KR100801770B1 - 플라즈마 착화방법 및 기판 처리방법 - Google Patents

플라즈마 착화방법 및 기판 처리방법 Download PDF

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Abstract

처리용기 내부를 진공 배기한 상태로 운전을 정지하고 있었던 경우 등에 있어서, 운전을 재개하려고 해도, 플라즈마가 용이하게 착화하지 않는 현상이 생기는 문제를 해결한다.
처리용기(21) 중에 산소를 포함하는 가스를 유통시키고, 상기 처리용기(21) 내부를 배기하면서 상기 산소를 포함하는 가스에 자외광을 조사한다. 그 후, 리모트 플라즈마원(26)을 구동하여, 플라즈마를 착화시킨다.

Description

플라즈마 착화방법 및 기판 처리방법{PLASMA IGNITING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 반도체 장치의 제조에 관한 것으로, 특히 산소래디컬과 질소래디컬을 사용하는 기판 처리장치에 관한 것이다.
오늘날의 초고속 반도체 장치에서는, 미세화 프로세스의 진보와 동시에, 0.1㎛ 이하의 게이트 길이가 가능하게 되는 중이다. 일반적으로 미세화와 동시에 반도체 장치의 동작속도는 향상하지만, 이와 같이 매우 미세화된 반도체 장치에서는, 게이트 절연막의 막두께를, 미세화에 의한 게이트 길이의 단축에 수반하여, 스케일링법칙에 따라 감소시킬 필요가 있다.
그러나, 게이트 길이가 0.1㎛ 이하가 되면, 게이트 절연막의 두께도, 종래의 열산화막을 사용한 경우, 1∼2㎚, 혹은 그 이하로 설정해야 하지만, 이와 같이 매우 얇은 게이트 절연막에서는 터널 전류가 증대하여, 그 결과 게이트 리크 전류가 증대하는 문제를 회피할 수가 없다.
이러한 사정으로 종래부터, 비유전률이 열산화막의 것보다도 훨씬 크고, 이 때문에 실제의 막두께가 크더라도 SiO2막으로 환산한 경우의 막두께가 작은 Ta2O5나 Al2O3, ZrO2, HfO2, 또 ZrSiO4 혹은 HfSiO4와 같은 고유전체재료(이른바 high-K 재료)를 게이트 절연막에 대하여 적용하는 것이 제안되어 있다. 이러한 고유전체재료를 사용함으로써, 게이트 길이가 0.1㎛ 이하로, 매우 짧은 초고속 반도체 장치에 있어서도, 10㎚ 정도의 물리적 막두께의 게이트 절연막을 사용할 수 있어, 터널 효과에 의한 게이트 리크 전류를 억제할 수 있다.
채널 영역 중의 캐리어 모바일리티를 향상시키는 관점에서는, 고유전체 게이트 산화막과 실리콘 기판과의 사이에, 1㎚ 이하, 바람직하게는 0.8㎚ 이하의 두께의 아주 얇은 베이스 산화막을 개재시키는 것이 바람직하다. 베이스 산화막은 매우 얇을 필요가 있고, 두께가 두꺼우면 고유전체막을 게이트 절연막에 사용한 효과가 상쇄된다. 한편, 이러한 매우 얇은 베이스 산화막은, 실리콘 기판 표면을 균일하게 피복해야 할 필요가 있고, 또한 계면준위 등의 결함을 형성하지 않는 것이 요구된다.
종래부터, 얇은 게이트 산화막은 실리콘 기판의 급속 열 산화(RTO) 처리에 의해 형성되는 것이 일반적이지만, 열산화막을 소망한 1㎚ 이하의 두께로 형성하고자 하면, 막 형성시의 처리온도를 저하시킬 필요가 있다. 그러나, 이와 같이 저온으로 형성된 열산화막은 계면 준위 등의 결함을 포함하기 쉽고, 고유전체 게이트 산화막의 베이스 산화막으로서는 부적당하다.
이러한 사정으로, 본 발명의 발명자는, WO03/049173A1호 공보에 있어서, 베이스 산화막의 형성에, 낮은 래디컬 밀도를 기초로 고품질의 산화막을 낮은 성막속도로 형성할 수 있는 자외광 여기 산소래디컬(UV-O2래티컬) 기판 처리장치를 사용하는 것을 제안했다.
도 1은, 상기 종래의 제안이 되는 UV-O2 래디컬 기판 처리장치(20)의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 기판 처리장치(20)는, 히터(도시하지 않음)를 구비하여 프로세스 위치와 기판 반입·반출위치와의 사이를 상하이동 자유롭게 마련된 기판 유지대(22)를 수납하고, 상기 기판 유지대(22)와 함께 프로세스공간(21B)를 구획하는 처리용기(21)를 갖추고 있고, 상기 기판 유지대(22)는 구동 기구(22C)에 의해 회전된다. 또, 상기 처리용기(21)의 내벽면은 석영유리로 이루어지는 내부라이너(도시하지 않음)에 의해 덮어져 있어, 이에 따라, 노출 금속면으로부터의 피처리기판의 금속오염을 억제하고 있다.
상기 처리용기(21)는 게이트 밸브(27A)를 거쳐서 기판반송유닛(27)에 결합되어 있고, 상기 기판 유지대(22)가 상기 반입·반출위치에 하강된 상태에 있어서, 상기 게이트 밸브(27A)를 거쳐서 기판반송유닛(27)으로부터 피처리기판(W)이 기판 유지대(22)상에 반송되고, 또 처리 완료된 기판(W)이 기판 유지대(22)로부터 기판반송유닛(27)에 반송된다.
도 1의 기판 처리장치(20)에서는, 상기 처리용기(21)의 게이트 밸브(27A)에 가까운 부분에 배기구(21A)가 형성되어 있고, 상기 배기구(21A)에는 밸브(23A) 및 APC(자동압력 제어 장치, 도시하지 않음)를 거쳐서 터보분자 펌프(TMP)(23B)가 결합되어 있다. 상기 터보분자 펌프(23B)에는, 또한 드라이 펌프(DP)(24)가 밸브(23C)를 거쳐서 결합되어 있고, 상기 터보분자 펌프(23B) 및 드라이 펌프(24)를 구동하는 것에 의해, 상기 프로세스공간(21B)의 압력을 1.33×10-1∼1.33×10-4Pa(1×10-3∼1×10-6Torr)까지 감압하는 것이 가능하게 된다.
한편, 상기 배기구(21A)는 밸브(24A) 및 별도의 APC(도시하지 않음)를 거쳐서 직접 펌프(24)에 결합되어 있고, 상기 밸브(24A)를 개방함으로써, 상기 프로세스 공간(21B)은, 상기 펌프(24)에 의해 1.33Pa∼1.33kPa(0.01∼10Torr)의 압력까지 감압된다.
상기 처리용기(21)에는, 피처리기판(W)를 사이에 두고 상기 배기구(21A)와 대향하는 쪽에 산소 가스를 공급하는 처리가스 공급노즐(21D)가 마련되어 있고, 상기 처리가스 공급노즐(21D)에 공급된 산소 가스는, 상기 프로세스 공간(21B) 중을 상기 피처리기판(W)의 표면에 따라 흘러, 상기 배기구(21A)에서 배기된다.
이와 같이 상기 처리 가스 공급노즐(21D)로부터 공급된 처리 가스를 활성화하여 산소래디컬을 생성시키기 위해, 도 1의 기판 처리장치(20)에서는 상기 처리용기(21)상에, 상기 처리 가스 공급노즐(21D)과 피처리기판 (W)과의 사이의 영역에 대응하여 석영창(25A)을 갖는, 바람직하게는 파장이 172㎚의 엑시머 램프로 이루어지는 자외광원(25)이 마련된다. 즉 상기 자외광원(25)을 구동함으로써 상기 처리 가스 공급노즐(21D)로부터 프로세스공간(21B)에 도입된 산소 가스가 활성화되 어, 그 결과 형성된 산소래디컬이 상기 피처리기판(W)의 표면에 따라 흐른다. 이에 따라, 상기 피처리기판 W의 표면에, 1㎚ 이하의 막두께의, 특히 2∼3 원자층분의 두께에 상당하는 약 0.4㎚의 막두께의 래디컬 산화막을 균일하게 형성하는 것이 가능하게 된다.
이 도 1에 나타내는 래디컬 산화막의 형성공정에서는, 상기 밸브(24A)를 닫고, 밸브(23A)를 개방함으로써, 상기 프로세스공간(21B)은, 산소래디컬에 의한 기판의 산화 처리에 적합한 1.33×10-1∼1.33×10-4Pa(1×10-3∼1×10-6Torr)의 압력범위까지 감압된다.
또한 상기 처리용기(21)에는 상기 피처리기판(W)에 대하여 배기구(21A)와 대향하는 쪽에 리모트 플라즈마원(26)이 형성되어 있다. 그래서 상기 리모트 플라즈마원(26)에 Ar등의 불활성 가스와 함께 질소 가스를 공급하고, 이것을 플라즈마에 의해 활성화함으로써, 질소래디컬을 형성하는 것이 가능하다. 이렇게 하여 형성된 질소래디컬은 도 2에 도시하는 바와 같이 상기 피처리기판(W)의 표면에 따라 흘러, 기판 표면을 질화한다. 이 도 2에 나타낸 플라즈마 질화 RFN 처리의 경우에는, 상기 밸브(23A)를 닫고, 밸브(24A)를 개방함으로써, 상기 프로세스공간(21B)은, 상기 1.33Pa∼1.33kPa(0.01∼10Torr)의 압력까지 감압된다. 이러한 플라즈마 질화 처리를 함으로써, 먼저 도 1의 공정에서 형성되어 있던 막두께가 0.4㎚ 전후의 매우 얇은 산화막을 질화 처리하는 것이 가능하게 된다.
그런데, 이러한 기판 처리장치(20)에서는, 2-3일간 또는 그 이상의 기간, 상 기 처리용기(21) 내부를 진공 배기한 상태로 운전을 정지하고 있었던 경우, 또는 유지 보수 등 때문에 상기 처리용기(21)를 대기 개방한 경우 등에 있어서, 운전을 재개하려고 해도, 플라즈마가 쉽게 착화되지 않는 현상이 발생하는 것이 발견되었다.
플라즈마를 착화시키기 위해서는, 상기 처리용기(21) 내부를 2∼3시간에 걸쳐, 되풀이하여 퍼지해야 했지만, 이러한 장시간에 걸친 퍼지공정은, 기판 처리효율을 크게 저하시킨다.
*특허문헌1 : WO03/049173A1호 공보
*특허문헌2 : 특표2002-517914호 공보
*특허문헌3 : 일본국 특허공개 평성 11-71680호 공보
*특허문헌4 : 일본국 특허공개 평성 5-198515호 공보
그래서 본 발명은 상기의 문제점을 해결한, 새롭고 유용한 플라즈마 착화방법 및 기판 처리방법을 제공하는 것을 개괄적 과제로 한다.
본 발명의 보다 구체적인 과제는, 플라즈마 착화를 효율적으로 실현할 수 있는 플라즈마 착화 방법, 및 이러한 플라즈마 착화 방법을 사용한 기판 처리방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 과제는,
처리용기에 마련된 플라즈마원에서 플라즈마를 착화시키는 플라즈마 착화방법으로서,
처리용기 중에 산소를 포함하는 가스를 유통시키는 공정과,
상기 처리용기 중에 있어서, 상기 처리용기 내부를 배기하면서 상기 산소를 포함하는 가스에 자외광을 조사하는 공정과,
상기 자외광을 조사하는 공정 후에, 상기 플라즈마원을 구동하는 공정으로 이루어지는 플라즈마 착화방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 과제는,
처리용기에 마련된 플라즈마원에서 플라즈마를 착화시키는 플라즈마 착화공정을 포함하는 기판 처리 방법으로서,
처리용기 중에 산소를 포함하는 가스를 유통시키는 공정과,
상기 처리용기 중에 있어서, 상기 처리용기 내부를 배기하면서 상기 산소를 포함하는 가스에 자외광을 조사하는 공정과,
상기 자외광을 조사하는 공정 후에, 상기 플라즈마원을 구동함으로써, 플라즈마를 착화하는 공정과,
상기 처리용기 중에 있어서 처리 가스를 도입하여, 상기 플라즈마에 의해 상기 처리 가스를 여기하고, 래디컬을 형성하는 공정과,
상기 래디컬에 의해, 피처리기판 표면을 처리하는 공정으로 이루어지는 기판 처리 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 과제는,
플라즈마원에 희가스를 공급하여, 플라즈마를 형성하는 공정과,
상기 플라즈마가 형성된 후, 상기 플라즈마원에 처리 가스를 공급하여, 상기 플라즈마에 의해 상기 처리 가스의 활성종을 형성하는 공정과,
상기 활성종을, 상기 피처리기판의 표면에 따라 흘려, 상기 피처리기판의 표면을 상기 활성종에 의해 처리하는 공정으로 이루어지는 기판 처리 방법에 있어서,
상기 플라즈마를 형성하는 공정 후, 상기 처리 가스를 공급하는 공정의 전에, 상기 플라즈마원에 상기 처리 가스를 공급하는 배관으로부터 상기 처리 가스를 제거하는 공정을 포함하고,
또한 상기 처리 가스를 공급하는 공정은, 상기 처리 가스의 유량을 소정 유량까지 서서히 증대시키는 공정을 포함하고,
상기 처리 가스의 유량을 증대시키는 공정은, 상기 처리 가스 유량이 상기 소정 유량에 도달하기까지의 사이에 상기 피처리기판이 적어도 1회전 하도록 실행되는 기판 처리 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 과제는,
처리용기 내부에 있어, 산소를 포함하는 가스를 자외광에 의해 여기하여, 래디컬을 형성하는 공정과,
상기 처리용기 내부에 있어, 상기 래디컬에 의해 피처리기판 표면을 처리하는 공정으로 이루어지는 기판 처리 방법에 있어서,
상기 피처리기판 표면을 처리하는 공정을 소정 회수 되풀이한 후, 상기 처리용기 내부에 질소래디컬을 도입하는 공정과, 상기 처리용기 내부를 배기하는 공정을 포함하는 기판 처리 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의하면, 처리용기 상에 마련된 플라즈마원에서 플라즈마를 착화시키는 플라즈마착화 방법 및 이러한 착화 방법을 사용한 기판 처리 방법에 있어서, 처리 용기 중에 산소를 포함하는 가스를 유통시키고, 상기 처리용기 중에 있어서, 상기 처리용기 내부를 배기하면서 상기 산소를 포함하는 가스에 자외광을 조사(照射)하고, 상기 플라즈마원을 구동함으로써, 처리용기 내벽에 부착되고 있었던 수분이 이탈하여, 플라즈마의 착화가 용이하게 된다.
또한 본 발명에 의하면, 플라즈마원에 희가스를 공급하여, 플라즈마를 형성하는 공정과, 상기 플라즈마가 형성된 후, 상기 플라즈마원에 처리 가스를 공급하여, 상기 플라즈마에 의해 상기 처리 가스의 활성종을 형성하는 공정과, 상기 활성종을, 상기 피처리기판의 표면에 따라 흘려, 상기 피처리기판의 표면을 상기 활성종에 의해 처리하는 공정으로 이루어지는 기판 처리 방법에 있어서, 상기 플라즈마를 형성하는 공정 후, 상기 처리 가스를 공급하는 공정의 전에, 상기 플라즈마원에 상기 처리 가스를 공급하는 배관으로부터 상기 처리 가스를 제거하는 공정을 마련하고, 또한 상기 처리 가스를 공급하는 공정을, 상기 처리 가스의 유량이 소정유량까지 서서히 증대하도록 실행하고, 또한 그 때, 상기 처리 가스를 공급하는 공정을, 상기 처리 가스 유량이 상기 소정 유량에 달하기까지의 사이에, 상기 피처리기판이 적어도 1회전 하도록 실행함으로써, 처리 가스 공급개시시의 처리 가스 유량의 오버슈트의 문제가 해소되고, 또한 기판 전면에 균일한 막 형성이 가능해진다.
또 본 발명에 의하면, 처리용기 내부에 있어, 산소를 포함하는 가스를 자외광에 의해 여기하여, 래디컬을 형성하는 공정과, 상기 처리용기 내부에 있어서, 상기 래디컬에 의해 피처리기판 표면을 처리하는 공정으로 이루어지는 기판 처리 방법에 있어서, 상기 피처리기판 표면을 처리하는 공정을 소정 회수 되풀이한 뒤, 상기 처리용기 내부에 질소 래디컬을 도입하는 공정과, 상기 처리용기 내부를 배기하는 공정을 실행함으로써, 처리용기 내에 잔류 H2O가 축적하는 것이 억제되어, 이것에 따라 상기 피처리기판상에 형성되는 막의 증막이 억제된다.
도 1은 종래의 기판 처리장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 기판 처리장치의 별도의 상태를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 기판 처리장치에 사용되는 리모트 플라즈마원의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예를 설명하는 별도의 도면이다.
도 6a는, 본 발명의 제 1 실시예를 설명하는 플로차트이다.
도 6b는, 본 발명의 제 1 실시예의 변형예를 설명하는 플로차트이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 플라즈마착화시퀀스를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예를 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예를 설명하는 별도의 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시예를 설명하는 또한 별도의 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 4 실시예를 설명하는 도면이다.
도 14는 도 13에서 사용되는 컴퓨터의 구성을 도시하는 도면이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20 기판 처리장치
21 처리용기
21A 배기 포트
21B 프로세스공간
21D 가스도입노즐
22 기판유지대
22C 회전기구
23A, 23C, 24A 밸브
23B 터보분자펌프
24 드라이펌프
25 자외광원
25A 광학창
26 리모트 플라즈마원
26A 블록
26a 가스순환통로
26B 코일
26b 가스입구
26dc 직류차단을 위한 절연부재(DC blocking insulator)
26C 플라즈마
26c 가스출구
26d 양극 산화막(알루마이트)
26e 이온 필터
27 기판반송모듈
27A 게이트 밸브
101a∼104a 배관
101A∼101D, 102A∼102C, 103A∼103D 밸브
<제 1 실시예>
도 3은, 도 1의 기판 처리장치(20)에 있어서 상기 리모트 플라즈마원(26)으로서 사용되는 고주파 플라즈마원의 구성을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 리모트 플라즈마원(26)은, 내부에 가스순환통로(26a)와 이것에 연통한 가스입구(26b) 및 가스출구(26c)를 형성한, 전형적으로는 알루미늄으 로 이루어지는 블럭(26A)를 포함하고, 상기 블럭(26A)의 일부에는 페라이트 코어(26B)가 형성되어 있다. 상기 블럭(26A)의 일부에는, 직류차단을 위한 절연부재(26dc)가 형성되어 있다.
상기 가스순환통로(26a) 및 가스입구(26b), 가스출구(26c)의 내면에는 알루마이트 처리막(26d)이 형성되어 있고, 또한 상기 알루마이트 처리막(26d)에는 불소 수지가 함침되어 있다. 상기 페라이트 코어(26B)에 감겨진 코일에 수직으로 주파수가 400kHz의 고주파(RF)파워를 공급함으로써, 상기 가스순환통로(26a) 내에 플라즈마(26C)가 형성된다.
플라즈마(26C)의 여기에 수반하여, 상기 가스순환통로(26a) 중에는 질소래디컬 및 질소이온이 형성되지만, 직진성이 강한 질소 이온은 상기 순환통로(26a)를 순환할 때에 소멸하여, 상기 가스출구(26c)에서는 주로 질소 래디컬 N*이 방출된다. 또한 도 3의 구성에서는 상기 가스출구(26c)에 접지된 이온 필터(26e)를 마련함으로써, 질소 이온을 비롯한 하전입자가 제거되어, 상기 처리공간(21B)에는 질 소래디컬만이 공급된다. 또한, 상기 이온 필터(26e)를 접지시키지 않는 경우에 있어서도, 상기 이온 필터(26e)의 구조는 확산판으로서 작용하기 때문에, 충분히 질소 이온을 비롯한 하전입자를 제거할 수 있다. 또, 대량의 N 래디컬을 필요로 하는 프로세스를 실행하는 경우에 있어서는, 이온 필터(26e)에서의 N 래디컬의 충돌에 의한 소멸을 막기 위해서, 이온 필터(26e)를 떼어내는 경우도 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 이러한 기판 처리장치에 있어서, 처리용기(21)를 대기 개방한 경우, 또는 처리용기(21)를 진공배기한 상태로 수일간 또는 그 이상 운전을 정지한 경우, 운전을 재개하려고도 해도 리모트 플라즈마원(26)에 있어서 플라즈마가 용이하게 착화하지 않는 현상이 나타났다. 이 플라즈마의 착화곤란성의 문제는, 상기 리모트 플라즈마원(26)에 전리에너지가 낮은 Ar가스만을 공급한 경우에 있어서도 발생한다. 이 상태에서 플라즈마를 착화시키기 위해서는, 수 시간에 걸쳐, 처리용기(21)의 내부를 되풀이하여 퍼지할 필요가 있었다. 이 플라즈마 착화곤란의 요인은, 상기 가스순환통로(26a)의 내벽면에 잔류수분이나 산소가 흡착되어 있는 것에 의한 것으로 생각된다.
이것에 대하여 본 발명의 발명자는, 플라즈마원(26)에 의해 플라즈마착화하기 전에, 상기 처리용기(21) 중의 프로세스공간(21B) 내에 산소를 포함하는 가스를 도입하고, 또한 상기 자외광원(25)을 구동하여 처리용기 내부에 파장이 172㎚의 자외광을 조사한 경우, 플라즈마가 즉시 착화하게 되는 것을 발견하였다. 이것은, 상기 자외광 조사에 의해 상기 프로세스공간(21B) 중에 활성종이 형성되어, 이 활성종이 리모트 플라즈마원(26) 안에 유입함으로써 착화요인으로 되는 것으로 생각된다.
그래서 본 발명의 발명자는, 본 발명의 기초가 되는 연구에 있어서, 운전을 장기간 중지한 기판 처리장치(20)에 대하여, 상기 자외광원(25) 및 리모트 플라즈마원(26)을 구동하여, 상기 처리용기(21) 안에 발생하는 분자종, 이온종을, H+, O-, OH-, H2O, O2, N2에 대하여, 사중극자 질량분석계로 분석하는 실험을 했다.
도 4는, 이러한 실험의 결과를 나타낸다. 단 도 4 중, 「UVO2」는 상기 처리용기(21) 내부를 상기 배기 포트(21A)에 있어서 6.65Pa(50mTorr)의 압력까지 감압하고, 산소 가스를 상기 노즐(21D)로부터 450SCCM의 유량으로 도입하고, 또한 상기 자외광원(25)으로부터 파장이 172㎚의 자외광을 상기 광학창(25A) 바로 아래에 있어 27㎽/㎠의 파워로 20분간 연속하여 조사한 뒤, 상기 처리용기(21) 내부를 상기 터보분자펌프(23B)에 의해 진공배기하여, 처리용기(21) 내부에 잔존하고 있는 화학종을 분석한 결과를 나타낸다. 또한 도 4 중, 「RFN」은, 상기 처리용기(21)내부를 상기 배기 포트(21A)에 있어서 6.65Pa(50mTorr)의 압력까지 감압하고, 상기 리모트 플라즈마원(26)에 Ar가스 및 질소 가스를 각각 1280SCCM 및 75SCCM의 유량으로 도입하고, 또한 상기 리모트 플라즈마원(26)을 60초씩 6회, 그사이에 60초간의 터보분자펌프(23B)에 의한 진공배기공정을 두면서 주파수가 400kHz의 고주파파워에 의해 반복 구동한 뒤, 상기 처리용기(21) 내부를 상기 터보분자펌프(23B)에 의해 진공배기하여, 처리용기(21) 내부에 잔존하고 있는 화학종을 분석한 결과를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 기판 처리장치(20)의 운전개시 직후에 기판유지대(22)를 500℃까지 승온시킨 시점에서는, 상기 처리용기(21) 중에 유리 상태로, 즉 벽면으로부터 탈리한 상태로 존재하는 H2O 분자의 량은, 이온 전류치로 하여 1×10-8A정도이던 것에 대해, 상기 처리용기(21)내부를 6.65Pa(50mTorr)의 압력으로 감압하여 자외광원(25)을 20분간 구동한 경우, 처리용기(21) 중에 유리하여 존재하는 H2O의 량은, 이온 전류치로 하여 2.5×10-8A까지 증대한 것을 알 수 있다.
또한 H+나 O-, OH-, O2, N2 등의 농도도, 상기 자외광원(25)을 구동하는 것에 의해 마찬가지로 증대하고 있지만, 그 정도는, H2O 형성에 관계하는 OH를 제외하면 H2O에 비교하면 얼마되지 않는다.
이 결과는, 상기 UVO2 공정을 실행한 경우, 도 1에서 설명한 바와 같이 상기 프로세스 공간(21B) 내에서 생성된 활성종(O*, O2 *등)이 상기 플라즈마원(26) 내부로 확산에 의해 흐르고, 그 때, 플라즈마원(26)의 내벽에 흡착하고 있었던 H2O 분자 또는 산소분자가 활성화되어, 상기 순환 가스통로(26a)의 내벽면이 활성화하는 것에 의하는 것으로 생각된다.
앞에서도 설명한 바와 같이, 상기 RFN공정에서 플라즈마 착화 전에 이 UVO2 공정을 행함으로써 RFN 공정 시의 플라즈마원(26)의 착화가 촉진되어, RFN 처리를 용이하게 효율적으로 실행하는 것이 가능하게 된다.
한편, 상기 UVO2 공정 후, RFN공정을 실행한 경우, 처리용기(21) 안에 잔류하고 있는 H2O의 량은 1.50×10-8A 이하까지 저감하고 있는 것을 알 수 있지만, 이것은 상기 잔류 H2O 분자가 RFN 공정에 수반하여 처리용기(21) 내부로부터 배출된 것을 나타내고 있다.
또한 상기 RFN공정 후에, 다시 UVO2 공정을 실행한 경우에는, 상기 처리용기 (21)안에 잔류하는 H2O 분자량이 다시 증가하지만, 이것은 UVO2 공정을 되풀이하는 것에 의해, 처리용기의 내벽에 흡착하고 있는 H2O 분자의 이탈이 다시 촉진되기 때문이라고 생각된다. H2O 분자의 이탈과 동시에, H+나 O-, OH-, O2, N2 등의 이탈도 마찬가지로 발생하고 있지만, 그 정도는, OH를 제외하면, H2O에 비교해서 얼마되지 않는다.
도 5는, 상기 UVO2 처리의 시간을 변화시킨 경우의, 처리용기(21) 중에 있어서 유리한 H+, O-, OH-, H2O, O2, N2의 양의 시간변화를 나타낸다.
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 화학종에 있어서 유리화학종의 양은 UVO2 처리 시간과 함께 증대하지만, 특히 H2O의 증대가 현저하며, UVO2 처리를 처리용기(21) 내부에서 행함으로써, 잔류 H2O의 양을 저감할 수 있어, 플라즈마 착화가 용이하게 발생하게 되는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 한번 UVO2 처리를 행함으로써, 플라즈마 착화곤란의 문제는 해소된다.
도 6a는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리공정의 예를 나타내는 플로우차트이다.
도 6a를 참조하면, 단계 1에 있어서 장기간 방치된, 또는 메인터넌스에 의해 처리용기 내부 및 플라즈마원(26)이 대기 개방된 기판 처리장치(20)의 운전이 재개되고, 단계 2에 있어서 상기 처리용기(21) 및 플라즈마원(26)의 내부가 6.65Pa의 압력까지 감압되고, 또한 산소 가스를 통과시키면서 상기 자외광원(25)을 5분간 이상 구동함으로써, 상기 UVO2 처리가 실행된다.
다음으로 단계3에 있어서 상기 처리용기(21) 내부를 진공배기한 뒤, 상기 처리용기(21) 내부에 실리콘 기판을 상기 피처리기판(W)으로서 도입하고, 또한 단계4에 있어서 다시 상기 UVO2 공정을 1∼2분 정도 실행함으로써, 상기 실리콘 기판 표면에 막두께가 예를 들어 0.4㎚인 산화막을 균일하게 형성한다.
또한 단계 4에 있어서 상기 처리용기(21) 및 플라즈마원(26) 내부를 Ar가스 또는 질소 가스에 의해 퍼지하고, 단계 5에 있어서 상기 플라즈마원(26)을 거쳐서 상기 처리용기(21) 내부에 Ar가스를 공급하여, 그 압력을 예를 들어 133Pa(1Torr)에 설정하고, 또한 상기 플라즈마원(26) 내에서 플라즈마를 착화하고, 또한 질소 가스를 상기 플라즈마원(26)에 공급하여 활성 질소를 형성함으로써 상기 RFN공정을 실행하여, 상기 산화막의 표면을 질화한다.
도 6b는 기판상에 이미 실리콘 산화막이 형성되어 있는 경우의 기판 처리공정의 예를 나타내는 플로우차트이다.
도 6b를 참조하면, 단계 11에 있어서 장기간 방치된, 또는 메인터넌스에 의해 처리용기 내부 및 플라즈마원(26)이 대기 개방된 기판 처리장치(20)의 운전이 재개되고, 단계 12에 있어서 도 6a의 단계 2에 상당하는 UVO2처리가 실행된다.
다음으로 단계 13에 있어서 이미 실리콘 산화막이 형성된 실리콘 기판이 상기 처리용기(21)내에 피처리기판(W)으로서 도입되고, 상기 단계 5에 대응하는 단계14에 있어서 상기 실리콘 산화막의 질화 처리가 실행된다.
본 발명에서는 단계 3 또는 단계 13 이후의 실제의 기판 처리공정에 앞서서 단계 2 또는 단계 12의 UVO2 공정을 실행하여, 플라즈마원(26) 내벽을 활성화함으로써, 단계 5 또는 단계 14에 있어서의 플라즈마 질화 처리시에 플라즈마원(26)이 용이하게 착화하게 되어, 기판 처리공정 전체의 효율을 향상시킬 수 있다.
또 본 발명에 있어서, 상기 단계 2, 12 또는 단계 4의 UVO2 처리공정에서의 처리압은 상기 6.65Pa(50mTorr)에 한정되는 것이 아니라, 산소분압으로 133×10-3∼133Pa의 범위의 압력을 사용할 수 있다.
또한 상기 단계 2 또는 12의 UVO2 처리공정에 있어서, 산소 가스 대신에, 산소를 포함하는 다른 가스, 예를 들어 NO 가스를 사용하는 것도 가능하다. 활성종이 생성되는 인자라면, 어떠한 것이라도 좋다. 예를 들어 상기 기판 처리장치(20)에 있어서 상기 회전기구(22C)가 상기 피처리기판(W)을 매분 35회전시킬 경우, 도 9의 T2가 1.7초간 이상이 되도록 질량유량 콘트롤러(103B)를 제어함으로써, 균일한 막을 기판(W)상에 형성하는 것이 가능하게 된다.
<제 2 실시예>
그런데, 앞에서의 실시예의 예컨대 단계 5 또는 단계 14의 공정에 있어서, 리모트 플라즈마원(26)을 구동하여 플라즈마를 착화시키는 경우에도, Ar 가스와 처리 가스, 즉 질소 가스를 동시에 공급하여 플라즈마를 착화시키고자 하면, 착화 조건이 매우 한정되고, 착화는 용이하지 않다.
도 7은, 이러한 리모트 플라즈마원(26)에 있어서 가스 공급 시퀀스를 도시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, Ar 가스가 타이밍 t1에서 상기 리모트 플라즈마원(26)에 공급되고, 타이밍 t2에서 고주파파워를 공급함으로써 플라즈마가 착화한다. 또한 도 7의 시퀀스에서는 타이밍 t3에서 질소 가스의 공급이 시작되는데, 플라즈마가 안정하여 유지되도록, 질량유량 콘트롤러에 의해 공급되는 질소 가스의 유량은 서서히 증가된다.
그러나 실제로는, 타이밍 t3에서 질소 가스의 공급을 개시한 경우, 순간적으로 질소 가스가 다량으로 공급되어, 질소 유량에 오버슈트가 발생해 버린다. 이러한 오버슈트의 지속 시간 T1은 지극히 짧기 때문에, 플라즈마의 안정성에는 중대한 영향은 발생하지 않지만, 도 2에 도시한 바와 같이, 회전하고 있는 피처리기판의 측방으로부터 질소래디컬 N*을 공급하는 구성의 기판 처리장치(20)에서는, 회전의 효과에 의한 기판 처리의 평균화가 유효하지 않게 되어, 도 8에 도시하는 바와 같이, 형성되는 질화막의 막두께가, 오버슈트가 발생한 순간에 리모트 플라즈마 원(26)에 근접하고 있던 영역에서 국소적으로 증대하는 등, 얻어진 막이 불균일하게 된다. 이러한 경우, 특히 막두께가 0.4㎚ 정도의 매우 얇은 실리콘 산화막을 산화하는 경우, 심각한 문제가 된다.
이러한 질소 가스 공급 개시시의 오버슈트는, 리모트 플라즈마원(26)에 질소 가스를 공급하는 배관 중에 잔류하고 있었던 질소 가스가, 공급개시와 동시에 단숨에 방출됨으로써 야기되는 것으로 생각된다.
다시 도 1을 참조한다.
도 1에는, 상기 리모트 플라즈마원(26)에 질소 가스를 공급하기 위한 가스 공급계의 구성이 표시되어 있다.
도 1을 참조하면, 상기 리모트 플라즈마원(26)에는 Ar 가스원(101)으로부터 Ar가스가 밸브(101A), 질량유량 콘트롤러(101B), 밸브(101C) 및 배관(101a)을 거쳐서 공급되고, 또한 상기 질소 가스원(102)으로부터 질소 가스가 밸브(102A), 질량유량 콘트롤러(102B), 밸브(102C), 배관(102a), 배관(104a) 및 배관(101a)을 거쳐서 공급된다. 또한 상기 가스노즐(21D)에는 산소 가스원(103)으로부터 산소 가스가 밸브(103A), 질량유량콘트롤러(103B), 밸브(103C) 및 배관(103a)을 거쳐서 공급된다. 상기 배관(101a, 102a, 103a)은 배관(104a)으로 접속되어 있고, 따라서 상기 밸브(10lA, 10lB, 101C, 102A, 102B, 102C, 103A, 103B, 103C)를 조작함으로써, 상기 Ar 가스원(101) 중의 Ar 가스, 질소 가스원(102) 중의 질소 가스 및 산소 가스원(103) 중의 산소 가스의 임의의 가스를, 필요에 따라 다른 가스와 함께, 상기 리모트 플라즈마원(26) 또는 가스노즐(21D)에 공급하는 것이 가능하게 된다. 또한 상기 배관(101a 및 103a)에는 각각 밸브(101D) 및 (103D)가 설치된다.
그런데, 상기 RFN 공정도 UVO2 공정도 실행하지 않는 경우에는, 즉 상기 리모트 플라즈마원(26)도 자외광원(25)도 구동되지 않는 경우에는, 상기 밸브(101A∼10lD, 102A∼102C, 103A∼103D)는 모두 폐쇄되어 있지만, 이 상태에 있어서는 상기 배관(101a) 중 상기 밸브(101D)에서의 상류 측의 부분, 즉 배관(102a, 104a 및 10la) 중, 밸브(102A)와 밸브(101D)로 구분된 배관 부분에는 질소 가스가 차 있고, RFN공정의 개시에 따라 밸브(10lD)가 개방되면, 이 차 있던 질소 가스가 리모트 플라즈마원(26)에 유입하여 상기 오버슈트를 발생하는 것으로 생각된다. 따라서, 상기 리모트 플라즈마원(26)에 있어서 플라즈마를 착화하는 경우에는, 처음에 전리에너지가 낮은 Ar 가스만을 공급하여 플라즈마를 착화해, 그 후에 질소 가스를, 플라즈마가 꺼지지 않도록 서서히 첨가하는 것 같은 시퀀스가 사용되고 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 리모트 플라즈마원(26)을 고주파로 구동하여 플라즈마를 착화시키기 전에, 상기 밸브(10lD)를 개방하여, 상기 봉쇄된 질소 가스를, 상기 처리용기(21)을 거쳐서 터보분자펌프(23B)에 의해 배기한다.
그 후, 상기 밸브(102A)를 개방하고, 또한 질량유량 콘트롤러(102B)를 구동함으로써, 도 9에 도시하는 바와 같이 오버슈트를 발생하는 일없이, 질소 가스를 상기 리모트 플라즈마원(26)에 공급하는 것이 가능하게 된다.
그 때, 상기 질량유량 콘트롤러(102B)에 의해 질소 가스의 유량증가율을, 상기 질소 가스 유량이 소정 유량까지 증가하는 기간 T2의 사이에 상기 피처리기판(W) 이 1회 이상 회전하도록 설정함으로써, 앞서 도 8에서 설명한 바와 같은 둘레 방향에의 불균질한 막형성의 문제를 회피할 수 있다.
<제3 실시예>
앞에서 설명한 바와 같이, 도 1의 기판 처리장치(20)에서 UVO2처리를 하면 처리용기(21) 내벽에 부착하고 있었던 수분이 탈리하여, 그 결과, 프로세스공간(21B) 중에 잔류하는 H2O의 농도가 증대한다. 마찬가지로 수분의 이탈은, 도 1의 기판 처리장치(20)에 있어서 상기 노즐(21D)로부터 NO가스를 도입하고, 이것을 상기 자외광원(25)에 의해 여기하여 질소래디컬 N* 및 산소래디컬 O*을 형성하고, 형성된 질소래디컬 N* 및 산소래디컬 O*을 사용하여 실리콘 기판 표면에 SiON 막을 형성하는 UVNO 처리의 때에도 발생한다.
앞에서의 UVO2 처리의 경우에는, UVO2 처리에 의해 형성된 실리콘 산화막을, 상기 플라즈마원(26)에 의해 Ar/N2 플라즈마를 생성함으로써 RFN 처리로 질화할 때에, 상기 프로세스공간(21B) 중에 잔류하는 H2O의 농도가 도 4에 도시된 바와 같이 급감하고, 따라서 UVO2 처리와 RFN 처리를 교대로 실행하는 한, 프로세스공간(21B) 중에 있어서 잔류 H2O 농도는 기판 처리회수에 관계없이, 거의 일정하였다.
이것에 대하여 실리콘 기판 표면에 UVNO 처리에 의해 SiON막을 형성하는 경 우에는, RFN 처리는 필요없기 때문에, 프로세스공간(21B) 중에 잔류하는 H2O의 농도는, 기판 처리회수와 함께 증대한다. 한편, 이와 같이 프로세스공간(21B) 중에 잔류하는 H2O의 농도가 증대하면, 형성되는 SiON 막의 막두께가 증대해 버릴 우려가 있다.
도 10은, 도 1의 기판 처리장치(20)에 있어서 이러한 UVNO 처리를 되풀이하여 행한 경우의, 얻어진 SiON막의 막두께와 기판 처리회수와의 관계를 나타낸다. 단 도 10에 있어서 막두께는, 분광 에리프소메트리를 사용한 방법에 의해 구해져 있다. 또한 도 10에 있어서 상기 UVNO 처리는, 13.3Pa의 압력하에, 기판온도를 700℃에 설정하여 행하고 있다.
도 10을 참조하면, 실리콘 기판상에 UVNO 처리에 의해 형성된 SiON 막의 막두께는 기판 처리회수(웨이퍼#)와 함께 증대하는 경향에 있고, 특히 처리회수가 150회를 넘으면 명확한 막증대가 발생하고 있는 것을 알 수 있다.
한편, 도 10에 있어서, 250장의 기판을 처리한 후에 RFN 처리를 60초간 실행하고, 또한 펌프 TMP(23B)에 의해 60초간씩 5회에 걸쳐 상기 처리용기(21)를 배기한 경우에는, 형성되는 SiON 막의 막두께가 급감하는 것을 알 수 있다.
도 10의 관계에서는 기판 처리매수가 150장에 달할 때마다, RFN 처리 및 배기 처리를 정기적으로 행함으로써, 실리콘 기판상에 형성되는 SiON 막의 막증대가 억제되는 것을 알 수 있다.
또한 도 11은 피처리기판 25장 처리마다, 앞에서의 실시예에서 설명한 RFN 처리 및 이것에 잇따르는 배기 처리를 한 경우의 SiON 막의 막두께 및 균일성을 나타낸다. 단지 이 RFN 처리 및 배기 처리는, 처리용기(21)로부터 피처리기판(W)를 취출한 상태에서 행해지고 있다.
도 11의 관계에서는 기판 처리매수를 25장 이내로 RFN 처리를 한다면, SiON 막의 증막은 실질적으로 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 또 마찬가지로 SiON 막의 균일성의 열화도, 이와 같이 RFN 처리를 정기적으로 행함으로써, 억제할 수 있다.
도 12는, 상기 RFN 처리 및 배기 처리를 할 때의 조건을 변화시킨 경우에 있어서의, 상기 처리용기(21) 중에 잔류하는 화학종을, H+, H2, O-, OH-, H2O, N2, NO 및 O2에 대하여, 사중극자 질량분석계에 의해 요구한 결과를 나타낸다. 단 도 12의 실험에서는, 상기 UVNO 처리에 의한 실리콘 기판25장분의 처리에 대응하여, UVO2 처리를 60분간 행하고 있다.
도 12를 참조하면, 실험에서는 (A) RFN 처리 60초와 진공배기 처리 60초를 6회 되풀이한 경우, (B) RFN 처리 10초와 진공배기 처리 60초를 6회 되풀이한 경우, (C) RFN 처리 60초와 진공배기 처리 10초를 6회 되풀이한 경우, (D) RFN 처리 10초와 진공배기 처리 10초를 12회 되풀이한 경우에 대하여 잔류 H2O 농도를 구했지만, (A)의 RFN 처리 60초와 진공배기 처리 60초를 6회 되풀이한 경우에 잔류 H2O 농도가 가장 낮게 되는 것이 확인되었다.
이와 같이, 본 실시예에서는 기판 처리공정에서 RFN 처리가 필요하지 않는 경우에도, UVO2 처리 또는 UVNO 처리를 소정 회수 되풀이 할 때마다 RFN 처리 및 배기 처리를 행함으로써, 처리용기(21)의 측벽면에서 이탈한 수분이 처리공간(2lB)에 축적되는 것을 억제할 수 있어, 형성되는 막의 증막이 억제된다. 또한, 상기 처리용기(21)가 대기 개방이나 장기간 아이들 상태에 있는 경우, 플라즈마원 내부의 UVO2 처리를 행함으로써, RFN 처리시의 플라즈마착화가 용이하게 되고, 동시에 처리용기내의 수분을 제거할 수 있다.
<제 4 실시예>
도 13은, 상기 각 실시예에 있어서 사용되는 기판 처리장치(20)의 구성을, 그 제어계까지 포함시켜 도시하는 도면이다. 단 도 13 중, 앞에서 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하여, 설명을 생략한다.
도 13을 참조하면, 상기 기판 처리장치(20)에는, 제어 프로그램을 탑재한 컴퓨터로 이루어지는 제어 장치(100)가 협동하고 있어, 상기 제어 장치(100)는, 상기 제어 프로그램에 따라서, 터보분자펌프(23B), 드라이 펌프(24), 밸브(23A, 23C, 24A)를 포함하는 배기계, 기판반송유닛(27), 기판 유지대(22) 및 구동기구(22C)를 포함하는 처리용기 주변부, 자외광원(25) 및 리모트 플라즈마원(26)을 포함하는 래디컬 형성부, 가스원(101)∼(l03) 및 밸브·질량유량 콘트롤러(10lA∼10lD, 102A∼102C, 103A∼103D)를 포함하는 가스 공급계를 제어한다. 이들 제어에는, 도 6a, 6b의 플로우차트로 나타낸 제어, 도 7 및 도 9로 나타낸 제어, 또한 도 11 및 도 12로 나타낸 제어가 포함된다.
도 13의 제어 장치(100)를 구성하는 컴퓨터는, 도 14에 나타내는 구성을 갖는 것으로, 범용 컴퓨터이더라도 좋다.
도 14를 참조하면, 컴퓨터(100)는, 버스(150)를 거쳐서 결합된 프로세서(CPU)(151), 메모리(RAM)(152), 프로그램 저장 장치(HDD)(153), 플로피 드라이브 또는 광디스크 드라이브 등의 디스크 드라이브(154), 키보드나 마우스 등의 입력 장치(155), 표시 장치(156), 네트워크 인터페이스(157), 및 인터페이스(158)를 포함하고, 상기 컴퓨터(100)는, 상기 인터페이스(158)를 거쳐서 상기 기판 처리장치(20)를 제어한다.
상기 디스크 드라이브는 플로피 디스크나 광디스크 등의 컴퓨터판독 기억 매체(159)를 장착하여, 상기 기억 매체(159) 상에 기록된 기판 처리장치(20)의 제어 프로그램 코드를 읽어내어, 이것을 HDD(153) 중에 저장한다. 또는 상기 제어 프로그램 코드는 네트워크로부터 네트워크 인터페이스(157)를 거쳐서 공급하는 것도 가능하다.
이렇게 공급된 프로그램 코드는 RAM(152) 중에 전개되어, CPU(151)가 상기 기판 처리장치(20)를, 상기 RAM(152) 중의 프로그램 코드에 따라, 인터페이스(158)를 거쳐서 제어한다. 이에 따라, 상기 기판 처리장치(20)는, 앞의 실시예로 설명한 동작을 행한다. 또한, 상기 제어 프로그램 코드를 상기 디스크 드라이브(154) 또는 네트워크 인터페이스(157)로부터 상기 RAM(152) 중에, HDD(153) 중에 저장하 는 일 없이 직접 전개하는 것도 가능하다.
또 본 발명은 도 1, 도 2에 설명한 형식의 기판 처리장치에 한정되는 것이 아니라, 플라즈마원과 자외광원을 구비한 기판 처리장치라면, 어떠한 것이라도 적용이 가능하다. 또한 본 발명에 있어서 플라즈마원은 도 3에서 설명한 리모트 플라즈마원에 한정되는 것은 아니다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 특허청구의 범위에 기재한 요지 내에서 여러가지 변형·변경이 가능하다.
본 발명에 의하면, 처리용기 상에 마련된 플라즈마원에서 플라즈마를 착화시키는 플라즈마착화 방법 및 이러한 착화 방법을 사용한 기판 처리 방법에 있어서, 처리용기 중에 산소를 포함하는 가스를 유통시키고, 상기 처리용기 중에 있어서, 상기 처리용기 내부를 배기하면서 상기 산소를 포함하는 가스에 자외광을 조사하고, 상기 플라즈마원을 구동함으로써, 처리용기 내벽에 부착하고 있었던 수분이 탈리하여, 플라즈마의 착화가 용이하게 된다.
또한 본 발명에 의하면, 플라즈마원에 희가스를 공급하여, 플라즈마를 형성하는 공정과, 상기 플라즈마가 형성된 뒤, 상기 플라즈마원에 처리 가스를 공급하여, 상기 플라즈마에 의해 상기 처리 가스의 활성종을 형성하는 공정과, 상기 활성종을, 상기 피처리기판의 표면에 따라 흘려, 상기 피처리기판의 표면을 상기 활성종에 의해 처리하는 공정으로 이루어지는 기판 처리 방법에 있어서, 상기 플라즈마를 형성하는 공정 후, 상기 처리 가스를 공급하는 공정 전에, 상기 플라즈마원에 상기 처리 가스를 공급하는 배관으로부터 상기 처리 가스를 제거하는 공정을 마련하고, 또한 상기 처리 가스를 공급하는 공정을, 상기 처리 가스의 유량이 소정 유량까지 서서히 증대하도록 실행하고, 또한 그 때, 상기 처리 가스를 공급하는 공정을, 상기 처리 가스 유량이 상기 소정 유량에 도달하기까지의 사이에, 상기 피처리기판이 적어도 1회전 하도록 실행함으로써, 처리 가스 공급개시시의 처리 가스 유량의 오버슈트의 문제가 해소되고, 또한 기판 전면에 균일한 막형성이 가능해진다.
또 본 발명에 의하면, 처리용기 내부에 있어, 산소를 포함하는 가스를 자외광에 의해 여기하여, 래디컬을 형성하는 공정과, 상기 처리용기 내부에 있어, 상기 래디컬에 의해 피처리기판 표면을 처리하는 공정으로 이루어지는 기판 처리 방법에 있어서, 상기 피처리기판 표면을 처리하는 공정을 소정 회수 되풀이한 뒤, 상기 처리용기 내부에 질소래디컬을 도입하는 공정과, 상기 처리용기 내부를 배기하는 공정을 실행함으로써, 처리용기 내에 잔류 H2O가 축적하는 것이 억제되어, 이것에 따라 상기 피처리기판상에 형성되는 막의 증막이 억제된다.

Claims (26)

  1. 처리용기에 마련된 플라즈마원에서 플라즈마를 착화시키는 플라즈마착화 방법에 있어서,
    (a) 처리용기 중에 산소를 포함하는 가스를 유통시키는 공정과,
    (b) 상기 처리용기 중에 있어서, 상기 처리용기 내부를 배기하면서 상기 산소를 포함하는 가스에 자외광을 조사하는 공정과,
    (c) 상기 자외광을 조사하는 공정 후에, 상기 플라즈마원을 구동하는 공정으로 이루어지며,
    상기 (a) 공정과 (b) 공정은 처리용기 내부에 기판이 도입되지 않은 상태에서 실행되는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 착화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 산소를 포함하는 가스는 산소 가스 또는 NO 가스인
    플라즈마 착화 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 자외광은, 172㎚의 파장을 갖는
    플라즈마 착화 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 자외광을 조사하는 공정은, 133×10-3∼133Pa의 산소 분압 범위에서 실행되는
    플라즈마 착화 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 플라즈마원은, 상기 처리용기 외부에, 상기 처리용기에 결합하여 마련된 리모트 플라즈마원인
    플라즈마 착화 방법.
  6. 처리용기에 마련된 플라즈마원에서 플라즈마를 착화시키는 플라즈마착화공정을 포함하는 기판 처리 방법에 있어서,
    (a) 처리용기 중에 산소를 포함하는 가스를 유통시키는 공정과,
    (b) 상기 처리용기 중에 있어서, 상기 처리용기 내부를 배기하면서 상기 산소를 포함하는 가스에 자외광을 조사하는 공정과,
    (c) 상기 자외광을 조사하는 공정 후에, 상기 플라즈마원을 구동함으로써 플라즈마를 착화하는 공정과,
    (d) 상기 처리용기 중에 있어서 처리 가스를 도입하고, 상기 플라즈마에 의해 상기 처리 가스를 여기하여, 래디컬을 형성하는 공정과,
    (e) 상기 래디컬에 의해, 피처리기판 표면을 처리하는 공정으로 이루어지며,
    상기 (a) 공정과 (b) 공정은 처리용기 내부에 기판이 도입되지 않은 상태에서 실행되는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  7. 플라즈마원에 희가스를 공급하여, 플라즈마를 형성하는 공정과,
    상기 플라즈마가 형성된 뒤, 상기 플라즈마원에 처리 가스를 공급하여, 상기 플라즈마에 의해 상기 처리 가스의 활성종을 형성하는 공정과,
    상기 활성종을, 피처리기판의 표면에 따라 흘려, 상기 피처리기판의 표면을 상기 활성종에 의해 처리하는 공정으로 이루어지는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 플라즈마를 형성하는 공정 후, 상기 처리 가스를 공급하는 공정 전에, 상기 플라즈마원에 상기 처리 가스를 공급하는 배관으로부터 상기 처리 가스를 제거하는 공정을 포함하고, 또한 상기 처리 가스를 공급하는 공정은, 상기 처리 가스의 유량을 소정 유량까지 서서히 증대시키는 공정을 포함하고,
    상기 처리 가스의 유량을 증대시키는 공정은, 상기 처리 가스 유량이 상기 소정 유량에 도달할 때까지의 사이에 상기 피처리기판이 적어도 1회전 하도록 실행하는
    기판 처리 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 활성종을 흘려보내는 공정은, 상기 활성종이, 상기 회전하는 피처리기판의 제 1 측으로부터, 상기 제 1 측에 대향하는 제 2 측으로 흐르도록 실행되는
    기판 처리 방법.
  9. 처리용기 내부에 있어서, 산소를 포함하는 가스를 자외광에 의해 여기하여, 래디컬을 형성하는 공정과,
    상기 처리용기 내부에 있어, 상기 래디컬에 의해 피처리기판 표면을 처리하는 공정으로 이루어지는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 피처리기판 표면을 처리하는 공정을 소정 회수 되풀이한 뒤, 상기 처리용기 내부에 질소래디컬을 도입하는 공정과, 상기 처리용기 내부를 배기하는 공정을 또한 포함하는
    기판 처리 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 산소를 포함하는 가스는 산소 가스 또는 NO 가스로 이루어지고, 상기 질소래디컬은 리모트 플라즈마에 의해 형성되는
    기판 처리 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 처리용기 내부에 질소래디컬을 도입하는 공정과 상기 처리용기 내부를 배기하는 공정은, 상기 처리용기 내부로부터 상기 피처리기판을 배출한 상태에서 실행되는
    기판 처리 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 소정 회수는, 1회 이상 150회 이하인
    기판 처리 방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 소정 회수는, 1회 이상 25회 이하인
    기판 처리 방법.
  14. 기판 처리장치를 제어하는 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
    상기 프로그램은 컴퓨터상에서 실행될 때,
    상기 기판 처리장치가,
    (a) 처리용기 중에 산소를 포함하는 가스를 유통시키는 공정과,
    (b) 상기 처리용기 중에 있어서, 상기 처리용기 내부를 배기하면서 상기 산소를 포함하는 가스에 자외광을 조사하는 공정과,
    (c) 상기 자외광을 조사하는 공정 후에, 상기 처리용기에 마련된 플라즈마원을 구동하여, 플라즈마를 착화시키는 공정을
    실행하되, 상기 (a) 공정과 (b) 공정은 처리용기 내부에 기판이 도입되지 않은 상태에서 실행되도록 상기 기판 처리장치를 제어하는
    컴퓨터 판독가능 기록매체.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 산소를 포함하는 가스는 산소 가스 또는 NO 가스인
    컴퓨터 판독가능 기록매체.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 자외광은, 172㎚의 파장을 갖는
    컴퓨터 판독가능 기록매체.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 자외광을 조사하는 공정은, 133×10-3∼133Pa의 산소 분압 범위에서 실행되는
    컴퓨터 판독가능 기록매체.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 플라즈마원은, 상기 처리용기 외부에, 상기 처리용기에 결합하여 마련된 리모트 플라즈마원인
    컴퓨터 판독가능 기록매체.
  19. 기판 처리장치를 제어하는 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
    상기 프로그램은 컴퓨터상에서 실행되었을 때,
    상기 기판 처리장치가,
    (a) 처리용기 중에 산소를 포함하는 가스를 유통시키는 공정과,
    (b) 상기 처리용기 중에 있어서, 상기 처리용기 내부를 배기하면서 상기 산소를 포함하는 가스에 자외광을 조사하는 공정과,
    (c) 상기 자외광을 조사하는 공정 후에, 상기 처리용기가 마련된 플라즈마원을 구동함으로써 플라즈마를 착화하는 공정과,
    (d) 상기 처리용기 중에 있어서 처리 가스를 도입하고, 상기 플라즈마에 의해 상기 처리 가스를 여기하여, 래디컬을 형성하는 공정과,
    (e) 상기 래디컬에 의해, 피처리기판 표면을 처리하는 공정을
    포함하는 기판 처리를 실행하되, 상기 (a) 공정과 (b) 공정은 처리용기 내부에 기판이 도입되지 않은 상태에서 실행되도록 상기 기판 처리장치를 제어하는
    컴퓨터 판독가능 기록매체.
  20. 기판 처리장치를 제어하는 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
    상기 프로그램은 컴퓨터상에서 실행되었을 때,
    상기 기판 처리장치가,
    플라즈마원에 희가스를 공급하여, 플라즈마를 형성하는 공정과,
    상기 플라즈마가 형성된 뒤, 상기 플라즈마원에 처리 가스를 공급하여, 상기 플라즈마에 의해 상기 처리 가스의 활성종을 형성하는 공정과,
    상기 활성종을, 피처리기판의 표면에 따라 흘려, 상기 피처리기판의 표면을 상기 활성종에 의해 처리하는 공정으로 이루어지는 기판 처리를 실행하도록 기판 처리장치를 제어하며, 상기 기판 처리가,
    상기 플라즈마를 형성하는 공정 후, 상기 처리 가스를 공급하는 공정 전에, 상기 플라즈마원에 상기 처리 가스를 공급하는 배관으로부터 상기 처리 가스를 제거하는 공정을 포함하고,
    또한 상기 처리 가스를 공급하는 공정은, 상기 처리 가스의 유량을 소정 유량까지 서서히 증대시키는 공정을 포함하고,
    상기 처리 가스의 유량을 증대시키는 공정은, 상기 처리 가스 유량이 상기 소정 유량에 도달하기까지의 사이에 상기 피처리기판이 적어도 1회전 하도록 실행되는
    컴퓨터 판독가능 기록매체.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 활성종을 흘려보내는 공정은, 상기 활성종이, 상기 회전하는 피처리기판의 제 1 측으로부터 상기 제 1 측에 대향하는 제 2 측으로 흐르도록 실행되는
    컴퓨터 판독가능 기록매체.
  22. 기판 처리장치를 제어하는 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
    상기 프로그램은 실행되었을 때,
    상기 기판 처리장치가,
    처리용기 내부에 있어서, 산소를 포함하는 가스를 자외광에 의해 여기하여, 래디컬을 형성하는 공정과,
    상기 처리용기 내부에 있어서, 상기 래디컬에 의해 피처리기판 표면을 처리하는 공정으로 이루어지고,
    상기 피처리기판 표면을 처리하는 공정을 소정 회수 반복한 후, 상기 처리용기 내부에 질소래디컬을 도입하는 공정과, 상기 처리용기 내부를 배기하는 공정을 또한 포함하는 기판 처리를 실행하도록, 상기 기판 처리장치를 제어하는
    컴퓨터 판독가능 기록매체.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 산소를 포함하는 가스는 산소가스 또는 NO가스로 이루어지고, 상기 질소래디컬은 리모트 플라즈마에 의해 형성되는
    컴퓨터 판독가능 기록매체.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 처리용기 내부에 질소래디컬을 도입하는 공정과 상기 처리용기 내부를 배기하는 공정은, 상기 처리용기 내부로부터 상기 피처리기판을 배출한 상태에서 실행되는
    컴퓨터 판독가능 기록매체.
  25. 제 22항에 있어서,
    상기 소정 회수는, 1회 이상 150회 이하인
    컴퓨터 판독가능 기록매체.
  26. 제 22항에 있어서,
    상기 소정 회수는, 1회 이상 25회 이하인
    컴퓨터 판독가능 기록매체.
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