KR100871003B1 - 박막 형성 방법 및 박막 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 감압 가능한 처리 용기와 진공 펌프를 연결하는 배기로에 컨덕턴스 밸브를 마련하고, 상기 처리 용기 내에 피처리 기판을 배치하여, 성막 처리 시간 중에 제 1 반응 가스를 공급하는 제 1 단계와 제 2 반응 가스를 공급하는 제 2 단계를 포함하는 사이클을 1회 또는 복수회 반복하여, 상기 기판 상에 상기 제 1 반응 가스와 상기 제 2 반응 가스의 화학 반응을 이용하여 막을 형성하는 박막 형성 방법으로서, 상기 성막 처리 시간의 개시에 앞선 준비 시간 중에, 상기 처리 용기 내를 배기하면서 소망의 가스를 설정 유량으로 상기 처리 용기 내에 공급하고, 상기 처리 용기 내의 압력이 설정값과 대략 일치할 때의 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 확인하여 기준값으로 하는 제 1 공정과, 상기 성막 처리 시간 중의 각각의 상기 사이클에 있어서 적어도 상기 제 1 및 제 2 단계 중에는 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 상기 기준값으로 유지하는 제 2 공정을 갖는 박막 형성 방법을 이용하고 있다.

Description

박막 형성 방법 및 박막 형성 장치{THIN FILM FORMING METHOD AND THIN FILM FORMING APPARATUS}
본 발명은, 피처리 기판 상에 박막을 형성하는 성막 기술에 관한 것으로, 특히 원자층 기상 성장(ALD:Atomic Layer Deposition)법을 이용하는 박막 형성 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 장치에 있어서 처리 용기 내의 압력 제어는 지극히 중요한 기술이다. 종래부터, 플라즈마 CVD 장치 또는 감압 CVD 장치 등의 화학 기상 성장법의 박막 형성 장치에서는, 처리 용기 내의 압력 제어를 위해 APC(자동 압력 제어)가 널리 사용되고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
일반적으로, 이러한 종류의 APC는, 처리 용기와 진공 펌프를 연결하는 배기로에, 예컨대, 버터플라이 밸브(butterfly valve)로 이루어지는 컨덕턴스 밸브를 마련하여, 압력 피드백 방식으로 해당 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 가변 제어하도록 하고 있다. 보다 상세하게는, 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 제어기의 제어하에서 모터에 의해 일정 범위 예컨대, 0°(완전히 닫힘)∼90°(완전히 열림)의 범 위 내에서 임의의 값으로 가변할 수 있도록 하여, 처리 용기에 부착한 진공계 등의 압력 검출기의 출력 신호(압력 순시값)를 제어기에 피드백하여, 압력측정값을 설정값과 일치시키도록 제어기가 모터를 통하여 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 가변 제어하게 되어 있다.
한편, 최근의 반도체 디바이스 제조에 있어서는, ALD법이 중요한 성막 기술로서 주목받고 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조). 특히, 반도체 디바이스의 배선 구조체에 사용하는 배리어 금속의 성막, MOSFET의 게이트 절연막 또는 커패시터의 용량 절연막으로서 사용하는 고유전율막의 성막 등이, ALD법의 유리한 응용 분야라고 되어 있다. ALD법은, 피처리 기판 예컨대, 반도체 웨이퍼 상에 1 원자층마다 박막을 성장시켜 상기한 바와 같은 도전체막 또는 절연체막을 형성한다. 이 때문에 ALD 법에서는, 일정 반응 가스가 거의 연속적으로 처리 용기 내에 공급되는 다른 기상 성장법과는 달리, 수초의 시간 간격으로 2종의 반응 가스가 퍼징(purging)의 전후에 교대로 단속적으로 처리 용기 내에 공급되어, 1 사이클 내에 양 반응 가스의 화학 반응에 의해 1 원자 또는 1 분자의 층이 형성된다. 이 사이클의 반복 수로 기판 상에 형성되는 박막의 막두께를 임의로 제어할 수 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허공개평성 제7-142392호 공보
[특허문헌 2] 일본 특허공개평성 제6-089873호 공보
ALD법은, 단계 커버리지가 우수한 막형성을 가능하게 하여, 막두께나 웨이퍼면내 균일성을 보다 정밀히 제어할 수 있는 등의 여러 가지 이점이 있다. 그러나, 처리 용기 내의 압력 제어의 면에서 상기한 바와 같은 APC를 유효하게 이용할 수 없다고 하는 불리점이 있다. 즉, ALD법에서는, 상술한 바와 같이 두 가지의 반응 가스를 퍼징의 전후에 교대로 또한 수초 단위로 단속적으로 처리 용기 내에 공급한다. 여기에, APC를 이용했으면, 공급 가스의 빈번한 전환에 의해 발생하는 큰 압력 변동이 APC 제어기에 피드백되는 것에 따라 컨덕턴스 밸브의 밸브 본체가 흔들려 추종 불능으로 되고, 프로세스 압력은 도리어 불안정하게 된다. 특히, 처리 용기 내에서 한쪽의 반응 가스를 플라즈마로 여기하여 반응종을 생성하는 플라즈마 여기 ALD(PEALD:Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)에서는, 반응 가스의 온/오프뿐만 아니라 플라즈마의 온/오프도 짧은 주기로 빈번히 행해지기 때문에, APC가 헌팅을 일으키기 쉽고, 프로세스 압력의 불안정은 보다 현저하며, 플라즈마 점화의 제어를 행할 수 없게 되는 경우도 있다.
그래서 ALD 장치에서는, APC를 쓰지 않고, 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 일정값으로 고정하는 방식을 채용하는 방향에서 검토가 이루어지고 있고, 이 방식에 의해서 소망의 ALD 성막을 안정하게 실행할 수 있는 것이 확인되어 있다. 그러나, 그와 같은 밸브 개방도 고정 방식은 ALD 장치의 제작 단계에서 많은 실험을 거듭하여 최적의 밸브 개방도 설정값(고정값)을 산출하는 작업이 필요하게 됨에도 불구하고, 이하에 설명하는 문제를 내포하고 있다.
제 1 문제는 ALD 장치의 설치 조건에 의해, 최적의 밸브 개방도 설정값(고정값)이 변하여, 장치의 범용성이 없어지는 것이다. 예컨대, 설치의 레이아웃에 의해 배기계의 배관 길이는 가지각색이며, 그것에 의하여 배기 성능이 다르게 된다. 진공 펌프 등의 기종 등이 다른 경우도, 마찬가지이다. 이 때문에, 밸브 개방도 설정값(고정값)을 각 장치에 획일적으로 적용하는 것은 프로세스 재현성의 면에서 어렵게 된다. 각 장치의 시동시에 현장에서 시행 실험하여 최적의 밸브 개방도 설정값(고정값)을 산출하는 것도 불가능하지 않지만, ALD 장치의 양산 라인에의 설치에 있어서는 현실적인 선택이 아니다.
제 2에, 경년 변화의 문제가 있다. ALD 장치의 전체 또는 각부의 경년 변화에 의해 배기 성능이 변화되면, 컨덕턴스 밸브의 최적의 밸브 개방도가 변하여, 상기 제 1 문제와 동일한 결과로 된다. 여기서도, 정기적인 실험(유지 보수)에 의해 밸브 개방도 설정값(고정값)의 재검토 또는 조정을 하는 대응책도 생각되지만, 양산 라인으로 가동되는 생산 장치로서는 생산에 기여하지 않는 다운타임(down time)이 대폭 증가할 수 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점 또는 과제에 착안하여 이루어진 것으로서, 처리 용기 내의 분위기의 시간적인 변동 요소에 좌우되지 않고 안정한 압력을 형성할 수 있고, 또한, 설치 조건이나 경년 변화 등에 대하여 프로세스 레시피의 내용을 변경하지 않고 프로세스 재현성을 보증할 수 있는 ALD법 또는 그것에 준한 방식의 박막 형성 방법 및 박막 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 박막 형성 방법은, 감압 가능한 처리 용기와 진공 펌프를 연결하는 배기로에 컨덕턴스 밸브를 마련하여, 상기 처리 용기 내에 피처리 기판을 배치하여, 성막 처리 시간 중에 제 1 반응 가스를 공급하는 제 1 단계와 제 2 반응 가스를 공급하는 제 2 단계를 포함하는 사이클을 1회 또는 복수회 반복해서, 상기 기판 상에 상기 제 1 반응 가스와 상기 제 2 반응 가스와의 화학 반응을 이용하여 막을 형성하는 박막 형성 방법으로서, 상기 성막 처리 시간의 개시에 앞선 준비 시간 중에, 상기 처리 용기 내를 배기하면서 소망의 가스를 설정 유량으로 상기 처리 용기 내에 공급하고, 상기 처리 용기 내의 압력이 설정값과 대략 일치할 때의 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 확인하여 기준값으로 하는 제 1 공정과, 상기 성막 처리 시간 중의 각각의 상기 사이클에 있어서 적어도 상기 제 1 및 제 2 단계 중에는 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 상기 기준값으로 유지하는 제 2 공정을 갖는다.
또한, 본 발명의 박막 형성 장치는, 감압 가능한 처리 용기와 진공 펌프를 접속하는 배기로에 컨덕턴스 밸브를 마련하고, 상기 처리 용기 내에 피처리 기판을 배치하여, 성막 처리 시간 중에 제 1 반응 가스를 공급하는 단계와 제 2 반응 가스를 공급하는 단계를 포함하는 사이클을 1회 또는 복수회 반복해서, 상기 기판 상에 상기 제 1 반응 가스와 상기 제 2 반응 가스와의 화학 반응을 이용하여 막을 형성하는 박막 형성 장치로서, 상기 처리 용기 내의 압력을 설정값과 대략 일치시키도록 압력 피드백 방식으로 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 가변 제어하기 위한 자동 압력 제어부와, 상기 처리 용기 내의 압력이 설정값과 대략 일치할 때의 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 확인하여 기준값으로 하는 밸브 개방도 확인부와, 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 상기 기준값으로 유지하기 위한 밸브 개방도 유지부를 갖는다.
본 발명에서는, 성막 처리 시간에 앞선 준비 시간(예컨대, 기판을 처리 용기에 반입하기 직전 또는 대기 시간 또는 반입 후의 기판 승온 시간)을 이용하여, 그 준비 시간 중에 처리 용기 내를 배기하면서 소망의 가스를 설정 유량으로 공급하여 처리 용기 내의 압력을 설정값과 대략 일치시키고, 그 때의 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 확인하여 기준값으로 한다. 그리고, 성막 처리 시간 중은, 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 기준값으로 유지한다. 따라서, 각 사이클의 제 1 및 제 2 단계에서 공급 가스가 전환되는 것에 따라 용기 내의 분위기가 변화되더라도, 배기 컨덕턴스 내지 배기 속도가 일정(기준값)하게 유지되기 때문에, 프로세스 압력은 안정하게 유지된다. 장치의 설치 조건이나 경년 변화에 의해서 배기 성능에 변동이 발생하더라도, 각 성막 처리의 준비 단계에서 프로세스 압력에 따른 최적의 배기 컨덕턴스가 설정되기 때문에, 프로세스 레시피의 내용을 변경하지 않고 프로세스 재현성을 보증할 수 있다.
본 발명의 박막 형성 방법 또는 박막 형성 장치에 의하면, 상기한 바와 같은 구성과 작용에 의해, 처리 용기 내의 분위기의 시간적인 변동 요소에 좌우되지 않고 안정한 압력을 형성할 수 있고, 또한, 설치 조건이나 경년 변화 등에 대하여 프로세스 레시피의 내용을 변경하지 않고 프로세스 재현성을 보증할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ALD 장치의 기본 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 실시예에 따른 장치 동작의 기본 수순을 나타내는 흐름도,
도 3은 실시예에 있어서의 밸브 개방도 확인부의 일 구성예를 나타내는 블럭도,
도 4는 실시예에 있어서의 도전막 형성용 ALD 장치의 주요한 구성을 나타내는 대략 단면도,
도 5는 실시예에 있어서의 레시피의 일례를 나타내는 레시피표,
도 6은 실시예의 일 변형예에 있어서의 레시피의 일례를 나타내는 레시피표,
도 7은 실시예의 일 변형예에 따른 장치 동작의 수순을 나타내는 흐름도,
도 8은 실시예의 일 변형예에 있어서의 레시피의 일례를 나타내는 레시피표,
도 9는 실시예의 일 변형예에 따른 장치 동작의 수순을 나타내는 흐름도이다.
부호의 설명
10 : 처리 용기 12 : 가스 공급 라인
14 : 가스 공급부 16 : 플라즈마 발생부
18 : 배기 라인(배기로) 20 : 진공 펌프
22 : 컨덕턴스 밸브 24 : 압력 제어부
26 : 밸브 제어기 28 : 압력 검출기
30 : 밸브 구동부 32 : 밸브 개방도 검출부
34 : 밸브 개방도 확인부 36 : 주 제어부
40 : 서셉터 46 : 샤워 헤드부
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1에, 본 발명의 ALD 장치의 기본 구성을 나타낸다. 이 ALD 장치는, 감압 가능한 처리 용기(10)와, 이 처리 용기(10)에 가스 공급 라인(12)을 거쳐서 ALD 용의 소정의 처리 가스 예컨대, 반응 가스나 퍼지 가스 등을 선택적으로 공급하기 위한 가스 공급부(14)와, 처리 용기(10) 내에서 소망의 반응 가스를 플라즈마 여기하기 위한 플라즈마 발생부(16)와, 처리 용기(10)를 배기 라인(배기로)(18)을 거쳐서 소망의 압력(진공도)으로 진공시키기 위한 진공 펌프(20)와, 배기 라인(18)의 도중에 설치되는 컨덕턴스 밸브(22)와, 처리 용기(10) 내의 압력 또는 배기 컨덕턴스를 제어하기 위한 압력 제어부(24)와, 장치 전체 및 각부를 통괄 제어하기 위한 주 제어부(36)를 갖고 있다.
처리 용기(10) 내에는, 피처리 기판, 예컨대, 반도체 웨이퍼를 탑재하기 위한 탑재대 또는 서셉터가 배치되어, 해당 서셉터의 내부에 기판을 일정 온도로 가열하기 위한 히터가 마련되어 있다. 가스 공급부(14)는, 각각의 처리 가스마다 가스 공급원 및 유량 조정기(MFC)를 구비하고 있다. 플라즈마 발생부(16)는, PEALD의 경우에 이용되는 것으로, 예컨대, 평행평판형, ICP(유도 결합 플라즈마), RLSA(래디얼 라인 슬롯 안테나) 등의 플라즈마원으로 이루어지고, 일정 주파수의 고주파를 출력하는 고주파 전원을 구비하고 있다. 진공 펌프(20)는, 예컨대, 드라 이 펌프 또는 터보분자 펌프 등으로 구성된다. 컨덕턴스 밸브(22)는, 예컨대, 버터플라이 밸브로 이루어져, 예컨대, 0°∼90°의 범위 내에서 회전 가능한 밸브 본체를 갖고, 배기로의 개구 면적 또는 밸브 개방도를 0°(완전히 닫힘)∼90°(완전히 열림)의 범위 내에서 임의의 값으로 가변할 수 있도록 되어 있다.
압력 제어부(24)는, 밸브 제어기(26)와, 처리 용기(10) 또는 그 근방에 부착된 압력 검출기(28)와, 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 본체를 구동하는 밸브 구동부(30)와, 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 검출하는 밸브 개방도 검출부(32)와, 이 밸브 개방도 검출부(32)로부터 얻어지는 밸브 개방도 검출값을 기초로 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도의 기준값을 확인하는 밸브 개방도 확인부(34)를 갖고 있다.
여기서, 압력 검출기(28)는, 예컨대, 진공계로 이루어지며, 처리 용기(10) 내의 압력을 나타내는 전기 신호를 출력한다. 밸브 구동부(30)는, 예컨대, 서보 모터로 이루어져, 밸브 제어기(26)의 제어하에서 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 본체의 위치 또는 밸브 개방도를 가변한다. 밸브 개방도 검출부(32)는, 예컨대, 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 본체에 연결되고, 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 나타내는 아날로그의 전압 신호를 출력하는 전위차계(potentiometer)와, 이 전위차계의 출력 신호를 소정의 샘플링 주파수(예컨대, 10㎑)로 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기로 구성되어 있다. 밸브 개방도 확인부(34)의 구성 및 작용은 후술한다.
밸브 제어기(26)는, 압력 검출기(28) 및 밸브 구동부(30)와 협동하여, 처리 용기(10) 내의 압력을 설정값과 일치시키도록 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 가변 제어하는 압력 피드백 루프를 구성할 수 있다. 한편, 밸브 제어기(26)는, 밸브 개방도 검출부(32) 및 밸브 구동부(30)와 협동하여, 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 기준값과 일치시키기 위한, 즉 배기로(18)의 컨덕턴스 또는 실효 배기 속도를 일정값으로 유지하기 위한 피드백 루프를 구성할 수도 있다. 밸브 제어기(26)의 상기 두 가지의 피드백 제어 기능은 주 제어부(36)로부터의 제어 신호에 의해서 전환되도록 되어 있다.
다음에, 도 2의 흐름도에 따라 이 ALD 장치의 동작을 설명한다. 이 장치 동작은, 소정의 소프트웨어에 따른 주 제어부(36)의 제어하에서 실행된다.
최초에, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼를 처리 용기(10) 내에 반입하고, 서셉터 상에 탑재한다(단계 S1).
다음에, ALD 성막 처리에 앞서서, 일정 시간을 소비하여 서셉터 상에서 반도체 웨이퍼를 성막용의 설정 온도로 승온한다. 이 웨이퍼 승온 기간(프리히트 기간) 중에, 가스 공급부(14)가 소정의 압력 조정용 가스를 소정의 유량으로 처리 용기(10) 내에 공급하고, 또한, 압력 제어부(24)로 제어기(26)가 APC 방식의 압력 피드백 제어를 행하고, 밸브 개방도 확인부(34)가 밸브 개방도의 기준값을 확인한다(단계 S2).
상세하게는, 밸브 제어기(26)는, 압력 검출기(28)의 출력 신호(압력 검출값)를 수취하여, 그 압력 검출값을 주 제어부(36)로부터 미리 수취하고 있는 압력 설정값과 비교하여 비교 오차를 생성하고, 비교 오차에 따라서, 즉 비교 오차를 0에 접근시키도록 제어 신호를 밸브 구동부(30)에 부여하여, 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 가변 제어한다. 이 APC 동작에 의해, 처리 용기(10) 내의 압력이 압력 설정값 부근으로 유지되게 된다. 또, 가스 공급부(14)로부터의 압력 조정용 가스는, 처리 용기(10) 내에 ALD 사이클 시와 동등한 가스 부하를 부여하도록, 처리 용기(10) 내의 압력에 관해서 지배적인 반응 가스와 같은 가스종으로 같은 유량인 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 APC 동작이 행해지고 있는 동안, 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도(순시값)가 밸브 개방도 검출부(32)에 의해서 검출되고, 일정 시간 간격(예컨대, 100㎳)으로 밸브 개방도 검출부(32)로부터 밸브 개방도 검출값 또는 샘플값이 밸브 개방도 확인부(34)에 부여된다.
도 3에 도시하는 바와 같이 밸브 개방도 확인부(34)는, 일 구성예로서, FIFO 버퍼 메모리(34a), 산술 평균 연산부(34b) 및 데이터 래치 회로(34c)를 갖고 있다. FIFO 버퍼 메모리(34a)는, 밸브 개방도 검출부(32)로부터 상기 시간 간격(100㎳)마다 시계열로 부여되는 샘플값을 선입선출 방식으로 일시에 n개(n은 자연수, 예컨대, n=30) 축적한다. 따라서, 밸브 개방도 검출부(32)로부터의 새로운 샘플값 ai가 FIFO 버퍼 메모리(34a)에 기입되면, 그때까지 축적되어 있던 30개의 샘플값 중에서 가장 오래된(ai보다 n개분 앞의) 샘플값 ai -n이 추출되도록 하여 메모리(34a) 밖으로 버려진다.
산술 평균 연산부(34b)는, FIFO 버퍼 메모리(34a)에 축적되어 있는 현재의 n개의 샘플값에 대하여 상기 시간 간격(100㎳)마다 산술 평균을 연산하여 산술 평균 값 m을 출력 내지 갱신한다. 도 3의 예에서는, 샘플값 ai가 FIFO 버퍼 메모리(34a)에 기입되기 직전에, 산술 평균 연산부(34b)는 (ai -1+ai -2+ai -3+…+ ai -n-1+ai -1)/n에 의해 인가되는 산술 평균값 mi - 1를 출력하고 있다. 여기에, 새로운 샘플값 ai가 FIFO 버퍼 메모리(34a)에 기입되면, 그것과의 교체로 샘플값 ai -n가 버려지고, 산술 평균 연산부(34b)는 (ai+ai -1+ai -2+…+ai -n-2+ai -n-1)/n을 연산하여, 그 연산 결과를 산술 평균값 mi로서 출력한다.
데이터 래치 회로(34c)는, 주 제어부(36)로부터 인가되는 타이밍 신호 CK에 따라 산술 평균 연산부(34b)의 출력 m을 래치한다. 이 데이터 래치 회로(34c)에 래치된 산술 평균값 ms은, 상기한 바와 같은 APC 동작에 있어서의 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도의 대표값 또는 기준값으로서 확인된 것이며, 주 제어부(35) 및 밸브 제어기(26)에 부여된다.
이 밸브 개방도의 기준값 ms은 프리히트의 종료와 동시에 시작되는 ALD 성막 처리에서 이용되는 것이다. 따라서, 상기한 바와 같은 밸브 개방도 확인부(34)에 있어서의 밸브 개방도 확인 처리는 프리히트 시간이 종료되기 직전에 행해지는 것이 바람직하다.
밸브 제어기(26)는, 밸브 개방도 확인부(34)로부터 밸브 개방도 기준값 ms을 수취하면, 그때까지 압력 검출기(28) 및 밸브 구동부(30)를 통해 행하고 있었던 APC의 압력 피드백 제어를 정지하고, 밸브 개방도 검출부(32) 및 밸브 구동부(30)를 통하여 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 기준값 ms으로 유지하기 위한 피드백 제어로 전환된다(단계 S3). 이 밸브 개방도 홀드의 피드백 제어에 있어서, 밸브 제어기(26)는, 밸브 개방도 검출부(32)로부터 일정 시간 간격(100㎳)마다 부여되는 밸브 개방도 검출값 또는 샘플값 a를 기준값 ms과 비교하여 비교 오차를 생성하고, 비교 오차에 따라, 즉 비교 오차를 0에 접근시키기 위한 제어 신호를 밸브 구동부(30)에 부여하여, 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 기준값 ms 부근으로 유지한다. 이 밸브 개방도 홀드 동작에 의해, ALD 처리 시간 중은 처리 용기(10)의 배기 계통에 있어서의 배기 컨덕턴스 또는 배기 속도가 일정하게 유지되게 된다. 또, 밸브 개방도 검출부(32)로부터 밸브 제어기(26)에 부여되는 밸브 개방도 검출값은, 밸브 개방도 확인부(34)에 대한 것과 다른 시간 간격(샘플링 주기)을 갖더라도 좋고, 또는 아날로그 신호의 형태이더라도 좋다.
ALD 처리 시간 중은, 동일한 ALD 사이클(단계 S4∼S7)이 복수회 반복된다(단계 S8, S9). 하나의 ALD 사이클은, 기본적으로는 4개의 페이즈, 즉 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 단계(S4, S5, S6, S7)로 이루어진다. 제 1 단계 S4에서는, 가스 공급부(14)로부터 처리 용기(10) 내에 처리 가스 A(제 1 반응 가스)가 보내지고, 보내진 처리 가스 A의 분자가 프리커서로서 반도체 웨이퍼 상에 1 분자의 층만큼 흡착한다. 제 2 단계 S5에서는, 가스 공급부(14)로부터 처리 용기(10) 내에 예컨대, 불활성 가스로 이루어지는 퍼지 가스가 보내지고, 처리 용기(10) 내에 미흡착으로 잔류하고 있었던 여분의 처리 가스 A가 용기(10)의 밖으로 배출된다. 제 3 단계 S6에서는, 우선 가스 공급부(14)로부터 처리 용기(10) 내에 처리 가스 B(제 2 반응 가스)가 보내진다(S6A). 여기서, PEALD의 경우는, 플라즈마 발생부(16)를 온으로 하여 처리 용기(10) 내로 처리 가스 B를 플라즈마화하고(S6B), 처리 가스 B의 반응종(래디컬이나 이온)을 반도체 웨이퍼 상에 흡착하고 있는 처리 가스 A와 화학 반응시킨다. 이 화학 반응에 의해서 반도체 웨이퍼 상의 박막이 1 원자 또는 1 분자의 층만큼 성장한다. 그리고, 일정 시간 후에 플라즈마 여기를 정지하는 것으로(S6C), 제 3 단계(S6)가 종료한다. 다음 제 4 단계 S7에서는, 가스 공급부(14)로부터 처리 용기(10) 내에 예컨대, 불활성 가스로 이루어지는 퍼지 가스가 보내져, 처리 용기(10) 내에 미반응으로 잔류하고 있었던 여분의 처리 가스 B 및 그 반응종이 용기(10)의 밖으로 배출된다.
또, PEALD의 경우는, 상기한 바와 같이 처리 가스 B는 플라즈마 여기되어 있을 때만 처리 가스 A와 유효하게 반응하기 때문에, 제 3 단계 S6뿐만 아니라, 예컨대, 제 1 및 제 2 단계 S4, S5의 사이도 처리 가스 B를 처리 용기(10) 내에 공급할 수 있다.
상기한 바와 같은 ALD 사이클(S4∼S7)을 소정 회수 반복하면, 반도체 웨이퍼 상의 박막이 소망의 막두께에 도달한 것으로 판정하여(단계 S8), ALD 성막 처리를 종료한다. 이어서, 처리 완료의 반도체 웨이퍼를 서셉터로부터 분리하여 처리 용기(10)의 밖으로 반출한다(단계 S10).
상술한 바와 같이, 이 실시예의 ALD 장치에 있어서는 ALD 성막 처리에 앞선 웨이퍼 승온 기간(프리히트 기간) 중에, 처리 용기(10)에 ALD 성막 처리를 모의한 가스 부하를 걸어 APC 식의 피드백 제어를 행하여, 처리 용기(10) 내의 가스 압력이 설정값과 대략 일치하고 있을 때의 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 기준값으로서 확인한다. 그리고 ALD 처리 시간 중은, 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 기준값과 일치시키기 위한 피드백 제어를 행하여, ALD 사이클로 처리 용기(10)에 보내지는 가스가 수초 단위로 전환되더라도 배기 컨덕턴스를 일정하게 유지하여, 프로세스 압력을 안정하게 유지하도록 하고 있다.
또한, 이 실시예에서는, 각 가동 ALD 장치가 설치 조건이나 경년 변화의 영향을 받지 않고 항상(매(枚)장 처리 단위로) 압력 설정값에 따른 최적의 배기 컨덕턴스로 동작할 수 있기 때문에, 프로세스 레시피의 내용을 변경하지 않고 프로세스 재현성을 보증할 수 있다. 이것에 의해, ALD 장치의 범용성이나 유지보수성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 양산 라인에서 가동할 수 있는 박막 형성 장치로서 실용성이 충분한 ALD 장치를 제공할 수 있다.
또, 처리 용기(10) 내에 반도체 웨이퍼가 들어가 있지 않은 상태에서, 예컨대, 반도체 웨이퍼를 처리 용기(10)에 반입하기 직전 또는 대기 시간 중에, 상기한 바와 같이 APC 식의 피드백 제어를 행하여 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 확인해 두는 것도 가능하다.
다음에, 도 4∼도 6에 대하여, 상기 실시예의 일 구체예로서 도전막 형성용의 ALD 장치를 설명한다. 도 4는 ALD 장치의 주요부의 구성을 나타내는 대략 단면도이며, 도 5는 이 ALD 장치에서 이용하는 주 프로세스 조건(일부)을 나타내는 레 시피표이며, 도 6은 장치 동작의 시퀀스를 나타내는 타이밍도이다. 도 4의 장치에 있어서, 도 1의 장치와 동일한 구성 또는 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
도 4에 있어서, 이 ALD 장치의 처리 용기(10)는, 예컨대, 표면이 알루마이트 처리된 알루미늄 또는 SUS(스테인레스 합금) 등으로 이루어지고, 보안 접지되어 있다. 처리 용기(10) 내의 중심부에는, 피처리 기판으로서 예컨대, 반도체 웨이퍼 W를 탑재하기 위한 서셉터(40)가 설치되어 있다. 이 서셉터(40)는, 내식성과 내열성이 우수한 재질 예컨대, 하스테로이로 이루어지고, 처리 용기(10)의 바닥부로부터 수직 위쪽으로 연장하는 지지부(42)에 수평으로 지지되어 있다. 또한, 서셉터(40)에는 히터(도시하지 않음)가 내장되어 있어, 반도체 웨이퍼 W를 소망의 온도로 가열할 수 있게 되어 있다.
처리 용기(10)의 측벽에는, 예컨대, 게이트밸브(도시하지 않음)에 의해서 개폐 가능한 기판 반입출구(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 처리 용기(10)의 바닥부에는, 배기구(44)가 마련되어 있다. 이 배기구(44)에 진공 펌프(20)에 통하는 배기 라인(배기로)(18)이 접속되어, 배기 라인(18)의 도중에 컨덕턴스 밸브(22)가 부착된다. 이 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도는 상기 기본 실시예(도 1)와 마찬가지로 압력 제어부(24)에 의해서 제어된다.
처리 용기(10) 내에서, 서셉터(40)의 위쪽에는, 일정 간격을 두고 상부 전극을 겸하는 원통형의 샤워 헤드부(46)가 설치되어 있다. 이 샤워 헤드부(46)의 가 스 분출면(하면)을 제외한 면(측면 및 상면)에는, 예컨대, 석영, Al2O3 등의 세라믹스로 이루어지는 절연성의 차폐재(48)가 마련되어 있다. 또한, 샤워 헤드부(46)에는 제 1 가스 도입실(50)과 제 2 가스 도입실(52)이 다단으로 구획되어 마련되어 있고, 두 가지의 반응 가스를 각각의 가스 도입실을 경유하여 처리 용기(10) 내의 처리 공간(10a)에 도입할 수 있게 되어 있다.
처리 용기(10)의 상면에는 개구부가 마련되고, 이 개구부에 절연체의 부재(54)가 끼워져 있다. 이 절연 부재(54)에는, 플라즈마 발생부(16)의 고주파 전원(56)에 접속되어 있는 도체(58)가 끼워지고, 샤워 헤드부(46)의 상부에 접속되어 있다. 고주파 전원(56)으로부터 소정의 파워로 출력되는 고주파가 도체(58)를 거쳐서 샤워 헤드부(46)에 인가되고, 샤워 헤드부(46)와 서셉터(10)와의 사이에 평행평판 방식으로 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 전계가 형성되게 되어 있다.
이 ALD 장치에 있어서의 가스 공급부(14)는, 처리 가스 A, 처리 가스 B 및 퍼지 가스마다 개별의 가스 공급원을 갖고 있다. 여기서, 처리 가스 A는 도전막의 원료를 화합물로서 포함하는 원료 가스로 이루어지고, 처리 가스 B는 처리 가스 A의 금속 화합물을 환원하기 위한 환원 가스로 이루어지고, 퍼지 가스는 희가스 또는 불활성 가스로 이루어진다. 일례로서, Cu 확산 방지막에 사용하는 Ta막을 성막하는 경우, 처리 가스 A는 기화한 TaCl5와 캐리어 가스 예컨대, Ar 가스와의 혼합 가스이며, 환원 가스는 H2 가스이며, 퍼지 가스는 Ar 가스다.
처리 가스 A의 가스 공급원은, 제 1 가스 공급 라인(12a)을 거쳐서 샤워 헤 드부(46)의 제 1 가스 도입실(50)에 접속된다. 제 1 가스 공급 라인(12a)의 도중에는 개폐 밸브(60a), 제 1 유량 조절기(MFC)(62a) 및 개폐 밸브(64a)가 마련된다. 한편, 처리 가스 B의 가스 공급원과 퍼지 가스의 가스 공급원은 제 2 가스 공급 라인(12b)을 거쳐서 샤워 헤드부(46)의 제 2 가스 도입실(52)에 접속된다. 제 2 가스 공급 라인(12b)의 도중에는 개폐 밸브(60b, 60c), 제 2 유량 조절기(MFC)(62b) 및 개폐 밸브(64b)가 마련된다.
이 ALD 장치에서도, 기본 장치(도 1)와 같이 주 제어부(36)(도 4에서는 도시생략)가 장치 전체 및 각부를 통괄 제어한다. 그 때, 주 제어부(36)는, 레시피표(도 5)를 통해서 설정 입력된 프로세스 조건을 소프트웨어에 내장하여 동작한다. 도 5의 레시피표에서는, 프로세스 조건 중에서 본 발명과 특히 관계가 있는 항목에 대해서만 설정값을 나타내고 있다.
이 ALD 장치에서는, 소정의 도전막(예컨대, Ta막)을 형성하기 위해서 기본 수순(도 2)과 동일한 수순 또는 처리 시퀀스를 이용할 수 있다. 이 경우, 도 5의 레시피표와 도 2의 수순은 다음과 같이 대응한다. 즉, 프리히트 기간에 있어서, Step 1이 단계 S2에, Step 2가 단계 S3에 각각 대응한다. 또한 ALD 사이클에서는, Step 3이 단계 S4에, Step 4가 단계 S5에, Step 5가 단계 S6(S6A, S6B, S6C)에, Step 6가 단계 S7에 각각 대응한다. 이하, 도 5의 레시피표의 내용에 따라 이 ALD 장치의 기능 내지 작용을 설명한다.
도 5의 레시피표에서는, 각각의 Step 1∼Step 6마다 소정 시간 T나 처리 용기(10)에 공급하는 가스의 종류, 유량 등이 설정 입력된다. 도시의 예의 경우, Step 1에서는, 임의의 설정 시간 T1(예컨대, 60초) 내에 처리 가스 B를 APC 모드로 공급하는 것이 지시되어 있다. 장치측은, 상기한 바와 같이, 이 APC 동작의 사이에 압력 제어부(24)에 있어서 자동적으로 밸브 개방도 검출부(32)와 밸브 개방도 확인부(34)가 동작하여 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 모니터링하는 것이 된다.
Step 2는, 프리히트 기간이 종료하기 직전에 일정 시간 예컨대, 1(초)에 내장되고 있고, 압력 제어 모드로서 「홀드」를 지시하고 있다. 장치측은, Step 2의 개시의 타이밍에서, 주 제어부(36)로부터 밸브 개방도 확인부(34)에 제어 신호 CK를 부여하여 밸브 개방도의 기준값 ms를 결정 또는 확인하여, 압력 제어의 모드를 APC에서 밸브 개방도 홀드로 전환하는 것으로 된다.
ALD 사이클에 있어서도, 레시피표(도 5)에서는, 모든 Step 3∼Step 6에서 압력 제어 모드가 「홀드」로 지시된다. 이 레시피에 따라서, 장치측은 ALD 성막 처리 시간을 통하여 압력 제어 모드를 밸브 개방도 홀드로 고정하는 것이 된다. 또, Step 3에서는, 처리 용기(10)에 보내주는 가스로서 본래의 처리 가스 A에 덧붙여 처리 가스 B도 지정하고 있다. PEALD에서는, 플라즈마를 온으로 하지 않는 한, 처리 가스 B(환원 가스)는 (환원)작용을 하지 않고, 처리 가스 A의 흡착 작용에 영향을 미치지 않게 하기 때문에, 처리 가스 A에 처리 가스 B가 섞이더라도 하등 지장은 없다. 또한, Step 5에 들어가기 전부터 처리 가스 B를 처리 용기(10) 내로 보내어 놓은 쪽이, 플라즈마를 안정되고 확실하게 점화할 수 있는 이점도 있다. 그 점에서는, Step 4의 퍼징에서도, 퍼지 가스(Ar 가스)와 함께 처리 가스 B(환원 가스)를 처리 용기(10) 내로 보내는 것도 바람직하다.
도전막의 PEALD의 경우는, 처리 가스 A(원료 가스)의 유량은 처리 가스 B(환원 가스)의 유량에 비하여 각별히 적기 때문에, 처리 가스 B(환원 가스)의 유량을 기준으로 할 수 있다. 따라서, 상기한 바와 같이 프리히트 기간 동안에 APC 모드로 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 확인하는 것에 있어서는, ALD 사이클시와 동등한 가스 부하로 처리 가스 B(환원 가스)를 처리 용기(10)에 보내도 좋다. 다만, 불활성 가스를 적절히 사용 또는 혼합하는 것도 가능하다.
Step 5에서는, 처리 가스 B(H2 가스)의 플라즈마 여기가 행해진다. H2 가스로부터 플라즈마 여기에 의해서 H+/H*(수소 이온과 수소 래디컬)이 생성된다. 이것들의 반응종(H+/H*)이 반도체 웨이퍼 W의 표면에 원자층 레벨로 흡착하고 있는 도전체 화합물을 환원하여 1 원자층분의 막을 형성시킨다. 본 발명의 밸브 개방도 홀드기능에 의해, 배기 컨덕턴스가 일정하게 유지되어, 그것에 의하여 처리 용기(10) 내의 압력이 안정하게 유지되기 때문에, 처리 가스 B(H2 가스)의 플라즈마를 안정되고 확실하게 점화시킬 수 있다. Step 6의 퍼징에서는, 남은 처리 가스 B(환원 가스)를 배출하기 때문에, 처리 용기(10)에는 퍼지 가스(Ar 가스)만을 보내도 좋다. 또, Step 3∼Step 6의 각 처리 시간 T1∼T6은 통상 3∼5초 정도로 선정된다.
상기한 실시예는, ALD 성막 처리 시간을 통하여 압력 제어부(24)에 밸브 개방도 홀드의 압력 제어를 지속시키도록 했다. 그러나, 퍼징 중에는, 컨덕턴스 밸 브(22)의 밸브 개방도를 처리 가스 A, B의 압력에 맞출 필요는 없고, 오히려 퍼징을 목적으로 하면, 될 수 있는 한 큰 밸브 개방도(이상적으로는 전개)로 전환한 쪽이 퍼지 가스 사용 효율이나 시간 효율 등의 면에서 적합하다. 본 발명에 따르면, 상기 실시예에 일부 변형을 가함으로써 그와 같은 요구에 응할 수 있다. 이 변형예를 도 6의 레시피표와 도 7의 흐름도로 나타낸다.
이 경우의 레시피표(도 6)에서는, ALD 사이클의 처리 가스 A, B를 각각 공급하는 Step 3, 5에서 「재홀드」를 지시하면 좋다. 여기서, 「재홀드」는, 밸브 개방도 홀드 모드로 다시 전환하는 것, 즉 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 다시 기준값 ms에 유지하는 것을 의미한다. 또한, 퍼징의 Step 3, 5에서는 「Angle90」을 지시하면 좋다. 이 「Angle90」는, 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 90°(완전히 열림)로 유지하는 것을 의미한다.
동작 수순(도 7)에서는, 기본 수순(도 2)에 「밸브 전개(全開)」의 단계 Sa, Sc와 「밸브 개방도 재홀드」의 단계 Sb, Sd가 추가된다. 이에 따라, 처리 가스 A를 공급하는 단계 S4(Step 3)의 직후에, 단계 Sa에서 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도가 그그때까지의 기준값 ms에서 최대값(9cc)으로 전환되고, 다음 단계 S5(Step 4)에서는 최대의 배기 속도로 퍼징이 행해진다. 그리고, 처리 가스 B를 공급하는 단계 S6(Step 5)의 직전에 단계 Sb에서 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도가 그때까지의 최대값(90°)으로부터 기준값 ms으로 전환된다. 처리 가스 B를 공급한 후에도 마찬가지이며, 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도가 퍼징(S7, Step 6) 직전에 단계 Sc에서 최대값(90°)으로 전환되고, 퍼징(S7, Step 6) 직후에 단계 Sd에서 기준값 ms으로 되돌려진다. 또, 레시피표(도 6)에서 「Angle80」으로 지정하는 것으로, 퍼징 중의 컨덕턴스 밸브(22)의 밸브 개방도를 80°에 고정할 수 있다.
상기한 실시예는 PEALD에 관한 것이었지만, 본 발명은 플라즈마를 이용하지 않는 ALD법에도 적용 가능하다. 그 경우는, ALD 사이클의 각 단계에서 처리 가스 A, B가 기상 중에서 반응하지 않도록 처리 가스 A, B의 동시 공급을 피할 필요가 있고, 또한 처리 가스 A, B 공급시의 배기 컨덕턴스를 독립으로 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 도 8의 레시피표 및 도 9의 흐름도에 도시하는 바와 같이 프리히트 기간 중에 처리 용기에 처리 가스 A, B를 순차적으로 교체하여 공급하고, 각각 ALD 사이클시와 동등한 가스 부하를 걸어 APC 동작을 행했을 때의 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 확인하여, 처리 가스 A, B마다 개별의 기준값 ms1, ms2을 취득할 수 있다. 그리고, 정규의 ALD 사이클에 있어서, 처리 용기에 처리 가스 A를 공급하는 단계 S4(Step 3)의 때에는 단계 S3, S3'에서 압력 제어를 밸브 개방도 홀드1의 모드로 전환하여 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 기준값 ms1로 유지하고, 처리 용기에 처리 가스 B를 공급하는 단계 S6(Step 5)의 때에는 단계 S3'에서 압력 제어를 밸브 개방도 홀드2의 모드로 전환하여 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 기준값 ms2에 유지하도록 할 수 있다.
그 외에도, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 여러 가지의 변형이 가능하 다. 예컨대, 본 발명은, 상기한 바와 같이 ALD에 특히 유리하게 적용되는 것이지만, 처리 가스가 불연속적 또는 단속적으로 처리 용기에 공급되기 때문에 처리 용기 내의 압력이 단시간에 크게 변동하는 임의의 성막 기술에 적용 가능하다. 따라서, 예컨대, 처리 용기 내에 처리 가스 A를 보내주는 단계와 처리 가스 B를 보내주는 단계 사이에 퍼징 이외의 단계를 삽입하는 방식이나, 아무 단계도 삽입하지 않고 연속시키는 방식 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 피처리 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되는 것이 아니라, 예컨대, 플랫 디스플레이 패널용의 유리 기판 등이더라도 좋다.
본 발명의 박막 형성 방법 또는 박막 형성 장치에 의하면, 상기한 바와 같은 구성과 작용에 의해, 처리 용기 내의 분위기의 시간적인 변동 요소에 좌우되지 않고 안정한 압력을 형성할 수 있고, 또한, 설치 조건이나 경년 변화 등에 대하여 프로세스 레시피의 내용을 변경하지 않고 프로세스 재현성을 보증할 수 있다.

Claims (27)

  1. 감압 가능한 처리 용기와 진공 펌프를 연결하는 배기로에 컨덕턴스 밸브를 마련하고, 상기 처리 용기 내에 피처리 기판을 배치하여, 성막 처리 시간 중에 제 1 반응 가스를 공급하는 제 1 단계와 제 2 반응 가스를 공급하는 제 2 단계를 포함하는 사이클을 1회 또는 복수회 반복하여, 상기 기판 상에 상기 제 1 반응 가스와 상기 제 2 반응 가스와의 화학 반응을 이용하여 막을 형성하는 박막 형성 방법으로서,
    상기 성막 처리 시간의 개시에 앞선 준비 시간 중에, 상기 처리 용기 내를 배기하면서 소망의 가스를 설정 유량으로 상기 처리 용기 내에 공급하고, 상기 처리 용기 내의 압력이 설정값과 일치할 때의 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 확인하여 기준값으로 하는 제 1 공정과,
    상기 성막 처리 시간 중의 각각의 상기 사이클에 있어서 적어도 상기 제 1 및 제 2 단계 중에는 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 상기 기준값으로 유지하는 제 2 공정
    을 갖는 박막 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    1 사이클 내에서 상기 제 1 반응 가스와 상기 제 2 반응 가스와의 화학 반응 에 의해 상기 기판 상에 1 원자 또는 1 분자의 층을 성장시키고, 사이클의 반복 회수에 따른 막 두께의 박막을 상기 기판 상에 형성하는 박막 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 준비 시간은, 상기 처리 용기에 상기 기판이 들어가 있지 않은 시간대로 설정되는 박막 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 준비 시간은, 상기 처리 용기에 상기 기판이 반입된 후의 시간대로 설정되는 박막 형성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 준비 시간 중에, 상기 제 1 및 제 2 반응 가스의 적어도 한쪽을 포함하는 압력 조정용 가스를 상기 성막 처리시와 동등한 가스 유량으로 상기 처리 용기 내에 공급하는 박막 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 반응 가스는 상기 박막의 원료를 화합물로서 포함하는 원료 가스이며, 상기 제 2 가스는 상기 화합물을 환원시키는 환원 가스인 박막 형성 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 반응 가스를 상기 처리 용기 내에서 플라즈마 여기하여 래디컬 및 이온 중 하나 또는 둘 다 생성하는 박막 형성 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 사이클은 상기 제 1 단계의 직후에 여분의 상기 제 1 반응 가스를 상기 처리 용기로부터 배출하는 제 3 단계를 포함하는 박막 형성 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 단계에서 불활성 가스를 포함하는 퍼지 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 박막 형성 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 단계 중에도 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 상기 기준값으로 유지하는 박막 형성 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 단계 중에는 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 최대값 부근으로 전환하는 박막 형성 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 사이클은, 상기 제 2 단계의 직후에 여분의 상기 제 2 반응 가스를 상기 처리 용기로부터 배출하는 제 4 단계를 포함하는 박막 형성 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 4 단계에서 불활성 가스를 포함하는 퍼지 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 박막 형성 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 4 단계 중에도 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 상기 기준값으로 유지하는 박막 형성 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 4 단계 중에는 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 최대값 부근으로 전환하는 박막 형성 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 공정은, 상기 처리 용기 내의 압력의 검출값이 상기 설정 압력과 일치하도록 압력 피드백 방식으로 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 가변 제어하는 제 3 공정과, 상기 제 3 공정 중에 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 측정하는 제 4 공정을 갖는 박막 형성 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 4 공정은 상기 준비 기간이 종료하기 직전에 행해지는 박막 형성 방 법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 4 공정은, 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도의 순시값을 일정 시간 간격으로 샘플링하여, n개(n은 자연수)의 샘플값의 평균을 취하는 제 5 공정을 포함하는 박막 형성 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 5 공정은, 상기 일정 시간 간격마다 새로운 샘플값을 그때까지의 연속하는 n개(n은 자연수)의 샘플값에 더함과 동시에 그들 n+1개 중에서 가장 오래된 샘플값을 제외하는 제 6 공정과, 상기 제 6 공정에서의 교체 후의 연속하는 n개의 샘플값에 대하여 산술 평균을 구하는 제 7 공정을 갖는 박막 형성 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 공정은,
    상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 검출하는 제 8 공정과,
    상기 밸브 개방도의 검출값을 상기 기준값과 비교하여 비교 오차를 구하는 제 9 공정과,
    상기 비교 오차에 따라 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 가변 제어하는 제 10 공정을 갖는
    박막 형성 방법.
  21. 제 4 항에 있어서,
    상기 준비 기간 중에 상기 기판을 설정 온도까지 가열하고, 상기 성막 처리 시간 중에도 상기 기판의 온도를 상기 설정 온도로 유지하는 박막 형성 방법.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 공정에서, 상기 처리 용기에 적어도 상기 제 1 반응 가스를 포함하는 제 1 압력 조정용 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내의 압력이 제 1 설정값과 일치할 때의 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 확인하여 제 1 기준값으로 함과 아울러, 상기 처리 용기에 적어도 상기 제 2 반응 가스를 포함하는 제 2 압력 조정용 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내의 압력이 제 2 설정값과 일치할 때의 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 확인하여 제 2 기준값으로 하고,
    상기 제 2 공정에서, 상기 제 1 단계 중에는 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 상기 제 1 기준값으로 유지하고, 상기 제 2 단계 중에는 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 상기 제 2 기준값으로 유지하는
    박막 형성 방법.
  23. 감압 가능한 처리 용기와 진공 펌프를 연결하는 배기로에 컨덕턴스 밸브를 마련하고, 상기 처리 용기 내에 피처리 기판을 배치하여, 성막 처리 시간 중에 제 1 반응 가스를 공급하는 단계와 제 2 반응 가스를 공급하는 단계를 포함하는 사이클을 1회 또는 복수회 반복하여, 상기 기판 상에 상기 제 1 반응 가스와 상기 제 2 반응 가스와의 화학 반응을 이용하여 막을 형성하는 박막 형성 장치로서,
    상기 처리 용기 내의 압력을 설정값과 일치시키도록 압력 피드백 방식으로 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 가변 제어하기 위한 자동 압력 제어부와,
    상기 처리 용기 내의 압력이 설정값과 일치할 때의 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 확인하여 기준값으로 하는 밸브 개방도 확인부와,
    상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 상기 기준값으로 유지하기 위한 밸브 개방도 유지부
    를 갖는 박막 형성 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 밸브 개방도 확인부는,
    상기 자동 압력 제어부에 의해 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도가 가변 제어되어 있는 도중에 상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 검출하여 일정 시간 간격으로 샘플링하는 샘플링부와,
    상기 샘플링부로부터 상기 일정 시간 간격마다 부여되는 샘플값을 선입선출 방식으로 일시에 n개(n은 자연수) 축적하는 FIFO 버퍼 메모리와,
    상기 FIFO 버퍼 메모리에 축적되어 있는 n개의 샘플값에 대하여 상기 일정 시간 간격마다 산술 평균을 구하는 연산부와,
    상기 연산부에 의해 상기 일정 시간 간격마다 얻어지는 산술 평균값을 소망의 타이밍에서 취입하여 상기 기준값으로 하는 기준값 결정부
    를 갖는 박막 형성 장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 밸브 개방도 유지부는,
    상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도를 가변하는 밸브 구동부와,
    상기 컨덕턴스 밸브의 밸브 개방도의 순시값을 검출하는 밸브 개방도 검출부와,
    상기 밸브 개방도의 순시값을 상기 기준값과 비교하여 비교 오차를 생성하는 비교부와,
    상기 비교 오차에 따라 상기 밸브 구동부를 제어하는 밸브 제어부
    를 갖는 박막 형성 장치.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 처리 용기 내에서 상기 제 1 및 제 2 반응 가스의 적어도 한쪽을 플라즈마 상태로 하기 위한 플라즈마 발생부를 갖는 박막 형성 장치.
  27. 제 23 항에 있어서,
    1 사이클 내에서 상기 제 1 반응 가스와 상기 제 2 반응 가스와의 화학 반응에 의해 상기 기판 상에서 1 원자 또는 1 분자의 층을 성장시키고, 사이클의 반복 회수에 따른 막두께의 박막을 상기 기판 상에 형성하는 박막 형성 장치.
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