KR100868953B1 - 기판처리장치 및 반도체장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

접촉 가스 면적을 절감하여 파티클의 발생을 억제하고 유로용량을 절감하여 퍼지 효율을 향상시킨다.

기판(2)을 처리하는 처리실(1)과, 상기 처리실(1)의 측면에 설치되어 상기 기판(2)을 상기 처리실(1) 내부로 반입반출하는 기판 반송구(10)와, 상기 처리실(1)내부에 승강가능하게 설치된 상기 기판(2)을 보지하는 보지구와, 상기 보지구보다 상방에 설치되어 상기 처리실(1) 내부에 가스를 공급하는 공급구(3, 4)와, 상기 보지구의 주위에 설치되어 상기 처리실(1) 내부에 공급된 가스를 배출하는 배기덕트(35)와, 기판 처리시에 있어서 상기 배기덕트(35)의 상면보다 하방에 설치되어 상기 배기덕트(35)에 의해 배출된 가스를 상기 처리실(1) 밖으로 배기하는 배기구(5)를 포함하는 기판처리장치에 있어서, 상기 배기덕트(35)를 구성하는 부재의 적어도 일부는 승강 가능하도록 구성된다.

퍼지효율, 파티클, 배기

Description

기판처리장치 및 반도체장치의 제조방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 승강이 가능한 보지구(保持具)에 기판을 보지하여 처리하는 기판처리장치 및 반도체 장치의 제조방법에 관한 것이다.

최근 반도체의 미세화에 따라 고품질인 반도체 막의 요구가 높아지고 있는 가운데, 2 종류 이상의 반응가스를 교대로 공급하는 원자층 레벨의 퇴적방법이 주목을 끌고 있다. 이들의 반응가스 재료로서는 금속 함유 원료와 산소 또는 질소를 함유하는 가스가 이용되고 있다.

성막방법은 반응의 형태에 따라 2가지로 대별할 수 있다. 하나는 ALD(atomic layer deposition)이며 다른 하나는 사이클 수법을 적용한 MOCVD(metal organic chemical vapor deposition)이다(특허문헌 1, 특허문헌 2 참조). 이들 방법은 기본적인 가스공급 방법이 공통되므로 도 17을 이용하여 설명한다. 도 17(a)는 플로우 챠트, 도 17(b)는 가스공급 타이밍 도이다. 도시하는 예에서는 가스화한 금속함유 원료를 원료 A, 산소 또는 질소를 함유하는 가스를 원료 B로 하고 있다.

ALD 의 경우, 공정 1에서는 원료 A를 기판에 공급하여 기판 위에 흡착시킨다. 공정 2에서는 잔류 원료 A를 배기한다. 공정 3에서는 원료 B를 기판에 공급하 고 원료 A와 반응시켜 성막한다. 공정 4에서는 잔류 원료 B를 배기한다. 상기의 4개의 공정을 1사이클하고 이를 복수회 반복하는 방법이 ALD의 성막방법이다. 도 17(b)에 보이는 가스 공급 타이밍과 같이 원료 A와 원료 B를 교대로 공급하는 동안 퍼지 가스(purge gas)에 의한 배기를 실시한다.

사이클 수법을 적용한 MOCVD는, 공정 1에서는 원료 A를 기판에 공급하여 열분해에 의해 성막한다. 공정 2에서는 잔류 원료 A를 배기한다. 공정 3에서는 원료 B를 기판에 공급하여 퇴적막의 막 개질(改質) 처리를 한다. 공정 4에서는 잔류 원료 B를 배기한다. 상기 4가지 공정을 1사이클로 하여 이를 복수회 반복하는 방법이 사이클 수법을 적용한 MOCVD의 성막방법이다. 도 17(b)에 보이는 가스공급 타이밍과 같이 원료 A와 원료 B를 교대로 공급하는 동안 퍼지 가스에 의한 배기를 실시한다.

일반적으로 원료 A와 원료 B는 반응성이 극히 높을 경우가 많고, 이들 원료를 동시에 공급한 경우 기상(氣相)반응에 의한 이물질의 발생이나 막질이 떨어지는 막의 퇴적이 발생해 수율의 저하를 초래하게 된다. 이 때문에 전술한 공정 2, 4에서는 앞의 공정에서 공급한 원료 가스가 잔류하지 않도록 진공으로 하거나 불활성 가스에 의한 퍼지(배기)를 실시하고 있다. 특히 기판 상류부에서의 가스 잔류는 기판의 성막조건에 직접 영향을 주므로 충분한 배기가 필요하다.

그러나 배기에 요하는 시간이 길면 충분한 배기는 가능하지만 생산에 있어서 처리량(throughput)이 저하하는 문제가 있다.

또한 특히 ALD의 경우에는 처리실 내의 원료가 흡착하는 부분에 막이 퇴적할 가능성이 있어 파티클(particle) 발생의 원인이 되므로 원료 가스의 접촉 가스 면적을 극히 작게 할 필요가 있다. 이와 동시에 2 종류 이상 원료 가스의 치환시간을 단축하기 위해 원료 가스의 유로(流路) 용적도 극히 작게 할 필요가 있다.

또한 상기 성막방법을 실시하기 위한 반도체 제조장치에 있어서는 기판을 1매씩 처리하는 매엽식 장치가 주류를 이루고 있다. 매엽식 장치를 사용해 생산성의 높고 고품질의 막을 형성하기 위해서는, 전술한 파티클 및 처리량의 관점에서 가스공급 및 배기방법이 중요하게 된다.

특허문헌 1:일본특허공개번호 제2003-347298호 공보

특허문헌 2:일본특허공개번호 제2004-158811호 공보

일반적으로 매엽식 장치는 기판을 보지하는 보지구(suscepter)와 이 보지구를 승강시키는 승강기구를 구비한다. 이 보지구를 설치한 처리실에는 반송 로봇을 설치한 반송실이 연결되어 있다. 기판 반입반출시에 보지구를 하강하여 처리실 하부에서 반송 로봇에 의해 반송실로부터 처리실로 기판을 반입하거나 또는 처리실로부터 반송실로 반출하도록 되어 있다.

기판처리시에는 처리실을 반송실로부터 차단하고 보지구를 상승하여 처리실 상부에서 기판을 처리하도록 되어 있다. 이 때문에 처리실 하부에는 보지구의 구동부, 처리실 측면에는 기판의 반송구가 설치되어 있다. 이 반송구에는 처리실과 반송실을 차단하는 게이트 밸브가 존재한다.

종래의 매엽식 장치에서는 기판처리시 처리 가스를 공급할 때 처리실 상부의 기판에 대하여 뿐만 아니라 보지구의 상승에 의해 보지구의 이면 측에 형성되는 공간(처리실 하부)에도 가스가 공급되도록 되어 있다. 이 때문에 처리실 저부나 구동부, 반송구, 게이트 밸브 등에 막이 퇴적하는 것을 피할 수 없다. 보지구의 이면 측에 숨겨진 처리실 하부나 구동부 또는 반송구, 게이트 밸브 등에서는 이들에 퇴적한 막을 가스 크리닝으로 제거하기 곤란하다. 따라서 보지구보다 하방인 처리실 하부에 처리 가스가 유입되어, 처리실 저부나 구동부, 반송구, 게이트 밸브 등에 막이 퇴적한 경우, 구동부 동작시에 퇴적막의 박리의 원인이 되어 파티클이 발생하고 반도체의 수율을 저하시키는 것을 생각할 수 있다. 특히 ALD의 경우에는 흡착하는 부분이 고온부분에 한정하지 아니하고 전역에 걸치게 되므로 큰 문제가 될 것으로 생각된다.

또한 매엽식 장치에 있어서 ALD나 사이클 수법을 적용한 MOCVD를 채용할 경우, 각 공정에 요하는 시간이 장치의 생산성에 크게 영향을 주기 때문에 각 공정의 시간을 단축하는 것이 요청된다. 이 요청에 응하기 위해서는 효율적으로 기판 위에 처리 가스를 공급하고 효율적으로 잔류 가스를 퍼지할 필요가 있으며, 여기에는 처리실 내에서의 접촉 가스 면적 및 유로용적을 극히 작게 하는 것이 중요하게 된다. 그러나 종래의 매엽식 장치에서는 처리 가스를 공급 또는 잔류 가스를 퍼지할 때, 처리실 상부만이 아니라 보지구의 상승에 의해 보지구의 이면 측에 형성되는 공간(처리실 하부)에도 처리 가스, 퍼지 가스가 흐른다. 이 때문에 처리실 내에서의 유로용적이 크게 되어 2 종류 이상의 원료 가스 치환시간을 단축하는 것이 곤란하여 처리량을 향상시키는 것이 용이하지 않았다.

본 발명의 과제는 전술한 종래 기술의 문제점을 해소하고 처리실 내에서의 접촉 가스 면적 및 유로용적을 저감함으로써 파티클의 발생을 억제하고 처리량을 향상시킬 수 있는 기판처리장치 및 반도체장치의 제조방법을 제공하는 데 있다.

제1 발명은 기판을 처리하는 처리실과, 처리실 측면에 설치되어 기판을 처리실 내에 대해 반입반출하는 기판반송구와, 처리실 내에 승강가능하게 설치되어 기판을 보지하는 보지구와, 보지구보다 상방에 설치되어 처리실 내에 가스를 공급하는 공급구와, 보지구의 주위에 설치되어 처리실 내에 공급된 가스를 배출하는 배기덕트와, 기판처리시에 있어서 배기덕트 상면보다 하방에 설치된 배기덕트에 의해 배출된 가스를 처리실 바깥으로 배기하는 배기구를 포함하는 기판처리장치에 있어서, 배기덕트를 구성하는 부재(部材)의 적어도 일부는 승강가능하게 구성되는 기판처리장치이다.

전술한 구성에 있어서 기판이 처리실 내에 반입되면 보지구를 상승시킴으로써 처리실 내에 반입한 기판이 보지구 상에 재치(載置)된다. 보지구를 상승시킬 때 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부는 상승한다. 보지구 위에 재치한 기판에 대하여 가스가 공급되면서 보지구 주위에 설치된 배기덕트에 의해 배출됨으로써 기판이 처리된다. 배기덕트에 의해 배출되는 가스는 배기덕트 상면보다 하방에 설치된 배기구로부터 처리실 밖으로 배기된다. 기판처리 후 보지구를 하강시킴으로써 처리 후의 기판은 반출가능한 상태가 된다. 보지구를 하강시킬 때 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부는 하강한다. 처리 후의 기판은 처리실로부터 반출된다.

본 발명에 따르면 보지구 주위에 처리실 내로 공급된 가스를 배기하는 배기덕트를 가지므로 보지구보다 상방의 처리실 상부 내에 공급된 가스는 보지구 주위로부터 배기덕트를 통해 배기구로 배기된다. 따라서 보지구보다 하방의 처리실 하부로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있다. 또한 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부를 승강가능하게 구성하고 있어, 보지구를 상승시키는 기판처리시에는 배기덕트의 일부도 상승하기 때문에 접촉 가스 면적 및 가스 유로용적을 저감할 수 있다.

제2 발명은 제1 발명에 있어서 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부는 보지구에 연동하여 보지구와 함께 승강하도록 구성되는 기판처리장치이다.

배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부가 보지구와 연동하여 보지구와 함께 승강하도록 구성되면, 보지구를 상승시키는 기판처리시에는 배기덕트의 일부도 보지구와 함께 상승하기 때문에 접촉 가스 면적 및 가스 유로용적을 저감할 수 있다.

또한 배기덕트의 일부는 보지구의 동작과 연동하여 승강하기 때문에 보지구를 승강시키면 배기덕트의 일부도 그에 따라 자동적으로 승강하고, 배기덕트의 일부를 별도 독립하여 승강시킬 필요가 없어진다. 또한 배기덕트의 일부를 승강시키는 승강 수단이 불필요하게 된다.

제3 발명은, 제1 발명에 있어서 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부는 보지구 상에 재치되어 보지구와 함께 승강하도록 구성되는 기판처리장치이다.

배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부가 보지구 상에 재치되고 보지구와 함께 승강하도록 구성되면, 보지구를 상승시키는 기판처리시에는 배기덕트의 일부가 보지구에 재치된 상태에서 보지구와 함께 상승하기 때문에 접촉 가스 면적 및 가스 유로용적을 저감할 수 있다.

또한 배기덕트의 일부는 보지구의 동작과 연동하여 승강하기 때문에, 보지구를 승강시키면 배기덕트의 일부도 그에 따라 자동적으로 승강하여, 배기덕트의 일부를 별도 독립하여 승강시킬 필요가 없게 된다. 또한 배기덕트의 일부를 승강시키는 승강 수단이 불필요하게 된다.

제4 발명은, 제1 발명에 있어서 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부는 기판 반입반출시에는 기판반송구와 대향하지 않는 위치에 배치되고, 기판처리시에는 기판반송구의 적어도 일부와 대향하는 위치에 배치되도록 구성되는 기판처리장치이다. 여기에서 기판반송구와 대향하지 않는 위치로서는 예를 들면 기판반송구보다 하방의 위치를 들 수 있다. 또한 기판반송구의 적어도 일부와 대향하는 위치로서는 예를 들면 기판반송구의 적어도 일부를 막는 위치를 들 수 있다.

배기덕트를 기판처리 위치에 고정해 버리면, 기판 반입반출시에 처리실 내로의 기판 반입 반출을 가능하게 하기 위해 배기덕트와 기판 반송구가 겹치지 않도록 기판 반송구를 배기덕트보다 하방에 배치할 필요가 있으나, 그렇게 하면 처리실의 높이가 높게 된다.

그 점에 있어서 본 발명에서는, 배기덕트의 일부는 승강가능하게 구성되어 있고, 기판처리시에는 그 일부를 기판 반송구의 일부와 대향하는(겹치는) 위치에 배치되도록 구성함으로써 이 배기덕트의 일부와 기판 반송구의 일부가 겹치는 부분만큼 처리실 높이를 낮게 할 수 있고, 배기덕트를 고정한 경우에 비해 처리실 전체의 용적을 작게 할 수 있다. 또한 겹치는 부분만큼 기판 반송구에 대한 유로가 막혀 접촉 가스 면적 및 유로용적을 저감할 수 있다.

또한 승강가능하게 구성되는 배기덕트의 일부는 기판 반입반출시에는 기판 반송구와 대향하지 않는(겹치지 않는) 위치에 배치되도록 구성되어 있어 기판 반송구로부터 처리실 내에 대해 기판의 반입 반출에 방해가 되지 않는다.

제5 발명은, 제1 발명에 있어서 배기덕트는 보지구 측방에 설치되는 기판처리장치이다.

배기덕트가 보지구 측방에 설치되어 있기 때문에, 처리실 내에 공급된 가스는 보지구 측방으로부터 배기덕트를 통해 배기구로 배출가능하기 때문에, 보지구보다 하방의 처리실 하부로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있고 접촉 가스 면적 및 유로용적을 저감할 수 있다. 또한 배기덕트가 보지구 측방에 설치되면 보지구 하방에 설치된 경우에 비해 기판처리시에 가스가 공급되는 처리실 상부의 용적이 작아져 가스의 유로용적을 작게 할 수 있고 접촉 가스 면적도 작게 할 수 있다.

제6 발명은, 제1 발명에 있어서 배기덕트는 처리실 측면과 보지구 측면 사이 간격을 막도록 설치되는 기판처리장치이다.

배기덕트는 처리실 측면과 보지구 측면 사이 간격을 막도록 설치되어 있기 때문에, 처리실 측면과 보지구 측면 사이 간격을 통해 보지구의 이면측에 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있어 접촉 가스 면적 및 유로용적을 저감할 수 있다.

제7 발명은, 제1 발명에 있어서 배기덕트는 처리실에 연통(連通)하는 중공(中空)부를 갖는 플레이트(plate)에 의해 구성되고, 플레이트의 일부가 보지구 상면의 적어도 일부를 덮도록 보지구 상에 재치되는 기판처리장치이다.

플레이트가 갖는 중공부는 처리실에 연통하고 있어, 이 중공부에 의해 처리실 내에 공급된 가스를 배기할 수 있다. 또한 플레이트의 일부가 보지구 상면의 적어도 일부를 덮도록 보지구 상에 재치됨으로써, 플레이트가 보지구 상면을 덮도록 보지구 상에 재치되어 있지 않을 경우 형성되는 보지구와 플레이트 사이의 간격을 막을 수 있고, 보지구 측면과 플레이트 사이로부터 보지구의 이면측에 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있어 접촉 가스 면적 및 유로용적을 저감할 수 있다.

제8 발명은, 제7 발명에 있어서 중공부는 처리실 측면과 보지구 측면 사이에 설치되는 기판처리장치이다.

중공부는 처리실 측면과 보지구 측면 사이에 설치되므로, 처리실 내에 공급되는 가스는 처리실 측면과 보지구 측면과의 사이로부터 중공부를 통해 배기구로 배출되기 때문에, 보지구보다 하방의 처리실 하부로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있어 접촉 가스 면적 및 유로용적을 저감할 수 있다. 또한 중공부가 처리실 측면과 보지구 측면 사이에 설치되면, 보지구 하방에 설치되는 경우와 비교해 기판처리시에 가스가 공급되는 처리실 상부의 용적이 작아짐으로써 가스의 유로용적을 작게 할 수 있어 접촉 가스 면적도 작게 된다.

제9 발명은, 제1 발명에 있어서 배기덕트는 처리실로 연통하는 중공부를 갖는 플레이트로 구성되고, 플레이트는 요부(凹部)를 갖는 제1 플레이트와 요부를 덮는 제2 플레이트로 구성되며, 이들은 분리할 수 있도록 설치된 기판처리장치이다.

플레이트는 요부를 갖는 제1 플레이트와 요부를 덮는 제2 플레이트로 구성되며 이들은 분리할 수 있도록 설치됨으로써 기판처리시에 제2 플레이트로 제1 플레이트의 요부를 덮도록 하면 중공부를 형성할 수 있다. 또한 형성되는 중공부는 처리실에 연통하고 있기 때문에, 그 중공부에 의해 처리실 내에 공급된 가스를 배기할 수 있어 접촉 가스 면적 및 유로용적을 저감할 수 있다.

제10 발명은, 제9 발명에 있어서 상기 제1 플레이트는 승강가능하게 설치되고 상기 제2 플레이트는 기판처리 위치에 보지되는 기판처리장치이다.

제1 플레이트는 승강가능하게 설치되고 제2 플레이트는 기판처리 위치에 보지되기 때문에, 기판처리시에 제1 플레이트를 기판처리 위치까지 상승시킴으로써 제2 플레이트로 제1 플레이트의 요부를 덮어 중공부를 형성할 수 있고, 기판 반입반출시에는 제1 플레이트를 기판 반입반출 위치까지 하강시킴으로써 분리할 수 있다.

제11 발명은, 제10 발명에 있어서 상기 제2 플레이트는 내측 플레이트와 외측 플레이트를 포함하며, 상기 내측 플레이트는 상기 외측 플레이트 상에 재치되는 기판처리장치이다.

제2 플레이트는 내측 플레이트와 외측 플레이트를 가지며 내측 플레이트는 외측 플레이트 상에 재치됨으로써 제1 플레이트의 상승, 하강에 의해 외측 플레이트를 움직이지 않고 내측 플레이트만을 이동시킬 수 있다.

제12 발명은, 제11 발명에 있어서 상기 기판을 기판처리 위치까지 이동시킨 상태에서는 상기 내측 플레이트만이 상기 제1 플레이트와 접촉하고 상기 외측 플레이트는 상기 제1 플레이트와는 접촉하지 않도록 구성되는 기판처리장치이다.

기판을 기판처리 위치까지 이동시킨 상태에서는 내측 플레이트만이 제1 플레이트와 접촉하고 외측 플레이트는 제1 플레이트와는 접촉하지 않도록 구성됨으로써, 기판을 기판처리 위치까지 이동함에 의해 외측 플레이트 상에 재치되는 내측 플레이트를 들어 올릴 수 있다.

제13 발명은, 제12 발명에 있어서 상기 처리실로부터 플레이트의 중공부 내에 가스를 배출하는 배출구는, 기판을 기판처리 위치까지 이동시킨 상태에 있어서 상기 내측 플레이트와 상기 외측 플레이트 사이에 생기는 간격에 의해 형성되는 기판처리장치이다.

처리실에서 플레이트의 중공부 내에 가스를 배출하는 배출구는 기판을 기판처리 위치까지 이동시키는 간단한 구성에 의해 내측 플레이트와 외측 플레이트 사이에 생기는 간격에 의해 형성할 수 있다.

제14 발명은, 제1 발명에 있어서 공급구로부터 2 종류 이상의 반응가스를 교대로 복수회 공급하고, 상기 2 종류 이상의 반응가스를 교대로 공급하는 사이에 퍼지 가스를 공급하도록 제어하는 제어 수단을 더욱 포함하는 기판처리장치이다.

2 종류 이상의 반응가스 사이에 퍼지 가스를 공급하여 교대로 복수회 공급하는 주기적(cyclic) 처리를 수행하는 경우에 있어서, 보지구보다 하방인 처리실 하부로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있으므로, 접촉 가스 면적, 가스 유로용적을 극히 작게 하여 단시간에 반응가스의 공급 및 잔류 가스의 퍼지가 가능하게 된다.

제15 발명은 기판을 처리실 내로 반입하는 공정과, 보지구를 상승시킴으로써 처리실 내에 반입한 기판을 보지구 상에 재치하는 공정과, 보지구 상에 재치한 기판에 대하여 가스를 공급하면서 보지구의 주위에 설치한 배기덕트에 의해 가스를 배출하고 배기덕트에 의해 배출한 가스를 배기덕트 상면보다 하방에 설치된 배기구로부터 처리실 밖으로 배기함으로써 기판을 처리하는 공정과, 보지구를 하강시킴으로써 처리 후의 기판을 반출 가능한 상태로 하는 공정과, 처리 후의 기판을 처리실로부터 반출하는 공정을 포함하며, 보지구를 상승, 하강시키는 공정에서는 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부는 보지구와 함께 상승, 하강하는 반도체장치의 제조방법이다.

본 발명에 의하면, 보지구의 주위에 설치한 배기덕트에 의해 가스를 배출하고, 배기덕트에 의해 배출된 가스를 배기덕트의 상면보다 하방에 설치한 배기구로부터 처리실 밖으로 배기하므로, 보지구보다 하방의 처리실 하부로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있다. 또한 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부를 보지구와 함께 상승, 하강하도록 하고 있어 기판의 반입, 반출이 방해되는 것을 방지할 수 있다. 또한 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부를 보지구와 함께 상승, 하강하도록 하고 있어 기판의 반입, 방출에 방해가 되는 것을 방지할 수 있다. 또한 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부를 승강할 수 있도록 구성하고 있어 보지구를 상승시키는 기판처리시에는 배기덕트의 일부도 상승함으로써 접촉 가스 면적 및 가스 유로용적을 저감할 수 있다.

제16 발명은, 제15 발명에 있어서 기판 처리공정에서는 기판에 대해 2 종류 이상의 반응가스를 교대로 복수회 공급하고, 상기 2 종류 이상의 반응가스를 교대로 공급하는 사이에 퍼지 가스를 공급하도록 하는 반도체장치의 제조방법이다.

이와 같이 순차적인 프로세스를 수행하는 경우 높은 퍼지 효율이 요구되는데, 그와 같은 프로세스를 수행할 경우라도 보지구보다 하방인 처리실 하부로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있고, 또한 접촉 가스 면적, 가스 유로용적을 극히 작게 할 수 있으므로 단시간에 반응가스의 공급, 잔류 가스의 퍼지가 가능하게 된다.

제17 발명은, 제15 발명에 있어서 기판 처리공정은 적어도 1 종류의 반응가스를 기판 상에 흡착시키는 공정과, 흡착시킨 반응가스에 대하여 그와는 다른 반응가스를 공급하여 성막반응을 발생시키는 공정을 포함하는 반도체장치의 제조방법이다.

이와 같은 순차적 프로세스를 수행할 경우 높은 퍼지 효율이 요구되지만, 이와 같은 프로세스를 하는 경우라도 보지구보다 하방의 처리실 하부로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있고, 또한 접촉 가스 면적, 가스 유로용적을 극히 작게 할 수 있으므로 단시간에 반응가스의 공급, 잔류 가스의 퍼지가 가능하게 된다.

또한 특히 ALD의 경우, 처리실 내의 원료가 흡착하는 부분의 전역에 걸쳐서 막이 퇴적할 가능성이 있어 파티클 발생의 원인이 되기 때문에 원료 가스의 접촉 가스 면적을 극히 작게 할 필요가 있고, 그와 동시에 2 종류 이상의 원료 가스의 치환시간을 단축하기 위해서는 원료 가스의 유로용적도 극히 작게 할 필요가 있는데 이들도 해결할 수 있다.

제18 발명은, 제15 발명에 있어서 기판 처리공정은, 기판에 대하여 제1 반응가스를 공급하여 기판 상에 흡착시키는 공정과, 그 후 퍼지를 하는 공정과, 그 후 기판 상에 흡착시키는 제1 반응가스에 대해 제2 반응가스를 공급하여 성막반응을 발생시키는 공정과, 그 후 퍼지를 하는 공정을 복수회 반복하는 반도체장치의 제조방법이다.

이와 같이 순차적인 프로세스를 할 경우 높은 퍼지 효율이 요구되지만 그와 같은 프로세스를 할 경우라도 보지구보다 하방의 처리실 하부로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있고, 또한 가스 면적, 가스 유로용적을 극히 작게 할 수 있으므로 단시간에 반응가스의 공급, 잔류 가스의 퍼지가 가능하게 된다.

또한 특히 ALD의 경우 처리실 내의 원료가 흡착하는 부분 전역에 걸쳐서 막이 퇴적할 가능성이 있어 파티클 발생의 원인이 되기 때문에 원료 가스의 접촉 가스 면적을 극히 작게 할 필요가 있고, 그와 동시에 2 종류 이상인 원료 가스의 치환 시간을 단축하기 위해 원료 가스의 유로용적도 극히 작게 할 필요가 있는데, 이러한 점들도 해결할 수 있다.

제19 발명은, 제15 발명에 있어서 기판 처리공정은 1 종류의 반응가스를 분해시켜 기판 상에 박막을 퇴적시키는 공정과, 퇴적된 박막에 대해 상기 반응가스와 다른 반응가스를 공급하여 박막을 개질하는 공정을 포함하는 반도체장치의 제조방법이다.

이처럼 순차적인 프로세스를 하는 경우 높은 퍼지 효율이 요구되는데, 그와 같은 프로세스를 하는 경우라 하더라도 보지구보다 하방의 처리실 하부로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있고, 또한 접촉 가스 면적, 가스 유로용적을 극히 작게 할 수 있으므로 단시간에 반응가스의 공급, 잔류 가스의 퍼지가 가능하게 된다.

제20 발명은, 제15의 발명에 있어서 기판 처리공정은, 기판에 대하여 제1 반응가스를 공급하여 기판 상에 박막을 퇴적시키는 공정과, 그 후 퍼지를 하는 공정과, 그 후 기판 상에 퇴적시킨 박막에 대해 제2 반응가스를 공급하여 박막의 개질을 하는 공정과, 그 후 퍼지를 하는 공정을 복수회 반복하는 반도체장치의 제조방법이다.

이처럼 순차적인 프로세스를 할 경우 높은 퍼지 효율이 요구되는데, 그러한 프로세스를 할 경우라 하더라도 보지구보다 하방의 처리실 하부로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있고, 또한 접촉 가스 면적, 가스 유로용적을 극히 작게 할 수 있으므로 단시간에 반응가스의 공급, 잔류 가스의 퍼지가 가능해 진다.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 기판처리장치를 설명하기 위한 기판 반입반출시의 수직단면도.

도 2는 제1 실시 형태에 따른 기판처리장치를 설명하기 위한 성막시의 수직단면도.

도 3은 제1 실시 형태에 따른 플레이트의 설명도로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도, (c)는 정면도, (d)는 A-A'선 단면도, (e)는 B-B선 단면도.

도 4는 제1 실시 형태에 따른 플레이트의 일부를 파단(破斷)한 사시도.

도 5는 제1 실시 형태에 따른 플레이트의 변형예를 나타내는 설명도로서, (a)는 배출구가 컨덕턴스 조정의 기능을 구비하지 않은 형태의 플레이트의 단면도, (b)는 플레이트가 서셉터 전체를 덮는 형태의 플레이트 단면도, (c)는 플레이트 배기구가 중공부의 외측벽으로부터 저면에 걸쳐 설치되어 있는 플레이트의 단면도.

도 6은 제1 실시 형태에 따른 플레이트의 변형예를 나타내는 설명도로서, 플레이트를 서셉터와 일체화한 서셉터의 단면도.

도 7은 제2 실시 형태에 따른 기판처리장치를 설명하기 위한 기판 반입반출시의 수직단면도.

도 8은 제2 실시 형태에 따른 기판처리장치를 설명하기 위한 성막시의 수직단면도.

도 9는 도 8의 중요부 확대도이다.

도 10은 제2 실시 형태에 따른 기판처리장치의 변형예를 나타내는 설명도이며 (a)는 기판 반입반출시의 단면도, (b)는 기판처리시의 단면도.

도 11은 제3 실시 형태에 따른 기판처리장치의 설명도로서 (a)는 기판 반입반출시의 중요부 단면도, (b)는 기판처리시의 중요부 단면도.

도 12는 제3 실시 형태에 따른 기판처리장치의 변형예를 나타내는 기판처리시의 중요부 단면도.

도 13은 제3 실시 형태에 따른 기판처리 장치의 변형예를 나타내는 설명도로서 (a)는 제2 플레이트가 외측 플레이트부만으로 구성되는 일례의 중요부 단면도, (b)는 제2 플레이트가 외측 플레이트부만으로 구성되며 또한 제1 플레이트의 요부의 일부를 구성하고 있는 일례의 중요부 단면도.

도 14는 제3 실시 형태에 따른 제1 플레이트의 설명도로서 (a)는 사시도, (b)는 A-A'선 단면도, (c)는 B-B선 단면도.

도 15는 제3 실시 형태에 따른 제2 플레이트의 설명도로서 외측 플레이트와 내측 플레이트가 분리한 상태를 나타내는 사시도.

도 16은 제4의 실시 형태에 따른 가스공급 방법의 다른 모양을 나타내는 기판처리장치를 설명하기 위한 기판처리시의 수직단면도.

도 17은 성막방법인 ALD와 사이클 기법을 적용한 MOCVD와 공통된 기본적인 가스공급 방법을 나타내는 설명도이며, (a)는 플로우챠트, (b)는 가스공급 타이밍도.

<부호의 설명>

1 : 처리실 2 : 기판

3 , 4 : 공급구 5 : 배기구

6 : 서셉터(보지구) 9 : 승강기구

10 : 기판반송구 35 : 배기덕트

40 : 처리실 측면

이하 본 발명이 적용되는 프로세스 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 한편, 여기에서는 제1 반응가스로서 금속 함유 원료인 Ru(EtCp)₂bis(ethylcyclopentadienyl)ruthenium 을 기화한 가스를 사용하고, 제2 반응가스로서 산소 또는 질소를 함유하는 가스인 산소를 사용하여 실리콘 기판 상에 금속막인 루테늄 막을 성막하는 ALD 프로세스를 예로 하여 설명한다.

도 1 및 도 2는 제1 실시 형태에 따른 매엽식 기판처리장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1은 기판 반입반출시의 종단면도, 도 2는 기판처리시의 종단면도이다.

도 1에 보이는 것과 같이 기판처리장치는 기판(2)을 처리하는 처리실(1)과, 처리실(1)의 측면(40)에 설치되어 기판(2)을 처리실(1) 내에 대해 반입반출하는 기판반송구(10)와, 처리실(1) 내에 승강이 가능하도록 설치되어 기판(2)을 보지하는 보지구로서 서셉터(suscepter)(6)를 갖는다. 또한 서셉터(6)보다 상방에 설치되어 처리실(1) 내에 가스를 공급하는 공급구(3, 4)와 서셉터(6)의 주위에 설치되어 처리실(1) 내에 공급되는 가스를 배출하는 배기덕트(35)를 갖는다. 또한 배기덕트(35)에 의해 배출된 가스를 처리실(1) 밖으로 배기하는 배기구(5)를 갖는다.

처리실(1)은 원형단면을 가진 상용기(上容器)(46)와 하용기(下容器)(47)에 의해 편평하게 구성된다. 이 처리실(1)은 밀폐된 편평한 내부공간에서 기판(2), 예를 들면 1매의 실리콘 기판(실리콘 웨이퍼)을 처리하도록 구성되어 있다. 상용기(46)와 하용기(47)는 예를 들면 알루미늄, 스텐레스 등의 금속으로 구성된다.

기판반송구(10)는 하용기(47)의 한 측면에 설치되어 있다. 이 기판반송구(10)의 외측으로 연출된 연출부의 개구(開口)에 게이트 밸브(11)를 통해 반송 실(9a)이 설치된다. 반송실(9a)에는 반송 수단으로서의 반송 로봇(45)이 설치된다. 이 반송 로봇(45)에 의해 게이트 밸브(11)를 연 상태에서 기판반송구(10)를 통해 기판(2)을 반송실(9a)로부터 처리실(1) 내에 또는 처리실(1)로부터 반송실(9a)에 반송할 수 있게 되어 있다. 한편, 기판반송구(10) 내에 밸브(19)를 통해 퍼지 가스를 공급할 수 있게 되어 있다. 퍼지 가스로는 Ar, N₂, He 등의 불활성 가스를 들 수 있다.

서셉터(6)는 처리실(1) 내에 설치되고 원판 모양을 하고 있으며 그 위에 기판(2)을 거의 수평자세로 보지되도록 구성되어 있다. 서셉터(6)는 온도제어수단(21)에 의해 제어되는 세라믹 히터 등의 히터(6a)를 내장하고 기판(2)을 소정 온도로 가열한다. 또한 서셉터(6)는 보지된 기판(2)의 외주에 배기덕트(35)를 지지하도록 구성된다. 서셉터(6)는 지지축(59)을 구비하고 있다. 지지축(59)은 처리실(1) 하용기(47)의 저부 중앙에 설치되어진 관통공(58)으로부터 연직(鉛直)방향으로 삽입되어 서셉터(6)를 승강기구(9)에 의해 상하로 움직일 수 있도록 되어 있다. 서셉터(6)가 하방에 있는 기판반송 위치(도 1에 도시한 위치)에서 기판(2)의 반송이 이루어지고, 상방에 있는 기판처리 위치(도 2에 도시한 위치)에서 성막처리가 된다. 배기덕트(35)를 지지한 서셉터(6)가 전술한 기판처리 위치에 있을 때, 처리실(1) 내를 상하로 나누는 배기덕트(35) 및 서셉터(6)에 의해, 배기덕트(35)보다 상방의 처리실 상부(1a)와 배기덕트(35)보다 하방의 처리실 하부(1b)가 처리실(1) 내 상하에 형성된다. 한편, 관통공(58)에 밸브(18)를 통해 퍼지 가스를 공급할 수 있게 되 어 있다. 퍼지 가스로는Ar, N₂, He 등의 불활성 가스를 들 수 있다. 서셉터는, 예를 들면 석영, 카본, 세라믹스, 탄화규소(SiC), 산화 알루미늄(Al₂O₃) 또는 질화알루미늄(AlN) 등으로 구성된다.

가스 공급구(3, 4)는 상용기(46)에 설치됨으로써 서셉터(6)보다 상방에 설치된다. 서셉터(6)와 대향하는 상용기(46)의 중앙부에는 많은 구멍이 있는 샤워 플레이트(8a)가 설치되고 이 샤워 플레이트(8a)의 상방에 가스 공급구(3, 4)가 위치하고 있다. 가스 공급구(3, 4)는 서로 인접해서 설치되어 있다. 가스 공급구(3, 4)에서 공급된 가스는 샤워 플레이트(8a)의 상방의 공간에 공급되고, 샤워 플레이트(8a)의 많은 구멍으로부터 샤워 모양으로 기판(2) 상에 공급되고, 기판(2) 위를 기판의 직경으로 흘러 기판(2) 외주로부터 후술하는 배기덕트(35)를 통해 배기구(5)를 향해 배기하게 되어 있다(직경 방향 흐름 형태). 여기에서 이 직경 방향 흐름 형태란, 기판의 상방에 설치한 가스 공급구로부터 기판면에 대해 가스를 수직방향으로 공급하고 기판면 위를 기판 직경방향으로 흘러 기판 외주로부터 배기구를 향해 가스를 배기하는 형태를 말한다.

가스 공급구(3, 4)에는 가스를 공급하기 위한 2계통의 라인이 연결된다. 한쪽의 가스 공급구(3)에 접속되는 라인은 제1 반응가스를 공급하는 라인, 즉 금속막, 예를 들면 루테늄막의 성막에 사용되는 유기액체 원료인 Ru(EtCp)₂을 공급하는 Ru(EtCp)₂ 공급라인(14)이다. Ru(EtCp)₂ 공급라인(14)은 후술하는 것과 같이 가스 공급구(3)로부터 처리실 상부(1a) 내에 제1 반응가스 또는 퍼지 가스를 선택적으로 공급하도록 구성된다.

다른 쪽의 가스 공급구(4)에 접속되는 라인은 제2 반응가스를 공급하는 라인, 즉 유기액체 원료에 대하여 반응성이 높은 가스인 산소 또는 질소를 함유하는 가스, 예를 들면 산소를 공급하는 산소공급라인(15)이다. 한편, 산소공급라인(15)은 후술하는 것과 같이 가스 공급구(4)로부터 처리실 상부(1a) 내에 제2 반응가스 또는 퍼지 가스를 선택적으로 공급하도록 구성된다.

Ru(EtCp)₂ 공급라인(14)에는 액체원료인 Ru(EtCp)_2를 액체 상태로 유량 제어하는 액체유량제어장치(23), 유량제어된 Ru(EtCp)₂ 액체를 기화하는 기화기(25) 및 기화한 Ru(EtCp)₂의 라인(14)에의 공급을 정지하는 밸브(12)가 설치된다. 이 Ru(EtCp)₂ 공급라인(14)의 밸브(12)의 하류측에는 Ar 공급 라인(57)이 접속되고, 유량제어장치(22)에서 유량 제어된 Ar 가스를 밸브(16)를 통해 Ru(EtCp)₂ 공급라인(14)에 공급할 수 있도록 구성되어 있다.

한편, Ar 공급 라인(57)으로부터는 Ar 대신에 N₂, He 등의 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다.

이렇게 구성함으로써 공급구(3)로의 가스 도입은 다음 3가지의 선택이 가능하게 된다.

(1) Ru(EtCp)₂ 공급라인(14)의 밸브(12)를 열고, Ar 공급 라인(57)의 밸브(16)를 닫아, 기화기(25)에서 기화한 Ru(EtCp)₂ 가스만을 Ru(EtCp)₂ 공급라인(14) 으로부터 단독으로 공급구(3)에 도입한다.

(2) 또한 Ar 공급 라인(57)의 밸브(16)를 열어 Ru(EtCp)₂ 가스와 Ar 가스의 혼합 가스를 Ru(EtCp)₂ 공급라인(14)으로부터 공급구(3)에 도입한다.

(3) 기화기(25)로부터의 Ru(EtCp)₂ 가스의 공급을 중지하고 Ru(EtCp)₂ 공급라인(14)으로부터 Ar 가스만을 단독으로 공급구(3)에 도입한다.

0047 산소공급라인(15)에는 산소를 유량 제어하는 유량제어장치(24), 유량 제어된 산소를 활성화하는 리모트 플라즈마 유닛(33) 및 활성화한 산소의 라인(15)으로의 공급을 정지하는 밸브(13)가 설치된다. 이 산소공급라인(15)의 밸브(13) 하류측에는 전술한 Ar 공급 라인(57)이 분기 라인(57a)에 의해 분기 접속되어, 유량제어장치(22)로 유량 제어된 Ar 가스를 밸브(17)를 통해 산소공급라인(15)으로 공급할 수 있도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성함으로써 공급구(4)로의 가스 도입은 다음 3가지의 선택이 가능하게 된다.

(1) 산소공급라인(15)의 밸브(13)를 열고 분기 라인의 밸브(17)를 닫아 리모트 플라즈마 유닛(33)에서 활성화한 산소(이하 활성화 산소라고도 함)만을 산소공급라인(15)으로부터 단독으로 공급구(4)에 도입한다.

(2) 또한 분기 라인(57a)의 밸브(17)를 열어 활성화 산소와 Ar 가스와의 혼합 가스를 산소공급라인(15)로부터 공급구(4)에 도입한다.

(3) 리모트 플라즈마 유닛(33)으로부터의 활성화 산소의 공급을 정지하고 산 소공급라인(15)으로부터 Ar 가스만을 단독으로 공급구(4)에 도입한다.

배기덕트(35)는 서셉터(6)의 주위에 설치되고 기판처리시에 서셉터(6)보다 상방의 처리실 상부(1a) 내에 공급되는 가스를 서셉터(6)의 주위로부터 배출함으로써 처리실 하부(1b)에 흘리지 않고 처리실(1) 밖으로 배기하도록 구성된다(도 2 참조). 이 배기덕트(35)는 처리실 상부(1a)에 연통하는 중공부(plate buffer)(27)를 갖는 플레이트(7)로 구성된다. 플레이트(7)는 배출구(26)와 플레이트 배기구(28)를 가지며, 처리실 상부(1a) 내에 공급된 가스를 배출구(26)로부터 중공부(27) 내로 배출하고 중공부(27) 내에 배출된 가스를 플레이트 배기구(28)로부터 배기하도록 되어 있다.

플레이트(7)의 일부는 서셉터(6) 상면의 적어도 일부를 덮도록 서셉터(6) 상에 재치된다. 이것에 의해 플레이트(7)로 구성되는 배기덕트(35)는 서셉터(6)의 동작에 연동하여 서셉터(6)와 함께 승강하도록 된다. 또한 플레이트(7)의 일부가 서셉터(6) 상면의 적어도 일부를 덮고 있기 때문에, 그 피복부분에 막의 퇴적을 방지할 수 있고 또한 플레이트(7)가 서셉터(6) 상면을 덮도록 서셉터(6) 상에 재치되지 않는 경우에 형성되는 서셉터(6)와 플레이트(7) 사이 간격을 막을 수 있으며, 서셉터(6)의 측면과 플레이트(7) 사이로부터 서셉터(6)의 이면측으로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있게 되어 있다.

배기덕트(35)중공부(27)는 기판 반입반출시에는 기판반송구(10)와 대향하지 않는 위치, 예를 들면 기판반송구(10)보다 하방에 배치된다(도 1 참조). 또한 기판처리시에는 기판반송구(10)의 일부(상부)와 대향하는 위치, 즉 기판반송구(10)의 적어도 일부를 막는 위치에 배치되도록 구성된다(도 2 참조). 또한 배기덕트(35)는 기판처리시에 처리실 측면(40)과 서셉터 측면(60)과의 사이 간격을 막도록 설치된다. 기판 반입반출시에 배기덕트(35)를 기판반송구(10)보다 하방에 배치하는 것은 배기덕트(35)가 기판 반입반출에 방해가 되지 않도록 하기 위해서이다. 또한 기판처리시에 배기덕트(35)를 기판반송구(10)의 적어도 일부를 막는 위치에 배치하는 것은, 기판반송구(10)에 배기덕트(35)의 일부를 겹치고, 겹치는 부분만큼 처리실의 높이를 낮게 하여 처리실 전체의 용적을 작게 하기 위해서이다. 또한 겹치는 부분만큼 기판반송구(10)를 막아 가스가 돌아 들어가는 것을 억제하여 접촉 가스 면적을 저감하기 위해서이다. 또한 기판처리시에 배기덕트(35)를 처리실 측면(40)과 서셉터 측면(60) 사이를 막도록 설치하는 것은, 처리실 하부(1b)로의 유로를 차단하여 처리실 상부(1a)로부터 처리실 하부(1b)로 가스가 흐르지 않도록 하기 위해서이다.

0052 도 3 및 도 4를 이용하여 배기덕트(35)를 상세하게 설명한다. 도 3은 플레이트(7)의 투영도 및 단면도로서 (a)는 평면도, (b)는 측면도, (c)는 정면도, (d)는 A-A'선 단면도, (e)는 B-B선 단면도이다. 도 4는 플레이트(7)의 일부를 파단한 사시도이다.

배기덕트(35)를 구성하는 플레이트(7)의 전체 형상은 편평한 환상체(環狀體)를 하고 있고 편평한 원판상의 서셉터(6)의 주위에 설치된다. 플레이트(7)가 갖는 중공부(27)는 플레이트(7)의 서셉터(6)에 재치되는 부분의 상면보다 하방으로서 서셉터(6)의 측면 외주 위치에 서셉터(6)를 둘러싸도록 환상으로 설치된다(도 4 참 조).

중공부(27)를 갖는 플레이트(7)는 제1 플레이트(37)와 제2 플레이트(36)로 구성되고 이들은 일체로 되어 있다. 제1 플레이트(37)는 상부가 개구한 환상인 요부(凹部)(37a)를 갖는다. 요부(37a)는 기판처리시에 처리실 상부(1a) 내에 공급된 가스를 배기구(5)에 인도하는 배기로를 형성한다. 제2 플레이트(36)는, 제1 플레이트(37)의 요부(37a)의 개구의 일부를 덮어 중공부(27)를 형성하는 링 플레이트로 형성되어 있고, 중앙부의 구멍(34)에는 서셉터(6) 상에 재치되는 기판(2)이 수납되도록 되어 있다.

한편, 제2 플레이트(36)는 기판(2)의 주위에 설치되어 기판(2)상에 흐르는 가스의 흐름을 제어하도록 구성된다. 여기에서는 플레이트(7)는 서셉터(6)로부터 처리실 측면(40)을 향해 튀어나오도록 서셉터(6)의 외주 상에 지지된다. 또한 플레이트(7)는 그 표면과 기판(2)의 표면이 동일 높이의 면이 되도록 설치된다. 이에 의해 제2 플레이트(36)에는 반응가스 또는 퍼지 가스(단지 가스라고 하는 경우도 있다)를 기판면 상에 평행하고 균일하게 공급할 수 있는 정류판(整流板)으로서의 기능도 있다.

제2 플레이트(36)로는 그 외경이 제1 플레이트(37)의 요부(37a)의 외측벽(내벽면)의 직경보다 약간 작고 그 내경이 요부(37a)의 내측벽의 직경보다 작은 플레이트를 사용한다. 제1 플레이트(37) 상에 제2 플레이트(36)가 동심원상으로 재치된다. 이 구성에 의해 제2 플레이트(36)는 제1 플레이트(37)의 요부(37a)의 상부 개부와 완전하게는 겹치지 않고(부분적으로 겹침), 제1 플레이트(37)의 요부(37a)의 상부 개부에 대해서 제2 플레이트(36)가 직경 안쪽 방향으로 비껴난 모양이 된다. 따라서 제2 플레이트(36)는 제1 플레이트(37) 요부(37a)의 내측벽의 상단부 상에만 재치되도록 된다. 한편, 요부(37a) 내측벽의 상단부에 재치된 부분을 경계로, 제2 플레이트(36)의 외주 부분을 플레이트 외측 부분(36a)이라 하고 내주 부분을 플레이트 내측 부분(36b)이라고 한다. 전술한 요부(37a)의 상부 개구에 대해 제2 플레이트(36)가 비껴남에 따라 제2 플레이트(36)의 플레이트 외측 부분(36a)으로 덮여 형성되는 중공부(27)의 상부 외주측에 링 모양의 간격이 형성되고 이 링 모양의 간격이 플레이트(7)의 상면에 형성되는 링 모양의 배출구(26)가 된다[도 3(a) 및 (e) 참조]. 또한 요부(37a)의 내측벽보다 내측으로 튀어나온 제2 플레이트(36)의 플레이트 내측 부분(36b)이 서셉터(6)의 상면 외주에 재치되는 플레이트(7)의 일부가 된다.

한편, 배출구(26)는 처리실 상부(1a) 내에 공급된 가스를 중공부(27) 내에 배출하는 기능 이외에 실리콘 기판(2) 상에의 가스의 흐름을 균일화하기 위한 컨덕턴스 조정 기능도 갖추고 있다. 즉 배출구(26)는 플레이트(7)보다 상방의 처리실 상부(1a)로부터 이 배출구(26)를 통해 플레이트(7)의 중공부(27) 내에 배출되는 가스의 양을 제어하고, 기판(2) 상에 공급되는 가스의 가스 압력을 제어함으로써 기판(2) 상의 압력분포를 균일화한다. 이 배출구(26)의 배기 컨덕턴스는 제2 플레이트(36)의 위치를 편의(偏倚)시키거나 제2 플레이트(36)의 플레이트 외측 부분(36a)의 형상을 바꾸거나 함으로써 조정할 수 있게 되어 있다.

제1 플레이트(37)의 외측벽에 플레이트 배기구(28)가 설치된다. 이 플레이트 배기구(28)는 제1 플레이트(37)의 외측벽 전주(全周) 중 배출구(26)보다 하방으로서 배기구(5)와 대향하는 부분, 즉 제1 플레이트(37)의 외측벽 하부에 활 모양으로 형성되고, 배출구(26)로부터 중공부(27) 내에 배출되는 가스를 배기구(5)로 배기하게 되어 있다[도 3(b) 및 (d) 참조]. 전술한 플레이트(7)는 예를 들면 석영, 세라믹스계(AlN, Al₂O₃, SiC) 등으로 구성된다.

전술한 처리실(1) 밖으로 가스를 배기시키는 배기구(5)는 하용기(47)의 일단측에 설치한 기판반송구(10)와 반대측의 타측면으로서, 기판처리시(도 2 참조)에 있어서 배기덕트(35)의 상면보다 하방에 설치된다. 이 배기구(5)는 진공 펌프(51)에 접속되어 배기덕트(35)로부터 배기된 가스를 처리실(1) 밖으로 배기하게 되어 있다. 처리실(1) 내는 필요에 따라 압력제어수단(20)에 의해 소정의 압력으로 제어될 수 있게 되어 있다.

하용기(47)의 처리실 하부(1b)의 저부에 기판 반입반출시에 기판(2)을 일시적으로 보지하는 지지핀(8)이 설치된다. 이 지지핀(8)은 서셉터(6) 및 히터(6a)에 설치된 관통공 내부를 관통할 수 있게 설치된다. 서셉터(6)의 기판 반송 위치(도 1)에서는 지지핀(8)은 관통공으로부터 내밀려 기판(2)을 보지한다. 서셉터의 기판 처리 위치(도 2)에서는 지지핀(8)은 관통공으로부터 물러나고 서셉터(6) 상에 기판이 보지된다.

여기서 기판처리시에 있어서 가스의 흐름에 대하여 설명한다.

가스 공급구(3, 4)로부터 공급되는 가스는 샤워 플레이트(8a)에서 분산되어 처리실 상부(1a) 내의 실리콘 기판(2) 상에 공급되고 실리콘 기판(2) 상을 기판 직경 바깥 방향을 향하여 방사상으로 흐른다. 그리고, 서셉터(6)의 상면 외주부를 덮은 플레이트(7) 상을 직경 바깥 방향을 향해 방사상으로 흘러 플레이트(7)의 상면에 설치된 배출구(26)로부터 환상의 중공부(27) 내부로 배출된다. 배출된 가스는 중공부(27) 내를 서셉터 외주 방향으로 흘러 플레이트 배기구(28)로부터 배기구(5)로 배기된다. 이에 의해 원료 가스가 처리실 하부(1b) 내로, 즉 서셉터(6)의 이면이나 처리실(l)의 저부(42)에 돌아 들어가는 것을 방지하고 있다. 이와 동시에 밸브(18, 19)를 열어 퍼지 가스에 의해 반송구(10)나 관통공(58), 처리실(1)의 저부, 서셉터(6)의 이면을 퍼지하여 원료 가스의 처리실 하부(1b)로 돌아 들어가는 것을 방지하도록 하고 있다.

한편, 만일 처리실 하부(1b) 등에 미량의 원료 가스가 돌아 들어간다고 하더라도 처리실 하부(1b) 내에 공급되어 있는 퍼지 가스에 의하여 침입된 미량의 원료 가스가 악영향을 끼치지 않을 정도로 희석되어 배기구(5)로부터 배기시키도록 하고 있다.

한편, 본 실시 형태의 기판처리장치는 기판처리시의 가스 유로용적을 서셉터(6) 및 플레이트(7)의 상면과 상용기(46)의 내벽면 사이에 형성되는 처리실 상부(1a)와 플레이트(7)의 중공부(27)에 한정함으로써 처리실(1) 전체의 용적을 보다 감소시키고 있다.

이상 기술한 것과 같이 실시 형태의 기판처리장치가 구성된다.

다음으로 전술한 기판처리장치를 이용하여 반도체장치를 제조하는 공정의 한 공정으로서 기판을 처리하는 방법을 설명한다. 여기에서는 전술한 것과 같이 실리콘 기판에 루테늄 막을 성막하는 ALD 프로세스를 예로 들어 설명한다.

도 1에 있어서 서셉터(6)를 반입, 반출 위치로 하강시킨 상태에서 게이트 밸브(11)를 개방한다. 반송실(9a) 내의 반송 로봇(45)에 의하여 1매의 실리콘 기판(2)을 반송구(10)를 통해 처리실(1) 내에 반입하여 지지핀(8) 상에 이재(移載)하여 보지한다. 게이트 밸브(11)를 닫은 후 승강기구(9)에 의해 서셉터(6)를 소정의 기판처리 위치까지 상승시킨다. 이때 기판(2)은 자동적으로 지지핀(8)으로부터 서셉터(6) 상에 재치된다. 도 2는 이 상태를 나타내고 있다. 한편, 서셉터(6)가 기판처리 위치까지 상승함으로써, 서셉터(6) 및 플레이트(7)의 상면과 상용기(46)의 내벽면과의 사이에 처리실 상부(1a)가 형성되고, 서셉터(6) 및 플레이트(7)의 하면과 하용기(47)의 내벽면과의 사이에 처리실 하부(1b)가 형성된다.

온도제어수단(21)에 의하여 히터(6a)를 제어하여 서셉터(6)를 가열하고 실리콘 기판(2)을 일정시간 가열한다. 밸브(18, 19)는 성막 전에 열고 퍼지 가스(예를 들면 Ar)에 의해 반송구(10), 관통공(58)으로부터 처리실 하부(1b)를 통해 배기구(5)로 향하는 한 방향의 흐름을 형성하고 성막시에 있어서 원료 가스(반응가스)의 침입을 막도록 한다. 처리실(1) 내의 압력은 압력제어수단(20)에 의하여 제어한다. 실리콘 기판(2)이 소정의 온도로 가열되고 압력이 안정된 후 성막을 개시한다. 성막은 다음 4가지 공정으로부터 이루어지고 4가지 공정을 1사이클로 하여 원하는 두께의 막이 퇴적할 때까지 복수회 사이클이 반복된다.

공정 1에서는 밸브(12)를 열고 액체유량제어장치(23)에서 유량 제어된 액체 원료 Ru(EtCp)₂를 기화기(25)에서 기화시켜, Ru(EtCp)₂ 공급라인(14)으로부터 공급구(3)를 통해 샤워 플레이트(8a)를 통과시켜 처리실(1) 내에 샤워 모양으로 도입한다. 한편, 이 때, 밸브(17)를 열고 산소공급라인(15) 내로 퍼지 가스를 공급함으로써 산소공급라인(15) 내로 가스Ru(EtCp)₂가 역류하는 것을 방지하도록 해도 된다. Ru(EtCp)₂ 가스는 실리콘 기판(2) 상에 공급되고 그 표면에 흡착한다. 잉여 가스는 플레이트(7)의 상면에 설치한 배출구(26)로부터 플레이트(7)의 중공부(27) 내를 흘러 플레이트 배기구(28)에 의해 배기되고, 배기구(5)로부터 처리실(1) 밖으로 배기된다.

공정 2에서는 밸브(12)를 닫고 밸브(16)를 열어 유량제어장치(22)에서 유량 제어된 Ar 가스를 Ru(EtCp)₂ 공급라인(14)으로부터 공급구(3)를 통해 샤워 플레이트(8a)를 통과시켜 처리실(1) 내에 샤워 모양으로 공급한다. Ru(EtCp)₂ 공급라인(14)이나 처리실(1) 내에 잔류하고 있는 Ru(EtCp)₂ 가스는 Ar에 의해 퍼지 되어 플레이트(7)의 상면에 설치한 배출구(26)로부터 프레이트(7)의 중공부(27) 내를 흘러 플레이트 배기구(28)로부터 배기되고 배기구(5)에 의해 처리실(1) 밖으로 배기된다.

공정 3에서는 밸브(16)를 닫고 밸브(13)를 열어 유량제어장치(24)에서 유량 제어된 산소를 리모트 플라즈마 유닛(33)에 의해 활성화시킨다. 활성화 산소를 산소공급라인(15)으로부터 공급구(4)를 통해 샤워 플레이트(8a)를 통과시켜 처리 실(1) 내에 샤워 형태로 공급한다. 한편, 밸브(16)를 닫지 않고 (연 상태를 유지하여) Ru(EtCp)₂ 공급라인(14)에 Ar 가스를 계속 공급함으로써 Ru(EtCp)₂ 공급라인(14) 내로 가스(활성화 산소)가 역류하는 것을 방지하도록 해도 된다. 또한 리모트 플라즈마 유닛(33)을 사용하지 않고 산소를 활성화시키지 않고 공급하는 경우도 있다. 활성화 산소는 실리콘 기판(2) 상에 공급되어 실리콘 기판(2) 상에 흡착하고 있는 Ru(EtCp)₂와 반응함으로써(표면반응에 의해) 루테늄 막이 형성된다. 잉여 가스는 플레이트(7)의 상면에 설치한 배출구(26)로부터 플레이트(7)의 중공부(27) 내를 흘러 플레이트 배기구(28)로부터 배기되고 배기구(5)로부터 처리실(1) 밖으로 배기된다.

공정 4에서는 밸브(13)를 닫고 밸브(17)를 열어 유량제어장치(22)에서 유량 제어된 Ar 가스를 산소공급라인(15)으로부터 공급구(4)를 통해 샤워 플레이트(8a)를 통과시켜 처리실(1) 내에 샤워 모양으로 공급한다. 산소공급라인(15)이나 처리실(1) 내에 잔류하고 있는 산소는 Ar에 의해 퍼지 되어 플레이트(7)의 상면에 설치한 배출구(26)로부터 플레이트 중공부(27) 내를 흘러 플레이트 배기구(28)로부터 배기되고 배기구(5)로부터 처리실(1) 밖으로 배기된다.

전술한 4가지 공정을 1사이클로 하여 원하는 두께의 루테늄막이 퇴적할 때까지 복수회 사이클 반복한다. 공정1~4에 요하는 시간은 처리량 향상을 위해 각 공정에서 1초 이하가 바람직하다. 성막 종료 후 서셉터(6)는 승강기구(9)에 의해 반입, 반출 위치까지 강하하고 게이트 밸브(11)가 열린 후 실리콘 기판(2)은 반송 로 봇(45)에 의해 반송구(10)를 통하여 반송실(9a)로 반출된다.

처리조건의 범위로서 온도:200~500압력:0.1~10Torr(13.3~1330Pa), 처리실에 공급하는 가스의 총유량:0.1~2slm, 막의 두께:1~50nm가 바람직하다.

한편, 각 공정에 있어서의 기판온도, 처리실 내 압력은 각각 온도제어수단(21), 압력제어수단(20)으로 제어된다. 또한 이 온도제어수단(21), 압력제어수단(20) 및 각 밸브(12~13, 16~19)나 기화기(25), 리모트 플라즈마 유닛(33), 유량제어장치(22~24) 등 기판처리장치를 구성하는 각 부의 동작은 제어수단(50)에 의해 통합 제어된다.

이하 전술한 실시 형태의 작용에 대해서 기술한다.

첫째로, 처리실 저부(42) 등에 막의 퇴적을 방지할 수 있다. 플레이트(7)의 중공부(27)에 의한 배기로 인해 처리실 하부(1b)로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지하고 처리실 하부(1b)에서의 가스와 내벽면의 접촉을 저감하고 있기 때문이다. 만일 처리실 하부(1b) 등에 미량의 원료 가스가 돌아 들어간다고 하더라도 반송구(10), 관통공(58)보다 처리실 하부(1b) 내로 공급되고 있는 퍼지 가스에 의해 돌아 들어간 미량의 원료 가스를 성막이 발생하지 않을 정도로 희석하여 배기구(5)로부터 배기하도록 하고 있다. 이에 의해 처리실 저부(42)나 구동부, 반송구(10), 게이트 밸브(11) 등에의 막의 퇴적을 대폭 절감할 수 있고, 구동부 동작 시에 퇴적막의 박리가 원인이 되어 파티클이 발생하는 것을 유효하게 방지할 수 있다.

중공부(27)를 갖는 플레이트(7)를 설치하지 않을 경우에 있어서는 처리실 저부 등에 가스가 돌아 들어가 막이 퇴적하게 되어 허용 두께 이상의 막이 퇴적했을 때 처리실 전체 또는 하용기(47)를 교환할 필요가 있지만, 처리실(1)을 교환하게 되면 시간과 비용의 손실은 막대하게 된다. 한편, 처리실 저부(42)에 별도의 막이 퇴적하는 것을 방지하기 위해 커버를 설치하는 것을 생각할 수 있으나, 서셉터(6)를 승강하는 구동부에는 설치하는 것이 곤란하므로 실용적이 아니다. 이 점에서 본 실시 형태에서는 처리실 저부에 막이 퇴적하는 것을 유효하게 방지할 수 있으므로 처리실의 교환이 불필요하고 장치의 생산성이 향상되어 장치의 원가를 저감할 수 있다.

둘째로 서셉터(6)에 대한 막의 퇴적을 방지할 수 있다. 서셉터(6)는 기판(2)을 가열하는 히터(6a)를 구비하고 있어 기판의 온도보다 고온이 되는 경우가 많아, 이 서셉터(6)에도 막이 퇴적한다. 퇴적막은 누적하게 되고 어느 순간 박리하여 파티클의 원인이 되어 반도체의 수율을 저하시킨다. 그러나 본 실시 형태에서는 플레이트(7)의 일부플레이트 내측부분(36b) 에서 서셉터(6)의 상면 외주부를 덮고 있으므로 서셉터(6)의 외주부에 막의 퇴적을 방지할 수 있다. 만일 미량의 퇴적이 서셉터(6) 상에 진행했을 때라도 가스 크리닝에 의해 막의 제거가 가능할 경우에는 퇴적막이 박리되기 전에 가스 크리닝에 의해 메인테넌스(maintenance)를 하게 되는데, 그 경우라도 플레이트(7)의 일부에 의한 서셉터(6)의 상면 외주부의 피복에 의해 서셉터(6) 상의 막 퇴적의 진행이 느리기 때문에 메인테넌스 주기를 장기화할 수 있다. 따라서 장치의 가동률이 올라가 생산성이 향상한다. 한편, 가스 크리닝에 의한 막의 제거가 곤란할 경우에는 서셉터(6)를 교환하게 되지만 그 경우라도 서셉터(6)의 상면 외주부를 플레이트(7)의 일부가 덮고 있으므로 서셉터(6) 상에서의 막 퇴적 진행이 늦어 서셉터 교환의 주기가 연장될 수 있다. 따라서 장치의 가동률이 올라가 생산성이 향상하고 장치 원가를 저감한다.

한편, 플레이트(7)에도 막이 퇴적하지만 그 경우 서셉터(6)를 교환하지 않고 플레이트(7)만을 교환하면 되므로 교환에 요하는 시간, 비용을 대폭 저감할 수 있다

셋째로, 공급구(3, 4)로부터 공급되는 가스의 접촉 가스 면적, 유로용적을 축소할 수 있다. 그 이유는 서셉터(6)의 외주에 중공부(27)를 갖는 플레이트(7)을 설치하여, 중공부(27)를 구성하는 제1 플레이트(37)에서 처리실 측면(40)과 서셉터측면(60) 사이의 간격을 막고, 처리실 하부(1b)를 거치지 않고 가스를 중공부(27)로부터 배기구(5)로 배기하고 있기 때문이다.

이와 같이 하여 접촉 가스 면적을 축소함으로써 원료 가스 처리실 내에서의 부착량을 저감하고 파티클의 발생을 억제할 수 있다.

또한 유로용적을 축소함으로써 처리실 내에 있어서 원료 가스 자체의 존재량을 절감할 수 있고 공급 원료 가스량 및 잔류 원료 가스량이 감소함으로써 고효율로 원료 가스를 공급 또는 잔류 가스를 퍼지할 수 있다. 따라서 2종류의 반응가스를 교대로 공급하는 성막방법에 있어서 단시간에 원료 가스공급, 잔류 원료의 퍼지를 할 수 있다.

그 결과 높은 수율로 처리량이 높고 생산성이 뛰어난 반도체 제조 장치를 실현할 수 있다.

넷째로 처리실 전체의 용적을 작게 할 수 있다. 중공부(27)를 갖는 플레이 트(7) 전체를 기판처리위치로 고정해 버리면 기판 반입반출시에 처리실 내로의 기판 반입, 반출을 가능하게 하기 때문에, 플레이트(7)와 기판반송구(10)가 겹치지 않도록 기판반송구(10)를 플레이트(7)보다 하방에 배치할 필요가 있다. 그렇게 하면 처리실 전체의 높이가 높아지고 처리실 전체의 용적이 크게 된다는 단점이 있다. 그러나 본 실시 형태에서는 플레이트(7)가 승강가능하도록 설치되어 있어 기판 반입, 반출 때는 플레이트(7)를 기판반송구(10)보다 하방인 서셉터(6) 측방에 배치할 수 있고, 또한 기판처리시에는 플레이트(7)를 기판반송구(10)와 겹치도록 배치할 수 있어 그 겹친 부분만큼 처리실 전체의 높이를 낮게 할 수 있다. 그 때문에 처리실 전체의 용적을 작게 할 수 있고 이로 인해 한층 퍼지 효율을 높일 수 있다.

한편, 본 실시 형태에서는 제1 반응 가스로서 금속 함유 원료인 Ru(EtCp)₂를 사용하고, 제2 반응가스로서 산소 또는 질소를 함유하는 가스인 산소 O₂를 사용했으나, 본 발명에서 사용하는 가스는 용도에 따라 여러 가지 종류로 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면 금속 함유 원료 가스로서는, Ru를 포함하는 금속 이외에 Si, A1, Ti, Sr, Y, Zr, Nb, Sn, Ba, La, Hf, Ta, Ir, Pt, W, Pb, Bi 중 어떤 금속을 포함하는 것이 있다. 또한 산소 또는 질소를 함유하는 가스로는 O₂ 이외에 O3, NO, N₂O, H₂O, H₂O₂, N₂, NH₃, N₂H₆ 중 어느 것 또는 그것을 활성화 수단에 의해 활성화시킴으로써 생성한 이들의 라디컬(radical) 종(種) 또는 이온 종이 있다.

또한 본 실시 형태의 성막법에서는 ALD에 대해서 설명하고 사이클릭(cyclic) MOCVD에서도 언급하고 있지만 그 밖에 종래부터 실시되고 있는 금속 함유 원료와 산소 또는 질소를 함유하는 가스를 동시에 공급하는 성막이나 금속 함유 원료의 열분해에 의한 성막에 의한 MOCVD 법에 있어서도 이용할 수 있는 것은 말할 나위도 없다.

또한 전술한 실시 형태에서는 중공부(27)를 갖는 플레이트(7)의 배출구(26)는 이 중공부(27)의 상부를 모두 개방하여 형성하지 않고 슬릿(slit) 모양으로 조여 형성함으로써 컨덕턴스 조정의 기능을 갖도록 하는 경우를 설명했다. 또한 플레이트(7)의 일부가 서셉터(6)의 일부만을 덮고 있으며, 아울러 플레이트(7)가 서셉터(6)와는 별도로 구성되어 있을 경우를 설명했다. 또한 플레이트(7)의 외측벽에 플레이트 배기구(28)가 형성되어 있을 경우에 대해서 설명했으나 본 발명은 이들에 한정되지 않고 여러 가지 변형이 가능하다.

예를 들면 도 5(a)에 보이는 플레이트는 중공부(27)를 갖는 플레이트(7)의 배출구(26)가 컨덕턴스 조정의 기능을 갖지 않는 형태를 예시하고 있다. 즉 제1 플레이트(37)의 요부(37a)를 제2 플레이트(36)로 덮지 않고 요부(37a)의 상부 개부를 모두 열어 배출구(26)로 한 것이다. ALD와 같이 가스의 실리콘 기판(2)로의 흡착이 자발적이어서 가스 흐름의 영향이 작을 경우에는 컨덕턴스 조정을 하지 않는 형태라도 되므로 이 예시의 것은 ALD에 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 링 모양의 배출구(26)를 형성하는 슬릿을 전주에 걸쳐 일률적으로 동일한 폭으로 설정하는 것이 아니라 예를 들면 배기구측의 배출구를 형성하는 슬릿의 크기(폭)와 그와는 반대측의 배출구를 형성하는 슬릿의 크기(폭)를 변경함으로써, 배기구측과 그 반대측의 컨덕턴스를 변경해도 된다. 배기구측과 그 반대측에서 가스 압력이 달라 기판상의 압력분포의 균일화를 꾀할 수 없을 때에 유효하다.

또한 도5(b)에 보이는 플레이트의 변형예는 플레이트(7)의 일부가 서셉터(6)의 표면 전체를 덮고 있을 경우를 나타내고 있다. 이와 같이 서셉터(6) 표면 전체를 커버하면 서셉터(6)에의 막 퇴적을 한층 방지할 수 있다. 다만 이 경우에는 서셉터(6) 내의 히터(6a)로부터의 열전도가 나빠지므로 성막수법에 따른 선택이 필요하다. 예를 들면 사이클릭 MOCVD에서는 온도 의존성이 높지만 ALD에서는 온도 의존성이 낮다. 따라서 본 변형예는 ALD에 적용하는 것이 바람직하다.

또한 전술한 도 3(b) 및 도 3(d)에 도시하는 예에서는 플레이트 배기구(28)는 제1 플레이트(37)의 외측벽만에 설치되어 있으나, 도 5(c)에 보이는 것과 같이 제1 플레이트(37) 외측벽으로부터 저면에 걸쳐 설치되도록 해도 되며 저면만에 설치되도록 해도 좋다.

또한 도 3 및 도 4에서는 제2 플레이트(36)의 중앙부에 설치하는 구멍의 직경을 실리콘 기판(2)의 직경과 거의 동일하게 했으나, 후술하는 제3의 실시 형태와 같이 제2 플레이트의 중앙부에 설치하는 구멍의 직경을 실리콘 기판(2)의 직경보다 작게 하여 이 제2 플레이트(36)를 실리콘 기판(2)의 외주까지도 덮도록 재치하도록 해도 된다. 이와 같이 하면 반도체장치를 제조하는 공정의 일부 공정, 예를 들면 Ru 등의 금속계 막의 성막공정 등에서 요구되는 되는 실리콘 기판 외주의 막 부착 방지를 실현할 수 있다.

또한 도 6에 보이는 플레이트의 변형예는 중공부(6b)를 갖는 플레이트(7)가 서셉터(6)의 본체(6c)와 일체로 구성되어 있다. 이처럼 서셉터(6)와 플레이트 (7)(배기 덕트)를 일체화하면 구성의 간소화를 꾀할 수 있다. 한편, 이 경우 서셉터의 재질로서 AlN가 바람직하다. 이 변형의 예에서는 배기구(5)와는 반대측의 배출구(26)의 개구면적을 배기구(5) 측의 배출구(26)의 개구면적보다 크게 하여, 배기구(5)플레이트 배기구(28)와는 반대측의 배기구(26)의 컨덕턴스를 배기구(5) 측의 배출구(26)의 컨덕턴스보다 크게 한 일례를 보이고 있다.

그런데 전술한 바와 같이 제1 실시 형태에서는 플레이트(7)에서 처리실 측면(40)과 서셉터(6)의 외주 측면(60)과의 간격을 막도록 했기 때문에 기판처리시에 처리실 상부(1a)에 공급된 가스가 처리실 하부(1b)로 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있다. 그러나 이 경우에도 플레이트(7)의 일부를 서셉터(6) 상에 재치하여 서셉터(6)와 함께 처리실(1) 내를 승강하도록 하고 있으므로 처리실 측면(40)과 플레이트(7)의 측면과의 사이에 간격을 확보할 필요가 있으며, 간격이 형성되는 것을 피할 수 없다. 그 때문에 기판처리시에 처리실 상부(1a)에 공급된 가스의 일부가 배기덕트(35)를 구성하는 플레이트(7)의 중공부(27)로 배출되지 않고 그 간격을 통해 처리실 하부(1b)로 돌아 들어간다고 생각할 수 있다.

이 점에 대하여 본 발명자는 다음과 같은 지식을 얻었다. 즉 플레이트가 기판처리 위치로 옮겨졌을 때 플레이트 측면과 처리실 측면과의 사이에 형성된 간격을 기판처리 위치에서 막으면 전술한 것과 같이 가스의 일부에 돌아 들어가는 것을 없앨 수 있게 된다. 그와 같은 것을 가능하게 하기 위해서는, 플레이트를 분리 가능하게 하고, 한 쪽의 플레이트를 승강 가능하게 설치하고 다른 쪽의 플레이트를 기판처리 위치에 보지하고, 한 쪽의 플레이트와 처리실 측면과의 사이에 형성되는 간격을, 한 쪽의 플레이트가 기판처리 위치에 옮겨졌을 때 다른 쪽의 플레이트로 위에서 그 간격을 막으면 실현될 수 있는 것을 발견했다.

도 7 및 도 8은 그러한 분리 가능한 플레이트를 사용하여 전술한 가스 일부가 돌아 들어가는 것을 방지하도록 한 제2 실시 형태에 의한 매엽식 기판처리 장치의 단면도이다. 도 7은 기판 반입반출시의 종단면도, 도 8은 기판처리시의 종단면도이다. 제2 실시 형태는 기본적으로는 제1 실시 형태와 구성은 같기 때문에 동일 개소는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다. 제1 실시 형태와 다른 점은 제1 실시 형태의 배기 덕트(35)를 구성하는 중공부(27)를 갖는 플레이트(7)를 분리 가능하게 구성한 점이다. 이하 주로 제1 실시 형태와 다른 점에 대해서 상세히 설명한다.

배기 덕트(35)는 처리실(1)에 연통하는 중공부(27)를 갖는 플레이트(7)에 의해 구성되고, 플레이트(7)는 요부(39a)를 갖는 제1 플레이트(39)와 제1 플레이트(39)의 요부(39a)를 덮는 제2 플레이트(29)로 되고 이들은 분리가능하게 설치되어 있다.

이 제1 플레이트(39)는 요부(39a)와 평판부(39b)로 구성된다. 요부(39a)는 서셉터(6)의 측면(60)과 처리실(1) 측면(40)과의 사이 간격을 막을 수 있도록 설치되고, 기판처리시에 있어서 처리실 상부(1a) 내에 공급된 가스를 배기구(5)로 유도하는 배기로를 형성한다. 요부(39a)는 상부가 개구하고, 배기구(5)에 대응하는 위치에 플레이트 배기구(28)를 갖도록 구성된다. 평판부(39b)는 서셉터(6) 전체를 덮어 서셉터(6) 상에 재치되고 서셉터(6)에 대한 막의 퇴적을 방지하는 원판 모양의 플레이트로 구성된다. 제1 플레이트(39)는 이 평판부(39b)가 서셉터(6) 상에 재치 되어 서셉터(6)와 함께 승강 가능하도록 설치된다.

제2 플레이트(29)는 기판처리 위치에 보지된다. 이 제2 플레이트(29)는 1매의 도넛 모양을 한 원판으로 구성된다. 제2 플레이트(29)에는 그 내주부(內周部)에 기판(2)을 수용하는 구멍(34)이 설치되고 제1 플레이트(39)의 요부(39a)를 덮는 외주부에 링 모양으로 배열된 복수의 배출구(26)가 설치된다. 제2 플레이트(29)는 처리실(1)의 내주에 설치한 단차부(돌출부)(41)에 의해 보지된다. 상용기(46)의 측면(40)의 하방을 상방보다 처리실(1)의 내측에 설치하고, 상용기(46)의 하방 내측면(40b)이 상방 내측면(40a)보다 내측으로 돌출하는 부분을 상기 단차부(41)로 한다. 이 단차부(41) 상에 제2 플레이트(29)를 보지함으로써 처리실(1)의 단차부(41)와 제2 플레이트(29)와의 간격을 없애고 있다.

제2 플레이트(29) 중 배출구(26)를 경계로 하여 내주부 측을 플레이트 내측 부분(29b)이라 하고 외주부 측을 플레이트 외측 부분(29a)이라고 하기로 한다. 플레이트 외측 부분(29a)과 플레이트 내측 부분(29b)과는 일체로 구성되어 있기 때문에, 단차부(41)에서 직접 보지되는 플레이트 외측 부분(29a)에 의해 플레이트 내측 부분(29b)을 지탱할 필요가 있는 관계로 상기 배출구(26)는 연속적으로는 형성할 수 없고 불연속적으로 형성하고 있다.

그런데 상기와 같은 구성에 있어서 도 7에 보이는 것과 같이 서셉터(6)를 반입반출 위치로 하강시킨 상태에서는 제1 플레이트(39)는 기판 반입 반출에 방해가 안 되도록 기판반송구(10)보다 하방에 배치된다. 또한 제2 플레이트(29)는 단차부(41)에 수평으로 보지된다. 처리실(1) 내에 기판(2)을 반입하여 지지핀(8) 상에 재치한 후 승강기구(9)에 의해 서셉터(6)를 기판처리 위치까지 상승시킨다. 서셉터(6) 상승에 따라 서셉터(6)에 재치된 제1 플레이트(39)가 서셉터(6)와 함께 상승한다. 서셉터(6)를 기판처리 위치까지 상승시키는 도중에 있어서 기판(2)은 자동적으로 지지핀(8)상으로부터 서셉터(6) 상에 재치된 제1 플레이트(39)평판부(39b) 상에 재치된다.

도 8에 보이는 것과 같이 서셉터(6)를 기판처리 위치까지 상승시키면 기판처리 위치에 보지하고 있는 제2 플레이트(29)에 의해 제1 플레이트(39)의 요부(39a)의 개구 상부가 덮여 중공부(27)가 형성된다. 이 중공부(27)는 제1 실시 형태의 중공부(27)와 같은 기능을 갖는 배기로가 된다. 이 경우 플레이트(7)의 측면과 처리실 측면(40)과의 사이에 간격이 존재하더라도 그 간격으로 통하는 처리실 상부(1a)로부터의 유로는 단차부(41) 상에 보지된 제2 플레이트(29)에 의해 막혀 있다.

이처럼 제2 실시 형태에 따르면 플레이트를 분리형으로 하고 제2 플레이트(29)로 제1 플레이트(39)의 요부(39a)의 개구 상부를 덮어 중공부(27)를 형성하도록 했기 때문에, 제1 실시 형태와 같은 중공부(27)를 갖는 일체형의 플레이트의 경우와 마찬가지로 처리실 상부(1a) 내에 공급된 가스를 가스 배출구(26)로부터 중공부(27)에 유통시켜 플레이트 배기구(28)로부터 배기하고 배기구(5)로부터 처리실(1) 밖으로 배기할 수 있다. 특히 제2 실시 형태에서는 플레이트(7)의 측면과 처리실 측면(40)과의 사이에 불가피하게 형성되는 간격으로 통하는 처리실 상부(1a)로부터의 유로는 단차부(41) 상에 보지된 제2 플레이트(29)에 의해 차단되기 때문에, 기판처리시에 처리실 상부(1a)에 공급된 가스의 일부가 중공부(27)에 배출되지 않고 상기 간격을 통해 처리실 하부(1b)로 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있다.

한편, 전술한 제2 실시 형태에서는 제1 플레이트(39)가 서셉터(6)의 상면 전체를 덮어 서셉터(6) 상에 재치될 경우에 대해서 설명했으나, 도 10의 (a) 및 (b)에 보이는 것처럼 제2 플레이트(29)와 마찬가지로 제1 플레이트(39)의 중앙부에 기판(2)을 배치(수용)하는 구멍을 형성하여 제1 플레이트(39)가 제2 플레이트(29)와 함께 서셉터(6)의 일부(외주부)를 덮어 서셉터(6) 상에 재치되도록 해도 무방하다.

그런데 전술한 도 7, 도 8 또는 도 10의 실시 형태의 구조에서는 플레이트(7)의 측면과 처리실 측면(40)과의 사이에 형성되는 간격을 단차부(41) 상에 재치한 제2 플레이트(29)로 막음으로써 그 간격으로부터 처리실 하부(1b)로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지하도록 했으나, 이 경우 제2 플레이트(29) 자체와 단차부(41) 상면과의 사이에 간격이 형성된다고 생각된다. 즉 도 9에 보이는 것과 같이 서셉터(6)를 상승시켜 제2 플레이트(29)로 제1 플레이트(39)의 요부(39a)의 개구 상부를 덮을 때, 제2 플레이트(29)가 제1 플레이트(39)에 의해 들려 올라가 단차부(41)와 제2 플레이트(29)와의 사이에 간격(31)이 형성될 것으로 생각된다. 이상적으로는 간격(31)이 형성되지 않도록 제1 플레이트(39)를 제2 플레이트(29)에 접촉시켜야 하지만, 서셉터(6)의 승강기구의 정밀도나 제1 플레이트(39)나 제2 플레이트(29) 제작상의 치수 정밀도에 의해 상기 간격(31)이 형성되는 것을 피할 수 없다. 이 간격(31)의 컨덕턴스가 배출구(26)에 대하여 무시할 수 없는 컨덕턴스가 되면 공급구(3, 4)로부터 실리콘 기판(2) 상에 공급된 가스는 가스 유로인 배출구(26)로부터 중공부(27)에 흐르는 한편, 간격(31)으로부터 처리실 하부(1b)로 돌 아 들어갈 것으로 생각된다.

이 경우 배출구(26)에 비해 간격(31) 쪽의 컨덕턴스를 작게 하는 것은 가능하지만 그렇더라도 실제의 치수에서는 예를 들면 배출구(26)가 5, 간격(31)이 2 정도가 될 것이 상정된다. 그러한 경우 배출구(26)와 비교하여 간격(31)로부터도 무시할 수 없는 양의 가스가 배기될 것으로 생각된다.

이 점에 대하여 본 발명자는 다음과 같은 지식을 얻었다. 즉 제1 플레이트(39)가 기판처리 위치에 옮겨졌을 때 단차부(41) 상에 재치되어 있는 제2 플레이트(29)가 제1 플레이트(39)에 의해 들려 올라가지 않으면 단차부(41)와 제2 플레이트(29)와의 사이에 간격(31)이 형성되지 않게 된다. 따라서 그러한 것은 제2 플레이트(29)를 더욱 분리 가능하게 하여, 제1 플레이트(39)가 기판처리 위치에 옮겨졌을 때 제2 플레이트(29)의 한 쪽의 분리 플레이트는 단차부(41) 상에 재치된 채로 있고, 제2 플레이트(29)의 다른 쪽의 분리 플레이트만이 제1 플레이트(39)에 의해 들려 올라가도록 하면 되는 것을 발견했다.

도 11은 그러한 제3의 실시 형태를 보인 것으로서 제2 실시 형태에 있어서 제2 플레이트(29)를 분리 가능하게 하고 단차부(41)와 제2 플레이트(29)와의 사이에 간격(31)이 형성되지 않도록 함으로써 전술한 가스가 돌아 들어가는 것을 방지하도록 한 것이다. 도 11은 기판처리장치의 요점 설명도로서 (a)는 기판 반입반출시의 요점 종단면도, (b)는 기판처리시의 요점 종단면도이다. 또한 도 14는 제1 플레이트(39)의 설명도로서 (a)는 사시도, (b)는 A-A'선 단면도, (c)는 B-B선 단면도이다. 또한 도 15는 제2 플레이트(29)를 분리한 사시도이다.

제1 플레이트(39)는 도 11에 보이는 것과 같이 서셉터(6)의 상면 전면을 덮는 형태로 구성하고 있다. 제1 플레이트(39)는 도 14(a)에 보이는 것과 같이 외측에 상부가 개구한 요부(39a)를 가지며 내측에 서셉터 상면 전면을 덮는 원형의 평판부(39b)를 가지고 있다. 이 평판부(39b)의 상면 중앙부에는 요부(38)가 설치되고 그 요부(38)에 기판(2)을 수용하도록 하고 있으며 요부(38)에 기판(2)을 재치했을 때 기판(2)의 표면이 평판부(39b)의 외주부 상면과 동일 높이의 면이 되도록 구성하고 있다. 평판부(39) 외주의 솟은 부분은 후술하는 내측 플레이트(29d)를 들어 올리고 외측 플레이트(29c)는 들어 올리지 않도록 하기 위하여, 솟은 부분의 상면 위치를 요부(39a)의 외측벽 상단부의 위치보다 높게 하고 있다.

또한 도 14(b)에 보이는 것과 같이 A-A'선 상에 위치하는 제1 플레이트(39)에는 요부(39a)가 양측에 설치되고 그 중 요부(39a)의 게이트 밸브 측과 반대측의 배기구 측에 플레이트 배기구(28)가 설치된다. 또한 도 14(c)에 보이는 것과 같이 B-B선 상에 위치하는 제1 플레이트(39)에는 플레이트 배기구(28)가 없는 요부(39a)가 양측에 설치된다.

제2 플레이트(29)는 도 11(a)에 보이는 것과 같이 내측 플레이트(29d)와 외측 플레이트(29c)를 가지며 이들은 분리 가능하게 구성된다. 외측 프레이트(29c)는 단차부(41) 상에 재치되어 있다. 내측 플레이트(29d)는 이 외측 플레이트(29c) 상에 재치되도록 되어 있다. 구체적으로는 도 15에 보이는 것과 같이 제2 플레이트(29)는, 링 모양의 내측 플레이트(29d)와, 내측 플레이트(29d)의 외경보다 외경이 크고 내경은 작은 링 모양의 외측 플레이트(29c)를 갖는다. 이 외측 플레이 트(29c)의 내주부에 단차부로부터 되는 계합부(係合部)가 형성되고, 그 계합부에 계합하는 단차부로 구성되는 피계합부가 내측 플레이트(29d)의 외주부에 형성된다. 내측 플레이트 부분(29d)은 외측 플레이트(29c) 상에 동심상으로 재치되고 부분적으로 겹치도록 되어 있다. 부분적으로 겹치도록 된 구조로서는 도 11(a) 및 도 15에 보이는 것과 같이 단차부끼리 계합하여 겹친 부분이 두꺼워지지 않고 외측 플레이트(29c) 상에 내측 플레이트(29d)를 재치했을 때에는 양자의 표리가 동일 높이의 면이 되는 방식으로 하는 것이 좋다. 이처럼 서셉터(6)가 기판 반입, 반출 위치에 있는 상태에서는 내측 플레이트(29d)는 외측 플레이트(29c) 상에 재치되기 때문에 제2 플레이트(29)의 내측 플레이트(29d)와 외측 플레이트(29c) 사이에는 후술하는 배출구(26)가 되는 간격은 형성되지 않고 있다.

도 11(b)에 보이는 것과 같이 서셉터(6)를 기판처리 위치까지 이동시킨 상태에서는 내측 플레이트(29d)만이 제1 플레이트(39)와 접촉하고 외측 플레이트(29c)는 제1 플레이트(39)와는 접촉하지 않도록 구성된다. 상기 접촉에 의해 내측 플레이트(29d)는 제1 플레이트(39)에 의해 들려 올라가 외측 플레이트(29c)로부터 분리해 내측 플레이트(29d)와 외측 플레이트(29c)와의 사이에 간격이 형성된다. 처리실 상부(1a) 내에 공급된 가스를 배출하는 배출구(26)는 이 간격에 의해 형성되도록 되어 있다. 한편 외측 플레이트(29c)는 제1 플레이트(39)와는 접촉하지 않으므로 단차부(41)와 외측 플레이트(29c)와의 사이는 막힌 채로 있어 간격은 형성되지 않는다.

한편, 도 11(b)에 보이는 것과 같이 내측 플레이트(29d)가 제1 플레이트(39) 와 접촉했을 때 내측 플레이트(29d)에 의해 실리콘 기판(2)의 외주를 덮도록 되어 있으나, 이는 내측 플레이트(29d)에 기판 처리공정의 일부 공정에서 요구되는 실리콘 기판 외주로의 막 부착 방지 기능을 가지도록 하기 때문이다.

전술한 것과 같이 제3의 실시 형태에 따르면 단차부(41)와 제2 플레이트(29)와의 사이에 간격이 형성되지 않으므로, 그러한 간격으로부터 무시할 수 없는 양의 가스가 배기되는 것을 유효하게 방지할 수 있다. 한편, 도 11의 점선으로 둘러싸인 부분을 보면 알 수 있듯이, 외측 플레이트(29c)가 제1 플레이트(39)와 접촉하지 않음으로 인해 외측 플레이트(29c)와 제1 플레이트(39)와의 사이에 간격(30)이 형성된다. 즉 처리실 상부(1a)에 공급되고 배출구(26)로부터 중공부(27)에 배출된 가스는 이 간격(30)을 통해 처리실 하부(1b)에 돌아 들어갈 것을 생각할 수 있다. 그러나 이 점에 대해서는 제1 플레이트(39)에 설치한 플레이트 배기구(28)의 개구 면적을 크게 해서 이 플레이트 배기구(28)의 컨덕턴스를 간격(30)의 컨덕턴스보다 충분히 크게, 즉 가스 흐름의 저항을 작게 하여 중공부(27)에 배출된 가스가 간격(30)으로부터 처리실 하부(1b)로 돌아 들어가는 것을 억제할 수 있다.

여기에서 도 11(b)의 구성, 즉 외측 플레이트(29c)와 제1 플레이트(39)와의 사이에 상기 간격(30)이 형성되는 것과, 전술한 도 9의 구성, 즉 외측 플레이트(29c)와 단차부(41)와의 사이에 간격(31)이 형성되는 것을 비교하면, 도 9의 구성에서는 공급구(3, 4)로부터 실리콘 기판(2) 상에 공급된 가스는 간격(31)과 배출구(26)의 양쪽으로부터 배출하게 된다. 배출구(26)에 비해 간격(31) 쪽이 컨덕턴스는 작아지지만 간격(31)로부터는 배출구(26)에 비해 무시할 수 없는 가스가 배출된 다. 이에 대하여 도 11(b)의 구성에서는 공급구(3, 4)로부터 실리콘 기판(2) 상에 공급된 가스는 유일한 가스 유로인 배출구(26)로부터 중공부(27)에 흐른다. 중공부(27)에 있어서는 플레이트 배기구(28)를 크게 개구하여 플레이트 배기구(28)의 컨덕턴스를 간격(30)의 컨덕턴스보다 충분히 크게 함으로써 간격(30)으로부터의 가스 누출은 억제할 수 있다. 여기서 간격(30)과 간격(31)이 같은 치수라고 가정하더라도, 전술한 구성의 차이로 인해 도 11(b)의 구성 쪽이 도 9의 구성보다 전술한 간격으로부터 처리실 하부(1b)로 가스가 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있어, 접촉 가스 면적 및 유로용적을 저감하는 효과가 높아진다고 말할 수 있다.

한편, 제3 실시 형태에 있어서 간격(30)으로부터의 가스의 유출을 억제하기 위해서 간격(30)의 컨덕턴스를 작게 할 수도 있다. 예를 들면 도 12에 보이는 것과 같이 플레이트 외측부분(29a)의 이면에 요소(凹所)를 설치하고 이 요소에 제1 플레이트(39)의 외측벽 상단부를 접촉하지 않도록 감합시킨다. 이에 의하면 간격(30)은 미로(labyrinth) 구조가 됨므로 간격(30)의 컨덕턴스가 작아져 간격(30)로부터의 가스의 유출을 한층 억제할 수 있다.

이와 같이 제3 실시 형태에 따르면 서셉터(6)를 상승시켜 제2 플레이트(29)에서 제1 플레이트(39)의 요부(39a)의 개구 상부를 덮어 중공부(27)를 형성할 때, 단차부(41)와 제2 플레이트(29)와의 사이에 간격이 형성되지 않으므로 그 간격을 통해 처리실 하부(1b)에 가스가 돌아 들어오지 않게 된다. 또한 이 때 제1 플레이트(39)에 의해 제2 플레이트(29)의 내측 플레이트(29d)를 들어 올려 외측 플레이트(29c)와 내측 플레이트(29d)와의 사이에 처리실 하부(1a)와 중공부(27)과를 연통 시키는 간격을 형성하도록 함으로써 처리실 상부(1a)로부터 플레이트(7)의 중공부(27) 내에 가스를 배출하는 배출구(26)를 확보할 수 있다.

또한 제3 실시 형태를 여러 가지로 변형할 수도 있다. 예를 들면 제3의 실시 형태에서는 제2 플레이트(29)를 구성하는 내측 플레이트(29d)와 외측 플레이트(29c)에 의하여 형성되는 배출구(26)는 실리콘 기판(2) 상의 가스 흐름을 균일화하기 위한 컨덕턴스 조정의 기능을 구비하고 있다. 다만 성막조건에 따라서는 실리콘 기판(2)에의 흡착이 주체적이고 가스 흐름의 영향이 작을 경우에는 컨덕턴스의 조정을 할 필요가 없으므로 제1 플레이트(39)와 제2 플레이트(29)의 외측 플레이트(29c)만의 형태로 하여도 된다.

또한 제3의 실시 형태에서는 제2 플레이트(29)로 기판(2)의 일부를 덮을 경우에 대해서 설명했으나 제2 플레이트(29)로 기판(2)을 덮지 않도록 해도 된다. 제2 플레이트(29)에서 기판(2)을 덮지 않을 경우 중공부(27)를 형성하는 제1 플레이트(39)와 제2 플레이트(29)와의 분리 부분은 여러 가지 변형이 가능하다. 그러한 변형예를 도 13에 보인다.

도 13(a)의 플레이트구조에서는 제1 플레이트(39) 쪽에 이 요부(39a)의 일부를 덮는 제2 플레이트의 내측 플레이트에 상당하는 부분이 부가되어 있다. 제2 플레이트(29) 쪽은 내측 플레이트에 상당하는 부분이 제거되어 요부(39a)의 나머지 부분을 덮는 외측 플레이트에 상당하는 부분만으로 구성되어 있다. 도 13(b)의 플레이트 구조에서는 제1 플레이트(39) 쪽에 제2 플레이트의 내측 플레이트에 상당하는 부분이 부가되어 있으나, 요부(39a)를 구성하는 외측의 입설부가 제거되어 있 다. 제2 플레이트(29) 쪽은 내측 플레이트에 상당하는 부분이 제거되어 있으나 요부(39a)를 구성하는 외측의 입설부에 상당하는 부분이 부가되어 구성되어 있다.

이들 변형예에 따르면 제1 플레이트와 제2 플레이트와의 분리 부분을 바꾸어 제1 플레이트 쪽에 요부를 덮는 내측 플레이트에 상당하는 부분을 부가하도록 했기 때문에, 제2 플레이트는 항상 단차부(41)에 보지되어 동작에 수반하지 않는 외측 플레이트에 상당하는 부분만으로 구성할 수 있으므로 제2 플레이트를 간소화할 수 있다.

전술한 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에서는 처리실 내에 가스를 공급하는 공급구가 모두 샤워 헤드를 사용한 직경 방향으로 흐르는 형태에 대해 설명했으나 본 발명의 가스공급 방법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 한 방향으로 흐르는 형태에도 적용할 수 있다.

여기에서 한 방향으로 흐르는 형태란 기판의 측방에 설치한 가스 공급구로부터 기판면에 대해 가스를 평행한 방향으로 공급하고, 기판상을 한 방향으로 흘려 가스 공급구와 반대측에 설치한 배기구로부터 배기하는 형태이다.

도 16은 그러한 한 방향으로 흐르는 형태의 제4의 실시 형태에 의한 매엽식 기판처리장치를 설명하기 위한 기판처리시의 종단면도이다. 기본적으로는 도 8에 보이는 제3의 실시 형태의 구성과 동일하므로 동일 부분은 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다. 상이한 점은 공급구(3, 4)를, 기판(2)의 측방으로서 플레이트(7)보다 상방의 공간으로 연통하도록 설치하여 기판(2)에 대해 가스를 공급하도록 구성한 점이다.

도시하는 것과 같이 가스 공급구(3, 4)는 샤워 플레이트를 통하지 않고 상용기(46)의 처리실(1)의 기판반송구(10) 측에 직접 연결되어 플레이트(7)의 위에서부터 처리실(1) 내로 가스를 공급하게 되어 있다. 가스 공급구(3, 4)로부터 처리실(1) 내의 플레이트(7)보다 상방인 처리실 상부(1a)에 흘러 들어간 가스는, 제2 플레이트(29)에 부딪쳐 진로가 바뀌어 일부는 상류측의 배출구(26)로부터 중공부(27) 내로 배출되고 중공부(27) 내를 돌아 플레이트 배기구(28)로부터 배기구(5)로 배기된다. 나머지는 제2 플레이트(29)에 따라 기판(2) 위를 하류측 배출구(26)를 향하여 한 방향으로 흘러, 배출구(26)로부터 중공부(27) 내에 배출되어 플레이트 배기구(28)로부터 배기구(5)로 배기된다.

본 발명을 이와 같이 한 방향으로 흐르는 형태의 공급구를 갖는 기판처리장치에 적용하면 가스를 처리실 내에 직접 공급할 수 있기 때문에, 샤워 플레이트를 통해 공급하는 것에 비해 잔류 가스를 신속하게 배기할 수 있으므로 한층 퍼지 효율을 높일 수 있다.

본 발명에 따르면 처리실 내에서의 접촉 가스 면적 및 유로용적을 저감함으로써 파티클의 발생을 억제하고 처리량을 향상시킬 수 있다. 따라서 생산성이 높은 고품질의 막을 형성할 수 있다.

Claims (20)

1. 기판을 처리하는 처리실과,

   상기 처리실 측면에 설치되고 상기 기판을 상기 처리실 내부에 대해 반입반출하는 기판반송구와,

   상기 처리실 내부에 승강가능하게 설치되어 상기 기판을 보지하는 보지구와,

   상기 보지구보다 상방에 설치되어 상기 처리실 내부에 가스를 공급하는 공급구와,

   상기 보지구의 주위에 설치되어 상기 처리실 내부에 공급된 가스를 배출하는 배기덕트와,

   기판처리시에 있어서 상기 배기덕트의 상면보다 하방에 설치되어 상기 배기덕트에 의해 배출된 가스를 상기 처리실 바깥으로 배기하는 배기구

   를 포함하는 기판처리장치에 있어서,

   상기 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부는 승강가능하도록 구성되는 기판처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부는 상기 보지구에 연동하여 상기 보지구와 함께 승강하도록 구성되는 것인 기판처리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부는 상기 보지 구 상에 재치되어 상기 보지구와 함께 승강하도록 구성되는 것인 기판처리장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 배기덕트를 구성하는 부재의 적어도 일부는 기판 반입반출시는 상기 기판반송구와 대향하지 않는 위치에 배치되고, 상기 기판처리시에는 상기 기판반송구의 적어도 일부와 대향하는 위치에 배치되도록 구성되는 것인 기판처리장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 배기덕트는 상기 보지구 측방에 설치되는 것인 기판처리장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 배기덕트는 상기 처리실 측면과 상기 보지구 측면과의 사이 간격을 막도록 설치되는 것인 기판처리장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 배기덕트는 상기 처리실에 연통하는 중공부를 포함하는 플레이트로 구성되고, 상기 플레이트의 일부가 상기 보지구 상면의 적어도 일부를 덮도록 상기 보지구 상에 재치되는 것인 기판처리장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 중공부는 상기 처리실 측면과 상기 보지구 측면과의 사이에 설치되는 것인 기판처리장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 배기덕트는 상기 처리실에 연통하는 중공부를 포함하는 플레이트에 의해 구성되고,

   상기 플레이트는 요부를 포함하는 제1 플레이트와 상기 요부를 덮는 제2 플레이트로 구성되고, 이들은 분리가능하게 설치되는 것인 기판처리장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제1 플레이트는 승강가능하게 설치되고,

    상기 제2 플레이트는 기판처리 위치에 보지되는 것인 기판처리장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 제2 플레이트는 내측 플레이트와 외측 플레이트를 가지고,

    상기 내측 플레이트는 상기 외측 플레이트 상에 재치되는 것인 기판처리장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 기판을 기판처리 위치까지 이동시킨 상태에서는, 상기 내측 플레이트만이 상기 제1 플레이트와 접촉하고, 상기 외측 플레이트는 상기 제1 플레이트와는 접촉하지 않도록 구성되는 것인 기판처리장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 처리실로부터 상기 플레이트의 중공부 내부로 가스를 배출하는 배출구는, 상기 기판을 상기 기판처리 위치까지 이동시킨 상태에 있어서 상기 내측 플레이트와 상기 외측 플레이트와의 사이에 생기는 간격에 의해 형성되는 것인 기판처리장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 공급구로부터 2 종류 이상의 반응가스를 교대로 복수회 공급하고, 상기 2 종류 이상의 반응가스를 교대로 공급하는 사이에 퍼지 가스를 공급하도록 제어하는 제어 수단을 더 포함하는 기판처리장치.
15. 기판을 처리실 내부에 반입하는 공정과,

    보지구를 상승시킴으로써 상기 처리실 내부에 반입한 상기 기판을 상기 보지구 상에 재치하는 공정과,

    상기 보지구 상에 재치한 상기 기판에 대하여 가스를 공급하면서 상기 보지구의 주위에 설치된 배기덕트에 의해 가스를 배출하고, 상기 배기덕트에 의해 배출된 가스를 상기 배기덕트 상면보다 하방에 설치된 배기구로부터 상기 처리실 밖으로 배기함으로써 상기 기판을 처리하는 공정과,

    상기 보지구를 하강시킴으로써 처리 후의 상기 기판을 반출 가능한 상태로 하는 공정과,

    처리 후의 상기 기판을 상기 처리실로부터 반출하는 공정

    을 포함하며,

    상기 보지구를 상승, 하강시키는 공정에서는 상기 배기덕트를 구성하는 부재 의 적어도 일부는 상기 보지구와 함께 상승, 하강하는 반도체장치의 제조방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 기판 처리공정은, 상기 기판에 대하여 2 종류 이상의 반응가스를 교대로 복수회 공급하고, 상기 2종류 이상의 반응가스를 교대로 공급하는 사이에 퍼지 가스를 공급하는 것인 반도체장치의 제조방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 기판 처리공정은, 적어도 1 종류의 반응가스를 상기 기판상에 흡착시키는 공정과, 흡착시킨 반응가스에 대하여 그와는 다른 반응가스를 공급하여 성막반응을 일으키는 공정을 포함하는 것인 반도체장치의 제조방법.
18. 제15항에 있어서, 상기 기판 처리공정은,

    상기 기판에 대하여 제1 반응가스를 공급하여 상기 기판 상에 흡착시키는 공정과,

    그 후 퍼지를 하는 공정과,

    그 후 상기 기판 상에 흡착시킨 제1 반응가스에 대하여 제2 반응가스를 공급하여 성막반응을 일으키는 공정과,

    그 후 퍼지를 하는 공정을 복수회 반복하는 것인 반도체장치의 제조방법.
19. 제15항에 있어서, 상기 기판 처리공정은,

    적어도 1 종류의 반응가스를 분해시켜 상기 기판 상에 박막을 퇴적시키는 공 정과,

    퇴적시킨 박막에 대하여 상기 반응가스와는 다른 반응가스를 공급하여 상기 박막의 개질을 수행하는 공정을 포함하는 것인 반도체장치의 제조방법.
20. 제15항에 있어서, 상기 기판 처리공정은,

    상기 기판에 대하여 제1 반응가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 퇴적시키는 공정과,

    그 후 퍼지를 하는 공정과,

    그 후 상기 기판 상에 퇴적시킨 박막에 대하여 제2 반응가스를 공급하여 상기 박막의 개질을 수행하는 공정을 복수회 반복하는 것인 반도체장치의 제조방법.

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