KR102460932B1

KR102460932B1 - 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR102460932B1
Application number: KR1020190069143A
Authority: KR
Inventors: 히토시 가토
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2022-11-01
Also published as: KR20190142224A; JP2019220515A; US20190382894A1; US10920316B2; JP7068937B2

Abstract

처리실과,
해당 처리실 내에 마련되고, 둘레 방향을 따라 기판을 표면 상에 적재 가능한 회전 테이블과,
해당 회전 테이블에 처리 가스를 공급 가능한 처리 가스 토출면을 갖는 처리 가스 공급부와,
해당 처리 가스 토출면의 적어도 상기 회전 테이블의 회전 방향의 하류측으로 연장되고, 상기 회전 테이블의 일부를 덮어서 상기 회전 테이블과 상기 처리 가스 토출면 사이에 하방 공간을 형성함과 함께, 상기 처리실의 천장면 사이에 상방 공간을 형성하는 공간 구획 부재와,
해당 공간 구획 부재의 상기 회전 테이블의 상기 회전 방향의 상기 하류측에 마련되고, 상기 회전 테이블의 반경 방향을 따라서 연장되고, 측면의 상기 공간 구획 부재보다도 낮은 위치에 하부 배기구를 갖는 배기 덕트와,
상기 공간 구획 부재보다도 높은 위치에 마련된 상부 배기구를 갖는 기판 처리 장치.

Description

기판 처리 장치 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 개시는, 기판 처리 장치에 관한 것이다.

종래부터, 진공 용기 내에 있어서, BTBAS 가스가 공급되는 처리 영역과 O₃ 가스가 공급되는 처리 영역을, 수평면을 따라 회전하는 회전 테이블의 둘레 방향을 따라 배치하고, 처리 영역의 BTBAS 가스를 배기하기 위해서, 회전 테이블의 외측에 마련된 배기구를 설치함과 함께, 이 배기구를 덮고, 기판 적재 영역의 외측 모서리로부터 내측 모서리에 걸쳐서 뻗는 중공체로 이루어지는 배기 덕트를 마련한 성막 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

이 배기 덕트에는, 기판 적재 영역의 적어도 내측 모서리측의 위치에 제2 배기용 개구부가 마련되어 있고, 제1 처리 가스 노즐로부터 토출된 BTBAS 가스는, 이 제2 배기용 개구부를 향하여 흐르므로, 웨이퍼 W의 직경 방향으로 높은 균일성을 갖고 BTBAS 가스가 공급되어, 면내 균일성이 높은 성막 처리를 행할 수 있다.

일본 특허 공개 제2013-42008호 공보

본 개시는, 처리실 내의 처리 영역에, 처리 가스의 정류나 흡착의 촉진 등을 위하여 상방 공간과 하방 공간을 구획하는 공간 구획 부재가 마련되어 있는 경우에, 상방 공간과 하방 공간을 흐르는 가스를 효율적으로 배기할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 개시의 일 형태에 관한 기판 처리 장치는, 처리실과,

해당 처리실 내에 마련되고, 둘레 방향을 따라 기판을 표면 상에 적재 가능한 회전 테이블과,

해당 회전 테이블에 처리 가스를 공급 가능한 처리 가스 토출면을 갖는 처리 가스 공급부와,

해당 처리 가스 토출면의 적어도 상기 회전 테이블의 회전 방향 하류측으로 연장되고, 상기 회전 테이블의 일부를 덮어서 상기 회전 테이블과 상기 처리 가스 토출면 사이에 하방 공간을 형성함과 함께, 상기 처리실의 천장면 사이에 상방 공간을 형성하는 공간 구획 부재와,

해당 공간 구획 부재의 상기 회전 테이블의 상기 회전 방향의 상기 하류측에 마련되고, 상기 회전 테이블의 반경 방향을 따라서 연장되고, 측면의 상기 공간 구획 부재보다도 낮은 위치에 하부 배기구를 갖는 배기 덕트와,

상기 공간 구획 부재보다도 높은 위치에 마련된 상부 배기구를 갖는다.

본 개시에 의하면, 공간 구획 부재로 구획된 처리 영역 내의 상방 공간과 하방 공간을 효율적으로 배기할 수 있다.

도 1은, 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 개략 종단면도이다.
도 2는, 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 개략 평면도이다.
도 3은, 노즐 커버의 일례의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는, 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 회전 테이블의 동심원을 따른 단면도이다.
도 5는, 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 제1 처리 영역에 마련된 배기부의 상면도이다.
도 6은, 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 배기부의 단면도이다.
도 7은, 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 플라스마 발생부의 일례의 종단면도를 도시한다.
도 8은, 일 실시 형태에 따른 플라스마 발생부의 일례의 분해 사시도이다.
도 9는, 일 실시 형태에 따른 플라스마 발생부에 마련되는 하우징의 일례의 사시도이다.
도 10은, 회전 테이블의 회전 방향을 따라서 진공 용기를 절단한 종단면도이다.
도 11은, 일 실시 형태에 따른 플라스마 발생부의 일례의 평면도이다.
도 12는, 일 실시 형태에 따른 플라스마 발생부에 마련되는 패러데이 실드의 일부를 도시하는 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태의 설명을 행한다.

[기판 처리 장치의 구성]

도 1에, 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 개략 종단면도를 도시한다. 또한, 도 2에, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 개략 평면도를 나타낸다. 또한, 도 2에서는, 설명의 편의상, 천장판(11)의 묘화를 생략하고 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는, 평면 형상이 대략 원형인 진공 용기(1)와, 이 진공 용기(1) 내에 마련되고, 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 가짐과 함께 웨이퍼 W를 공전시키기 위한 회전 테이블(2)을 구비하고 있다.

진공 용기(1)는, 웨이퍼 W를 수용하여 웨이퍼 W의 표면 상에 형성된 막 등에 기판 처리를 행하기 위한 처리실이다. 진공 용기(1)는, 회전 테이블(2)의 후술하는 오목부(24)에 대향하는 위치에 마련된 천장판(천장부)(11)과, 용기 본체(12)를 구비하고 있다. 또한, 용기 본체(12)의 상면의 주연부에는, 링 형상으로 마련된 시일 부재(13)가 마련되어 있다. 그리고, 천장판(11)은, 용기 본체(12)로부터 착탈 가능하게 구성되어 있다. 평면으로 보면 진공 용기(1)의 직경 치수(내경 치수)는, 한정되지 않지만, 예를 들어 1100mm 정도로 할 수 있다.

진공 용기(1) 내의 상면측에 있어서의 중앙부에는, 진공 용기(1) 내의 중심부 영역 C에 있어서 서로 다른 처리 가스끼리가 혼합되는 것을 억제하기 위하여 분리 가스를 공급하는, 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있다.

회전 테이블(2)은, 중심부에서 개략 원통 형상의 코어부(21)에 고정되어 있고, 이 코어부(21)의 하면에 접속됨과 함께 연직 방향으로 뻗는 회전축(22)에 대하여 연직축 둘레, 도 2에 도시하는 예에서는 시계 방향으로, 구동부(23)에 의해 회전 가능하게 구성되어 있다. 회전 테이블(2)의 직경 치수는, 한정되지 않지만, 예를 들어 1000mm 정도로 할 수 있다.

회전축(22) 및 구동부(23)는, 케이스체(20)에 수납되어 있고, 이 케이스체(20)는, 상면측의 플랜지 부분이 진공 용기(1)의 저면부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있다. 또한, 이 케이스체(20)에는, 회전 테이블(2)의 하방 영역에 질소 가스 등을 퍼지 가스(분리 가스)로서 공급하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 접속되어 있다.

진공 용기(1)의 저면부(14)에 있어서의 코어부(21)의 외주측은, 회전 테이블(2)에 하방측으로부터 근접하도록 링 형상으로 형성되어서 돌출부(12a)를 이루고 있다.

회전 테이블(2)의 표면부에는, 직경 치수가 예를 들어 300mm인 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 원 형상의 오목부(24)가 기판 적재 영역으로서 형성되어 있다. 이 오목부(24)는, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라, 복수 개소, 예를 들어 5군데에 마련되어 있다. 오목부(24)는, 웨이퍼 W의 직경보다도 근소하게, 구체적으로는 1mm 내지 4mm 정도 큰 내경을 갖는다. 또한, 오목부(24)의 깊이는, 웨이퍼 W의 두께와 거의 동등하거나, 또는 웨이퍼 W의 두께보다도 크게 구성된다. 따라서, 웨이퍼 W가 오목부(24)에 수용되면, 웨이퍼 W의 표면과, 회전 테이블(2)의 웨이퍼 W가 적재되지 않은 영역의 표면이 동일한 높이가 되거나, 웨이퍼 W의 표면이 회전 테이블(2)의 표면보다도 낮아진다. 또한, 오목부(24)의 깊이는, 웨이퍼 W의 두께보다도 깊은 경우에도, 너무 깊게 하면 성막에 영향을 미치는 경우가 있으므로, 웨이퍼 W의 두께의 3배 정도의 깊이까지로 하는 것이 바람직하다. 또한, 오목부(24)의 저면에는, 웨이퍼 W를 하방측으로부터 밀어올려서 승강시키기 위한 예를 들어 후술하는 3개의 승강 핀이 관통하는, 도시하지 않은 관통 구멍이 형성되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라, 제1 처리 영역 P1과, 제2 처리 영역 P2와, 제3 처리 영역 P3이 서로 이격하여 마련된다. 제3 처리 영역 P3은, 플라스마 처리 영역이므로, 이후, 플라스마 처리 영역 P3으로 나타내도 되는 것으로 한다. 또한, 회전 테이블(2)에 있어서의 오목부(24)의 통과 영역과 대향하는 위치에는, 예를 들어 석영으로 이루어지는 복수개, 예를 들어 5개의 가스 노즐(31, 32, 33, 41, 42)이 진공 용기(1)의 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 방사상으로 배치되어 있다. 이들 각각의 가스 노즐(31 내지 33, 41, 42)은, 회전 테이블(2)과 천장판(11) 사이에 배치된다. 또한, 이들 각각의 가스 노즐(31 내지 33, 41, 42)은, 예를 들어 진공 용기(1)의 외주벽에서 중심부 영역 C를 향하여 웨이퍼 W에 대향하여 수평으로 뻗도록 설치되어 있다. 도 2에 도시하는 예에서는, 후술하는 반송구(15)로부터 시계 방향(회전 테이블(2)의 회전 방향)으로, 플라스마 처리용 가스 노즐(33), 분리 가스 노즐(41), 제1 처리 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(42), 제2 처리 가스 노즐(32)이 이 순번으로 배열되어 있다. 또한, 제2 처리 가스 노즐(32)로 공급되는 가스는, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)로 공급되는 가스와 동질인 가스가 공급되는 경우가 많지만, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)에서 당해 가스의 공급이 충분한 경우에는, 반드시 마련되지는 않아도 된다.

제1 처리 가스 노즐(31)은, 제1 처리 가스 공급부를 이루고 있다. 또한, 제2 처리 가스 노즐(32)은, 제2 처리 가스 공급부를 이루고 있다. 또한, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)은, 플라스마 처리용 가스 공급부를 이루고 있다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)은, 각각 분리 가스 공급부를 이루고 있다.

각 노즐(31 내지 33, 41, 42)은, 유량 조정 밸브를 통해, 도시하지 않은 각각의 가스 공급원에 접속되어 있다.

이들 노즐(31 내지 33, 41, 42)의 하면측(회전 테이블(2)에 대향하는 측)에는, 전술한 각 가스를 토출하기 위한 가스 토출 구멍(36)이 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라서 복수 개소에 예를 들어 등간격으로 형성되어 있다. 각 노즐(31 내지 33, 41, 42)의 각각 하단 모서리와 회전 테이블(2)의 상면의 이격 거리가 예를 들어 1 내지 5mm 정도가 되도록 배치되어 있다.

제1 처리 가스 노즐(31)의 하방 영역은, 제1 처리 가스를 웨이퍼 W에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역 P1이고, 제2 처리 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 제1 처리 가스와 반응하여 반응 생성물을 생성 가능한 제2 처리 가스를 웨이퍼 W에 공급하는 제2 처리 영역 P2이다. 또한, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)의 하방 영역은, 웨이퍼 W 상의 막의 개질 처리를 행하기 위한 제3 처리 영역 P3이 된다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 제1 처리 영역 P1과 제2 처리 영역 P2 및 제3 처리 영역 P3과 제1 처리 영역 P1을 분리하는 분리 영역 D를 형성하기 위하여 마련된다. 또한, 제2 처리 영역 P2와 제3 처리 영역 P3 사이에는 분리 영역 D는 마련되어 있지 않다. 제2 처리 영역 P2에서 공급하는 제2 처리 가스와, 제3 처리 영역 P3에서 공급하는 혼합 가스는, 혼합 가스에 포함되어 있는 성분의 일부가 제2 처리 가스와 공통되는 경우가 많으므로, 특히 분리 가스를 사용하여 제2 처리 영역 P2와 제3 처리 영역 P3을 분리할 필요가 없기 때문이다.

상세는 후술하지만, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터는, 성막하려고 하는 막의 주성분을 이루는 원료 가스가 제1 처리 가스로서 공급된다. 예를 들어, 성막하려고 하는 막이 실리콘 산화막(SiO₂)인 경우에는, 아미노실란 가스 등의 실리콘 함유 가스가 공급된다. 제2 처리 가스 노즐(32)로부터는, 원료 가스와 반응하여 반응 생성물을 생성 가능한 반응 가스가 제2 처리 가스로서 공급된다. 예를 들어, 성막하려고 하는 막이 실리콘 산화막(SiO₂)인 경우에는, 산소 가스, 오존 가스 등의 산화 가스가 공급된다. 플라스마 처리용 가스 노즐(33)로부터는, 성막된 막의 개질 처리를 행하기 위해서, 제2 처리 가스와 동일한 가스와 희가스를 포함하는 혼합 가스가 공급된다. 예를 들어, 성막하려고 하는 막이 실리콘 산화막(SiO₂)인 경우에는, 제2 처리 가스와 마찬가지로 산소 원소를 포함하는 산소 가스 등의 산화 가스와, 아르곤, 헬륨 등의 희가스의 혼합 가스가 공급된다.

제1 처리 가스 노즐(31)의 상방에는, 노즐 커버(34)가 마련되어 있다. 노즐 커버(34)는, 제1 처리 가스 노즐(31)을 상방으로부터 덮음과 함께, 회전 테이블(2)의 회전 방향(도 2에 있어서의 시계 방향)에 있어서의 상류측 및 하류측으로 펼쳐지는 부채꼴 정류판(36A, 36B)을 갖는다. 또한, 노즐 커버(34)의 상세에 대해서는 후술한다.

노즐 커버(34)의 회전 테이블(2)의 회전 방향에 있어서의 하류측에는, 배기부(60)가 마련되어 있다. 배기부(60)는, 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라서 연장되는 배기 덕트(61)와, 회전 테이블(2)보다도 외측에 마련되는 상부 배기부(63)를 갖는다. 또한, 배기부(60)의 상세에 대해서도 후술한다.

도 3은, 노즐 커버의 일례의 구성을 도시한 도면이고, 도 3의 (a)에는, 적어도 처리 가스 노즐(31)에 설치되는 노즐 커버(34)가 나타나 있다. 노즐 커버(34)는, 처리 가스를 보다 높은 농도로 웨이퍼 W(회전 테이블(2))에 공급하기 위하여 마련된다. 노즐 커버(34)는 필요에 따라, 제1 처리 가스 노즐(31)뿐만 아니라, 제2 처리 가스 노즐(32) 및/또는 플라스마 처리용 가스 노즐(33)에도 마련되어도 된다.

도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 노즐 커버(34)는, 처리 가스 노즐(31)의 긴 변 방향을 따라서 연장되고, 역 ㄷ자형의 단면 형상을 갖는 커버체(35)를 갖고 있다. 커버체(35)는, 처리 가스 노즐(31)을 덮도록 배치되어 있다. 커버체(35)에 있어서의 상기 긴 변 방향으로 연장하는 두 개구단의 한쪽에는, 정류판(36A)이 설치되고, 다른 쪽에는, 정류판(36B)이 설치되어 있다.

도 3의 (b)는, 노즐 커버(34)의 구성 요소 간의 비율 관계의 일례를 나타낸 도면이다. 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 도 3의 예에 있어서는, 정류판(36A, 36B)은, 처리 가스 노즐(31)의 중심축에 대하여 좌우 대칭으로 형성되어 있으나, 반드시 좌우 대칭은 아니어도 된다. 예를 들어, 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측의 정류판(36B)쪽이, 상류측의 정류판(36A)보다도 넓은 폭으로 형성되어 있어도 된다. 도 2에 있어서는, 하류측의 정류판(36B)쪽이 상류측의 정류판(36A)보다도 약간 넓은 폭을 갖는 구성이 나타나 있다.

정류판(36A, 36B)의 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따른 길이는, 회전 테이블(2)의 외주부를 향할수록 길게 되어 있고, 이 때문에, 노즐 커버(34)는, 대략 부채꼴의 평면 형상을 갖고 있다. 여기서, 도 3의 (b)에 점선으로 나타내는 부채의 개방 각도는, 분리 영역 D의 볼록형부(4)의 사이즈도 고려하여 결정되지만, 예를 들어 5° 이상 90° 미만이면 바람직하고, 구체적으로는 예를 들어 8° 이상 10° 미만이면 더욱 바람직하다. 이러한 노즐 커버(34)를 마련함으로써, 처리 가스 노즐(31)로부터 공급된 처리 가스와 웨이퍼(W)의 접촉 시간을 길게 할 수 있고, 처리 가스의 웨이퍼 W 표면 상으로의 흡착을 효율적으로 행할 수 있다. 따라서, 필요에 따라, 처리 가스 노즐(31, 32) 및 플라스마 처리용 가스 노즐(33)의 하나 또는 복수에, 노즐 커버(34)를 마련하도록 해도 된다.

도 4에, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 회전 테이블의 동심원을 따른 단면도를 도시한다. 또한, 도 4는, 분리 영역 D로부터 제1 처리 영역 P1을 거쳐서 분리 영역 D까지의 단면도이다.

분리 영역 D에 있어서의 진공 용기(1)의 천장판(11)에는, 개략 부채꼴 볼록형부(4)가 마련되어 있다. 볼록형부(4)는, 천장판(11)의 이면에 설치되어 있고, 진공 용기(1) 내에는, 볼록형부(4)의 하면인 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)과, 이 천장면(44)의 둘레 방향 양측에 위치하는, 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 형성된다.

천장면(44)을 형성하는 볼록형부(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 정상부가 원호형으로 절단된 부채꼴 평면 형상을 갖고 있다. 또한, 볼록형부(4)에는, 둘레 방향 중앙에 있어서, 반경 방향으로 뻗도록 형성된 홈부(43)가 형성되고, 분리 가스 노즐(41, 42)이 이 홈부(43) 내에 수용되어 있다. 또한, 볼록형부(4)의 주연부(진공 용기(1)의 외측 모서리측 부위)는, 각 처리 가스끼리의 혼합을 저지하기 위해서, 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향함과 함께 용기 본체(12)에 대하여 근소하게 이격하도록, L자 형으로 굴곡되어 있다.

제1 처리 가스 노즐(31)의 상방측에는, 제1 처리 가스를 웨이퍼 W를 따라 통류시키기 위해서, 또한 분리 가스가 웨이퍼 W의 근방을 피하여 진공 용기(1)의 천장판(11)측을 통류하도록, 노즐 커버(34)가 마련되어 있다. 노즐 커버(34)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 처리 가스 노즐(31)을 수납하기 위하여 하면측이 개구된 개략 상자형의 커버체(35)와, 이 커버체(35)의 하면측 개구단부에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측에 각각 접속된 판상체인 정류판(36A, 36B)을 구비하고 있다. 노즐 커버(34)는, 제1 처리 영역 P1을 상부 공간과 하부 공간으로 구획하는 공간 구획 부재로서 기능한다. 또한, 회전 테이블(2)의 회전 중심측에 있어서의 커버체(35)의 측벽면은, 제1 처리 가스 노즐(31)의 선단부에 대향하도록 회전 테이블(2)을 향하여 연장 돌출되어 있다. 또한, 회전 테이블(2)의 외측 모서리측에 있어서의 커버체(35)의 측벽면은, 제1 처리 가스 노즐(31)에 간섭되지 않도록 절결되어 있다. 상방으로 돌출되어서 내측에 오목부를 형성하는 커버체(35) 내에 제1 처리 가스 노즐(31)이 수용된 상태에서, 제1 처리 가스 노즐(31)을 상방으로부터 덮도록 노즐 커버(34)는 마련된다.

노즐 커버(34)의 하류측에는, 배기 덕트(61)가 마련된다. 배기 덕트(61)는, 노즐 커버(34)의 정류판(36A, 36B)의 하방의 처리 가스를 배기하기 위한 배기 수단이다. 배기 덕트(61)의 측면의 하부에는, 하부 배기구(62)가 마련된다. 하부 배기구(62)는, 정류판(36A, 36B)보다도 하방에 마련되고, 정류판(36A, 36B)의 하방을 흐르는 처리 가스를 배기한다. 정류판(36A, 36B)의 하류측에, 횡방향으로 개구되는 하부 배기구(62)를 마련함으로써, 정류판(36A, 36B)의 하방의 평행류의 흐름에 혼란을 발생시키지 않고 배기하는 것이 가능하게 된다.

도 5는, 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 제1 처리 영역 P1에 마련된 배기부(60)의 상면도이다.

도 5에 도시되는 바와 같이, 제1 처리 가스 노즐(31)이 노즐 커버(34)에 덮이고, 노즐 커버(34)의 하류측, 보다 상세하게는 정류판(36B)의 하류측에 배기 덕트(61)가 마련된다. 배기 덕트(61)는, 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라서 회전 테이블(2)보다도 외측의 위치로부터 중심을 향하여 뻗도록 마련된다. 도 4에서 설명한 하부 배기구(62)가 노즐 커버(34)측의 정류판(36B)과 대향하는 측면 하부에 마련된다. 하부 배기구(62)는, 1개여도 되지만, 반경 방향에 있어서 균일한 배기를 행하는 관점에서, 배기 덕트(61)의 긴 변 방향(회전 테이블(2)의 반경 방향)을 따라, 복수개 배열되는 것이 바람직하다. 이러한 배치 구성을 가짐으로써, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 공급된 처리 가스가 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라서 흘러 오는 것을 직접적으로 배기할 수 있고, 횡방향의 평행류를 유지하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 균일한 기판 처리가 가능하게 된다.

배기 덕트(61)의 형상은, 처리 가스를 배기할 수 있는 한 따지지 않지만, 측면이 평면인 것이 바람직하기 때문에, 사각형의 단면 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 배기 덕트(61)의 상류측의 측면을 회전 테이블(2)과 대략 수직인 면으로 할 수 있고, 처리 가스가 흐르는 방향과 하부 배기구(62)의 개구 방향을 동일하게 할 수 있어서, 효율이 좋은 배기가 가능하게 된다. 또한, 배기 덕트(61)의 하부 배기구(62)를 마련하는 측면을 적절한 각도로 할 수 있으면, 배기 덕트(61)의 단면 형상은, 직사각형이나 정사각형의 사각형에 한정되는 것은 아니고, 다른 다각형, 원형(전체로서는 원통형 또는 원관형) 등이어도 된다.

또한, 도 5에 있어서, 상부 배기부(63)가 나타나 있다. 상부 배기부(63)는, 정류판(36A, 36B)보다도 높은 위치에 마련된 배기 수단이고, 노즐 커버(34)의 상방을 흐르는 분리 가스(N₂, Ar 등)를 주로 배기한다.

도 6은, 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례 배기부(60)의 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 배기부(60)는, 진공 펌프 등의 배기 수단에 접속되는 배기로(65)를 구비하고, 배기로(65)와 연통하는 배기 덕트(61)와 상부 배기부(63)를 구비한다. 배기 덕트(61)는, 그 상류측의 측면의 정류판(36B)보다도 낮은 위치에 하부 배기구(62)를 구비한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 복수개의 하부 배기구(62)를 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라서 배열함으로써, 도 5에 도시한 것과 같은 횡방향의 평행류를 형성하는 것이 가능하게 된다.

배기로(65)의 상단에는, 상부 배기부(63)가 마련된다. 상부 배기부(63)의 외주면에는, 상부 배기구(64)가 마련되고, 정류판(36A, 36B)의 상방을 통류하는 분리 가스를 배기한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 배기부(63)의 상부 배기구(64)는, 정류판(36A, 36B)보다도 높은 위치에 마련되고, 처리 가스보다도 분리 가스를 많이 배기하도록 배치 구성되어 있다. 노즐 커버(34)보다도 상방을 통과하는 분리 가스를 배기 가능한 한, 상부 배기구(64)의 구성은 따지지 않지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 원통형의 둘레면에 복수의 개구가 마련된 구성이어도 된다. 도 6에 있어서는, 세로로 긴 상부 배기구(64)가 원통형의 상부 배기부(63)의 외주면을 따라 다수 형성된 구성으로 되어 있다.

배기 덕트(61) 및 상부 배기부(63)는, 모두 연직 방향으로 연장된 배기로(65)에 접속되고, 진공 펌프 등의 배기 수단으로 배기 가능하게 구성된다. 이러한 구성에 의해, 배기 덕트(61)에서 처리 가스를 분리 가스보다도 많이 배기하고, 상부 배기부(63)에서 분리 가스를 배기할 수 있어, 상하로 효율적으로 배기를 행할 수 있음과 함께, 회전 테이블(2)의 표면을 따라 횡방향의 처리 가스의 평행류를 형성할 수 있고, 웨이퍼 W의 표면 상에 균일한 원료 가스의 흡착이 가능하게 되고, 성막의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 배기부(60), 특히 배기 덕트(61)는, 노즐 커버(34)와 그다지 거리를 두지 않고, 하류측의 정류판(36B)의 근방에 배치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 처리 가스의 흐름에 혼란을 발생시키지 않고, 균일하고 효율적인 배기 및 기판 처리가 가능하게 된다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)의 상방측에는 필요에 따라, 진공 용기(1) 내로 토출되는 플라스마 처리용 가스를 플라스마화하기 위해서, 플라스마 발생부(81)를 마련해도 된다.

도 7에, 본 실시 형태에 따른 플라스마 발생부의 일례의 종단면도를 도시한다. 또한, 도 8에, 본 실시 형태에 따른 플라스마 발생부의 일례 분해 사시도를 나타낸다. 또한, 도 9에, 본 실시 형태에 따른 플라스마 발생부에 마련되는 하우징의 일례의 사시도를 도시한다.

플라스마 발생부(81)는, 금속선 등으로 형성되는 안테나(83)를 코일형으로 예를 들어 연직축 주위에 3중으로 권회하여 구성되어 있다. 또한, 플라스마 발생부(81)는, 평면으로 보아 회전 테이블(2)의 직경 방향으로 뻗는 띠 형상체 영역을 둘러싸도록, 또한 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼 W의 직경 부분을 걸치도록 배치되어 있다.

안테나(83)는, 정합기(84)를 거쳐 주파수가 예를 들어 13.56MHz 및 출력 전력이 예를 들어 5000W인 고주파 전원(85)에 접속되어 있다. 그리고, 안테나(83)는, 진공 용기(1)의 내부 영역으로부터 기밀하게 구획되도록 마련되어 있다. 또한, 도 1 및 도 7에 있어서, 안테나(83)와 정합기(84) 및 고주파 전원(85)을 전기적으로 접속하기 위한 접속 전극(86)이 마련되어 있다.

도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)의 상방측에 있어서의 천장판(11)에는, 평면으로 보아 개략 부채꼴로 개구되는 개구부(11a)가 형성되어 있다.

개구부(11a)에는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 개구부(11a)의 개구 모서리부를 따라, 이 개구부(11a)에 기밀하게 마련되는 환상 부재(82)를 갖는다. 후술하는 하우징(90)은, 이 환상 부재(82)의 내주면측에 기밀하게 마련된다. 즉, 환상 부재(82)는, 외주면이 천장판(11)의 개구부(11a)의 내주면(11b)에 접촉함과 함께, 내주측이 후술하는 하우징(90)의 플랜지부(90a)에 대향하는 위치에, 기밀하게 마련된다. 그리고, 이 환상 부재(82)를 통해, 개구부(11a)에는, 안테나(83)를 천장판(11)보다도 하방측에 위치시키기 위해서, 예를 들어 석영 등의 유도체에 의해 구성된 하우징(90)이 마련된다. 하우징(90)의 저면은, 플라스마 발생 영역 P2의 천장면(46)을 구성한다.

하우징(90)은, 도 9에 도시하는 바와 같이, 상방측의 주연부가 둘레 방향에 걸쳐서 플랜지형으로 수평으로 연장 돌출되어 플랜지부(90a)를 이룸과 함께, 평면으로 보아, 중앙부가 하방측의 진공 용기(1)의 내부 영역을 향하여 오목해지도록 형성되어 있다.

하우징(90)은, 이 하우징(90)의 하방에 웨이퍼 W가 위치한 경우에, 회전 테이블(2)의 직경 방향에 있어서의 웨이퍼 W의 직경 부분을 걸치도록 배치되어 있다. 또한, 환상 부재(82)와 천장판(11) 사이에는, O-링 등의 시일 부재(11c)가 마련된다.

진공 용기(1)의 내부 분위기는, 환상 부재(82) 및 하우징(90)을 통해 기밀하게 설정되어 있다. 구체적으로는, 환상 부재(82) 및 하우징(90)을 개구부(11a) 내에 빠뜨리고, 이어서 환상 부재(82) 및 하우징(90)의 상면이며, 환상 부재(82) 및 하우징(90)의 접촉부를 따르도록 프레임 형상으로 형성된 압박 부재(91)에 의해 하우징(90)을 하방측을 향하여 둘레 방향에 걸쳐서 압박한다. 또한, 이 압박 부재(91)를 도시하지 않은 볼트 등에 의해 천장판(11)에 고정한다. 이에 의해, 진공 용기(1)의 내부 분위기는 기밀하게 설정된다. 또한, 도 8에 있어서는, 간단화를 위하여, 환상 부재(82)를 생략하여 나타내고 있다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 하우징(90)의 하면에는, 당해 하우징(90)의 하방측 처리 영역 P2를 둘레 방향을 따라 둘러싸도록, 회전 테이블(2)을 향하여 수직으로 연장 돌출되는 돌기부(92)가 형성되어 있다. 그리고, 이 돌기부(92)의 내주면, 하우징(90)의 하면 및 회전 테이블(2)의 상면에 의해 둘러싸인 영역에는, 전술한 플라스마 처리용 가스 노즐(33)이 수납되어 있다. 또한, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)의 기단부(진공 용기(1)의 내벽측)에 있어서의 돌기부(92)는, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)의 외형을 따르도록 개략 원호형으로 절결되어 있다.

또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 하우징(90)의 하방 제3 처리 영역 P3 내에는, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)이 마련되고, 아르곤 가스 공급원(120), 수소 가스 공급원(121) 및 산소 가스 공급원(122)에 접속되어 있다. 또한, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)과 아르곤 가스 공급원(120), 수소 가스 공급원(121) 및 산소 가스 공급원(122) 사이에는, 각각에 대응하는 유량 제어기(130, 131, 132)가 마련되어 있다. 아르곤 가스 공급원(120), 수소 가스 공급원(121) 및 산소 가스 공급원(122)으로부터 각각 유량 제어기(130, 131, 132)를 통해 Ar 가스, H₂ 가스 및 O₂ 가스가 소정의 유량비(혼합비)로 각 플라스마 처리용 가스 노즐(33)에 공급되고, 공급될 영역에 따라서 Ar 가스, H₂ 가스 및 O₂ 가스가 정해진다.

도 10은, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라서 진공 용기(1)를 절단한 종단면도를 도시한 도면이다. 도 10에 도시되는 바와 같이, 플라스마 처리 중에는 회전 테이블(2)이 시계 방향으로 회전하므로, N₂가스가 이 회전 테이블(2)의 회전에 연동되어서 회전 테이블(2)과 돌기부(92) 사이의 간극으로부터 하우징(90)의 하방측에 침입하려고 한다. 그 때문에, 간극을 통해 하우징(90)의 하방측으로의 N₂ 가스의 침입을 저지하기 위해서, 간극에 대하여 하우징(90)의 하방측으로부터 가스를 토출시키고 있다. 구체적으로는, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)의 가스 토출 구멍(37)에 대해서, 도 7 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 이 간극을 향하도록, 즉 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 또한 하방을 향하도록 배치하고 있다. 연직축에 대한 플라스마 처리용 가스 노즐(33)의 가스 토출 구멍(36)이 향하는 각도 θ는, 도 10에 도시하는 바와 같이 예를 들어 45° 정도여도 되고, 돌기부(92)의 내측면에 대향하도록, 90° 정도여도 된다. 즉, 가스 토출 구멍(36)이 향하는 각도 θ는, N₂ 가스의 침입을 적절하게 방지할 수 있는 45° 내지 90° 정도의 범위 내에서 용도에 따라서 설정할 수 있다.

이어서, 플라스마 발생부(81)의 패러데이 실드(95)에 대해서, 보다 상세하게 설명한다. 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 하우징(90)의 상방측에는, 당해 하우징(90)의 내부 형상에 개략을 따르도록 형성된 도전성의 판상체인 금속판 예를 들어 구리 등으로 이루어지는, 접지된 패러데이 실드(95)가 수납되어 있다. 이 패러데이 실드(95)는, 하우징(90)의 바닥 면을 따르도록 수평으로 걸어 지지된 수평면(95a)과, 이 수평면(95a)의 외종단으로부터 둘레 방향에 걸쳐서 상방측으로 뻗는 수직면(95b)을 구비하고 있고, 평면으로 보아 예를 들어 개략 육각형이 되도록 구성되어 있어도 된다.

도 11에 본 실시 형태에 따른 플라스마 발생부의 일례 평면도를 나타내고, 도 12에 본 실시 형태에 따른 플라스마 발생부에 마련되는 패러데이 실드의 일부를 도시하는 사시도를 나타낸다.

회전 테이블(2)의 회전 중심으로부터 패러데이 실드(95)를 본 경우의 우측 및 좌측에 있어서의 패러데이 실드(95)의 상단 모서리는, 각각, 우측 및 좌측에 수평으로 연장 돌출되어 지지부(96)를 이루고 있다. 그리고, 패러데이 실드(95)와 하우징(90) 사이에는, 지지부(96)를 하방측으로부터 지지함과 함께 하우징(90)의 중심부 영역 C측 및 회전 테이블(2)의 외측 모서리부측의 플랜지부(90a)에 각각 지지되는 프레임상체(99)가 마련되어 있다.

전계가 웨이퍼(W)에 도달하는 경우, 웨이퍼(W)의 내부에 형성되어 있는 전기 배선 등이 전기적으로 대미지를 받아버리는 경우가 있다. 그 때문에, 수평면(95a)에는, 안테나(83)에 있어서 발생하는 전계 및 자계(전자계) 중 전계 성분이 하방의 웨이퍼 W를 향하는 것을 저지함과 함께, 자계를 웨이퍼 W에 도달시키기 위해서, 다수의 슬릿(97)이 형성되어 있다.

슬릿(97)은, 도 11 및 도 12에 도시하는 바와 같이, 안테나(83)의 권회 방향에 대하여 직교하는 방향으로 뻗듯이, 둘레 방향에 걸쳐서 안테나(83)의 하방 위치에 형성되어 있다. 여기서, 슬릿(97)은, 안테나(83)에 공급되는 고주파에 대응하는 파장의 1/10000 이하 정도의 폭 치수로 되도록 형성되어 있다. 또한, 각각의 슬릿(97)의 길이 방향에 있어서의 일단측 및 타단측에는, 이들 슬릿(97)의 개구단을 막도록, 접지된 도전체 등으로 형성되는 도전로(97a)가 둘레 방향에 걸쳐서 배치되어 있다. 패러데이 실드(95)에 있어서 이들 슬릿(97)의 형성 영역으로부터 벗어난 영역, 즉, 안테나(83)가 권회된 영역의 중앙측에는, 당해 영역을 통해 플라스마의 발광 상태를 확인하기 위한 개구부(98)가 형성되어 있다. 또한, 도 2에 있어서는, 간단화를 위하여, 슬릿(97)을 생략하고 있고, 슬릿(97)의 형성 영역 예를, 일점 쇄선으로 나타내고 있다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 패러데이 실드(95)의 수평면(95a) 상에는, 패러데이 실드(95)의 상방에 적재되는 플라스마 발생부(81) 사이의 절연성을 확보하기 위해서, 두께 치수가 예를 들어 2mm 정도인 석영 등으로 형성되는 절연판(94)이 적층되어 있다. 즉, 플라스마 발생부(81)는, 하우징(90), 패러데이 실드(95) 및 절연판(94)을 통해 진공 용기(1)의 내부(회전 테이블(2) 상의 웨이퍼 W)를 덮도록 배치되어 있다.

다시, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 다른 구성 요소에 대해서, 설명한다.

회전 테이블(2)의 외주측에 있어서, 회전 테이블(2)보다도 근소하게 아래 위치에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 커버체인 사이드 링(100)이 배치되어 있다. 사이드 링(100)의 상면의 제3 처리 영역 P3의 하류측에는, 배기구(66)가 형성되어 있다. 다른 표현으로 하면, 진공 용기(1)의 바닥면에는, 배기구가 형성되고, 이들 배기구에 대응하는 위치에 있어서의 사이드 링(100)에는, 배기구(66)가 형성되어 있다.

또한, 도 6에서 설명한 바와 같이, 배기로(65)는, 진공 용기(1)의 천장판(11)의 천장면 부근까지 상방으로 연장되어 있기 때문에, 진공 용기(1)의 바닥면에 노출된 배기구는 형성되어 있지 않다.

본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 있어서는, 배기부(60)와, 배기구(66)가 마련되어 있다. 배기부(60)는, 제1 처리 가스 노즐(31)과, 이 제1 처리 가스 노즐(31)에 대하여, 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측에 위치하는 분리 영역 D 사이에 있어서, 분리 영역 D측에 가까운 위치에 마련되어 있다. 또한, 배기구(66)는 플라스마 발생부(81)와, 이 플라스마 발생부(81)보다도 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측의 분리 영역 D 사이에 있어서, 분리 영역 D측에 가까운 위치에 마련되어 있다.

상술한 바와 같이, 배기부(60)는, 제1 처리 가스나 분리 가스를 배기하기 위한 것이다. 한편, 배기구(66)는, 플라스마 처리용 가스나 분리 가스를 배기하기 위한 것이다. 배기부(60) 및 배기구(66)는 각각, 버터플라이 밸브 등의 압력 조정부(69)가 개재 설치된 배기관(67)에 의해, 진공 배기 기구인 예를 들어 진공 펌프(68)에 접속되어 있다.

전술한 바와 같이, 중심부 영역 C측에서 외측 모서리측에 걸쳐서 하우징(90)을 배치하고 있기 때문에, 처리 영역 P2에 대하여 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에서 통류해 오는 가스는, 이 하우징(90)에 의해 배기구(66)를 향하려고 하는 가스류가 규제되어버리는 경우가 있다. 그 때문에, 하우징(90)보다도 외주측에 있어서의 사이드 링(100)의 상면에는, 가스가 흐르기 때문의 홈상의 가스 유로(101)가 형성되어 있다.

천장판(11)의 하면에 있어서의 중앙부에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 볼록형부(4)에 있어서의 중심부 영역 C측의 부위와 연속하여 둘레 방향에 걸쳐서 개략 링 형상으로 형성됨과 함께, 그 하면이 볼록형부(4)의 하면(천장면(44))과 동일한 높이로 형성된 돌출부(5)가 마련되어 있다. 이 돌출부(5)보다도 회전 테이블(2)의 회전 중심측에 있어서의 코어부(21)의 상방측에는, 중심부 영역 C에 있어서 각종 가스가 서로 혼합되는 것을 억제하기 위한 래비린스 구조부(110)가 배치되어 있다.

전술한 바와 같이 하우징(90)은 중심부 영역 C측에 가까운 위치까지 형성되어 있으므로, 회전 테이블(2)의 중앙부를 지지하는 코어부(21)는, 회전 테이블(2)의 상방측 부위가 하우징(90)을 피하도록 회전 중심측에 형성되어 있다. 그 때문에, 중심부 영역 C측에서는, 외측 모서리부측보다도, 각종 가스끼리가 혼합되기 쉬운 상태로 되어 있다. 그 때문에, 코어부(21)의 상방측에 래비린스 구조를 형성함으로써, 가스의 유로를 확보하고, 가스끼리 혼합되는 것을 방지할 수 있다.

회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 저면부(14) 사이의 공간에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 가열 기구인 히터 유닛(7)이 마련되어 있다. 히터 유닛(7)은, 회전 테이블(2)을 통해 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼 W를 예를 들어 실온 내지 300℃ 정도로 가열할 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한, 도 1에, 히터 유닛(7)의 측방측에 커버 부재(71a)가 마련됨과 함께, 히터 유닛(7)의 상방측을 덮는 덮개 부재(7a)가 마련된다. 또한, 진공 용기(1)의 저면부(14)에는, 히터 유닛(7)의 하방측에 있어서, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(73)이 둘레 방향에 걸쳐서 복수 개소에 마련되어 있다.

진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 반송 암(10)과 회전 테이블(2) 사이에 있어서 웨이퍼 W의 수수를 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있다. 이 반송구(15)는, 게이트 밸브 G보다 기밀하게 개폐 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 반송 암(10)이 진공 용기(1)에 대하여 진퇴하는 영역에 있어서의 천장판(11)의 상방에는, 웨이퍼 W의 주연부를 검지하기 위한 카메라 유닛(10a)이 마련되어 있다. 이 카메라 유닛(10a)은, 웨이퍼 W의 주연부를 촬상함으로써, 예를 들어 반송 암(10) 상에 웨이퍼 W의 유무나, 회전 테이블(2)에 적재된 웨이퍼 W의 위치 어긋남이나, 반송 암(10) 상의 웨이퍼 W의 위치 어긋남을 검지하기 위하여 사용된다. 카메라 유닛(10a)은, 웨이퍼 W의 직경 치수에 대응할 정도의 폭넓은 시야를 갖도록 구성되어 있다.

회전 테이블(2)의 오목부(24)는, 이 반송구(15)에 대향하는 위치에서 반송 암(10) 사이에서 웨이퍼 W의 수수가 행하여진다. 그 때문에, 회전 테이블(2)의 하방측의 수수 위치에 대응하는 개소에는, 오목부(24)를 관통하여 웨이퍼 W를 이면으로부터 들어 올리기 위한 도시하지 않은 승강 핀 및 승강 기구가 마련되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에는, 장치 전체의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(140)가 마련되어 있다. 이 제어부(140)의 메모리 내에는, 후술하는 기판 처리를 행하기 위한 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은, 장치의 각종 동작을 실행하도록 스텝군이 짜여져 있고, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체인 기억부(141)로부터 제어부(140) 내에 인스톨된다.

배기부(60)는, 제1 처리 영역 P1뿐만 아니라, 제2 처리 영역 P2의 제2 처리 가스 노즐(32), 제3 처리 영역 P3의 플라스마 처리용 가스 노즐(33)에 대하여 마련해도 된다. 상부 및 하부로부터의 배기가 가능하게 되기 때문에, 효율적인 처리 가스의 배기가 가능하게 된다. 단, 노즐 커버(34)와 같은, 진공 용기(1)의 회전 테이블(2)의 상방 영역을 상방의 공간과 하방의 공간에 구획하는 공간 구획 부재가 존재하는 경우 쪽이, 배기부(60)의 효과는 현저하게 발휘된다.

플라스마 처리 영역 P3에 있어서, 하우징(90)과 진공 용기(1)의 천장판(11) 사이에 공간이 형성되는 구성이라면, 상방에서 분리 가스 등을 배기하고, 하방에서 플라스마 및 라디칼 등의 처리 가스를 배기할 수 있고, 도 2 내지 도 6에서 설명한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 마찬가지로, 제2 처리 영역 P2에 있어서도, 제2 처리 가스 노즐(32)의 상방에 노즐 커버(34)를 마련하거나, 현수식의 샤워 헤드를 마련하는 구성이라면, 배기부(60)의 효과를 현저하게 발휘할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 처리 가스 노즐(31)과 노즐 커버(34)의 조합예를 들었지만, 진공 용기(1)의 천장판(11)의 천장면 사이에 공간이 형성되는 샤워 헤드형의 가스 공급 수단이어도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, ALD 성막을 행하는 회전 테이블식의 성막 장치를 예로 들어 설명했지만, 회전 테이블(서셉터)(2) 상에 기판을 적재하고, 처리 가스를 공급하여 기판 처리를 행하여, 처리 가스의 배기가 필요한 기판 처리 프로세스라면, 여러가지 프로세스에 적용 가능하다.

[기판 처리 장치의 동작]

이어서, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 동작의 일례에 대하여 설명한다. 도면은, 지금까지 사용한 도면을 참조하고, 대응하는 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

먼저, 도 2에 있어서, 웨이퍼 W를 진공 용기(1) 내에 반입한다. 웨이퍼 W 등의 기판의 반입 시에는, 우선, 게이트 밸브 G를 개방한다. 그리고, 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시키면서, 반송 암(10)에 의해 반송구(15)를 통해 회전 테이블(2) 상에 적재한다.

이어서, 게이트 밸브 G를 폐쇄하여, 진공 펌프(68) 및 압력 조정부(69)에 의해 진공 용기(1) 내를 소정의 압력으로 한 상태에서, 회전 테이블(2)을 회전시키면서, 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼 W를 소정의 온도로 가열한다. 이때, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터는, 분리 가스, 예를 들어 N₂ 가스가 공급된다.

여기서, 배기부(60)로부터는, 배기 덕트(61) 및 상부 배기부(63)의 양쪽으로부터 배기가 개시된다. 한편, 배기구(66)로부터도 배기가 개시된다.

계속해서, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터는 제1 처리 가스를 공급하고, 제2 처리 가스 노즐(32)로부터는 제2 처리 가스를 공급한다. 또한, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)로부터, 소정의 유량으로 플라스마 처리용 가스를 공급한다.

여기서, 제1 처리 가스, 제2 처리 가스 및 플라스마 처리용 가스는, 용도에 따라서 여러가지 가스를 사용해도 되지만, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터는 원료 가스, 제2 처리 가스 노즐(32)로부터는 산화 가스 또는 질화 가스를 공급한다. 또한, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)로부터는, 제2 처리 가스 노즐로부터 공급된 산화 가스 또는 질화 가스와 유사한 산화 가스 또는 질화 가스와, 희가스를 포함하는 혼합 가스로 이루어지는 플라스마 처리용 가스를 공급한다.

여기에서는, 성막하려고 하는 막이 실리콘 산화막이고, 제1 처리 가스가 아미노실란 가스, 제2 처리 가스가 산소 가스, 플라스마 처리용 가스가 H₂, Ar, O₂의 혼합 가스로 이루어지는 경우를 예로 들어 설명한다.

제1 처리 가스는, 배기부(60)의 하부 배기구(62)로부터 주로 배기되고, 분리 가스(N₂) 가스는, 상부 배기부(63)로부터 주로 배기된다. 두 가스는 반드시 완전히는 분리되지 않지만, 하부 배기구(62)로부터는 제1 처리 가스가 분리 가스보다도 많이 배기되고, 상부 배기구(64)로부터는 분리 가스가 제1 처리 가스보다도 많이 배기되게 된다.

웨이퍼 W의 표면에서는, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 제1 처리 영역 P1에 있어서 Si 함유 가스 또는 금속 함유 가스가 흡착하고, 이어서, 제2 처리 영역 P2에 있어서 웨이퍼 W 상에 흡착한 Si 함유 가스가, 산소 가스에 의해 산화된다. 이에 의해, 박막 성분인 실리콘 산화막의 분자층이 1층 또는 복수층 형성되어서 반응 생성물이 형성된다.

그 때, 분리 가스와 처리 가스의 배기가 적절하게 행하여져, 면내 균일성이 높은 성막 처리를 행할 수 있다.

또한 회전 테이블(2)이 회전하면, 웨이퍼 W는 플라스마 처리 영역 P3에 도달하고, 플라스마 처리에 의한 실리콘 산화막의 개질 처리가 행하여진다. 플라스마 처리 영역 P3에서 공급되는 플라스마 처리용 가스에 대해서는, 예를 들어 Ar, H₂, O₂의 혼합 가스를 공급한다.

또한, 플라스마 처리 영역 P3에서 플라스마 처리를 행할 때에는, 플라스마 발생부(81)에서는, 안테나(83)에 대하여, 소정의 출력의 고주파 전력을 공급한다.

하우징(90)에서는, 안테나(83)에 의해 발생하는 전계 및 전계 중 전계는, 패러데이 실드(95)에 의해 반사, 흡수 또는 감쇠되어, 진공 용기(1) 내로의 도달이 저해된다.

또한, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치는, 슬릿(97)의 긴 변 방향에 있어서의 일단측 및 타단측에 도전로(97a)가 마련됨과 함께, 안테나(83)의 측방측에 수직면(95b)을 갖는다. 그 때문에, 슬릿(97)의 길이 방향에 있어서의 일단측 및 타단측으로부터 돌아 들어가 웨이퍼(W)측을 향하려고 하는 전계에 대해서도 차단된다.

한편, 자계는, 패러데이 실드(95)에 슬릿(97)을 형성하고 있으므로, 이 슬릿(97)을 통과하여, 하우징(90)의 저면을 통해 진공 용기(1) 내에 도달한다. 이렇게 하여 하우징(90)의 하방측에 있어서, 자계에 의해 플라스마 처리용 가스가 플라스마화된다. 이에 의해, 웨이퍼 W에 대하여 전기적 대미지를 일으키기 어려운 활성종을 많이 포함하는 플라스마를 형성할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 회전 테이블(2)의 회전을 계속함으로써, 웨이퍼 W 표면으로의 원료 가스의 흡착, 웨이퍼 W 표면에 흡착한 원료 가스 성분의 산화 및 반응 생성물의 플라스마 개질이 이 순번으로 다수회에 걸쳐서 행하여진다. 즉, ALD법에 의한 성막 처리와, 형성된 막의 개질 처리가, 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 다수회에 걸쳐서 행하여진다.

본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 있어서의 제1 및 제2 처리 영역 P1, P2 사이와, 제3 및 제1 처리 영역 P3, P1 사이에는, 회전 테이블(2)의 둘레 방향을 따라 분리 영역 D를 배치하고 있다. 그 때문에, 분리 영역 D에 있어서, 처리 가스와 플라스마 처리용 가스의 혼합이 저지되면서, 각 가스가 배기부(60)의 하부 배기구(62) 및 상부 배기구(64) 및 배기구(66)를 향하여 배기되어 간다.

본 실시 형태에 있어서의 제1 처리 가스의 일례로서는, DIPAS[디이소프로필아미노실란], 3DMAS[트리스디메틸아미노실란] 가스, BTBAS[비스터셔리부틸아미노실란], DCS[디클로로실란], HCD[헥사클로로디실란] 등의 실리콘 함유 가스를 들 수 있다.

또한, TiN막의 성막에 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법을 적용하는 경우에는, 제1 처리 가스에는, TiCl₄[사염화티타늄], Ti(MPD)(THD)[티타늄메틸펜탄디오나토비스테트라메틸헵탄디오나토], TMA[트리메틸알루미늄], TEMAZ[테트라키스에틸메틸아미노지르코늄], TEMHF[테트라키스에틸메틸아미노하프늄], Sr(THD)₂[스트론튬비스테트라메틸헵탄디오네이트] 등의 금속 함유 가스를 사용해도 된다.

플라스마 처리용 가스로서는, 본 실시 형태에서는, 희가스로서는 Ar 가스와 H₂가스를 사용하여, 이것을 개질용의 산소 가스와 조합한 예를 들어 설명했지만, 다른 희가스를 사용해도 되고, 유도 결합형 플라스마 대신에 열산화 등을 행하여 개질을 행하여, 산소 가스 대신에 오존 가스나, 물을 사용하는 것도 가능하다.

또한, 질화막을 성막하는 프로세스에서는, 개질용으로 NH₃ 가스 또는 N₂ 가스를 사용하게 해도 된다. 또한, 필요에 따라, 수소 함유 가스(H₂ 가스, NH₃ 가스)의 혼합 가스를 사용해도 된다.

또한, 분리 가스로서는, 예를 들어 N₂ 가스 외에, Ar 가스, He 가스 등도 들 수 있다.

성막 공정에서의 제1 처리 가스의 유량은, 한정되지 않지만, 예를 들어 50sccm 내지 1000sccm으로 할 수 있다.

플라스마 처리용 가스에 포함되는 산소 함유 가스의 유량은, 한정되지 않지만, 예를 들어 500sccm 내지 5000sccm(일례로서 500sccm) 정도로 할 수 있다.

진공 용기(1) 내의 압력은 한정되지 않지만, 예를 들어 0.5Torr 내지 4Torr(일례로서 1.8Torr) 정도로 할 수 있다.

웨이퍼 W의 온도는 한정되지 않지만, 예를 들어 40℃ 내지 650℃ 정도로 할 수 있다.

회전 테이블(2)의 회전 속도는 한정되지 않지만, 예를 들어 60rpm 내지 300rpm 정도로 할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 배기를 상하로 나누어서 효율적으로 행할 수 있음과 함께, 처리 가스의 농도를 적절하게 제어할 수 있고, 면내 균일성이 높은 기판 처리를 행할 수 있다. 특히, 기판 처리 장치를 성막 장치로서 구성하는 경우에는, 막 두께의 면내 균일성, 막질의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시 형태에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.

Claims

처리실과,
해당 처리실 내에 마련되고, 둘레 방향을 따라 기판을 표면 상에 적재 가능한 회전 테이블과,
해당 회전 테이블에 처리 가스를 공급 가능한 처리 가스 토출면을 갖는 처리 가스 공급부와,
해당 처리 가스 토출면의 적어도 상기 회전 테이블의 회전 방향의 하류측으로 연장되고, 상기 회전 테이블의 일부를 덮어서 상기 회전 테이블과 상기 처리 가스 토출면 사이에 하방 공간을 형성함과 함께, 상기 처리실의 천장면 사이에 상방 공간을 형성하는 공간 구획 부재와,
해당 공간 구획 부재의 상기 회전 테이블의 상기 회전 방향의 상기 하류측에 마련되고, 상기 회전 테이블의 반경 방향을 따라서 연장되고, 측면의 상기 공간 구획 부재보다도 낮은 위치에 하부 배기구를 갖는 배기 덕트와,
상기 공간 구획 부재보다도 높은 위치에 마련된 상부 배기구를 갖고,
상기 처리 가스 토출면은, 상기 회전 테이블의 반경 방향을 따라서 배치된 복수의 처리 가스 토출 구멍을 갖고,
상기 하부 배기구는, 상기 배기 덕트의 길이 방향을 따라서 복수 마련되어 있고,
상기 상부 배기구는, 상기 회전 테이블보다도 외측에 마련되고,
상기 배기 덕트는, 상기 회전 테이블보다도 외측으로부터 상기 회전 테이블의 중심을 향하여 연장되어 있는 기판 처리 장치.
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제1항에 있어서, 상기 상부 배기구 및 상기 배기 덕트는, 상기 회전 테이블보다도 외측에 마련된 공통의 배기로에 접속되어 있는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 처리 가스 공급부는 상기 회전 테이블의 반경 방향을 따라서 연장된 처리 가스 공급 노즐이고,
상기 공간 구획 부재는, 상기 처리 가스 공급 노즐로부터 공급된 상기 처리 가스의 흐름이 상기 회전 테이블의 상기 표면과 평행한 흐름이 되는 것을 촉진하는 정류판과, 상기 처리 가스 공급 노즐을 덮음과 함께 상기 정류판과 접속된 노즐 수용부를 갖는 노즐 커버인 기판 처리 장치.
제5항에 있어서, 상기 정류판은, 상기 회전 테이블의 중심측으로부터 외주측을 향하여 호 길이가 길어지는 부채꼴 형상을 갖고,
상기 정류판은, 상기 처리 가스 공급 노즐의 상기 회전 테이블의 상기 회전 방향에 있어서의 상류측에도 마련되어 있는 기판 처리 장치.
제1항, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 가스 공급부의 상기 회전 테이블의 상기 회전 방향에 있어서의 상류측에는, 상기 회전 테이블에 퍼지 가스를 공급 가능한 퍼지 가스 공급부가 마련되고,
상기 상부 배기구는, 상기 공간 구획 부재의 상방을 흐르는 상기 퍼지 가스를 상기 처리 가스보다도 많이 배기하고,
상기 하부 배기구는, 상기 공간 구획 부재의 하방에 공급되는 상기 처리 가스를 상기 퍼지 가스보다도 많이 배기하는 기판 처리 장치.
제7항에 있어서, 상기 처리 가스 공급부는, 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부인 기판 처리 장치.
제8항에 있어서, 상기 처리실은, 상기 회전 테이블의 상기 회전 방향에 따라, 상기 원료 가스 공급부의 하류측에 상기 퍼지 가스를 공급 가능한 제2 퍼지 가스 공급부와, 상기 원료 가스와 반응하여 반응 생성물을 생성 가능한 반응 가스 공급부를 추가로 갖고,
상기 회전 테이블의 회전에 의해, 상기 기판이 상기 퍼지 가스 공급부, 상기 원료 가스 공급부, 상기 제2 퍼지 가스 공급부, 상기 반응 가스 공급부의 하방을 순차 통과함으로써, ALD 성막이 가능한 기판 처리 장치.
제9항에 있어서, 상기 반응 가스 공급부와 상기 퍼지 가스 공급부 사이에, 상기 ALD 성막에 의해 생성된 상기 반응 생성물의 개질 처리를 행하는 플라스마 가스 공급부를 추가로 갖는 기판 처리 장치.