の窒素ガスを供給し、パージ操作を実行する(図5)。 When the supply of the oxygen gas is performed for a preset period, the supply of the oxygen gas from the oxygen gas supply source 43 is stopped, and the opening / closing valve V on the outlet side of the purge gas supply source is opened. A purge operation is performed by supplying a nitrogen gas at a flow rate (FIG. 5).
上述の「原料ガス供給→パージ操作→酸素ガス供給→パージ操作」のALDサイクルを数十回〜数百回繰り返すことにより、ウエハWの表面に所望の厚さの膜(本例ではシリコン酸化膜)を積層することができる。
そして、予め設定された回数だけ上記ALDサイクルを実行し、ウエハWの表面に所望の膜厚を有する膜が成膜されたら、当該ALDサイクルの実施を終了する。次いで、載置台21の回転、ヒーター15によるウエハWの加熱、各排気口161、171からの排気を停止し、載置台21を成膜位置から受け渡し位置まで降下させる。しかる後、処理容器11内にウエハ搬送機構を進入させて、搬入時とは反対の手順により載置台21からウエハ搬送機構へウエハWを受け渡し、成膜処理後のウエハWを処理容器11から搬出して次のウエハWの搬入を待つ。
By repeating the above-described ALD cycle of “source gas supply → purge operation → oxygen gas supply → purge operation” several tens to several hundred times, a film having a desired thickness (a silicon oxide film in this example) is formed on the surface of the wafer W. ) Can be laminated.
The ALD cycle is executed a predetermined number of times, and when a film having a desired film thickness is formed on the surface of the wafer W, the execution of the ALD cycle ends. Next, the rotation of the mounting table 21, the heating of the wafer W by the heater 15, and the exhaust from the exhaust ports 161 and 171 are stopped, and the mounting table 21 is lowered from the film forming position to the transfer position. Thereafter, the wafer transport mechanism is advanced into the processing chamber 11, the wafer W is transferred from the mounting table 21 to the wafer transport mechanism in a procedure opposite to the loading procedure, and the wafer W after the film forming process is unloaded from the processing chamber 11. Then, the transfer of the next wafer W is waited for.
本実施の形態に係わる成膜装置1によれば以下の効果がある。ウエハWの表面の中央部と周縁部との間を結ぶ細長い領域に向け、第1ガスノズル3を用いて原料ガス(第1反応ガス)や酸化ガス(第2反応ガス)を吐出すると共に、中央部回りにウエハWを回転させることにより当該ウエハWの全面に各反応ガスを供給するので、反応ガスの供給流路(第1ガス流路311)や、処理容器11内に供給された後の反応ガスの供給領域を極小化しつつウエハWの成膜処理を行うことができる。この結果、短時間でパージ操作を完了するなど、第1ガスノズル3内や処理容器11内における反応ガスの置換性が向上し、1枚のウエハWの成膜処理に必要な時間を短縮して成膜装置1の生産性を向上させることができる。
以下、図7〜21を参照しながら、本例の成膜装置1のバリエーションについて説明する。これらの図において、図1〜6を用いて説明した成膜装置1と共通の構成要素には、図1〜6にて用いたものと共通の符号を付してある。
The film forming apparatus 1 according to the present embodiment has the following effects. A first gas nozzle 3 is used to discharge a source gas (a first reaction gas) and an oxidizing gas (a second reaction gas) toward an elongated region connecting a central portion and a peripheral portion of the surface of the wafer W, and a central portion is formed. Since each reaction gas is supplied to the entire surface of the wafer W by rotating the wafer W around the unit, the reaction gas is supplied to the supply flow path (first gas flow path 311) or after being supplied into the processing chamber 11. The film formation process of the wafer W can be performed while minimizing the supply region of the reaction gas. As a result, for example, the purging operation can be completed in a short time, the replacement property of the reactive gas in the first gas nozzle 3 and the processing container 11 is improved, and the time required for the film forming process of one wafer W is shortened. The productivity of the film forming apparatus 1 can be improved.
Hereinafter, a variation of the film forming apparatus 1 of the present example will be described with reference to FIGS. In these drawings, components common to the film forming apparatus 1 described with reference to FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals as those used in FIGS.
上述の成膜装置1の例においては、2つの中央部側排気口161、周縁部側排気口171からの排気量を独立して調節することにより、第1ガスノズル3の長さ方向における原料ガスや酸素ガス(反応ガス)の流れのバランスを変化させる例を示した。一方で、第1ガスノズル3の長さ方に沿って、反応ガスの流れのバランスを変化させる手法は上述の例に限定されない。
例えば、図7に示すように、ウエハWの半径方向に沿って第1ガスノズル3を傾けて配置し、ウエハWの中央部側と周縁部側との間で第1ガスノズル3の第1ガス吐出口312からウエハWの表面までの距離を変化させることにより、反応ガスの流れのバランスを変化させてもよい。
In the above-described example of the film forming apparatus 1, the amount of the source gas in the length direction of the first gas nozzle 3 is adjusted by independently adjusting the exhaust amount from the two central-port-side exhaust ports 161 and the peripheral-portion-side exhaust port 171. An example in which the flow balance of oxygen and oxygen gas (reactive gas) is changed is shown. On the other hand, the method of changing the balance of the flow of the reaction gas along the length of the first gas nozzle 3 is not limited to the above-described example.
For example, as shown in FIG. 7, the first gas nozzle 3 is disposed to be inclined along the radial direction of the wafer W, and the first gas nozzle 3 of the first gas nozzle 3 is disposed between the central part and the peripheral part of the wafer W. By changing the distance from the outlet 312 to the surface of the wafer W, the balance of the flow of the reaction gas may be changed.
さらに図7の成膜装置1においては、第1ガスノズル3の傾きを変更することができるように、処理容器11の天板12側に取り付けられた支軸部33の回りに第1ガスノズル3を回動させる搖動機構が設けられている。この場合、第1ガスノズル3を収容する凹部121の上面や、天板12におけるガス供給ライン32の貫通部には、回動動作に伴って移動する第1ガスノズル3が配置される移動用の空間が形成されている。また、ガス供給ライン32の貫通部に上述の移動用の空間を形成すると、処理容器11が外部と連通した状態となるため、図7に示すように前記貫通部の上面側に変形自在なベローズ321を設け、当該ベローズ321の上端部に設けたフランジ322にガス供給ライン32を貫通させることにより、処理容器11内の気密を維持してもよい。
ここで、第1ガスノズル3に搖動機構を設けることは必須の要件ではなく、第1ガスノズル3を傾けた状態で固定配置してもよい。
Further, in the film forming apparatus 1 of FIG. 7, the first gas nozzle 3 is arranged around a support shaft 33 attached to the top plate 12 of the processing container 11 so that the inclination of the first gas nozzle 3 can be changed. A swing mechanism for rotating is provided. In this case, a space for movement in which the first gas nozzle 3 that moves along with the rotation operation is disposed on the upper surface of the concave portion 121 that accommodates the first gas nozzle 3 or the penetrating portion of the gas supply line 32 in the top plate 12. Are formed. Further, when the above-mentioned space for movement is formed in the penetrating portion of the gas supply line 32, the processing container 11 is in a state of communicating with the outside. Therefore, as shown in FIG. By providing the gas supply line 32 through a flange 322 provided at the upper end of the bellows 321, airtightness in the processing container 11 may be maintained.
Here, it is not an essential requirement that the first gas nozzle 3 is provided with a swinging mechanism, and the first gas nozzle 3 may be fixedly arranged in an inclined state.
図8、9は、載置台21と回転駆動部23と第1ガスノズル3との組を、共通の処理容器11内に複数組(本例では5組)設けた成膜装置1aの例を示している。当該成膜装置1aにおいて、載置台21や回転駆動部23、第1ガスノズル3などの機器構成は、図1〜3を用いて説明した成膜装置1の例と同様である。 8 and 9 show an example of a film forming apparatus 1a in which a plurality of sets (five in this example) of a set of the mounting table 21, the rotary drive unit 23, and the first gas nozzle 3 are provided in a common processing container 11. ing. In the film forming apparatus 1a, the equipment configuration such as the mounting table 21, the rotation drive unit 23, and the first gas nozzle 3 is the same as the example of the film forming apparatus 1 described with reference to FIGS.
当該成膜装置1aにおいては、搬入出口141から進入するウエハ搬送機構との間でウエハWの受け渡しを行うことが可能な位置に各載置台21を公転移動させる公転機構が設けられている。即ち、各組の回転駆動部23は、共通の公転軸62から放射状に伸びるように設けられた支持アーム61によって支持されている。このとき、公転駆動部63により公転軸62を鉛直軸回りに回転させると、天板12の底面に設けられた公転軌道192に沿って各回転軸22が移動することにより、載置台21を移動させることができる。 In the film forming apparatus 1a, a revolving mechanism that revolves each mounting table 21 at a position where the wafer W can be transferred to and from a wafer transfer mechanism that enters from the loading / unloading port 141 is provided. That is, the rotation drive units 23 of each set are supported by the support arms 61 provided to extend radially from the common revolution shaft 62. At this time, when the revolving shaft 62 is rotated around the vertical axis by the revolving drive unit 63, the respective rotating shafts 22 move along the revolving orbit 192 provided on the bottom surface of the top plate 12, thereby moving the mounting table 21. Can be done.
上述の成膜装置1aにおいて、公転軌道192の内側領域における容器本体13の底板は、支柱部191を介して天板12に支持されている。また、公転軌道192を介して処理容器11内が容器本体13の下方側の雰囲気と連通することとなるので、処理容器11内を気密に保つため、各組の回転駆動部23や載置台21の公転機構(支持アーム61、公転軸62、公転駆動部63)は、容器本体13の底板を下面側から覆う底部容器64内に収容されている。
なお、図8、9に示す成膜装置1aにおいては、図1〜3を用いて説明した構成の成膜装置1に基づいて、載置台21、回転駆動部23、第1ガスノズル3などを複数組設けた例を示したが、図10〜21を用いて以下に説明する各種の成膜装置1b〜1eに基づいて、載置台21、回転駆動部23、第1ガスノズル3a〜3bなどを複数組設ける構成を採用してもよいことは勿論である。
In the above-described film forming apparatus 1 a, the bottom plate of the container body 13 in the area inside the orbit 192 is supported by the top plate 12 via the support 191. Further, since the inside of the processing container 11 communicates with the atmosphere below the container main body 13 via the orbit 192, in order to keep the inside of the processing container 11 airtight, each set of the rotation drive unit 23 and the mounting table 21 (The support arm 61, the revolving shaft 62, and the revolving drive unit 63) are accommodated in a bottom container 64 that covers the bottom plate of the container body 13 from the lower surface side.
In addition, in the film forming apparatus 1a shown in FIGS. 8 and 9, based on the film forming apparatus 1 having the structure described with reference to FIGS. Although an example of providing a set is shown, based on various film forming apparatuses 1 b to 1 e described below with reference to FIGS. 10 to 21, the mounting table 21, the rotation drive unit 23, the first gas nozzles 3 a to 3 b, etc. Of course, a configuration in which a pair is provided may be adopted.
またここで、図1〜3に示した成膜装置1においては、第2反応ガスの供給を行う第2ガス供給部として、第1ガスノズル3を共用する場合について説明した。この例に対し、第2ガス供給部は、第1ガスノズル3とは別体として構成してもよい。
図10、11は、天板12の下面における、第1ガスノズル3を収容した凹部121の周囲の領域に、第2ガス供給部であるガスシャワーヘッド51を設けた成膜装置1bの例を示している。
Here, in the film forming apparatus 1 shown in FIGS. 1 to 3, the case where the first gas nozzle 3 is shared as the second gas supply unit for supplying the second reaction gas has been described. In contrast to this example, the second gas supply unit may be configured separately from the first gas nozzle 3.
FIGS. 10 and 11 show an example of a film forming apparatus 1 b in which a gas shower head 51 as a second gas supply unit is provided in a region on the lower surface of the top plate 12 around a concave portion 121 containing the first gas nozzle 3. ing.
ガスシャワーヘッド51は、載置台21と対向して設けられ、当該載置台21側(載置台21に載置されたウエハWを収容する空間)へ向けて酸素ガス(第2反応ガス)を吐出する多数の第2ガス吐出口512を備えている。これら第2ガス吐出口512が形成された面の上方側には、ガス拡散空間511が設けられ、ガス供給ライン52を介して酸素ガス供給源43またはパージガス供給源42から第2反応ガスやパージ操作用の窒素ガスが供給される。 The gas shower head 51 is provided to face the mounting table 21 and discharges an oxygen gas (second reaction gas) toward the mounting table 21 (a space for accommodating the wafer W mounted on the mounting table 21). Many second gas discharge ports 512 are provided. A gas diffusion space 511 is provided above the surface where the second gas discharge ports 512 are formed, and a second reaction gas or a purge gas is supplied from the oxygen gas supply source 43 or the purge gas supply source 42 via the gas supply line 52. Operational nitrogen gas is supplied.
なお、ウエハWのほぼ全面に向けて酸素ガスを供給することが可能なガスシャワーヘッド51を用いる場合であっても、第1ガスノズル3の下方側に位置するウエハWの表面には酸素ガスが行き渡らないおそれもある。従って、ガスシャワーヘッド51から酸素ガスを供給している期間も載置台21の回転は継続している。
また、第1ガスノズル3からの原料ガスの供給と、ガスシャワーヘッド51からの酸素ガスの供給とは、切り替えて交互に行われる。
Note that even when the gas shower head 51 capable of supplying oxygen gas to almost the entire surface of the wafer W is used, oxygen gas is applied to the surface of the wafer W located below the first gas nozzle 3. There is also a risk that it will not go around. Therefore, the rotation of the mounting table 21 continues even during the period in which the oxygen gas is supplied from the gas shower head 51.
The supply of the source gas from the first gas nozzle 3 and the supply of the oxygen gas from the gas shower head 51 are switched and performed alternately.
酸素ガスは原料ガスでと比較して安価であり、大量供給が可能なので、ガスシャワーヘッド51を用いてウエハWの全面に高濃度の酸素ガスを短時間で供給することは可能である。また、酸素ガス自体は反応生成物の堆積原因物質ではないので、原料ガス及び酸素ガスが別々の第1ガスノズル3、ガスシャワーヘッド51から供給される場合には、第2ガス供給部として第1ガスノズル3を共用している場合と比較して、ガス拡散空間511内に比較的高い濃度の酸素ガスが残存していてもパージ操作を終了することができる。このため、第1ガス流路311と比較してガス拡散空間511の容積が大きい場合であっても、パージ操作に要する時間の増大を抑えることができる。 Oxygen gas is less expensive than source gas and can be supplied in large quantities. Therefore, it is possible to supply high-concentration oxygen gas to the entire surface of the wafer W using the gas shower head 51 in a short time. Further, since the oxygen gas itself is not a deposition-causing substance of the reaction product, when the raw material gas and the oxygen gas are supplied from the first gas nozzle 3 and the gas shower head 51 separately, the first gas nozzle is used as the second gas supply unit. As compared with the case where the gas nozzle 3 is commonly used, the purge operation can be completed even if a relatively high concentration of oxygen gas remains in the gas diffusion space 511. For this reason, even when the volume of the gas diffusion space 511 is larger than that of the first gas flow channel 311, it is possible to suppress an increase in the time required for the purge operation.
図12は、酸素ガス(第2反応ガス)の供給を行う第2ガス供給部として、載置台21に載置されたウエハWを収容する空間(載置台21の上方側の空間)の側方から第2反応ガスを吐出する第2ガスノズル53を設けた成膜装置1b’の例を示している。第2ガスノズル53の末端部には例えば1つの第2ガス吐出口が設けられ、当該第2ガス吐出口から吐出された酸素ガスがウエハWを収容する空間内に拡散する。
本例においても第1ガスノズル3からの原料ガスの供給と、第2ガスノズル53からの酸素ガスの供給とは、切り替えて交互に行われ、第2ガスノズル53からの酸素ガスの供給期間中も載置台21の回転は継続している。
FIG. 12 is a side view of a space (a space above the mounting table 21) for accommodating the wafer W mounted on the mounting table 21 as a second gas supply unit for supplying an oxygen gas (second reaction gas). The figure shows an example of a film forming apparatus 1b 'provided with a second gas nozzle 53 for discharging a second reaction gas from the second gas nozzle. At the end of the second gas nozzle 53, for example, one second gas discharge port is provided, and oxygen gas discharged from the second gas discharge port diffuses into the space accommodating the wafer W.
Also in this example, the supply of the source gas from the first gas nozzle 3 and the supply of the oxygen gas from the second gas nozzle 53 are switched and performed alternately, and the loading is performed during the supply period of the oxygen gas from the second gas nozzle 53. The rotation of the table 21 is continued.
次に、図13〜15を参照しながら、第2の実施形態に係わる成膜装置1cの構成について説明する。本例の成膜装置1cでは、第1反応ガスである原料ガスとしてDCS(Dichlorosilane)を用い、第2反応ガスとして、DCSの窒化を行うためのアンモニアガスを採用して、窒化ケイ素膜の成膜処理を行う場合について説明する。 Next, the configuration of a film forming apparatus 1c according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. In the film forming apparatus 1c of this example, DCS (Dichlorosilane) is used as a source gas as a first reaction gas, and ammonia gas for nitriding DCS is used as a second reaction gas to form a silicon nitride film. The case where the film processing is performed will be described.
本例の成膜装置1cには、短管状の第2ガスノズル53から供給されたアンモニアガスをプラズマ化してアンモニアの活性種を得るためのプラズマ形成部7が設けられている。プラズマ形成部7の具体的な構成は特定のものに限定されないが、電源部71から供給された高周波電力によりアンモニアガスの誘導結合プラズマPを形成するコイル状のアンテナ(不図示)を設ける場合を例示することができる。 The film forming apparatus 1c of the present example is provided with a plasma forming unit 7 for converting the ammonia gas supplied from the short tubular second gas nozzle 53 into plasma to obtain an active species of ammonia. Although the specific configuration of the plasma forming unit 7 is not limited to a specific configuration, a case where a coil-shaped antenna (not shown) for forming an inductively coupled plasma P of ammonia gas by high frequency power supplied from the power supply unit 71 is provided. Examples can be given.
ここで、一般にプラズマPは短時間で形成することが困難であるため、DCSガスと切り替えてアンモニアガスを供給する度に、アンモニアガスのプラズマPを形成することは非現実的である。そこで本例の成膜装置1cにおいては、ウエハWに対する成膜処理を行っている期間中は、アンモニアガスを連続的に供給して、常時、アンモニアガスのプラズマPを形成した状態となっている。 Here, since it is generally difficult to form the plasma P in a short time, it is impractical to form the plasma P of the ammonia gas every time the ammonia gas is supplied by switching to the DCS gas. Therefore, in the film forming apparatus 1c of this example, while the film forming process is being performed on the wafer W, the ammonia gas is continuously supplied, and the plasma P of the ammonia gas is constantly formed. .
図13、14に示すように、プラズマ形成部7の下方側の天板12には、プラズマ形成空間122となる凹部が形成され、この領域で形成されたプラズマP中に生成したアンモニアの活性種がウエハWの表面へ向けて流れていく。図14に示すように、当該成膜装置1cにおいては、ウエハWの半径よりもやや長い直径を有する平面視円形のプラズマ形成空間122が、ウエハWから見て、第1ガスノズル3aと隣り合う位置に配置されている。なお第2ガスノズル53は、プラズマ形成空間122へ向けて、アンモニアガスを直接、吐出する構成としてもよい。 As shown in FIGS. 13 and 14, a recess serving as a plasma forming space 122 is formed in the top plate 12 below the plasma forming unit 7, and active species of ammonia generated in the plasma P formed in this region are formed. Flows toward the surface of the wafer W. As shown in FIG. 14, in the film forming apparatus 1c, the plasma forming space 122 having a diameter slightly longer than the radius of the wafer W and having a circular shape in a plan view is positioned adjacent to the first gas nozzle 3a when viewed from the wafer W. Are located in The second gas nozzle 53 may be configured to directly discharge the ammonia gas toward the plasma forming space 122.
上述のように、アンモニアガスのプラズマPが常時形成されている場合には、アンモニアの活性種が第1ガスノズル3に進入することにより、第1ガス流路311内で反応生成物が堆積し、第1ガス流路311や第1ガス吐出口312の閉塞が発生してしまうおそれもある。
そこで、成膜装置1cに設けられている第1ガスノズル3aはDCSガスが供給される第1ガス流路311へのアンモニアの活性種の進入を抑制する構造を備える。
As described above, when the ammonia gas plasma P is constantly formed, the activated species of ammonia enter the first gas nozzle 3 to deposit reaction products in the first gas channel 311, The first gas flow path 311 and the first gas discharge port 312 may be blocked.
Therefore, the first gas nozzle 3a provided in the film forming apparatus 1c has a structure for suppressing the entry of the active species of ammonia into the first gas channel 311 to which the DCS gas is supplied.
図13に示すように第1ガスノズル3aは、載置台21上のウエハWに向けてDCSガスを供給するための第1ガス流路341と、第1ガス流路341からウエハWに供給された後のDCSガスなどを排気するめの排気流路342と、第1ガスノズル3aの下方側の雰囲気と、処理容器11内の雰囲気とを区画するための分離ガスを供給する分離ガス流路343との3種類の流路を備える。なお、図が煩雑になることを避けるため、図13、図15においては、第1ガス流路341、分離ガス流路343の流路の図示は省略してある。 As shown in FIG. 13, the first gas nozzle 3a is supplied to the wafer W from the first gas flow path 341 for supplying the DCS gas toward the wafer W on the mounting table 21 and from the first gas flow path 341. An exhaust flow path 342 for exhausting the subsequent DCS gas and the like, a separation gas flow path 343 for supplying a separation gas for partitioning an atmosphere below the first gas nozzle 3a and an atmosphere in the processing chamber 11 are provided. It has three types of flow paths. 13 and 15, the illustration of the first gas flow path 341 and the separation gas flow path 343 is omitted in FIGS.
第1ガス流路341は、図1に示す第1ガスノズル3の第1ガス流路311と同様の構成を備え、原料ガス供給源41から供給されたDCSガスがガス供給ライン32を介して第1ガス流路341内に流入する。第1ガス流路341の下面には、第1ガスノズル3aの伸びる方向に沿って複数の第1ガス吐出口312が互いに間隔を開けて形成されている(図14)。 The first gas flow path 341 has the same configuration as the first gas flow path 311 of the first gas nozzle 3 shown in FIG. 1, and the DCS gas supplied from the source gas supply source 41 is supplied to the first gas nozzle 3 via the gas supply line 32. The gas flows into one gas flow path 341. A plurality of first gas discharge ports 312 are formed on the lower surface of the first gas flow path 341 along the direction in which the first gas nozzle 3a extends (FIG. 14).
図14に示すように、第1ガス吐出口312が形成された領域の周囲には、当該領域を囲む閉路(第1閉路)に沿って延在するように排気口342aが形成さている。図13に示すように第1ガスノズル3aの下面側に供給されたDCSガスや分離ガスは、この排気口342aを介して排気流路342に流れ込む。さらに排気流路342は排気管172に連通し、この排気管172の下流側に接続された排気部101によって真空排気が実行される。 As shown in FIG. 14, an exhaust port 342a is formed around a region where the first gas discharge port 312 is formed so as to extend along a closed circuit (first closed circuit) surrounding the region. As shown in FIG. 13, the DCS gas and the separation gas supplied to the lower surface side of the first gas nozzle 3a flow into the exhaust passage 342 through the exhaust port 342a. Further, the exhaust passage 342 communicates with the exhaust pipe 172, and the exhaust section 101 connected to the downstream side of the exhaust pipe 172 performs vacuum exhaust.
また図14に示すように、排気口342aの外周側には、排気口342aの周囲を囲む閉路(第2閉路)に沿って延在するように分離ガス吐出口343aが形成されている。この分離ガス吐出口343aは、図13に示す分離ガス流路343に連通し、当該分離ガス流路343に対しては、閉路である分離ガス吐出口343aの内外を分離するための分離ガスである不活性ガス、例えばアルゴンガスが、分離ガス供給源44より供給される。 As shown in FIG. 14, a separation gas discharge port 343a is formed on the outer peripheral side of the exhaust port 342a so as to extend along a closed path (second closed path) surrounding the exhaust port 342a. The separation gas discharge port 343a communicates with the separation gas flow path 343 shown in FIG. 13, and the separation gas flow path 343 is provided with a separation gas for separating the inside and outside of the separation gas discharge port 343a which is a closed circuit. A certain inert gas, for example, an argon gas is supplied from the separation gas supply source 44.
上述の第1ガスノズル3aの構成により、第1ガス流路341は、排気口342aを介した排気流路342へのガスの排気と、分離ガス吐出口343aを介した分離ガス流路343からの分離ガスの供給とにより、第1ガスノズル3aの外方側の処理容器11内の雰囲気から二重に隔離されているといえる。 Due to the above-described configuration of the first gas nozzle 3a, the first gas flow path 341 is configured such that the gas is exhausted to the exhaust flow path 342 through the exhaust port 342a and the gas is discharged from the separation gas flow path 343 through the separation gas discharge port 343a. By the supply of the separation gas, it can be said that the gas is doubly isolated from the atmosphere in the processing vessel 11 on the outer side of the first gas nozzle 3a.
この結果、処理容器11内にて常時、アンモニアガスのプラズマPを形成していても、アンモニアの活性種が第1ガス流路341側へ進入しにくい状態となり、第1ガス流路341内などにおける反応生成物の堆積を抑制することができる。
なお、排気口342aを介したガスの排気と、分離ガス吐出口343aを介した分離ガスの供給との双方を行うことは、必須の要件ではなく、排気口342aからの排気のみを行ってもよい。また、処理容器11内に供給されたアンモニアガスは、処理容器11に別途設けられた不図示の排気口を介して真空排気されている。
As a result, even if the plasma P of the ammonia gas is always formed in the processing vessel 11, the active species of ammonia are hardly allowed to enter the first gas flow path 341 side, and the first gas flow path 341 Can suppress the accumulation of the reaction product in the above.
Note that performing both the exhaust of the gas through the exhaust port 342a and the supply of the separation gas through the separation gas discharge port 343a is not an essential requirement, and it is possible to perform only the exhaust from the exhaust port 342a. Good. In addition, the ammonia gas supplied into the processing container 11 is evacuated through an exhaust port (not shown) provided separately in the processing container 11.
またここで、図13、14に示す第1ガスノズル3aのように、第1ガス流路341の周囲にさらに排気流路342や分離ガス流路343を設けると、図14に示すように第1ガスノズル3aは両端部方向へ向けて長くなる。この結果、図13に示すように、ウエハWの中央部側に位置する第1ガスノズル3aの端部が、ウエハWの回転中心の上面を覆った状態となる場合がある。ウエハWの回転中心の近傍領域においては、回転半径が小さいため、当該領域のウエハWは第1ガスノズル3aによって覆われた状態のままとなる。 Further, here, as in the case of the first gas nozzle 3a shown in FIGS. 13 and 14, when an exhaust gas flow path 342 and a separation gas flow path 343 are further provided around the first gas flow path 341, as shown in FIG. The gas nozzle 3a becomes longer toward both ends. As a result, as shown in FIG. 13, the end of the first gas nozzle 3a located at the center of the wafer W may be in a state of covering the upper surface of the rotation center of the wafer W. Since the rotation radius is small in the region near the rotation center of the wafer W, the wafer W in the region remains covered by the first gas nozzle 3a.
さらに第1ガスノズル3aからは、排気口342aからの排気や分離ガス吐出口343aからの分離ガスの供給が行われているため、第1ガスノズル3aによって覆われた領域にはアンモニアガスの活性種を殆ど進入させることができない。この結果、前記回転中心の近傍領域においてはウエハWに吸着したDCSの窒化が殆ど進行しない状態となってしまう。 Further, since the first gas nozzle 3a exhausts from the exhaust port 342a and supplies the separation gas from the separation gas discharge port 343a, the active gas of the ammonia gas is supplied to the area covered by the first gas nozzle 3a. I can hardly get in. As a result, in the region near the rotation center, nitriding of the DCS adsorbed on the wafer W hardly progresses.
上述の課題を踏まえ、本例の成膜装置1cは、図13に示すように、はじめに第1ガスノズル3aにウエハWを近づけて対向させた近接位置にて第1ガス吐出口312から吐出されたDCSガス(第1反応ガス)をウエハWに吸着させる処理を行う。次いで成膜装置1cは、図15に示すように、前記近接位置よりも第1ガスノズル3aとウエハWとの間の距離を広げた離間位置に向けて載置台21を降下させ、第1ガスノズル3aとウエハWとの間にアンモニアの活性種(第2反応ガス)を進入させる。また図15に示すように、載置台21を離間位置まで降下させている期間中は、第1ガス流路341からのDCSガスの供給を停止して、排気流路342による排気と分離ガス流路343からの分離ガスの供給のみを実行してもよい。 Based on the above-described problem, as shown in FIG. 13, the film forming apparatus 1c of the present example was first discharged from the first gas discharge port 312 at a close position where the wafer W was brought close to and opposed to the first gas nozzle 3a. A process of adsorbing DCS gas (first reaction gas) to the wafer W is performed. Next, as shown in FIG. 15, the film forming apparatus 1c lowers the mounting table 21 toward a separated position where the distance between the first gas nozzle 3a and the wafer W is wider than the close position, and the first gas nozzle 3a An active species of ammonia (second reaction gas) enters between the wafer and the wafer W. As shown in FIG. 15, while the mounting table 21 is being lowered to the separated position, the supply of the DCS gas from the first gas flow path 341 is stopped, and the exhaust gas and the separation gas flow through the exhaust flow path 342 are stopped. Only the supply of the separation gas from the passage 343 may be executed.
近接位置におけるDCSガスの吸着動作と、離間位置におけるウエハWの回転中心側へのアンモニアの活性種の供給は、予め設定した時間間隔で交互に実施される。なお、ウエハWが近接位置に配置されている状態であっても、載置台21にてウエハWを回転させることにより、回転中心の近傍より外方の領域では、常時、アンモニアの活性種による窒化が行われている。
また、図13、図15においては、昇降機能を備える回転駆動部23を利用して、載置台21側の昇降を行う例を示したが、第1ガスノズル3a側に昇降機構を設け、当該第1ガスノズル3aを昇降させて、近接位置と離間位置との間の移動を行ってもよいことは勿論である。
The operation of adsorbing the DCS gas at the close position and the supply of the active species of ammonia to the rotation center side of the wafer W at the separated position are alternately performed at a preset time interval. Even when the wafer W is located at the close position, the wafer W is rotated by the mounting table 21 so that the area outside the vicinity of the rotation center is always nitrided by the active species of ammonia. Has been done.
13 and 15, an example is shown in which the mounting table 21 is raised and lowered using the rotary drive unit 23 having a lifting and lowering function. However, a lifting mechanism is provided on the first gas nozzle 3a side, and It goes without saying that the one gas nozzle 3a may be moved up and down to move between the close position and the separated position.
次に図16〜19を参照しながら第3の実施形態に係る成膜装置1dの構成について説明する。成膜装置1dにおいては、既述のプラズマ形成部7及びプラズマ形成空間122がウエハWの全面を覆う領域に亘って形成されている。当該プラズマ形成部7によりアンモニアガスのプラズマPが常時、形成されている点については、第2の実施形態に係る成膜装置1cと同様である。 Next, a configuration of a film forming apparatus 1d according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. In the film forming apparatus 1d, the above-described plasma forming unit 7 and the plasma forming space 122 are formed over a region covering the entire surface of the wafer W. The point that the plasma P of the ammonia gas is always formed by the plasma forming unit 7 is the same as that of the film forming apparatus 1c according to the second embodiment.
また、図13、14を用いて説明した第1ガスノズル3aと同様に、第1ガスノズル3bは、第1ガス流路341からのDCSガスの供給、排気流路342による第1ガスノズル3bの下方側のガスの排気、分離ガス流路343からの分離ガスの供給を行うことができる構成となっている。このため、第1ガスノズル3aの場合と同様に、ウエハWの回転中心の近傍領域にアンモニアガスの活性種が進入しにくいという問題がある。 In addition, similarly to the first gas nozzle 3 a described with reference to FIGS. 13 and 14, the first gas nozzle 3 b is configured to supply the DCS gas from the first gas channel 341 and to be below the first gas nozzle 3 b by the exhaust channel 342. , And the supply of the separation gas from the separation gas flow path 343. For this reason, similarly to the case of the first gas nozzle 3a, there is a problem that it is difficult for active species of ammonia gas to enter the region near the rotation center of the wafer W.
そこで本例の第1ガスノズル3bにおいては、排気流路342に接続された排気管172が、第1ガスノズル3bを側方側へ回動させる回動軸35としての機能を兼ね備えている。
図16、17に示すように、当該成膜装置1dでは、初めに、ウエハWの表面の中央部と周縁部との間を結ぶ細長い領域と対向させた処理位置に第1ガスノズル3bを配置し、第1ガス吐出口312から吐出されたDCSガス(第1反応ガス)を基板に吸着させる。
Therefore, in the first gas nozzle 3b of the present example, the exhaust pipe 172 connected to the exhaust passage 342 also has a function as a rotation shaft 35 for rotating the first gas nozzle 3b to the side.
As shown in FIGS. 16 and 17, in the film forming apparatus 1d, first, the first gas nozzle 3b is disposed at a processing position facing a long and narrow region connecting the central portion and the peripheral portion of the surface of the wafer W. Then, the DCS gas (first reaction gas) discharged from the first gas discharge port 312 is adsorbed on the substrate.
次いで図18、図19に示すように、前記処理位置からウエハWの外方側に設定された退避位置123まで第1ガスノズル3bを側方側に移動させ、第1ガスノズル3bとウエハWとの配置関係をずらし、既述の細長い領域にアンモニアガスの活性種(第2反応ガス)を供給可能な状態とする。ウエハWの外方位置にて第1ガスノズル3bの一端を回動自在に支持する回動軸35は、当該第1ガスノズル3bの側方移動機構に相当する。
本例においても処理位置におけるDCSガスの吸着動作と、退避位置におけるウエハWの回転中心側へのアンモニアの活性種の供給は、予め設定した時間間隔で交互に実施される。
Next, as shown in FIGS. 18 and 19, the first gas nozzle 3b is moved laterally from the processing position to the retreat position 123 set outside the wafer W, and the first gas nozzle 3b and the wafer W The arrangement relationship is shifted so that the active species (second reaction gas) of ammonia gas can be supplied to the elongated region described above. The rotation shaft 35 that rotatably supports one end of the first gas nozzle 3b at an outer position of the wafer W corresponds to a lateral movement mechanism of the first gas nozzle 3b.
Also in this example, the operation of adsorbing the DCS gas at the processing position and the supply of the active species of ammonia to the rotation center side of the wafer W at the evacuation position are performed alternately at preset time intervals.
ここで、図18、図19に示すように、側方移動機構は、載置台21に載置されたウエハWの外部(図19に示す退避位置123)まで第1ガスノズル3bを移動させることは必須の要件ではない。ウエハWの回転中心の近傍領域にアンモニアガスの活性種を供給するためには、図20、21に示すように当該近傍領域からずれた位置に第1ガスノズル3bを移動させれば十分である。 Here, as shown in FIGS. 18 and 19, the side moving mechanism does not move the first gas nozzle 3b to the outside of the wafer W mounted on the mounting table 21 (the retracted position 123 shown in FIG. 19). Not a mandatory requirement. In order to supply the active species of the ammonia gas to the vicinity of the rotation center of the wafer W, it is sufficient to move the first gas nozzle 3b to a position shifted from the vicinity as shown in FIGS.
また、離接機構や側方移動機構を設ける場合に、成膜装置がプラズマ形成部7を備えていることは必須の要件ではない。例えば図10や図12に示す成膜装置1b、1b’においても、ウエハWの回転中心が第1ガスノズル3により覆われることにより当該領域に第2の反応ガスが到達しにくくなる場合には、図13〜21を用いて説明した例と同様の離接機構や側方移動機構を設けてもよい。 In addition, when providing the separation / contact mechanism or the lateral movement mechanism, it is not an essential requirement that the film forming apparatus includes the plasma forming unit 7. For example, also in the film forming apparatuses 1b and 1b ′ shown in FIGS. 10 and 12, when the rotation center of the wafer W is covered with the first gas nozzle 3, it becomes difficult for the second reaction gas to reach the region. A separation / contact mechanism or a side moving mechanism similar to the example described with reference to FIGS.
この他、側方移動機構は第1ガスノズル3bを移動させる構成を採用する場合に限られるものではなく、ウエハWが載置された載置台21を側方へと移動させてもよい。例えば図8に示すように、載置台21を移動させる機構(支持アーム61、公転軸62、公転駆動部63など)が設けられている場合には、当該機構を活用して側方移動機構としてもよい。 In addition, the side moving mechanism is not limited to the case where the configuration for moving the first gas nozzle 3b is adopted, and the mounting table 21 on which the wafer W is mounted may be moved to the side. For example, as shown in FIG. 8, when a mechanism for moving the mounting table 21 (the support arm 61, the revolving shaft 62, the revolving drive unit 63, etc.) is provided, the mechanism is utilized as a side moving mechanism. Is also good.
ここで図21に示す成膜装置1eにおいては、第1ガスノズル3bからシリコン酸化膜の原料ガスを供給する一方、第2ガスノズル53からは酸素ガスを供給してプラズマ形成空間122にて酸素ガスのプラズマを形成し、オゾンなどの活性種を利用してシリコン酸化膜を形成する構成となっている。さらに当該成膜装置1eの第2ガスノズル53には、ウエハWに対する成膜処理を終えた後、酸素ガス供給源43から供給される酸素ガスと切り替えて、シリコン酸化膜のエッチング(トリートメント)を行うための水素ガスプラズマ形成用のトリートメントガス供給源46が接続されている。 Here, in the film forming apparatus 1e shown in FIG. 21, while the source gas for the silicon oxide film is supplied from the first gas nozzle 3b, the oxygen gas is supplied from the second gas nozzle 53 and the oxygen gas is supplied in the plasma forming space 122. Plasma is formed and a silicon oxide film is formed using active species such as ozone. Further, after completing the film forming process on the wafer W, the second gas nozzle 53 of the film forming apparatus 1e switches the oxygen gas supplied from the oxygen gas supply source 43 to perform etching (treatment) of the silicon oxide film. Gas supply source 46 for forming a hydrogen gas plasma is connected.
このように成膜装置1eは、3種類のガスを切り替えてウエハWに対する成膜処理やその後の他の処理(図20に示す例では水素ガスのプラズマPによるトリートメント)を行うこともできる。
さらにまた、成膜装置1eに例えば2本の第1ガスノズル3bを設け、各第1ガスノズル3bから異なる金属を含む原料ガスを供給すると共に、酸素ガスのプラズマによる酸化を行なうことにより、複合酸化物の膜を成膜する構成を採用してもよい。
As described above, the film forming apparatus 1e can also perform film forming processing on the wafer W and other subsequent processing (treatment with the plasma P of hydrogen gas in the example shown in FIG. 20) by switching three types of gases.
Furthermore, for example, two first gas nozzles 3b are provided in the film forming apparatus 1e, and a raw material gas containing a different metal is supplied from each first gas nozzle 3b, and oxidation by plasma of oxygen gas is performed. May be adopted.
この他、第1ガスノズル3、3a、3bは、ウエハWの中央部から周縁部を結ぶ半径に対応する長さに設定することは必須ではない。例えば、ウエハWの周縁部の一端から、ウエハWの中央部を通って、ウエハWの周縁部の他端に至る領域、即ちウエハWの直径に対応する長さを備えていてもよい。この場合には、ウエハWの半径に対応する長さの第1ガスノズル3、3a、3bが2本連結されていると見なすことができる。
さらには、第1ガスノズル3、3a、3bは、図2、14、17などに示すように直管により構成する場合に限定されず、平面視したとき湾曲した形状となっていてもよい。
In addition, it is not essential to set the first gas nozzles 3, 3a, 3b to a length corresponding to a radius connecting the central portion to the peripheral portion of the wafer W. For example, a region extending from one end of the peripheral portion of the wafer W to the other end of the peripheral portion of the wafer W through the central portion of the wafer W, that is, a length corresponding to the diameter of the wafer W may be provided. In this case, it can be considered that two first gas nozzles 3, 3a, 3b having a length corresponding to the radius of the wafer W are connected.
Further, the first gas nozzles 3, 3a, 3b are not limited to the case where they are constituted by straight pipes as shown in FIGS. 2, 14, 17, and the like, and may have a curved shape when viewed in plan.
そして、第1ガスノズル3、3a、3bから吐出される第1反応ガスや第2反応ガスの流速は、第1ガス吐出口312から吐出される際の慣性により反応ガスをウエハWに衝突させる噴流を形成する場合に限られない。例えば第1ガス吐出口312から反応ガスを拡散させて、ウエハWの表面に到達させる程度の吐出流速であっても、第1ガスノズル3、3a、3bを用いることにより、反応ガスの供給流路(第1ガス流路311)や、処理容器11内に供給された後の反応ガスの供給領域を極小化することに伴う反応ガスの置換性向上の効果を得ることはできる。 The flow rate of the first reaction gas and the second reaction gas discharged from the first gas nozzles 3, 3 a, and 3 b is such that the reaction gas collides with the wafer W by inertia when discharged from the first gas discharge port 312. However, the present invention is not limited to this case. For example, even if the discharge flow rate is such that the reaction gas is diffused from the first gas discharge port 312 and reaches the surface of the wafer W, the supply path of the reaction gas can be obtained by using the first gas nozzles 3, 3a, and 3b. It is possible to obtain the effect of improving the replaceability of the reaction gas by minimizing the supply region of the first gas flow path 311 and the reaction gas after being supplied into the processing vessel 11.
W ウエハ
1、1a〜1e
成膜装置
101、102
排気部
11 処理容器
161 中央部側排気口
171 周縁部側排気口
21 載置台
22 回転軸
23 回転駆動部
3、3a、3b
第1ガスノズル
312 第1ガス吐出口
342a 排気口
343a 分離ガス吐出口
35 回動軸
51 ガスシャワーヘッド
512 第2ガス吐出口
53 第2ガスノズル
7 プラズマ形成部
8 制御部
W Wafer 1, 1a-1e
Film forming apparatuses 101 and 102
Exhaust part 11 Processing container 161 Central part side exhaust port 171 Peripheral part side exhaust port 21 Mounting table 22 Rotary shaft 23 Rotation drive part 3, 3a, 3b
First gas nozzle 312 First gas discharge port 342a Exhaust port 343a Separated gas discharge port 35 Rotating shaft 51 Gas shower head 512 Second gas discharge port 53 Second gas nozzle 7 Plasma forming unit 8 Control unit
Claims (14)
排気部により真空排気される処理容器内に配置され、成膜対象の基板が載置される載置台と、
前記載置台に載置された基板の中央部と交差する方向に伸びる回転軸回りに当該載置台を回転させるための回転駆動部と、
前記載置台と共に回転する基板の表面の中央部と周縁部との間を結ぶ細長い領域に向けて、前記基板に吸着する第1反応ガスを吐出するための第1ガス吐出口が形成された第1ガスノズルと、
前記処理容器内に、前記第1反応ガスと反応して膜を形成する第2反応ガスを供給するための第2ガス供給部と、を備え、
前記処理容器には、載置台と回転駆動部と第1ガスノズルとの組が複数組設けられていることを特徴とする成膜装置。 In a film forming apparatus that performs a film forming process on a substrate,
A mounting table on which a substrate to be formed is mounted, which is disposed in a processing container that is evacuated by an exhaust unit,
A rotation drive unit for rotating the mounting table around a rotation axis extending in a direction intersecting with the center of the substrate mounted on the mounting table,
A first gas discharge port for discharging a first reaction gas adsorbed on the substrate is formed toward an elongated region connecting a central portion and a peripheral portion of the surface of the substrate that rotates together with the mounting table. One gas nozzle,
A second gas supply unit for supplying a second reaction gas that forms a film by reacting with the first reaction gas in the processing container ;
A film forming apparatus, wherein a plurality of sets of a mounting table, a rotation drive unit, and a first gas nozzle are provided in the processing container .
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