衬底处理装置以及半导体器件的制造方法_3

文档序号:8432198阅读:来源:国知局
N2气体的流量也例如为1500sccm。
[0076] (第2处理气体供给工序S206)
[0077] 接着,将第2供给管244的阀门244d打开,并且,调整质量流量控制器244c,从第 2供给管244供给规定流量的NH 3气体。从第2供给管244供给的NH3气体的流量例如为 2000sccm至7000sccm,优选为3000sccm至6000sccm。此外,该流量可以为由质量流量控制 器244c直接调整的流量,也可以为从设在质量流量控制器244c和阀门244d之间的气体存 储用箱排出的流量。在任何情况下,都以短时间(例如,不足〇.5se C)供给大流量。在本实 施方式中为5000SCCm。所供给的NH3气体与形成在晶片200上的Ti含有层的至少一部分 反应。由此,Ti含有层被氮化,而形成氮化钛层(TiN层)。
[0078] 在该S206中,第1供给管243的阀门243h和第2供给管244的阀门244h也为打 开状态,分别从第1供给管243和第2供给管244例如供给150〇 SCCm的N2气体。
[0079] 从开始NH3气体的供给到经过了规定时间之后,将阀门244d关闭,而停止NH 3气体 的供给。另一方面,阀门243h和阀门244h此时也维持于打开状态。
[0080] (清洗工序S208)
[0081] 在清洗工序S208中也与S204同样地,从第1供给管243和第2供给管244经由 维持于打开状态的阀门243h和阀门244h而供给N 2气体,将残留在处理容器202中的NH3 气体从处理容器202排出。此时的N2气体的流量也例如为1500sccm。
[0082] (循环次数判断工序S210)
[0083] 接着,控制器260判断是否将上述1次循环实施了规定次数(X次循环)。在未实 施规定次数时(在S210中为否的情况下),将第一处理气体供给工序S202、清洗工序S204、 第二处理气体供给工序S206、清洗工序S208这一循环重复。在实施了规定次数时(在S210 中为是的情况下),结束图3所示处理。
[0084] 这样,在本实施方式中,在成膜工序S104中始终从第1供给管243和第2供给管 244的双方供给规定流量的N 2气体。由此,能够将不需要的处理气体(无助于成膜的TiCl4 以及NH3)迅速地从处理容器202排出,所以能够缩短清洗工序(或不需要清洗工序),而能够 提高生产能力(throughout)。
[0085] 返回至图2的说明,接着,执行衬底搬出工序S106。
[0086] (衬底搬出工序S106)
[0087] 在衬底搬出工序S106中,使衬底支承部210下降,使晶片200支承在从衬底载置 面211的表面突出的顶升销207上。由此,晶片200从处理位置成为搬送位置。然后,打开 闸阀205,使用晶片移载机将晶片200向处理容器202的外部搬出。
[0088] (处理次数判断工序S108)
[0089] 在将晶片200搬出后,判断薄膜形成工序是否达到了规定次数。若判断为达到了 规定次数,则向清洁工序转移。若判断为没有到达规定次数,开始下一等待进行的晶片200 的处理,由此向衬底搬入、载置工序S102转移。
[0090] (清洁工序110)
[0091] 若在处理次数判断工序S108中判断为薄膜形成工序达到了规定次数,则进行清 洁工序。在清洁工序中,使用清洁气体来去除附着在处理容器202内的壁上的副生成物。此 外,虽省略了图示,但在清洁工序中使用的清洁气体可以将清洁气体供给源与第1供给管 243或第2供给管244连接并从此处供给,也可以另外设置其他的供给系统。
[0092] 如上所述,在本实施方式中,在成膜工序S104中始终从第1供给管243和第2供给 管244的双方,供给规定流量的N 2气体。从各个供给管243、244供给的N2气体与从供给管 243、244的一方供给的处理气体(TiCl 4以及NH3) -同,经由通用管240而向处理容器202 供给。由此,希望将从各供给管243、244供给的气体均匀地混合,抑制在向处理容器202供 给的气体中产生浓度梯度。
[0093] 因此,本实施方式的衬底处理装置100构成为,在通用管240的上游设有缓冲部 242,通过该缓冲部242来混合从各供给管243、244供给的气体。
[0094] 图5是缓冲部242附近的立体图。另外,图6是在从通用管240、缓冲部242以及 供给管243、244的各自的中心通过的垂直面将图5所示的立体图剖切而得到的剖视图。如 图5以及图6所示,缓冲部242呈宽度比通用管240的直径宽的圆柱状。
[0095] 在缓冲部242的底面(第1面)242a的中心处连接有通用管240。另外,在缓冲部 242的上表面(与第1面相对的第2面)242b处,连接有第1供给管243和第2供给管244。 各供给管243、244隔着通用管240 (具体地,隔着通用管240的延长线)对称地配置。另外, 第1供给管243和第2供给管244连接于缓冲部242的上表面的周缘部的内侧。
[0096] 图7是从图6的剖切面平面观察图6所示的剖视图的说明图。如图7所示,第1 供给管243以及第2供给管244连接于缓冲部242的上表面242b中的、比通用管240位于 外周侧的位置。由此,各供给管243、244的气体供给口 243i、244i的相对位置上,设有缓冲 部242的内周壁面(底面242a)。
[0097] 接着,说明各部分的尺寸。如图7所示,缓冲部242的高度(底面242a与上表面 242b之间的距离。更具体地,内壁底面与内壁上表面之间的距离)h,比通用管240的中心 线与第1供给管243的中心线之间的距离dl、以及、通用管240的中心线与第2供给管244 的中心线之间的距离d2形成得较小。
[0098] 若例举具体的尺寸,则第1供给管243的直径(内径)φ?、以及第2供给管244的 直径(内径)φ 2均为11mm,通用管240的直径(内径)(RC为22mm,缓冲部242的直径Cpb为 60mm。另外,通用管240的高度(从缓冲部242到分散板241的长度)为60mm,缓冲部242 的高度h为10mm。另外,从第1供给管243的中心线到第2供给管244的中心线之间的距 离为40mm。因此,上述的距离dl、d2分别为20mm,缓冲部242的高度h比这些距离小。另 外,在各供给管243、244与缓冲部242的周缘部之间,形成有5mm左右的空间(在图7中由 附图标记242c表示)。
[0099] 这样,将第1供给管243和第2供给管244连接于缓冲部242的、比通用管240位 于外周侧的位置,并且,使缓冲部242的高度h比通用管240的中心线与第1供给管243的 中心线之间的距离dl、以及通用管240的中心线与第2供给管244的中心线之间的距离d2 形成得较小,由此,如在图6中由箭头所示地,从第1供给管243和第2供给管244供给的 气体易于在缓冲部242内自然扩散之前,与缓冲部242的内周壁面(与各供给管243、244的 气体供给口 243i、244i相对的面)碰撞,在缓冲部242内有效且迅速地分散而促进混合。由 此,能够使从各供给管243、244供给的气体在到达至处理容器202之前对其进行混合,而抑 制在供给至处理容器202的气体中产生浓度梯度。
[0100] 尤其,虽然在本实施方式的成膜工序中,能够随时切换使从第1供给管243供给的 气体的流量比从第2供给管244供给的气体的流量大的情况(TiCl4供给时,从第1供给管 243供给的气体的总流量中,TiCl4和N2合计为250〇SCCm,相对于此,在从第2供给管244供 给的气体的总流量中,N 2为150〇SCCm)、和与其相反的情况(NH3供给时,从第1供给管243 供给的气体的总流量中,N 2为1500sccm,相对于此,在从第2供给管244供给的气体的总流 量中,NH3和N 2合计为650〇SCCm),但是,由于在任何一种情况下,从各供给管243、244供给 的气体都会因一旦与缓冲部242的内周壁面碰撞就在缓冲部242的内部分散,所以,在混合 时难以受到因各供给管243、244中流量的切换所产生的影响,能够将气体均匀地混合。 [0101] 另外,以使从供给管243、244供给的气体强制与缓冲部242的内周壁面碰撞的方 式设定缓冲部242的高度,由此,能够抑制缓冲部242的高度(厚度),而实现小型化。而且, 例如与将各气体供给管243、244连接至通用管240的侧面上的情况相比,能够抑制在通用 管240内部的气体的旋转,由此,能够期待从通用管240通过的气体会向晶片200更均匀地 供给。
[0102] 另外,第1供给管243和第2供给管244与缓冲部242的周缘部相比连接于内侧, 换言之,以在各供给管243、244与缓冲部242的周缘部之间形成空间242c的方式构成,因 此,能够使与缓冲部242的内周壁面碰撞的气体在缓冲部
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