KR100300096B1 - 처리장치,처리가스의공급방법및처리장치의크리닝방법 - Google Patents

Abstract

진공처리장치는 피처리체를 처리하기 위한 진공처리실과, 상기 진공처리실내에서 상기 피처리체에 대하여 처리를 실시하는 처리가스를 공급하는 처리가스 공급원과, 상기 진공처리실내를 크리닝하기 위해 CIF₃가스를 포함하는 크리닝가스를 공급하는 크리닝가스 공급원과, 상기 처리가스 공급원으로부터 상기 처리실내로 처리가스를 공급하는 처리가스 공급배관과, 처리가 수행된 때 형성된 퇴적물을 제거하도록 상기 진공처리상기 진공처리실의 내부를 크리닝하기 위하여 상기 크리닝 가스 공급원으로부터 상기 진공처리실로 상기 크리닝가스를 공급하는 크리닝가스 공급배관과, 크리닝가스가 상기 크리닝가스 공급매관내에서 액화되는 것을 방지하기 위해, 크리닝 가스가 상기 진공처리실로 공급되는 때에 상기 크리닝가스 공급배관내를 대기압보다도 낮은 압력으로 유지하는 감압밸브와, 상기 크리닝가스 공급배관으로 처리가스 및 크리닝가스의 공급을 스위칭하는 수단을 구비한다.

Description

처리장치, 처리가스의 공급방법 및 처리장치의 크리닝 방법

제1도는 본 발명의 제1실시예에 관한 처리장치를 나타내는 모식도.

제2도는 제1도에 나타낸 장치의 횡단면도.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 처리장치를 나타내는 모식도.

제4도는 제 1 처리장치등이 조립된 멀티챔버 처리장치를 나타내는 모식도.

제5도는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 처리장치를 나타내는 모식도.

제6도는 제5도의 장치에 사용되는 샤워 헤드 가열수단을 나타내는 단면도.

제7도는 제5도 장치의 크리닝가스 공급계를 상세하게 나타내는 도면.

제8도는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 처리장치를 나타내는 모식도.

제9도 및 제10도는 제7도에 나타내는 장치의 변형예를 나타내는 도면.

제11도 및 제12도는 가스 분산 공급부(샤워헤드)의 다른 예를 나타내는 종단면도 및 횡단면도.

제13도는 가스 분산 공급부를 냉각한 것에 의한 효과를 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,38 : 반도체 웨이퍼 2,31,32,33,61,142 : 처리실

2A : 바닥부(바닥벽) 3 : 냉각자켓

4 : 회전부재 5,80,145 : 서셉터

6 : 발열저항체 7 : 축

8 : 기어 8A : 회전축

9 : 구동모우터(기어) 9A,9B : 기어

10,148 : 가스분산공급부 10A,148A : 가스공급배관

10B,148B : 가스공급구멍 11 : 가스공급계

11A,11B,16,17,155,156 : 가스 봄베

11C,18 : 감압밸브

11D,11G,19,22,117,158,161 : 매스플로우 콘트롤러

11E,11F,11H,13,13A,13B,20,21,23,24,24C,24D,151,157,159,160, 161,162 : 밸브

12,12A,l2B,15,15A,15B,150,153,153A,153B : 배관

14,152 : 크리닝가스 공급계 15C,15D,108A,108B,116 : 분지관

26,87,165 : 진공펌프 25,86,164 : 배기관

27,166 : 제거 장치 28 : 고주파전원

29,35,36,37,40,41,44,45,47,48,71,167 : 게이트밸브

30 : 반송실 34 : 제1반송실

34A,55A : 가스공급구 34B,55B : 가스배기구

39 : 반송장치 39A : 아암

42,43 : 진공예비실 46,53 : 제2반송실

50,51 : 카세트실 54 : 위치결정기구

81 : 지지통 82 : 정전척

83 : 창 84 : 할로겐 램프

85 : 배기구 88 : 배기계

90 : 샤워헤드 91 : 장착구멍

92 : 플랜지부 93 : 0링

94 : 칸막이 94A : 연통구멍

95 : 확산판 95A : 확산구멍

96 : 정류판 96A : 정류구멍

97A,97B,97C : 부실 100 : 처리가스공급계

101,102 : 제 1 및 제 2 처리가스 도입포트

101A,102A : 제 1 및 제 2 포트 개폐밸브

103,104 : 제 1 및 제 2 처리가스 도입관

105A,105B : 제 2 매스플로우론트롤러

106A,106B : 제 1 및 제 2 개폐밸브

106C,106D : 제 3 및 제 4 개폐밸브

107A,107B : 제 1 및 제 2 처리가스원

109 : 제 1 질소원 110 : 크리닝가스공급계

111 : 크리닝가스도입포트 111A : 크리닝 가스 포트 개폐밸브

112 : 크리닝 가스 도입관 113 : 매스플로우 콘트롤러

114 : 개폐 밸브 115 : 크리닝 가스원

118 : 제6개폐밸브 119 : 제2질소원

120 : 제어부 122 : 헤드 가열수단

123 : 매체통로 124 : 세라믹히터

125,126 : 전환밸브 127 : 가열수단

128 : 세라믹히터 129 : 매체통로

130 : 액화 방지용 가열기구 130A : 제1히팅테이프

130B : 제2히팅테이프 130C : 제3히팅 테이프

131 : 개별가열기구 131A,131B,131C : 죠인트부

132 : 세라믹히터 133 : 금속제 박스

142A : 바닥면 144 : 가열코일

146 : 석영창 147 : 가열용 램프

149 : 프로세스 가스 공급계 163 : 배기구

170 : 급냉유로 172 : 히터

173 : 가스 확산판 174 : 가스흡출판

175 : 가스흡출구멍 176 : 냉매유로

T1,T2,T3 : 온도 Z1~Z3 : 존

본 발명은 반도체 디바이스등의 피처리체를 처리하는 처리장치, 크리닝가스와 같은 처리가스의 공급방법 및 이와 같은 처리장치의 크리닝 방법에 관한 것이다.

최근 반도체 집적회로는 점점 고집적화되어 있고, 그 집적도가 64M DRAM으로부터 256 MDRAM의 세대에 들어가고 있다.

이 때문에 배선구조의 다층화 및 세밀화가 일층 현저하게 되고있다.

이와 같이 배선구조가 다층화하는데 따라서 배선공정의 스텝이 증가하고, 배선공정의 효율화 및 방진대책이 종래 이상으로 문제가 되어오고 있다.

또, 배선구조의 세밀화가 진행에 따라 종래의 알루미늄(A1)배선에서는 마이그레션 단락등이 문제가 되고, A1 대신에 배선재료로 하여 텅스텐(W)등의 마이그레션내성에 우수한 금속이 여러가지 검토되고있다. 더구나 이들의 재료는 무기계재료 및 유기계재료로 다양하게 분포되어 있다.

그리고 이들의 배선재료, 절연재료로서 종래로부터 무기계 화합물, 유기계화합물이 사용되고있다. 유기계 화합물은 금속 카르보닐 화합물등과 같은 실온에서 기체의 것도 있으나, 알킬금속화합물등과 같이 실온에서는 액체의 것도 많다.

그런데 무기화합물은 실온이하의 온도에서 기체의 것이 많고, 예를 들면, 6 불화텅스텐(WF₆: b.p, 17.2℃), 디크로시란(SiH₂C₁₂: b.p. 8.2℃), 3 불화염소(CIF₃: b.p. 11.75℃)등은 무기화합물의 중에서도 비등점이 비교적 높고, 0℃ ∼실온의 범위에서 액체이지만, 이들의 무기계 화합물은 성막처리 또는 에칭처리등에 좋게 사용될 수 있다.

이와 같은 무기계 화합물을 성막처리에 사용하는 경우 종래는 이들의 무기계 화합물을 가열하여 성막처리등의 처리용 가스로서 완전하게 가스화한 후 이 가스를 매스플로우 콘트롤러에서 소정의 유량으로 조정하면서 처리실내에 공급하도록 되어 있다. 가열에 의하여 종래의 처리용 가스의 공급방법은 저류용기 및 이들과 소정의 처리실을 연결한 배관등을 가열용 테이프등에서 피목하고, 이 가열용 테이프에 의하여 용기 및 배관등을 통하여 내부의 무기계 화합물을 가열하는 방법이 있다.

그리고, 이 가열에 즈음하여 예를 들면, 용기에서는 무기계 화합물을 그의 비등점 전후의 온도로 가열하고, 이 용기에서부터 처리실에 이르는 배관에서는 용기쪽으로부터 처리실쪽에 향하여 온도를 서서히 올리고, 처리실 근처에서 가장 온도가 높게 되도록 배관을 가열 하고있다. 이와 같이 가열되고, 또한 유량조정된 처리용 가스는 배관내에서 액화하는 일없고, 처리실내에 공급할 수가 있고, 공급된 처리용 가스는 처리실내에서 열 CVD 처리, 플라즈마 CVD 처리등에 의하여 피처리 체의 표면에 개소의 배선막, 층절연막등의 성막이 공급된다.

한편, 상술한 바와 같이 무기계 화합물을 가열하면서 처리용 가스로 하여 처리실에 공급되면서 소정의 성막처리를 몇 번인가 반복조작하면, 처리 실내에도 피처리물과 동일하게 각각의 피막이 형성되고, 이들의 피막이 어느쪽은 피처리실내로부터 격리하여 파티클등의 원인이 되어 제품의 수율을 저하시키는 것이 된다. 이 때문에 종래로부터 소정회수의 성막처리가 종료하면, 처리실을 크리닝하여 피막등의 오염원을 제거하도록 하고 있다.

이 크리닝 방법으로서는 처리실을 해체하여 내부에 형성된 피막을 완전하게 제거하는 크리닝 방법이 알려져 있다. 따라서 이 크리닝 방법의 경우에는 장치의 해체, 조립 및 그 상승에 커다란 시간을 요한다는 과제가 있었다.

이것에 대하여 크리닝 가스로서 NF₃를 포함한 가스를 처리용기내에 도입하고, 이 크리닝 가스에서 재치대나 처리용기 내면등에 부착한 성막을 제거하는 방법이 알려져 있다. 이 크리닝 방법에서는 사용하는 NF₃자체의 분해성이 그다지 양호하지 아니하므로 플라즈마를 이용하고있다. 즉 처리 용기내에 재치대와 대향하는 위치에 전극판을 배치하고, 이 재치대와 전극사이에 고주파 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시키고, 이것에 의하여 NF₃를 여기시켜 활성화하고, 크리닝을 추진시킨다.

NF₃가스등의 플라즈마를 이용한 크리닝방법의 경우에는 장치를 해체할 필요가 없고, 양자의 경우와 비교하여 각단에 크리닝시간을 단축 할 수 있다고하는 커다란 이점이 있는 반면, 플라즈마가 미치지 않은 부분 예를 들면, 처리 용기의 내면이나 특히 처리가스의 공급헤드 내면에 부착한 성막, 웨이퍼 반송시에 벗겨져 떨어져 용기 바닥부에 부착한 막편 등을 효과적으로 제거할 수가 있다.

보다 효과적으로 성막등을 크리닝제거하기 위하여는 일본국 특개소 64-17857호 공보나 특허평 2-77579호 공보등에 개시되어 있도록 크리닝가스로서 CIF 계 가스를 사용하는 것이 제안되고있다. 이 CIF계 가스를 이용한 크리닝방법에 의하면, 플라즈마를 사용하는 일없이 재치대 표면은 물론이고, 처리가스 헤드내면등의 구석구석까지 효율적으로 성막을 제거할 수가 있다.

따라서, 종래의 처리용 가스의 공급방법에 의하여 처리가스를 공급한 경우에는 상술한 바와 같이 매스플로우 콘트롤러나 밸브등에서 처리용 가스가 액화하여 잔류하여 버리기 때문에 예를 들면, NF₃가스의 플라즈마를 이용한 크리닝을 하는 때에는 플라즈마원으로 되는 화학적으로 매우 활성한 NF₃가스가 잔류하는 무기계 화합물과 격렬하게 반응할 우려가 있기 때문에 이 무기계 화합물을 완전하게 제거 할 필요가 있다.

그리고, 시스템내를 진공배기하여 액형상의 무기계 화합물을 이들의 부분으로부터 제거하도록 되어 있으나 진공배기의 때에 무기계 화합물로부터 기화열이 뺏기고, 진공배기가 진행에 따라서 무기계 화합물이 한층 냉각되고, 그 증발이 점점 지연하여 무기계 화합물의 제거에 커다란 시간을 요한다.

한편, 크리닝 가스로서 CIF₃가스를 사용한 경우에는 비등점이 +17℃정도이기 때문에 상온에서 액화하기 쉽고, 또 용기 내벽이나 처리가스 공급헤드의 내벽 면등에 부착하기 쉽기 때문에 크리닝 가스의 공급계에 있어서 액화하여 공급계를 폐색하거나 또는 크리닝 조작후에 하는 성막처리에 있어서, 벽면에 부착한 CIF가스가 분리하여 성막중에 CIF가스가 들어오면, 소자의 흠결의 원인으로 되어버린다는 문제점이 있다. 그리고, 일단 공급계가 가스액화에 의하여 폐색하면, 이것을 반복하기 위하여 예를 들면, 한나절 정도 공급계를 진공흡인 하지 않으면 안되고, 장치의 가동율을 저하시켜 버린다.

본 발명의 목적은 처리장치에 공급되는 크리닝 가스등의 처리가스를 액화시키는 일없이 항상 안정한 상태에서 공급할 수가 있는 처리장치 및 처리가스의 공급방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 그 내부를 효율좋고, 더구나 안정적으로 거의 완전하게 크리닝할 수가 있는 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 처리장치의 내부를 크리닝 가스에 의하여 효율좋고, 안정적으로 거의 안전하게 크리닝할 수가 있는 처리장치의 크리닝 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1관점에 의하면, 피처리체를 처리하기 위한 진공처리실과; 상기 진공처리실내에서 상기 피처리체에 대하여 처리를 실시하는 처리가스를 공급하는 처리가스 공급원과; 상기 진공처리실내를 크리닝하기 위해 CIF₃가스를 포함하는 크리닝가스를 공급하는 크리닝가스 공급원과; 상기 처리가스 공급원으로부터 상기 처리실내로 처리가스를 공급하는 처리가스 공급배관과; 처리가 수행된 때 형성된 퇴적물을 제거하도록 상기 진공처리 실의 내부를 크리닝하기 위하여 상기 크리닝가스 공급원으로부터 상기 진공처리실로 상기 크리닝가스를 공급하는 크리닝가스 공급배관과; 크리닝가스가 상기 크리닝가스 공급배관내에서 액화되는 것을 방지하기 위해, 크리닝가스가 상기 진공처리실로 공급되는 때에 상기 크리닝가스 공급배관내를 대기압보다도 낮은 압력으로 유지하는 감압밸브와; 상기 크리닝가스 공급배관으로 처리가스 및 크리닝가스의 공급을 스위칭하는 수단을 구비하는 진공처리장치가 제공된다.

본 발명의 제2관점에 의하면, 피처리체를 처리하기 위한 진공처리실에 피처리체에 대하여 특정의 처리를 실시하는 가스를 공급하는 처리가스의 공급방법으로서, 상기 처리가스의 유로내를 대기압보다도 낮은 압력으로 설정하는 공정과; 그 압력상태에서 상기 처리가스를 상기 유로내를 통하여 처리실에 공급하는 공정을 구비하는 처리가스의 공급방법이 제공된다.

본 발명의 제3관점에 의하면, 피처리체를 처리하기 위한 진공처리실과; 상기 진공처리실에 피처리체에 대하여 특정의 처리를 실시하는 처리가스를 공급하는 처리가스 공급계와; 처리가스 공급계와는 별개로 설치된 ClF3 가스를 포함하는 크리닝가스를 대기압보다도 낮은 압력에서 공급하는 크니링가스 공급계를 구비하는 진공 처리장치가 제공된다.

본 발명의 제 4 관점에 의하면, 피처리체를 처리하기 위한 진공처리 실과 ; 상기 진공처리 실내에서 피처리체에 대하여 특정의 처리를 실시하는 처리가스를 공급하는 처리가스 공급계와; 처리가스 공급계와는 별개로 설치된 CIF₃가스를 포함하는 크리닝가스를 공급하는 크리닝가스 공급계와, 상기 진공처리실에 상기 처리가스 및 상기 크리닝 가스를 도입하기 위한 가스 도입부재와; 상기 가스 도입부재를 가열하기 위한 가열수단을 구비하는 진공처리 장치가 제공된다.

본 발명의 제 5 관점에 의하면, 피처리체를 처리하기 위한 감압처리 실과; 상기 감압처리실에 피처리체에 대하여 특정의 처리를 실시하는 처리가스를 공급하는 처리가스 공급계와; 처리가스 공급계와는 별개로 설치된 CIF₃가스를 포함하는 크리닝가스를 공급하는 크리닝가스 공급계와; 상기 크리닝가스 공급계를 가열하여 액화를 방지하기 위한 액화방지 가열수단을 구비하는 감압처리장치가 제공된다.

본 발명의 제 6 관점에 의하면, 피처리체를 처리 하기위한 진공처리실과; 상기 진공처리실에 피처리체에 대하여 불활성 가스를 포함하는 처리가스를 공급하는 처리가스 공급계와; 처리가스 공급계와는 별개로 설치된 CIF₃가스를 포함하는 크리닝가스를 공급하는 크리닝가스 공급계를 구비하는 처리장치의 크리닝방법으로서, 상기 크리닝 가스 공급계를 통하여 크리닝가스를 상기 처리실에 공급하는 공정과, 크리닝가스를 공급할 때에 불활성가스를 상기 처리실에 공급하는 공정을 구비하는 처리장치에 있어서의 크리닝 방법이 제공된다.

본 발명의 제 7 관점에 의하면, 복수매의 피처리체를 수용하는 처리실과; 상기 처리실내에 설치되고, 상기 피처리체를 재치하는 재치대와; 이 재치대상의 각 피처리체에 개별로 처리가스를 각각 공급하는 처리가스 공급부와 ; 상기 각 처리가스 공급부에 접속되고, 이것에 대하여 개별적으로 CIF₃가스를 포함하는 크리닝가스를 공급가능한 크리닝가스 공급계를 구비하고, 임의로 선택된 처리가스 공급부로부터 이것에 대응하는 상기 지지체에 향하여 크리닝 가스가 공급되는 처리장치가 제공된다.

본 발명의 제 8 관점에 의하면, 복수매의 피처리체를 수용하는 처리 실과; 상기 처리실내에 설치되고, 상기 피처리체를 재치하는 재치대와; 이 재치 대상의 각 피처리체에 처리가스를 각각 공급하는 처리가스 공급부와; 상기 각 처리가스 공급부에 접속되고, 이것에 대하여 개별적으로 크리닝가스를 공급가능한 크리닝가스 공급계를 구비하는 처리장치의 크리닝방법으로서, 상기 지지체의 적어도 1개의 위에 피처리체를 지지시키고, 이 피처리체에 대하여 특정의 처리를 하는 공정과; 상기 지지체중 처리가 행해지고 있는 것의 적어도 1 개에 대응하는 처리가스 공급부로부터 그 지지체에 향하여 크리닝가스를 공급하여 크리닝을하는 공정을 구비하는 처리장치의 크리닝방법이 제공된다. 본 발명의 제 9 관점에 의하면, 복수매의 피처리체를 수용하는 처리실과 ; 상기 처리실내에 설치되고, 상기 피처리체를 재치하는 재치대와; 이 재치대상의 각 피처리체에 처리가스를 각각 공급하는 처리가스 공급부와 ; 상기 처리가스 공급부에 접속되고, 그것에 대하여 CIF₃가스를 포함하는 크리닝가스를 공급가능한 크리닝가스 공급계와; 상기 처리실의 벽면을 50℃이하로 유지하는 냉각수단을 구비하는 처리 장치가 제공된다.

본 발명의 제 10 관점에 의하면, 피처리체를 수용하는 처리실과; 상기 처리실내에 설치되고, 1 매의 피처리체를 지지하는 지지체와, 이 지지체를 통하여 피처리체를 가열하는 제 1 가열수단과; 상기 처리실의 벽면을 가열하는 제 2 가열수단과, 상기 처리실에 CIF₃가스를 포함하는 크리닝가스가 공급되는 크리닝가스 공급부를 구비하는 처리장치가 제공된다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 1 실시예가 적용된 배치식 콜드웰(cold wall)처리장치를 나타내는 도면이다. 이 배치식 콜드웰식 처리장치는 반도체 웨이퍼(1)를 처리하는 처리실(2)를 가지고 있다. 이 처리실(2)는 제1도에 나타낸 바와 같이 원통형상을 이루고 알루미늄등으로 형성되어 있다.

또 처리실(2)의 외면에는 냉각 자켓(3)이 설치되고, 이 냉각자켓(3)에 의하여 처리실(2)의 벽면이 수냉되고, 이것에 의하여 그 온도가 0∼50℃의 온도범위로 제어된다.

이 처리실(2)내의 바닥부(2A)에는 원통형상의 회전부재(4)가 바닥벽(2A)로부터 연장된 축(7)을 중심으로 회전가능하고, 또한 수평으로 설치되어 있다. 이 고리형상의 회전부재(4)에는 반도체 웨이퍼(1)를 1 매씩 수평으로 지지하는 지지체로서의 서셉터(5)가 주위 방향 등간격으로 예를 들면, 제2도에 나타낸 바와 같이 8 개로 장치되어 있다.

이들의 서셉터(5)는 원판형상을 이루는 회전체(4)로부터 약간 돌출하여 설치되어 있다. 회전부재(4)의 각 서셉터(5)의 아래방향에 대응하는 위치에는 발열저항체(6)가 매설되어 있다. 이들 발열 저항체(6)에 의하여 각 서셉터(5)가 개별적으로 가열된다.

회전부재(4)의 중심부에 설치된 축(7)는 중공형상을 이루고, 회전부재(4)의 표면으로부터 처리실(2)의 바닥부(2A)를 아래방향으로 관통하고 있다. 이 축(7)의 아래방향에는 기어(8)가 부착되어 있다. 또한 이 기어(8)에는 구동모터(9)의 회전축(8A)의 회전축(8A)에 부착된 기어(9B)가 이맞춤되어 있다. 따라서 회전체(4)는 구동모터(9)의 회전축(9B), 기어(9A), 기어(9) 및 축(7)을 통하여 전달되는 회전력에 의하여 제1도, 제2도의 화살표 방향에 따라 회전된다.

한편, 각 서셉터(5)의 위쪽에는 가스 분산공급부(10)가 각 서셉터(5)에 대향하여 설치되고, 이들의 가스 분산공급부(10)로부터 후술하는 바와 같이 프로세스 가스 또는 크리닝가스가 처리실(2)내로 공급된다. 이들 가스 분산공급부(10)는 각각 중공(中空)의 원판형상을 이루고, 각각의 상면 중앙에는 가스 공급배관(10A)이 접속되고, 각각의 하면에는 다수의 가스 공급 구멍(10B)이 형성되어 있다. 이들의 가스분산 공급부(10)의 가스 공급배관(10A)에는 각각 제1도에 나타낸 바와 같이 프로세스 가스를 공급하는 프로세스 가스 공급계(11)가 배관(12)을 통하여 접속되고, 이 배관(12)에 부착된 밸브(13)를 개방하는 것에 의하여 개소의 프로세스 가스가 가스 분산공급부(10)를 통하여 처리실(2)내에 공급된다.

이 처리실(2)내에서 예를 들면, 블랭킷(W)(blanket)처리를 한 경우에는 프로세스 가스 공급계(11)로부터 가스 분산공급부(10)로 예를 들면, 6 불화 텅스텐(WF₆) 및 수소를 프로세스 가스로서 공급하고, 가스 분산공급부(10)의 하면에 형성되고 가스 공급구멍(10B)으로부터 처리실(2)내의 서셉터(5)상의 반도체 웨이퍼(1)로 프로세스 가스를 균등하게 공급하고, 열 CVD에 의하여 반도체 웨이퍼(1)의 표면에 W막을 형성한다.

이 프로세스 가스 공급계(11)는 프로세스 가스인 WF₆가스를 저류하는 WF₆가스 봄베(11A)와, 이 WF₆가스를 환원하는 수소가스를 저류하는 수소가스 봄베(11B)를 구비하고, 이것을 가스 봄베(11A),(11IB)는 각각 배간(12)으로부터 분지한 배관(12A),(12B)의 끝단부헤 접속되어있다.

WF₆가스 봄베(11B)가 접속된 배관(12A)에는 상류쪽으로부터 하류 쪽으로, 감압 밸브(11C), 매스플로우 콘트롤러(11D), 밸브(11E)가 순차 설치되고, 또 수소가스 봄베(11B)가 접속된 배관(12B)에는 상류쪽으로부터 하류쪽으로 밸브(11F), 매스플로우 콘트롤러(11G), 밸브(H)가 순차 설치되어 있다. 이들 가스봄베(11A),(11B)로부터의 가스가 배관(12)에서 합류하고, 밸브(13)를 개방함으로서 배관(12),(10A)을 통하여 처리실(2) 내로 프로세스 가스가 공급된다.

결국 WF₆가스 봄베(11B)내의 액상의 WF₆는 감압밸브(11C)에 의하여 일단 감압되고, 감합하에서 기화한 WF₆가스가 매스플로우 콘트롤(11D)에 의하여 유량조정되어 동일하게 유량조정된 수소가스와 소정비로 혼합된다.

또, 배관(12)에는 제1도에 나타내 바와 같이 크리닝가스를 제공하는 크리닝 가스 공급계(14)가 배관(15)에 의하여 접속되고, 크리닝시에는 이 크리닝가스 공급계(14)로부터 배관(15), 배관(12), 각 가스 분산 공급부(10)를 통하여 처리실(2)내의 각 서셉터(5)로 크리닝가스가 공급 된다. 즉 이들 가스 분산공급부(10)는 처리실(2)로 크리닝가스의 공급부로서의 역활도 다하고있다.

이 크리닝가스 공급계(14)는 크리닝가스인 CIF₃가스를 저류하는 CIF₃가스 봄베(16)와, 이 CIF₃가스를 희석하는 희석가스, 예를 들면, 질소가스를 저류하는 질소가스 봄베(17)를 구비하고, 이들 봄베(16),(17)는 각각 배관(15)으로부터 분지하는 배관(15A),(15B)의 끝단부에 각각 접속되어 있다. CIF₃가스봄베(16)가 접속된 배관(15A)에는 상류쪽으로부터 하류 쪽으로 감압밸브(18), 매스플로우 콘트롤러(19), 밸브(20)가 순차 설치되고, 또 질소가스 봄베(17)가 접속된 배관(15B)에는 상류쪽으로부터 하류쪽으로 밸브(21), 매스플로우 콘트롤러(22), 밸브(23)가 순차 설치되고, 이들 가스 봄베(16),(17)로부터의 가스가 배관(15)에서 합류하고, 밸브(14)를 개방함으로서 배관(15),(12),(10A)을 통하여 처리실(2)내 크리닝가스를 공급할 수 있도록 되어있다.

결국, CIF₃가스 봄베(16)내의 액상의 CIF₃가스는 감압밸브(18)에 하여 일단감압되고, 감압하에서 기화된 CIF₃가스가 매스플로우 콘트롤러(19)에 의하여 유량조절되어 동일하게 유량조정된 질소가스와 소정비에서 혼합된다.

또한 이들 가스분산 공급부(10)로부터 처리실(2)내에 공급된 가스는 회전부재(4)의 회전축(7)내에 끼워 설치된 배기관(25)을 통하여 외부로 배출된다. 이 배출관(25)의 하류쪽에는 진공펌프(26)가 부착되고, 이 진공펌프(26)에의 하여 처리실(2)내가 배기되고, 소정의 진공도가 유지된다. 따라서 이 배기관(25)은 처리실(2)의 크리닝가스의 배기부로서의 역활도 다하고 있다.

이 진공펌프(26)로서는 배기된 가스의 영향을 받지 않도록 오일프리의 드라이에칭을 이용한 것이 바람직하다. 또한 이 진공펌프(26)의 하류쪽에는 진공펌프(26)로부터 배기된 프로세스가스, 크리닝가스등의 유해한 가스를 보충하여 배기가스로부터 이들의 유해한 가스를 제거하는 제거 장치(27)가 설치되고, 이들 제거 장치(27)로서는 CIF₃를 좋게 용해하는 용제, 예를 들면, 알카리 제거장치(27)로서는 CIF₃를 좋게 용해하는 용제 예를 들면, 알카리용액등을 채운 것이 사용된다.

상기 배치식 콜드웰 처리장치에서는 그 서셉터(5)는 그라운드전위에 유지되어있고, 또 이 서셉터(5)에 대향하는 가스 분산공급부(10)에는 고주파전원(28)이 접속되어있다. 그리고 각 가스 분산공급부(10)에 고주파 전원(28)에 의하여 고주파전압을 인가하면, 가스 분산공급부(10)와 서셉터(5)와의 사이에 고주파 전계가 형성된다.

따라서 진공펌프(26)에 의하여 처리실(2)내를 배기하고, 처리실(2)내를 소정의 진공도로 유지하면서 가스 분산공급부(10)로부터 처리실(2)내에 프로세스 가스를 도입한 상태에서 각 가스 분산 공급부(10)에 고주파 전원에 의하여 고주파 전압을 인가하면, 전극대를 이루는 서셉터(5)와, 가스분산 공급부(10)와의 사이에서 진공방전이 발생하고, 이들의 사이에서 프로세스 가스가 플라즈마화하고, 이 플라즈마에 의하여 서셉터 위에 가열된 반도체 웨이퍼(1)의 표면에 소정의 막이 형성된다. 결국이 배치식 콜드웰 처리장치는 열 CVD 처리장치로서만이 아니라 플라즈마 CVD처리장치로서도 사용할 수가 있도록 구성되어있다.

또, 제1도에 있어서 참조부로(29)는 처리실(2)의 반입, 반출구에 부착된 게이트밸브이고, 처리실(2)은 게이트밸브(29)를 통하여 제2도에 나타낸 바와 같이 반송실(30)에 접속되어있다. 이 반송실(30)는 반도체 웨이퍼(1)를 처리실(2)내에 반입하고, 이 중에서부터 반출하는 때에 그중을 대기와 차단하기 위하여 사용된다.

다음에 상기 배치식 콜드웰 처리장치를 사용한 열 CVD에 의한 블랭킷(W)에 의한 성막처리를 1 예에 대하여 설명한다. 먼저, 처리실(2)내가 소정의 진공도로 되도록 처리실(2)내를 진공펌프(26)에 의하여 진공배기한 후, 프로세스 공급계(11)로부터 WF₆가스 및 수소를 프로세스가스로 하여 공급한다.

이때 이 상태에서는 프로세서 가스공급계(11)의 배관(12A)의 내부를 대기압보다도 감압상태 예를 들면, 600Torr이하의 압력으로 하여 액상의 WF₆를 기화시킨 후 이 WF₆가스를 감압하의 배관(12A)을 통하여 처리실(2)내로 공급하도록 하고있기 때문에 프로세스가스 공급계(11)내에서 WF₆가스가 액화하는 것이 아니다.

프로세서가스 공급계(11)내에 소정비로 혼합된 WF₆가스 및 수소는 프로세스 가스로 하여 각 가스 분상공급부(10)로 공급되면, 또한 각 가스 분산공급부(10) 하면의 분산구멍(10A)으로부터 실내의 각 서셉터(5)상의 반도체 웨이퍼(1)로 균등하게 공급된다. 이때 발열체(6)의 가열작용에 의하여 서셉터(1)로 균등하게 공급된다. 이때 발열체(6)의 가열작용에 의하여 서셉터(5)상에서 지지된 반도체 웨이퍼(1)가 소정온도까지 가열되고 있다. 이 때문에 프로세스 가스가 가열된 반도체 웨이퍼(1)에 접촉하고, 이 열에너지를 얻어 수소에 의한 WF₆의 환원이 생기고, 반도체 웨이퍼(1)의 표면에 텅스텐피막이 형성된다. 이 처리에서 서셉터(5)등 그 외의 부분에도 텡스텐의 피막이 형성되는 것이 된다.

또 상기 배치식 콜드웰 처리장치를 사용한 플라즈마 CVD에 의하여 블랭킷(W)처리를 한 경우에는 진공펌프(26)에 의하여 소정의 진공도로 유지된 처리실(2)내의 서셉터(5)상에서 반도체 웨이퍼(1)를 지지하고, 발열체(6)에 의하여 서셉터(5)상의 반도체 웨이퍼(1)를 300~400℃로 가열한다. 이것과 병행하여 프로세스가스 공급계(11)의 밸브(13)를 열고, 여기에서부터 배관(12), 가스분산 공급부(10)를 통하여 소정비의 WF₆가스와 수소가스의 혼합가스를 상술한바와 같이 처리실(2)내로 공급한다. 이때 고주파 전원(28)에 의하여 가스 분산공급부(10)에 고주파 전압을 인가하고 있으면, 서셉터(5)와 가스 분산공급부(10)사이에서 진공방전이 발생하고, 이 진공방전에 의하여 서셉터(5)와 가스 분산공급부(10)와의 사이에서 WF₆가스와 수소가스의 플라즈마가 생성되고, WF₆가 환원되어 반도체 웨이퍼(1)의 표면에 텅스텐 막이 성막된다. 이 처리에서 서셉터(5)등 그외의 부분에도 텅스텐의 피막이 형성 되는 것이 된다.

이와 같은 성막처리에 의하여 처리실(2)의 내면 및 서셉터(5), 처리실(2)의 그외 부분에도 피막이 형성되고, 피막처리를 소정회 반복하는 사이에 그 피막이 적층되어 언제가는 이들이 박리하여 파티클로 하여 실내를 부유하고 청정한 반도체 웨이퍼(1)를 오염하도록 되는 것은 상술한 바와 같다. 이들이 서서히 처리실(2)의 바닥면등에 침적하고, 이들 반도체(1)의 반입, 반출시에 위로 올라가 반도체 웨이퍼(1)를 오염될 우려가 있다.

그리고 몇 번인가 성막처리를 한 후 일단 성막을 중단하고, 처리 실내에 크리닝 가스를 공급하여 크리닝하고, 파티클등의 먼지를 제거한다. 여기에서는 먼저 처리실(2)의 가열체(6)등의 전원을 차단한 후 반도체 웨이퍼(1)가 처리실(2)에 없는 상태로 한다. 다음에 게이트 밸브(29)를 열고, 처리실(2)을 외부로부터 차단한 후 크리닝가스 공급계(14)로부터 배관(15),(12), 각 가스 분산공급부(10)를 통하여 처리실(2)내로 CIF₃가스(경우에 따라서는 질소등의 희석용 가스를 포함)를 크리닝가스로서 제1도의 화살표로 나타낸 바와 같이 처리실(2)내의 서셉터(5)에 향하여 공급함으로서 크리닝을 실시한다.

이 크리닝에 즈음하여 계(시스템)내를 예를 들면, 질소치환한다.

본 상태의 있어서는 계내가 항상 감압상태에서 WF₆가 액화하지 않도록 하여 처리가스를 공급하고 있기 때문에 계내의 WF₆가스를 용이하게 진공배기할 수가 있고, 특히 프로세스 공급계(11)의 배관(11A), 매스플로 우 콘트롤러(11C), 밸브(11E)내에서도 감압하에서 WF₆가스가 액화하는 일이 없기 때문에 매우 단시간에 질소치환을 할 수가 있다.

크리닝 가스의 처리실(2)내에서의 공급은 상술한 바와 같이 그 게이트 밸브(29)를 닫고 처리실(2)을 반송실(30)로부터 차단한 후 크리닝 가스 공급계(14)로부터 가스 분산 공급부(10)를 통하여 행한다.

그리고, 처리실(2)의 배기관(25)을 통하여 진공펌프(26)에 의하여 크리닝가스를 외부로 배기하고, 이 사이에 크리닝가스에 의하여 처리실(2)의 내부에 부착한 피막등의 부착물을 크리닝한다. 크리닝 가스는 CIF₃가스물질 또는 질소가스등의 희석용 가스를 포함하는 가스로서 구성되어 있다. CIF₃는 화학적으로 활성이고, 특히 금속계 비금속계의 피복과 좋게 반응하여, 이들의 부착물을 효과적으로 제거할 수가 있다.

이와 같이 크리닝가스를 구성하는 CIF₃가스를 공급하는 경우에도 상기 성막용의 프로세스가스를 공급한 것과 동일한 공급방법을 적용할 수가 있다.

즉 이때에 CIF₃의 비등점보다 높은 온도 예를 들면, 상온하에서 진공펌프(26)를 구동하고, 처리실(2)내로부터 수소가스를 배기하여 처리실(2)내의 진공도를 소정값으로 유지한다. 그리고 이 배기상태하에서 크리닝가스 공급계(14)의 감압밸브(18)에 의하여 CIF₃가 가스화되고, 밸브(20)가 소정의 열림시에 개방됨과 동시에 매스플로우 콘트롤러(19)에 의하여 CIF₃가스가 소정의 유량 예를 들면, 5 리터/분 이하의 유량으로 배관(15)을 통하여 처리실에 공급된다.

이 크리닝가스는 배관(15)에 접속된 각 가스 분산 공급부(10)를 통하여 처리실(2)내에 도입되고, 처리실(2)에서 CIF₃가스는 0.1∼100 Torr의 압력으로 유지된다. 이 경우에 크리닝 가스가 처리실(20)내에 구석구석까지 고루 퍼진상태에서 처리실(2)내가 크리닝되고, 더구나 소비된 크리닝 가스는 처리실(2)의 배기관(25)으로부터 진공펌프(26)등의 배기계를 통하여 항상 배기하여 갱신되고, 크리닝중은 처리실(2)내가 항상 신선한 크리닝 가스가 보충되면서 그 압력이 0.1∼100 Torr로 유지되어있다. 따라서 처리실(1)내를 구석구석까지 효과좋게 크리닝 할 수가 있다.

또, 상술한 크리닝에서는 크리닝가스를 배기관(25)을 통하여 외부로 배출하도록 되어 있기 때문에 반응생성물의 피막을 형성하기 쉬운 배기관(25)에 대하여도 처리실(2)내부와 동일하게 크리닝 가스에 의하여 제거할 수가 있다. 또한 배기계로부터 배출되는 유독가스를 제거장치(27)에 의하여 제거될 수 있으므로 크린한 배기를 할 수가 있다.

처리실(2)내에 공급된 CIF₃가스는 화학적으로 활성한 가스이므로 처리실(2)에 형성된 금속계, 실리콘계의 피막등의 부착물과 반응하여 부착물을 처리실(2)내에서 제거하여 처리실(2)내를 청정하게 크리닝 할 수가 있다. 처리실(2)내에 금속계, 실리콘계의 파티클이 퇴적하여도, 그 실내에서 CIF₃가스가 구석구석까지 널리 펄치고, 처리실(2)의 내면은 물론이고, 그 실내의 서셉터(5)에 부착한 파티클등도 CIF₃가스에 의하여 완전하게 제거할 수가 있다. 또 CIF₃가스의 피막등의 반응력이 발열반응하기 때문에 이 발열에 의하여 CIF₃가스의 반응은 점점 보충되어 피막등의 부착물을 한층 유효하게 제거할 수가 있다.

이와 같이 크리닝 가스로서 CIF₃가스를 공급하는 경우에도 상술한 성막처리용의 가스에 적용한 방법도 동일의 방법을 적용함으로서 CIF₃가스를 크리닝 가스 공급계(14)내에서 액화시키는 일없이 처리실(2)내에서 공급할 수가 있고, 그 후의 성막처리에 즈음하여 단시간에서 CIF₃가스를 치환할 수가 있다.

처리실(2)내에 있어서의 크리닝 가스, 예를 들면, CIF₃가스만을 공급하는 경우에는 처리실(2)내에서의 CIF₃의 유량이 5 리터 /분 이하에서 그 온도가 CIF₃의 비등점 ∼700℃, 내부의 압력 이 0.1∼ 1000Torr의 조건에서 크리닝하는 것이 바람직하다. CIF₃가스의 유량이 5리터/분을 초과하면, 각 챔버의 구성부재를 손상시킬 우려가 있다. CIF₃가스의 온도가 비등점 미만에서는 CIF₃가 구성부재에 결로하여 구성부재를 손상할 우려가 있고, 700℃을 초과하여도 CIF₃가스가 활성화되어 역시 구성 부재를 손상할 우려가 있다. CIF₃가스의 압력이 0.1 Torr 미만에서는 크리닝 효과를 기대할 수 없게될 우려가 있고, 100 Torr를 초과하면 구성부재를 손상시킬 수가 있다.

이상 설명한 바와 같이 이 상태에서는 블랭킷(W) 처리를 하는 때에는 WF₆의 액체를 프로세스 공급계(11)의 WF₆가스봄베(11A)로부터 배관(12A)를 통하여 처리실(2)로 WF₆가스로서 공급할 때에 배관(12A)의 내부를 감압 밸브(11C)에 의하여 대기압보다도 감압상태로 하여 WF₆가스를 감압하에의 배관(12A)를 통하여 처리실(2)내로 공급하도록 한 것으로 WF₆가스를 매스플로우 콘트롤러(11D)이나 밸브(11E)의 내부에서 액화시키는 일없이 안정공급 할 수가 있고, 안정한 처리를하도록 할 수 있다.

또, WF₆가스를 매스플로우 콘트롤러(11D)나 밸브(11E)의 배부에서 액화할 수가 없기 때문에 처리실(2)을 해체하지 않고, CIF₃가스에 의하여 그 내부를 크리닝할 때에는 매우 단시간에서 WF₆가스를 치환할 수가 있고, 이어서는 크리닝 시간을 각별히 단축할 수가 있다.

또, 크리닝 가스를 공급하는 경우에도 상술한 처리가스를 공급하는 경우 동일하게 하여 공급하므로 크리닝가스가 액화하는 일없이 안정한 크리닝을 실시할 수가 있다. 더구나 이와 같은 공급방법을 채용함으로서 CIF₃가스에 의한 크리닝을 종료한 후 그후 처리를 개시할 때에도 CIF₃가스를 매우 단시간에서 치환할 수가 있고, 다음의 처리단시간에서 상승할 수가 있다.

이 상태에 적용된 피처리용 가스의 공급방법은 제3도에 나타낸 바와 같은 멀티챔버 처리장치에 대하여도 적용할 수가 있다. 이 멀티챔버 처리장치에는 예를 들면, 상술한 배치식 콜드웰 처리장치등의 성막장치가 조립되고, 동일 진공계내에서 다른 처리와 연속적으로 성막처리할 수가 있다. 이 멀티챔버 처리장치는 제3도에 나타낸 바와 같이 3 대의 처리실(31),(32),(33)를 구비하고, 이들의 처리실중 적어도 1 개는 상술한 배치식 콜드웰 처리장치에 의하여 구성되어 있다. 그리고 이들의 처리실(31),(32),(33)은 제1도에 나타낸 바와 같이 대략 사각형 형상으로 형성된 제 1 반송실(34)의 3 개소의 측면에 게이트 밸브(35),(36),(37)를 통하여 접속되고, 이들 게이트 밸브(35),(36),(37)를 개방함으로서 제 1 반송실(34)과 연이어 통하고, 이들을 닫음으로서 제 1 반송실(34)로부터 차단된다.

또, 이 제 1 반송실(34)내에는 각 처리실(31),(32),(33)으로 피처리체 예를 들면, 반도체 웨이퍼(38)를 반송하는 반송장치(39)를 구비하고, 처리실(31),(32),(33)과 동일정도의 진공도를 유지할 수 있도록 구성되어 있다. 이 반송장치(39)는 제 1 반송실(34)의 대략 중앙에 설치되어있고, 다관절 아암(39A)을 가지며, 이 아암(39A)에 반도체 웨이퍼(38)가 재치된 상태에서 반도체 웨이퍼(38)가 반송된다.

이 제 1 반송실(34)의 바닥면에는 예를 들면, 제3도에 나타낸 바와 같이 가스 공급부로하여 가스 공급구(34A)가 형성되고, 이 가스 공급구(A)는 크리닝 가스를 공급하는 크리닝 가스 공급계(14)로 접속되어 있다. 또 제 1 반송실(34)의 바닥면에는 가스 배기구(34B)가 형성되어있고, 가스 공급구(34)로부터 공급된 크리닝가스가 이 가스 배출구(34B)로부터 배기된다.

제 1 반송실(4)의 나머지의 한쪽면에는 게이트 밸브(40),(41)을 통하여 2 개의 진공 예비실(42),(43)이 각각 연통 가능하게 병설되고, 이들의 진공예비실(42),(43)은 게이트 밸브(40),(41)를 개방함으로서 제 1 반송실(34)에 서로 통하고, 이들의 게이트 밸브(40),(41)를 닫음으로써 제 1 반송실(34)으로부터 차단된다.

따라서, 소정의 진공분위기하에서 제 1반송장치(39)에 의하여 반도체 웨이퍼(38)를 예를 들면, 진공예비실(42)로부터 소정의 처리실로 실어옮기고, 이 처리실내에서 소정의 성막처리등을 한 후 그 처리실로부터 제1 반송장치(39)를 통하여 순차 다른 처리실에 이재하여 각각의 처리실에서 소정의 처리를 종료한 후 재차 다른 진공예비실(43)로 이재할 수가 있다.

이들의 각 진공예비실(42),(43)는 게이트 밸브(40),(41)에 대향하는 부분에는 게이트 밸브(44),(45)가 설치되어있고, 진공 예비실(42),(43)은 다음 이들을 통하여 제 2반송실(46)에 접속되어있고, 이들의 게이트 밸브(14),(15)를 개방함으로서 제 2 반송실(46)과 서로 통하고, 이들을 닫음으로서 제 2 반송실(46)으로부터 차단된다.

이 제 2 반송실(46)의 좌우 양쪽면에는 게이트 밸브(47),(48)를 통하여 카세트(49)를 수납하는 카세트실(50),(51)이 역으로 통하는 것이 가능하게 접속되고, 이들의 카세트실(50),(51)은 게이트 밸브(47),(48)를 개방함으로서 제 2 반송실(46)과 서로 통하고, 이들을 개방함으로서 제 2 반송실(46)으로부터 차단된다.

제 2 반송실(46)내에는 좌우의 카세트실(50),(51)사이의 중앙에 제 2 반송장치(53)가 설치되어 있고, 이 제 2 반송장치(53)의 다관절 아암(52A)에 의하여 진공예비실(42),(43)과 카세트실(50),(51)사이에서 반도체 웨이퍼(38)가 반송된다.

이 제 2 반송장치(53)와 진공예비실(42),(43)의 사이에 반도체 웨이퍼(38)의 오리엔테니션 플래트를 기준으로 하여 광학적으로 반도체 웨이퍼(38)의 위치결정하는 위치결정기구(54)가 설치되어있다.

그리고 이 위치결정기구(54)에 의하여 반도체 웨이퍼(38)가 일단 위치결정한 후 제 2 반송장치(53)에 의하여 반도체 웨이퍼(38)가 진공예비 실(42)로 반송된다.

또 제 2 반송실(46)은 실내에 질소가스등의 불활성 가스를 공급하고, 이 가스압력을 대기압으로 조정하여 유지하는 기압조정장치(도시하지 않음)를 구비하고 있고, 이 기압조정장치에 의하여 제 2 반송실(46)을 대기압의 질소가스 분위기로 한 상태에서 카세트실(50),(51)내의 카세트(49)와 진공예비실(42),(43)의 사이에서의 반도체 웨이퍼(38)가 반송된다. 또 이 제 2 반송실(46)은 크리닝시에 소정의 진공도로 유지된다.

제 2 반송실(46)의 바닥면에는 가스 공급구(55A)가 형성되고, 이 가스공급구(55A)는 배관(도시하지 않음)을 통하여 크리닝가스를 제공하는 크리닝가스공급계에 접속되어 있다. 그리고 가스 공급구(55A)로부터 공급된 크리닝 가스는 제 2 반송실(46)의 바닥면에 형성된 가스 배기구(55B)로부터 배기된다. 이 가스 배기구(55B)는 예를 들면, 진공예비 (42),(43)의 배기계 밸브(도시하지 않음)를 통하여 접속되고, 이 배기계를 이용하여 크리닝시에 배기구(25)를 통하여 제 2 반송실내가 진공배기된다. 크리닝 이외의 때에는 이 밸브는 닫히고, 예비 진공실(42),(43) 만이 진공배기된다.

또 56, 57는 카세트실(50),(51)의 정면에 부착된 게이트이다.

이와 같은 멀티 챔버 처리장치의 각 처리실(31),(32),(33)내에 프로세스가스를 공급하는 경우에도 본 발명의 처리용 가스의 공급방법을 적용함으로서 각 처리실(31),(32),(33)로 프로세스가스를 공급할 수가 있고, 또 일연의 처리를 정확하게 할 수가 있고, 더욱 제품의 수율을 향상할 수가 있다.

또 상기에서는 피처리용 가스로서는 WF₆및 CIF₃가스를 사용한 것에 대하여 설명하였으나, 그외의 성막처리용 가스, 크리닝 처리용 가스에 대하여도 적용할 수가 있다. 또 상기예에서는 감압 밸브(11C),(18)를 사용하여 WF₆가스 또는 CIF₆가스를 감압하여 가스화하는 방법에 대하여 설명하였으나 본 실시예는 상기예에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 밸브의 사용 실시예에 대하여는 단순히 모식적인 도면에 따라서 설명한 것에 지나지 않고, 그 사용상태는 필요에 따라서 여러 가지의 것을 채용할 수가 있다. 또 상기예에서는 본 실시예를 배치식 콜드웰 처리장치에 적용한 것에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 처리용 가스를 공급하여 피처리체를 처리하는 장치에 적용할 수가 있다.

다음에 상기 처리장치를 다소 병형한 다른 실시예의 장치에 대하여 설명한다.

이 실시예의 처리장치는 기본구성은 제1도에 나타낸 장치와 동일하므로 동일부분에는 동일 부호를 부쳐서 설명을 생략한다.

이 장치에 있어서는 각 분지공급부(10)의 성막 중앙에 복수의 가스를 혼합하는 가스 혼합기(10C)가 접속되어있다. 각 가스 혼합기(10C)에는 각각 제4도에 나타낸 바와 같이 프로세스가스를 제공하는 프로세스가스 공급계(11)가 배관(12)를 통하여 접속되어 있다. 그리고 이 배관(12)은 8 개소의 가스 분산공급기로 프로세스 가스를 나누어 흐르도록 분지하고, 각각의 분기관, 예를 들면, 제3도에 나타낸 바와 같이 분지관(12A),(12B)에는 각각 밸브(13A),(13B)가 부착되고, 또한 각 밸브(13A),(13B)의 하류쪽에서 각 가스 혼합기(10C)에 접속되고, 각 가스 혼 합기(10C)내에서 프로세스 가스가 충분하게 혼합된다.

따라서 프로세스 가스를 처리실(2)내로 공급하는 때에는 각 밸브(13A),(13B)를 개별로 조작함으로서 임의로 선택된 가스 분산공급부(10)로부터 프로세스가스를 처리실(20)내로 공급할 수가 있다.

또, 각 가스 분산공급부(10)의 가스 혼합기(10A)에는 제1도에 나타낸 바와 같이 크리닝가스를 공급하는 크리닝가스공급계(14)가 배관(15)을 통하여 접속되고, 크리닝시에는 이 크리닝가스 공급계(14)로부터 배관(15), 가스 혼합기(lOC), 각 가스 분산 공급기(10)를 통하여 처리실(2)내의 각 서셉터(5)상으로 크리닝가스가 공급된다.

배관(15)은 밸브(24)의 하단쪽에서 8 개소의 가스 분산 공급부(10)로 크리닝가스를 나누어 흐르도록 분지하고, 각각의 분지관, 예를 들면, 제4도에 나타낸 분지관(15C),(15D)에 각각 밸브(24C),(24D)가 부착되고, 또한 각 밸브(24C),(24D)의 하류쪽에서 각 가스 분산 공급부(10)의 가스 혼합기(10A),(lOB)에 접속되어 있다. 따라서 크리닝 가스를 처리실(2)에 공급하는 때에는 각 밸브(24C),(24D)를 별개로 조작함으로서 임의의 선택된 가스 분산공급부(10)로부터 크리닝 가스를 공급할 수가 있다. 또 크리닝 가스의 밸브(24C),(24D)와 프로세스 가스의 밸브(13A),(13B)를 1개로 모아 2 방향밸브로 할 수가 있다. 그리고 3 방향 밸브를 교환함으로서 크리닝가스와 프로세스가스를 적절선택하고, 선택된 가스를 처리실(20)내로 공급할 수가 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 소정회의 성막처리후 그 처리를 중단하는 일없고, 반도체 웨이퍼(1)를 처리하고 있고 있을 때 임의의 선택된 가스 분지 공급부(10)로부터 이것에 대응하는 서셉터(5)에 향하여 CIF₃가스(휘석가스를 포함한 경우도 있음)를 크리닝가스로 하여 공급하고, 반도체 웨이퍼(1)의 처리와 병행하여 이 크리닝 가스에 의하여 서셉터 및 그 근처에 부착한 부착물을 크리닝한다.

이와 같이 반도체 웨이퍼(1)를 처리하고 있을 때에는 임의의 선택 된 가스분산공급부(10)로부터 이것에 대응하는 서셉터(5)에 향하여 CIF₃가스를 크리닝가스로서 하여 공급하고, 반도체 웨이퍼(1)의 처리와 병행하여 이 크리닝 가스에 의하여 서셉터(5) 및 그 근처에 부착한 부착물을 크리닝하도록 하였으므로 반도체 웨이퍼(1)의 성막처리를 하면서 이것과 병행하여 크리닝을 반복함으로서 생산 효율을 각각 저하시키는 일없고, 처리실(2)의 바닥면, 내면 및 서셉터(5)에 부착한 금속계, 실리콘계의 부착물을 완전하게 크리닝 할 수가 있다.

다음에 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.

제5도는 이 실시예에 관한 처리장치를 모식적으로 나타낸 도면이다.

이 처리장치는 금속막으로서 예를 들면, 텅스텐막을 성막하는 열 CVD장치이다. 이 장치의 처리실은 대략 원통형상을 이루고, 예를 들면, 알루미늄으로 형성되어있고, 이 폭이 소정의 진공도로 유지가능하다. 처리실(61)의 한쪽벽에는 게이트밸브(71)가 설치되어 있고, 이것을 통하여 반송실등이 접속되어 있다.

이 처리실(61)내에는 웨이퍼(1)를 그위에 재치하기 위한 예를 들면, 알루미늄등으로 되는 서셉터(80)가 처리실의 바닥벽으로부터 세워 설치된 지지통(81)에의하여 지지되어있다. 서셉터(80)의 상면에는 도시하지 않은 직류전원에 접속된 정전척(82)이 설치되어 있고, 그 위에 웨이퍼(1)가 정전흡착된다.

처리실(61)의 바닥면의 서셉터(80)의 아래쪽에 대응하는 부분은 개구되고, 그 개구부에는 석영제의 창(83)이 기밀하게 부착되고, 그 아래쪽에는 가열용의 할로겐 램프(84)가 설치되어 있다. 그리고, 성막공정시에는 이 할로겐 램프(84)로부터의 광은 창(83)을 통하여 서셉터(80)의 배면을 조사하고, 이 광에너지에서 웨이퍼(1)가 소정의 처리온도까지 간접가열된다.

처리실(1)의 바닥부에는 배기구(85)가 형성되어있고, 이 배기구(85)에 배기관(86)이 접속되고, 또한 이 배기관(86)이 진공펌프(87)에 접속되어 있으며, 이들에 의하여 배기계(88)가 구성되어 있다. 그리고 배기계(88)에 의하여 필요에 따라서 처리실(61)내가 진공흡입 된다.

한편 처리실(61)의 천정부에는 샤워헤드(90)을 장착하기 위한 예를 들면, 원형의 장착구멍(91)이 설치되어 있다. 이 장착구멍(91)에는 원톤형상을 이루는 예를 들면, 알루미늄에 의하여 성형된 샤워헤드(90)가 삽입되어 있다. 이 헤드(90)의 주연부에는 플랜지부(92)가 형성되고, 이 플랜지부(92)는 0 링(93)을 통하여 처리실(1)의 천정부에 지지되어있고, 이 상태에서 헤드(90)가 처리실(1)에 기밀하게 부착되어 있다.

이 샤워헤드(90)의 상부에는 처리가스를 공급하기 위한 처리가스 공급계(100)와, CIF, CIF₃, CIF₅등의 CIF계의 가스를 크리닝가스로서 공급하기 위한 크리닝가스 공급계(110)가 각각 별개 독립하여 접속되어 있다.

이 샤워헤드(90)내에는 그 위쪽으로부터 칸막이(94), 확산판(95) 및 정류판(96)이 순차 수평으로 설치 되어 있고, 이것에 의하여 그 속이 3 개의 부실(97A),(97B),(97C)로 구획되어 있다.

칸막이판(74)의 중앙부에는 1 개의 연통구멍(94A)가 형성되고, 확산판(95)에는 다수의 확산구멍(95A)이 그 전면에 걸쳐 분산하여 형성되고, 또한 정류판(96)에는 다수의 정류구멍(76A)이 그 전면에 걸쳐 분산하여 형성 되어있다.

이 경우, 확산판(95A)의 직경은 0 2∼ 1.5mm정도의 범위로 설정되어 적은 밀도로 분산되어있는데 대하여 정류구멍(96A)의 직경은 확산구멍(95A)보다도 커다란 0.5∼2.0mm 정도의 범위로 설정되어 커다란 밀도로 분산되어 있다. 또 연통구멍(94A)의 직경은 0.5∼3.0mm 정도의 범위로 설정되어 있다. 그리고 구멍 직경과 구멍의 분포를 변화시킨 것으로서 상하의 각부실에 차압이 형성되고, 국소적으로 도입한 복수의 처리가스가 균일하게 혼합되고, 또한 웨이퍼 표면상에 균등하게 공급된다. 이 때문에 웨이퍼(8)의 직경이 대략 200mm인 경우에는 정류판(96)의 직경은 이것에 의하여도 다소 큰값 예를 들면, 220∼230 mm 정도로 설정된다. 또 이들 확산판(95) 또는 정류판(96)은 더욱 수를 증가하여 다단으로 설치하도록 하여도 좋다.

상기 샤워헤드(90)의 내외면, 칸막이판(94), 확산판(95), 정류판(96) 및 처리실(1)의 내면은 크리닝시에 CIF계 가스가 흡착함으써 방지하기 위한 표면 연마처리가 실시되고 있다.

상기 처리가스 공급계(100)는 본 실시예에 있어서는 텅스텐막을 형성하는 것으로 2 종류의 처리가스를 도입하기 위한 샤워(90)에 접속된 제1 및 제 2 처리가스도입 포트(101),(102)를 가지고있고, 이들 각 포트에는 각각 제 1 및 제 2포트 개폐밸브(101A),(102A)가 통하여 설치되어 있다. 제 1 및 제 2 처리가스 도입 포트(101),(102)에 각각 접속되는 제 1 및 제 2 처리가스 도입관(103),(104)은 도중에 각각 유량조절 밸브로 하여 제 1 및 제 2 매스플로우 콘트롤러(105A),(105B) 및 제 1 및 제 2 개폐밸브(106A),(106B)를 통하여 제 1 및 제 2 처리가스원(107A),(107B)에 각각 접속되어 있다. 여기서 예에 있어서는 제 1 처리 가스로 하여 WF₆가 제 2 처리가스로 하여 H₂,Si₂H₆어느쪽인가가 사용된다. 여기에서 예에 있어서는 SiH₄가 나타나 있다.

또, 상기 제 1 및 제 2 처리가스 도입관(103),(104)에는 각각 도중에서 분지관(108A),(108B)가 설치되어 있고, 각 분지관(108A),(108B)에는 각각 제 1 및 제 4 매스플로우 콘트롤러(105C),(105D) 및 제 3 및 제 4개폐밸브(106C),(106D)가 설치되어 각각 불활성 가스원으로서 제 1 질소원(109)에 공통으로 접속되고, 후술하는 바와 같이 이 질소원(109)로부터 크리닝시에 불활성 가스로서의 질소가스가 흐르게 된다.

한편, 상기 크리닝가스 공급계(110)는 샤워헤드(50)에 접속된 크리닝가스 도입 포트(111)를 가지고 있고, 이 포트(111)에는 크리닝가스 포트 개폐 밸브(111A)가 설치되어 있다. 이 크리닝 가스도입 포트(111)에 접속되는 크리닝 가스 도입관(112)은 도중에 유량조정 밸브로서의 매스플로우 콘트롤러(113) 및 개폐 밸브(114)를 통하여 크리닝 가스원(115)에 접속되어 있고, 크리닝가스로서 CIF계의 가스 예를 들면, CIF₃가스를 버블링에 의하여 기화시키어 공급하도록 되어있다.

상기 크리닝가스 도입관(112)에는 도중에서 분지관(116)이 설치되어있고, 이 분지관(116)에는 매스플로우 콘트롤러(117) 및 제 6 개폐밸브(118)를 통하여 제 2 질소원(119)가 접속되고, 제 2 질소원(119)의 질소가스에 의하여 필요에 따라서 크리닝가스를 희석하여 농도를 제어하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 상기 각 매스플로우 콘트롤러, 개폐밸브는 예를 들면, 마이크로 프로세스 센서등으로 되는 제어부(120)에 의하여 미리 기억된 프로그램에 따라서 제어된다.

크리닝가스로서 사용되는 CIF계 가스, 예를 들면,CIF₃는 비등점 이 + 17℃정도이고, 사용온도가 +17℃정도로 되면, 액화하여 버린다. 따라서 경우에 따라서는 크리닝가스 공급계에 있어서 단열팽창등에 의하여 CIF₃가스가 재액화 하는 것이다.

그리고, 이와 같은 크리닝가스의 액화를 방지하기 위하여 후술하는 바와 같이 크리닝 가스 도입관(112)에 가열기구가 설치되고있다.

한편, 처리실(1)의 내벽면이나 처리가스공급헤드(90)의 내외벽면은 CIF₃가스의 부착을 방지하기 위하여 표면 연마처리되어 있으나, 이것에 의하여도 가스의 부착을 완전하게 방지하는 것은 아니다. 그리고, CIF₃가스의 부착을 대략 완전하게 방지하기 위하여 샤워헤드(90)에는 헤드 가열수단(122)이 설치되어있다. 이 헤드 가열수단(122)는 제6도에 나타낸 바와 같이 헤드 측벽전체에 걸쳐 형성된 매체통로(123)와 세라믹히터(124)에 의하여 구성되어 있고, 매체통로(123)에는 최고온도에서 100℃의 온수를 흐르고, 이 이상으로 가열하려는 경우에는 세라믹히터(124)에 통전함으로서 예를 들면, 100℃∼200℃ 정도의 범위까지 가열하도록 되어있다.

또, 이 매체통로(123)는 도입쪽에서 온수쪽과 냉수쪽에 2 개로 분지 되고, 제어부(120)부터의 지령에 의하여 전환밸브(125),(126)를 조작함으로서 온수와 냉수를 필요에 따라서 선택적으로 흘릴 수 있도록 구성되어있고, 성막시에는 냉수를 흐름으로써 샤워헤드(90)를 냉각하여 헤드(90)에 막이 형성되는 것을 방지한다.

또한, 처리실(61)의 벽부에도 상기한 헤드 가열수단(122)과 동일한 구성의 벽부 가열수단(127)이 설치되고, 이 가열수단(127)도 세라믹 히터(128) 및 매체통로(129)에 의하여 구성되어 있고, 이것에 의하여 벽부를 가열함으로서 내벽면으로의 성막 및 크리닝시의 CIF₃가스의 부착이 저지된다.

다음에 상술한 크리닝 가스 도입관(112)의 가열구조에 대하여 제7도를 참조하여 설명한다.

이 가열기구는 액화 방지용 가열기구(130)과 개별 가열기구(131)로서 구성된다.

먼저, 액화 방지용 가열구조(130)는 크리닝 가스 도입통로(112)의 전길이에 걸쳐 설치된 것이고, 이 길이 방향으로 복수 도시예에 있어서는 3 개의 존(Z1∼Z3)으로 분할되어 각각가스 도입관(112)에 따라 권회된 제 1 히팅테이프(130A), 제 2 히팅테 이프(130B) 및 제 3 히팅테이프(130c)로 구성되어 있다. 이들 히팅테이프는 예를 들면, 선형상의 저항 발열선을 테프론 테이프에 끼워 넣어서 형성된 것이고, 소망하는 부위에 용이하게 권착할 수가 있다.

각 존(Z1∼Z3)의 히팅테이프(130A∼130C)의 각 온도(T1),(T2),(T3)는 처리용기(61)쪽 방향에 따라 다음에 높게되도록 온도균배가 되어있고, 예를 들면, T1이 20℃, T2가 30℃, T3가 40℃로 되도록 설정 되고, 이것에 의하여 크리닝 가스의 액화가 방지된다. 이와 같이 액화방지용 가열구(130)를 설치하여도 상술한 바와 같이 CIF₃가스는 대단히 액화하기 쉬우므로 유로면적이 변하는 부분, 예를 들면 매스플로우 콘트롤러(113)나 개폐밸브(114) 또는 약간 극간이 발생하는 배관의 죠인트부(131A),(131B),(131C)등의 액화 용이화 부분에는 액화가 발생하기 쉬우므로 이 부분에는 각각 개별로 개별 가열기구(131)가 설치된다. 각개별 가열기구(131)는 동일하게 형성되고, 예를 들면, 죠인크부(131A∼131C), 매스플로우 콘트롤러(113), 개폐밸브(114)등의 각 액화 용이화 부분을 예를 들면, 세라믹히터(132)를 내장한 금속제 박스(133)로 전체적으로 덮고, 일종의 항온조를 형성 한다.

그리고, 제어부(120)으로부터의 지령에 의하여 각금속제 박스(133)내를 비교적 높은 온도 예를 들면, 50℃ 정도로 설정하여 두는 것이고, 각부에 있어서의 크리닝 가스의 액화를 완전하게 저지된다.

또 존수는 상술한 바와 같이 3 개로 한정하지 않고, 필요에 따라서 감소 또는 증감시킬 수가 있다.

본 발명에서는 크리닝 가스로서 CIF계의 가스를 사용하기 때문에 이 가스에 노출되는 부분 예를 들면, 처리실(61)의 내벽이나 서셉터(80) 이나 정전척(82)등은 CIF계 가스 내부식성 재료로 구성될 필요가 있고, 또한 그의 재료의 내부식성 온도에서 사용하지 않으면 안된다.

이와 같은 재료로서 폴리이미드, 실리콘고무등은 사용할 수는 없고, 알루미 나등의 세라믹계 재료, 테트론, 석영유리(200℃이 하), 카본(300℃이하)등이 사용가능하다. 상기 재료 예를 들면, 석영유리에서 정전척을 형성하는 경우에는 도전막을 석영유리등에 의하여 샌드위치 형상으로 끼워넣도록 형성한다. 표 1에 CIF 계 가스 분위기에서 사용할 수 있는 재료를 나타낸다.

[표 1]

다음에 이와 같이 구성된 처리장치에 있어서의 텅스텐막의 성막조작에 대하여 설명한다.

먼저 할로겐 램프(84)로부터 광에너지에 의하여 서셉터(80)가 가열되고, 그 위에 재치되어 있는 웨이퍼(8)가 소정의 처리온도로 유지 된다. 이것과 동시에 진공펌프에 의하여 처리실(1)내가 진공흡입됨과 동시에 제 1 처리가스를 제 2 처리가스원(107B)로부터 제 2 처리가스를, 각각 유량제어하면서 처리실(1)내로 도입하여 내부 분위기를 소정의 처리 압력으로 유지하고, 성막처리를 한다.

이 예에서는 예를 들면, 제 1 처리가스로서 WF₆가 제 2 처리가스로서 SiH₄가 사용되고, 제 1 질소원(109)로부터의 질소 가스에 의하여 소정의 온도로 희석되거나 또는 희석되지 않고 이들이 각각 샤워헤드(90)의 최상단의 혼합실(97A)내로 도입된다. 혼합실(97A)내로 도입된 2 종류의 처리가스는 여기에서 혼합된체 칸막이판(94)의 연통구멍(94A)을 통하여 그 하단의 확산실(97B)로 도입된다. 이 혼합가스는 확산판(75)의 확산구멍(95A)을 통하여 그 하단의 정류실(97C)로 도입되고, 그후 정류 판(96)의 정류구멍(96A)을 통하여 웨이퍼 표면 전체에 걸쳐 균일하게 공급된다. 이 경우 헤드에 도입된 처리가스를 복수의 실에서 서서히 팽창시키면서 혼합시키도록 한 것으로 2 종류의 처리가스를 균일하게 혼합할 수가 있고, 더구나 최하단의 정류판(96)의 직경을 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간 크게 설정할 수가 있으므로 웨이퍼 표면 전체에 걸쳐 혼합처리가스를 균일하게 공급할 수가 있다.

성막처리시에 샤워헤드(90)의 온도나 처리용기(1)의 내벽의 온도가 높게되면, 반응생성물이 웨이퍼 표면이외의 이 벽면등에도 성막하여 버린다.

이것을 방지하기 위하여 프로세스중에 있어서 공급헤드(90)에 설치된 헤드 가열수단(122)의 매체통로(123)와 처리실(61)의 벽면에 설치된 벽부 가열수단(127)의 매체통로(128)에 각각 약 15℃정도의 냉수로 되는 냉매를 흘려 샤워헤드(90)나 처리실의 벽부를 냉각하고, 이들에 막이 형성되지 않도록 한다. 이와 같은 냉각조작은 다른 처리실(2),(3)에 있어서도 프로세스중 동일하게 행하고있고, 이것에 의하여 불필요한 부분으로의 막의 부착이 방지된다.

이와같이 웨이퍼(1)의 일연의 처리를 소정 매수 예를 들면, 1롯트(25매)한다면 처리장치 내에는 약간이지만 막이 부착한다. 따라서 이와 같은 흠결의 원인으로 되는 불필요한 부분에 부착한 막을 제거하기 위하여 크리닝조작이 행해진다.

이 크리닝조작을 제5도에 따라서 설명 하면, 성막처리의 완료에 의하여 처리가스 공급계(100)의 제 1및 제 3개폐밸브(106A),(106B)는 닫혀져 제 1 처리가스 및 제 2 처리가스의 공급은 정지되어 있다.

먼저, 진공펌프를 구동하여 진공흡인한 상태에서 크리닝가스원(115)으로부터 CIF계 가스, 예를 들면 CIF₃가스를 발생시키고, 이것을 매스플로우 콘트롤러(113)에 의하여 유량제어 하면서 크리닝 도입관(112)로 흐르고, 크리닝 가스 도입포트(111)로부터 샤워 헤드(90)내로 공급한다. 이 크리닝가스는 샤워헤드(90)내를 흘려내려 처리실(61)를 흐르고 헤드벽면이나 처리용기의 내벽 또는 서셉터(80)등에 부착하여 있는 막이 나 막편과 반응한다.

이것에 의하여 부착물이 제거되고, 진공배기계(88)의 배기관(86)을 통하여 배기된다. 이 경우에 CIF₃가스의 유량은 예를 들면, 5리터/분 이하로 설정되고 필요에 따라서 제 2질소원(117)로부터 유량제어 하면서 질소 가스의 압력은 예를 들면 0.1∼ 100 Torr의 범위내로 유지된다. 여기에서 CIF₃가스가 성막중에 들어가 흠경의 원인으로 된다.

그리고 CIF₃가스의 벽면에서 부착을 보다 완전하게 방지하기 위하여 각 부분은 가열된다. 즉 샤워헤드(90)에 설치된 헤드 가열수단(122)의 매체통로(123) 및 처리실(61)의 벽부에 설치된 매체통로(129)에 예를 들면, 80℃정도의 온수로 되는 열매체를 흐르게 하고 샤워헤드(90)나 처리실(61)의 벽부를 가열한다. 이 경우 또한 가열하는 사이에는 헤드에 설치된 세라믹히터(124)나 처리실(61)의 벽부에 설치된 세라믹히터(128)에 통전하고, 크리닝온도가 높게 설정된다.

또, 웨이퍼 재치대(26) 및 이 근처는 웨이퍼를 가열하는데 사용되는 할로겐램프(34)를 구동함으로서 재치대(26) 및 그 근처의 작동온도까지 가열할 수가 있다. 이때 크리닝온도는 예를 들면,CIF₃가스의 비등 점온도인 17℃ ∼700℃의 범위내에 설정된다. 또 서셉터(80)를 크리닝시로 가열할 경우에는 서셉터 자체 및 정전척(82)는 상술한 표 1에 나타내도록 한 CIF₃가스에 대하여 내부식성이 커다란 재료에 의하여 구성되고, 또한 내부식성을 발휘하는 범위내의 온도로 설정되므로 부식의 문제가 생기지 아니한다.

이와 같이 크리닝 가스 조작중에 샤워헤드나 처리용기 벽면등을 가열하도록 한 것으로 크리닝가스가 그 벽면에 흡착하는 일이 없고, 따라서 크리닝 종료후에 재개방되는 성막처리에 있어서 성막중에 흠결의 원인 이 되는 CIF₃가스가 들어오는 일없고, 수율을 크게 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또 크리닝 가스가 흐르게 되면 동시에 처리가스 공급계(100)에 설치된 제 1 질소원(109)으로부터 불활성가스로서 질소가스가 제 1 및 제 2 처리가스 도입관(103),(104)의 쌍방을 통하여 샤워헤드(90)내로 공급 된다.

이 경우 질소가스의 공급압력은 크리닝가스의 공급압력보다도 약 간 높게 설정되고, 크리닝 가스가 제 1 및 제 2 처리가스 도입포트(101),(102)에 역류하여 오지 않도록 한다. 이와같이 크리닝처리 중에 처리가스 공급계(100)에 불활성 가스를 흐르게하는 것에 의하여 크리닝 가스가 제 1 및 제 2 처리가스 도입포트(101),(102)에 역류하는 것이 방지되고, 크리닝 가스가 처리가스 도입 관(103),(104)의 내면에 부착하는 것을 방지할 수가 있다. 따라서 이와 같이하는 것에 의하여 크리닝 종료후에 재개방되는 성막처리시에 있어서의 성막중에 CIF₃가스가 들어오는 일없고, 상술한 샤워헤드 및 벽부를 가열하는 것과 상관하여 수율을 한층 향상시킬 수가 있다. 또, 크리닝가스 공급계(110)의 크리닝가스를 흐르게 하면, 동시에 제7도에 나타낸 바와 같이 크리닝 가스 공급계(110)의 크리닝가스 도 입관(112)에 설치된 액화방지용 가열기구(130) 및 복수의 개별 가열기구(131)를 구동하고, 공급도중의 CIF₂가스의 액화를 방지 한다. 즉 3 개의 존(Z1∼Z3)으로 분할되어 있는 액화방지용 가열기구(130)의 히팅테이프(130A),(130B),(130C)에 통전하고, 각 존의 온도(T1),(T2),(T3)을 각각 20℃,30℃,40℃로 설정하고 크리닝 가스의 하류 방향에 따라서 다음에 온도가 높게되도록 온도분배를 갖게 하고, 이것에 의하여 통로도중에 있어서의 CIF₃가스의 액화를 방지한다.

이 경우, 통로도중에 있어서 유로면적이 변하는 부분이나 죠인트를 위하여 약간 극간이 생기는 부분에 있어서는 히팅테이프에 의한 가열에서는 불충분하고, CIF₃가스의 변화가 생길 우려가 있다. 그리고 여기에서는 이들의 액화 용이화부분 예를 들면, 매스플로우 콘트롤러(113),(114)나 죠인트부에 이 용이화 부분을 덮도록 금속박스(92)와 세라믹히터(90)로 구성된 개별가열 기구(131)를 설치하여 예를 들면, 50℃정도로 가열하도록 한 것으로 크리닝가스공급계(100)에 있어서의 CIF₃가스의 액화를 완전하게 방지할 수가 있고, 장치의 가동율을 대폭으로 향상시킬 수가 있다.

또, 이 실시예의 처리장치를 상술한 멀티챔버 처리장치의 1 개의 64-47 처리실에 적용할 수가 있다. 이 경우에는 처리실에 한정하지 않고, 제 1 및 제 2 반송실(34),(46), 제 1 및 제 2 진공예비실(42),(43) 및 필요에 따라서 제 1 및 제 2 카세트실(50),(51)에도 크리닝가스를 공급하여 멀티챔버 처리장치의 크리닝을 행하므로 이들 제 1 및 제 2 반송실(4),(16), 제 1 및 제 2 진공처리실(12),(13) 및 제 1 및 제 2 카세트실(20),(21)에도 처리실과 동일하고, 크리닝 가스 공급계 및 진공배기계와 각각 접속된다.

또, 이 상태의 멀티챔버 처리장치는 이 상태의 멀티챔버 처리장치 다른 각실의 벽부에도 벽부 가열수단(127)이 설치되고, 또한 제 1 및 제 2 반송실(34),(46)의 반송장치(39),(53)의 아암(39A),(53A)에는 히터가 매입되어 있는 것이 바람직 하고, 이것에 의하여 크리닝시에 이들이 가열되고, 이들에 CIF계 가스가 부착하는 것이 방지된다. 그리고 이들 각실에 있어서(149)의 예를 들면, 반송기구(39),(53)의 아암(39A),(53A)이나 기어도 CIF계 가스에 내부식성이 있는 상술한 표 1에 나타낸 재료에 의하여 구성된다. 예를 들면, 이 아암(39A),(53A)등은 테프론(상품명)에 의하여 구성 된다.

이와 같이 웨이퍼 반송로를 크리닝 함으로서 처리종료의 웨이퍼(1)를 이 재수단에 의하여 건너 받을 때에 웨이퍼로부터 박리하여 낙하 또는 부유하고있는 막편을 배제하여 파티클을 없게 할 수가 있고, 제품의 수율을 한층 향상시킬 수가 있다.

크리닝 가스 공급계는 종래의 성막용의 진공처리장치에 개별 독립 시켜서 설치하면 좋으므로 최소한의 설계변경으로 용이하게 채용할 수가 있다.

다음에 본 발명의 또 다른 실시예의 처리장치에 대하여 제8도를 참조하여 설명한다. 여기에서는 층간 절연층등의 성막에 사용되는 매엽식 핫웰처리장치에 대하여 나타낸다. 이 처리장치는 제9도에 나타낸 바와 같이 피처리체 예를 들면, 반도체 웨이퍼(1)를 1 매씩 처리하는 처리실(142)을 가지고 있다. 이 처리실(142)는 석영등의 내열성 또한 내발진성(耐發塵性)의 재료에 의하여 평평한 원통형상 용기로서 형성되어 있다.

그리고 이 처리실(142)의 외면에는 가열수단으로서 가열코일(144)이 설치 되고, 이 가열코일(144)에 의하여 처리실(142)내가 소정온도로 가열된다.

이 처리실(142)내의 바닥면(142A)의 대략 중앙에는 1 매의 반도체 웨이퍼(1)를 재치하는 지지체로서의 서셉터(145)가 설치되고, 처리실(142)의 바닥면의 서셉터(145)의 아래쪽에 대응하는 위치에는 이것과 평행하게 대향된 광학적으로 투명한 석영 창(146)이 설치되어있다.

그리고 이 석영창(146)의 거의 아래쪽으로 가열수단으로서의 할로겐램프등으로 되는 가열용 램프(147)가 병설되고, 이 가열용램프(147)의 광에너지가 석영창(6)을 통하여 서셉터(5)의 하면에 조사되고, 이것에 의하여 반도체 웨이퍼(1)가 소정온도로 가열된다.

한편, 서셉터(145)의 위쪽에는 이것과 대향하도록 가스 분산공급부(148)가 설치되고, 이 가스 분산공급부(148)로부터 프로세스가스 또는 크리닝가스가 처리실(142)내에 공급된다. 이 가스 분산 공급부(148)는 중공의 원판형상으로 형성되고, 이 위면 중앙에 가스공급배관(148A)이 접속되고, 그 하면에는 다수의 가스 공급구멍(148B)이 형성되어 있다.

또, 가스분산 공급부(148)의 가스 공급배판(148A)에는 제7도에 나타낸 바와 같이 프로세스 가스를 공급하는 프로세스 가스 공급계(149)가 배관(150)을 통하여 접속되고, 이 배관(10)에 부착된 밸브(151)를 개방함으로서 소정의 프로세스 가스가 가스 분산공급부(148)를 통하여 처리실(2)내에 공급 된다.

그리고, 이 처리실(142)내에서 예를 들면, 층간 절연막을 형성하는 경우에는 프로세스 가스 공급계(149)로부터 소정비의 TEOS 와 이온의 혼합가스가 공급된다. 또 층간절연막외, 게이트전극, 게이트 절연막등을 성막할 수가 있고, 이들에 사용되는 프로세스가스로서는 TEOS등의 유기 규소 화합물, 유기붕소화합물, 유기규소화합물등이 있다.

또 금속배선을 성막하는 경우에는 프로세스 가스로서의 할로겐화합물, 카르보닐화합물, 유기 금속화합물이다. 이들의 프로세스가스는 산화성가스 또는 환원성가스와 함께 공급되고, 이들의 가스등의 반응에의 하여 반도체 웨이퍼(1)에 소정의 성막을 하도록 되어있다.

이 프로세스 가스는 비교적 증기압이 높은 화합물이고, 가스공급원으로부터 기체의 상태에서 처리실(142)내로 공급할 수 있는 것이 바람 직하다. 또 상온에서 액체 또는 액화하기 쉬운 유기계존을 프로세스가스로서 사용하는 경우에는 가열 코일(144)에 의하여 처리실(142)의 내벽면을 서셉터(5)와 동일정도의 온도로 가열하여 성막처리를 행하도록 하고, 또 상온에서 기체의 금속불소화합물등을 프로세스 가스로서 사용하는 경우에는 가열코일(144)을 작동시키지 않고, 처리실(142)의 내벽면을 서셉터(145)의 온도보다도 낮게 하여 성막처리를 하도록 한다.

또, 배관(150)에는 제8도에 나타낸 바와 같이 크리닝가스를 공급하는 크리닝가스 공급계(152)가 배관(153)을 통하여 접속되고, 크리닝시에는 배관(153)에 설치된 밸브(154)를 닫아 이 크리닝가스 공급계(152)로부터 배관(153), 배관(150),가스분산 공급부(148)를 통하여 처리실(142)내로 크리닝가스가 공급된다. 결국 본 실시예에서도 가스 분산공급부(148)가 크리닝가스의 가스 공급부를 겸하도록 구성되어있다.

이 크리닝가스 공급계(152)는 크리닝가스인 CIF₃가스를 저류하는 CIF₃가스 봄베(755)와, 이 CIF₃가스를 희석하는 희석용가스, 예를 들면, 질소가스를 저류하는 질소가스 봄베(156)를 구비하고, 이들 봄베(155),(156)는 각각 배관(153)으로부터 분지하는 배관(153A),(153B)의 끝단부에 각각 접속되어있다. CIF₃가스 봄베(155)가 접속된 배관(153A)에는 상류쪽으로부터 하류쪽으로 밸브(157), 매스플로우 콘트롤러(158), 밸브(159)가 순차 설치되고, 또 질소 가스 봄베(156)가 접속된 배관(153B)에는 상류쪽으로부터 하류쪽으로 밸브(160), 매스플로우 콘트롤러(161), 밸브(162)가 순차 설치된다. 그리고 이들 봄베(155),(156)으로부터의 가스가 배관(153)에서 합류하고, 밸브(154)를 개방함으로서 배관(150)을 통하여 처리실(142)내 크리닝가스가 공급된다.

한편 처리실(142)의 바닥면(142A)에는 서셉터(145)의 근처의 배기구(163)가 형성되어 있다. 이 배기구(163)에는 배기관(164)을 통하여 진공펌프(165)가 접속되고, 이 진공펌프(165)에 의하여 처리실(142)이 배기되고, 소정의 진공도가 유지된다. 이들의 배기구(163), 배기관(164) 및 진공펌프(165)는 크리닝 가스의 가스 배기부를 겸하도록 구성되어 있다. 진공펌프(165)로서는 배기가스의 영향을 받지 않도록 오일 프리의 드라이 펌프을 사용하는 것이 바람직하다.

이 진공펌프(165)의 하류쪽에는 이 진공펌프(165)로부터 배기된 프로세스 가스 또는 크리닝가스등의 유해한 가스를 보충하여 배기가스로부터 이들의 유해가스를 제거하는 제거 장치(166)가 설치되어 있다. 이 제거장치(166)에는 CIF₃등을 좋게 용해하는 용제, 예를 들면 알카리용액등을 채운 것이 사용된다. 또 처리실(142)의 측면에는 게이트 밸브(167)가 설치되고, 이 게이트밸브(167)를 통하여 반도체 웨이퍼(1)를 반출입하는 반송실(도시하지 않음)에 접속되어 있다.

다음에 상기 매엽식 핫웰처리장치를 사용한 층간 절연막 형성처리의 1 예에 대하여 설명한다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼(1)를 처리실(142)내의 서셉터(145)상에서 지지하고, 가열용 램프(147)에 의하여 광에너지 석영창(146)을 통하여 조사하고, 서셉터(145)에서 지지된 반도체 웨이퍼(1)를 500℃ 전후로 가열한다. 이것과 병행하여 가열코일(144)에서 처리실(142)을 가열하여 처리실의 벽부를 서셉터(145)와 동일 온도로 가열한다.

그후 프로세스 가스 공급계(149)의 밸브(153)를 열고 여기에서부터 배관(150), 가스 분산 공급부(148)를 통하여 처리실(142)내에 소정비로 조정된 TEOS와 이온의 혼합가스를 제공한다. 이것에 의하여 가열된 반도체 웨이퍼(1)의 표면에서 오존이 활성화되어 활성탄소를 생성하고, 이 활성탄소에서 TEOS를 분해하고, 실리콘 산화막을 반도체(1)의 표면에 형성함과 동시에 그 성막시에 반응성 생성물이 리플로우하여 실리콘 산화막을 평탄화한다. 한편 처리후의 프로세스 가스는 진공펌프(165)의 작용에 의하여 배기구(163), 배기관(164)를 통하여 외부로 배기되지만, 이 배기가스는 제거 장치(166)에 의하여 무해화되어 외부로 배기되는 것이 된다.

이와 같은 성막처리에 의하여 처리실(142)의 내면 및 서셉터(145), 처리실(142)의 그외 부분에도 피막이 형성되고, 성막처리를 소정 회 반복하는 사이에 그 피막이 적층되어 언제가는 이들이 박리하여 파티클로 하여 실내를 부유하고 청정한 반도체 웨이퍼(1)를 오염하도록 되는 것은 상술한 바와 같다. 이들이 서서히 처리실(142)의 바닥면등에 적층하고, 이들이 반도체 웨이퍼(1)의 반입, 반출시에 날려 올라가 반도체 웨이퍼(1)를 오염할 우려가 있다.

그리고 몇번인가 성막처리를 한후 일단성막을 중단하고, 처리실내에 크리닝가스를 공급하고, 파티클등의 먼지를 제거 한다. 여기에 있어서의 크리닝의 수순은 최초의 수순은 최초의 실시예와 거의 동일하다. 즉 처리실(142)의 가열용 램프(147)등의 전원을 차단한 후 반도체 웨이퍼(1)가 처리실(142)에 없는 상태에서 하고, 다음에 게이트 밸브(167)를 닫어 처리실(142)을 외부로부터 차단한 후 프로세스 가스 공급계(149)로 부터 배관(150), 가스분산 공급부(148)을 통하여 처리실(142)내로 크리닝가스로서의 CIF₃가스를 제8도 화살표에서 나타낸 바와 같이 처리실(2)내로 공급한다. 이 크리닝에 즈음하여 처리실(2)을 질소가스등으로 미 리치환하여두는 것이 바람직하다.

다음에 CIF₃의 비등점보다 높은 상온하에서 진공펌프(165)를 구동하고, 처리실(2)내로부터 질소가스를 배기하여 처리실(142)내의 진공도를 소정값으로 유지 한다. 그리고 이 배기상태하에서 크리닝가스 공급계(152)의 밸브(157),(159)를 소정의 개방시에서 개방함과 동시에 매스플로우 콘트롤러(158)에 의하여 처리실 (142)에 있어서의 CIF₃가스를 소정의 유량 예를 들면, 5리터/분 이하의 유량에서 배관(13)을 통하여 공급한다. 이것에 의하여 배관(153)에 접속된 가스분산 공급부(148)로부터 처리실(142)내로 크리닝가스를 도입하고, 처리실(142)에서의 CIF₃가스의 압력을 0.1∼ 100Torr로 유지한다. 이 때 처리실(2)내에서 소비된 크리닝가스는 처리실(142)의 배기구(163)으로부터 진공펌프(165)등의 배기계를 통하여 항상 배기하여 갱신하고 있기 때문에 신선한 크리닝 가스에서 효율좋게 처리실(142)내를 크리닝할 수가 있다.

처리실(142)내에 공급된 CIF₃가스는 화학적으로 활성한 가스이므로 처리 실(142)에 형성된 실리콘계의 피막등의 부착물과 반응하여 부착 물이 제거되고, 처리실(142)내를 양호하게 크리닝할 수가 있다.

처리실내에 실리콘계의 파티클이 퇴적되어도 그 실내에서 CIF₃가스가 구석구석까지 널리퍼지고, 처리실(142)의 내면은 물론이 고, 그 실내의 서셉터(145)에 부착한 파티클등도 CIF₃가스에 의하여 완전하게 제거할 수가 있다. 또 CIF₃가스의 피막과의 반응이 발열 반응이기 때문에 이 발열에 의하여 CIF₃가스의 반응은 점점 보충되어 보다 피막등의 부착물을 제거할 수가 있다.

더구나 본 실시예에서는 크리닝가스를 배기계 배관(164)을 통하여 외부로 배출하도록 하고있기 때문에 반응 생성물의 피막을 형성하기 쉬운 배기관(164)에 대하여도, 처리실(142) 내부와 동일하게 크리닝 가스에의 하여 제거 할 수가 있다. 또 배기계로부터 배출되는 유해가스를 제거 장치(166)에의하여 제거할 수가 있기 때문에 크링등 배기를 할 수가 있다.

이 크리닝 가스는 미리 정해진 농도로 각 챔버내에 분포된 시점에서 소정시 간 배기를 정지하여도 좋고, 또 배기정지후 미리 정해진 시간을 경과한 후에 크리닝가스의 공급을 정지하도록 하여도 좋다. 또 배기와 크리닝가스의 공급을 펄스적으로 반복하여 실시하여도 좋다. 또 이 크리닝에 즈음하여 크리닝 분위기를 가열하여도 좋다.

이 크리닝가스가 CIF₃가스만인 경우에는 최초의 실시예와 동일하게 CIF₃가스 유량이 5 리터/분 이하에서 그 온도가 CIF₃의 비등점 ∼ 700℃내부의 압력이 1∼ 100 Torr의 조건에서 크리닝하는 것이 바람직하다. 또 CIF₃가스를 질소가스 등에서 희석함으로서 CIF₃가스의 반응성을 제어하여 크리닝 대상물을 완만하게 크리닝하여 그 손상을 완화할 수가 있다.

이상 설명한 바와 같이 이 실시예에 있어서도 플라즈마 레스로 처리실(142)의 내부로 크리닝 가스로서 CIF₃가스를 공급함으로서 각각의 바닥부, 내면 및 서셉터(5)에 부착한 실리콘계의 부착물을 구석구석까지 완전하게 크리닝할 수가 있고, 이것으로부터 64MDRAM 이상의 다층배선으로 되는 반도체 집적회로 소자의 제조시에 층간절연막등의 성막공정이 증가한 경우에서도 처리실(142)의 내부를 완전하게 크리닝 할 수가 있고, 64MDRAM 이상의 집적도를 가지는 반도체 집적소자의 제조에서 문제로 되는 파티클등의 오염원을 제거할 수 있다. 이 실시예에서도 활성이면서 재료에 대한 부식성이 적은 CIF₃가스를 플라즈마레스에서 사용하기 때문에 매우 완만한 크리닝을 할 수가 있다. 또 기존의 매엽식 핫트 웰 처리장치의 처리실(2)에 크리닝 시스템으로서 크리닝가스 공급계(152)을 설치하는 것만으로 좋기 때문에 매우 저코스트에서 효과적인 크리닝을 행할 수가 있다.

또 장치를 해체하여 크리닝하는 방식과 비교하여 크리닝시간을 각별히 단축할 수 있는 것은 상술한 실시예와 동일하다.

또 성막처리에 사용되는 가스가 WF₆와 SiH₄와의 조합시키는 등과 같은 반응성이 벽면에 부착하기 쉬운 경우에는 처리실(142)의 벽부에 제9도에 나타낸 바와 같이 급냉유로(170)를 설치하고, 여기에 냉매를 유통시킴으로써 반응생성물의 부착을 방지하는 것이 바람직하다.

또 제10도에 나타낸 바와 같이 가열램프(147) 대신에 서셉터(147)를 설치하고, 이 히터(172)에 의하여 반도체 웨이퍼(1)를 가열하는 성막장치로서도 좋다. 또한, 제11도 및 제12도에 나타낸 바와 같이 가스분산 공급부(148)를 구성하는 것도 할 수 있다. 여기에서는 가스 도입분산 공급부(148)내에는 가스를 확산시키는 가스 확산판(173)이 설치되고, 그 하류쪽에는 처리실(1)내에 처리가스를 불어내기 위한 샤워 플레이트등으로 불리고있는 가스 불어내기판(174)가 설치되어있다. 이 가스 불어내기판(174)은 제11도에 나타낸 바와 같이 예를 들면, 알루미늄으로 되는 원판형상의 본체에 다수의 예를 들면, 구멍구경 1.5mm의 가스 불어내기 구멍(175)이 산재하여 형성되어있다. 또 가스불어내기판(174)의 재질로서는 알루미늄외의 재질석영이나 세라믹을 사용할 수가 있다.

상기 가스 불어내기판(174)의 중에는 냉매유로(176)가 굴곡하여 형성되어 있고, 이 냉매유로(176)의 입구 및 출구는 냉각기등을 구비한 냉매 예를 들면, 냉각수의 순환계(도시하지 않음)에 접속되어있다. 냉매 유로(176)의 입구쪽의 냉각수의 온도는 응고하지 않은 정도 한계의 온도 예를 들면, -10℃로부터 70℃정도로 설정된다. 또 가스 분산공급부(148)의 측벽에도 냉매제 예를 들면, 냉각수를 통하여 흐르게 하기 위한 냉매유로(177)가 형성되어 있고, 이들에 의하여 가스불어 재기판(174)의 냉각 효과가 더 높게 된다.

이 예에서는 예를 들면, WF₆가스 및 SiH₄(모노실란) 가스를 처리가스로 하고, 또 적당한 캐리어 가스를 사용하여 처리가스 공급관(150)으로부터 가스 분산 공급부(148)내에 도입하고, 가스 불어내기판(174)의 가스 불어내기 구멍(175)으로부터 처리실(142)내에 공급한다. 또 처리실(142)내의 압력은 예를 들면, 0.2∼0.5Torr로 설정됨과 동시에 반도체 웨이퍼(1)는 가열램프(147)에 의하여 예를 들면, 300 ∼400℃로 가열되고, 웨이퍼(1)의 표면에는 WF₆과 SiH₄의 반응에 의하여 생성된 텅스텐 실리사이드가 부착퇴적한다.

한편, 가스 분산공급부(148)의 냉매유로(176) 및(177)에 냉각수를 흘러 통하게 하여 둠으로서 가스 불어내기판(174)은 10℃이하의 온도, 예를 들면, -5℃로 된다. 이 경우 가스 불어내기판(174)은 냉각수에 의한 냉각을 하지 않으면 150℃이상의 고온이 되고, 처리가스가 가스 불어 내기판(174)로부터 불어낸 때 또는 일단 처리실(142)내에 공급된 처리 가스가 측벽등에 맞닿아 가스 불어내기판(174)으로 되돌아 온 때에 WF₆과 SiH₄가 반응하여 가스 불어내기판(174)으로 텅스텐 실리사이드나 완전하게 열분해하지 않고, W의 화합물로 된 것이 부착퇴적하지만, 이 예와 같이 냉각하여 두면, WF₆와 SiH₄와의 반응이 억제되고, 반응생성물의 부착양이 적게된다. 따라서 가스 불어내기판(174)로부터의 부착물이 떨어지는 것에 의한 파티클의 발생을 방지될 수 있다.

그리고 가스 불어내기판(174)에 있어서 WF₆와 SiH₄와의 반응이 억제되기 때문에 처리가스의 유량과 웨이퍼(1)로의 W의 부착양와의 대응이 양호하게 되고, 이 결과 웨이퍼의 박두께와 다른 웨이퍼의 막두께와의 사이의 균일성이 향상한다. 제13도는 가로축에 웨이퍼의 넘버를 갖고, 종축으로 W막의 막두께를 각각 갖고, 이들의 관계를 정성적으로 나타낸 그래프이다. 실선(a), 실선(b) 및 점선(c)는 각각 가스 불어내기판(174)을 냉각한 경우 냉각이 불충분한 경우 및 냉각하지 않은 경우에 반응하고 있다.

이 그래프에 있어서 예정하고있는 막두께는 예를 들면 1000∼5000 옹고스트롬이다. 이 실험에 있어서의 성막조건은 상술한 프로세스 조건과 동일하지만, 실선(a)의 경우에는 가스 불어내기판(174)의 온도는 냉각에 의하여 5℃로 냉각되 어 있다. 제1도의 그래프로부터 이해되는 바와 같이 가스 불어내기판(174)을 냉각함으로서 웨이퍼의 박두께의 개별체 사이의 균일성이 각단으로 향상하고, 또 가스 불어내기판(174)에서의 부착물의 양도 적은 것이 확인되었다. 또 WF₆와 SiH₄에 의하여 텅스텐 실리사이드막을 성막하는 경우 가스 불어내기판(174)으로의 양을 유효하게 억제하기 위하여는 가스 불어내기판(174)의 온도를 10℃이하로 냉각하는 것이 필요하다.

그 이유에 대하여는 본 발명자가 냉각의 온도를 조정하여 가스 불어 내기판(174)의 온도를 여러가지 변경하여 반응생성물의 부착상태를 관찰한바, 10도를 경계로 하여 이들 이하에서는 부착양이 적으나, 11℃이상으로 되면, 부착물이 급격하게 증가하여 가는 것이 확인되기 때문이다. 즉 가스 불어내기판을 냉각하는 냉각수단으로서는 냉매유로에 한하지 않고 예를 들면, 펠체 소자를 사용하여도 좋다.

이상에 있어서 불어내기판을 냉각하는 방법은 SiH₂C12(디크로르실란)가스 WF₆가스를 사용하여 텅스텐 실리사이드를 성막하는 경우에도 적용할 수 있고, 이 경우 웨이퍼는 500∼600℃로 가열되고, 또 가스 불어 내기판의 온도는 실험에 의하면, 50℃이하로 냉각하면, 부착물의 양을 충분하게 억제할 수가 있다. 또, 크리닝 모든 막은 상술한 예에 한정되지 않고, MoSi₂, WSi₂,TiN, TiW,Mo,SiO₂,Poly-Si등에도 적 용할 수가 있고, 처리가스로서는 이들의 막에 대응한 것이 사용된다. 예를 들면, 텅스텐막의 경우에는 WF₆+SiH₄의 조합외에 WF₆+ H₂, WF₆+ Si₂H₆의 조합등이 사용되고, WSix의 성막의 경우에는 WF₆+ SiH₄을 조합시키고, WF₆+ Si₂H₆를 조합시키며, WF₆+ SiH₂C1₂의 조합등이 사용될 수 있다.

또한, 사용하는 불활성 가스로서는 N₂가스에 한정하지 않고, 다른 불활성가스 예를 들면, He, Ar등도 사용할 수가 있다.

또 본 발명에서는 CVD 장치에 한정되지 않고, 스퍼터장치, 확산장치등에도 적용가능하고, 피처리체로서는 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고 LCD 기판등외의 것에 있어서도 좋다. 또한 진공처리장치에 한정하지 않고, 항상 압력의 처리장치에도 적용할 수가 있다.

Claims (4)

1. 피처리체를 처리하기 위한 진공처리실과; 상기 진공처리실내에서 상기 피처리체에 대하여 처리를 실시하는 처리가스를 공급하는 처리가스 공급원과; 상기 진공처리실내를 크리닝하기 위해 CIF₃가스를 포함하는 크리닝 가스를 공급하는 크리닝가스 공급원과, 상기 처리가스 공급원으로부터 상기 처리실내로 처리가스를 공급하는 처리가스 공급배관과; 처리가 수행된 때 형성된 퇴적물을 제거하도록 상기 진공처리실의 내부를 크리닝하기 위하여 상기 크리닝가스 공급원으로부터 상기 진공처리실로 상기 크리닝가스를 공급하는 크리닝가스 공급배관과; 크리닝가스가 상기 크리닝가스 공급배관내에서 액화되는 것을 방지하기 위해, 크리닝 가스가 상기 진공처리실로 공급되는 때에 상기 크리닝가스 공급배관내를 대기압보다도 낮은 압력으로 유지하는 감압밸브와, 상기 크리닝가스 공급배관으로 처리가스 및 크리닝가스의 공급을 스위칭하는 수단을 구비하는 진공처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 처리가스가 상기 진공처리실로 공급되는 때에 상기 처리가스 공급배관내의 압력을 대기압보다도 낮은 압력으로 유지하는 추가 감압밸브를 더욱 구비하는 진공처리장치.
3. 제1항에 있어서, 처리실내에서 마련되고 상기 처리가스 공급배관 및 상기 크리닝가스 공급배관의 끝단에 연결되며, 그를 통하여 처리가스와 크리닝가스가 처리실에 공급되는 가스 공급수단을 더욱 구비하는 진공처리장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리가스 공급배관 및 크리닝가스 공급배관은 진공처리실과 직접 연이어 통하는 공통배관부를 가지는 진공처리장치.