KR101848562B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 Download PDF

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마사유키 아사이
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유지 우라노
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

클리닝 처리를 행함으로써 발생한 화합물의 처리실 내로부터의 제거 효과를 높여, 기판 처리의 품질을 향상시킨다. 처리실 내의 기판에 대하여 처리 가스를 공급함으로써 기판을 처리하는 공정과, 처리실 내에 퍼지 가스를 공급함으로써 처리실 내를 승압시키는 공정과, 처리실 내를 진공 배기함으로써 처리실 내를 강압시키는 공정을 1 사이클로 해서 이 사이클을 복수 회 반복함으로써, 처리실 내의 압력을 제1 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서 처리실 내에 대하여 제1 퍼지를 행하는 공정과, 처리실 내에 퍼지 가스를 공급함으로써 처리실 내를 승압시키는 공정과, 처리실 내를 진공 배기함으로써 처리실 내를 강압시키는 공정을 1 사이클로 해서 이 사이클을 복수 회 반복함으로써, 처리실 내의 압력을 제1 압력 폭보다도 작은 제2 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서 처리실 내에 대하여 제2 퍼지를 행하는 공정을 갖는다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND PROGRAM}
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 처리실 내에 수용된 기판 상에 막을 형성하는 성막 처리가 행하여지는 경우가 있다. 성막 처리를 행하면, 처리실 내에 퇴적물이 부착된다. 그 때문에, 성막 처리를 행한 후의 처리실 내에 클리닝 가스를 공급하여, 처리실 내에 부착된 퇴적물을 제거하는 클리닝 처리가 행하여지는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2010-212712호 공보
이 클리닝 처리를 행함으로써 처리실 내에 부착된 퇴적물을 제거할 수는 있지만, 그때, 퇴적물과 클리닝 가스와의 반응에 의해 고체의 매우 작은 화합물이 생성되어, 잔류하는 경우가 있다. 본 발명의 목적은, 클리닝 처리를 행함으로써 발생한 화합물의 처리실 내에서의 제거 효과를 높여, 기판 처리의 품질을 향상시키는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 처리실 내의 기판에 대하여 처리 가스를 공급함으로써 상기 기판을 처리하는 공정과,
상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급함으로써 상기 처리실 내를 승압시키는 공정과, 상기 처리실 내를 진공 배기함으로써 상기 처리실 내를 강압시키는 공정을 1 사이클로 하는 제1 사이클을 복수 회 반복함으로써, 상기 처리실 내의 압력을 제1 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서 상기 처리실 내에 대하여 제1 퍼지를 행하는 공정과,
상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급함으로써 상기 처리실 내를 승압시키는 공정과, 상기 처리실 내를 진공 배기함으로써 상기 처리실 내를 강압시키는 공정을 1 사이클로 하는 제2 사이클을 복수 회 반복함으로써, 상기 처리실 내의 압력을 상기 제1 압력 폭보다도 작은 제2 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서 상기 처리실 내에 대하여 제2 퍼지를 행하는 공정,
을 포함하는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면, 클리닝 처리를 행함으로써 발생한 화합물의 처리실 내에서의 제거 효과를 높여, 기판 처리의 품질을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태의 클리닝 시퀀스를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태의 클리닝 시퀀스의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태의 클리닝 시퀀스의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 8은 비교예에서의 클리닝 시퀀스를 도시하는 도면이다.
도 9는 기판 상에 부착되어 있는 파티클 수의 측정 결과를 도시하는 도면이다.
도 10의 (a)는 본 발명의 다른 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이며, (b)는 본 발명의 다른 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 도 1 내지 도 3을 참조하면서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시한 바와 같이, 처리 로(202)는 가열 기구(온도 조정부)로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보유 지지판으로서의 히터 베이스(도시하지 않음)에 지지됨으로써 수직으로 설치되어 있다. 히터(207)는 후술하는 바와 같이 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원 형상으로 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)과 동심원 형상으로, 매니폴드(인렛 플랜지)(209)가 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스(SUS) 등의 금속으로 이루어지고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)의 상단부는, 반응관(203)의 하단부에 걸림 결합하고 있어, 반응관(203)을 지지하도록 구성되어 있다. 매니폴드(209)와 반응관(203)과의 사이에는, 시일 부재로서의 O링(220a)이 설치되어 있다. 매니폴드(209)가 히터 베이스에 지지됨으로써, 반응관(203)은 수직으로 설치된 상태가 된다. 주로, 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성되어 있다. 처리실(201)은 복수 매의 기판으로서의 웨이퍼(200)를, 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 방향으로 다단으로 배열한 상태에서 수용 가능하게 구성되어 있다.
처리실(201) 내에는, 노즐(249a, 249b)이, 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치되어 있다. 노즐(249a, 249b)에는, 가스 공급관(배관)(232a, 232b)이 각각 접속되어 있다. 이와 같이, 처리 용기(매니폴드(209))에는 2개의 노즐(249a, 249b)과, 2개의 가스 공급관(232a, 232b)이 설치되어 있어, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다.
가스 공급관(232a, 232b)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241a, 241b) 및 개폐 밸브인 밸브(243a, 243b)가 각각 설치되어 있다. 가스 공급관(232a, 232b)의 밸브(243a, 243b)보다도 하류측에는, 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(배관)(232c, 232d)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232c, 232d)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(241c, 241d) 및 개폐 밸브인 밸브(243c, 247c, 243d, 247d)가 각각 설치되어 있다.
가스 공급관(232a, 232b)의 선단부에는, 노즐(249a, 249b)이 각각 접속되어 있다. 노즐(249a, 249b)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에서의 평면에서 보아 원환 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향해서 상승되도록 각각 설치되어 있다. 즉, 노즐(249a, 249b)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 설치되어 있다. 즉, 노즐(249a, 249b)은, 처리실(201) 내에 반입된 각 웨이퍼(200)의 단부(주연부)의 측방에 웨이퍼(200)의 표면(평탄면)과 수직으로 각각 설치되어 있다. 노즐(249a, 249b)은, L자형의 롱 노즐로서 각각 구성되어 있고, 그것들의 각 수평부는 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치되어 있고, 그것들의 각 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향해서 상승되도록 설치되어 있다. 노즐(249a, 249b)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a, 250b)이 각각 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250a)은, 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250a)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 갖고, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250b)은, 후술하는 버퍼 실(237)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 가스 공급 구멍(250b)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250b)의 개구 면적, 개구 피치에 대해서는 후술한다.
노즐(249b)은, 가스 분산 공간인 버퍼 실(237) 내에 설치되어 있다. 버퍼 실(237)은, 반응관(203)의 내벽과 격벽(237a)과의 사이에 형성되어 있다. 버퍼 실(237)(격벽(237a))은, 도 2에 도시한 바와 같이, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에서의 평면에서 보아 원환 형상의 공간에, 또한 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부에 걸친 부분에, 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라서 설치되어 있다. 즉, 버퍼 실(237)(격벽(237a))은, 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 격벽(237a)의 웨이퍼(200)와 대향(인접)하는 면의 단부에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250c)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250c)은, 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250c)은, 가스 공급 구멍(250a)과 마찬가지로, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 갖고, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다. 버퍼 실(237) 내와 처리실(201) 내의 차압이 작은 경우, 복수의 가스 공급 구멍(250b)의 개구 면적 및 개구 피치를, 상류측(하부)으로부터 하류측(상부)에 걸쳐 각각 동일하게 하면 된다. 또한, 버퍼 실(237) 내와 처리실(201) 내의 차압이 큰 경우, 가스 공급 구멍(250b)의 개구 면적을 상류측으로부터 하류측을 향해서 서서히 크게 하거나, 가스 공급 구멍(250b)의 개구 피치를 상류측으로부터 하류측을 향해서 서서히 작게 하거나 하면 된다.
가스 공급 구멍(250b)의 각각의 개구 면적이나 개구 피치를, 상류측으로부터 하류측에 걸쳐서 상술한 바와 같이 조절함으로써, 가스 공급 구멍(250b) 각각으로부터, 유속의 차는 있지만, 유량이 거의 동량인 가스를 분출시키는 것이 가능하게 된다. 그리고, 이들 복수의 가스 공급 구멍(250b) 각각으로부터 분출하는 가스를, 일단, 버퍼 실(237) 내에 도입함으로써, 버퍼 실(237) 내에서 가스의 유속 차의 균일화를 행하는 것이 가능하게 된다. 복수의 가스 공급 구멍(250b) 각각으로부터 버퍼 실(237) 내에 분출한 가스는, 버퍼 실(237) 내에서 입자 속도가 완화된 후, 복수의 가스 공급 구멍(250c)으로부터 처리실(201) 내에 분출된다. 복수의 가스 공급 구멍(250b) 각각으로부터 버퍼 실(237) 내에 분출된 가스는, 가스 공급 구멍(250c) 각각으로부터 처리실(201) 내에 분출될 때는, 균일한 유량과 유속을 갖는 가스가 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 반응관(203)의 측벽의 내벽과, 반응관(203) 내에 배열된 복수 매의 웨이퍼(200)의 단부(주연부)로 정의되는 평면에서 보아 원환 형상의 세로로 긴 공간 내, 즉, 원통 형상의 공간 내에 배치한 노즐(249a, 249b) 및 버퍼 실(237)을 경유해서 가스를 반송하고 있다. 그리고, 노즐(249a, 249b) 및 버퍼 실(237)에 각각 개구된 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)으로부터, 웨이퍼(200)의 근방에서 처음으로 반응관(203) 내에 가스를 분출시키고 있다. 그리고, 반응관(203) 내에서의 가스의 주된 흐름을, 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉, 수평 방향으로 하고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 각 웨이퍼(200)에 균일하게 가스를 공급할 수 있어, 각 웨이퍼(200)에 형성되는 막의 막 두께의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 웨이퍼(200)의 표면 상을 흐른 가스, 즉, 반응 후의 잔류 가스는, 배기구, 즉, 후술하는 배기관(231)의 방향을 향해서 흐른다. 단, 이 잔류 가스의 흐름의 방향은, 배기구의 위치에 따라 적절히 특정되며, 수직 방향에 한한 것은 아니다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 처리 가스(원료 가스)로서, 예를 들어 소정 원소로서의 실리콘(Si) 및 할로겐 원소를 포함하는 할로실란 원료 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
원료 가스란, 기체 상태의 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 기체 상태인 기체 원료나, 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스 등이다. 할로실란 원료란, 할로겐기를 갖는 실란 원료이다. 할로겐기에는, 클로로기, 플루오로기, 브로모기, 요오드기 등이 포함된다. 즉, 할로겐기에는, 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등의 할로겐 원소가 포함된다. 할로실란 원료는, 할로겐화물의 1종이라고도 할 수 있다. 본 명세서에서 「원료」라는 말을 사용한 경우에는, 「액체 상태인 원료」를 의미하는 경우, 「기체 상태인 원료(원료 가스)」를 의미하는 경우, 또는 그들 양쪽을 의미하는 경우가 있다.
할로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 Si 및 Cl을 포함하는 원료 가스, 즉, 클로로실란 원료 가스를 사용할 수 있다. 클로로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스를 사용할 수 있다. 클로로실란 원료 가스는, 후술하는 성막 처리에 있어서 Si 소스로서 작용한다. DCS는 상온 상압 하에서 기체 상태이지만, 후술하는 HCDS와 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 사용하는 경우에는, 액체 원료를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 원료 가스로서 공급하게 된다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 처리 가스(반응 가스)로서, 예를 들어 질소(N) 함유 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b), 버퍼 실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. N 함유 가스로서는, 예를 들어 질화수소계 가스를 사용할 수 있다. 질화수소계 가스는, N 및 H의 2 원소만으로 구성되는 물질이라고도 할 수 있으며, 후술하는 성막 처리에 있어서, 질화 가스, 즉, N 소스로서 작용한다. 질화수소계 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 클리닝 가스(에칭 가스)로서, 예를 들어 불소(F)계 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 불소계 가스는, 후술하는 클리닝 처리에 있어서, 퇴적물을 제거하는 에천트로서 작용한다. 불소계 가스로서는, 예를 들어 불소(F2) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232c, 232d)으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들어 N2 가스가, 각각 MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 247c, 243d, 247d), 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b), 버퍼 실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(232a)으로부터 원료 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해, 원료 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249a)을 원료 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 원료 가스 공급계를 원료 공급계라고 칭할 수도 있다. 가스 공급관(232a)으로부터 할로실란 원료 가스를 공급하는 경우, 원료 가스 공급계를, 할로실란 원료 가스 공급계, 또는, 할로실란 원료 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232b)으로부터 반응 가스(반응체)를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해, 반응 가스 공급계(반응체 공급계)가 구성된다. 노즐(249b), 버퍼 실(237)을 반응 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 반응 가스로서 상술한 N 함유 가스를 공급하는 경우, 반응 가스 공급계를, N 함유 가스 공급계, 질화 가스 공급계, 또는, 질화제 공급계라고 칭할 수도 있다. N 함유 가스로서 질화수소계 가스를 공급하는 경우, 반응 가스 공급계를, 질화수소계 가스 공급계, 또는, 질화수소 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232a)으로부터 클리닝 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해, 클리닝 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249a)을 클리닝 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 클리닝 가스 공급계를, 에칭 가스 공급계, 불소계 가스 공급계라고 칭할 수도 있다.
또한, 주로, 가스 공급관(232c, 232d), MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 247c, 243d, 247d)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다.
버퍼 실(237) 내에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 도전체로 이루어지고, 가늘고 긴 구조를 갖는 2개의 막대 형상 전극(269, 270)이 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 웨이퍼(200)의 배열 방향을 따라서 배치되어 있다. 막대 형상 전극(269, 270) 각각은, 노즐(249b)과 평행하게 설치되어 있다. 막대 형상 전극(269, 270) 각각은, 상부로부터 하부에 걸쳐 전극 보호관(275)에 의해 덮임으로써 보호되어 있다. 막대 형상 전극(269, 270) 중 어느 한쪽은, 정합기(272)를 통해서 고주파 전원(273)에 접속되고, 다른 쪽은, 기준 전위인 접지에 접속되어 있다. 고주파 전원(273)으로부터 막대 형상 전극(269, 270) 사이에 고주파(RF) 전력을 인가함으로써, 막대 형상 전극(269, 270) 사이의 플라즈마 생성 영역(224)에 플라즈마가 생성된다. 주로, 막대 형상 전극(269, 270), 전극 보호관(275)에 의해 플라즈마 발생기(플라즈마 발생부)로서의 플라즈마원이 구성된다. 정합기(272), 고주파 전원(273)을 플라즈마원에 포함해서 생각해도 된다. 플라즈마원은, 후술하는 바와 같이, 가스를 플라즈마 여기, 즉, 플라즈마 상태로 여기(활성화)시키는 플라즈마 여기부(활성화 기구)로서 기능한다.
전극 보호관(275)은, 막대 형상 전극(269, 270) 각각을 버퍼 실(237) 내의 분위기와 격리된 상태에서 버퍼 실(237) 내에 삽입할 수 있는 구조로 되어 있다. 전극 보호관(275)의 내부의 산소(O) 농도가 외기(대기)의 O 농도와 동일 정도이면, 전극 보호관(275) 내에 각각 삽입된 막대 형상 전극(269, 270)은, 히터(207)에 의한 열로 산화되어버린다. 전극 보호관(275)의 내부에 N2 가스 등의 불활성 가스를 충전해 두거나, 불활성 가스 퍼지 기구를 사용해서 전극 보호관(275)의 내부를 N2 가스 등의 불활성 가스로 퍼지함으로써, 전극 보호관(275)의 내부의 O 농도를 저감시켜, 막대 형상 전극(269, 270)의 산화를 방지할 수 있다.
반응관(203)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기 유로로서의 배기관(231)이 설치되어 있다. 배기관(231)에는, 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 배기 밸브(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 통해서, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있다. APC 밸브(244)는, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있고, 또한 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있는 밸브이다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함해서 생각해도 된다. 배기관(231)은, 반응관(203)에 설치하는 경우에 한하지 않고, 노즐(249a, 249b)과 마찬가지로 매니폴드(209)에 설치해도 된다.
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)은, 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 맞닿아지게 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220b)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은 시일 캡(219)을 관통해서 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 수직으로 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 보트(217)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 보트(217), 즉 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성되어 있다. 또한, 매니폴드(209)의 하방에는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)을 강하시키고 있는 동안에, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 셔터(219s)가 설치되어 있다. 셔터(219s)는 예를 들어 SUS 등의 금속에 의해 구성되며, 원반 형상으로 형성되어 있다. 셔터(219s)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220c)이 설치되어 있다. 셔터(219s)의 개폐 동작(승강 동작이나 회동 동작 등)은, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 제어된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 복수 매, 예를 들어 25 내지 200매의 웨이퍼(200)를 수평 자세이면서 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두고 배열시키도록 구성되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열판(218)이 다단으로 지지되어 있다. 이 구성에 의해, 히터(207)로부터의 열이 시일 캡(219)측에 전해지기 어렵게 되어 있다. 단, 본 실시 형태는 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 보트(217)의 하부에 단열판(218)을 설치하지 않고, 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 통 형상의 부재로서 구성된 단열 통을 설치해도 된다.
반응관(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 된다. 온도 센서(263)는, 노즐(249a, 249b)과 마찬가지로 L자형으로 구성되어 있고, 반응관(203)의 내벽을 따라 설치되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통해서, CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피나, 후술하는 클리닝 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 클리닝 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 성막 처리에 있어서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 클리닝 레시피는, 후술하는 클리닝 처리에 있어서의 각 수순을, 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 클리닝 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히, 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피, 클리닝 레시피를, 간단히, 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 클리닝 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 중 임의의 조합을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크 에리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(241a 내지 241d), 밸브(243a 내지 243d, 247c, 247d), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 히터(207), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 셔터 개폐 기구(115s), 정합기(272), 고주파 전원(273) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 레시피의 내용에 따르도록, MFC(241a 내지 241d)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243d, 247c, 247d)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작, 셔터 개폐 기구(115s)에 의한 셔터(219s)의 개폐 동작, 정합기(272)에 의한 임피던스 조정 동작, 고주파 전원(273)에의 전력 공급 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
(2) 성막 처리
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 막을 형성하는 시퀀스 예에 대해서, 도 4를 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 4에 도시하는 성막 시퀀스에서는, 기판으로서의 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스로서 DCS 가스를 공급하는 스텝 1과, 웨이퍼(200)에 대하여 반응 가스로서 플라즈마 여기시킨 NH3 가스를 공급하는 스텝 2를 비동시로, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 Si 및 N을 포함하는 막으로서 실리콘 질화막(SiN막)을 형성한다.
본 명세서에서는, 상술한 성막 처리를, 편의상, 이하와 같이 나타내는 경우도 있다. 또한, 이하의 변형예나 다른 실시 형태의 설명에서도 마찬가지의 표기를 사용하기로 한다.
(DCS→NH3 *)×n ⇒ SiN
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나, 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등과의 적층체(집합체)」를 의미하는 경우, 즉, 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함해서 웨이퍼라 칭하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)」을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면」을 의미하는 경우가 있다.
따라서, 본 명세서에서 「웨이퍼에 대하여 소정의 가스를 공급한다」라고 기재한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 직접 공급한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등에 대하여, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등의 위, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 동의이다.
(웨이퍼 반입 스텝)
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되어, 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 그 후, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수 매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)가, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어올려져 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은 O링(220b)을 통해서 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태가 된다.
(압력·온도 조정 스텝)
처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)으로 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다. 진공 펌프(246)는 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 항상 작동시킨 상태를 유지한다. 또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 온도(제1 온도)로 되도록, 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태가 피드백 제어된다. 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다. 또한, 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은, 적어도, 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
(성막 스텝)
그 후, 다음의 2개의 스텝, 즉, 스텝 1, 2를 순차 실시한다.
[스텝 1]
이 스텝에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 DCS 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243a)를 개방하고, 가스 공급관(232a) 내에 DCS 가스를 흘린다. DCS 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 DCS 가스가 공급되게 된다. 이때 동시에 밸브(243c, 247c)를 개방하고, 가스 공급관(232c) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, MFC(241c)에 의해 유량 조정되어, DCS 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
또한, 버퍼 실(237) 내에의 DCS 가스의 침입을 방지하기 위해서, 밸브(243d, 247d)를 개방하여, 가스 공급관(232d) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 가스 공급관(232b), 노즐(249b), 버퍼 실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 2666Pa, 바람직하게는 67 내지 1333Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(241a)로 제어하는 DCS 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 2000sccm, 바람직하게는 10 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241c, 241d)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. DCS 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 300 내지 700℃, 바람직하게는 300 내지 650℃, 보다 바람직하게는 350 내지 600℃의 범위 내의 온도(제1 온도)가 되는 온도로 설정한다.
웨이퍼(200)의 온도가 300℃ 미만이 되면, 웨이퍼(200) 상에 DCS가 화학 흡착되기 어려워져, 실용적인 성막 속도가 얻어지지 않게 되는 경우가 있다. 웨이퍼(200)의 온도를 300℃ 이상으로 함으로써, 이것을 해소하는 것이 가능하게 된다. 웨이퍼(200)의 온도를 300℃ 이상, 나아가 350℃ 이상으로 함으로써 웨이퍼(200) 상에 DCS를 보다 충분히 흡착시키는 것이 가능하게 되어, 보다 충분한 성막 속도가 얻어지게 된다.
웨이퍼(200)의 온도가 700℃를 초과하면, 과잉의 기상 반응이 발생함으로써, 막 두께 균일성이 악화되기 쉬워지고, 그 제어가 곤란해져버린다. 웨이퍼(200)의 온도를 700℃ 이하로 함으로써, 적정한 기상 반응을 발생시킬 수 있음으로써, 막 두께 균일성의 악화를 억제할 수 있고, 그 제어가 가능하게 된다. 특히 웨이퍼(200)의 온도를 650℃ 이하로 함으로써, 기상 반응이 지배적으로 되는 상태를 피할 수 있고, 또한 웨이퍼(200)의 온도를 600℃ 이하로 함으로써, 기상 반응보다도 표면 반응이 우세해져, 막 두께 균일성을 확보하기 쉬워지고, 그 제어가 용이하게 된다.
따라서, 웨이퍼(200)의 온도는 300 내지 700℃, 바람직하게는 300 내지 650℃, 보다 바람직하게는 350 내지 600℃의 범위 내의 온도로 하는 것이 좋다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 DCS 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면 상에 제1층(초기층)으로서, 예를 들어 1 원자층 미만 내지 수 원자층 정도의 두께의 Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, Cl을 포함하는 Si층이어도 되고, DCS의 흡착층이어도 되고, 그것들의 양쪽을 포함하고 있어도 된다. DCS의 흡착층은, DCS의 물리 흡착층이어도 되고, DCS의 화학 흡착층이어도 되고, 그것들의 양쪽을 포함하고 있어도 된다. 여기서, 1 원자층 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 원자층을 의미하고 있고, 1 원자층의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 원자층을 의미하고 있다.
제1층이 형성된 후, 밸브(243a)를 폐쇄하고, DCS 가스의 공급을 정지한다. 이때, APC 밸브(244)는 개방한 상태 그대로 두고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층의 형성에 기여한 후의 DCS 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 밸브(243c, 247c, 243d, 247d)는 개방한 상태 그대로 두고, N2 가스의 처리실(201) 내에의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행하여지는 스텝 2에서 악영향이 발생하지 않는다. 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없으며, 예를 들어 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양의 N2 가스를 공급함으로써, 스텝 2에서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하고, 스루풋을 향상시킬 수 있다. N2 가스의 소비를 필요 최소한으로 억제하는 것도 가능하게 된다.
원료 가스로서는, DCS 가스 외에, 예를 들어 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 테트라클로로실란(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스, 옥타클로로트리실란(Si3Cl8, 약칭: OCTS) 가스 등의 할로실란 원료 가스를 사용할 수 있다. 또한, 원료 가스로서는, 예를 들어 테트라키스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]4, 약칭: 4DMAS) 가스, 트리스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]3H, 약칭: 3DMAS) 가스, 비스디에틸아미노실란(Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭: BDEAS) 가스, 비스터셜 부틸아미노실란(SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭: BTBAS) 가스, 디이소프로필아미노실란(SiH3N[CH(CH3)2]2, 약칭: DIPAS) 가스 등의 아미노실란 원료 가스를 사용할 수 있다.
불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
[스텝 2]
스텝 1이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 플라즈마 여기시킨 NH3 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(243b, 243c, 247c, 243d, 247d)의 개폐 제어를, 스텝 1에서의 밸브(243a, 243c, 247c, 243d, 247d)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. NH3 가스는, MFC(241b)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b), 버퍼 실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스가 공급되게 된다.
MFC(241b)로 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 막대 형상 전극(269, 270) 사이에 인가하는 고주파 전력은, 예를 들어 50 내지 1000W의 범위 내의 전력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 100Pa의 범위 내의 압력으로 한다. NH3 가스를 플라즈마 여기시킴으로써 얻어진 활성종(NH3 *)을 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 그 밖의 처리 조건은, 상술한 스텝 1과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
이때, 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는 플라즈마로 활성화시킨 NH3 가스이며, 처리실(201) 내에는 DCS 가스를 흘리지 않고 있다. 따라서, NH3 가스는 기상 반응을 일으키지 않고, 활성화된 상태에서 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 NH3 가스는, 스텝 1에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제1층은 플라즈마 여기시킨 NH3 가스에 의해 질화되어, 제2층으로서의 Si 및 N을 포함하는 실리콘 질화층(SiN층)으로 변화된다(개질된다).
제2층이 형성된 후, 밸브(243b)를 폐쇄하고, NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제2층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배제하지 않아도 되는 점은, 스텝 1과 마찬가지이다.
N 함유 가스로서는, NH3 가스 외에, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스를 사용할 수 있다. 또한, N 함유 가스로서는, 이들 외에도, 아민을 포함하는 가스, 즉, 아민계 가스를 사용할 수 있다. 아민계 가스로서는, 모노메틸아민(CH3NH2, 약칭: MMA) 가스, 디메틸아민((CH3)2NH, 약칭: DMA) 가스, 트리메틸아민((CH3)3N, 약칭: TMA) 가스, 모노에틸아민(C2H5NH2, 약칭: MEA) 가스, 디에틸아민((C2H5)2NH, 약칭: DEA) 가스, 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA) 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, N 함유 가스로서는, 유기 히드라진 화합물을 포함하는 가스, 즉, 유기 히드라진계 가스를 사용할 수 있다. 유기 히드라진계 가스로서는, 모노메틸히드라진((CH3)HN2H2, 약칭: MMH) 가스, 디메틸히드라진((CH3)2N2H2, 약칭: DMH) 가스, 트리메틸히드라진((CH3)2N2(CH3)H, 약칭: TMH) 가스 등을 사용할 수 있다.
불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 상술한 희가스를 사용할 수 있다.
[소정 횟수 실시]
상술한 스텝 1, 2를 비동시로, 즉, 동기 시키지 않고 교대로 행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 SiN막이 형성된다. 이 사이클은, 복수 회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1 사이클당 형성되는 제2층의 두께를 원하는 막 두께보다도 작게 하여, 제2층을 적층함으로써 형성되는 SiN막의 막 두께가 원하는 막 두께로 될 때까지, 상술한 사이클을 복수 회 반복하는 것이 바람직하다.
(애프터 퍼지 스텝·대기압 복귀 스텝)
성막 스텝이 종료되면, 가스 공급관(232c, 232d) 각각으로부터 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기관(231)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(웨이퍼 반출 스텝)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되고, 매니폴드(209)의 하단이 개구됨과 함께, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 보트 언로드 후에는 셔터(219s)가 이동되어, 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(220c)을 통해서 셔터(219s)에 의해 시일된다(셔터 클로즈). 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 반응관(203)의 외부로 반출된 후, 보트(217)로부터 취출되게 된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 클리닝 처리
상술한 성막 처리를 행하면, 처리실(201) 내의 부재의 표면, 예를 들어 반응관(203)의 내벽, 노즐(249a)의 표면, 격벽(237a)의 표면, 보트(217)의 표면 등에, SiN막 등의 박막을 포함하는 퇴적물이 누적된다. 즉, N을 포함하는 퇴적물이, 가열된 처리실(201) 내의 부재의 표면에 부착되어 누적된다. 따라서, 이들 퇴적물의 양, 즉, 누적 막 두께가, 퇴적물에 박리나 낙하가 발생하기 전의 소정의 양(두께)에 달한 시점에서, 클리닝 처리가 행하여진다.
클리닝 처리는, 처리실(201) 내에 불소계 가스로서 예를 들어 F2 가스를 공급함으로써 행하여진다. 이하, 본 실시 형태에서의 클리닝 처리의 일례를, 도 5를 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
(보트 반입 스텝)
셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되어, 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 그 후, 빈 보트(217), 즉, 웨이퍼(200)를 장전하고 있지 않은 보트(217)가, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어올려져서 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은 O링(220b)을 통해서 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태가 된다.
(압력·온도 조정 스텝)
처리실(201) 내가 원하는 압력으로 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 진공 펌프(246)는, 적어도 클리닝 처리가 종료될 때까지의 동안에는 항상 작동시킨 상태를 유지한다. 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도(제2 온도)로 되도록, 히터(207)에 의해 가열된다. 제2 온도는, 예를 들어 제1 온도 이하의 온도로 할 수 있다. 여기에서는, 제2 온도를 제1 온도보다도 낮은 온도로 하는 예, 즉, 처리실(201) 내의 온도를 제1 온도에서 제2 온도로 변경(강온)하는 예에 대해서 설명한다. 또한, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전을 개시한다. 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열, 보트(217)의 회전은, 적어도 클리닝 처리가 완료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다. 단, 보트(217)는 회전시키지 않아도 된다.
(가스 클리닝 스텝)
이 스텝에서는, 성막 처리를 행한 후의 처리실(201) 내, 즉, 퇴적물이 부착된 처리실(201) 내에 F2 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(243a, 243c, 247c, 243d, 247d)의 개폐 제어를, 성막 처리의 스텝 1에서의 밸브(243a, 243c, 247c, 243d, 247d)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. F2 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급관(232a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 가스 공급관(232c)으로부터 N2 가스를 흘림으로써, F2 가스를 가스 공급관(232a) 내에서 희석하여, 처리실(201) 내에 공급하는 F2 가스의 농도를 제어할 수 있다. 가스 공급관(232d)으로부터 N2 가스를 흘림으로써, 버퍼 실(237) 내에의 F2 가스의 침입을 방지할 수 있다. 이때, F2 가스에 불화수소(HF) 가스, 수소(H2) 가스, 일산화질소(NO) 가스 등을 첨가하도록 해도 된다.
이때, APC 밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1330 내지 101300Pa, 바람직하게는 13300 내지 53320Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(241a)로 제어하는 F2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 500 내지 5000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241c, 241d)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. F2 가스를 처리실(201) 내에 공급하는 시간은, 예를 들어 60 내지 1800초, 바람직하게는 120 내지 1200초의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(207)의 온도는, 처리실(201) 내의 온도가, 예를 들어 200 내지 450℃, 바람직하게는 200 내지 400℃의 범위 내의 온도(제2 온도)가 되는 온도로 설정한다.
처리실(201) 내의 온도가 200℃ 미만이 되면, 퇴적물의 에칭 반응이 진행되기 어려워지는 경우가 있다. 처리실(201) 내의 온도를 200℃ 이상으로 함으로써 퇴적물의 에칭 반응을 진행시키는 것이 가능하게 된다.
처리실(201) 내의 온도가 450℃를 초과하면, 에칭 반응이 과잉으로 되어, 처리실(201) 내의 부재가 대미지를 받는 경우가 있다. 처리실(201) 내의 온도를 450℃ 이하로 함으로써, 에칭 반응을 적정하게 억제하여, 처리실(201) 내의 부재의 대미지를 회피시킬 수 있다. 처리실(201) 내의 온도를 400℃ 이하로 함으로써, 에칭 반응을 더욱 적정하게 억제하여, 처리실(201) 내의 부재의 대미지를 보다 확실하게 회피시킬 수 있다.
따라서, 처리실(201) 내의 온도는 200℃ 이상 450℃ 이하, 바람직하게는 200℃ 이상 400℃ 이하의 범위 내의 온도로 하는 것이 좋다.
상술한 조건 하에서 처리실(201) 내에 F2 가스를 공급함으로써, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 부착되어 있던 퇴적물이 제거된다. 즉, 반응관(203)의 내벽, 노즐(249a)의 표면, 격벽(237a)의 표면, 보트(217)의 표면 등에 부착되어 있던 퇴적물이, F2 가스와의 에칭 반응(열화학 반응)에 의해 제거된다.
처리실(201) 내에의 F2 가스의 공급은, 연속적으로 행하도록 해도 되고, 간헐적으로 행하도록 해도 된다. 처리실(201) 내에의 F2 가스의 공급을 간헐적으로 행하는 경우에는, 처리실(201) 내에 F2 가스를 봉입하도록 해도 된다. 처리실(201) 내에의 F2 가스의 공급을 간헐적으로 행함으로써, 처리실(201) 내에서의 불화암모늄(NH4F)이나 테트라플루오로실란(SiF4) 등의 부생성물의 양을 적정하게 제어할 수 있어, 에칭 반응이 진행되기 쉬운 환경을 마련하는 것이 가능하게 된다. 또한, F2 가스의 공급을 간헐적으로 행함으로써, 처리실(201) 내에 압력 변동을 발생시켜, 퇴적물에 대하여 압력의 변동에 수반하는 충격을 부여할 수 있다. 이에 의해, 퇴적물에 크랙이나 박리 등을 발생시켜, 퇴적물의 에칭을 효율적으로 진행시키는 것이 가능하게 된다. 또한, F2 가스의 공급을 간헐적으로 행함으로써, F2 가스의 사용량을 적정하게 억제할 수 있어, 클리닝 처리의 비용을 저감하는 것이 가능하게 된다. 도 5는, 처리실(201) 내에의 F2 가스의 공급을 간헐적으로 행하여, 처리실(201) 내에 압력 변동을 발생시키는 예를 나타내고 있다.
클리닝 가스로서는, F2 가스 외에, 불화염소(ClF3) 가스, 불화질소(NF3) 가스, HF 가스, F2 가스+HF 가스, ClF3 가스+HF 가스, NF3 가스+HF 가스, F2 가스+H2 가스, ClF3 가스+H2 가스, NF3 가스+H2 가스, F2 가스+NO 가스, ClF3 가스+NO 가스, NF3 가스+NO 가스 등의 불소계 가스를 사용할 수 있다.
불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 상술한 희가스를 사용할 수 있다.
(승온 스텝)
가스 클리닝 스텝이 완료되면, 밸브(243a)를 폐쇄하고, 처리실(201) 내에의 F2 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내가 원하는 온도(제3 온도)로 되도록, 처리실(201) 내를 히터(207)에 의해 가열한다. 제3 온도는, 예를 들어 제2 온도 이상의 온도로 할 수 있다. 여기에서는, 제3 온도를 제2 온도보다도 높은 온도로 하는 예, 즉, 처리실(201) 내의 온도를 제2 온도에서 제3 온도로 변경(승온)하는 예에 대해서 설명한다. 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은, 후술하는 다단계 퍼지 스텝이 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
제3 온도는, 가스 클리닝 스텝에서의 처리실(201) 내의 온도(제2 온도)보다도 높은 온도로 하는(제3 온도>제2 온도) 것이 바람직하다. 처리실(201) 내를 이러한 온도로 가열함으로써, 처리실(201) 내의 부재의 표면으로부터의 파티클(이물)원, 예를 들어 퇴적물과 클리닝 가스와의 반응에 의해 생성된 고체의 매우 작은(수Å 정도의) 화합물(이하, 잔류 화합물이라고도 함)의 탈리를 촉진시키는 것이 가능하게 된다. 이것은, 처리실(201) 내를 상술한 바와 같이 가열함으로써, NH4F 등의 잔류 화합물이 승화되기 쉬워지기 때문이라고 생각된다. 결과로서, 후술하는 다단계 퍼지 스텝에서, 처리실(201) 내, 노즐(249a, 249b) 내, 버퍼 실(237) 내 등으로부터의 잔류 화합물의 제거를 촉진시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 제3 온도는, 성막 스텝에서의 웨이퍼(200)의 온도(제1 온도) 이상의 온도로 하는(제3 온도≥제1 온도) 것이 바람직하고, 제1 온도보다도 높은 온도로 하는(제3 온도>제1 온도) 것이 보다 바람직하다. 처리실(201) 내를 이러한 온도로 가열함으로써, 잔류 화합물의 승화를 더욱 촉진시켜, 처리실(201) 내의 부재의 표면으로부터의 잔류 화합물의 탈리를 더욱 촉진시키는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 후술하는 다단계 퍼지 스텝에서, 처리실(201) 내, 노즐(249a, 249b) 내, 버퍼 실(237) 내로부터의 잔류 화합물의 제거를 더욱 촉진시키는 것이 가능하게 된다.
히터(207)의 온도는, 처리실(201) 내의 온도가, 상술한 조건을 만족하는 온도이며, 예를 들어 400 내지 630℃, 바람직하게는 550 내지 620℃의 범위 내의 온도(제3 온도)가 되는 온도로 설정한다.
처리실(201) 내의 온도가 400℃ 미만이 되면, 잔류 화합물이 승화되기 어려워져, 다단계 퍼지 스텝에서의 잔류 화합물의 제거 효율이 저하되는 경우가 있다. 처리실(201) 내의 온도를 400℃ 이상으로 함으로써, 잔류 화합물의 승화를 촉진시켜, 다단계 퍼지 스텝에서의 잔류 화합물의 제거 효율을 높이는 것이 가능하게 된다. 처리실(201) 내의 온도를 550℃ 이상으로 함으로써 잔류 화합물의 승화를 보다 촉진시켜, 다단계 퍼지 스텝에서의 잔류 화합물의 제거 효율을 더욱 높이는 것이 가능하게 된다.
처리실(201) 내의 온도가 630℃를 초과하면, 다단계 퍼지 스텝 후에 행하는 처리실(201) 내의 강온에 필요로 하는 시간이 길어져, 클리닝 처리 전체적으로의 효율이 저하되는 경우가 있다. 또한, 처리실(201) 내의 부재가 열에 의해 대미지를 받아버리는 경우도 있다. 처리실(201) 내의 온도를 630℃ 이하로 함으로써, 처리실(201) 내의 강온에 필요로 하는 시간을 단축시킬 수 있어, 클리닝 처리 전체적으로의 효율을 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리실(201) 내의 부재가 받는 열 대미지를 회피하는 것이 가능하게 된다. 처리실(201) 내의 온도를 620℃ 이하로 함으로써, 처리실(201) 내의 강온에 필요로 하는 시간을 더욱 단축시킬 수 있고, 클리닝 처리 전체적으로의 효율을 더욱 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리실(201) 내의 부재가 받는 열 대미지를 더욱 확실하게 회피하는 것이 가능하게 된다.
(다단계 퍼지 스텝)
처리실(201) 내의 온도를 제3 온도로 한 상태에서 다단계 퍼지 스텝(압력 폭 변동 퍼지)을 행한다. 또한, 상술한 승온 스텝의 개시와 함께, 다단계 퍼지 스텝을 개시하도록 해도 된다. 이 스텝에서는, 이하에 나타내는 제1, 제2 퍼지 스텝을 순차 실시한다.
[제1 퍼지 스텝]
이 스텝에서는, 처리실(201) 내의 압력을 후술하는 제1 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서, 처리실(201) 내에 대하여 퍼지(제1 퍼지)를 행한다. 구체적으로는, 처리실(201) 내에 퍼지 가스로서 N2 가스를 공급함으로써 처리실(201) 내를 승압시키는 스텝(승압 스텝 1a)과, 처리실(201) 내를 진공 배기(진공화)함으로써 처리실(201) 내를 강압시키는 스텝(강압 스텝 2a)을 1 사이클로 하는 제1 사이클을 복수 회(2회 이상) 반복한다.
승압 스텝 1a에서는, APC 밸브(244)를 약간 개방한 상태에서, 밸브(243c, 247c, 243d, 247d)를 개방하고, 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급한다. MFC(241c, 241d)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 5000 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 최대 압력은, 예를 들어 400 내지 500Torr(53200 내지 66500Pa)의 범위 내의 압력으로 한다.
승압 스텝 1a는, APC 밸브(244)를 완전 폐쇄(풀 클로즈)로 한 상태에서 행해도 된다. APC 밸브(244)를 완전 폐쇄로 하는 경우에는, APC 밸브(244)를 약간 개방하는 경우보다도 처리실(201) 내의 최대 압력을 크게 하는(높이는) 것이 가능하게 된다. APC 밸브(244)를 약간 개방하는 경우에는, 처리실(201) 내로부터 배기관(231)을 향하는 N2 가스의 약간의 흐름을 형성하여, 배기관(231)으로부터 처리실(201) 내를 향하는 잔류 화합물의 역 확산을 억제할 수 있게 된다.
강압 스텝 2a에서는, 밸브(243c, 247c, 243d, 247d)를 개방하여, N2 가스를 처리실(201) 내에 공급한 상태에서, APC 밸브(244)를 완전 개방(풀 오픈)으로 한다. MFC(241c, 241d)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 최소 압력은, 예를 들어 3 내지 5Torr(399 내지 665Pa)의 범위 내의 압력으로 한다.
또한, 강압 스텝 2a는, 밸브(243c, 247c, 243d, 247d)를 폐쇄하여, 처리실(201) 내에의 N2 가스의 공급을 정지한 상태에서 행해도 된다. 처리실(201) 내에의 N2 가스의 공급을 정지하는 경우에는, 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하는 경우보다도 처리실(201) 내의 최소 압력을 작게 하는(낮게 하는) 것이 가능하게 된다. 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하는 경우에는, 처리실(201) 내로부터 배기관(231)을 향하는 N2 가스의 흐름을 처리실(201) 내에 형성하여, 배기관(231)으로부터 처리실(201) 내를 향하는 잔류 화합물의 역 확산을 억제할 수 있게 된다.
제1 압력 폭, 즉, 승압 스텝 1a의 최대 압력과 강압 스텝 2a의 최소 압력과의 차압은, 후술하는 제2 압력 폭보다도 커서, 예를 들어 395 내지 497Torr(52535 내지 66101Pa)의 범위 내의 크기가 된다. 제1 퍼지 스텝에서는, 처리실(201) 내의 압력을 이러한 큰 압력 폭으로 변동시키면서 퍼지 처리를 행함으로써, 처리실(201) 내에 잔류하고 있는 비교적 사이즈가 큰 잔류 화합물을, 배기관(231)을 통해서 효율적으로 제거하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1 퍼지 스텝에서는, 상술한 사이클을 복수 회 행함으로써, 즉, 제1 압력 폭을 유지한 상태에서 처리실(201) 내의 승강 압을 복수 회 반복함으로써, 처리실(201) 내로부터의 잔류 화합물의 제거를 효과적으로 행하는 것이 가능하게 된다.
[제2 퍼지 스텝]
제1 퍼지 스텝이 종료되면, 제2 퍼지 스텝을 실시한다. 이 스텝에서는, 처리실(201) 내의 압력을 상술한 제1 압력 폭보다도 작은 제2 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서, 처리실(201) 내에 대하여 퍼지(제2 퍼지)를 행한다. 구체적으로는, 처리실(201) 내에 퍼지 가스로서 N2 가스를 공급함으로써 처리실(201) 내를 승압시키는 스텝(승압 스텝 1b)과, 처리실(201) 내를 진공 배기함으로써 처리실(201) 내를 강압시키는 스텝(강압 스텝 2b)을 1 사이클로 하는 제2 사이클을 복수 회(2회 이상) 행한다.
승압 스텝 1b는, 제1 퍼지 스텝의 승압 스텝 1a와 마찬가지의 처리 수순으로 행한다. MFC(241c, 241d)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 승압 스텝 1a에서의 N2 가스의 공급 유량보다도 작은 유량, 예를 들어 1000 내지 2000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 최대 압력은, 승압 스텝 1a에서의 최대 압력보다도 작은 압력, 예를 들어 0.6 내지 1Torr(79.8 내지 133Pa)의 범위 내의 압력으로 한다. 승압 스텝 1b에서는, 승압 스텝 1a와 마찬가지로 APC 밸브(244)를 완전 폐쇄로 해도 된다.
강압 스텝 2b는, 제1 퍼지 스텝의 강압 스텝 2a와 마찬가지의 처리 수순으로 행한다. MFC(241c, 241d)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 강압 스텝 2a에서의 N2 가스의 공급 유량보다도 작은 유량, 예를 들어 0 내지 10sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 최소 압력은, 강압 스텝 2a의 최소 압력 이하의 압력, 바람직하게는 강압 스텝 2a의 최소 압력보다도 작은 압력, 예를 들어 0.01 내지 0.02Torr(1.33 내지 2.66Pa)의 범위 내의 압력으로 한다.
제2 압력 폭, 즉, 승압 스텝 1b의 최대 압력과 강압 스텝 2b의 최소 압력과의 차압은, 상술한 제1 압력 폭보다도 작아, 예를 들어 0.58 내지 0.99Torr(77.14 내지 131.67Pa)의 범위 내의 크기가 된다. 제2 퍼지 스텝에서는, 처리실(201) 내의 압력을 제1 압력 폭보다 작은 제2 압력 폭으로 변동시키면서 퍼지 처리를 행함으로써, 가스 공급관(232a 내지 232d) 내, 노즐(249a, 249b) 내, 버퍼 실(237) 내에 잔류하고 있는 비교적 사이즈가 작은 잔류 화합물을 처리실(201) 내에 효율적으로 이동시켜, 배기관(231)을 통해서 제거하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제2 퍼지 스텝에서는, 상술한 사이클을 복수 회 행함으로써, 즉, 제2 압력 폭을 유지한 상태에서의 처리실(201) 내의 승강 압을 복수 회 반복함으로써, 가스 공급관(232a 내지 232d) 내, 노즐(249a, 249b) 내, 버퍼 실(237) 내에 잔류하고 있는 잔류 화합물을 처리실(201) 내에 효과적으로 이동시켜, 배기관(231)을 통해서 제거하는 것이 가능하게 된다.
퍼지 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 상술한 희가스를 사용할 수 있다.
(강온·대기압 복귀 스텝)
다단계 퍼지 스텝이 완료되면, 히터(207)의 출력을 조정하여, 처리실(201) 내의 온도를 강온시킨다(강온). 즉, 처리실(201) 내의 온도를 제3 온도에서 제1 온도로 변경(강온)한다. 또한, 밸브(243c, 247c, 243d, 247d)를 개방하여, 처리실(201) 내에 N2 가스를 흘린다. 이에 의해, 처리실(201) 내의 분위기가 N2 가스로 치환되어(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 반출 스텝)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되고, 매니폴드(209)의 하단이 개구됨과 함께, 빈 보트(217)가, 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부에 반출(보트 언로드)된다. 이들 일련의 클리닝 처리가 종료되면, 상술한 성막 처리가 재개되게 된다.
(4) 본 실시 형태에 의한 효과
상술한 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 제1 퍼지 스텝에서, 제2 압력 폭보다도 큰 제1 압력 폭으로, 처리실(201) 내의 압력을 변동시키면서 퍼지 처리를 행함으로써, 처리실(201) 내에 잔류하고 있는 비교적 사이즈가 큰 잔류 화합물을, 배기관(231)을 통해서 효율적으로 제거하는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리실(201) 내의 승강 압을 복수 회 반복할 때 제1 압력 폭을 유지함으로써, 처리실(201) 내의 승강 압을 복수 회 반복할 때 제1 압력 폭을 유지하지 않는 경우(예를 들어, 처리실(201) 내의 승강 압을 행할 때마다 제1 압력 폭을 서서히 작게 하는 경우)보다도, 상술한 효과를 확실하게 얻는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 클리닝 처리 후에 행하는 성막 처리의 품질을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(b) 제2 퍼지 스텝에서, 제1 압력 폭보다도 작은 제2 압력 폭으로, 처리실(201) 내의 압력을 변동시키면서 퍼지 처리를 행함으로써, 가스 공급관(232a 내지 232d) 내, 노즐(249a, 249b) 내, 버퍼 실(237) 내에 잔류하고 있는 비교적 사이즈가 작은 잔류 화합물을 처리실(201) 내에 효율적으로 이동시켜, 배기관(231)을 통해서 제거하는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리실(201) 내의 승강 압을 복수 회 반복할 때 제2 압력 폭을 유지함으로써, 처리실(201) 내의 승강 압을 복수 회 반복할 때 제2 압력 폭을 유지하지 않는 경우(예를 들어, 처리실(201) 내의 승강 압을 행할 때마다 제2 압력 폭을 서서히 작게 하는 경우)보다도, 상술한 효과를 확실하게 얻는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 클리닝 처리 후에 행하는 성막 처리의 품질을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(c) 다단계 퍼지 스텝을 행할 때, 처리실(201) 내를 제2 온도보다도 높은 제3 온도로 승온시킴으로써, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 부착된 잔류 화합물을 승화시킬 수 있다. 이에 의해, 다단계 퍼지 스텝에서의 잔류 화합물의 제거 효율을 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, 제3 온도를 제1 온도 이상의 온도, 나아가 제1 온도를 초과하는 온도로 함으로써, 잔류 화합물의 승화를 촉진시켜, 다단계 퍼지 스텝에서의 잔류 화합물의 제거 효율을 더욱 높이는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 클리닝 처리 후에 행하는 성막 처리의 품질을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(d) 다단계 퍼지 스텝에서는, 제1, 제2 퍼지 스텝을 이 순서대로 실시함으로써, 이들 스텝을 다른 순서로 실시하는 경우보다도, 잔류 화합물의 제거 효율을 높이는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 클리닝 처리 후에 행하는 성막 처리의 품질을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(e) 상술한 효과는, 클리닝 가스로서 F2 가스 이외의 불소계 가스를 사용하는 경우나, 퍼지 가스로서 N2 가스 이외의 불활성 가스를 사용하는 경우에도, 마찬가지로 얻을 수 있다. 또한, 원료 가스로서 DCS 가스 이외의 Si 함유 가스를 사용하는 경우나, 반응 가스로서 NH3 가스 이외의 N 함유 가스를 사용하는 경우에도, 마찬가지로 얻을 수 있다.
(5) 변형예
본 실시 형태에서의 클리닝 처리의 시퀀스는, 도 5에 도시하는 형태에 한정되지 않고, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다.
(변형예 1)
도 6에 도시한 바와 같이, 다단계 퍼지 스텝에서는, 제2 퍼지 스텝의 종료 후, 처리실(201) 내의 압력을 제2 압력 폭보다도 작은 제3 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서 처리실(201) 내에 대하여 퍼지(제3 퍼지)를 행하는 제3 퍼지 스텝을 행하도록 해도 된다.
제3 퍼지 스텝에서는, 처리실(201) 내에 퍼지 가스로서 N2 가스를 공급함으로써 처리실(201) 내를 승압시키는 스텝(승압 스텝 1c)과, 처리실(201) 내를 진공 배기함으로써 처리실(201) 내를 강압시키는 스텝(강압 스텝 2c)을 1 사이클로 하는 제3 사이클을 복수 회(2회 이상) 행한다.
승압 스텝 1c는, 제1 퍼지 스텝의 승압 스텝 1a와 마찬가지의 처리 수순으로 행한다. MFC(241c, 241d)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 승압 스텝 1a에서의 N2 가스의 공급 유량보다도 작고, 승압 스텝 1b에서의 N2 가스의 공급 유량보다도 큰 유량, 예를 들어 2000 내지 5000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 최대 압력은, 승압 스텝 1b에서의 최대 압력과 동일 정도 또는 그것보다도 작은 압력, 예를 들어 0.5 내지 1Torr(66.5 내지 133Pa)의 범위 내의 압력으로 한다. 승압 스텝 1c에서는, 승압 스텝 1a와 마찬가지로 APC 밸브(244)를 완전 폐쇄로 해도 된다.
강압 스텝 2c는, 제1 퍼지 스텝의 강압 스텝 2a와 마찬가지의 처리 수순으로 행한다. MFC(241c, 241d)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 강압 스텝 2a에서의 N2 가스의 공급 유량과 동일 정도의 유량이며, 강압 스텝 2b에서의 N2 가스의 공급 유량보다도 큰 유량, 예를 들어 100 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 최소 압력은, 강압 스텝 2a에서의 최소 압력보다도 큰 압력, 예를 들어 0.1 내지 0.3Torr(13.3 내지 39.9Pa)의 범위 내의 압력으로 한다.
제3 압력 폭, 즉, 승압 스텝 1c의 최대 압력과 강압 스텝 2c의 최소 압력과의 차압은, 상술한 제2 압력 폭보다도 작아, 예를 들어 0.2 내지 0.9Torr(26.6 내지 119.7Pa)의 범위 내의 크기가 된다.
본 변형예에 의해서도, 도 5에 도시하는 클리닝 처리와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 제1, 제2 퍼지 스텝 후에 제3 퍼지 스텝을 행함으로써, 제1, 제2 퍼지 스텝을 실시하는 것으로도 전부 제거할 수 없었던 사이즈가 작은 잔류 화합물을, 처리실(201) 내, 가스 공급관(232a 내지 232d) 내, 노즐(249a, 249b) 내, 버퍼 실(237) 내로부터 효율적으로 제거하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제3 퍼지 스텝에서는, 처리실(201) 내의 승강 압을 복수 회 반복할 때 제3 압력 폭을 유지함으로써, 처리실(201) 내의 승강 압을 복수 회 반복할 때 제3 압력 폭을 유지하지 않는 경우(예를 들어, 처리실(201) 내의 승강 압을 행할 때마다 제3 압력 폭을 서서히 작게 하는 경우)보다도, 처리실(201) 내, 가스 공급관(232a 내지 232d) 내, 노즐(249a, 249b) 내, 버퍼 실(237) 내에 잔류하고 있는 잔류 화합물을 효과적으로 제거하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제1, 제2, 제3 퍼지 스텝을 이 순서대로 실시함으로써, 이들 스텝을 다른 순서로 실시하는 경우보다도, 처리실(201) 내, 가스 공급관(232a 내지 232d), 노즐(249a, 249b) 내, 버퍼 실(237) 내 등으로부터의 잔류 화합물의 제거 효율을 높이는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 클리닝 처리 후에 행하는 성막 처리의 품질을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(변형예 2)
가스 클리닝 스텝, 다단계 퍼지 스텝을 실시한 후에, 처리실(201) 내에 처리 가스를 공급함으로써 처리실(201) 내의 프리코팅을 행하는 프리코팅 스텝을 행하도록 해도 된다. 프리코팅 스텝에서는, 빈 보트(217)를 처리실(201) 내에 반입한 상태에서 상술한 성막 처리와 마찬가지의 처리를 행함으로써, 처리실(201) 내의 부재의 표면 상에 프리코팅층으로서의 SiN층을 형성한다. 프리코팅 스텝의 처리 수순, 처리 조건은, 처리실(201) 내의 온도를 제외하고, 상술한 성막 처리의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다. 프리코팅 스텝에서의 처리실(201) 내의 온도는, 상술한 제1 온도보다도, 예를 들어 50 내지 100℃ 높은 온도로 한다. 이에 의해, 프리코팅층의 형성 레이트를, 성막 스텝에서의 SiN막의 성막 레이트보다도 크게 하여, 전체적으로의 클리닝 처리의 실시 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 도 7은, 프리코팅 스텝에서의 처리실(201) 내의 온도를, 다단계 퍼지 스텝에서의 처리실(201) 내의 온도(제3 온도)와 동일하게 하는 예를 나타내고 있다. 이렇게 함으로써, 처리실(201) 내의 승강 온도에 수반하는 대기 시간을 불필요하게 할 수 있어, 전체적으로의 클리닝 처리의 실시 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다. 프리코팅층의 두께는, 예를 들어 20 내지 50nm 정도의 두께로 한다.
본 변형예에서도, 도 5에 도시하는 클리닝 처리와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 본 변형예에 의하면, 프리코팅 처리를 행함으로써, 처리실(201) 내에 잔류하고 있는 잔류 화합물을 반응시켜, 안정화시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리실(201) 내에 잔류하고 있는 잔류 화합물을 프리코팅층으로 고정하여, 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이들에 의해, 클리닝 처리 후에 행하는 성막 처리의 품질을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 다단계 퍼지 스텝의 실시 후에 프리코팅 스텝을 행함으로써, 즉, 프리코팅층의 하지가 되는 처리실(201)의 내벽 등으로부터 잔류 화합물을 제거한 후에 프리코팅 스텝을 행함으로써, 잔류 화합물과 함께 프리코팅층이 박리됨으로 인한 이물의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 클리닝 처리 후에 행하는 성막 처리의 품질을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(변형예 3)
도 7에 도시한 바와 같이, 프리코팅 스텝을 실시한 후, 상술한 다단계 퍼지 스텝을 다시 실시하도록 해도 된다. 다단계 퍼지 스텝을 다시 실시할 때는, 제1, 제2 퍼지 스텝을 이 순서대로 실시해도 되고, 제1, 제2, 제3 퍼지 스텝을 이 순서대로 실시해도 된다. 프리코팅 스텝의 실시 후에 행하는 다단계 퍼지 스텝의 처리 수순, 처리 조건은, 프리코팅 스텝의 실시 전에 행하는 다단계 퍼지 스텝의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
본 변형예에서도, 도 5에 도시하는 클리닝 처리나, 변형예 2와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 프리코팅 스텝의 실시 후에 다단계 퍼지 스텝을 다시 실시함으로써, 프리코팅 스텝을 실시함으로써 이물이 발생하는 경우에, 그 이물을 처리실(201) 내로부터 효과적으로 제거하는 것이 가능하게 된다. 또한, 프리코팅 스텝을 실시한 후, 제1, 제2 퍼지 스텝을 이 순서대로 실시하거나, 제1, 제2, 제3 퍼지 스텝을 이 순서대로 실시하거나 함으로써, 프리코팅 스텝을 실시함으로써 이물이 발생하는 경우에, 그 이물을 처리실(201) 내로부터 더욱 효과적으로 제거하는 것이 가능하게 된다. 이들에 의해, 클리닝 처리 후에 행하는 성막 처리의 품질을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(변형예 4)
제2 퍼지 스텝에서는, 승압 스텝 1b에서, 처리실(201) 내에 N2 가스를 플래시 플로우에 의해 공급하도록 해도 된다.
플래시 플로우 공급을 행할 때는, 밸브(247c, 247d)를 폐쇄하고, 밸브(243c, 243d)를 개방하여, 밸브(247c, 243c)간의 가스 공급관(232c) 내와, 밸브(247d, 243d)간의 가스 공급관(232d) 내의 각각(이하, 이들을 가스 저류부라고도 함)에, N2 가스를 충전한다. 그리고, 가스 저류부 내에 소정량의 N2 가스가 고이면, 밸브(243c, 243d)를 폐쇄하고, 밸브(247c, 247d)를 개방한다. 이에 의해, 미리 가스 저류부 내에 저류해 둔 고압의 N2 가스를, 노즐(249a, 249b), 버퍼 실(237)을 통해서, 진공화한 상태의 처리실(201) 내에 단숨에 공급할 수 있다.
본 변형예에서도, 도 5에 도시하는 클리닝 처리와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 제2 퍼지 스텝에서, 처리실(201) 내에 N2 가스를 플래시 플로우에 의해 공급함으로써, 가스 공급관(232a 내지 232d) 내, 노즐(249a, 249b) 내, 버퍼 실(237) 내에 잔류하고 있는 비교적 사이즈가 작은 잔류 화합물을, 처리실(201) 내에 압출하여, 처리실(201) 내에 보다 효율적으로 이동시켜, 배기관(231)을 통해서 제거하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 클리닝 처리 후에 행하는 성막 처리의 품질을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
가스 저류부로서는, 상술한 바와 같이 가스 공급관(232c, 232d)을 사용해도 되고, 가스 공급관(232c, 232d)에 새롭게 밀폐 용기(탱크)를 설치해서 사용해도 된다. 예를 들어, 가스 공급관(232c)에 있어서의 밸브(243c, 247c)의 사이, 가스 공급관(232d)에 있어서의 밸브(243d, 247d)의 사이에, 가스 공급관(232c, 232d)보다도 큰 용적을 갖는 탱크를 각각 설치하여, 이들을 가스 저류부로서 사용해도 된다. 이 경우, 플래시 플로우에 의한 N2 가스의 공급량을 증가시켜, 가스 공급관(232a 내지 232d) 내, 노즐(249a, 249b) 내, 버퍼 실(237) 내로부터의 잔류 화합물의 제거 효율을 더욱 높이는 것이 가능하게 된다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 웨이퍼 상에 SiN막을 형성할 때, 스텝 1, 2를 비동시로 행하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 이 형태에 한정되지 않고, 스텝 1, 2를 동시에 소정 횟수(n회) 행하도록 해도 된다. 이 경우에도, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건에서 성막을 행할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에서, 처리실 내에 대하여 클리닝 처리를 행할 수 있다.
또한 예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 웨이퍼 상에 SiN막을 형성하는 처리를 행한 후, 처리실 내에 대하여 클리닝 처리를 행하는 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상술한 클리닝 처리는, 웨이퍼 상에 실리콘막(Si막), 실리콘 탄화막(SiC막), 실리콘 탄질화막(SiCN막), 실리콘 산화막(SiO막), 실리콘 산탄화막(SiOC막), 실리콘 산질화막(SiON막), 실리콘 산탄질화막(SiOCN막), 실리콘 붕질화막(SiBN막), 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막), 붕소질화막(BN막), 붕소탄질화막(BCN막), 게르마늄막(Ge막), 실리콘 게르마늄 막(SiGe막) 등의 반금속 원소를 포함하는 막, 즉, 반금속계 박막을 형성한 후, 처리실 내에 대하여 클리닝 처리를 행하는 경우에도, 적합하게 적용 가능하다.
또한 예를 들어, 본 발명은 웨이퍼 상에 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 이트륨(Y), La(란탄), 스트론튬(Sr), 알루미늄(Al) 등의 금속 원소를 포함하는 막, 즉, 금속계 박막을 형성한 후, 처리실 내에 대하여 클리닝 처리를 행하는 경우에도, 적합하게 적용 가능하다. 즉, 본 발명은 웨이퍼 상에 Ti, Zr, Hf, Ta, Nb, Mo, W, Y, La, Sr, Al 등의 금속 원소를 포함하는 질화막, 탄질화막, 산화막, 산탄화막, 산질화막, 산탄질화막, 붕질화막, 붕탄질화막, 금속 원소 단체 막 등을 형성한 후, 처리실 내에 대하여 클리닝 처리를 행하는 경우에도, 적합하게 적용 가능하다.
즉, 본 발명은 웨이퍼 상에 반금속 원소나 금속 원소를 포함하는 막을 형성하는 처리를 행한 후, 처리실 내에 대하여 클리닝 처리를 행하는 경우에, 적합하게 적용할 수 있다. 클리닝 처리의 처리 수순, 처리 조건은, 상술한 실시 형태나 변형예의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다. 이들 경우에 있어서도, 상술한 실시 형태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
성막 처리나 클리닝 처리에 사용되는 레시피(처리 수순이나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)는, 처리 내용(형성, 또는, 제거하는 막의 종류, 조성비, 막질, 막 두께, 처리 수순, 처리 조건 등)에 따라서 개별로 준비하여, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 통해서 기억 장치(121c) 내에 저장해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 처리를 개시할 때, CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서, 처리 내용에 따라 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 1대의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 막을, 재현성 좋게 형성할 수 있게 되고, 각각의 경우에 적정한 처리를 행할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 부담(처리 수순이나 처리 조건 등의 입력 부담 등)을 저감할 수 있어, 조작 미스를 회피하면서, 처리를 신속히 개시할 수 있게 된다.
상술한 레시피는, 새롭게 작성하는 경우에 한하지 않고, 예를 들어 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 변경함으로써 준비해도 된다. 레시피를 변경하는 경우에는, 변경 후의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체를 통해서, 기판 처리 장치에 인스톨해도 된다. 또한, 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여, 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 직접 변경하도록 해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 한번에 복수 매의 기판을 처리하는 뱃치식의 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 낱장식의 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 핫월형의 처리 로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 콜드월형의 처리 로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다. 이들 경우에 있어서도, 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건으로 할 수 있다.
예를 들어, 도 10의 (a)에 나타내는 처리 로(302)를 구비한 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 본 발명은 적합하게 적용할 수 있다. 처리 로(302)는, 처리실(301)을 형성하는 처리 용기(303)와, 처리실(301) 내에 가스를 샤워 형상으로 공급하는 가스 공급부로서의 샤워 헤드(303s)와, 1매 또는 수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 지지하는 지지대(317)와, 지지대(317)를 하방으로부터 지지하는 회전축(355)과, 지지대(317)에 설치된 히터(307)를 구비하고 있다. 샤워 헤드(303s)의 인렛(가스 도입구)에는, 가스 공급 포트(332a, 332b)가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332a)에는, 상술한 실시 형태의 원료 가스 공급계, 클리닝 가스 공급계와 마찬가지의 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332b)에는, 가스를 플라즈마 여기시켜서 공급하는 여기부로서의 리모트 플라즈마 유닛(플라즈마 생성 장치)(339b)과, 상술한 실시 형태의 반응 가스 공급계와 마찬가지의 공급계가 접속되어 있다. 샤워 헤드(303s)의 아울렛(가스 배출구)에는, 처리실(301) 내에 가스를 샤워 형상으로 공급하는 가스 분산판이 설치되어 있다. 샤워 헤드(303s)는, 처리실(301) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 표면과 대향(대면)하는 위치에 설치되어 있다. 처리 용기(303)에는, 처리실(301) 내를 배기하는 배기 포트(331)가 설치되어 있다. 배기 포트(331)에는, 상술한 실시 형태의 배기계와 마찬가지의 배기계가 접속되어 있다.
또한 예를 들어, 도 10의 (b)에 나타내는 처리 로(402)를 구비한 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 본 발명은 적합하게 적용할 수 있다. 처리 로(402)는, 처리실(401)을 형성하는 처리 용기(403)와, 1매 또는 수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 지지하는 지지대(417)와, 지지대(417)를 하방으로부터 지지하는 회전축(455)과, 처리 용기(403) 내의 웨이퍼(200)를 향해서 광 조사를 행하는 램프 히터(407)와, 램프 히터(407)의 광을 투과시키는 석영창(403w)을 구비하고 있다. 처리 용기(403)에는, 가스 공급 포트(432a, 432b)가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432a)에는, 상술한 실시 형태의 원료 가스 공급계, 클리닝 가스 공급계와 마찬가지의 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432b)에는, 상술한 리모트 플라즈마 유닛(339b)과, 상술한 실시 형태의 반응 가스 공급계와 마찬가지의 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432a, 432b)는 처리실(401) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 단부의 측방, 즉, 처리실(401) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 표면과 대향하지 않는 위치에 각각 설치되어 있다. 처리 용기(403)에는, 처리실(401) 내를 배기하는 배기 포트(431)가 설치되어 있다. 배기 포트(431)에는, 상술한 실시 형태의 배기계와 마찬가지의 배기계가 접속되어 있다.
이들 기판 처리 장치를 사용하는 경우에도, 상술한 실시 형태나 변형예와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에서 성막 처리나 클리닝 처리를 행할 수 있으며, 상술한 실시 형태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 실시 형태나 변형예 등은, 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 또한, 이때의 처리 수순, 처리 조건은, 상술한 실시 형태나 변형예 등의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
[실시예]
이하, 상술한 실시 형태에서 얻어지는 효과를 뒷받침하는 실험 결과에 대해서 설명한다.
실시예로서, 상술한 실시 형태에서의 기판 처리 장치를 사용하여, 성막 처리 후의 처리실 내에 대하여, 도 7에 나타내는 클리닝 시퀀스에 의한 클리닝 처리를 실시한 후, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스에 의한 성막 처리(뱃치 처리)를 3회 실시하였다. 원료 가스로서는 DCS 가스를, 반응 가스로서는 NH3 가스를, 클리닝 가스로서는 F2 가스를, 퍼지 가스로서는 N2 가스를 사용하였다. 또한, 클리닝 처리의 다단계 퍼지 스텝에서의 제2 퍼지 스텝에서는, 처리실 내에 N2 가스를 플래시 플로우에 의해 공급하였다. 처리 조건은, 상술한 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건으로 하였다. 뱃치 처리를 종료할 때마다, 웨이퍼 배열 영역에서의 상부, 중앙부, 하부에 위치하는 성막 처리 후의 웨이퍼 상에 부착되어 있는 파티클의 수를 측정하였다.
비교예로서, 상술한 실시 형태에서의 기판 처리 장치를 사용하여, 성막 처리 후의 처리실 내에 대하여, 도 8에 나타내는 클리닝 시퀀스에 의한 클리닝 처리를 실시한 후, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스에 의한 성막 처리(뱃치 처리)를 3회 실시하였다. 원료 가스로서는 DCS 가스를, 반응 가스로서는 NH3 가스를, 클리닝 가스로서는 F2 가스를, 퍼지 가스로서는 N2 가스를 사용하였다. 클리닝 처리에서는, 실시예와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에서 가스 클리닝 스텝을 실시하였다. 그 후, 실시예의 제1 퍼지 스텝과 마찬가지의 처리 수순으로 사이클 퍼지 스텝을 실시하였다. 사이클 퍼지 스텝을 행할 때는, 처리실 내에서의 압력차를, 실시예의 제1 퍼지 스텝에서의 처리실 내의 압력차보다도 작은 일정한 크기로 유지하였다. 뱃치 처리를 종료할 때마다, 웨이퍼 배열 영역에서의 상부, 중앙부, 하부에 위치하는 성막 처리 후의 웨이퍼 상에 부착되어 있는 파티클의 수를 측정하였다.
도 9에서의 막대그래프는 웨이퍼 상에 부착된 파티클의 수를, 꺽은선 그래프는 누적 막 두께를 각각 나타내고 있다. 도 9에서의 횡축은, 실시예, 비교예를 순서대로 나타내고 있다. 도면 중에 있어서의 「Top」 「Cen」 「Btm」은, 웨이퍼 배열 영역에서의 상부, 중앙부, 하부를, 「1」 「2」 「3」은, 뱃치 처리의 실시 횟수를 각각 나타내고 있다. 도 9에서의 좌측의 종축은 웨이퍼 상에 부착되어 있는 파티클의 수(개)를 나타내고 있고, 우측의 종축은 누적 막 두께(nm)를 나타내고 있다.
도 9에 의하면, 클리닝 처리가 종료된 후에 측정된 파티클의 수는, 실시예가 비교예보다도 훨씬 적은 것을 알 수 있다. 이것은, 가스 클리닝 스텝의 실시 후에 다단계 퍼지 스텝 등을 행함으로써, 가스 클리닝 스텝의 실시 후에 사이클 퍼지 스텝만을 행하는 경우보다도, 처리실 내로부터 잔류 화합물을 효과적으로 제거할 수 있었기 때문이라고 생각된다.
200 : 웨이퍼(기판) 201 : 처리실
202 : 처리 로 207 : 히터
231 : 배기관 232a : 가스 공급관
232b : 가스 공급관

Claims (20)

  1. 처리실 내의 기판에 대하여 처리 가스를 공급함으로써 상기 기판을 처리하는 공정과,
    상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급함으로써 상기 처리실 내를 승압시키는 공정과, 상기 처리실 내를 진공 배기함으로써 상기 처리실 내를 강압시키는 공정을 1 사이클로 하는 제1 사이클을 복수 회 반복함으로써, 상기 처리실 내의 압력을 제1 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서 상기 처리실 내에 대하여 제1 퍼지를 행하는 공정과,
    상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급함으로써 상기 처리실 내를 승압시키는 공정과, 상기 처리실 내를 진공 배기함으로써 상기 처리실 내를 강압시키는 공정을 1 사이클로 하는 제2 사이클을 복수 회 반복함으로써, 상기 처리실 내의 압력을 상기 제1 압력 폭보다도 작은 제2 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서 상기 처리실 내에 대하여 제2 퍼지를 행하는 공정
    을 포함하고,
    상기 제1 퍼지를 행하는 공정에서는 제1 최대 압력으로 승압한 후 제1 최소 압력으로 강압하여 상기 처리실 내의 압력을 변동시키면서 퍼지 처리를 행하고, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정에서는 제2 최대 압력으로 승압한 후 제2 최소 압력으로 강압하여 상기 처리실 내의 압력을 변동시키면서 퍼지 처리를 행하고, 상기 제1 최대 압력과 상기 제1 최소 압력의 차는 상기 제2 최대 압력과 상기 제2 최소 압력의 차보다 크도록 유지하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 퍼지를 행하는 공정에서의 상기 처리실 내의 최대 압력을, 상기 제1 퍼지를 행하는 공정에서의 상기 처리실 내의 최대 압력보다도 작게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 퍼지를 행하는 공정, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정을, 이 순서대로 실시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 퍼지를 행하는 공정, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정을 실시한 후에, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급함으로써 상기 처리실 내의 프리코팅을 행하는 공정을 더 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프리코팅을 행하는 공정을 실시한 후, 상기 제1 퍼지를 행하는 공정, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정을 다시 실시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급함으로써 상기 처리실 내를 승압시키는 공정과, 상기 처리실 내를 진공 배기함으로써 상기 처리실 내를 강압시키는 공정을 1 사이클로 하는 제3 사이클을 복수 회 반복함으로써, 상기 처리실 내의 압력을 상기 제2 압력 폭보다도 작은 제3 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서 상기 처리실 내에 대하여 제3 퍼지를 행하는 공정을 더 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 퍼지를 행하는 공정에서의 상기 처리실 내의 최대 압력을, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정에서의 상기 처리실 내의 최대 압력 이하로 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 퍼지를 행하는 공정, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정, 상기 제3 퍼지를 행하는 공정을, 이 순서대로 실시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 퍼지를 행하는 공정, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정, 상기 제3 퍼지를 행하는 공정을 실시한 후에, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급함으로써 상기 처리실 내의 프리코팅을 행하는 공정을 더 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프리코팅을 행하는 공정을 실시한 후, 상기 제1 퍼지를 행하는 공정, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정을 다시 실시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 프리코팅을 행하는 공정을 실시한 후, 상기 제1 퍼지를 행하는 공정, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정, 상기 제3 퍼지를 행하는 공정을 다시 실시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 프리코팅을 행하는 공정을 실시한 후, 상기 제1 퍼지를 행하는 공정, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정, 상기 제3 퍼지를 행하는 공정을 이 순서대로 실시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 퍼지를 행하는 공정에서는, 상기 처리실 내를 승압시키는 공정에서, 상기 처리실 내에 상기 퍼지 가스를 플래시 플로우에 의해 공급하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 처리실 내에 불소계 가스를 공급함으로써 상기 처리실 내에 부착된 퇴적물을 제거하는 공정을 더 포함하고,
    상기 제1 퍼지를 행하는 공정, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정은, 상기 퇴적물을 제거하는 공정을 실시한 후에 실시되는, 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 퍼지를 행하는 공정, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정을, 상기 퇴적물을 제거하는 공정에서의 상기 처리실 내의 온도보다도 높은 온도 하에서 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 퍼지를 행하는 공정, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정을, 상기 기판을 처리하는 공정에서의 상기 처리실 내의 온도 이상의 온도 하에서 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 퍼지를 행하는 공정, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정을, 상기 기판을 처리하는 공정에서의 상기 처리실 내의 온도보다도 높은 온도 하에서 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 퍼지를 행하는 공정, 상기 제2 퍼지를 행하는 공정을, 상기 처리실 내에 기판이 존재하지 않는 상태에서 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 기판이 처리되는 처리실과,
    상기 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급계와,
    상기 처리실 내를 배기하는 배기계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 처리 가스를 공급함으로써 행하는 상기 기판에의 처리와,
    상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급함으로써 상기 처리실 내를 승압시키는 처리와, 상기 처리실 내를 진공 배기함으로써 상기 처리실 내를 강압시키는 처리를 1 사이클로 하는 제1 사이클을 복수 회 반복함으로써, 상기 처리실 내의 압력을 제1 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서 상기 처리실 내에 대하여 제1 퍼지를 행하는 처리와,
    상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급함으로써 상기 처리실 내를 승압시키는 처리와, 상기 처리실 내를 진공 배기함으로써 상기 처리실 내를 강압시키는 처리를 1 사이클로 하는 제2 사이클을 복수 회 반복함으로써, 상기 처리실 내의 압력을 상기 제1 압력 폭보다도 작은 제2 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서 상기 처리실 내에 대하여 제2 퍼지를 행하는 처리
    를 실시시키도록, 상기 가스 공급계 및 상기 배기계를 제어하도록 구성되는 제어부
    를 포함하고,
    상기 제1 퍼지를 행하는 처리에서는 제1 최대 압력으로 승압한 후 제1 최소 압력으로 강압하여 상기 처리실 내의 압력을 변동시키면서 퍼지 처리를 행하고, 상기 제2 퍼지를 행하는 처리에서는 제2 최대 압력으로 승압한 후 제2 최소 압력으로 강압하여 상기 처리실 내의 압력을 변동시키면서 퍼지 처리를 행하고, 상기 제1 최대 압력과 상기 제1 최소 압력의 차는 상기 제2 최대 압력과 상기 제2 최소 압력의 차보다 크도록 유지하는, 기판 처리 장치.
  20. 기판 처리 장치의 처리실 내의 기판에 대하여 처리 가스를 공급함으로써 상기 기판을 처리하는 단계와,
    상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급함으로써 상기 처리실 내를 승압시키는 수순과, 상기 처리실 내를 진공 배기함으로써 상기 처리실 내를 강압시키는 수순을 1 사이클로 하는 제1 사이클을 복수 회 반복함으로써, 상기 처리실 내의 압력을 제1 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서 상기 처리실 내에 대하여 제1 퍼지를 행하는 단계와,
    상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급함으로써 상기 처리실 내를 승압시키는 수순과, 상기 처리실 내를 진공 배기함으로써 상기 처리실 내를 강압시키는 수순을 1 사이클로 하는 제2 사이클을 복수 회 반복함으로써, 상기 처리실 내의 압력을 상기 제1 압력 폭보다도 작은 제2 압력 폭으로 주기적으로 변동시키면서 상기 처리실 내에 대하여 제2 퍼지를 행하는 단계 - 상기 제1 퍼지를 행하는 단계에서는 제1 최대 압력으로 승압한 후 제1 최소 압력으로 강압하여 상기 처리실 내의 압력을 변동시키면서 퍼지 처리를 행하고, 상기 제2 퍼지를 행하는 단계에서는 제2 최대 압력으로 승압한 후 제2 최소 압력으로 강압하여 상기 처리실 내의 압력을 변동시키면서 퍼지 처리를 행하고, 상기 제1 최대 압력과 상기 제1 최소 압력의 차는 상기 제2 최대 압력과 상기 제2 최소 압력의 차보다 크도록 유지함 -
    를 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9735069B2 (en) 2015-09-23 2017-08-15 Lam Research Corporation Method and apparatus for determining process rate
JP6863107B2 (ja) * 2017-06-13 2021-04-21 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜装置のクリーニング方法及び記憶媒体
FR3068506B1 (fr) * 2017-06-30 2020-02-21 Soitec Procede pour preparer un support pour une structure semi-conductrice
JP6906205B2 (ja) * 2017-08-01 2021-07-21 株式会社サイオクス 半導体積層物の製造方法および窒化物結晶基板の製造方法
US10302553B2 (en) * 2017-08-30 2019-05-28 Lam Research Corporation Gas exhaust by-product measurement system
CN110870050A (zh) 2017-09-25 2020-03-06 株式会社国际电气 衬底处理装置、石英反应管、清洁方法以及程序
JP6830878B2 (ja) 2017-09-28 2021-02-17 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム
US10784174B2 (en) 2017-10-13 2020-09-22 Lam Research Corporation Method and apparatus for determining etch process parameters
JP7224168B2 (ja) * 2017-12-27 2023-02-17 エドワーズ株式会社 真空ポンプおよびこれに用いられる固定部品、排気ポート、制御手段
JP6964515B2 (ja) * 2017-12-27 2021-11-10 東京エレクトロン株式会社 サセプターのクリーニング方法
SG11202008066PA (en) * 2018-02-23 2020-09-29 Kokusai Electric Corp Cleaning method, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and program
JP6789257B2 (ja) 2018-02-28 2020-11-25 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
JP6826558B2 (ja) * 2018-06-04 2021-02-03 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
JP7012613B2 (ja) * 2018-07-13 2022-01-28 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP6860537B2 (ja) 2018-09-25 2021-04-14 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
KR102414102B1 (ko) * 2018-11-08 2022-06-30 주식회사 원익아이피에스 박막 증착 방법
JP7304692B2 (ja) * 2018-12-13 2023-07-07 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法および基板処理装置
TWI764068B (zh) * 2019-01-11 2022-05-11 日商國際電氣股份有限公司 半導體裝置之製造方法、基板處理方法、基板處理裝置及程式
KR20210120073A (ko) * 2019-02-28 2021-10-06 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
KR102552458B1 (ko) * 2019-07-31 2023-07-06 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 기판 처리 장치, 기판 지지구 및 반도체 장치의 제조 방법
JP7016920B2 (ja) * 2019-07-31 2022-02-07 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、基板支持具、半導体装置の製造方法および基板処理方法
JP6999616B2 (ja) * 2019-08-07 2022-01-18 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
US11631571B2 (en) 2019-08-12 2023-04-18 Kurt J. Lesker Company Ultra high purity conditions for atomic scale processing
WO2021053836A1 (ja) * 2019-09-20 2021-03-25 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
JP7170692B2 (ja) * 2019-10-31 2022-11-14 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP7030858B2 (ja) * 2020-01-06 2022-03-07 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP7113041B2 (ja) 2020-03-04 2022-08-04 株式会社Kokusai Electric クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6917495B1 (ja) * 2020-03-04 2021-08-11 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP2021153141A (ja) * 2020-03-24 2021-09-30 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置
US20210317575A1 (en) * 2020-04-14 2021-10-14 Wonik Ips Co., Ltd. Substrate processing apparatus
CN111979527A (zh) * 2020-08-31 2020-11-24 王丽 一种制备半导体材料的金属有机源喷雾装置及其工艺

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4228008B2 (ja) * 2006-08-23 2009-02-25 エルピーダメモリ株式会社 半導体装置の製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9008571D0 (en) 1990-04-17 1990-06-13 Electrolux Northern Lawn mowers
JP2004247678A (ja) * 2003-02-17 2004-09-02 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法、及び半導体製造装置のクリーニング方法
US7556839B2 (en) 2004-03-29 2009-07-07 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device and apparatus for processing substrate
JP2006165317A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Elpida Memory Inc 半導体製造装置のクリーニング方法
JP4918452B2 (ja) * 2007-10-11 2012-04-18 東京エレクトロン株式会社 薄膜形成装置の洗浄方法、薄膜形成方法、薄膜形成装置及びプログラム
JP5036849B2 (ja) * 2009-08-27 2012-09-26 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、クリーニング方法および基板処理装置
CN105304502B (zh) * 2010-03-26 2018-07-03 株式会社半导体能源研究所 半导体装置的制造方法
JP5087653B2 (ja) 2010-04-27 2012-12-05 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、クリーニング方法及び基板処理装置
JP2014146826A (ja) * 2010-07-15 2014-08-14 Tokyo Electron Ltd 薄膜形成装置の洗浄方法、薄膜形成方法、及び、薄膜形成装置
CN103081071B (zh) * 2010-08-03 2015-09-30 东京毅力科创株式会社 基板处理方法和基板处理装置
JP2013207057A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置、基板の製造方法、及び、基板処理装置のクリーニング方法
KR101750633B1 (ko) * 2012-07-30 2017-06-23 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체
JP5546654B2 (ja) * 2013-02-01 2014-07-09 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体製造方法、基板処理方法、及び異物除去方法
JP5848788B2 (ja) 2014-02-12 2016-01-27 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体製造方法、基板処理方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4228008B2 (ja) * 2006-08-23 2009-02-25 エルピーダメモリ株式会社 半導体装置の製造方法

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Publication number Publication date
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