KR101579503B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 Download PDF

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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

본 발명은 버퍼 공간을 이용한 매엽 장치에서도 버퍼 공간의 부생성물 발생을 억제한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 기판이 재치되는 재치면을 가지는 재치부를 포함하는 처리실; 가스가 공급되는 공(孔)이 설치된 천정과 하류측의 벽으로 구성되는 분산판으로 구성되는 버퍼실과, 상기 천정으로부터 연속해서 구성되는 동시에 상기 분산판과 대향하는 면에 돌기 또는 홈을 가지는 철(凸) 형상 구조가 설치된 가스 가이드를 포함하고, 상기 처리실의 상류에 설치되는 샤워 헤드; 상기 샤워 헤드의 상기 버퍼실을 개재하여 적어도 2종류의 가스를 교호(交互)적으로 상기 처리실에 공급하는 가스 공급계; 및 상기 가스 공급계를 통하여 상기 적어도 2 종류의 가스를 공급하는 동안에, 상기 버퍼실을 제1 온도로 가열하고 상기 처리실을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하는 가열부;를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND NON-TRANSITORY COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM}
본 발명은 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 플래시 메모리 등의 반도체 장치는 고집적화의 경향에 있다. 이에 따라 패턴 사이즈가 현저하게 미세화되고 있다. 이들의 패턴을 형성할 때, 제조 공정의 일 공정으로서 기판에 산화 처리나 질화 처리 등의 소정의 처리를 수행하는 공정이 실시되는 경우가 있다.
상기 패턴을 형성하는 방법 중 하나로서 회로 사이에 홈[溝]을 형성하고, 그 홈에 라이너 막이나 배선을 형성하는 공정이 존재한다. 이 홈은 최근의 미세화에 따라 높은 애스펙트비가 되도록 구성되고 있다.
라이너 막 등을 형성하는 데 있어서는 홈의 상부 측면, 중부 측면, 하부 측면, 저부(底部)에서도 막 두께에 편차가 없는 양호한 스텝 커버리지의 막을 형성하는 것이 요구된다. 양호한 스텝 커버리지의 막으로 하는 것에 의해 반도체 디바이스의 특성을 홈 사이에서 균일하게 할 수 있고, 이에 의해 반도체 디바이스의 특성 편차를 억제할 수 있기 때문이다.
높은 애스펙트비의 홈을 처리하기 위해서, 가스를 가열하여 처리하거나 가스를 플라즈마 상태로서 처리하는 것이 시도되었지만, 양호한 스텝 커버리지를 포함하는 막을 형성하는 것은 곤란했다.
상기 막을 형성하는 방법으로서 적어도 2종류의 처리 가스를 교호(交互)적으로 공급하고, 그 가스들을 반응시켜 막을 형성하는 교호 공급법이 있다. 교호 공급법은 원료 가스와 반응 가스를 기판 표면에서 반응시키는 방법이지만, 이 방법에서는 원료 가스와 반응 가스를 기판 표면 이외에서 반응시키지 않기 위해서 각 가스를 공급하는 동안에 잔류 가스를 제거하기 위한 퍼지 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 반도체 디바이스의 제품 수율을 향상시키기 위해서는 기판 표면에서의 막 특성을 균일하게 필요가 있기 때문에 박막을 형성할 때, 기판 면내에 대하여 가스를 균일하게 공급한다. 이를 실현하기 위해서 기판의 처리면으로부터 균일하게 가스를 공급하는 것이 가능한 매엽(枚葉) 장치가 개발되고 있다. 이 매엽 장치에서는 가스를 보다 균일하게 공급하기 위해서 예컨대 기판 상에 버퍼 공간을 포함하는 샤워 헤드를 설치하고 있다.
이 매엽 장치를 이용하여 막을 형성할 때에는 적어도 2종류의 가스를 기판 상방(上方) 또는 기판 표면에서 반응시키는 것에 의해 막을 형성한다. 그러나 이 장치의 경우, 2종류의 가스를 버퍼 공간을 개재하여 공급하기 때문에 버퍼 공간 내에서 잔류 가스가 반응하여 버퍼 공간 내에 부생성물이 발생할 것으로 생각된다. 발생한 부생성물은 기판의 특성에 악영향을 미치는 경우가 있었다. 또한 처리 공정 수가 많기 때문에 생산성이 낮다고 하는 문제가 있다.
그래서 본 발명의 목적은 생산성이 높고 또한 특성이 좋은 막을 형성 가능한 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 기판이 재치되는 재치면을 가지는 재치부를 포함하는 처리실; 가스가 공급되는 공(孔)이 설치된 천정과 하류측의 벽으로 구성되는 분산판으로 구성되는 버퍼실과, 상기 천정으로부터 연속해서 구성되는 동시에 상기 분산판과 대향하는 면에 돌기 또는 홈을 가지는 철(凸) 형상 구조가 설치된 가스 가이드를 포함하고, 상기 처리실의 상류에 설치되는 샤워 헤드; 상기 샤워 헤드의 상기 버퍼실을 개재하여 적어도 2종류의 가스를 교호(交互)적으로 상기 처리실에 공급하는 가스 공급계; 및 상기 가스 공급계를 통하여 상기 적어도 2 종류의 가스를 공급하는 동안에, 상기 버퍼실을 제1 온도로 가열하고 상기 처리실을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하는 가열부;를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
또한 기판을 처리실에 내포된 재치부의 재치면에 재치하는 기판 재치 공정; 및 가스가 공급되는 공이 설치된 천정과 하류측의 벽으로 구성되는 분산판으로 구성되는 버퍼실과, 상기 천정으로부터 연속해서 구성되는 동시에 상기 분산판과 대향하는 면에 돌기 또는 홈을 가지는 철 형상 구조가 설치된 가스 가이드를 포함하고, 상기 처리실의 상류에 설치되는 샤워 헤드의 상기 버퍼실을 제1 온도로 가열하고 상기 처리실을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하는 것과 함께, 적어도 2종류의 가스를 상기 샤워 헤드를 개재하여 교호적으로 상기 처리실에 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 성막 공정;을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 버퍼 공간을 포함하는 샤워 헤드를 이용한 매엽 장치에서도 버퍼 공간의 부생성물 발생을 억제 가능한 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 공정의 가스 공급 타이밍을 설명하는 설명도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 공정을 도시하는 플로우 차트.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 샤워 헤드의 배기 공정을 도시하는 플로우 차트.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시 형태에 따른 분산판 가열부를 설명하는 설명도.
도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 실시 형태에 따른 공통 가스 공급관의 단면도.
도 8a 내지 도 8d은 본 발명의 실시 형태에 따른 가스 가이드의 설명도.
<본 발명의 제1 실시 형태>
본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 대하여 도 1 내지 도 3을 이용하여 이하에 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 단면도이다.
기판 처리 장치(100)는 박막을 형성하는 장치이며, 도 1에 도시하는 바와 같이 매엽식 기판 처리 장치로서 구성된다.
도 1에 도시하는 바와 같이 기판 처리 장치(100)는 처리 용기(202)를 구비한다. 처리 용기(202)는 예컨대 횡단면(橫斷面)이 원형이며 편평한 밀폐 용기로서 구성된다. 또한 처리 용기(202)의 측벽이나 저벽(底壁)은 예컨대 알루미늄(Al)이나 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성된다. 처리 용기(202) 내에는 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 처리하는 처리실(201)과 반송 공간(203)이 형성된다. 처리 용기(202)는 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b), 천정부(天井部)인 샤워 헤드(230)로 구성된다. 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b) 사이에는 칸막이 판(204)이 설치된다. 상부 처리 용기(202a) 및 샤워 헤드(230)에 둘러싸여진 공간이며 칸막이 판(204)보다 상방의 공간을 처리실 공간이라고 부르고, 하부 용기(202b)에 둘러싸여진 공간이며 칸막이 판보다 하방(下方)의 공간을 반송 공간이라고 부른다. 상부 처리 용기(202a) 및 샤워 헤드(230)로 구성되고, 처리 공간을 둘러싸는 구성을 처리실(201)이라고 부른다. 또한 반송 공간을 둘러싸는 구성을 처리실 내 반송실(203)이라고 부른다. 각 구조의 사이에는 처리 용기(202) 내를 기밀하게 하기 위한 O링(208)이 설치된다.
하부 용기(202b)의 측면에는 게이트 밸브(205)에 인접한 기판 반입출구(206)가 설치되고, 웨이퍼(200)는 기판 반입출구(206)를 개재하여 도시되지 않는 반송실과의 사이를 이동한다. 하부 용기(202b)의 저부에는 리프트 핀(207)이 복수 설치된다. 또한 하부 용기(202b)는 접지(接地)된다.
처리실(201) 내에는 웨이퍼(200)를 지지하는 기판 지지부(210)(기판 재치부라고도 부른다)가 위치하도록 구성된다. 기판 지지부(210)는 웨이퍼(200)를 재치하는 재치면(211)과, 재치면(211)을 표면에 가지는 재치대(212), 기판 재치대(212)에 내포된 웨이퍼를 가열하는 가열원(源)으로서의 기판 재치대 가열부(213)(제1 가열부라고도 부른다)를 주로 포함한다. 기판 재치대(212)에는 리프트 핀(207)이 관통하는 관통공(214)이 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 설치된다.
기판 재치대(212)는 샤프트(217)에 의해 지지된다. 샤프트(217)는 처리 용기(202)의 저부를 관통하고, 또한 처리 용기(202)의 외부에서 승강 기구(218)에 접속된다. 승강 기구(218)를 작동시켜서 샤프트(217) 및 지지대(212)를 승강시키는 것에 의해 기판 재치면(211) 상에 재치되는 웨이퍼(200)를 승강시키는 것이 가능하도록 이루어진다. 또한 샤프트(217) 하단부의 주위는 벨로즈(219)에 의해 피복되고, 처리 용기(202) 내는 기밀하게 보지(保持)된다.
기판 재치대(212)는 웨이퍼(200)의 반송 시에는 기판 재치면(211)이 기판 반입출구(206)의 위치(웨이퍼 반송 위치)가 되도록 기판 지지대까지 하강하고, 웨이퍼(200)의 처리 시에는 도 1에 도시되는 바와 같이 웨이퍼(200)가 처리실(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 위치)까지 상승한다.
구체적으로는 기판 재치대(212)를 웨이퍼 반송 위치까지 하강시켰을 때에는 리프트 핀(207)의 상단부가 기판 재치면(211)의 상면으로부터 돌출하여 리프트 핀(207)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 기판 재치대(212)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때에는 리프트 핀(207)은 기판 재치면(211)의 상면으로부터 매몰하여 기판 재치면(211)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 리프트 핀(207)은 웨이퍼(200)와 직접 접촉하기 때문에 예컨대 석영이나 알루미나 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
(가스 도입구)
처리실(201)의 상부에 설치되는 후술의 샤워 헤드(230)의 상면(천정벽)에는 처리실(201) 내에 각종 가스를 공급하기 위한 가스 도입구(241)가 설치된다. 가스 도입구(241)에 접속되는 가스 공급계의 구성에 대해서는 후술한다.
(샤워 헤드)
가스 도입구(241)와 처리실(201) 사이에는 처리실(201)에 연통(連通)하는 가스 분산 기구로서의 샤워 헤드(230)가 설치된다. 즉 처리실(201)의 상류 방향에 샤워 헤드(230)가 설치된다. 가스 도입구(241)는 샤워 헤드(230)의 덮개(231)에 접속된다. 가스 도입구(241)로부터 도입되는 가스는 덮개(231)에 설치된 공(孔)(231a)을 개재하여 샤워 헤드(230)의 버퍼실(232) 내의 버퍼 공간에 공급된다. 즉 덮개(231)는 버퍼실(232)에서 보았을 때, 가스 공급 방향의 상류에 설치된다. 버퍼실(232)은 덮개(231)의 하단부와 후술하는 분산판(234)의 상단에서 형성된다. 즉 분산판(234)은 버퍼실에서 보았을 때, 가스 공급 방향 하류(여기서는 처리실 방향)에 설치된다.
샤워 헤드의 덮개(231)는 전도성/열전도성이 있는 금속으로 형성되고, 버퍼실(232) 내의 버퍼 공간 또는 처리실(201) 내에서 플라즈마를 생성하기 위한 전극으로서 이용된다. 덮개(231)와 상부 용기(202a) 사이에는 절연 블록(233)이 설치되고, 덮개(231)와 상부 용기(202a) 사이를 절연한다. 또한 샤워 헤드의 덮개(231)에는 덮개 가열부(231c)(제2 가열부라고도 부른다)가 설치되고, 버퍼실(232)의 분위기나 후술하는 가스 가이드(235)를 가열한다.
샤워 헤드(230)는 버퍼실(232) 내의 공간과 처리실(201)의 처리 공간 사이에 가스 도입구(241)로부터 도입되는 가스를 분산시키기 위한 분산판(234)을 구비한다. 분산판(234)에는 복수의 관통공(234a)이 설치된다. 분산판(234)은 기판 재치면(211)과 대향하도록 배치된다. 분산판은 관통공(234a)이 설치된 철(凸) 형상부와, 철 형상부의 주위에 설치된 플랜지부를 포함하고, 플랜지부는 절연 블록(233)에 의해 지지된다. 또한 관통공(234a)의 주위에 원주 형상의 분산판 가열부(234b)(제3 가열부라고도 부른다)를 포함한다. 분산판 가열부(234b)는 분산판을 가열하여 버퍼실(232) 내의 분위기나 처리실(201)의 분위기의 온도에 영향을 미친다.
또한 분산판(234)과 기판 사이에는 처리실의 공간이 존재하기 때문에 웨이퍼(200)는 분산판(234)으로부터 복사(輻射)에 의해 간접적으로 가열된다. 또한 웨이퍼(200)는 기판 재치대(212)에 재치되기 때문에 기판 재치대 가열부(213)는 전도에 의해 웨이퍼(200)를 직접적으로 가열한다. 따라서 웨이퍼(200)를 가열할 때, 기판 재치대 가열부(213)에 의한 가열은 분산판 가열부(234b)에 의한 가열에 비해 지배적이다. 그렇기 때문에 웨이퍼(200)의 온도를 제어할 때에는 기판 재치대 가열부(213)를 우선적으로 제어한다.
버퍼실(232)에는 공급된 가스의 흐름을 형성하는 가스 가이드(235)가 설치된다. 가스 가이드(235)는 공(231a)을 정점(頂点)으로 하여 분산판(234) 방향을 향함에 따라 지름이 커지는 원추 형상이다. 가스 가이드(235)의 하단의 수평 방향의 지름은 관통공(234a) 군(群)의 최외주(最外周)보다 한층 더 외주에 형성된다. 가스 가이드(235)는 덮개(231)에 접속되어 덮개 가열부(231c)에 의해 가열되고, 또한 버퍼실 내의 분위기를 가열한다.
버퍼실(232)의 상방에는 샤워 헤드용 배기공(231b)을 개재하여 배기관(236)이 접속된다. 배기관(236)에는 배기의 ON/OFF를 절체(切替)하는 밸브(237), 배기 버퍼실(232) 내를 소정의 압력으로 제어하는 APC(Auto Pressure Controller) 등의 압력 조정기(238), 진공 펌프(239)가 순서대로 직렬로 접속된다.
배기공(231b)은 가스 가이드(235)의 상방에 있기 때문에 후술하는 샤워 헤드 배기 공정에서는 다음과 같이 가스가 흐르도록 구성된다. 공(231a)으로부터 공급된 불활성 가스는 가스 가이드(235)에 의해 분산되어 버퍼실(232)의 공간 중앙 및 하방으로 흐른다. 그 후 가스 가이드(235)의 단부(端部)에서 선회하여 배기공(231b)으로부터 배기된다. 또한 배기관(236), 밸브(237), 압력 조정기(238)를 총칭하여 제1 배기계라고 부른다.
(공급계)
샤워 헤드(230)의 덮개(231)에 접속된 가스 도입공(241)에는 공통 가스 공급관(242)이 접속된다. 공통 가스 공급관(242)에는 공통 가스 공급관(242)을 가열하는 공통 가스 공급관 히터(242a)(제4 가열부라고도 부른다)가 설치되고, 공통 가스 공급관(242)의 내측을 통과하는 가스를 가열하도록 구성된다. 버퍼실(232)에 공급하기 전에 공통 가스 공급관 히터(242a)에 의해 사전에 가스를 가열하는 것에 의해 부생성물인 반응 저해물이 부착되지 않는 온도까지 용이하게 가스의 온도를 상승시킬 수 있다. 공통 가스 공급관(242)에는 제1 가스 공급관(243a), 제2 가스 공급관(244a), 제3 가스 공급관(245a)이 접속된다. 제2 가스 공급관(244a)은 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 개재하여 접속된다.
제1 가스 공급관(243a)을 포함하는 제1 가스 공급계(243)로부터는 제1 원소 함유 가스가 주로 공급되고, 제2 가스 공급관(244a)을 포함하는 제2 가스 공급계(244)로부터는 주로 제2 원소 함유 가스가 공급된다. 제3 가스 공급관(245a)을 포함하는 제3 가스 공급계(245)로부터는 웨이퍼를 처리할 때에는 주로 불활성 가스가 공급되고, 처리실을 클리닝할 때에는 클리닝 가스가 주로 공급된다.
(제1 가스 공급계)
제1 가스 공급관(243a)에는 상류 방향부터 순서대로 제1 가스 공급원(243b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(243c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(243d)가 설치된다.
제1 가스 공급관(243a)으로부터 제1 원소를 함유하는 가스(이하, 「제1 원소 함유 가스」)가 매스 플로우 컨트롤러(243c), 밸브(243d), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230)에 공급된다.
제1 원소 함유 가스는 원료 가스, 즉 처리 가스 중 하나다. 여기서 제1 원소는 예컨대 티타늄(Ti)이다. 즉 제1 원소 함유 가스는 예컨대 티타늄 함유 가스다. 티타늄 함유 가스로서는 예컨대 TiCl4가스를 이용할 수 있다. 또한 제1 원소 함유 가스는 상온 상압에서 고체, 액체 및 기체 중 어느 것이어도 좋다. 제1 원소 함유 가스가 상온 상압에서 액체인 경우에는 제1 가스 공급원(232b)과 매스 플로우 컨트롤러(243c) 사이에 도시되지 않는 기화기를 설치하면 좋다. 여기서는 기체로서 설명한다.
또한 실리콘 함유 가스를 이용해도 좋다. 실리콘 함유 가스로서는 예컨대 유기 실리콘 재료인 헥사메틸디실라젠(C6H19NSi2, 약칭: HMDS)이나 트리실릴아민[(SiH3)3N, 약칭: TSA], 비스터셔리부틸아미노실란(SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭: BTBAS) 가스 등을 이용할 수 있다. 이들의 가스는 프리커서로서 작용한다.
제1 가스 공급관(243a)의 밸브(243d)보다 하류측에는 제1 불활성 가스 공급관(246a)의 하류단이 접속된다. 제1 불활성 가스 공급관(246a)에는 상류 방향부터 순서대로 불활성 가스 공급원(246b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(246c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(246d)가 설치된다.
여기서 불활성 가스는 예컨대 질소(N2) 가스다. 또한 불활성 가스로서 N2가스 외에 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
제1 불활성 가스 공급관(246a)으로부터는 불활성 가스가 매스 플로우 컨트롤러(246c), 밸브(246d), 제1 가스 공급관(243a)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 불활성 가스는 후술하는 박막 형성 공정(S104)에서는 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용한다.
주로 제1 가스 공급관(243a), 매스 플로우 컨트롤러(243c), 밸브(243d)에 의해 제1 원소 함유 가스 공급계(243)(티타늄 함유 가스 공급계라고도 부른다)가 구성된다.
또한 주로 제1 불활성 가스 공급관(246a), 매스 플로우 컨트롤러(246c) 및 밸브(246d)에 의해 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한 불활성 가스 공급원(246b), 제1 가스 공급관(243a)을 제1 불활성 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
또한 제1 가스 공급원(243b), 제1 불활성 가스 공급계를 제1 원소 함유 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
(제2 가스 공급계)
제2 가스 공급관(244a)의 하류에는 리모트 플라즈마 유닛(244e)이 설치된다. 상류에는 상류 방향부터 순서대로 제2 가스 공급원(244b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(244c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(244d)가 설치된다.
제2 가스 공급관(244a)으로부터는 제2 원소를 함유하는 가스(이하, 「제2 원소 함유 가스」)가 매스 플로우 컨트롤러(244c), 밸브(244d), 리모트 플라즈마 유닛(244e), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 제2 원소 함유 가스는 리모트 플라즈마 유닛(244e)에 의해 플라즈마 상태가 되고, 웨이퍼(200) 상에 조사(照射)된다.
제2 원소 함유 가스는 처리 가스 중 하나다. 또한 제2 원소 함유 가스는 반응 가스 또는 개질 가스로서 생각해도 좋다.
여기서 제2 원소 함유 가스는 제1 원소와는 다른 제2 원소를 함유한다. 제2 원소로서는 예컨대 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 어느 하나다. 본 실시 형태에서는 제2 원소 함유 가스는 예컨대 질소 함유 가스로 한다. 구체적으로는 질소 함유 가스로서 암모니아(NH3) 가스가 이용된다.
주로 제2 가스 공급관(244a), 매스 플로우 컨트롤러(244c), 밸브(244d)에 의해 제2 원소 함유 가스 공급계(244)(질소 함유 가스 공급계라고도 부른다)가 구성된다.
또한 제2 가스 공급관(244a)의 밸브(244d)보다 하류측에는 제2 불활성 가스 공급관(247a)의 하류단이 접속된다. 제2 불활성 가스 공급관(247a)에는 상류 방향부터 순서대로 불활성 가스 공급원(247b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(247c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(247d)가 설치된다.
제2 불활성 가스 공급관(247a)으로부터는 불활성 가스가 매스 플로우 컨트롤러(247c), 밸브(247d), 제2 가스 공급관(244a), 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 불활성 가스는 후술하는 성막 공정(박막 형성 공정이라고도 부른다)(S104)에서는 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용한다.
주로 제2 불활성 가스 공급관(247a), 매스 플로우 컨트롤러(247c) 및 밸브(247d)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한 불활성 가스 공급원(247b), 제2 가스 공급관(244a), 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 제2 불활성 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
또한 제2 가스 공급원(244b), 리모트 플라즈마 유닛(244e), 제2 불활성 가스 공급계를 제2 원소 함유 가스 공급계(244)에 포함시켜서 생각해도 좋다.
(제3 가스 공급계)
제3 가스 공급관(245a)에는 상류 방향부터 순서대로 제3 가스 공급원(245b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(245c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(245d)가 설치된다.
제3 가스 공급관(245a)으로부터 퍼지 가스로서의 불활성 가스가 매스 플로우 컨트롤러(245c), 밸브(245d), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230)에 공급된다.
여기서 불활성 가스는 예컨대 질소(N2) 가스다. 또한 불활성 가스로서 N2가스 외에 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
제3 가스 공급관(245a)의 밸브(245d)보다 하류측에는 클리닝 가스 공급관(248a)의 하류단이 접속된다. 클리닝 가스 공급관(248a)에는 상류 방향부터 순서대로 클리닝 가스 공급원(248b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(246c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(246d)가 설치된다.
주로 제3 가스 공급관(245a), 매스 플로우 컨트롤러(245c), 밸브(245d)에 의해 제3 가스 공급계(245)가 구성된다.
또한 주로 클리닝 가스 공급관(248a), 매스 플로우 컨트롤러(248c) 및 밸브(248d)에 의해 클리닝 가스 공급계가 구성된다. 또한 클리닝 가스원(248b), 제3 가스 공급관(245a)을 클리닝 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
또한 제3 가스 공급원(245b), 클리닝 가스 공급계를 제3 가스 공급계(245)에 포함시켜서 생각해도 좋다.
제3 가스 공급관(245a)으로부터는 기판 처리 공정에서는 불활성 가스가 매스 플로우 컨트롤러(245c), 밸브(245d), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 또한 클리닝 공정에서는 클리닝 가스가 매스 플로우 컨트롤러(248c), 밸브(248d), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
불활성 가스 공급원(245b)으로부터 공급되는 불활성 가스는 후술하는 박막 형성 공정(S104)에서는 처리실(201)이나 샤워 헤드(230) 내에 잔류한 가스를 퍼지하는 퍼지 가스로서 작용한다. 또한 클리닝 공정에서는 클리닝 가스의 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용해도 좋다.
클리닝 가스 공급원(248b)으로부터 공급되는 클리닝 가스는 클리닝 공정에서는 샤워 헤드(230)나 처리실(201)에 부착된 부생성물 등을 제거하는 클리닝 가스로서 작용한다.
여기서 클리닝 가스는 예컨대 3불화질소(NF3) 가스다. 또한 클리닝 가스로서 예컨대 불화수소(HF) 가스, 3불화염소(ClF3) 가스, 불소(F2) 가스 등을 이용해도 좋고, 또한 이들을 조합시켜서 이용해도 좋다.
(제2 배기계)
처리실(201)[상부 용기(202a)]의 내벽 측면에는 처리실(201)의 분위기를 배기하는 배기구(221)가 설치된다. 배기구(221)에는 배기관(222)이 접속되고, 배기관(222)에는 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 제어하는 APC(Auto Pressure Controller) 등의 압력 조정기(223), 진공 펌프(224)가 순서대로 직렬로 접속된다. 주로 배기구(221), 배기관(222), 압력 조정기(223), 진공 펌프(224)에 의해 제2 배기계(배기 라인)가 구성된다.
(플라즈마 생성부)
샤워 헤드의 덮개(231)에는 정합기(251), 고주파 전원(252)이 접속된다. 고주파 전원(252), 정합기(251)로 임피던스를 조정하는 것에 의해 샤워 헤드(230), 처리실(201)에 플라즈마가 생성된다.
(컨트롤러)
기판 처리 장치(100)는 기판 처리 장치(100)의 각(各) 부(部)의 동작을 제어하는 컨트롤러(260)를 포함한다. 컨트롤러(260)는 연산부(261) 및 기억부(262)를 적어도 포함한다. 컨트롤러(260)는 상기 컨트롤러나 사용자의 지시에 따라 기억부로부터 기판 처리 장치의 프로그램이나 제어 레시피를 호출하고, 그 내용에 따라 각 구성을 제어한다. 이들의 프로그램은 하드 디스크나 플래시 메모리 등의 기록 매체에 기록된다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로 기판 처리 장치(100)로서의 기판 처리 장치(100)를 사용하여 웨이퍼(200) 상에 박막을 형성하는 공정에 대하여 도 2, 도 3, 도 4, 도 5를 참조하여 설명한다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(260)에 의해 제어된다.
도 2, 도 3, 도 4, 도 5를 이용하여 기판 처리 공정의 개략에 대하여 설명한다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트다. 도 3
은 성막 공정의 가스 공급 타이밍을 설명하는 설명도이고, 도 4는 성막 공정의 상세를 설명하는 플로우 차트이고, 도 5는 샤워 헤드 배기 공정의 상세를 설명하는 플로우 차트다.
여기서는 제1 원소 함유 가스로서 TiCl4가스를 이용하고, 제2 원소 함유 가스로서 암모니아(NH3) 가스를 이용하여, 웨이퍼(200) 상에 박막으로서 질화티타늄(TiN)막을 형성하는 예에 대하여 설명한다. 또한 예컨대 웨이퍼(200) 상에는 미리 소정의 막이 형성되어도 좋다. 또한 웨이퍼(200) 또는 소정의 막에는 미리 소정의 패턴이 형성되어도 좋다.
〔기판 반입·재치 공정(S102)〕
처리 장치(100)에서는 기판 재치대(212)를 웨이퍼(200)의 반송 위치까지 하강시키는 것에 의해 기판 재치대(212)의 관통공(214)에 리프트 핀(207)을 관통시킨다. 그 결과, 리프트 핀(207)이 기판 재치대(212) 표면보다 소정의 높이만큼만 돌출한 상태가 된다. 계속해서 게이트 밸브(205)를 열고 도시되지 않는 웨이퍼 이재기를 이용하여 처리실 내에 웨이퍼(200)(처리 기판)를 반입하고, 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 이재한다. 이에 의해 웨이퍼(200)는 기판 재치대(212)의 표면으로부터 돌출한 리프트 핀(207) 상에 수평 자세로 지지된다.
처리 용기(202) 내에 웨이퍼(200)를 반입하면 웨이퍼 이재기를 처리 용기(202) 외로 퇴피시키고, 게이트 밸브(205)를 닫고 처리 용기(202) 내를 밀폐한다. 그 후, 기판 재치대(212)를 상승시키는 것에 의해 기판 재치대(212)에 설치된 기판 재치면(211) 상에 웨이퍼(200)를 재치한다.
또한 웨이퍼(200)를 처리 용기(202) 내에 반입할 때에는 배기계에 의해 처리 용기(202) 내를 배기하면서 불활성 가스 공급계로부터 처리 용기(202) 내에 불활성 가스로서의 N2가스를 공급하는 것이 바람직하다. 즉 진공 펌프(224)를 작동시켜 APC밸브(223)를 여는 것에 의해 처리 용기(202) 내를 배기한 상태에서, 적어도 제3 가스 공급계의 밸브(245d)를 여는 것에 의해 처리 용기(202) 내에 N2가스를 공급하는 것이 바람직하다. 이에 의해 처리 용기(202) 내로의 파티클의 침입이나, 웨이퍼(200) 상으로의 파티클의 부착을 억제하는 것이 가능해진다. 또한 진공 펌프(224)는 적어도 기판 반입·재치 공정(S102) 내지 후술하는 기판 반출 공정(S106)이 종료할 때까지의 사이는 상시 작동시킨 상태로 한다.
웨이퍼(200)를 기판 재치대(212) 상에 재치할 때에는 기판 재치대(212)의 내부에 매립된 히터(213) 및 또는 분산판 히터(234b)에 전력을 공급하여 웨이퍼(200)의 표면이 소정의 온도가 되도록 제어된다. 웨이퍼(200)의 온도는 예컨대 실온 이상 500℃ 이하이며, 바람직하게는 실온 이상이며 400℃ 이하다. 이 때 히터(213)의 온도는 도시되지 않는 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(213)로의 통전 상태를 제어하는 것에 의해 조정된다.
〔성막 공정(S104)〕
다음으로 성막 공정(S104)을 수행한다. 성막 공정(S104)의 기본적인 흐름에 대하여 설명하고, 본 실시 형태의 특징 부분에 대해서는 상세를 후술한다.
성막 공정(S104)에서는 샤워 헤드(230)의 버퍼실(232)을 개재하여 처리실(201) 내에 TiCl4가스를 공급한다. TiCl4가스를 공급하고 소정 시간이 경과한 후, TiCl4가스의 공급을 정지하고, 퍼지 가스에 의해 버퍼실(232), 처리실(201)로부터 TiCl4가스를 배출한다.
TiCl4가스를 배출한 후, 버퍼실(232)을 개재하여 처리실(201) 내에 플라즈마 상태의 암모니아 가스를 공급한다. 암모니아 가스는 웨이퍼(200) 상에 형성된 티타늄 함유막과 반응하여 질화티타늄 막을 형성한다. 소정 시간이 경과한 후, 암모니아 가스의 공급을 정지하고, 퍼지 가스에 의해 샤워 헤드(230), 처리실(201)로부터 암모니아 가스를 배출한다.
성막 공정(S104)에서는 상기 흐름을 반복하는 것에 의해 원하는 막 두께의 질화티타늄 막을 형성한다.
〔기판 반출 공정(S106)〕
다음으로 기판 재치대(212)를 하강시켜 기판 재치대(212)의 표면으로부터 돌출시킨 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 지지시킨다. 그 후, 게이트 밸브(205)를 열고, 웨이퍼 이재기를 이용하여 웨이퍼(200)를 처리 용기(202) 외로 반출한다. 그 후, 기판 처리 공정을 종료하는 경우에는 제3 가스 공급계로부터 처리 용기(202) 내에 불활성 가스를 공급하는 것을 정지한다.
〔처리 횟수 판정 공정(S108)〕
기판을 반출한 후, 박막 형성 공정이 소정의 횟수에 도달하였는지에 대한 여부를 판정한다. 소정의 횟수에 도달하였다고 판단되면 클리닝 공정으로 이행한다. 소정의 횟수에 도달하지 않았다고 판단되면, 다음에 대기하는 웨이퍼(200)의 처리를 시작하기 위해서 기판 반입·재치 공정(S102)으로 이행한다.
〔클리닝 공정(S110)〕
처리 횟수 판정 공정(S108)에서 박막 형성 공정이 소정의 횟수에 도달하였다고 판단되면 클리닝 공정을 수행한다. 여기서는 클리닝 가스 공급계의 밸브(248d)를 열고 샤워 헤드(230)를 개재하여 클리닝 가스를 처리실(201)에 공급한다.
클리닝 가스가 샤워 헤드(230), 처리실(201)을 채우면 고주파 전원(252)으로 전력을 인가하는 것과 함께 정합기(251)에 의해 임피던스를 조정하여서, 샤워 헤드(230), 처리실(201)에 클리닝 가스의 플라즈마를 생성한다. 생성된 클리닝 가스 플라즈마는 샤워 헤드(230), 처리실(201) 내의 벽에 부착된 부생성물을 제거한다.
계속해서 성막 공정(S104)의 상세에 대하여 도 4를 이용하여 설명한다.
〔제1 처리 가스 공급 공정(S202)〕
본 실시 형태의 가열부인 덮개 가열부(231c), 분산판 가열부(234b), 기판 재치대 가열부(213)가 이미 ON이 된 상태에서 처리를 시작한다. 구체적으로는 덮개 가열부(231c)에 의해 버퍼실(232) 내의 분위기를 분산판 가열부(234b)에 의해 분산판(234)[분산판(234)의 웨이퍼와 대향하는 면, 관통공(234a) 포함한다]과 웨이퍼(200)를 기판 재치대 가열부(213)에 의해 기판 재치부(211)의 웨이퍼(200)가 가열된다.
이 때 가열부[덮개 가열부(231c), 분산판 가열부(234b), 기판 재치대 가열부(213)]의 협업에 의해 버퍼실(232) 내의 분위기의 온도가 웨이퍼(200)의 온도보다 낮아지도록 제어된다. 보다 바람직하게는 웨이퍼 온도를 성막 처리 가능한 온도, 예컨대 공급되는 가스가 반응하는 온도 이상으로 하고, 버퍼실 내부의 온도를 가스가 반응하지 않는 온도로 한다. 또한 버퍼실의 온도를 부생성물이 부착되지 않을 정도의 온도 이상으로 하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는 버퍼실(232)의 버퍼 공간의 온도를 제어하기 위해서 덮개 가열부(231c)와 분산판 가열부(234b)를 제어한다. 이 제어에서는 가스 가이드(235)나 분산판(234)의 버퍼실 측면에 부생성물이 부착되지 않을 수 있는 온도 이상이며, 또한 공급되는 가스가 버퍼실(232)의 내벽이나 가스 가이드(235)에 부착되는 온도 미만, 공급되는 가스가 열분해하는 온도 미만, 또는 공급되는 적어도 2종류의 가스가 반응하여 막을 형성할 때의 반응 온도 미만으로 한다. 여기서 말하는 부생성물이란 예컨대 버퍼실에 잔류한 TiCl4과 NH3이 반응하여 발생하는 염화암모니아(NH4Cl)이다. 염화암모니아의 경우, 150℃ 내지 160℃ 정도로 부착되기 때문에 그 부착을 억제하기 위해서 가스 가이드(235)와 분산판 가열부(234b)에 의해 염화암모니아가 부착되지 않는 온도인 160℃보다 높은 온도가 되도록 제어한다. 또한 공급되는 TiCl4이나 NH3 단독, 또는 그 반응물이 부착되지 않는 것 같은 온도로 한다. 예컨대 TiCl4과 NH3을 반응시켜서 막 형성하는 온도가 310℃ 내지 450℃이기 때문에 그 온도 미만이 되도록 제어한다. 여기서는 버퍼 공간의 온도를 제1 온도라고 부른다.
다음으로 웨이퍼(200)의 온도를 제어하기 위해서 분산판 가열부(234b), 기판 재치대 가열부(213)를 제어한다. 이 제어에서는 웨이퍼(200)의 온도 및 처리실(201)의 온도를 막 처리가 촉진되는 온도, 즉 가스가 반응하는 온도로 한다. 웨이퍼(200)의 막 처리가 촉진되는 온도란, 적어도 2종류의 가스가 웨이퍼(200) 상에서 반응하는 온도 또는 공급되는 가스가 웨이퍼(200) 상에서 부착되는 온도를 말한다. 여기서는 처리실(201)의 온도를 제2 온도라고 부른다.
또한 처리실(201)의 온도[웨이퍼(200)의 온도]를 버퍼실(232)의 온도보다 높게 하기 때문에 덮개 가열부(231c), 기판 재치대 가열부(213)의 상대적 관계를 다음과 같이 하는 것이 바람직하다.
덮개 가열부(231c)의 온도<기판 재치대 가열부(213)의 온도.
바꿔 말하면 다음과 같은 관계라고도 할 수 있다.
버퍼실(232) 내의 공간의 온도<처리실(201) 내의 공간의 온도.
각각 원하는 온도에 도달하면, 밸브(243d)를 열고, 가스 도입공(241), 버퍼실(232), 복수의 관통공(234a)을 개재하여 처리실(201) 내에 제1 처리 가스로서의 TiCl4의 공급을 시작한다. 또한 이와 병행하여 밸브(245d)를 열고 가스 도입공(241), 버퍼실(232), 복수의 관통공(234a)을 개재하여 처리실(201) 내에 제3 처리 가스로서의 퍼지 가스의 공급을 시작한다. 버퍼실(232) 내에서는 가스 가이드(235)에 의해 TiCl4가스가 균일하게 분산된다. 균일하게 분산된 가스는 복수의 관통공(234a)을 개재하여 처리실(201) 내의 웨이퍼(200) 상에 균일하게 공급된다.
버퍼실(232)에서는 공급된 제1 처리 가스가 벽에 부착되지 않는 온도로 하기 때문에 버퍼실(232) 내의 제1 처리 가스 잔류를 억제한다.
이 때 제1 처리 가스인 TiCl4가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 매스 플로우 컨트롤러(243c)를 조정한다. 또한 제3 처리 가스인 불활성 가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 매스 플로우 컨트롤러(245c)를 조정한다. 또한 TiCl4의 공급 유량은 예컨대 100sccm 이상 5,000sccm 이하다. 또한 TiCl4가스와 함께 제1 불활성 가스 공급계로부터 캐리어 가스로서 N2가스를 흘려도 좋다. 또한 배기 펌프(224)를 작동시켜 APC밸브(223)의 개도(開度)를 적절히 조정하는 것에 의해 처리 용기(202) 내의 압력을 소정의 압력으로 한다.
공급된 TiCl4가스는 웨이퍼(200) 상에 공급된다. 웨이퍼(200) 표면 상에는 TiCl4가스가 웨이퍼(200) 상에 접촉하는 것에 의해 「제1 원소 함유층」으로서의 티타늄 함유층이 형성된다.
티타늄 함유층은 예컨대 처리 용기(202) 내의 압력, TiCl4가스의 유량, 웨이퍼(200)의 온도, 처리실(201)에서의 처리 시간 등에 따라 소정의 두께 및 소정의 분포로 형성된다.
소정 시간이 경과한 후, 밸브(243d)를 닫고, TiCl4가스의 공급을 정지한다.
밸브(245d)는 열림을 유지하고 불활성 가스의 공급을 계속한다.
〔제1 샤워 헤드 배기 공정(S204)〕
TiCl4가스의 공급을 정지한 후, 밸브(237)를 열림으로 하여 샤워 헤드(230) 내의 분위기를 배기한다. 구체적으로는 버퍼실(232) 내의 분위기를 배기한다. 이 때 진공 펌프(239)는 사전에 작동시켜둔다. 샤워 헤드 배기 공정(S204)에 대해서는 상세히 후술한다.
이 때 버퍼실(232)에서의 제1 배기계로부터의 배기 컨덕턴스가 처리실을 개재한 배기 펌프(224)의 컨덕턴스보다 높아지도록 밸브(237)의 개폐 밸브 및 진공 펌프(239)를 제어한다. 이와 같이 조정하는 것에 의해 버퍼실(232)의 중앙으로부터 샤워 헤드 배기공(231b)을 향한 가스의 흐름이 형성된다. 이와 같이 하여 버퍼실(232)의 벽에 부착된 가스나, 버퍼 공간 내에 부유(浮遊)한 가스가 처리실(201)에 진입하지 않고 제1 배기계로부터 배기된다.
〔제1 처리실 배기 공정(S206)〕
소정 시간이 경과한 후, 계속해서 제2 배기계의 배기 펌프(224)를 작동시키면서 처리 공간에서 제2 배기계로부터의 배기 컨덕턴스가 샤워 헤드(230)를 개재한 제1 배기계로부터의 배기 컨덕턴스보다 높아지도록 APC밸브(223)의 개도 및 밸브(237)의 개도를 조정한다. 이와 같이 조정하는 것에 의해 처리실(201)을 경유한 제2 배기계를 향한 가스의 흐름이 형성된다. 따라서 버퍼실(232)에 공급된 불활성 가스를 확실하게 기판 상에 공급하는 것이 가능해져 기판 상의 잔류 가스의 제거 효율이 높아진다.
처리실 배기 공정에서 공급된 불활성 가스는 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서 웨이퍼(200)에 결합하지 못한 티타늄 성분을 웨이퍼(200) 상으로부터 제거한다. 또한 밸브(237)를 열고 압력 조정기(238), 진공 펌프(239)를 제어하여 샤워 헤드(230) 내에 잔류한 TiCl4가스를 제거한다. 소정 시간이 경과한 후, 밸브(237)를 닫고 샤워 헤드(230)와 진공 펌프(239) 사이를 차단한다.
보다 바람직하게는 소정 시간이 경과한 후, 제2 배기계의 배기 펌프(224)를 계속해서 작동시키면서 밸브(237)를 닫는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 처리실(201)을 경유한 제2 배기계를 향한 흐름이 제1 배기계의 영향을 받지 않기 때문에 보다 확실하게 불활성 가스를 기판 상에 공급하는 것이 가능해져 기판 상의 잔류 가스의 제거 효율이 한층 더 높아진다.
또한 샤워 헤드 배기 공정(S204) 후, 계속해서 처리실 배기 공정(S206)을 수행하는 것에 의해 다음 효과를 발견할 수 있다. 즉 샤워 헤드 배기 공정(S204)에서 버퍼실(232) 내의 잔류물을 제거하기 때문에 처리실 배기 공정(S206)에서 가스 흐름이 웨이퍼(200) 상을 경유해도 잔류 가스가 기판 상에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
〔제2 처리 가스 공급 공정(S208)〕
제1 처리실 배기 공정 후, 밸브(244d)를 열고 가스 도입공(241), 버퍼실(232), 복수의 관통공(234a)을 개재하여 처리실(201) 내에 암모니아 가스를 공급한다. 버퍼실(232), 관통공(234a)을 개재하여 처리실에 공급하기 때문에 기판 상에 균일하게 가스를 공급할 수 있다. 이에 의해 막 두께를 균일하게 할 수 있다.
이 때 암모니아 가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 매스 플로우 컨트롤러(244c)를 조정한다. 또한 암모니아 가스의 공급 유량은 예컨대 100sccm 이상 5,000sccm 이하다. 또한 암모니아 가스와 함께 제2 불활성 가스 공급계로부터 캐리어 가스로서 N2가스를 흘려도 좋다. 또한 APC밸브(223)의 개도를 적절히 조정하는 것에 의해 처리 용기(202) 내의 압력을 소정의 압력으로 한다.
플라즈마 상태의 암모니아 가스는 웨이퍼(200) 상에 공급된다. 이미 형성된 티타늄 함유층이 암모니아 가스의 플라즈마에 의해 개질되는 것에 의해, 웨이퍼(200) 상에는 예컨대 티타늄 원소 및 질소 원소를 함유하는 층이 형성된다.
예컨대 처리 용기(202) 내의 압력, 암모니아 가스의 유량, 기판 재치대(212)의 온도, 리모트 플라즈마 유닛(244e)의 전력 공급 상태 등에 따라서, 개질층은 소정의 두께, 소정의 분포, 티타늄 함유층에 대한 소정의 질소 성분 등의 침입 깊이를 가지도록 형성된다.
소정 시간이 경과한 후, 밸브(244d)를 닫고 암모니아 가스의 공급을 정지한다.
〔제2 샤워 헤드 배기 공정(S210)〕
암모니아 가스의 공급을 정지한 후, 밸브(237)를 열림으로 하여 샤워 헤드(230) 내의 분위기를 배기한다. 구체적으로는 버퍼실(232) 내의 분위기를 배기한다. 이 때 진공 펌프(239)는 사전에 작동시켜둔다. 샤워 헤드 배기 공정(S210)에 대해서는 상세히 후술한다.
버퍼실(232)에서의 제1 배기계로부터의 배기 컨덕턴스가 처리실을 개재한 배기 펌프(224)의 컨덕턴스보다 높아지도록 밸브(237)의 개폐 밸브 및 진공 펌프(239)를 제어한다. 이와 같이 조정하는 것에 의해 버퍼실(232)의 중앙으로부터 샤워 헤드 배기공(231b)을 향한 가스의 흐름이 형성된다. 이와 같이 하여 버퍼실(232)의 벽에 부착된 가스나 버퍼 공간 내에 부유한 가스가 처리실(201)에 진입하지 않고 제1 배기계로부터 배기된다.
〔제2 처리실 배기 공정(S212)〕
소정 시간이 경과한 후, 제2 배기계의 배기 펌프(224)를 작동시키면서 처리 공간에서 제2 배기계로부터의 배기 컨덕턴스가 샤워 헤드(230)를 개재한 제1 배기계로부터의 배기 컨덕턴스보다 높아지도록 APC밸브(223)의 개도 및 밸브(237)의 개도를 조정한다. 이와 같이 조정하는 것에 의해 처리실(201)을 경유한 제2 배기계를 향한 가스의 흐름이 형성된다. 따라서 버퍼실(232)에 공급된 불활성 가스를 확실하게 기판 상에 공급하는 것이 가능해지고, 기판 상의 잔류 가스의 제거 효율이 높아진다.
처리실 배기 공정에서 공급된 불활성 가스는 제2 처리 가스 공급 공정(S206)에서 웨이퍼(200)에 결합하지 못한 암모니아 성분을 웨이퍼(200) 상으로부터 제거한다. 또한 밸브(237)를 열고, 압력 조정기(238), 진공 펌프(239)를 제어하여 샤워 헤드(230) 내에 잔류한 암모니아 가스를 제거한다. 소정 시간이 경과한 후, 밸브(237)를 닫고 샤워 헤드(230)와 진공 펌프(239) 사이를 차단한다.
보다 바람직하게는 소정 시간이 경과한 후, 제2 배기계의 배기 펌프(224)를 계속해서 작동시키면서 밸브(237)를 닫는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 버퍼실(232) 내의 잔류 가스나, 공급된 불활성 가스는 처리실(201)을 경유한 제2 배기계를 향한 흐름이 제1 배기계의 영향을 받지 않기 때문에 보다 확실하게 불활성 가스를 기판 상에 공급하는 것이 가능해져, 기판 상에서 제1 가스와 완전히 반응하지 못한 잔류 가스의 제거 효율이 한층 더 높아진다.
또한 샤워 헤드 배기 공정(S210) 후, 계속해서 처리실 배기 공정(S212)을 수행하는 것에 의해 다음 효과를 발견할 수 있다. 즉 샤워 헤드 배기 공정(S210)에서 버퍼실(232) 내의 잔류물을 제거하기 때문에 처리실 배기 공정(S212)에서 가스의 흐름이 웨이퍼(200) 상을 경유해도 잔류 가스가 기판 상에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
〔판정 공정(S214)〕
그 동안 컨트롤러(260)는 상기 1사이클을 소정 횟수 실시하였는지에 대한 여부를 판정한다.
소정 횟수 실시하지 않았을 때(S214에서 No인 경우), 제1 처리 가스 공급 공정(S202), 제1 샤워 헤드 배기 공정(S204), 제1 처리실 배기 공정(S206), 제2 처리 가스 공급 공정(S208), 제2 샤워 헤드 배기 공정(S210), 제2 처리실 배기 공정(S212)의 사이클을 반복한다. 소정 횟수 실시하였을 때(S214에서 Yes인 경우), 성막 공정(S104)을 종료한다.
계속해서 제1 샤워 헤드 배기 공정(S204)의 상세에 대하여 도 5를 이용하여 설명한다. 제2 샤워 헤드 배기 공정(S210)은 제1 샤워 헤드 배기 공정(S204)과 마찬가지의 처리이기 때문에 일부 설명을 생략한다.
그러나 본 실시예에 따른 장치에서 제1 가스와 제2 가스는 샤워 헤드(230)를 개재하여 처리실에 공급되기 때문에 버퍼실(232) 내에 어느 하나의 가스가 잔류한 경우, 버퍼실(232) 내에서 가스가 반응한다. 반응하는 것에 의해 부생성물이 발생하고, 부생성물이 버퍼실 벽에 부착될 것으로 생각된다. 발생한 부생성물이 박리되어 웨이퍼(200)에 부착된 경우, 기판 특성에 악영향을 미칠 가능성이 있기 때문에 부착된 부생성물이나 잔류 가스를 확실하게 배기할 필요가 있다.
한편 버퍼실(232)에는 가스가 체류하는 영역이 존재한다. 예컨대 영역(232a)과 같이 덮개(231)와 분산판(234) 플랜지 사이에 형성되는 각 형상[角狀]의 공간이다. 그와 같은 공간은 공(231a)으로부터 가스 가이드(235)를 개재한 샤워 헤드 배기공(231b)으로의 경로에서 형성되는 가스의 흐름의 영향을 받기 어렵기 때문에 다른 부분에 비해 가스가 체류하기 쉬워 가스가 정체되기 쉽다. 또한 도 2에 도시하는 바와 같이 가공 정밀도에 따라서는 각 구조 사이에 극간(隙間)을 발생하여 극간의 크기에 따라서는 그곳에 가스가 유입된다. 이에 의해 가스가 잔류하기 쉽고, 잔류한 가스가 반응하는 것에 의한 반응 생성물, 부생성물이 발생하기 쉬운 구조가 된다. 발생한 반응 생성물, 부생성물, 잔류 가스는 체류 영역(232a)의 벽에 부착하는 경우가 있지만, 그들을 제거하려고 해도 가스의 흐름과 부착물 사이에 체류한 가스가 존재하기 때문에 단순히 퍼지 가스를 공급하는 것만으로는 부착물을 제거하는 것은 어렵다. 이하, 발생한 반응 생성물, 부생성물, 잔류 가스의 부착물을 버퍼실 부착물이라고 부른다.
그래서 본 실시 형태에서는 가스가 체류하는 영역에서도 보다 확실하게 잔류 가스나 부생성물을 제거하는 방법을 설명한다. 이하에 샤워 헤드 배기 공정의 상세를 도 5를 이용하여 설명한다.
〔제1 배기 공정(S302)〕
제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서 밸브(243d)를 닫은 후[제2 샤워 헤드 배기 공정(S210)에서는 제2 처리 가스 공급 공정(S208)에서 밸브(244d)를 닫은 후], 밸브(237)를 열림으로 하여 제3 가스 공급계의 밸브(245d)를 닫은 상태에서 버퍼실(232) 내의 분위기를 배기한다. 이 때 밸브(237)를 포함하는 제1 배기계의 컨덕턴스가 복수의 관통공(234a)으로부터 배기되는 컨덕턴스보다 크게 되도록 밸브(237)의 개도를 조정한다.
이와 같이 하여 배기를 하면 공(231a)으로부터 샤워 헤드 배기공(231b)에 흐르는 가스의 흐름이 형성되지 않기 때문에 버퍼실(232)의 중심부뿐만 아니라 각(角) 부분과 같은 체류 영역에서도 잔류 가스를 제거할 수 있다.
또한 밸브(245d)를 열고 불활성 가스를 공급해도 좋다. 그 경우, 체류 영역의 잔류 가스를 제거할 수 있을 정도의 양으로 한다.
〔퍼지 공정(S304)〕
소정 시간이 경과한 후, 밸브(237)의 개도를 유지하면서 제3 가스 공급계의 밸브(245d)를 열림으로 하여 퍼지 가스인 불활성 가스를 버퍼실(232) 내에 공급한다. 버퍼실 부착물이 부착된 벽의 주위에는 체류 가스가 존재하지 않기 때문에 공급된 불활성 가스는 버퍼실 부착물로의 어택이 가능해진다. 어택된 버퍼실 부착물은 버퍼실(232)의 벽으로부터 박리된다. 박리된 버퍼실 부착물은 일시적으로 버퍼실(232) 내에 부유한다.
퍼지 공정(S304)에서는 제1 배기 공정(S302)과 마찬가지로 밸브(237)를 포함하는 제1 배기계의 컨덕턴스가 처리실(201)에 연통하는 제2 배기계의 컨덕턴스보다 크게 되도록 밸브(237)의 개도가 유지된다.
또한 제1 배기 공정에서 불활성 가스를 공급하는 경우, 퍼지 공정(S304)에서는 제1 배기 공정에 비해 제3 가스 공급계로부터 한층 더 퍼지 가스의 공급량을 증가시키면 좋다.
〔제2 배기 공정(S306)〕
소정 시간이 경과한 후, 밸브(237)의 개도를 유지하면서 제3 가스 공급계의 밸브(245d)를 닫는다. 이 때 제1 배기 공정(S302), 퍼지 공정(S304)과 마찬가지로 밸브(237)를 포함하는 제1 배기계의 컨덕턴스가 처리실(201)에 연통하는 제2 배기계의 컨덕턴스보다 크게 되도록 밸브(237)의 개도가 유지된다.
이와 같이 하면, 공(231a)으로부터 가스 가이드(235)를 개재하여 샤워 헤드 배기공(231b)에 흐르는 가스 흐름이 형성되지 않기 때문에 버퍼실(232)의 중심부뿐만 아니라 각 부분과 같은 체류 영역에서도 퍼지 공정(S304)에서 박리된 버퍼실 부착물을 제거하는 것이 가능해진다. 또한 제1 배기계의 컨덕턴스가 제2 배기계의 컨덕턴스보다 크게 되도록 제어되기 때문에 퍼지 공정에서 박리된 버퍼실 부착물이 처리실 내의 웨이퍼(200) 상에 떨어지지 않고 버퍼실 부착물을 제거할 수 있다.
또한 밸브(237)의 개도를 유지하면서 밸브(245d)의 개폐도(開閉度)를 제어하는 단순 동작으로 부생성물 및 잔류 가스를 제거할 수 있기 때문에 처리 스루풋을 높일 수 있다.
소정 시간이 경과한 후, 밸브(237)를 닫힘으로 하고 밸브(245d)를 열림으로 하여, 제1 처리실 배기 공정(S206)[또는 제2 처리실 배기 공정(S212)]으로 이행한다.
또한 제1 배기 공정(S302), 퍼지 공정(S304), 제2 배기 공정(S306)에서는 밸브(237)의 개도를 유지하였지만 이에 한정되지 않고, 제1 배기계의 컨덕턴스가 제2 배기계의 컨덕턴스보다 크게 되는 상태를 유지하면 개도를 변경해도 좋다. 이 경우 개도를 유지하는 것에 비해 스루풋이 떨어지지만, 가스의 성질이나 부생성물의 점착성에 따른 배기 제어가 가능해진다.
계속해서 분산판 가열부(234b)의 다른 실시예에 대하여 도 6a 내지 도 6c를 이용하여 설명한다. 도 6a 내지 도 6c는 분산판 가열부(234b)의 형상이나 위치를 설명하기 위한 설명도이며, 분산판(234)을 기판 방향으로부터 보았을 때의 분산판(234), 관통공(234a), 분산판 가열부(234b)의 위치 관계를 설명한 도면이다. 분산판 가열부(234b)는 분산판(234)의 관통공(234a)을 피하도록 배치된다.
도 6a는 내주와 외주의 각각에 분산판 가열부를 배치한 구조다. 원주 방향 및 지름 방향으로 균일하게 배치되기 때문에 분산판(234) 등을 원주 방향 및 지름 방향으로 균일하게 가열할 수 있다. 도 6b는 외주로부터 내주를 향하는 히터 배선을 복수 설치한 배치 구조다. 이와 같은 배치로 하는 것에 의해 분산판(234) 등의 지름 방향에 대하여 균일하게 가열할 수 있다. 도 6c는 도 6a와 마찬가지로 내주와 외주의 각각에 분산판 가열부를 배치한 구조이지만, 도 6a에 비해 예각의 선회가 적다는 점에서 다르다. 즉 둔각 형상의 선회이다. 예각의 선회가 적기 때문에 선회 개소(箇所)에 의한 국소적인 가열이 발생하지 않아 보다 균일하게 분산판(234) 등을 균일하게 가열할 수 있다.
계속해서 공통 가스 공급관(242)의 다른 실시예에 대하여 도 7a 내지 도 7h를 이용하여 설명한다. 도 7a 내지 도 7h는 공통 가스 공급관(242)의 단면도다. 설명의 편의상, 공통 가스 공급관(242)의 외주에 설치된 공통 가스 공급관 가열부(242a)의 기재를 생략한다.
한편, 가스가 가열될 때, 다음 수학식 1을 보면 알 수 있듯이 가스가 고체 표면으로부터 받는 열량Q는 가스의 접촉 표면적에 비례한다. 따라서 도 7a 내지 도 7h에 도시하는 실시예에서는 공통 가스 공급관(242)의 내주의 가스 접촉 표면적을 크게 하는 것과 같은 형상으로 하는 것에 의해 가스를 효율적으로 가열할 수 있다.
Figure 112014090128841-pat00001
도 7a는 공통 가스 공급관(242)을 열전도 부재로 한다. 열전도 부재로 하는 것에 의해 공통 가스 공급관(242)의 내측을 통과하는 가스에 대하여 가열하는 것이 가능해진다. 도 7b는 내측에 복수의 철 형상을 가진다. 공급된 가스는 철 형상과 접촉한다. 접촉 면적이 도 7a에 비해 크기 때문에 보다 효율적인 열전도가 가능해진다. 도 7c는 가스의 흐름에 대하여 수직 방향으로 분산판을 설치한다. 분산판에는 공이 균일하게 배치되고, 공급된 가스는 분산판을 통과할 때에 균일하게 가열하는 것이 가능하도록 이루어진다. 도 7d는 공통 가스 공급관(242)의 중앙에 열전도 부재를 설치한다. 이와 같은 형상의 경우, 가스의 흐름을 저해하는 구성이 없고, 또한 공통 가스 공급관(242)과 중앙의 열전도 부재 사이의 거리가 가깝기 때문에 균일하게 가열된 가스를 체류하지 않고 공급하는 것이 가능해진다. 따라서 잔류물에 의한 부생성물의 발생 등을 억제할 수 있다. 도 7e는 도 7d의 구성에 대하여 중앙의 제1 열전도 부재와 공통 가스 공급관(242) 내주 사이에 제2 열전도 부재를 추가하였다. 도 7e의 구성은 도 7d의 구성에 비해 보다 균일하게 가열하는 것이 가능해진다. 도 7f는 도 7d의 구성에 대하여 중앙의 열전도 부재에 철 형상을 설치하였다는 점에서 다르다. 중앙의 열전도 부재를 취외(取外) 가능한 구성으로 하는 것에 의해 철 형상과 같은 복잡한 구성에 가스가 부착되어도 취외한 후에 클리닝을 수행하는 것이 가능해지기 때문에 메인터넌스가 용이하다. 도 7g는 도 7c의 구성에서 공 대신에 직사각형 형상의 개구부가 다수 배치되는 예이고, 도 7h는 도 7a의 구성에 대하여 중앙에 철 형상의 열전도 부재를 설치한 예이다.
계속해서 가스 가이드(235)의 다른 실시예에 대하여 도 8a 내지 도 8d을 이용하여 설명한다. 도 8a 내지 도 8d는 분산판(234)으로부터 본 가스 가이드(235)를 도시하며, 중앙에 덮개부(231)에 설치된 공(231a)이 배치된다. 가스 가이드(235)도 전술한 가스 공급관과 마찬가지로 돌기 또는 홈을 설치하여 가스 접촉 표면적을 크게 하는 것에 의해 효율적으로 가열 가능한 구조로 이루어진다.
도 8a는 공(231a)을 중심으로 하여 방사상으로 철 구조를 설치한 예를 도시한다. 공(231a)으로부터 공급된 가스는 철 구조와 접촉하고 가열된다. 철 구조가 가스의 흐름과 평행이기 때문에 가스의 흐름을 저해하지 않는다. 따라서 잔류물이 잔류하기 어렵기 때문에 예컨대 잔류한 제1 처리 가스(예컨대 TiCl4)와 제2 처리 가스(예컨대 NH3)가 반응하였을 때에 발생하는 부생성물이나 반응 저해물, 버퍼실 내벽으로의 부착 등을 억제할 수 있다. 도 8b는 공(231a)을 중심으로 한 복수의 원주 형상의 철 구조를 설치한 예를 도시한다. 가스 가이드(235)를 따라 흐른 가스는 원주 형상 철 구조에 접촉하는 것에 의해 가열되고, 또한 분산판 방향의 흐름이 형성된다. 따라서 버퍼실(232) 내에 공급된 가스를 보다 균일하게 가열하는 것이 가능해진다. 도 8c는 철 구조를 공(231a)을 기점으로 하여 소용돌이 형상으로 형성한 예를 도시한다. 도 8b와 마찬가지로 철부(凸部)에 의해 가스를 가열하는 것이지만, 소용돌이 형상으로 하는 것에 의해 도 8b의 구조에 비해 난류를 형성하는 것이 가능해지기 때문에 버퍼실(232) 내에 공급된 가스를 한층 더 균일하게 가열하는 것이 가능해진다. 도 8d는 철 형상을 독립한 점 상태로 한 구조를 도시한다. 이와 같이 하여 가스 접촉 표면적을 크게 하는 것에 의해 효율적으로 가열 가능한 구조로 이루어진다.
또한 도 8a 내지 도 8d에서는 공급된 가스가 접촉하는 면적을 늘리도록 구성되면 좋고, 철 구조 대신에 홈이어도 좋다.
전술한 실시 형태에서는 제1 원소 함유 가스로서 티타늄 함유 가스를 이용하고, 제2 원소 함유 가스로서 질소 함유 가스를 이용하여, 웨이퍼(200) 상에 질화티타늄 막을 형성하는 경우에 대하여 설명하였지만 이에 한정되지 않는다. 제1 원소 함유 가스로서 예컨대 실리콘(Si), 하프늄(Hf) 함유 가스, 지르코늄(Zr) 함유 가스, 티타늄(Ti) 함유 가스를 이용하여, 산화하프늄(HfO) 막, 산화지르코늄(ZrO) 막, 산화티타늄(TiO) 막 등의 High-k막 등을 웨이퍼(200) 상에 형성해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는 제1 가스, 제2 가스, 제3 가스를 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 버퍼실에 공급하였지만 이에 한정되지 않는다. 예컨대 공급하는 가스마다 샤워 헤드(230)에 접속해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는 제1 배기계에 접속되는 샤워 헤드 배기공(231b)을 샤워 헤드의 덮개(231)에 설치하였지만 이에 한정되지 않고, 예컨대 버퍼실의 측면에 설치해도 좋다.
(3) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 대표적인 효과를 갖는다.
(a) 웨이퍼(200)의 온도를 버퍼실(232)의 온도보다 높게 하는 것에 의해 버퍼실(232)의 공급되는 가스가 버퍼실 내벽에 부착되는 것 등을 방지하면서 가스의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.
(b) 버퍼실 내의 잔류물을 억제할 수 있기 때문에 버퍼실내의 부착물 등을 적게 할 수 있다.
(부기)
본 발명은 특허청구범위에 기재한 바와 같으며, 또한 다음 부기 사항을 포함한다.
(부기1)
기판이 재치되는 재치면을 가지는 재치부를 포함하는 처리실; 버퍼실을 포함하며 상기 처리실의 상류에 설치되는 샤워 헤드; 상기 샤워 헤드의 상기 버퍼실을 개재하여 적어도 2종류의 가스를 교호(交互)적으로 상기 처리실에 공급하는 가스 공급계; 및 상기 가스 공급계를 통하여 상기 적어도 2 종류의 가스를 공급하는 동안에, 상기 버퍼실을 제1 온도로 가열하고 상기 처리실을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하는 가열부;를 포함하는 기판 처리 장치.
(부기2)
상기 가열부는 상기 재치부에 내포된 제1 가열부 및 상기 버퍼실의 상류에 설치된 제2 가열부를 적어도 포함하는 부기1에 기재된 기판 처리 장치.
(부기3)
상기 제2 가열부는 상기 샤워 헤드의 개체(蓋體)에 설치되는 부기2에 기재된 기판 처리 장치.
(부기4)
상기 가열부는 버퍼실의 하류에 설치된 제3 가열부를 더 포함하는 부기2 또는 부기3에 기재된 기판 처리 장치.
(부기5)
상기 제3 가열부는 상기 샤워 헤드의 분산판에 설치되는 부기4에 기재된 기판 처리 장치.
(부기6)
상기 적어도 2 종류의 가스를 상기 처리실에 공급하는 동안에 상기 제1 가열부 온도보다 상기 제2 가열부 온도를 낮게 하도록 제어하는 부기2 또는 부기3에 기재된 기판 처리 장치.
(부기7)
상기 샤워 헤드에는 공통 가스 공급관이 접속되고, 상기 적어도 2종류의 가스는 제1 가스 및 제2 가스를 포함하고, 상기 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급계 및 상기 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급계는 상기 공통 가스 공급관에 접속되는 부기1 내지 부기6 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치.
(부기8)
상기 제2 가열부는 상기 버퍼실의 분위기의 온도를 상기 적어도 2 종류의 가스 중 어느 하나의 부생성물이 부착되는 온도 이상이고, 또한 상기 적어도 2 종류의 가스의 열분해 온도 미만 또는 상기 적어도 2종류의 가스가 반응하여 막을 형성할 때의 반응 온도 미만으로 하는 부기2 내지 부기7 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치
(부기9)
상기 제1 가열부와 상기 제3 가열부는 상기 처리실의 분위기의 온도가 열분해 온도 이상이 되도록 제어하는 부기4 또는 부기5에 기재된 기판 처리 장치.
(부기10)
상기 제3 가열부는 상기 재치부에 재치되는 상기 기판의 표면과 평행한 가열면을 가지는 부기4 또는 부기5에 기재된 기판 처리 장치.
(부기11)
상기 공통 가스 공급관의 외주에는 제4 가열부가 설치되고, 내주에는 철 구조가 설치되는 부기7에 기재된 기판 처리 장치.
(부기12)
상기 제3 가열부는 상기 샤워 헤드의 분산판에 설치된 분산공과 중첩되지 않는 위치에 배치되는 부기6에 기재된 기판 처리 장치.
(부기13)
상기 샤워 헤드는 상기 천정부로부터 연속하어 구성되는 가스 가이드가 더 설치되고, 상기 가스 가이드는 철 형상 구조를 가지는 부기1 내지 부기12 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치.
(부기14)
기판을 처리실에 내포된 재치부의 재치면에 재치하는 기판 재치 공정; 및 샤워 헤드의 버퍼실을 제1 온도로 가열하고 상기 처리실을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하는 것과 함께, 적어도 2종류의 가스를 상기 샤워 헤드를 개재하여 교호적으로 상기 처리실에 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 성막 공정;을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
(부기15)
기판을 처리실에 내포된 재치부의 재치면에 재치하는 기판 재치 공정; 및 샤워 헤드의 버퍼실을 제1 온도로 가열하고 상기 처리실을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하는 것과 함께, 적어도 2종류의 가스를 상기 샤워 헤드를 개재하여 교호적으로 상기 처리실에 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 성막 공정;을 수행하도록 제어하는 프로그램.
(부기16)
기판을 처리실에 내포된 재치부의 재치면에 재치하는 기판 재치 공정; 및 샤워 헤드의 버퍼실을 제1 온도로 가열하고 상기 처리실을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하는 것과 함께, 적어도 2종류의 가스를 상기 샤워 헤드를 개재하여 교호적으로 상기 처리실에 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 성막 공정;을 수행하도록 제어하는 프로그램을 격납하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
100: 처리 장치 200: 웨이퍼
210: 기판 재치부 230: 샤워 헤드
243: 제1 가스 공급계 244: 제2 가스 공급계
245: 제3 가스 공급계 260: 컨트롤러

Claims (25)

  1. 기판이 재치되는 재치면을 가지는 재치부를 포함하는 처리실;
    가스가 공급되는 공(孔)이 설치된 천정과 하류측의 벽으로 구성되는 분산판으로 구성되는 버퍼실과, 상기 천정으로부터 연속해서 구성되는 동시에 상기 분산판과 대향하는 면에 돌기 또는 홈을 가지는 철(凸) 형상 구조가 설치된 가스 가이드를 포함하고, 상기 처리실의 상류에 설치되는 샤워 헤드;
    상기 샤워 헤드의 상기 버퍼실을 개재하여 적어도 2종류의 가스를 교호(交互)적으로 상기 처리실에 공급하는 가스 공급계; 및
    상기 가스 공급계를 통하여 상기 적어도 2 종류의 가스를 공급하는 동안에, 상기 버퍼실을 제1 온도로 가열하고 상기 처리실을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하는 가열부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열부는 상기 재치부에 내포된 제1 가열부 및 상기 버퍼실의 상류에 설치된 제2 가열부를 적어도 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 가열부는 상기 샤워 헤드의 개체(蓋體)에 설치되는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가열부는 상기 버퍼실의 하류에 설치된 제3 가열부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가열부는 상기 버퍼실의 하류에 설치된 제3 가열부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제3 가열부는 상기 샤워 헤드의 분산판에 설치되는 기판 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제3 가열부는 상기 샤워 헤드의 분산판에 설치되는 기판 처리 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 2 종류의 가스를 상기 처리실에 공급하는 동안에 상기 제1 가열부 온도보다 상기 제2 가열부 온도를 낮게 하도록 제어하는 기판 처리 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 2 종류의 가스를 상기 처리실에 공급하는 동안에 상기 제1 가열부 온도보다 상기 제2 가열부 온도를 낮게 하도록 제어하는 기판 처리 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제2 가열부는 상기 버퍼실의 분위기의 온도를 상기 적어도 2 종류의 가스 중 어느 하나의 부생성물이 부착되는 온도 이상이고, 또한 상기 적어도 2 종류의 가스의 열분해 온도 미만 또는 상기 적어도 2종류의 가스가 반응하여 막을 형성할 때의 반응 온도 미만이 되도록 제어하는 기판 처리 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 제2 가열부는 상기 버퍼실의 분위기의 온도를 상기 적어도 2 종류의 가스 중 어느 하나의 부생성물이 부착되는 온도 이상이고, 또한 상기 적어도 2 종류의 가스의 열분해 온도 미만 또는 상기 적어도 2종류의 가스가 반응하여 막을 형성할 때의 반응 온도 미만이 되도록 제어되는 기판 처리 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 제1 가열부와 상기 제3 가열부는 상기 처리실의 분위기의 온도가 열분해 온도 이상이 되도록 제어되는 기판 처리 장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 제1 가열부와 상기 제3 가열부는 상기 처리실의 분위기의 온도가 열분해 온도 이상이 되도록 제어되는 기판 처리 장치.
  14. 제4항에 있어서,
    상기 제3 가열부는 상기 재치부에 재치되는 상기 기판의 표면과 평행한 가열면을 가지는 기판 처리 장치.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 제3 가열부는 상기 재치부에 재치되는 상기 기판의 표면과 평행한 가열면을 가지는 기판 처리 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 샤워 헤드에는 공통 가스 공급관이 접속되고, 상기 적어도 2종류의 가스는 제1 가스 및 제2 가스를 포함하고, 상기 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급계 및 상기 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급계는 상기 공통 가스 공급관에 접속되는 기판 처리 장치.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 샤워 헤드에는 공통 가스 공급관이 접속되고, 상기 적어도 2종류의 가스는 제1 가스 및 제2 가스를 포함하고, 상기 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급계 및 상기 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급계는 상기 공통 가스 공급관에 접속되는 기판 처리 장치.
  18. 제3항에 있어서,
    상기 샤워 헤드에는 공통 가스 공급관이 접속되고, 상기 적어도 2종류의 가스는 제1 가스 및 제2 가스를 포함하고, 상기 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급계 및 상기 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급계는 상기 공통 가스 공급관에 접속되는 기판 처리 장치.
  19. 기판을 처리실에 내포된 재치부의 재치면에 재치하는 기판 재치 공정; 및
    가스가 공급되는 공이 설치된 천정과 하류측의 벽으로 구성되는 분산판으로 구성되는 버퍼실과, 상기 천정으로부터 연속해서 구성되는 동시에 상기 분산판과 대향하는 면에 돌기 또는 홈을 가지는 철 형상 구조가 설치된 가스 가이드를 포함하고, 상기 처리실의 상류에 설치되는 샤워 헤드의 상기 버퍼실을 제1 온도로 가열하고 상기 처리실을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하는 것과 함께, 적어도 2종류의 가스를 상기 샤워 헤드를 개재하여 교호적으로 상기 처리실에 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 성막 공정;
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  20. 기판을 처리실에 내포된 재치부의 재치면에 재치하는 기판 재치 공정; 및
    가스가 공급되는 공이 설치된 천정과 하류측의 벽으로 구성되는 분산판으로 구성되는 버퍼실과, 상기 천정으로부터 연속해서 구성되는 동시에 상기 분산판과 대향하는 면에 돌기 또는 홈을 가지는 철 형상 구조가 설치된 가스 가이드를 포함하고, 상기 처리실의 상류에 설치되는 샤워 헤드의 상기 버퍼실을 제1 온도로 가열하고 상기 처리실을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하는 것과 함께, 적어도 2종류의 가스를 상기 샤워 헤드를 개재하여 교호적으로 상기 처리실에 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 성막 공정;
    을 수행하도록 제어하는 프로그램을 격납하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  21. 제1항에 있어서, 상기 철 형상 구조는 상기 천정에 설치된 공으로부터 공급된 가스의 접촉 면적이 증가하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  22. 제1항 및 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 철 형상 구조는 상기 천정에 설치된 공을 중심으로 하여 방사상으로 설치되는 기판 처리 장치.
  23. 제1항 및 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 철 형상 구조는 상기 천정에 설치된 공을 중심으로 하여 원주 형상으로 설치되는 기판 처리 장치.
  24. 제1항 및 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 철 형상 구조는 상기 천정에 설치된 공을 기점으로 하여 소용돌이 형상으로 설치되는 기판 처리 장치.
  25. 제1항 및 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 철 구조는 독립한 점 상태에서 구성되는 기판 처리 장치.
KR1020140126651A 2013-11-29 2014-09-23 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 KR101579503B1 (ko)

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