WO2020175427A1 - Semiconductor device production method, substrate processing device, and program - Google Patents
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Definitions
- an outer tube 203 constituting a reaction container (processing container) concentrically with the heater 207is arranged inside the heater 207.
- the outer tube 203is made of a heat-resistant material such as quartz (3 0 2 ) or silicon carbide (3 0 2 ) and is formed into a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened.
- a manifold (inlet flange) 209is arranged concentrically with the outer tube 203.
- the manifold 209is made of metal such as stainless steel (3113) and has an upper end and a lower end.
- a circular ring (not shown) as a seal memberis provided between the upper end of the manifold 209 and the outer tube 203.
- the manifold 209is a heater bay.
- the outer tube 203is vertically installed by being supported by the space.
- Gasis supplied into the processing chamber 201 from the gas supply holes 4 103, 4203, 4303, 4403 via the nozzles 334, 344 and the nozzles 420, 430, 440.
- oxygen-containing gasfor example, ozone (O 3 ) or the like is used.
- the gas supply method according to the present embodimentis performed in a vertically elongated annular space defined by the inner wall of the inner tube 204 and the ends of the plurality of wafers 200, that is, in a cylindrical space.
- the exhaust pipe 23 1has, in order from the upstream side, a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detection unit) for detecting the pressure in the processing chamber 201, an A PC (Auto Pressure Controller) valve 23 1 a, A vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device is connected.
- the APC valve 23 1acan evacuate and stop the evacuation of the processing chamber 201 by opening and closing the valve while the vacuum pump 246 is operating. Furthermore, the vacuum pump 246 is activated. By adjusting the valve opening in this state, the pressure in the processing chamber 201 can be adjusted.
- An exhaust systemthat is, an exhaust line is mainly configured by the exhaust hole 204 a, the exhaust passage 206, the exhaust pipe 23 1, the APC valve 23 1 a and the pressure sensor 245. Note that the vacuum pump 246 may be included in the exhaust system.
- a ⁇ -ring(not shown) as a seal member that comes into contact with the lower end of the manifold 209 is provided on the.
- a rotating mechanism 2 6 7for rotating the boat 2 17 containing the wafer 2 0 0.
- the rotating shaft 2 55 of the rotating mechanism 2 6 7penetrates the seal cap 2 19 and is connected to the boat 2 17.
- the rotating mechanism 2 67is configured to rotate the wafer 2 0 0 by rotating the bowl 2 17.
- the seal cap 219is configured to be vertically moved by a boat elevator 1 15 as an ascending/descending mechanism which is vertically installed outside the outer tube 203.
- the boat cap 1 15lowers the seal cap 2 19 to open the lower end of the reaction tube 20 3.
- the processed wafer 200is carried out from the lower end of the reaction tube 20 3 to the outside of the reaction tube 20 3 (boat unloading) while being supported by the bow 2 17 7.
- the processed wafer 200is taken out from the bow 2 17 (wafer discharge).
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Abstract
Description
Translated fromJapanese\¥0 2020/175427 1 ?€1/^2020/007335 \¥0 2020/175427 1 ?€1/^2020/007335
明 細 書Specification
発明の名称 ： Title of invention:
半導体装置の製造方法、 基板処理装置およびプログラムSemiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus and program
技術分野 Technical field
[0001 ] 本開示は、 半導体装置の製造方法、 基板処理装置およびプログラムに関す る。 The present disclosure relates to a semiconductor device manufacturing method, a substrate processing apparatus, and a program.
背景技術 Background technology
[0002] 近年、 半導体デバイスの微細化、 高密度化に伴い、 ゲート絶縁膜として金 属酸化膜 （高誘電率 （1~1 丨 9
先行技術文献 Prior art documents
特許文献 Patent literature
[0003] 特許文献 1 :特開 2 0 1 4 _ 6 7 7 8 3号公報 Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 20 1 4 _ 6 7 7 8 3
発明の概要 Summary of the invention
発明が解決しようとする課題 Problems to be Solved by the Invention
[0004] しかしながら、 処理ガスの流れを分散させると基板の中心に十分な量の処 理ガスを供給できないことがあり、 膜厚均一性が悪くなることがある。 本開示の目的は、 基板上に形成される金属酸化膜の膜厚均一性を向上させ る技術を提供することにある。 However, when the flow of the processing gas is dispersed, it may not be possible to supply a sufficient amount of the processing gas to the center of the substrate, and the film thickness uniformity may deteriorate. An object of the present disclosure is to provide a technique for improving the film thickness uniformity of a metal oxide film formed on a substrate.
課題を解決するための手段 〇 2020/175427 2 卩（：171? 2020 /007335Means for solving the problem 〇 2020/175427 2 (:171? 2020/007335
［0005］ 本開示の一態様によれば、[0005] According to one aspect of the present disclosure,
( 3 ) 処理室内の基板に対して金属含有ガスを供給する工程と、 (3) a step of supplying a metal-containing gas to the substrate in the processing chamber,
( b ) 前記処理室内の前記基板に対して、 酸素含有ガスの流速を 7 . 0〇!
発明の効果 Effect of the invention
［0006］ 本開示によれば、 基板上に形成される金属酸化膜の膜厚均一性を向上させ る技術を提供することが可能となる。 [0006] According to the present disclosure, it is possible to provide a technique for improving the film thickness uniformity of a metal oxide film formed on a substrate.
図面の簡単な説明 Brief description of the drawings
［0007］ ［図 1］本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成 図であり、 処理炉部分を縦断面図で示す図である。 [0007] [Fig. 1] Fig. 1 is a schematic configuration diagram of a processing furnace of a substrate processing apparatus that is preferably used in an embodiment of the present disclosure, and is a diagram illustrating a vertical cross-sectional view of a processing furnace portion.
［図 2］図 1の八一八線に沿った概略的な横断面図である。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line 818 of FIG.
［図 3］図 1 に示す基板処理装置が有するコントローラの構成を示すブロック図 である。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a controller included in the substrate processing apparatus shown in FIG.
［図 4］本開示の実施形態における成膜シーケンスを示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a film forming sequence in an embodiment of the present disclosure.
［図 5］従来と本開示の実施形態におけるウェハ面内と平均膜厚との関係を示す 図である。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the in-plane of the wafer and the average film thickness in the related art and the embodiment of the present disclosure.
発明を実施するための形態 MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
［0008］ ＜本開示の一実施形態＞ [0008] <One embodiment of the present disclosure>
以下、 本開示の一実施形態について、 図 1〜 5を参照しながら説明する。 基板処理装置 1 0は半導体装置の製造工程において使用される装置の一例と して構成されている。 Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. The substrate processing apparatus 10 is configured as an example of an apparatus used in a semiconductor device manufacturing process.
［0009］ ( 1 ) 基板処理装置の構成 [0009] (1) Configuration of substrate processing apparatus
基板処理装置 1 〇は、 加熱手段 (加熱機構、 加熱系) としてのヒータ 2 0 7が設けられた処理炉 2 0 2を備える。 ヒータ 2 0 7は円筒形状であり、 保 持板としてのヒータべース (図示せず) に支持されることにより垂直に据え 付けられている。 〇 2020/175427 3 卩（：171? 2020 /007335The substrate processing apparatus 10 includes a processing furnace 20 2 provided with a heater 20 7 as a heating means (heating mechanism, heating system). The heater 207 has a cylindrical shape and is vertically installed by being supported by a heater base (not shown) as a holding plate. 〇 2020/175427 3 (:171? 2020/007335
[0010] ヒータ 207の内側には、 ヒータ 207と同心円状に反応容器 （処理容器 ） を構成するアウタチューブ 203が配設されている。 アウタチューブ 20 3は、 例えば石英 （3 丨 〇2） 、 炭化シリコン （3 丨 〇 などの耐熱性材料に より構成され、 上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。 ア ウタチューブ 203の下方には、 アウタチューブ 203と同心円状に、 マニ ホールド （インレツ トフランジ） 209が配設されている。 マニホールド 2 09は、 例えばステンレス （3113） などの金属により構成され、 上端およ び下端が開口した円筒形状に形成されている。 マニホールド 209の上端部 と、 アウタチューブ 203との間には、 シール部材としての〇リング （図示 せず） が設けられている。 マニホールド 209がヒータべースに支持される ことにより、 アウタチューブ 203は垂直に据え付けられた状態となる。[0010] Inside the heater 207, an outer tube 203 constituting a reaction container (processing container) concentrically with the heater 207 is arranged. The outer tube 203 is made of a heat-resistant material such as quartz (3 02 ) or silicon carbide (3 02 ) and is formed into a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. Below the 203, a manifold (inlet flange) 209 is arranged concentrically with the outer tube 203. The manifold 209 is made of metal such as stainless steel (3113) and has an upper end and a lower end. A circular ring (not shown) as a seal member is provided between the upper end of the manifold 209 and the outer tube 203. The manifold 209 is a heater bay. The outer tube 203 is vertically installed by being supported by the space.
[0011] アウタチューブ 203の内側には、 反応容器を構成するインナチューブ 2 [0011] Inside the outer tube 203, the inner tube 2
04が配設されている。 インナチューブ 204は、 例えば石英や 3 丨 〇など の耐熱性材料により構成され、 上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成 されている。 主に、 アウタチューブ 203と、 インナチューブ 204と、 マ ニホールド 209とにより処理容器 （反応容器） が構成されている。 処理容 器の筒中空部 （インナチューブ 204の内側） には処理室 201が形成され ている。 04 is installed. The inner tube 204 is made of, for example, a heat-resistant material such as quartz or stainless steel, and has a cylindrical shape with an upper end closed and a lower end opened. The outer tube 203, the inner tube 204, and the manifold 209 mainly form a processing container (reaction container). A processing chamber 201 is formed in the hollow portion of the processing container (inside the inner tube 204).
[0012] 処理室 201は、 基板としてのウェハ 200を後述するボート 2 1 7によ って水平姿勢で鉛直方向に多段に配列した状態で収容可能に構成されている The processing chamber 201 is configured to be capable of accommodating the wafers 200 as substrates in a state in which the wafers 200, which will be described later, are horizontally arranged in multiple stages in the vertical direction.
[0013] 処理室 201内には、 ノズル 4 1 0, 420, 430, 440がマニホー ルド 209の側壁およびインナチューブ 204を貫通するように設けられて いる。 ノズル 4 1 0, 420, 430, 440には、 ガス供給管 3 1 0, 3 20, 330, 340が、 それぞれ接続されている。 ただし、 本実施形態の 処理炉 202は上述の形態に限定されない。 ノズル等の数は、 必要に応じて 、 適宜変更される。In the processing chamber 201, nozzles 410, 420, 430, 440 are provided so as to penetrate the side wall of the manifold 209 and the inner tube 204. Gas supply pipes 3 10, 0, 3 20, 330, 340 are connected to the nozzles 4 10, 420, 430, 440, respectively. However, the processing furnace 202 of the present embodiment is not limited to the above-mentioned form. The number of nozzles and the like may be changed as needed.
[0014] ガス供給管 3 1 0, 320, 330, 340には上流側から順に、 流量制 〇 2020/175427 4 卩（：171? 2020 /007335[0014] The gas supply pipes 310, 320, 330, 340 are controlled in the order of flow from the upstream side. 〇 2020/175 427 4 (:171? 2020/007335
御器 （流量制御部） であるマスフローコントローラ （IV! 〇） 3 1 2, 32 2, 332, 342開閉弁であるバルブ 3 1 4, 324, 334, 344が それぞれ設けられている。 ガス供給管 3 1 0, 320, 330, 340のバ ルブ 3 1 4, 324, 334, 344の下流側には、 不活性ガスを供給する ガス供給管 5 1 0, 520, 530, 540がそれぞれ接続されている。 ガ ス供給管 5 1 0, 520, 530, 540には、 上流側から順に、 流量制御 器 （流量制御部） である 1\/^〇5 1 2, 522, 532, 542および開閉 弁であるバルブ 5 1 4, 524, 534, 544がそれぞれ設けられているA mass flow controller (IV! 〇) 3 1 2, 32 2, 332, 342 which is a control device (flow rate control unit) is provided with valves 3 1 4, 324, 334, 344 which are on-off valves. Gas supply pipes 5 1 0, 520, 530, 540 are provided on the downstream side of the valves 3 1 0, 320, 330, 340 and 3 1 4, 324, 334, 344, respectively. It is connected. Gas supply pipes 5 1 0, 520, 530, 540 are 1\/^ 〇 5 1 2, 522, 532, 542, which are flow controllers (flow control units), and on-off valves in order from the upstream side. Valves 5 1 4, 524, 534, 544 are provided respectively
[0015] ノズル 4 1 0, 420, 430, 440は、 ！_字型のノズルとして構成さ れており、 その水平部はマニホールド 209の側壁およびインナチューブ 2 04を貫通するように設けられている。 ノズル 4 1 0, 420, 430, 4 40の垂直部は、 インナチューブ 204の径方向外向きに突出し、 かつ鉛直 方向に延在するように形成されているチヤンネル形状 （溝形状） の予備室 2 01 3の内部に設けられており、 予備室 201 3内にてインナチューブ 20 4の内壁に沿って上方 （ウェハ 200の配列方向上方） に向かって設けられ ている。[0015] The nozzles 41, 420, 430, 440 are! It is configured as a _-shaped nozzle, the horizontal part of which is provided so as to penetrate the side wall of the manifold 209 and the inner tube 204. The vertical part of the nozzles 41, 420, 430, 440 projects in the radial direction of the inner tube 204 and is formed in a channel-shaped (groove-shaped) preliminary chamber 2 formed so as to extend in the vertical direction. It is provided inside 01 3 and is provided upward (upward in the arrangement direction of the wafers 200) along the inner wall of the inner tube 204 in the preliminary chamber 2013.
[0016] ノズル 4 1 0, 420, 430, 440は、 処理室 201の下部領域から 処理室 201の上部領域まで延在するように設けられており、 ウェハ 200 と対向する位置にそれぞれ複数のガス供給孔 4 1 03, 42〇3, 4303 , 4403が設けられている。 これにより、 ノズル 4 1 0, 420, 430 , 440のガス供給孔
ただし、 ガス供給孔 4 1 03, 4203, 4303, 4403は上述の形態 に限定されない。 例えば、 インナチューブ 204の下部から上部に向かって 〇 2020/175427 5 卩（：171? 2020 /007335However, the gas supply holes 41 03, 4203, 4303, 4403 are not limited to the above-described form. For example, from the bottom of the inner tube 204 to the top 〇 2020/175427 5 卩(: 171-1? 2020/007335
開口面積を徐々に大きく してもよい。 これにより、 ガス供給孔 4 1 03, 4The opening area may be gradually increased. As a result, the gas supply hole 4 1 03, 4
203, 4303, 4403から供給されるガスの流量をより均一化するこ とが可能となる。It is possible to make the flow rate of the gas supplied from 203, 4303, 4403 more uniform.
[0017] ノズル 4 1 0, 420, 430, 440のガス供給孔 4 1 03 , 4203 , 4303, 4403は、 後述するボート 2 1 7の下部から上部までの高さ の位置に複数設けられている。 そのため、 ノズル 4 1 0, 420, 430の ガス供給孔
[0018] ガス供給管 3 1 0からは、 処理ガスとして、 金属含有ガス （金属含有原料 ガス） が、
[0019] ガス供給管 320〜 340からは、 酸化ガスとして、 酸素含有ガス （酸素 含有ガス、 〇含有ガス） が 1\/^〇322, 332, 342、 バルブ 324, [0019] From the gas supply pipes 320 to 340, an oxygen-containing gas (oxygen-containing gas, 〇-containing gas) as an oxidizing gas is 1\/^ 〇322, 332, 342, a valve 324,
334, 344、 ノズル 420, 430, 440を介してガス供給孔 4 1 0 3, 4203, 4303, 4403から処理室 201内に供給される。 酸素 含有ガスとしては、 例えば、 オゾン （〇3） 等が用いられる。Gas is supplied into the processing chamber 201 from the gas supply holes 4 103, 4203, 4303, 4403 via the nozzles 334, 344 and the nozzles 420, 430, 440. As the oxygen-containing gas, for example, ozone (O3 ) or the like is used.
[0020] 主に、 ガス供給管 3 1 0, 320, 330, 340、 1\/^〇3 1 2, 32 [0020] Mainly gas supply pipes 3 1 0, 320, 330, 340, 1\/^ 〇 3 1 2, 32
2, 332, 342、 バルブ 3 1 4, 324, 334, 344、 ノズル 4 1 0, 420, 430, 440により処理ガス供給系が構成されるが、 ノズル 2, 332, 342, valve 3 1 4, 324, 334, 344, nozzle 4 1 0, 420, 430, 440 make up the processing gas supply system.
4 1 0, 420, 430, 440のみを処理ガス供給系と考えてもよい。 処 〇 2020/175427 6 卩（：171? 2020 /007335Only 4 10, 420, 430, 440 may be considered as the processing gas supply system. place 〇 2020/175427 6 卩(: 171-1? 2020/007335
理ガス供給系を、 単に、 ガス供給系と称することもできる。 ガス供給管 3 1 0から金属含有ガスを流す場合、 主に、 ガス供給管 3 1 0, 1\/1 〇3 1 2、 バルブ 3 1 4により金属含有ガス供給系が構成されるが、 ノズル 4 1 0を金 属含有ガス供給系に含めて考えてもよい。 ガス供給管 320, 330, 34 0から酸素含有ガスを流す場合、 主に、 ガス供給管 320, !\/! 〇322、 バルブ 324、 ガス供給管 330、 1\/1 〇332、 バルブ 334、 ガス供給 管 340、 1\/1 〇342、 バルブ 344により酸素含有ガス供給系が構成さ れるが、 ノズル 420, 430, 440を酸素含有ガス供給系に含めて考え てもよい。 酸素含有ガス供給系は〇3ガス供給系とも称する。 また、 主に、 ガ ス供給管 5 1 0, 520, 530, 540、 1\/^〇5 1 2, 522, 532 , 542、 バルブ 5 1 4, 524, 534, 544により不活性ガス供給系 が構成される。 不活性ガス供給系を、 パージガス供給系、 希釈ガス供給系、 あるいは、 キヤリアガス供給系と称することもできる。The physical gas supply system may be simply referred to as a gas supply system. When a metal-containing gas is flown from the gas supply pipe 310, the metal-containing gas supply system is mainly composed of the gas supply pipe 31 0, 1\/1 〇 3 12 and the valve 3 1 4 It may be considered that 410 is included in the metal-containing gas supply system. When the oxygen-containing gas is flown from the gas supply pipes 320, 330, 340, the gas supply pipe 320, !\/! 〇322, valve 324, gas supply pipe 330, 1\/1 〇332, valve 334, The gas supply pipes 340, 1\/1 342, and the valve 344 make up the oxygen-containing gas supply system, but the nozzles 420, 430, and 440 may be included in the oxygen-containing gas supply system. An oxygen-containing gas supply system referred to as 〇3 gas supply system. In addition, mainly the gas supply pipes 5 1 0, 520, 530, 540, 1\/^ 〇 5 1 2, 522, 532, 542 and valves 5 1 4, 524, 534, 544 were used to supply the inert gas supply system. Is configured. The inert gas supply system can also be referred to as a purge gas supply system, a dilution gas supply system, or a carrier gas supply system.
[0021] 本実施形態におけるガス供給の方法は、 インナチューブ 204の内壁と、 複数枚のウェハ 200の端部とで定義される円環状の縦長の空間内、 すなわ ち、 円筒状の空間内の予備室 201 3内に配置したノズル 4 1 0, 420, [0021] The gas supply method according to the present embodiment is performed in a vertically elongated annular space defined by the inner wall of the inner tube 204 and the ends of the plurality of wafers 200, that is, in a cylindrical space. Nozzle 4 1 0, 420, placed in the spare room 201 3
430, 440を経由してガスを搬送している。 そして、 ノズル 4 1 0, 4 20, 430, 440のウェハと対向する位置に設けられた複数のガス供給 孔 4 1 03, 4203, 4303, 4403からインナチューブ 204内に ガスを噴出させている。It carries gas via 430 and 440. Then, gas is ejected into the inner tube 204 from a plurality of gas supply holes 4 103, 4203, 4303, 4403 provided at positions facing the wafer of the nozzles 410, 4 20, 430, 440.
[0022] 排気孔 （排気口） 2043は、 インナチューブ 204の側壁であってノズ ル 4 1 0, 420, 430, 440に対向した位置、 すなわち予備室 201 3とは 1 80度反対側の位置に形成された貫通孔であり、 例えば、 鉛直方向 に細長く開設されたスリツ ト状の貫通孔である。 そのため、 ノズル 4 1 0, [0022] The exhaust hole (exhaust port) 2043 is a position on the side wall of the inner tube 204 and facing the nozzles 410, 420, 430, 440, that is, a position on the opposite side of the spare chamber 201 3 by 180 degrees. Is a through hole formed in the vertical direction, for example, a slit-shaped through hole that is elongated in the vertical direction. Therefore, the nozzle 4 1 0,
420, 430, 440のガス供給孔
03から処理室 201内に供給され、 ウェハ 200の表面上を流れたガス、 すなわち、 残留するガス （残ガス） は、 排気孔 2043を介してインナチュ —ブ 204とアウタチューブ 203との間に形成された隙間からなる排気路 206内に流れる。 そして、 排気路 206内へと流れたガスは、 排気管 23 1内に流れ、 処理炉 202外へと排出される。Is supplied into the processing chamber 201 from 03, gas flowing over the surface of the wafer 200, i.e., the remaining gas (residual gas) via the exhaust hole 2043 In'nachu - between the blanking 204 and the outer tube 203 Exhaust path consisting of formed gap It flows into 206. Then, the gas flowing into the exhaust passage 206 flows into the exhaust pipe 231 and is discharged to the outside of the processing furnace 202.
[0023] 排気孔 204 aは、 複数のウェハ 200と対向する位置 （好ましくはボー 卜 2 1 7の上部から下部と対向する位置） に設けられており、 ガス供給孔 4 1 0 a、 420 a、 430 a, 440 aから処理室 201内のウェハ 200 の近傍に供給されたガスは、 水平方向、 すなわちウェハ 200の表面と平行 方向に向かって流れた後、 排気孔 204 aを介して排気路 206内へと流れ る。 すなわち、 処理室 201 に残留するガスは、 排気孔 204 aを介してウ ェハ 200の主面に対して平行に排気される。 なお、 排気孔 204 aはスリ ッ ト状の貫通孔として構成される場合に限らず、 複数個の孔により構成され ていてもよい。 The exhaust hole 204a is provided at a position facing the plurality of wafers 200 (preferably a position facing the upper part to the lower part of the bow 217) and the gas supply holes 411a, 420a. , 430 a, 440 a, the gas supplied to the vicinity of the wafer 200 in the processing chamber 201 flows in the horizontal direction, that is, in the direction parallel to the surface of the wafer 200, and then through the exhaust hole 204 a. It flows into 206. That is, the gas remaining in the processing chamber 201 is exhausted in parallel to the main surface of the wafer 200 through the exhaust hole 204a. The exhaust hole 204a is not limited to the slit-shaped through hole, but may be composed of a plurality of holes.
[0024] マニホールド 209には、 処理室 201内の雰囲気を排気する排気管 23 [0024] The manifold 209 includes an exhaust pipe 23 for exhausting the atmosphere in the processing chamber 201.
1が設けられている。 排気管 23 1 には、 上流側から順に、 処理室 201内 の圧力を検出する圧力検出器 （圧力検出部） としての圧カセンサ 245, A PC （A u t o P r e s s u r e Co n t r o l l e r） バルブ 23 1 a, 真空排気装置としての真空ポンプ 246が接続されている。 A PCバル ブ 23 1 aは、 真空ポンプ 246を作動させた状態で弁を開閉することで、 処理室 201内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、 更に、 真 空ポンプ 246を作動させた状態で弁開度を調節することで、 処理室 201 内の圧力を調整することができる。 主に、 排気孔 204 a, 排気路 206, 排気管 23 1 , A PCバルブ 23 1 aおよび圧カセンサ 245により、 排気 系すなわち排気ラインが構成される。 なお、 真空ポンプ 246を排気系に含 めて考えてもよい。 1 is provided. The exhaust pipe 23 1 has, in order from the upstream side, a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detection unit) for detecting the pressure in the processing chamber 201, an A PC (Auto Pressure Controller) valve 23 1 a, A vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device is connected. The APC valve 23 1a can evacuate and stop the evacuation of the processing chamber 201 by opening and closing the valve while the vacuum pump 246 is operating. Furthermore, the vacuum pump 246 is activated. By adjusting the valve opening in this state, the pressure in the processing chamber 201 can be adjusted. An exhaust system, that is, an exhaust line is mainly configured by the exhaust hole 204 a, the exhaust passage 206, the exhaust pipe 23 1, the APC valve 23 1 a and the pressure sensor 245. Note that the vacuum pump 246 may be included in the exhaust system.
[0025] マニホールド 209の下方には、 マニホールド 209の下端開口を気密に 閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ 2 1 9が設けられている。 シー ルキャップ 2 1 9は、 マニホールド 209の下端に鉛直方向下側から当接さ れるように構成されている。 シールキャップ 2 1 9は、 例えば S US等の金 属により構成され、 円盤状に形成されている。 シールキャップ 2 1 9の上面 〇 2020/175427 8 卩（：171? 2020 /007335[0025] Below the manifold 209, a seal cap 219 as a furnace port lid that can hermetically close the lower end opening of the manifold 209 is provided. The seal cap 219 is configured to contact the lower end of the manifold 209 from below in the vertical direction. The seal cap 219 is made of metal such as SUS, and has a disk shape. Top of the seal cap 2 1 9 〇 2020/175427 8 卩(: 171-1?2020/007335
には、 マニホールド 2 0 9の下端と当接するシール部材としての〇リング （ 図示せず） が設けられている。 シールキャップ 2 1 9における処理室 2 0 1 の反対側には、 ウェハ 2 0 0を収容するボート 2 1 7を回転させる回転機構 2 6 7が設置されている。 回転機構 2 6 7の回転軸 2 5 5は、 シールキャッ プ 2 1 9を貫通してボート 2 1 7に接続されている。 回転機構 2 6 7は、 ボ —卜 2 1 7を回転させることでウェハ 2 0 0を回転させるように構成されて いる。 シールキャップ 2 1 9は、 アウタチューブ 2 0 3の外部に垂直に設置 された昇降機構としてのボートェレべータ 1 1 5によって鉛直方向に昇降さ れるように構成されている。 ボートェレべータ 1 1 5は、 シールキャップ 2 1 9を昇降させることで、 ボート 2 1 7を処理室 2 0 1内外に搬入および搬 出することが可能なように構成されている。 ボートェレべータ 1 1 5は、 ボ —卜 2 1 7およびボート 2 1 7に収容されたウェハ 2 0 0を、 処理室 2 0 1 内外に搬送する搬送装置 （搬送機構） として構成されている。A ∘-ring (not shown) as a seal member that comes into contact with the lower end of the manifold 209 is provided on the. On the opposite side of the processing chamber 20 1 in the seal cap 2 19 is installed a rotating mechanism 2 6 7 for rotating the boat 2 17 containing the wafer 2 0 0. The rotating shaft 2 55 of the rotating mechanism 2 6 7 penetrates the seal cap 2 19 and is connected to the boat 2 17. The rotating mechanism 2 67 is configured to rotate the wafer 2 0 0 by rotating the bowl 2 17. The seal cap 219 is configured to be vertically moved by a boat elevator 1 15 as an ascending/descending mechanism which is vertically installed outside the outer tube 203. The boat elevator 1 15 is configured so that the boat 2 17 can be carried in and out of the processing chamber 20 1 by moving the seal cap 2 19 up and down. The boat elevator 1 15 is configured as a transfer device (transfer mechanism) that transfers the wafers 200 stored in the boat 2 17 and the boat 2 17 into and out of the processing chamber 20 1. ..
[0026] 基板支持具としてのボート 2 1 7は、 複数枚、 例えば 2 5〜 2 0 0枚のウ ェハ 2 0 0を、 水平姿勢で、 かつ、 互いに中心を揃えた状態で鉛直方向に整 列させて多段に支持するように、 すなわち、 間隔を空けて配列させるように 構成されている。 ボート 2 1 7は、 例えば石英や 3 丨 <3等の耐熱性材料によ り構成される。 ボート 2 1 7の下部には、 例えば石英や 3 丨 <3等の耐熱性材 料により構成される断熱板 2 1 8が水平姿勢で多段 （図示せず） に支持され ている。 この構成により、 ヒータ 2 0 7からの熱がシールキャップ 2 1 9側 に伝わりにくくなっている。 ただし、 本実施形態は上述の形態に限定されな い。 例えば、 ボート 2 1 7の下部に断熱板 2 1 8を設けずに、 石英や 3 丨 〇 等の耐熱性材料により構成される筒状の部材として構成された断熱筒を設け てもよい。 [0026] The boat 211 serving as a substrate support is provided with a plurality of wafers, for example, 25 to 200 wafers 200, in a horizontal position and vertically aligned with the centers thereof aligned with each other. They are arranged so that they are aligned and supported in multiple stages, that is, they are arranged at intervals. The boat 217 is made of a heat-resistant material such as quartz or 3 <3. A heat insulating plate 218, which is made of, for example, a heat-resistant material such as quartz or 3 g <3, is supported in a horizontal position in multiple stages (not shown) at the bottom of the boat 217. With this configuration, heat from the heater 207 is less likely to be transferred to the seal cap 219 side. However, the present embodiment is not limited to the above-mentioned form. For example, instead of providing the heat insulating plate 218 below the boat 217, a heat insulating cylinder configured as a cylindrical member made of a heat resistant material such as quartz or 300 may be provided.
[0027] インナチューブ 2 0 4内には温度検出器としての温度センサ 2 6 3が設置 されており、 温度センサ 2 6 3により検出された温度情報に基づきヒータ 2 0 7への通電量を調整することで、 処理室 2 0 1内の温度が所望の温度分布 となるように構成されている。 温度センサ 2 6 3は、 ノズル 4 1 0 , 4 2 0 , 430, 440と同様に L字型に構成されており、 インナチューブ 204 の内壁に沿って設けられている。[0027] A temperature sensor 2 63 as a temperature detector is installed in the inner tube 204, and the amount of electricity to the heater 20 7 is adjusted based on the temperature information detected by the temperature sensor 2 63. By doing so, the temperature inside the processing chamber 201 has a desired temperature distribution. The temperature sensor 2 6 3 has nozzles 4 1 0, 4 2 0 Like 430, 440, it is L-shaped and is provided along the inner wall of the inner tube 204.
[0028] 制御部 (制御手段) であるコントローラ 280は、 C P U (Ce n t r a [0028] The controller 280, which is a control unit (control means), has a function of C PU (Ce n t r a
1 P r o c e s s i n g U n i t ) 280 a, RAM (R a n d om Ac c e s s Me mo r y) 280 b, 記憶装置 280 c, I /Oポート 1 P r o c e s s i n g U n i t) 280 a, RAM (R a n d om Ac c es s Me mo r y) 280 b, storage device 280 c, I/O port
280 dを備えたコンビュータとして構成されている。 RAM280 b, 記 憶装置 280 c, I /〇ポート 280 dは、 内部バスを介して、 C P U 28 0 aとデータ交換可能なように構成されている。 コントローラ 280には、 例えばタッチパネル等として構成された入出力装置 282が接続されているConfigured as a computer with a 280 d. The RAM 280 b, storage device 280 c, and I/o port 280 d are configured to exchange data with the CPU 280 a via the internal bus. An input/output device 282 configured as a touch panel or the like is connected to the controller 280.
[0029] 記憶装置 280 cは、 例えばフラッシュメモリ、 H DD (H a r d D i s k D r i v e) 等で構成されている。 記憶装置 280 c内には、 基板処 理装置の動作を制御する制御プログラム、 後述する半導体装置の製造方法の 手順や条件などが記載されたプロセスレシピなどが、 読み出し可能に格納さ れている。 プロセスレシピは、 後述する半導体装置の製造方法における各エ 程 (各ステップ) をコントローラ 280に実行させ、 所定の結果を得ること ができるように組み合わされたものであり、 プログラムとして機能する。 以 下、 このプロセスレシピ、 制御プログラム等を総称して、 単に、 プログラム ともいう。 本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、 プロセ スレシピ単体のみを含む場合、 制御プログラム単体のみを含む場合、 または 、 プロセスレシピおよび制御プログラムの組み合わせを含む場合がある。 R AM280 bは、 C P U 280 aによって読み出されたプログラムやデータ 等が一時的に保持されるメモリ領域 (ワークエリア) として構成されているThe storage device 280c is composed of, for example, a flash memory, H DD (H ard D i s k D r i v e) or the like. In the memory device 280c, a control program for controlling the operation of the substrate processing device, a process recipe in which the procedures and conditions of the semiconductor device manufacturing method described later are described are stored in a readable manner. The process recipe is a combination that causes the controller 280 to execute each step (each step) in the method of manufacturing a semiconductor device described later and obtain a predetermined result, and functions as a program. Hereinafter, these process recipes, control programs, etc. are collectively referred to simply as programs. When the term program is used in this specification, it may include only a process recipe alone, a control program alone, or a combination of a process recipe and a control program. The RAM280b is configured as a memory area (work area) in which the programs and data read by the CPU280a are temporarily stored.
[0030] 丨 /〇ポート 280 dは、 上述の M F C 3 1 2, 322, 332, 342 , 5 1 2, 522, 532, 542、 バルブ 3 1 4, 324, 334, 34 4, 5 1 4, 524, 534, 544、 圧カセンサ 245、 A P Cバルブ 2[0030] 丨/〇 port 280 d is the above MFC 3 1 2, 322, 332, 342, 5 1 2, 522, 532, 542, valve 3 1 4, 324, 334, 34 4, 5 1 4, 524, 534, 544, pressure sensor 245, APC valve 2
3 1 a、 真空ポンプ 246、 ヒータ 207、 温度センサ 263、 回転機構 2 〇 2020/175427 10 卩（：171? 2020 /0073353 1 a, vacuum pump 246, heater 207, temperature sensor 263, rotating mechanism 2 〇 2020/175 427 10 (:171? 2020/007335
67、 ボートェレべータ 1 1 5等に接続されている。67, connected to Boat Elevator 1 15 etc.
[0031] 〇 1128〇 3は、 記憶装置 280〇から制御プログラムを読み出して実 行すると共に、 入出力装置 282からの操作コマンドの入力等に応じて記憶 装置 280〇からレシピ等を読み出すように構成されている。 09 ^ 280 3は、 読み出したレシピの内容に沿うように、 1\/^〇3 1 2, 322, 33 2, 342, 5 1 2, 522, 532, 542による各種ガスの流量調整動 作、 バルブ 3 1 4, 324, 334, 344, 5 1 4, 524, 534, 5 44の開閉動作、 八 〇バルブ 23 1 3の開閉動作および八 〇バルブ 23 1 3による圧カセンサ 245に基づく圧力調整動作、 温度センサ 263に基 づくヒータ 207の温度調整動作、 真空ポンプ 246の起動および停止、 回 転機構 267によるボート 2 1 7の回転および回転速度調節動作、 ボートェ レべータ 1 1 5によるボート 2 1 7の昇降動作、 ボート 2 1 7へのウェハ 2 〇〇の収容動作等を制御するように構成されている。 [0031] 〇 1128 〇 3 is configured to read and execute the control program from the storage device 280 〇 and to read recipes and the like from the storage device 280 〇 in response to input of operation commands from the input/output device 282. Has been done. 09 ^ 280 3 adjusts the flow rate of various gases by 1\/^ 〇 3 1 2, 322, 33 2, 342, 5 1 2, 522, 532, 542 according to the contents of the read recipe. Open/close operation of valves 3 1 4, 324, 334, 344, 5 1 4, 524, 534, 5 44, 80 Open/close operation of valve 23 1 3 and 80 Pressure adjustment operation based on pressure sensor 245 by valve 23 1 3 , Temperature adjustment operation of heater 207 based on temperature sensor 263, start and stop of vacuum pump 246, rotation and rotation speed adjustment operation of boat 2 1 7 by rotation mechanism 267, boat 2 by boat elevator 1 15 It is configured to control the lifting and lowering operation of the wafer 17 and the operation of accommodating the wafer 200 in the boat 211.
[0032] コントローラ 280は、 外部記憶装置 （例えば、 磁気テープ、 フレキシブ ルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、 〇〇や〇 〇等の光ディス ク、 IV!〇等の光磁気ディスク、 113巳メモリやメモリカード等の半導体メモ リ） 283に格納された上述のプログラムを、 コンビュータにインストール することにより構成することができる。 記憶装置 280〇や外部記憶装置 2 83は、 コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。 以下 、 これらを総称して、 単に、 記録媒体ともいう。 本明細書において記録媒体 は、 記憶装置 280〇単体のみを含む場合、 外部記憶装置 283単体のみを 含む場合、 または、 その両方を含む場合がある。 なお、 コンビュータへのプ ログラムの提供は、 外部記憶装置 283を用いず、 インターネッ トや専用回 線等の通信手段を用いて行ってもよい。 [0032] The controller 280 is an external storage device (for example, a magnetic tape, a magnetic disk such as a flexible disk or a hard disk, an optical disk such as XX or XX, a magneto-optical disk such as IV! It can be configured by installing the above-mentioned program stored in a semiconductor memory such as a memory card) 283 in a computer. The storage device 2800 and the external storage device 283 are configured as computer-readable recording media. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. In this specification, the recording medium may include only the storage device 280 〇 alone, the external storage device 283 alone, or both. It should be noted that the program may be provided to the computer without using the external storage device 283, but using communication means such as the Internet or a dedicated line.
[0033] （2） 基板処理工程 [0033] (2) Substrate processing process
半導体装置 （デバイス） の製造工程の一工程として、 基板に対して金属含 有ガスと酸素含有ガスを供給して基板上に金属酸化膜を形成する成膜工程を 行うシーケンス例について、 図 4を用いて説明する。 成膜工程は、 上述した 〇 2020/175427 1 1 卩（：171? 2020 /007335As an example of the manufacturing process of a semiconductor device (device), Fig. 4 shows an example of the sequence of performing the film formation process of supplying a metal-containing gas and an oxygen-containing gas to a substrate to form a metal oxide film on the substrate. It will be explained using. The film forming process is described above. 〇 2020/175 427 1 1 卩 (: 171? 2020 /007335
基板処理装置 1 0の処理炉 2 0 2を用いて実行される。 以下の説明において 、 基板処理装置 1 〇を構成する各部の動作はコントローラ 2 8 0により制御 される。It is executed using the processing furnace 20 2 of the substrate processing apparatus 10. In the following description, the operation of each part of the substrate processing apparatus 10 is controlled by the controller 280.
[0034] 本実施形態では、 基板として複数のウェハ 2 0 0が積載された状態で収容 された処理室 2 0 1 を所定温度で加熱しつつ、 処理室 2 0 1 に、 ノズル 4 1 0に開口する複数のガス供給孔 4 1 0 3から原料ガスとして丁巳1\/1八2ガス を供給する工程と、 ノズル 4 2 0 , 4 3 0 , 4 4 0に開口するガス供給孔 4 2 0 3 , 4 3 0 3 , 4 4 03から反応ガスを供給する工程と、 を所定回数 （ 门回） 行うことで、 ウェハ 2 0 0上に、 「および〇を含むジルコニウム酸 化膜 （ 「〇膜） を形成する。[0034] In the present embodiment, the processing chamber 201, which accommodates a plurality of wafers 200 stacked as substrates, is heated at a predetermined temperature, and while the processing chamber 2 0 1 and the nozzle 4 10 are connected to each other. The process of supplying the gas from the multiple gas supply holes 41 0 3 that is opened as a raw material gas to the nozzle 1\/1/8 2 and the gas supply holes 4 2 0 that are opened to the nozzles 4 2 0, 4 3 0, 4 4 0 The process of supplying the reaction gas from 0 3, 4 3 0 3, 4 4 03 and a predetermined number of times (closed) are performed, so that the zirconium oxide film containing “and ◯ (“ ○ Film) is formed.
[0035] なお、 本明細書において 「ウェハ」 という言葉を用いた場合は、 「ウェハ そのもの」 を意味する場合や、 「ウェハとその表面に形成された所定の層や 膜等との積層体 （集合体） 」 を意味する場合 （すなわち、 表面に形成された 所定の層や膜等を含めてウェハと称する場合） がある。 また、 本明細書にお いて 「ウェハの表面」 という言葉を用いた場合は、 「ウェハそのものの表面 （露出面） 」 を意味する場合や、 「ウェハ上に形成された所定の層や膜等の 表面、 すなわち、 積層体としてのウェハの最表面」 を意味する場合がある。 なお、 本明細書において 「基板」 という言葉を用いた場合も、 「ウェハ」 と いう言葉を用いた場合と同義である。 [0035] In the present specification, when the word "wafer" is used, it means "wafer itself" or "a laminated body of a wafer and a predetermined layer or film formed on the surface thereof ( Aggregate ()” (that is, a wafer including a predetermined layer or film formed on the surface). Further, in this specification, when the term “wafer surface” is used, it means “the surface (exposed surface) of the wafer itself” or “a predetermined layer or film formed on the wafer. Surface of the wafer, that is, the outermost surface of the wafer as a laminated body. Note that the term “substrate” used in this specification is synonymous with the term “wafer”.
[0036] （ウェハ搬入） [0036] (Wafer loading)
複数枚のウェハ 2 0 0を処理室 2 0 1内に搬入 （ボートロード） する。 具 体的には、 複数枚のウェハ 2 0 0がボート 2 1 7に装填 （ウェハチャージ） されると、 図 1 に示されているように、 複数枚のウェハ 2 0 0を支持したボ —卜 2 1 7は、 ボートェレべータ 1 1 5によって持ち上げられて処理室 2 0 1内に搬入される。 この状態で、 シールキャップ 2 1 9は〇リングを介して 反応管 2 0 3の下端開口を閉塞した状態となる。 A plurality of wafers 200 are loaded into the processing chamber 201 (boat loading). Specifically, when a plurality of wafers 200 are loaded into the boat 2 17 (wafer charging), as shown in FIG. The wafer 2 17 is lifted by the boat elevator 1 1 5 and carried into the processing chamber 2 0 1. In this state, the seal cap 219 is in a state in which the lower end opening of the reaction tube 203 is closed via the O ring.
[0037] （圧力調整および温度調整） [0037] (Pressure adjustment and temperature adjustment)
処理室 2 0 1内が所望の圧力 （真空度） となるように真空ポンプ 2 4 6に 〇 2020/175427 12 卩（：171? 2020 /007335The vacuum pump 2 4 6 was set so that the inside of the processing chamber 2 0 1 would have the desired pressure (vacuum degree) 〇 2020/175 427 12 (:171? 2020/007335
よって真空排気される。 この際、 処理室 201内の圧力は、 圧カセンサ 24 5で測定され、 この測定された圧力情報に基づき、 （3バルブ 23
[0038] [成膜工程] [0038] [Film forming step]
ウェハ 200上に、 金属酸化膜として高誘電率酸化膜である 「〇膜を形 成するステップを実行する。 On the wafer 200, a step of forming a “◯ film” which is a high dielectric constant oxide film as a metal oxide film is performed.
[0039] （丁巳1\/1八2ガス供給ステップ） [0039] (Chomi 1/1/2 gas supply step)
バルブ 3 1 4を開き、 ガス供給管 3 1 0内に、 処理ガスとして原料ガスで ある丁巳1\/1八 ガスを流す。 丁巳1\/1八2ガスは、 1\/^〇3 1 2により流量調 整され、 ノズル 4 1 0のガス供給孔 4 1 03から処理室 201内に供給され 、 排気管 23 1から排気される。 このときウェハ 200に対して、 J EMA ガスが供給されることとなる。 このとき同時にバルブ 5 1 4を開き、 ガス 供給管 5 1 0内に 1\12ガスを流す。 ガス供給管 5 1 0内を流れた 1\12ガスは、
[0040] また、 ノズル 420, 430, 440内への丁巳1\/1八 ガスの侵入を防止 するために、 バルブ 524, 534, 544を開き、 ガス供給管 520, 5 30, 540内に 1\12ガスを流す。 1\12ガスは、 ガス供給管 320, 330,[0040] Also, in order to prevent the gas from entering the nozzles 420, 430, and 440, the valves 524, 534, and 544 are opened, and the gas supply pipes 520, 5 and 540 are opened. 1\12 let the gas flow. 1\12 gas is the gas supply pipe 320, 330,
340、 ノズル 420, 430, 440を介して処理室 201内に供給され 、 排気管 23 1から排気される。 〇 2020/175427 13 卩（：171? 2020 /007335It is supplied into the processing chamber 201 through the nozzle 340 and the nozzles 420, 430, and 440, and is exhausted from the exhaust pipe 231. 〇 2020/175 427 13 (:171? 2020/007335
[0041] このとき、 八 〇バルブ 23 1 3を適正に調整して、 処理室 201内の圧 力を、 例えば 20〜 500 3の範囲内の圧力とする。 本明細書において、 「20〜 500 3」 のような数値範囲の表記は、 下限値および上限値がそ の範囲に含まれることを意味する。 よって、 例えば、 「203~ 500 3」 とは、 20 3以上 500以下を意味する。 その他の数値範囲について も同様である。 1\/1 〇3 1 2で制御する丁巳1\/1八 ガスの供給流量は、 例え ば〇. 1〜 5. 09/分の範囲内の流量とする。 ウェハ 200を丁巳1\/1八 に曝す時間、 すなわちガス供給時間 （照射時間） は、 例えば 1 〇〜 300秒 間の範囲内の時間とする。 このときヒータユニッ ト 207の温度は、 ウェハ 200の温度が、 例えば 1 50〜 300 °〇の範囲内の温度となるような温度 に設定する。 丁巳1\/1八2ガスの供給により、 ウェハ 200上に 「含有層が 形成される。 「含有層には、
[0042] （残留ガス除去ステップ） (Step of removing residual gas)
丁巳1\/1八 ガスを所定時間供給した後、 バルブ 3 1 4を閉じて、 J EMA ガスの供給を停止する。 このとき、 排気管 23 1の八 〇バルブ 23 1 3 は開いたままとして、 真空ポンプ 246により処理室 201内を真空排気し 、 処理室 201内に残留する未反応もしくは反応に寄与した後の丁巳1\/1八 ガスを処理室 201内から排除する。 このときバルブ 524, 534, 54 4は開いたままとして、 1\12ガスの処理室 201内への供給を維持する。 1\12 ガスはパージガスとして作用し、 処理室 201内に残留する未反応もしくは 反応に寄与した後の丁巳1\/1八 ガスを処理室 201内から排除する効果を高 めることができる。Tingmi 1\/1 After supplying gas for a predetermined time, close valve 3 1 4 and stop supplying J EMA gas. At this time, the eighty valve 23 1 3 of the exhaust pipe 23 1 is kept open, the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246, and the unreacted residue remaining in the processing chamber 201 or the reaction after the contribution to the reaction is performed. Min 1//1 Eight gas is removed from the inside of processing chamber 201. At this time step, while valve 524, 534, 54 4 opened, to maintain the supply to the 1 \ 1 of2 gas treatment chamber 201. 1 \ 12 gas acts as a purge gas, not react or high Mel the effect of removing the Chomi 1 \ / 1 eight gas which contributed to the reaction from the process chamber 201 remaining in the process chamber 201 it can.
[0043] （〇3ガス供給ステップ）[0043] (〇3 gas supply step)
処理室 201内の残留ガスを除去した後、 バルブ 324, 334, 344 を開き、 ガス供給管 320, 330, 340内に酸素含有ガスである〇3ガス を流す。 〇3ガスは、 1\/^〇322, 332, 342により流量調整され、 ノ ズル 420, 430, 440のガス供給孔
ら処理室 201内に供給され、 排気管 23 1から排気される。 このとき、 ウ ェハ 200に対して〇3ガスが供給されることとなる。 このとき同時にバルブ 524, 534, 544を開き、 ガス供給管 520, 530, 540内に 1\12 ガス等の不活性ガスを流す。 ガス供給管 520, 530, 540内を流れた 1\12ガスは、 1\/^〇522, 532, 542により流量調整され、 〇3ガスと —緒に処理室 201内に供給され、 排気管 23 1から排気される。 なお、 こ のとき、 ノズル 4 1 0内への〇3ガスの侵入を防止するために、 バルブ 5 1 4 を開き、 ガス供給管 5 1 0内に 1\12ガスを流す。 1\12ガスは、 ガス供給管 3 1 0ノズル 4 1 0を介して処理室 201内に供給され、 排気管 23 1から排気 される。Is supplied into the processing chamber 201 and exhausted from the exhaust pipe 231. In this case, so that the 〇3 gas to c E c 200 is supplied. At the same time opening the valve 524, 534, 544 at this time, flow of inert gas such as 1 \ 12 gas to the gas supply pipe 520, 530, 540. 1 \ 12 gas the gas supply pipe 520, 530, the 540 flows, 1 \ / ^ Rei_522, its flow rate adjusted by the 532, 542, 〇3 gas - is supplied into the process chamber 201 to cord, exhaust Exhaust from pipe 23 1. Note that when this nozzle 4 to prevent ingress of 〇3 gas into 1 in 0, opening the valve 5 1 4, flow 1 \ 12 gas to the gas supply pipe 5 1 a 0. 1 \ 12 gas is supplied into the process chamber 201 through the gas supply pipe 3 1 0 nozzle 4 1 0, it is exhausted from the exhaust pipe 23 1.
[0044] 〇3ガスを流すときは、 八 〇バルブ 23 1 3を適正に調整して処理室 20[0044] ○ When flowing3 gas, 80 ○ 23 23
1内の圧力は、 例えば 1 1 0 3とする。 1\/^〇322, 332, 342で 制御する 3本のノズル 420, 430, 440から供給する〇3ガスの合計の 供給流量は、 例えば 703 丨 とする。 IV! 〇 322 , 332, 342およ び八 〇バルブ 23 1 3で制御する〇3ガスのウェハ 200の中心部での流速 は、 例えば 7. 0 /3~8. 5 / 3の範囲内の流速とする。 〇3ガスの分 圧は、 例えば 9. 09 a （処理室 201内の圧力の約 8. 0%） 〜 1 2. 0 9 a （処理室 201内の圧力の約 1 1. 0%） 、 より好ましくは 1 1. 0 3 （処理室 201内の圧力の 1 0. 0%） の圧力とする。 オゾン発生器から 処理室 201内に供給される〇3ガスの濃度は、 例えば 1 509/1\1〇13〜 3 009/1\1〇13、 より好ましくは
509/1\13未満であると、 ガスの濃度が低くて膜中の不純物 （＜3、 カーボ ン） の濃度が多くなり膜質が低下してしまうことがある。 また、 〇3ガスの濃 度が 3009/1\1〇!3を超えると、 ガスの濃度が高くなり形成される 「〇層 の下地まで酸化させてしまうことがある。 具体的には、
が発生してしまい、 丁 丨 1\1電極が倒れてしまうことがある。 また、 ！_〇 9 1 〇のゲート酸化膜の場合、 下地は 3 丨膜 （シリコン膜） となり、 3 丨境界面 が酸化すると 3 丨 〇膜が増加するため巳〇丁が増加してしまうことがある。May occur, and the 1\1 electrode may fall over. Also, ! In the case of a gate oxide film with a thickness of _ 910, the underlying layer is a 3 film (silicon film), and if the 3 interface is oxidized, the 3 film will increase and the number of layers may increase.
〇3ガスの濃度を 1 5〇 9/1\1〇13~ 3009 /1\13とすることで膜中の不純 物の濃度が高くなることを抑制して膜質を低下させることなく、 また、 形成 される膜の下地まで酸化させることなく、 「〇膜を形成することが可能と なる。 〇3ガスにウェハ 200を晒す時間、 すなわちガス供給時間 （照射時間 ） は、 例えば 30〜 1 20秒間の範囲内の時間とする。 このときのヒータユ ニッ ト 207の温度は、 ステップ 31 01 と同様の温度とする。 〇3ガスの供 給により、 ウェハ 200上に形成された 「含有層が酸化され、 「〇層が 形成される。 このとき、 「〇層には、 丁巳1\/1八2ガスに由来する有機物 （ 炭素 （〇） 、 水素 （!!） 、 窒素 （1\!） 等） がわずかに残留する。〇3 the concentration of gas 1 5_Rei 9/1 \ 1_Rei_13-3009 / 1 \ 13 and without concentration to lower the film quality by suppressing the increases of impurities contained in the film by, Further, without being oxidized to the underlying film to be formed, exposure time of the wafer 200 in. 〇3 gas can be formed a "〇 film, that the gas supply time (irradiation time), for example from 30 to 1 The time within the range of 20 seconds The temperature of the heater unit 207 at this time shall be the same temperature as in step 3101.3 By supplying gas, the “containing layer formed on the wafer 200 Oxidation, “O layer is formed. At this time,” O layer has organic substances (carbon (〇), hydrogen (!!)), nitrogen (1\! ) Etc.) remains slightly.
[0045] なお、 本実施の形態では、 ノズル 420, 430, 440の 3本を用いて 〇3ガスを供給しているが、 ノズルの本数は限定されず、 例えば、 1本のノズ ルで〇3ガスを供給するようにしても構わない。[0045] In the present embodiment,3 gas is supplied by using 3 nozzles 420, 430, 440, but the number of nozzles is not limited, and, for example, one nozzle can3 gas may be supplied.
[0046] 〇3ガス供給の処理条件として、 特に、 〇3ガスの流速を 7.
. 501/ 3の範囲内の所定の流速とし、 〇3ガスの分圧を 9. 09 a （処理室 201の圧力の約 8. 0%） 〜 1 2. 0 3 （処理室の圧力の約 1 1. 0%. The predetermined flow rate in the range of 501/3, (about 8.0% of the pressure in the process chamber 201) the partial pressure of 〇3 gas 9. 09 a ~ 1 2. about 0 3 (the pressure in the processing chamber 1 1.0%
） の範囲内の所定の分圧として〇3ガス供給ステップを実行することで、 ウェ ハの中央部まで到達する〇3ガスの供給量が十分となりウェハ面内での酸化が 十分に行われ、 ウェハ面内での膜厚均一性を向上させることができる。 図 5 に、 ウェハ面内のウェハの中央部からェッジ部までの間における同距離の円 周上それぞれにおいて複数点の膜厚を測定し、 それらを平均して得られた平 均膜厚を示す。 図 5の実線 602で示す従来の手法による平均膜厚に比べ、 実線 601で示す本実施形態の手法による平均膜厚においては、 平均膜厚が 一番小さい位置 （実線 601ではウェハの中央部） における膜厚と平均膜厚 が一番大きい位置 （実線 601ではウェハのェッジ部） における膜厚との膜 厚差 （△丁 II
高誘電率酸化膜である 「〇膜のウェハの面内膜厚均一性を向上させること が可能となることが分かる。It can be seen that it is possible to improve the in-plane film thickness uniformity of a "O film" which is a high dielectric constant oxide film.
[0047] なお、 〇3ガスの流速が 7 . 0 / 3未満であると、 ウェハの中央部に到達 する〇3ガスの供給量が不足し、 ウェハの中央部での膜厚が薄くなり、 ウェハ 面内膜厚均一性が所定の分布とならないことがある。 また、 〇3ガスの流速が 8 . 5
[0048] （残留ガス除去ステップ） [0048] (Residual Gas Removal Step)
「〇層が形成された後、 バルブ 3 2 4を閉じ、 〇3ガスの供給を停止する 。 そして、 〇3ガス供給ステップ前の残留ガス除去ステップと同様の処理手順 により、 処理室 2 0 1内に残留する未反応もしくは 「〇層形成に寄与した 後の〇3ガスを処理室 2 0 1内から排除する。“After the layer is formed, the valve 3 2 4 is closed and the supply of the 03 gas is stopped. Then, by the same processing procedure as the residual gas removal step before the 03 gas supply step, the processing chamber 2 0 1 The unreacted gas remaining in the chamber or "O3 gas that has contributed to the O layer formation is removed from the processing chamber 201."
[0049] （所定回数実施） (Implemented a predetermined number of times)
上記したステップを順に行うサイクルを 1回以上 （所定回数 （〇回） 行う ことにより、 ウェハ 2 0 0上に、 所定の厚さの 「〇膜が形成される。 上述 のサイクルは、 複数回繰り返すのが好ましい。 このように、 「〇膜を形成 する場合は、 丁巳1\/1八 ガスと〇3ガスを互いに混合しないよう （時分割して ） 交互にウェハ 2 0 0に対して供給する。By repeating the above-mentioned steps one or more times (predetermined number of times (○ times), a "○ film with a predetermined thickness is formed on the wafer 200. The above cycle is repeated multiple times. As described above, “when forming a film, the gas is supplied to the wafers 200 by turns so that the gas of 1/18 and the gas of 03 are not mixed with each other (by time division). To do.
[0050] （アフターパージおよび大気圧復帰） [0050] (Afterpurge and return to atmospheric pressure)
成膜ステップが終了したら、 バルブ 5 1 4 , 5 2 4 , 5 3 4 , 5 4 4を開 き、 ガス供給管 5 1 0 , 5 2 0 , 5 3 0 , 5 4 0のそれぞれから 1\12ガスを処 理室 2 0 1内へ供給し、 排気管 2 3 1から排気する。 1\12ガスはパージガスと して作用し、 これにより処理室 2 0 1内が不活性ガスでパージされ、 処理室 〇 2020/175427 17 卩（：171? 2020 /007335When the film formation step is completed, open the valves 5 1 4, 5, 2 4 4, 5 3 4 and 5 4 4 and open the gas supply pipes 5 1 0, 5 2 0, 5 3 0 and 5 4 0 from 1\ respectively. 12 Gas is supplied into the processing chamber 2 0 1 and exhausted from the exhaust pipe 2 3 1. 1 \ 12 gas acts as a purge gas, thereby the processing chamber 2 0 1 is purged with the inert gas, the processing chamber 〇 2020/175427 17 卩(: 171-1?2020/007335
2 0 1内に残留するガスや副生成物が処理室 2 0 1内から除去される （アフ 夕ーパージ） 。 その後、 処理室 2 0 1内の雰囲気が不活性ガスに置換され （ 不活性ガス置換） 、 処理室 2 0 1内の圧力が常圧に復帰される （大気圧復帰Gases and by-products remaining in 201 are removed from the inside of processing chamber 201 (after purge). After that, the atmosphere in the processing chamber 201 is replaced with an inert gas (replacement with an inert gas), and the pressure in the processing chamber 201 is returned to normal pressure (return to atmospheric pressure).
[0051 ] （ウェハ搬出）[0051] (Wafer removal)
その後、 ボートェレべータ 1 1 5によりシールキャップ 2 1 9が下降され て、 反応管 2 0 3の下端が開口される。 そして、 処理済ウェハ 2 0 0がボー 卜 2 1 7に支持された状態で反応管 2 0 3の下端から反応管 2 0 3の外部に 搬出 （ボートアンロード） される。 その後、 処理済のウェハ 2 0 0は、 ボー 卜 2 1 7より取り出される （ウェハデイスチャージ） 。 After that, the boat cap 1 15 lowers the seal cap 2 19 to open the lower end of the reaction tube 20 3. Then, the processed wafer 200 is carried out from the lower end of the reaction tube 20 3 to the outside of the reaction tube 20 3 (boat unloading) while being supported by the bow 2 17 7. After that, the processed wafer 200 is taken out from the bow 2 17 (wafer discharge).
[0052] 以上、 本開示の実施形態について具体的に説明した。 しかし、 本開示は上 述の実施形態に限定されるものではなく、 その要旨を逸脱しない範囲で種々 変更可能である。 The embodiments of the present disclosure have been specifically described above. However, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.
[0053] 上述の実施形態では、 高誘電率酸化膜として 「〇膜を例示しているが、 これに限らず、 「〇の結合ェネルギーより低い、 又は 「塩化物の蒸気圧 より高い酸化物 （混合酸化物を含む） であればよい。 例えば、 高誘電率酸化
0より大きい整数又は小数である。 ） が用いられた場合にも同様に適用可能 である。 すなわち、 ジルコニウム酸化膜、 ハフニウム酸化膜、 アルミニウム 酸化膜、 チタン酸化膜、 タンタル酸化膜、 ニオブ酸化膜にも適用可能である It is an integer or decimal number greater than 0. ) Is also applicable. That is, it can be applied to zirconium oxide film, hafnium oxide film, aluminum oxide film, titanium oxide film, tantalum oxide film, and niobium oxide film.
[0054] また、 上述の実施形態では、 有機系原料として丁巳1\/1 を例示している が、 これに限らず、 その他の原料も適用可能である。 例えば、 テトラキスェ チルメチルアミノハフニウム （!·!† [ （〇1~13） 〇1~12〇1~13 ]4、 T E M A 1~1） 等の有機系 原料 （有機系 1~1チ原料を含むハフニウム含有ガス） 、 卜 リメチルアルミニウム （ （〇1~13）3八 丨、 丁1\/1八） 等の有機系八 丨原料 （有 機系八 丨原料を含むアルミニウム含有ガス） 、 トリスジメチルアミノシラン 〇 2020/175427 18 卩（：171? 2020 /007335[0054] Further, in the above-described embodiment, the case where the organic raw material is Tingmi 1\/1 is exemplified, but the present invention is not limited to this, and other raw materials can also be applied. For example, organic raw materials such as tetrakisethylmethylaminohafnium (!·!† [(○ 1~ 13 ) 〇 1~ 12 〇 1~ 13 ]4 , TEMA 1~ 1) (organic 1~ 1 Hafnium-containing gas containing raw materials), Lithium-aluminum-containing gas (aluminum-containing gas containing organic raw materials such as (8 1to 13 )3 8 丨, Ding 1\/18) ), Trisdimethylaminosilane 〇 2020/175 427 18 卩 (：171? 2020 /007335
（3 丨 1~1 （〇1~13）2）3、 丁0 1\/1八3） 等の有機系 3 丨原料 （有機系 3 1 原料を含むシリコン含有ガス） 、 テトラキスジメチルアミノチタン （丁 丨 [ （〇1~13）2 ]4、 丁0 1\/1八丁） 等の有機系丁 丨原料 （有機系丁 丨原料を含む チタン含有ガス） 、 ペンタキスジメチルアミノタンタル （丁 3 （ （〇1~13） 2）5、 0 1\/1八丁） 等の有機系丁3原料 （有機系丁3原料を含むタンタル含 有ガス） 、 トリスジメチルアミノターシャリープチルイミノニオブ （ 6 「 1： -〇4 1~19） = 1\1 13 [ （〇2 1~15）2 ]3、 丁巳丁0巳 1\1） 等の有機系 1\1匕 原料 （有機系 1\1匕原料を含むニオブ含有ガス） 等も適用可能である。(3 1~ 1 (〇 1~ 133 )2 )3 ,3 , 0 1 \/1 8 3) etc. Organic 3 raw materials (silicon-containing gas containing organic 31 raw materials), tetrakisdimethylamino titanium (Cho[[(1~ 13 )2 ]4 , Ding 0 1\/1 8 Ding), etc. Organic Ding raw materials (titanium-containing gas containing organic Ding raw), Pentakis dimethylamino tantalum (Ding) 3 ((Rei_1~ 13) 2)5, 0 1 \ / 1 Hatcho) organic Ding3 material (tantalum-containing organic gas containing an organic Ding3 raw material, etc.), tris dimethylamino tertiary Petit Louis Mino niobium ( 6 "1: -〇4 1~ 19 ) = 1\1 13 [(〇2 1~ 15 )2 ]3 , Dingmi 0mi 1\1), etc. Niobium-containing gas containing a 1-yen-based material) is also applicable.
[0055] また、 上述の実施形態では、 成膜工程で、 〇3ガスを使用する例を示してい るが、 これに限らず、 酸素含有ガスであれば、 その他の原料も適用可能であ る。 例えば、 酸素 （〇2） 、 〇2プラズマ、 水蒸気 （1~12〇） 、 過酸化水素 （1~1 2〇2） 、 亜酸化窒素 （1\12〇） 等も適用可能である。Further, in the above-described embodiment, an example of using 03 gas in the film forming step is shown, but the present invention is not limited to this, and other raw materials can be applied as long as they are oxygen-containing gas. .. For example, oxygen (〇2) 〇2 plasma, steam(1-12 〇), hydrogen peroxide(1-1 2_Rei2), nitrous oxide (1 \ 12 〇) or the like is also applicable.
[0056] また、 不活性ガスとしては、 N 2ガスの他、 八 「ガス、 1~1 6ガス、 6ガ ス、 X㊀ガス等の希ガスを用いてもよい。Further, as the inert gas, in addition to N 2 gas, a rare gas such as 8 gas, 1to 16 gas, 6 gas, X gas and the like may be used.
[0057] これらの各種薄膜の形成に用いられるプロセスレシピ （処理手順や処理条 件等が記載されたプログラム） は、 基板処理等の内容 （形成する薄膜の膜種 、 組成比、 膜質、 膜厚、 処理手順、 処理条件等） に応じて、 それぞれ個別に 用意する （複数用意する） ことが好ましい。 そして、 基板処理等を開始する 際、 基板処理等の内容に応じて、 複数のプロセスレシピ等の中から、 適正な プロセスレシピ等を適宜選択することが好ましい。 具体的には、 基板処理等 の内容に応じて個別に用意された複数のプロセスレシピ等を、 電気通信回線 や当該プロセスレシピ等を記録した記録媒体 （外部記憶装置 2 8 3） を介し て、 基板処理装置が備える記憶装置 2 8 0〇内に予め格納 （インストール） しておくことが好ましい。 そして、 基板処理を開始する際、 基板処理装置が 備える 0 II 2 8 0 3が、 記憶装置 2 8 0〇内に格納された複数のプロセス レシピ等の中から、 基板処理の内容に応じて、 適正なプロセスレシピ等を適 宜選択することが好ましい。 このように構成することで、 1台の基板処理装 置で様々な膜種、 組成比、 膜質、 膜厚の薄膜を汎用的に、 かつ、 再現性よく 〇 2020/175427 19 卩（：171? 2020 /007335[0057] The process recipe (a program in which processing procedures, processing conditions, etc. are described) used for forming these various thin films are the contents of the substrate processing (film type of thin film to be formed, composition ratio, film quality, film thickness). It is preferable to separately prepare a plurality (a plurality of preparations) according to the treatment procedure, treatment conditions, etc.). Then, when starting the substrate processing or the like, it is preferable to appropriately select an appropriate process recipe or the like from a plurality of process recipes or the like according to the content of the substrate processing or the like. Specifically, a plurality of process recipes, etc., individually prepared according to the contents of substrate processing, etc., are transferred via a telecommunication line or a recording medium (external storage device 2 83) in which the process recipes are recorded. It is preferable to store (install) in advance in the storage device 280 0 of the substrate processing apparatus. Then, when starting the substrate processing, the 0 II 2 8 0 3 provided in the substrate processing apparatus is selected from a plurality of process recipes stored in the storage device 2 800 according to the content of the substrate processing. It is preferable to appropriately select an appropriate process recipe and the like. By configuring in this way, a single substrate processing apparatus can be used to produce thin films of various film types, composition ratios, film qualities, and film thicknesses in a versatile and reproducible manner. 〇 2020/175 427 19 卩(: 171-1? 2020/007335
形成できるようになる。 また、 オペレータの操作負担 （処理手順や処理条件 等の入力負担等） を低減でき、 操作ミスを回避しつつ、 基板処理を迅速に開 始できるようになる。Can be formed. In addition, the operator's operation load (input procedure such as processing procedure and processing conditions) can be reduced, and it becomes possible to quickly start the substrate processing while avoiding operation mistakes.
[0058] また、 本開示は、 例えば、 既存の基板処理装置のプロセスレシピ等を変更 することでも実現できる。 プロセスレシピ等を変更する場合は、 本開示に係 るプロセスレシピ等を電気通信回線や当該プロセスレシピ等を記録した記録 媒体を介して既存の基板処理装置にインストールしたり、 また、 既存の基板 処理装置の入出力装置を操作し、 そのプロセスレシピ等自体を本開示に係る プロセスレシピ等に変更したりすることも可能である。 The present disclosure can also be realized by, for example, changing the process recipe of an existing substrate processing apparatus. When changing a process recipe or the like, the process recipe or the like according to the present disclosure can be installed in an existing substrate processing apparatus via an electric communication line or a recording medium in which the process recipe or the like is recorded, or the existing substrate processing can be performed. It is also possible to operate the input/output device of the apparatus and change the process recipe or the like itself to the process recipe or the like according to the present disclosure.
符号の説明 Explanation of symbols
[0059] 1 0 基板処理装置 [0059] 10 Substrate processing apparatus
2 8 0 コントローラ 280 controller
2 0 0 ウェハ （基板） 200 wafers (substrates)
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