KR101276953B1 - 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 형성된 SiC막의 에칭을 억제하여, 처리실 내나 기판의 오염을 회피한다. 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 SiC막의 코팅이 실시되어 이루어지는 기판 지지구의 표면에 Si 함유층을 형성하는 공정과, 감압 하에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 이용하여 Si 함유층을 SiO층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 기판 지지구의 표면에 SiO막을 형성하는 공정과, 기판 지지구에 의해 기판을 지지한 상태에서, 기판 상에 박막을 형성하는 공정과, 기판 지지구에 부착된 박막을 포함하는 퇴적물을 불소 함유 가스를 이용하여 제거하는 공정과, 기판 지지구의 표면에 Si 함유층을 형성하는 공정과, 감압 하에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 이용하여 Si 함유층을 SiO층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 기판 지지구의 표면에 SiO막을 재형성하는 공정을 갖는다.

Description

반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
CVD(Chemical Vapor Deposition)법이나 ALD(Atomic Layer Deposition)법에 의해 실리콘 질화막(Si3N4막, 이하 SiN막이라고도 함)이나 다결정 실리콘막(이하, Poly-Si막이라고도 함) 등의 박막을 기판 상에 형성하는 기판 처리 장치는, 기판을 수용하여 처리하는 처리 용기와, 처리 용기 내에서 기판을 지지하는 기판 지지구와, 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계를 구비하고 있다. 기판 지지구 상에 기판을 재치하여 가열하고, 소정의 가열 시간이 지나 기판의 온도가 안정되면, 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 기판 상에의 박막 형성을 개시한다.
또한, 전술한 박막 형성을 반복하면, 처리 용기의 내벽이나 기판 지지구의 표면에도 SiN이나 poly-Si 등의 퇴적막이 형성되게 된다. 퇴적막이 두꺼워지면, 막 벗겨짐 등에 기인한 이물이 기판 상에 검지되게 된다. 그 때문에, 퇴적막의 누적 막 두께가 소정의 막 두께에 도달하면, ClF3, NF3, HF, F2 등의 클리닝 가스를 처리 용기 내에 공급하여 퇴적막을 에칭에 의해 제거하는 클리닝 공정을 실시한다.
전술한 기판 지지구는, 석영(SiO2), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 그 밖에 세라믹 재료에 의해 형성된다. 기판의 온도를 안정시키기 위해서는, 기판 지지구를 고열전도율 재료에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 처리 용기 내나 기판의 오염을 방지하기 위해서는, 불순물의 함유량이 적은 재료에 의해 기판 지지구를 형성하는 것이 바람직하다.
도 5는 기판 지지구를 구성할 수 있는 각종 재료의 열전도율 및 불순물 레벨을 도시하는 표 도면이다. 도 5에 따르면, AlN은 90~200 W/mK의 높은 열전도율을 갖고 있지만, 함유 불순물 레벨이 sub－％ 레벨(1％ 미만)로 높아, 처리 용기 내나 기판의 오염을 고려하면 충분하다고는 할 수 없다. 이에 대하여, CVD법에 의해 성막되는 SiC(이하, CVD-SiC라고도 부름)는, 열전도율이 140(W/mk)으로 높고, 함유 불순물 레벨이 ppm 레벨로 낮기 때문에, 기판 지지구의 재료로서 바람직한 물성을 갖는다.
단, SiC는 매우 딱딱한 재료로, 가공성이 부족하다. 그 때문에, 미리 형상 가공을 실시한 카본 기재 혹은 Si 함침 SiC 기재의 표면에, CVD법에 의해 예를 들면 10∼200㎛의 막 두께의 SiC막의 코팅을 실시하고, 이것을 기판 지지구로서 이용하는 방법이 유효하다. 도 7은 카본 기재 혹은 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD-SiC막의 코팅이 실시된 기판 지지구의 단면 개략도이다. 카본 기재나 Si 함침 SiC 기재는, 함유 불순물 레벨에서는 CVD-SiC에 미치지 못하지만, 표면에 CVD-SiC막의 코팅을 실시함으로써, 처리실 내나 기판의 오염을 억제할 수 있다. 또한, 형상 가공을 실시할 때에 기계 가공에 기인한 불순물이 카본 기재 혹은 Si 함침 SiC 기재의 표면에 잔류하게 되는 경우도 있지만, 표면에 CVD-SiC막의 코팅을 실시함으로써 마찬가지의 오염 억제 효과가 얻어진다.
그러나, 이와 같은 기판 지지구를 이용한 경우, 전술한 클리닝 공정을 실시하면, 처리실 내나 기판의 오염이 생기게 될 우려가 있다. 즉, 클리닝 가스에 의해 CVD-SiC막이 에칭되어, CVD-SiC막의 기초인 카본 기재 혹은 Si 함침 SiC 기재가 노출되게 되고, 이에 의해 처리실 내나 기판의 오염이 생기게 될 우려가 있다.
본 발명은, 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 형성된 SiC막의 에칭을 억제하여, 처리실 내나 기판의 오염을 회피하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면,
카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD법에 의한 SiC막의 코팅이 실시되어 이루어지는 기판 지지구를 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 형성하는 공정과,
상기 처리 용기 내에서, 표면에 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 상에 실리콘 산화막 이외의 박막을 형성하는 공정과,
상기 박막을 형성하는 공정을 반복하여 행한 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정과,
상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 재형성하는 공정
을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면,
기판을 수용하여 처리하는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에서 기판을 지지하는 기판 지지구로서, 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD법에 의한 SiC막의 코팅이 실시되어 이루어지는 기판 지지구와,
상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하는 실리콘 함유 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하는 불소 함유 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계와,
상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 형성하는 공정과,
상기 처리 용기 내에서, 표면에 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 상에 실리콘 산화막 이외의 박막을 형성하는 공정과,
상기 박막을 형성하는 공정을 반복하여 행한 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정과,
상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 재형성하는 공정
을 행하도록, 상기 처리 가스 공급계, 상기 실리콘 함유 가스 공급계, 상기산소 함유 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 불소 함유 가스 공급계 및 상기 배기계를 제어하는 제어부
를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 형성된 SiC막의 에칭을 억제하여, 처리실 내나 기판의 오염을 회피하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 플로우도.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 갖는 가스 공급계의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 웨이퍼 처리 시에서의 단면 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 웨이퍼 반송 시에서의 단면 구성도.
도 5는 기판 지지구를 구성할 수 있는 각종 재료의 열전도율 및 불순물 레벨을 도시하는 표 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 서셉터의 단면 개략도.
도 7은 카본 기재 혹은 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD-SiC막의 코팅이 실시된 기판 지지구의 단면 개략도.
도 8은 각종 재료의 드라이 에칭 레이트를 예시하는 표 도면.
도 9는 Quartz와 각종 산화막과 SiN의 드라이 에칭 레이트를 예시하는 표 도면.
도 10은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 종형 장치의 종형 처리로의 개략구성도로서, (a)는 처리로 부분을 종단면으로 나타내고, (b)는 처리로 부분을 도 10의 (a)의 A-A선 단면도로 나타내는 도면.
<본 발명의 일 실시 형태>
(1) 기판 처리 장치의 구성
우선, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성에 대하여, 도 3, 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 웨이퍼 처리 시에서의 단면 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 웨이퍼 반송 시에서의 단면 구성도이다.
(처리실)
도 3, 도 4에 도시한 대로, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는 처리 용기(202)를 구비하고 있다. 처리 용기(202)는, 예를 들면 횡단면이 원형이며 편평한 밀폐 용기로서 구성되어 있다. 또한, 처리 용기(202)는, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 스테인리스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다. 처리 용기(202) 내에는, 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 처리하는 처리실(201)이 형성되어 있다.
(지지대)
처리실(201) 내에는, 웨이퍼(200)를 지지하는 지지대(203)가 설치되어 있다. 웨이퍼(200)가 직접 접촉하는 지지대(203)의 상면에는, 웨이퍼(200)를 처리할 때에 웨이퍼(200)를 지지하는 기판 지지구로서의 서셉터(217)가 설치되어 있다. 도 6은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 서셉터(217)의 단면 개략도이다. 서셉터(217)는, 형상 가공이 실시된 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 SiC막의 코팅이 실시되고, 또한 그 최표면에 실리콘 산화막(SiO2막, 이하 SiO막이라고도 함)이 형성되어 이루어진다. 그리고, SiO막은, 실리콘 함유 가스를 이용한 CVD-SiC막 상에의 실리콘 함유층의 형성과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에서의 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 이용한 실리콘 함유층의 산화 처리와의 반복에 의해 형성되어 이루어진다. 또한, CVD-SiC막의 최표면에 SiO막을 형성하는 모습의 상세에 대해서는 후술한다. 또한, 지지대(203)에는, 웨이퍼(200)를 가열하는 가열 수단(가열원)으로서의 히터(206)가 내장되어 있다. 또한, 지지대(203)의 하단부는, 처리 용기(202)의 저부를 관통하고 있다.
(승강 기구)
처리실(201)의 외부에는, 지지대(203)를 승강시키는 승강 기구(207b)가 설치되어 있다. 이 승강 기구(207b)를 작동시켜 지지대(203)를 승강시킴으로써, 서셉터(217) 상에 지지되는 웨이퍼(200)를 승강시키는 것이 가능하게 되어 있다. 지지대(203)는, 웨이퍼(200)의 반송 시에는 도 4에서 도시된 위치(웨이퍼 반송 위치)까지 하강하고, 웨이퍼(200)의 처리 시에는 도 3에서 도시된 위치(웨이퍼 처리 위치)까지 상승한다. 또한, 지지대(203) 하단부의 주위는, 벨로스(203a)에 의해 덮여져 있어, 처리실(201) 내는 기밀하게 유지되어 있다.
(리프트 핀)
또한, 처리실(201)의 저면(바닥면)에는, 예를 들면 3개의 리프트 핀(208b)이 연직 방향으로 상승하도록 설치되어 있다. 또한, 지지대(203)(서셉터(217)도 포함함)에는, 이러한 리프트 핀(208b)을 관통시키는 관통 구멍(208a)이, 리프트 핀(208b)에 대응하는 위치에 각각 형성되어 있다. 그리고, 지지대(203)를 웨이퍼 반송 위치까지 하강시켰을 때에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 리프트 핀(208b)의 상단부가 서셉터(217)의 상면으로부터 돌출되어, 리프트 핀(208b)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 되어 있다. 또한, 지지대(203)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때에는, 도 3에 도시한 바와 같이 리프트 핀(208b)은 서셉터(217)의 상면으로부터 매몰되어, 서셉터(217)가 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 되어 있다. 또한, 리프트 핀(208b)은, 웨이퍼(200)와 직접 접촉하기 때문에, 예를 들면, 석영이나 알루미나 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
(웨이퍼 반송구)
처리실(201)(처리 용기(202))의 내벽 측면에는, 처리실(201)의 내외에 웨이퍼(200)를 반송하는 웨이퍼 반송구(250)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송구(250)에는 게이트 밸브(251)가 설치되어 있고, 게이트 밸브(251)를 열음으로써, 처리실(201) 내와 반송실(예비실)(271) 내가 연통하도록 되어 있다. 반송실(271)은 반송 용기(밀폐 용기)(272) 내에 형성되어 있고, 반송실(271) 내에는 웨이퍼(200)를 반송하는 반송 로봇(273)이 설치되어 있다. 반송 로봇(273)에는, 웨이퍼(200)를 반송할 때에 웨이퍼(200)를 지지하는 반송 아암(273a)이 구비되어 있다. 지지대(203)를 웨이퍼 반송 위치까지 하강시킨 상태에서, 게이트 밸브(251)를 열음으로써, 반송 로봇(273)에 의해 처리실(201) 내와 반송실(271) 내와의 사이에서 웨이퍼(200)를 반송하는 것이 가능하게 되어 있다. 처리실(201) 내에 반송된 웨이퍼(200)는, 전술한 바와 같이 리프트 핀(208b) 상에 일시적으로 재치된다. 또한, 반송실(271)의 웨이퍼 반송구(250)가 설치된 측과 반대측에는, 도시하지 않은 로드 로크실이 설치되어 있고, 반송 로봇(273)에 의해 로드 로크실 내와 반송실(271) 내와의 사이에서 웨이퍼(200)를 반송하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 로드 로크실은, 미처리 혹은 처리 완료된 웨이퍼(200)를 일시적으로 수용하는 예비실로서 기능한다.
(배기계)
처리실(201)(처리 용기(202))의 내벽 측면으로서, 웨이퍼 반송구(250)의 반대측에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기구(260)가 설치되어 있다. 배기구(260)에는, 배기 챔버(260a)를 통하여 배기관(261)이 접속되어 있다. 배기관(261)에는, 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 제어하는 압력 조정기로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(262), 원료 회수 트랩(263), 및 진공 펌프(264)가 순서대로 직렬로 접속되어 있다. 주로, 배기구(260), 배기 챔버(260a), 배기관(261), APC 밸브(262), 원료 회수 트랩(263), 진공 펌프(264)에 의해 처리 용기(202) 내를 배기하는 배기계(배기 라인)가 구성된다.
(가스 도입구)
처리실(201)의 상부에 설치되는 후술하는 샤워 헤드(240)의 상면(천장벽)에는, 처리실(201) 내에 각종 가스를 공급하는 가스 도입구(210)가 설치되어 있다. 또한, 가스 도입구(210)에 접속되는 가스 공급계의 구성에 대해서는 후술한다.
(샤워 헤드)
가스 도입구(210)와 처리실(201)과의 사이에는, 가스 분산 기구로서의 샤워 헤드(240)가 설치되어 있다. 샤워 헤드(240)는, 가스 도입구(210)로부터 도입되는 가스를 분산시키는 분산판(240a)과, 분산판(240a)을 통과한 가스를 더욱 균일하게 분산시켜 지지대(203) 상의 웨이퍼(200)의 표면에 공급하는 샤워판(240b)을 구비하고 있다. 분산판(240a) 및 샤워판(240b)에는, 복수의 통기 구멍이 형성되어 있다. 분산판(240a)은, 샤워 헤드(240)의 상면 및 샤워판(240b)과 대향하도록 배치되어 있고, 샤워판(240b)은, 지지대(203) 상의 웨이퍼(200)와 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 샤워 헤드(240)의 상면과 분산판(240a)과의 사이, 및 분산판(240a)과 샤워판(240b)과의 사이에는, 각각 공간이 형성되어 있고, 이러한 공간은, 가스 도입구(210)로부터 공급되는 가스를 분산시키는 제1 버퍼 공간(분산실)(240c), 및 분산판(240a)을 통과한 가스를 확산시키는 제2 버퍼 공간(240d)으로서 각각 기능한다.
(배기 덕트)
처리실(201)(처리 용기(202))의 내벽 측면에는, 단차부(201a)가 형성되어 있다. 그리고, 이 단차부(201a)는, 컨덕턴스 플레이트(204)를 웨이퍼 처리 위치 근방에 유지하도록 구성되어 있다. 컨덕턴스 플레이트(204)는, 내주부에 웨이퍼(200)를 수용하는 구멍이 형성된 1매의 도넛 형상(링 형상)을 한 원판으로서 구성되어 있다. 컨덕턴스 플레이트(204)의 외주부에는, 소정 간격을 두고 둘레 방향으로 배열된 복수의 배출구(204a)가 설치되어 있다. 배출구(204a)는, 컨덕턴스 플레이트(204)의 외주부가 컨덕턴스 플레이트(204)의 내주부를 지지할 수 있도록, 불연속으로 형성되어 있다.
한편, 지지대(203)의 외주부에는, 로워 플레이트(205)가 계지되어 있다. 로워 플레이트(205)는, 링 형상의 오목부(205b)와, 오목부(205b)의 내측 상부에 일체적으로 형성된 플랜지부(205a)를 구비하고 있다. 오목부(205b)는, 지지대(203)의 외주부와, 처리실(201)의 내벽 측면과의 간극을 막도록 형성되어 있다. 오목부(205b)의 저부 중 배기구(260) 부근의 일부에는, 오목부(205b) 내로부터 배기구(260)측으로 가스를 배출(유통)시키는 플레이트 배기구(205c)가 설치되어 있다. 플랜지부(205a)는, 지지대(203)의 상부 외주연 상에 계지하는 계지부로서 기능한다. 플랜지부(205a)가 지지대(203)의 상부 외주연 상에 계지함으로써, 로워 플레이트(205)가, 지지대(203)의 승강에 수반하여, 지지대(203)와 함께 승강되도록 되어 있다.
지지대(203)가 웨이퍼 처리 위치까지 상승하였을 때, 로워 플레이트(205)도 웨이퍼 처리 위치까지 상승한다. 그 결과, 웨이퍼 처리 위치 근방에 유지되어 있는 컨덕턴스 플레이트(204)가, 로워 플레이트(205)의 오목부(205b)의 상면 부분을 막아, 오목부(205b)의 내부를 가스 유로 영역으로 하는 배기 덕트(259)가 형성되게 된다. 또한, 이때, 배기 덕트(259)(컨덕턴스 플레이트(204) 및 로워 플레이트(205)) 및 지지대(203)에 의해, 처리실(201) 내가, 배기 덕트(259)보다도 상방의 처리실 상부와, 배기 덕트(259)보다도 하방의 처리실 하부로 구획되게 된다. 또한, 컨덕턴스 플레이트(204) 및 로워 플레이트(205)는, 배기 덕트(259)의 내벽에 퇴적되는 반응 생성물을 에칭하는 경우(셀프 클리닝하는 경우)를 고려하여, 고온 유지가 가능한 재료, 예를 들면, 내고온 고부하용 석영으로 구성하는 것이 바람직하다.
여기서, 웨이퍼 처리 시에서의 처리실(201) 내의 가스의 흐름에 대하여 설명한다. 우선, 가스 도입구(210)로부터 샤워 헤드(240)의 상부에 공급된 가스는, 제1 버퍼 공간(분산실)(240c)을 거쳐서 분산판(240a)의 다수의 구멍으로부터 제2 버퍼 공간(240d)에 들어가고, 또한 샤워판(240b)의 다수의 구멍을 통과하여 처리실(201) 내에 공급되어, 웨이퍼(200) 상에 균일하게 공급된다. 그리고, 웨이퍼(200) 상에 공급된 가스는, 웨이퍼(200)의 직경 방향 외측을 향하여 방사 형상으로 흐른다. 그리고, 웨이퍼(200)에 접촉한 후의 잉여의 가스는, 웨이퍼(200) 외주부에 위치하는 배기 덕트(259) 상, 즉, 컨덕턴스 플레이트(204) 상을, 웨이퍼(200)의 직경 방향 외측을 향하여 방사 형상으로 흐르고, 컨덕턴스 플레이트(204)에 설치된 배출구(204a)로부터, 배기 덕트(259) 내의 가스 유로 영역 내(오목부(205b) 내)로 배출된다. 그 후, 가스는 배기 덕트(259) 내를 흘러, 플레이트 배기구(205c)를 경유하여 배기구(260)로 배기된다. 이와 같이 가스를 흘림으로써, 처리실(201) 하부, 즉, 지지대(203)의 이면이나 처리실(201)의 저면측으로의 가스의 돌아 들어감이 억제된다.
<가스 공급계>
계속해서, 전술한 가스 도입구(210)에 접속되는 가스 공급계의 구성에 대하여, 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 갖는 가스 공급계(가스 공급 라인)의 구성도이다.
본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 갖는 가스 공급계는, 처리실(201) 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와, 처리실(201) 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급계와, 처리실(201) 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계와, 처리실(201) 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계와, 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하는 제1 및 제2 불활성 가스 공급계를 갖고 있다. 또한, 처리 가스 공급계는, 처리실(201) 내에 원료 가스인 실리콘 함유 가스를 공급하는 원료 가스 공급계와, 처리실(201) 내에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급계를 갖고 있다. 이하에, 각 부의 구성에 대하여 설명한다.
(원료 가스 공급계)
처리실(201)의 외부에는, 원료 가스인 실리콘 함유 가스를 공급하는 원료 가스 공급원(220a)이 설치되어 있다. 원료 가스 공급원(220a)에는, 원료 가스 공급관(213a)의 상류측 단부가 접속되어 있다. 원료 가스 공급관(213a)의 하류측 단부는, 밸브 va3을 통하여 가스 도입구(210)에 접속되어 있다. 원료 가스 공급관(213a)에는, 원료 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어기로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(222a)와, 원료 가스의 공급을 제어하는 밸브 va1, va2가 설치되어 있다. 원료 가스로서는, 예를 들면 HCD(Si2Cl6) 가스가 이용된다. 주로, 원료 가스 공급원(220a), 원료 가스 공급관(213a), MFC(222a), 밸브 va1, va2, va3에 의해, 원료 가스 공급계(원료 가스 공급 라인)가 구성된다.
(반응 가스 공급계)
또한, 처리실(201)의 외부에는, 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급원(220b)이 설치되어 있다. 반응 가스 공급원(220b)에는, 반응 가스 공급관(213b)의 상류측 단부가 접속되어 있다. 반응 가스 공급관(213b)의 하류측 단부는, 밸브 vb3을 통하여 원료 가스 공급관(213a)의 밸브 va3보다 하류측에 접속되어 있다. 반응 가스 공급관(213b)에는, 반응 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어기로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(222b)와, 반응 가스의 공급을 제어하는 밸브 vb1, vb2가 설치되어 있다. 반응 가스로서는, 예를 들면 암모니아(NH3) 가스가 이용된다. 주로, 반응 가스 공급원(220b), 반응 가스 공급관(213b), MFC(222b), 밸브 vb1, vb2, vb3에 의해, 반응 가스 공급계(반응 가스 공급 라인)가 구성된다.
(클리닝 가스 공급계)
또한, 처리실(201)의 외부에는, 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급원(220e)이 설치되어 있다. 클리닝 가스 공급원(220e)에는, 클리닝 가스 공급관(213e)의 상류측 단부가 접속되어 있다. 클리닝 가스 공급관(213e)의 하류측 단부는, 밸브 ve3을 통하여 원료 가스 공급관(213a)의 밸브 va3보다 하류측에 접속되어 있다. 클리닝 가스 공급관(213e)에는, 클리닝 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어기로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(222e)와, 클리닝 가스의 공급을 제어하는 밸브 ve1, ve2가 설치되어 있다. 클리닝 가스로서는, 예를 들면 삼불화염소(ClF3) 가스 등의 불소 함유 가스가 이용된다. 주로, 클리닝 가스 공급원(220e), 클리닝 가스 공급관(213e), MFC(222e), 밸브 ve1, ve2, ve3에 의해, 클리닝 가스 공급계(클리닝 가스 공급 라인)가 구성된다.
(산소 함유 가스 공급계)
또한, 처리실(201)의 외부에는, 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급원(220c)이 설치되어 있다. 산소 함유 가스 공급원(220c)에는, 산소 함유 가스 공급관(213c)의 상류측 단부가 접속되어 있다. 산소 함유 가스 공급관(213c)의 하류측 단부는, 밸브 vc3을 통하여 가스 도입구(210)에 접속되어 있다. 산소 함유 가스 공급관(213c)에는, 산소 함유 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어기로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(222c)와, 산소 함유 가스의 공급을 제어하는 밸브 vc1, vc2가 설치되어 있다. 산소 함유 가스로서는, 예를 들면 산소(O2) 가스가 이용된다. 주로, 산소 함유 가스 공급원(220c), 산소 함유 가스 공급관(213c), MFC(222c), 밸브 vc1, vc2, vc3에 의해, 산소 함유 가스 공급계(산소 함유 가스 공급 라인)가 구성된다.
(수소 함유 가스 공급계)
또한, 처리실(201)의 외부에는, 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급원(220d)이 설치되어 있다. 수소 함유 가스 공급원(220d)에는, 수소 함유 가스 공급관(213d)의 상류측 단부가 접속되어 있다. 수소 함유 가스 공급관(213d)의 하류측 단부는, 밸브 vd3을 통하여 산소 함유 가스 공급관(213c)의 밸브 vc3보다 하류측에 접속되어 있다. 수소 함유 가스 공급관(213d)에는, 수소 함유 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어기로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(222d)와, 수소 함유 가스의 공급을 제어하는 밸브 vd1, vd2가 설치되어 있다. 수소 함유 가스로서는, 예를 들면 수소(H2) 가스가 이용된다. 주로, 수소 함유 가스 공급원(220d), 수소 함유 가스 공급관(213d), MFC(222d), 밸브 vd1, vd2, vd3에 의해, 수소 함유 가스 공급계(수소 함유 가스 공급 라인)가 구성된다.
(제1 및 제2 불활성 가스 공급계)
또한, 처리실(201)의 외부에는, 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원(220f, 220g)이 설치되어 있다. 불활성 가스 공급원(220f)에는, 불활성 가스 공급관(213f)의 상류측 단부가 접속되어 있다. 불활성 가스 공급관(213f)의 하류측 단부는, 밸브 vf3을 통하여 원료 가스 공급관(213a)의 밸브 va3보다 하류측에 접속되어 있다. 불활성 가스 공급관(213f)에는, 불활성 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어기로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(222f)와, 불활성 가스의 공급을 제어하는 밸브 vf1, vf2가 설치되어 있다. 또한, 불활성 가스 공급원(220g)에는, 불활성 가스 공급관(213g)의 상류측 단부가 접속되어 있다. 불활성 가스 공급관(213g)의 하류측 단부는, 밸브 vg3을 통하여 산소 함유 가스 공급관(213c)의 밸브 vc3보다 하류측에 접속되어 있다. 불활성 가스 공급관(213g)에는, 불활성 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어기로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(222g)와, 불활성 가스의 공급을 제어하는 밸브 vg1, vg2가 설치되어 있다. 불활성 가스로서는, 예를 들면 질소(N2) 가스가 이용된다. 주로, 불활성 가스 공급원(220f), 불활성 가스 공급관(213f), MFC(222f), 밸브 vf1, vf2, vf3에 의해, 제1 불활성 가스 공급계(제1 불활성 가스 공급 라인)가 구성된다. 또한, 주로, 불활성 가스 공급원(220g), 불활성 가스 공급관(213g), MFC(222g), 밸브 vg1, vg2, vg3에 의해, 제2 불활성 가스 공급계(제2 불활성 가스 공급 라인)가 구성된다.
<컨트롤러>
또한, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는, 기판 처리 장치의 각 부의 동작을 제어하는 컨트롤러(280)를 갖고 있다. 컨트롤러(280)는, 게이트 밸브(251), 승강 기구(207b), 반송 로봇(273), 히터(206), 서브 히터(도시되지 않음), 압력 조정기(APC)(262,) 진공 펌프(264), 밸브 va1∼va3, vb1∼vb3, vc1∼vc3, vd1∼vd3, ve1∼ve3, vf1∼vf3, vg1∼vg3, 유량 컨트롤러(222a, 222b, 222c, 222d, 222e, 222f, 222g) 등의 동작을 제어한다.
(2) 기판 처리 공정
계속해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 공정에 대하여, 도 1을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정은, 서셉터(217) 표면에 형성된 CVD-SiC막 상에 SiO막을 형성하는 SiO막 형성 공정(S1)과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에서 O2 가스와 H2 가스를 이용하여 SiO막을 개질하는 개질 공정(S2)과, SiN막으로 처리실(201) 내벽 등을 덮는 처리(프리 코트)를 행하는 프리 코트 공정(S3)과, 웨이퍼(200) 상에 SiN막을 형성하는 박막 형성 공정(S4)과, 처리실(201)의 내벽 등에 부착된 퇴적물을 제거하는 클리닝 공정(S5)과, 퇴적물 제거 후의 서셉터(217) 표면 상에 SiO막을 재형성하는 공정(S6)을 갖는다. 또한, 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은, 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
<SiO막 형성 공정(S1)>
본 공정에서는, CVD-SiC막의 코팅이 표면에 실시된 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재에 대하여, HCD 가스를 이용한 SiC막 상에의 실리콘 함유층의 형성과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에서의 O2 가스와 H2 가스를 이용한 실리콘 함유층의 산화 처리를 반복함으로써, CVD-SiC막 상에 SiO막을 형성한다. 이하에, SiO막 형성 공정(S1)을 구체적으로 설명한다.
[게이트 밸브 폐색(S1a)]
우선, 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)를 반입하고 있지 않은 상태, 즉, 지지대(203) 상에 웨이퍼(200)가 재치되어 있지 않아, 서셉터(217)의 상면이 노출된 상태에서, 게이트 밸브(251)를 닫는다. 그리고, 승강 기구(207b)를 작동시켜, 서셉터(217)를 도 3에 도시한 웨이퍼 처리 위치까지 상승시킨다. 또한, 서셉터(217)를 구성하는 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에는, CVD-SiC막의 코팅이 실시되어 있다.
[압력 조정ㆍ온도 조정(S1b)]
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(264)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 도시하지 않은 압력 센서에 의해 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(262)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 처리실(201) 내, 즉 서셉터(217) 등이 원하는 온도로 되도록 히터(206)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 도시하지 않은 온도 센서가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(206)에의 통전 상태가 피드백 제어된다(온도 조정). 그 후, 후술하는 4개의 스텝(S1c∼S1f)을 순차적으로 실행한다.
[스텝 1(S1c)]
진공 펌프(264)를 작동시킨 상태 그대로, 원료 가스 공급관(213a)의 밸브 va1∼va3을 열어, 원료 가스 공급관(213a) 내에 HCD 가스를 흘린다. 원료 가스 공급관(213a) 내를 흐른 HCD 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(222a)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 HCD 가스는, 샤워 헤드(240)에 의해 분산되어 서셉터(217)의 표면이나 처리실(201)의 내벽 등에 공급되고, 배기 덕트(259) 내를 흘러, 배기구(260)를 통하여 배기관(261)으로부터 배기된다(HCD 가스 공급). 이때, 동시에 밸브 vf1∼vf3, vg1∼vg3을 열어, 불활성 가스 공급관(213f, 213g) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스 공급관(213f, 213g) 내를 흐른 N2 가스는, 각각 매스 플로우 컨트롤러(222f, 222g)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 N2 가스는, HCD 가스와 함께 서셉터(217)의 표면이나 처리실(201)의 내벽 등에 공급되고, 배기 덕트(259) 내를 흘러, 배기구(260)를 통하여 배기관(261)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(262)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 대기압 미만, 예를 들면 10∼1000㎩의 범위 내의 압력으로 유지한다. 매스 플로우 컨트롤러(222a)에 의해 제어하는 HCD 가스의 공급 유량은, 예를 들면 10∼1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(222f, 222g)에 의해 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각, 예를 들면 200∼1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 서셉터(217)의 표면이나 처리실(201)의 내벽 등을 HCD 가스에 쏘이는 시간은, 예를 들면 1∼120초간의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(206)의 온도는, 처리실(201) 내에서 CVD 반응이 생기도록 하는 온도로 되도록 설정한다. 즉 처리실(201) 내(서셉터(217) 등)의 온도가, 예를 들면 300∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 온도로 되도록 히터(206)의 온도를 설정한다. 또한, 처리실(201) 내의 온도가 300℃ 미만으로 되면 서셉터(217) 표면이나 처리실(201) 내벽 등에 HCD가 흡착되기 어려워진다. 또한, 처리실(201) 내의 온도가 650℃, 특히 700℃를 초과하면CVD 반응이 강해져, 균일성이 악화되기 쉬워진다. 따라서, 처리실(201) 내의 온도는 300∼700℃로 하는 것이 바람직하고, 또한 350∼650℃로 하는 것이 보다 바람직하다.
전술한 조건에서 HCD 가스를 처리실(201) 내에 공급함으로써, 서셉터(217)의 표면, 처리실(201)의 내벽, 샤워판(240b), 컨덕턴스 플레이트(204) 등의 처리실(201) 내의 부재 등에, 1원자층 미만 내지 수원자층의 실리콘 함유층으로서의 실리콘층(Si층)이 형성된다. 실리콘 함유층은 HCD의 화학 흡착층이어도 된다. 여기서 실리콘층이란, 실리콘에 의해 구성되는 연속적인 층 외에, 불연속의 층이나, 이들이 겹쳐서 생기는 박막도 포함하는 총칭이다. 또한, 실리콘에 의해 구성되는 연속적인 층을 박막이라고 하는 경우도 있다. 또한, HCD의 화학 흡착층이란, HCD 분자의 연속적인 화학 흡착층 외에, 불연속의 화학 흡착층도 포함한다. 또한, 1원자층 미만의 층이란 불연속으로 형성되는 원자층을 의미하고 있다. HCD 가스가 자기 분해하지 않은 조건 하에서는 서셉터(217)의 표면 등에 HCD가 표면 흡착하여 HCD의 화학 흡착층이 형성된다. HCD 가스가 자기 분해하는 조건 하에서는, 서셉터(217)의 표면 등에 실리콘 분자가 퇴적되어 실리콘층이 형성된다. 서셉터(217)의 표면 등에 형성되는 실리콘 함유층의 두께가 수원자층을 초과하면, 후술하는 스텝 3(S1e)에서의 산화의 작용이 실리콘 함유층의 전체에 도달하지 않게 된다. 또한, 서셉터(217)의 표면 등에 형성 가능한 실리콘 함유층의 최소값은 1원자층 미만이다. 따라서, 실리콘 함유층의 두께는 1원자층 미만 내지 수원자층으로 하는 것이 바람직하다.
Si를 함유하는 원료로서는, HCD 가스 외에, 예를 들면 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭 DCS) 가스, 테트라클로로실란(SiCl4, 약칭:TCS) 가스, 모노실란(SiH4) 가스 등의 무기 원료뿐만 아니라, 아미노실란계의 테트라키스디메틸아미노실란(Si(N(CH3)2)4, 약칭:4DMAS) 가스, 트리스디메틸아미노실란(Si(N(CH3)2)3H, 약칭:3DMAS) 가스, 비스디에틸아미노실란(Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭:2DEAS) 가스, 비스터셔리부틸아미노실란(SiH2 [NH(C4H9)]2, 약칭:BTBAS) 가스 등의 유기 원료를 이용해도 된다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들면 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 이용해도 된다.
[스텝 2(S1d)]
서셉터(217)의 표면 등에 실리콘 함유층이 형성된 후, 원료 가스 공급관(213a)의 밸브 va1∼va3을 닫아, HCD 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(261)의 APC 밸브(262)는 연 상태 그대로 하고, 진공 펌프(264)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 잔류한 HCD 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 밸브 vf1∼vf3, vg1∼vg3을 연 상태 그대로 하여, 불활성 가스를 처리실(201) 내에 공급하면, 잔류한 HCD 가스를 배제하는 효과가 더욱 높아진다(퍼지). 이때의 히터(206)의 온도는, 처리실(201) 내의 온도가 HCD 가스의 공급 시와 동일하게 300∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 온도로 되도록 설정한다.
[스텝 3(S1e)]
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 산소 함유 가스 공급관(213c)의 밸브 vc1∼vc3, 불활성 가스 공급관(213f, 213g)의 밸브 vf1∼vf3, vg1∼vg3을 열어, 산소 함유 가스 공급관(213c) 내에 O2 가스를 흘리고, 불활성 가스 공급관(213f, 213g) 내에 N2 가스를 흘린다. 산소 함유 가스 공급관(213c) 내를 흐른 O2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(222c)에 의해 유량 조정되고, 불활성 가스 공급관(213f, 213g) 내를 흐른 N2 가스는, 각각 매스 플로우 컨트롤러(222f, 222g)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 O2 가스 및 N2 가스는, 샤워 헤드(240)에 의해 분산되어 서셉터(217)의 표면이나 처리실(201)의 내벽 등에 공급된 후, 배기 덕트(259) 내를 흘러, 배기구(260)를 통하여 배기관(261)으로부터 배기된다.
이때 동시에, 수소 함유 가스 공급관(213d)의 밸브 vd1∼vd3을 열어, 수소 함유 가스 공급관(213d) 내에 H2 가스를 흘린다. 수소 함유 가스 공급관(213d) 내를 흐른 H2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(222d)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 H2 가스는, O2 가스 및 N2 가스와 함께 샤워 헤드(240)에 의해 분산되어 서셉터(217)의 표면이나 처리실(201)의 내벽 등에 공급된 후, 배기 덕트(259) 내를 흘러, 배기구(260)를 통하여 배기관(261)으로부터 배기된다(O2, H2 가스 공급).
이때, APC 밸브(262)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 대기압 미만, 예를 들면 1∼1000㎩의 범위 내의 압력으로 유지한다. 매스 플로우 컨트롤러(222c)에 의해 제어하는 O2 가스의 공급 유량은, 예를 들면 100∼10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(222d)에 의해 제어하는 H2 가스의 공급 유량은, 예를 들면 100∼10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(222f, 222g)에 의해 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들면 200∼1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 또한, O2 가스 및 H2 가스로 서셉터(217) 표면이나 처리실(201) 내벽 등을 쏘이는 시간은, 예를 들면 1∼120초간의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(206)의 온도는, 처리실(201) 내, 즉 서셉터(217) 등의 온도가, 예를 들면 350∼1000℃의 범위 내의 온도로 되도록 설정한다.
또한, 이 범위 내의 온도이면, 감압 분위기 하에서의 O2 가스에의 H2 가스 첨가에 의한 산화력 향상의 효과가 얻어지는 것을 확인하였다. 또한, 처리실(201) 내의 온도가 지나치게 낮으면, 산화력 향상의 효과가 얻어지지 않는 것도 확인하였다.
단 스루풋을 고려하면, 처리실(201) 내, 즉 서셉터(217) 등의 온도가, 산화력 향상의 효과가 얻어지는 온도로서 스텝 1(S1c)의 HCD 가스의 공급 시와 마찬가지의 온도대로 되도록, 즉 스텝 1(S1c)과 스텝 3(S1e)에서 처리실(201) 내의 온도를 마찬가지의 온도대로 유지하도록, 히터(206)의 온도를 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 스텝 1(S1c)과 스텝 3(S1e)에서 서셉터(217) 등의 온도, 즉 처리실(201) 내의 온도가 350∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 일정한 온도로 되도록 히터(206)의 온도를 설정한다.
또한, 스텝 1(S1c)∼스텝 4(S1f)(후술)에 걸쳐서 처리실(201) 내의 온도를 마찬가지의 온도대로 유지하도록, 히터(206)의 온도를 설정하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 스텝 1(S1c)∼스텝 4(S1f)(후술)에 걸쳐서 처리실(201) 내의 온도가 350℃∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 일정한 온도로 되도록, 히터(206)의 온도를 설정한다. 또한, 감압 분위기 하에서의 O2 가스에의 H2 가스 첨가에 의한 산화력 향상의 효과를 얻기 위해서는, 처리실(201) 내의 온도를 350℃ 이상으로 할 필요가 있지만, 처리실(201) 내의 온도는 400℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 또한 450℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 처리실(201) 내의 온도를 400℃ 이상으로 하면, 400℃ 이상의 온도에서 행하는 O3 산화 처리에 의한 산화력을 초과하는 산화력을 얻을 수 있고, 처리실(201) 내의 온도를 450℃ 이상으로 하면, 450℃ 이상의 온도에서 행하는 O2 플라즈마 산화 처리에 의한 산화력을 초과하는 산화력을 얻을 수 있다.
전술한 조건에서 O2 가스 및 H2 가스를 처리실(201) 내에 공급함으로써, O2 가스 및 H2 가스는 가열된 감압 분위기 하에서 논플라즈마 상태로 활성화되어 반응하고, 그에 의해 원자상 산소 등의 O를 함유하는 산화종이 생성된다. 그리고, 주로 이 산화종에 의해, 스텝 1(S1c)에서 서셉터(217)의 표면이나 처리실(201)의 내벽 등에 형성된 실리콘 함유층에 대하여 산화 처리가 행해진다. 그리고, 이 산화 처리에 의해, 실리콘 함유층은 실리콘 산화층(SiO2층, 이하, 간단히 SiO층이라고도 함)으로 개질된다(변화시켜진다).
산소 함유 가스로서는, 산소(O2) 가스 외에, 예를 들면 오존(O3) 가스 등을 이용해도 된다. 또한, 전술한 온도대에서, 일산화질소(NO) 가스나 아산화질소(N2O) 가스에의 수소 함유 가스 첨가 효과를 실시해 본 바, NO 가스 단독 공급이나 N2O 가스 단독 공급에 비해 산화력 향상의 효과가 얻어지지 않는 것을 확인하였다. 즉, 산소 함유 가스로서는 질소 비함유의 산소 함유 가스(질소를 함유하지 않고 산소를 함유하는 가스)를 이용하는 것이 바람직하다. 수소 함유 가스로서는, 수소(H2) 가스 외에, 예를 들면 중수소(D2) 가스 등을 이용해도 된다. 또한, 암모니아(NH3) 가스나 메탄(CH4) 가스 등을 이용하면, 질소(N) 불순물이나 탄소(C) 불순물의 막 내에의 혼입이 생각된다. 즉, 수소 함유 가스로서는, 타원소 비함유의 수소 함유 가스(타원소를 함유하지 않고 수소 또는 중수소를 함유하는 가스)를 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 산소 함유 가스로서는, O2 가스 및 O3 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 가스를 이용할 수 있고, 수소 함유 가스로서는, H2 가스 및 D2 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 가스를 이용할 수 있다.
[스텝 4(S1f)]
실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 개질한 후, 산소 함유 가스 공급관(213c)의 밸브 vc1∼vc3을 닫아, O2 가스의 공급을 정지한다. 또한, 수소 함유 가스 공급관(213d)의 밸브 vd1∼vd3을 닫아, H2 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(261)의 APC 밸브(262)를 연 상태 그대로 하고, 진공 펌프(264)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 잔류한 O2 가스나 H2 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 밸브 vf1∼vf3, vg1∼vg3을 연 상태 그대로 하여, 불활성 가스를 처리실(201) 내에 공급하면, 잔류한 O2 가스나 H2 가스를 배제하는 효과가 더욱 높아진다. 이때의 히터(206)의 온도는, 처리실(201) 내의 온도가 O2 가스 및 H2 가스의 공급 시와 동일하게 350∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 온도로 되도록 하는 온도로 설정한다.
[소정 횟수 실시(S1g)]
그리고, 전술한 스텝 1(S1c)∼스텝 4(S1f)를 1사이클로 하여, 이 사이클을 소정 횟수 실시한다(S1g). 이에 의해, 서셉터(217)의 표면, 처리실(201) 내벽, 샤워판(240b), 컨덕턴스 플레이트(204) 등의 처리실(201) 내의 부재 등에, 소정 막 두께의 SiO막을 성막할 수 있다.
또한, 본 공정(S1)에서 형성된 SiO막은, CVD법에 의해 SiC막 표면에 형성된 SiO막에 비해, ClF3 가스 등에 대하여 높은 에칭 내성을 갖는다. 즉, 본 공정(S1)에 의하면, 예를 들면, 테트라에톡시실란(Si(OC2H5OH)4, 약칭:TEOS) 가스 등의 원료를 이용하여 CVD법에 의해 SiC막 상에 SiO막을 형성하는 경우나, DCS 가스와 N2O 가스를 이용하여 CVD법에 의해 SiC막 상에 SiO막을 형성하는 경우보다도, 에칭 내성이 높은 SiO막, 즉, 클리닝 시에서 에칭 속도가 낮은 SiO막을 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 공정(S1)에 의하면, CVD법이나 열산화법에 의해 SiC막 표면에 SiO막을 형성하는 경우에 비해, SiO막 내의 불순물 함유량을 저감시킬 수 있다. 예를 들면, TEOS 가스 등의 원료를 이용하여 CVD법에 의해 SiC막 상에 SiO막을 형성하는 경우, 형성되는 SiO막 내에, TEOS에 포함되는 카본(C) 등의 불순물이 혼입되게 되는 경우가 있다. 또한, O2 가스 등을 이용하여 열산화법에 의해 SiC막 표면을 산화하여 SiO막을 형성하는 경우, SiC막 내에 포함되는 불순물로서의 철(Fe)이나 니켈(Ni) 등의 금속 오염 물질이, 형성되는 SiO막 내에 들어가게 되는 경우가 있다. 이에 대하여, 본 공정(S1)에 의하면, HCD 가스를 이용한 SiC막 상에의 실리콘 함유층의 형성과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에서의 O2 가스와 H2 가스를 이용한 실리콘 함유층의 산화 처리와의 반복에 의해 SiO막을 형성하고, 또한, SiC막을 산화시키는 것은 아니기 때문에, 막 내의 불순물 함유량을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 공정(S1)에 의하면, CVD법이나 열산화법에 의해 SiC막 표면에 SiO막을 형성하는 경우에 비해, 보다 저온에서 SiO막을 형성할 수 있다.
또한, 본 공정(S1)에서 형성하는 SiO막의 막 두께는, 후술하는 박막 형성 공정(S4)에서 웨이퍼(200) 상에 형성하는 막(SiN막 등)과의 에칭 선택비를 고려하여 결정되지만, 예를 들면 250∼2000Å가 예시된다. 웨이퍼(200) 상에의 SiN막의 형성을 행하는 경우, 통상적으로, 처리실(201) 내에의 SiN막의 누적 막 두께가 5000Å에 도달한 시점에서 클리닝을 행할 필요가 있다. 후술하는 바와 같이, 본 실시 형태에 의해 얻어지는 SiN막의 SiO막에 대한 에칭 선택비(SiN/SiO)는 2.5∼20 이상이다. 따라서, SiO막의 기초인 CVD-SiC막을 확실하게 보호하기 위해서는, 본 공정(S1)에서 형성하는 SiO막의 막 두께를 적어도 250∼2000Å로 할 필요가 있다. 또한, 형성하는 SiO막의 막 두께가 2000Å를 초과하면, SiO막의 형성 시간이 길어지게 되어(예를 들면 1일 이상 걸려), 기판 처리 장치의 다운 타임이 길어져, 생산성에 영향을 미칠 우려가 있다.
[퍼지(S1h)]
소정 막 두께의 SiO막이 성막되면, 밸브 vf1∼vf3, vg1∼vg3을 열어, 불활성 가스 공급관(213f) 및 불활성 가스 공급관(213g)의 각각으로부터 불활성 가스로서의 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기 덕트(259), 배기 구멍(260)을 통하여 배기관(261)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해 처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 처리실(201) 내로부터 제거된다(퍼지).
<개질 공정(S2)>
본 공정에서는, SiO막 형성 공정(S1)에서 형성한 SiO막에 대하여, 대기압 미만의 압력 분위기 하에서의 O2 가스와 H2 가스를 이용한 개질 처리를 더 행한다. 이하에, 개질 공정(S2)을 구체적으로 설명한다.
[압력 조정ㆍ온도 조정(S2a)]
처리실(201) 내의 퍼지 종료 후, 처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(264)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 도시하지 않은 압력 센서에 의해 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(262)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 처리실(201) 내, 즉 서셉터(217) 등이 원하는 온도로 되도록 히터(206)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 도시하지 않은 온도 센서가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(206)에의 통전 상태가 피드백 제어된다(온도 조정). 또한, 이때, 서셉터(217) 등의 온도가, SiO막 형성 공정(S1)에서의 서셉터(217) 등의 온도와 마찬가지의 온도이거나, 그것보다 높은 온도로 되도록 히터(206)를 제어한다. 바람직하게는, 서셉터(217) 등의 온도가, SiO막 형성 공정(S1)에서의 서셉터(217) 등의 온도보다도 높은 온도로 되도록 히터(206)를 제어한다.
[O2, H2 가스 공급(S2b)]
그리고, 산소 함유 가스 공급관(213c)의 밸브 vc1∼vc3을 열어, 산소 함유 가스 공급관(213c) 내에 O2 가스를 흘린다. 산소 함유 가스 공급관(213c) 내를 흐른 O2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(222c)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 O2 가스는, 샤워 헤드(240)에 의해 분산되어 처리실(201) 내에 공급된다. 이때 동시에, 수소 함유 가스 공급관(213d)의 밸브 vd1∼vd3을 열어, 수소 함유 가스 공급관(213d) 내에 H2 가스를 흘린다. 수소 함유 가스 공급관(213d) 내를 흐른 H2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(222d)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 H2 가스는, 샤워 헤드(240)에 의해 분산되어 처리실(201) 내에 공급된다. 또한, H2 가스는, 산소 함유 가스 공급관(213c) 및 샤워 헤드(240)를 경유할 때에 O2 가스와 혼합된다. 즉, 처리실(201) 내에는, O2 가스와 H2 가스와의 혼합 가스가 공급되게 된다. O2 가스와 H2 가스의 혼합 가스는, 가열된 감압 상태의 처리실(201) 내에 공급되고, 배기 덕트(259), 배기 구멍(260)을 통하여 배기관(261)으로부터 배기된다(O2 가스+H2 가스 공급).
이때, 불활성 가스 공급관(213g)의 밸브 vg1∼vg3을 열어, 불활성 가스 공급관(213g)으로부터 불활성 가스로서 N2 가스를 공급하도록 해도 된다. 또한, 불활성 가스 공급관(213f)의 밸브 vf1∼vf3을 열어, 불활성 가스 공급관(213f)으로부터 불활성 가스로서 N2 가스를 공급하도록 해도 된다. N2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(222g나 222f)에 의해 유량 조정되고, 샤워 헤드(240)에 의해 분산되어 처리실(201) 내에 공급된다. 이 경우, 처리실(201) 내에는, O2 가스와 H2 가스와 N2 가스와의 혼합 가스가 공급되게 된다. 또한, 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 된다.
이때, APC 밸브(262)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 대기압 미만, 예를 들면 1∼1330㎩의 범위 내의 압력으로 유지한다. 매스 플로우 컨트롤러(222c)에 의해 제어하는 O2 가스의 공급 유량은, 예를 들면 100∼10000sccm(0.1∼10slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(222d)에 의해 제어하는 H2 가스의 공급 유량은, 예를 들면 100∼10000sccm(0.1∼10slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 또한, O2 가스 및 H2 가스를 서셉터(217) 등에 쏘이는 시간은, 예를 들면 1∼600분의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(206)의 온도는, 서셉터(217) 등의 온도가, 예를 들면 350∼1200℃의 범위 내의 온도로 되도록 설정한다.
또한, 이 범위 내의 온도이면, 감압 분위기 하에서 O2 가스에 H2 가스를 첨가함으로써, O2 가스 단독 공급의 경우(O2 어닐링)에 비해, 대폭적인 막 내 불순물 제거 효과가 얻어지는 것을 확인하였다. 또한, 대기압 분위기 하에서의 N2 가스 단독 공급의 경우(N2 어닐링)에 비해서도 대폭적인 막 내 불순물 제거 효과가 얻어지는 것을 확인하였다.
또한, 스루풋을 고려하면, 서셉터(217) 등의 온도가, SiO막 형성 공정(S1)과 개질 공정(S2)에서 마찬가지의 온도대로 되도록, 히터(206)의 온도를 설정하는 것이 바람직하다. 즉 SiO막 형성 공정(S1)과 개질 공정(S2)에서 처리실(201) 내의 온도를 마찬가지의 온도대로 유지하는 것이 바람직하다. 이 경우, SiO막 형성 공정(S1)과 개질 공정(S2)에서, 서셉터(217) 등의 온도, 즉 처리실(201) 내의 온도가 350∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 일정한 온도로 되도록 히터(206)의 온도를 설정한다.
단, 개질 공정(S2)에서는, 서셉터(217) 등의 온도를 고온으로 하는 쪽이 막 내 불순물 제거 효과를 높게 할 수 있고, 또한, SiO막의 에칭 내성을 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 개질 공정(S2)에서의 서셉터(217)의 온도는, SiO막 형성 공정(S1)에서의 서셉터(217)의 온도보다도 높은 온도로 하는 것이 보다 바람직하다.
전술한 조건에서 O2 가스 및 H2 가스를 처리실(201) 내에 공급함으로써, O2 가스 및 H2 가스는 가열된 감압 분위기 하에서 논플라즈마 상태로 열적으로 활성화되어 반응하고, 그에 의해 원자상 산소 등의 O를 함유하는 반응종이 생성된다. 그리고, 주로 이 반응종에 의해, SiO막 형성 공정(S1)에서 서셉터(217)의 표면 등에 형성된 SiO막에 대하여 개질 처리가 행해진다. 그리고, 이 개질 처리에 의해, SiO막의 막 내 불순물이 제거된다. 이 개질 처리에 의하면, 전술한 바와 같이 O2 어닐링이나 N2 어닐링에 비해, 대폭적인 막 내 불순물 제거 효과가 얻어진다. 즉, 감압 분위기 하에서 O2 가스에 H2 가스를 첨가함으로써, O2 어닐링이나 N2 어닐링에 비해 대폭적인 막 내 불순물 제거 효과가 얻어진다.
전술한 바와 같이, SiO막을 SiO막 형성 공정(S1)에서 나타낸 방법에 의해 형성함으로써, SiO막 내의 불순물 함유량을 저감시킬 수 있고, 또한, SiO막의 에칭 내성을 향상시킬 수 있다. 단, 형성한 SiO막에 대하여 본 공정(S2)에 의한 개질 처리를 더 실시함으로써, SiO막 내의 불순물 함유량을 더욱 저감시키는 것이 가능해지고, 또한, SiO막의 에칭 내성을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 본 공정(S2)에 의한 개질 처리를 행하지 않고, 전술한 방법(전술한 SiO막 형성 공정(S1))에 의해 SiO막을 형성하는 것만으로도 충분히 효과는 있지만, 본 공정(S2)에 의한 개질 처리를 행하면, 그 효과를 보다 한층 더 높일 수 있다.
본 공정(S2)에서는, O2 가스와 H2 가스 중 적어도 어느 한쪽 또는 양방을 플라즈마 상태로 활성화시켜 흘릴 수도 있다. O2 가스 및/또는 H2 가스를 플라즈마 상태로 활성화시켜 흘림으로써, 보다 에너지가 높은 반응종을 생성할 수 있고, 이 반응종에 의해 개질 처리를 행함으로써, 더욱 에칭 내성을 향상시킬 수 있는 등의 효과도 생각된다. O2 가스와 H2 가스와의 양방을 플라즈마 상태로 활성화시키는 경우, 인가하는 고주파 전력은, 예를 들면 50∼1000W의 범위 내의 전력으로 되도록 설정한다. 그 밖의 처리 조건은, 전술한 처리 조건과 마찬가지로 한다. 또한, 전술한 온도대에서는, O2 가스와 H2 가스는 열에 의해 활성화되어 충분히 반응하여, 충분한 양의 반응종이 생성된다. 따라서, O2 가스와 H2 가스를 논플라즈마 상태로 열적으로 활성화시켜도 충분한 개질 효과(불순물 제거 효과)가 얻어진다. 또한, O2 가스와 H2 가스는 열에 의해 활성화시켜 공급한 쪽이, 소프트한 반응을 발생시킬 수 있어, 전술한 개질 처리를 소프트하게 행할 수 있다.
산소 함유 가스, 수소 함유 가스로서는, 전술한 SiO막 형성 공정(S1)에서 이용한 산소 함유 가스, 수소 함유 가스와 마찬가지의 가스를 각각 이용할 수 있다.
[퍼지(S2c)]
개질 처리가 종료되면, 밸브 vf1∼vf3, vg1∼vg3을 열어, 불활성 가스 공급관(213f) 및 불활성 가스 공급관(213g)의 각각으로부터 불활성 가스로서의 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기 덕트(259), 배기구(260)를 통하여 배기관(261)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 처리실(201) 내로부터 제거된다(퍼지).
<프리 코트 공정(S3)>
계속해서, 후술하는 박막 형성 공정(S4)에서 웨이퍼(200) 상에 성막하는 박막과 동일한 막, 즉 SiN막으로 처리실(201)의 내벽 등을 덮는 처리(프리 코트)를 행한다. 이때, SiO로부터 SiN으로 조성비를 조금씩 변화시킨 SiON막을 SiO막 상에 형성하도록 해도 된다. 또한, 프리 코트 공정(S3)은, 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)를 반입하지 않고 성막 처리를 행하는 점을 제외하고, 후술하는 박막 형성 공정(S4)과 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
<박막 형성 공정(S4)>
처리실(201) 내벽 등에의 프리 코트가 완료되면, 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)를 반입하고, 웨이퍼(200) 상에 SiN막을 형성하는 공정(S4)을 실시한다. 또한, 본 공정(S4)에서는, 웨이퍼(200)를 수용한 처리실(201) 내에 CVD 반응이 생기는 조건 하에서 실리콘 함유 가스로서의 HCD 가스를 공급하고 배기함으로써, 웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층을 형성하는 공정(S4d)과, 처리실(201) 내에 질소 함유 가스로서의 NH3 가스를 공급하고 배기함으로써, 실리콘 함유층을 질화하여 실리콘 질화층을 형성하는 공정(S4e)을 1사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상 행함으로써, 소정 막 두께의 실리콘 질화막(SiN막)을 형성한다. 이하에, 박막 형성 공정(S4)을 구체적으로 설명한다.
[웨이퍼 반입(S4a), 게이트 밸브 폐색(S4b)]
승강 기구(207b)를 작동시켜, 서셉터(217)를 도 4에 도시한 웨이퍼 반송 위치까지 강하시킨다. 게이트 밸브(251)를 열어, 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)를 반입하고, 리프트 핀(208b) 상에 웨이퍼(200)를 재치시킨다. 게이트 밸브(251)를 닫고, 승강 기구(207b)를 작동시켜, 웨이퍼(200)를 도 3에 도시한 웨이퍼 처리 위치까지 상승시키고, 서셉터(217) 상에 이동 탑재시킨다.
[압력 조정ㆍ온도 조정(S4c)]
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(264)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 도시하지 않은 압력 센서에 의해 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(262)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 처리실(201) 내, 즉 웨이퍼(200)가 원하는 온도로 되도록 히터(206)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 도시하지 않은 온도 센서가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(206)에의 통전 상태가 피드백 제어된다(온도 조정). 그 후, 후술하는 2개의 스텝(S4d, S4e)을 순차적으로 실행한다.
[스텝 1(S4d)]
진공 펌프(264)를 작동시킨 상태 그대로, 원료 가스 공급관(213a)의 밸브 va1∼va3을 열어, 원료 가스 공급관(213a) 내에 HCD 가스를 흘린다. 원료 가스 공급관(213a) 내를 흐른 HCD 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(222a)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 HCD 가스는, 샤워 헤드(240)에 의해 분산되어 웨이퍼(200)의 표면 등에 공급되고, 배기 덕트(259) 내를 흘러, 배기구(260)를 통하여 배기관(261)으로부터 배기된다(HCD 가스 공급). 이때, 동시에 밸브 vf1∼vf3, vg1∼vg3을 열어, 불활성 가스 공급관(213f, 213g) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스 공급관(213f, 213g) 내를 흐른 N2 가스는, 각각 매스 플로우 컨트롤러(222f, 222g)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 N2 가스는, HCD 가스와 함께 웨이퍼(200)의 표면 등에 공급되고, 배기 덕트(259) 내를 흘러, 배기구(260)를 통하여 배기관(261)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(262)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들면 10∼1000㎩의 범위 내의 압력으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(222a)에 의해 제어하는 HCD 가스의 공급 유량은, 예를 들면 10∼1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(222f, 222g)에 의해 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들면 200∼1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. HCD 가스를 웨이퍼(200)에 쏘이는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들면 1∼120초간의 범위 내의 시간으로 한다. 이때 히터(206)의 온도는, 처리실(201) 내에서 CVD 반응이 생기는 정도의 온도, 즉 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들면 300∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 온도로 되도록 하는 온도로 설정한다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도가 300℃ 미만으로 되면 웨이퍼(200) 상에 HCD가 흡착되기 어려워진다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도가 650℃, 특히 700℃를 초과하면 CVD 반응이 강해져, 균일성이 악화되기 쉬워진다. 따라서, 웨이퍼(200)의 온도는 300∼700℃의 범위 내의 온도로 하는 것이 바람직하고, 또한 350∼650℃의 범위 내의 온도로 하는 것이 보다 바람직하다.
HCD 가스의 공급에 의해, 웨이퍼(200) 표면의 기초막 상에, 제1 원소로서의 실리콘을 함유하는 제1 층이 형성된다. 즉, 웨이퍼(200) 상(기초막 상)에 1원자층 미만 내지 수원자층의 두께를 갖는 실리콘 함유층으로서의 실리콘층(Si층)이 형성된다. 실리콘 함유층은 HCD의 화학 흡착층이어도 된다. 또한, 실리콘은, 그것 단독으로 고체로 되는 원소이다. 여기서 실리콘층이란 실리콘에 의해 구성되는 연속적인 층 외에, 불연속의 층이나 이들이 겹쳐서 생기는 박막도 포함한다. 또한, 실리콘에 의해 구성되는 연속적인 층을 박막이라고 하는 경우도 있다. 또한, HCD의 화학 흡착층이란, HCD 분자의 연속적인 화학 흡착층 외에, 불연속의 화학 흡착층도 포함한다. 또한, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 실리콘 함유층의 두께가 수원자층을 초과하면, 후술하는 스텝 2(S4e)에서의 질화의 작용이 실리콘 함유층의 전체에 도달하지 않게 된다. 또한, 웨이퍼(200) 상에 형성 가능한 실리콘 함유층의 최소값은 1원자층 미만이다. 따라서, 실리콘 함유층의 두께는 1원자층 미만 내지 수원자층으로 하는 것이 바람직하다. 또한, HCD 가스가 자기 분해하는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 상에 실리콘이 퇴적함으로써 실리콘층이 형성되고, HCD 가스가 자기 분해하지 않는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 상에 HCD가 화학 흡착함으로써 HCD의 화학 흡착층이 형성된다. 또한, 웨이퍼(200) 상에 HCD의 화학 흡착층을 형성하는 것보다도, 웨이퍼(200) 상에 실리콘층을 형성하는 쪽이, 성막 레이트를 높게 할 수 있어 바람직하다.
웨이퍼(200) 표면의 기초막 상에 실리콘 함유층이 형성된 후, 원료 가스 공급관(213a)의 밸브 va1∼va3을 닫아, HCD 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(261)의 APC 밸브(262)는 연 상태 그대로 하고, 진공 펌프(264)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 실리콘 함유층 형성에 기여한 후의 HCD 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 밸브 vf1∼vf3, vg1∼vg3은 연 상태 그대로 하여, N2 가스의 처리실(201) 내에의 공급을 유지한다. 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 실리콘 함유층 형성에 기여한 후의 HCD 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높인다.
실리콘 함유 가스, 불활성 가스로서는, 전술한 SiO막 형성 공정(S1)에서 이용한 실리콘 함유 가스와 마찬가지의 가스를 각각 이용할 수 있다.
[스텝 2(S4e)]
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 반응 가스 공급관(213b)의 밸브 vb1∼vb3을 열어, 반응 가스 공급관(213b) 내에 NH3 가스를 흘린다. 반응 가스 공급관(213b) 내를 흐른 NH3 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(222b)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 NH3 가스는, 샤워 헤드(240)에 의해 분산되어 웨이퍼(200)의 표면 등에 공급되고, 배기 덕트(259) 내를 흘러, 배기구(260)를 통하여 배기관(261)으로부터 배기된다. 이때, 밸브 vf1∼vf3, vg1∼vg3은 연 상태 그대로 하여, 불활성 가스 공급관(213f, 213g) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스 공급관(213f, 213g) 내를 흐른 N2 가스는, 각각 매스 플로우 컨트롤러(222f, 222g)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 N2 가스는, NH3 가스와 함께 웨이퍼(200)의 표면 등에 공급되고, 배기 덕트(259) 내를 흘러, 배기구(260)를 통하여 배기관(261)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(262)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들면 50∼3000㎩의 범위 내의 압력으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(222b)에 의해 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들면 100∼10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(222f, 222g)에 의해 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들면 200∼1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. NH3 가스로 웨이퍼(200)를 쏘이는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들면 1∼120초간의 범위 내의 시간으로 한다. 이때의 히터(206)의 온도는, 스텝 1(S4d)과 마찬가지로, 웨이퍼(200)의 온도가 300∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 온도로 되도록 하는 온도로 설정한다. NH3 가스는 반응 온도가 높아, 상기한 바와 같은 웨이퍼 온도에서는 반응하기 어려우므로, 처리실(201) 내의 압력을 상기한 바와 같은 비교적 높은 압력으로 함으로써 열적으로 활성화하는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, NH3 가스는 열에 의해 활성화시켜 공급한 쪽이, 소프트한 반응을 발생시킬 수 있어, 후술하는 질화를 소프트하게 행할 수 있다.
이때, 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는 NH3 가스이고, 처리실(201) 내에는 HCD 가스를 흘리고 있지 않다. 따라서, NH3 가스는 기상 반응을 일으키는 일은 없고, 스텝 1(S4d)에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1 층으로서의 실리콘 함유층의 일부와 반응한다. 이에 의해 제1 층은 질화되어, 실리콘(제1 원소) 및 질소(제2 원소)를 함유하는 제2 층, 즉, 실리콘 질화층(SiN층)으로 개질된다.
이때, 제1 층의 질화 반응은 실리콘 층의 전역을 질화시키지 않도록 한다. 예를 들면 스텝 1(S4d)에서 수원자층의 실리콘층을 형성한 경우에는, 그 표면층(표면의 1원자층)의 일부를 질화시킨다. 즉, 그 표면층 중의 질화가 생길 수 있는 영역(실리콘이 노출된 영역)의 일부 혹은 전부를 질화시킨다. 이 경우, 제1 층의 전체를 질화시키지 않도록, 제1 층의 질화 반응이 비포화로 되는 조건 하에서 질화를 행한다. 또한, 조건에 따라서는 제1 층의 표면층으로부터 아래의 수층을 질화시킬 수도 있지만, 그 표면층만을 질화시키는 쪽이, 실리콘 질화막의 조성비의 제어성을 향상시킬 수 있어 바람직하다.
그 후, 반응 가스 공급관(213b)의 밸브 vb1∼vb3을 닫아, NH3 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(261)의 APC 밸브(262)는 연 상태 그대로 하고, 진공 펌프(264)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 질화에 기여한 후의 NH3 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 또한, 이때, 밸브 vf1∼vf3, vg1∼vg3은 연 상태 그대로 하여, N2 가스의 처리실(201) 내에의 공급을 유지한다. 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 질화에 기여한 후의 NH3 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높인다.
질소 함유 가스로서는, NH3 가스 이외에, 예를 들면 N2 가스, NF3 가스, N3H8 가스 등을 이용해도 된다.
[소정 횟수 실시(S4f)]
전술한 스텝 1(S4d) 및 스텝 2(S4e)를 1사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 실리콘(제1 원소) 및 질소(제2 원소)를 함유하는 박막, 즉, 실리콘 질화막(SiN막)을 성막할 수 있다. 또한, 전술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
[퍼지(S4g)]
소정 막 두께의 실리콘 질화막을 형성하는 성막 처리가 이루어지면, N2 등의 불활성 가스가 처리실(201) 내에 공급되고, 배기 덕트(259), 배기구(260)를 통하여 배기관(261)으로부터 배기됨으로써 처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지된다(퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환된다(불활성 가스 치환).
[게이트 밸브 개방(S4h), 웨이퍼 반출(S4i)]
승강 기구(207b)를 작동시켜, 서셉터(217)를 도 4에 도시한 웨이퍼 반송 위치까지 강하시키고, 리프트 핀(208b) 상에 웨이퍼(200)를 이동 탑재시킨다. 그리고, 게이트 밸브(251)를 열어, 처리실(201) 내로부터 웨이퍼(200)를 반출한다.
<클리닝 공정(S5)>
전술한 박막 형성 공정(S4)을 반복하면, 처리 용기(202)의 내벽이나, 샤워판(240b), 서셉터(217), 컨덕턴스 플레이트(204) 등의 처리실(201) 내의 부재에, SiN이 누적된다. 즉, SiN을 함유하는 퇴적물이 처리 용기(202)의 내벽 등에 부착되어 누적된다. 이 내벽 등에 부착되어 누적된 퇴적물의 두께가, 퇴적물에 박리ㆍ낙하가 생기기 전의 소정의 두께(예를 들면 1㎛∼5㎛)에 도달한 시점에서, 처리 용기(202) 내의 클리닝이 행해진다. 클리닝은, 소정의 온도로 가열된 처리실(201) 내에, 클리닝 가스로서 ClF3 가스를 단독으로, 혹은 불활성 가스로 희석된 ClF3 가스를 공급하여, 처리실(201) 내에 퇴적(누적)된 퇴적물을 제거함으로써 행한다. 이하에, 클리닝 공정(S5)을 구체적으로 설명한다.
[게이트 밸브 폐색(S5a)]
우선, 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)를 반입하고 있지 않은 상태, 즉, 지지대(203) 상에 웨이퍼(200)가 재치되어 있지 않아, 서셉터(217)의 상면이 노출된 상태에서, 게이트 밸브(251)를 닫는다. 그리고, 승강 기구(207b)를 작동시켜, 서셉터(217)를 도 3에 도시한 웨이퍼 처리 위치까지 상승시킨다.
[압력 조정ㆍ온도 조정(S5b)]
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(264)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 도시하지 않은 압력 센서에 의해 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(262)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도로 되도록 히터(206)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도(클리닝 온도)로 되도록, 도시하지 않은 온도 센서가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(206)에의 통전 상태가 피드백 제어된다(온도 조정).
[ClF3 가스 공급(S5c)]
다음으로, 처리실(201) 내의 온도, 압력이, 각각 소정의 온도, 소정의 압력으로 유지된 상태에서, 클리닝 가스 공급관(213e)의 밸브 ve1∼ve3을 열어, 클리닝 가스 공급관(213e) 내에 ClF3 가스를 흘린다. 클리닝 가스 공급관(213e) 내를 흐른 ClF3 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(222e)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 ClF3 가스는, 클리닝 가스 공급관(213e) 내를 흘러, 샤워 헤드(240)에 의해 분산되어 서셉터(217)의 표면이나 처리실(201)의 내벽 등에 공급되고, 배기 덕트(259) 내를 흘러, 배기구(260)를 통하여 배기관(261)으로부터 배기된다.
이때, 동시에 밸브 vf1∼vf3, vg1∼vg3을 열어, 불활성 가스 공급관(213f, 213g) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘려, 클리닝 가스인 ClF3 가스를 희석하도록 해도 된다. 불활성 가스 공급관(213f, 213g) 내를 흐른 N2 가스는, 각각 매스 플로우 컨트롤러(222f, 222g)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 N2 가스는 클리닝 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기 덕트(259) 내를 흘러, 배기구(260)를 통하여 배기관(261)으로부터 배기된다. N2 가스의 공급 유량을 제어함으로써, ClF3 가스의 농도를 제어할 수도 있다.
처리실(201) 내에 도입된 ClF3 가스, 또는 희석된 ClF3 가스는, 처리실(201) 내를 통과할 때에 처리실(201)의 내벽이나 서셉터(217)의 표면에 누적된 SiN 등의 박막을 포함하는 퇴적물과 접촉하고, 이때에 열화학 반응에 의해 퇴적물이 제거된다. 즉, ClF3 가스의 열분해에 의해 생기는 활성종과 퇴적물과의 에칭 반응에 의해 퇴적물이 제거된다.
또한, 전술한 바와 같이, 서셉터(217)를 구성하는 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에는, CVD법에 의한 SiC막의 코팅이 실시되어 있고, 또한 그 최표면에는 SiO막이 형성되어 있다. 그리고 이 SiO막은, HCD 가스를 이용한 SiC막 상에의 실리콘 함유층의 형성과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에서의 O2 가스와 H2 가스를 이용한 실리콘 함유층의 산화 처리를 반복함으로써 형성되어 있다. 이와 같은 방법에 의해 형성된 SiO막은, CVD법에 의해 SiC막 표면에 형성된 SiO막에 비해, 높은 에칭 내성을 갖는다. 그 결과, ClF3 가스를 이용하여 퇴적물을 제거할 때의 SiO막의 에칭을 억제할 수 있다. 그리고, SiO막의 기초인 CVD-SiC막의 에칭을 회피할 수 있어, CVD-SiC막의 기초인 카본 기재 혹은 Si 함침 SiC 기재가 노출되는 것에 의한 웨이퍼(200)나 처리실(201) 내의 오염을 방지할 수 있다.
[퍼지(S5d)]
미리 설정된 퇴적물의 에칭 시간이 경과하고, 처리실(201) 내의 클리닝이 종료되면, 밸브 ve1∼ve3을 닫음으로써, ClF3 가스, 또는 희석된 ClF3 가스의 처리실(201) 내에의 공급을 정지한다. 그 후, 처리실(201) 내에 N2 가스가 공급되고, 배기 덕트(259), 배기구(260)를 통하여 배기관(261)으로부터 배기됨으로써 처리실(201) 내가 퍼지된다.
또한, 클리닝 공정(S5)에서의 퇴적물의 에칭 조건으로서는,
처리실 내의 온도 : 350℃∼500℃,
처리실 내의 압력 : 6650㎩(50Torr)∼26600㎩(200Torr), 바람직하게는 13300㎩(100Torr) 이상 19950㎩(150Torr),
ClF3 가스 공급 유량 : 0.5∼5slm,
N2 가스 공급 유량 : 1∼20slm
이 예시되고, 각각의 에칭 조건을, 각각의 범위 내의 임의의 값으로 일정하게 유지함으로써 박막의 에칭이 이루어진다.
클리닝 가스로서는, ClF3 가스 이외에, 예를 들면 NF3 가스, HF 가스, F2 가스 등의 불소 함유 가스를 이용해도 된다.
<서셉터 표면에의 SiO막 재형성(S6)>
전술한 클리닝 공정(S5)을 실시하면, SiN 등의 박막을 포함하는 퇴적물이 에칭될뿐만 아니라, SiO막 형성 공정(S1)에서 형성한 SiO막도 미량이지만 에칭되게 되는 경우가 있다. 이것은, 예를 들면 서셉터(217)의 표면에 부착된 퇴적물의 두께가 서셉터(217)의 표면에 걸쳐서 균일하게는 되지 않기 때문에, 퇴적물이 얇은 부분이 먼저 에칭되고, 그 부위에서의 SiO막이 클리닝 중에 노출되어 ClF3 가스에 장시간 쏘여지게 되거나, 부위에 따라 퇴적물의 에칭 레이트가 상이한 경우에, 에칭 레이트가 빠른 부분에서의 퇴적물이 먼저 에칭되고, 그 부위에서의 SiO막이 클리닝 중에 노출되어 ClF3 가스에 장시간 쏘여지게 되거나 하기 때문이다. 그 때문에, 클리닝 공정(S5)을 실시한 후에는, 프리 코트 공정(S3)이나 박막 형성 공정(S4)을 실시하기 전에, SiO막 형성 공정(S1) 및 개질 공정(S2)을 다시 실시한다. 이에 의해, SiO막을 수복하여, SiO막에 의한 CVD-SiC막의 내에칭 효과를 지속시킬 수 있어, 카본 기재 혹은 Si 함침 SiC 기재의 표면에 형성된 CVD-SiC막의 에칭을 확실하게 회피할 수 있다.
또한, 클리닝 공정(S5)을 실시한 후에, 계속해서 SiO막 형성 공정(S1)이나 개질 공정(S2)을 실시함으로써, 클리닝 후에 처리실(201) 내에 잔류하는 잔류 불소(F) 등의 클리닝 잔사를 효율적으로 제거하는 것이 가능하게 된다.
즉, 클리닝 공정(S5)을 실시한 후에, SiO막 형성 공정(S1)이나 개질 공정(S2)을 다시 행하는 과정에서, 처리실(201) 내에 감압 하에서 O2 가스와 H2 가스를 공급할 때에(S1e, S2b), 처리실(201) 내에 공급된 H2 가스와 잔류 불소(F)가 반응하여 HF가 생성(F가 소비)됨으로써, 또한, 처리실(201) 내에 공급된 O2 가스에 의해 잔류 불소(F)가 치환됨으로써, 게다가, 감압 하의 처리실(201) 내에 공급된 H2 가스와 O2 가스와의 반응에 의해 생긴 원자상 산소 등의 O를 함유하는 반응종에 의해 잔류 불소(F)가 치환됨으로써, 잔류 불소(F) 등의 클리닝 잔사를 제거하는 것이 가능하게 된다. 또한, 잔류 불소(F) 등의 클리닝 잔사의 제거에는, 원자상 산소 등의 O를 함유하는 반응종이 특히 크게 기여하게 된다.
또한, 클리닝 후의 SiO막의 재형성은, SiO막의 수복 효과나 클리닝 잔사의 제거 효과를 얻기 위해서도, 클리닝할 때마다 매회 행하는 것이 바람직하다. 즉, 클리닝과 SiO막의 재형성은 세트로 행하는 것이 바람직하다.
또한, SiO막 형성 공정(S1) 및 개질 공정(S2)을 재실시한 후에는, 박막 형성 공정(S4)을 재개하기 전에, 다음 회의, 박막 형성 공정(S4)에서 성막하는 박막과 동일한 막, 즉 SiN막으로 처리실(201) 내벽 등을 덮는 프리 코트 공정(S3)을 다시 실시한다. 이때, SiO로부터 SiN으로 조성비를 조금씩 변화시킨 SiON막을, SiO막 상에 형성하도록 해도 된다.
또한, SiO막 상에 SiO로부터 SiN으로 조성비를 조금씩 변화시킨 SiON막을 형성하는 경우에는, HCD 가스 공급 공정(S3b)과, NH3 가스 공급 공정(S3c)과, O2 가스 공급 공정을 1사이클로 하여 이 사이클을 소정 횟수 실시함과 함께, 사이클마다, 소정의 공정에서의 처리실 내 압력이나 가스 공급 시간을 변화시키도록 하면 된다.
예를 들면, O2 가스 공급 공정에서의 처리실 내 압력(O2 가스 분압)을 처음에는 높게 설정해 놓고, 사이클마다 서서히 낮게 해 가거나, O2 가스 공급 시간을 처음에는 길게 설정해 놓고, 사이클마다 서서히 짧게 해 가거나 함으로써, SiO막 상에 SiO로부터 SiN으로 조성비를 조금씩 변화시킨 SiON막을 형성할 수 있다. 또한, SiO막 상에 형성되게 되는 SiON막은, SiO막과의 계면에 근접함에 따라 산소 농도가 높아지고, 표면에 근접함에 따라 산소 농도가 낮아지도록 구성되게 된다.
또한, 이 SiON막을 형성한 후, 연속하여, HCD 가스 공급 공정(S3b)과, NH3 가스 공급 공정(S3c)을 1사이클로 하여 이 사이클을 소정 횟수 실시함으로써 SiON막 상에 SiN막을 형성하도록 해도 된다. 이에 의해, SiO막, SiO로부터 SiN으로 조성비를 조금씩 변화시킨 SiON막 및 SiN막의 적층막(SiN막/SiON막/SiO막)이 형성되게 된다. 또한, SiO막과 SiN막과의 사이에 형성되게 되는 SiON막은, SiO막과의 계면에 근접함에 따라 산소 농도가 높아지고, SiN막과의 계면에 근접함에 따라 산소 농도가 낮아지도록 구성되게 된다.
SiON막을 형성할 때의 처리 조건은, O2 가스 공급 공정 이외는 전술한 프리 코트 공정(S3), 즉 전술한 박막 형성 공정(S4)에서의 처리 조건과 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다. 또한, O2 가스 공급 공정에서의 처리실 내 압력은, 예를 들면 10∼5000㎩의 범위 내의 압력으로 하고, O2 가스의 공급 유량은, 예를 들면 100∼10000sccm의 범위 내의 유량으로 하고, O2 가스로 웨이퍼(200)를 쏘이는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들면 1∼120초간의 범위 내의 시간으로 하고, 웨이퍼(200)의 온도는 HCD 가스의 공급 시 및 NH3 가스의 공급 시와 마찬가지로, 300∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 온도로 한다.
이와 같이, SiO막 상에, SiO로부터 SiN으로 조성비를 조금씩 변화시킨 SiON막이나 이 SiON막과 SiN막과의 적층막(SiN막/SiON막)을 형성함으로써, 박막 형성 공정(S4)을 반복함으로써 SiON막이나 SiN막/SiON막 상에 퇴적되는 SiN막에 가해지는 응력을 저감(완화)시킬 수 있다. 이에 의해, SiN막의 깨짐이나 벗겨짐을 억제할 수 있어, 처리실(201) 내에서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
(3) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 기재하는 하나 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태에 따르면, 서셉터(217)를 구성하는 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD법에 의한 SiC막의 코팅이 실시되어 있고, 또한 그 최표면에는 SiO막이 형성되어 있다. 그리고, 이 SiO막은, SiO막 형성 공정(S1)에 설명한 대로, HCD 가스를 이용한 SiC막 상에의 실리콘 함유층의 형성과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에서의 O2 가스와 H2 가스를 이용한 실리콘 함유층의 산화 처리를 반복함으로써 형성되어 있다.
이와 같은 방법에 의해 형성된 SiO막은, CVD법에 의해 SiC막 표면에 형성된 SiO막에 비해, 높은 에칭 내성을 갖는다. 본 실시 형태에 따른 SiO막 형성 공정(S1)에 의하면, 예를 들면, TEOS 가스 등의 원료를 이용하여 CVD법에 의해 SiC막 상에 SiO막을 형성하는 경우나, DCS 가스와 N2O 가스를 이용하여 CVD법에 의해 SiC막 상에 SiO막을 형성하는 경우보다도, 에칭 내성이 높은 SiO막, 즉, 클리닝 시에서 에칭 속도가 낮은 SiO막을 형성하는 것이 가능하게 된다.
그 결과, 클리닝 공정(S5)을 실시할 때의 SiO막의 에칭을 억제할 수 있다. 그리고, SiO막의 기초인 CVD-SiC막의 에칭(막 감소)을 회피할 수 있어, CVD-SiC막의 기초인 카본 기재 혹은 Si 함침 SiC 기재가 노출되되는 것에 의한 웨이퍼(200)나 처리실(201) 내의 오염을 방지할 수 있다.
(b) 본 실시 형태에 따른 SiO막 형성 공정(S1)에 의하면, CVD법이나 열산화법에 의해 SiC막 표면에 SiO막을 형성하는 경우에 비해, SiO막 내의 불순물 함유량을 저감시킬 수 있다.
예를 들면 TEOS 가스 등의 원료를 이용하여 CVD법에 의해 SiC막 상에 SiO막을 형성하는 경우, 형성되는 SiO막 내에, TEOS에 포함되는 카본(C) 등의 불순물이 혼입되게 되는 경우가 있다. 또한, O2 가스 등을 이용하여 열산화법에 의해 SiC막 표면을 산화하여 SiO막을 형성하는 경우, SiC막 내에 포함되는 불순물로서의 철(Fe)이나 니켈(Ni) 등의 금속 오염 물질이, 형성되는 SiO막 내에 들어가게 되는 경우가 있다. 이들 SiO막을 SiC막 표면에 형성한 서셉터에 의해 웨이퍼(200)를 지지한 상태에서, 웨이퍼(200)에 대하여 예를 들면 SiN막의 성막을 행한 경우, SiN막의 성막 중에, SiO막 내에 포함되는 불순물이 바깥쪽으로 확산되게 되어, SiN막 내에 들어가, SiN막이 오염되게 되는 경우가 있다.
이에 대하여, 본 실시 형태에 따른 SiO막 형성 공정(S1)에 의하면, HCD 가스를 이용한 SiC막 상에의 실리콘 함유층의 형성과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에서의 O2 가스와 H2 가스를 이용한 실리콘 함유층의 산화 처리와의 반복에 의해 SiO막을 형성하고, 또한, SiC막을 산화시키는 것은 아니기 때문에, 막 내의 불순물 함유량을 저감시킬 수 있다.
(c) 본 실시 형태에 따른 SiO막 형성 공정(S1)에 의하면, CVD법이나 열산화법에 의해 SiC막 표면에 SiO막을 형성하는 경우에 비해, 보다 저온에서 SiO막을 형성할 수 있다.
(d) 본 실시 형태에 따른 개질 공정(S2)에 의하면, SiO막 형성 공정(S1)에서 형성한 SiO막에 대하여 대기압 미만의 압력 분위기 하에서의 O2 가스와 H2 가스를 이용한 개질 처리를 더 실시한다. 이에 의해, SiO막의 에칭 내성을 보다 한층 더 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(e) 본 실시 형태에 따른 개질 공정(S2)에 의하면, SiO막 형성 공정(S1)에서 형성한 SiO막에 대하여 대기압 미만의 압력 분위기 하에서의 O2 가스와 H2 가스를 이용한 개질 처리를 더 실시한다. 이에 의해, SiO막 내의 불순물 함유량을 보다 한층 더 적게 할 수 있다. 즉, 감압 분위기 하에서 O2 가스에 H2 가스를 첨가함으로써, O2 어닐링이나 N2 어닐링에 비해 대폭적인 막 내 불순물 제거 효과가 얻어진다.
(f) 본 실시 형태에 따르면, 클리닝 공정(S5)을 실시한 후, 프리 코트 공정(S3)이나 박막 형성 공정(S4)을 실시하기 전에, SiO막 형성 공정(S1) 및 개질 공정(S2)을 다시 실시한다. 이에 의해, SiO막을 수복하여, SiO막에 의한 CVD-SiC막의 내에칭 효과를 지속시킬 수 있어, 카본 기재 혹은 Si 함침 SiC 기재의 표면에 형성된 CVD-SiC막의 에칭을 확실하게 회피할 수 있다.
(g) 본 실시 형태에 따르면 클리닝 공정(S5)을 실시한 후에, 계속해서 SiO막 형성 공정(S1)이나 개질 공정(S2)을 실시한다. 이에 의해, 클리닝 후에 처리실(201) 내에 잔류하는 잔류 불소(F) 등의 클리닝 잔사를 효율적으로 제거하는 것이 가능하게 된다.
(h) 본 실시 형태에 따르면, SiO막 형성 공정(S1), 개질 공정(S2) 및 박막 형성 공정(S4)을, 동일한 처리 용기(202) 내에서 연속하여 행할 수 있다. 이에 의해, 기판 처리의 생산성을 향상시킬 수 있다.
[실시예]
이하에, 본 발명의 실시예 1∼2를 설명한다.
(실시예 1)
도 8은 비교적 저압의 조건에서의 ClF3 가스에 의한 Si, SiN, SiC, Quartz의 드라이 에칭 레이트(D. E. R)를 비교 평가한 결과이다.
도 8에 도시한 평가에서는, 평가 샘플로서 Si, SiN, SiC, Quartz의 칩을 준비하고, 각각에 대하여, ClF3 가스를 이용하여 에칭을 행하였다. 에칭 조건으로서는, 평가 샘플의 온도(클리닝 온도)를 400℃, 처리실 내 압력을 865㎩(6.5Torr), ClF3 가스 유량을 0.2slm, N2 가스 유량을 0.8slm으로 하였다.
도 8로부터, 드라이 에칭 레이트는, Quartz가 가장 작고, SiC, SiN, Si의 순으로 커지는 것을 알 수 있다(Quartz<SiC<SiN<Si). 즉, 이들 재료 중에서, Quartz가 가장 에칭되기 어려운 재료인 것을 알 수 있다. 따라서, 카본 기재 혹은 Si 함침 SiC 기재의 표면에 형성된 CVD-SiC막을 덮도록 Quartz로 이루어지는 플레이트 부재(커버 부재)를 설치할 수 있으면, CVD-SiC막의 에칭을 유효하게 억제할 수 있게 된다. 그러나, Quartz로 이루어지는 플레이트 부재를, 복잡한 서셉터의 표면 형상에 맞추어 간극이 생기지 않도록 정밀하게 가공하거나, 열전도를 확보할 수 있도록 얇게 가공하거나 하는 것은 매우 곤란하다. 따라서, 전술한 실시 형태와 같이, Quartz의 플레이트를 이용하지 않고, SiO막을 형성함으로써 CVD-SiC막을 보호하도록 하는 것이, 현실적 또한 유효한 수단으로 된다.
(실시예 2)
도 9는 CVD-SiC막의 보호에 이용할 수 있는 각종 실리콘 산화물 재료와 SiN의 ClF3 가스에 의한 드라이 에칭 레이트(D. E. R)를 비교 평가한 결과이다.
도 9에 도시한 평가에서는, 평가 샘플로서, Quartz, Thermal-SiO, CVD-SiO, New-SiO(1), New-SiO(2), SiN의 칩을 준비하고, 각각에 대하여 ClF3 가스를 이용하여 에칭을 행하였다. 에칭 조건으로서는, 평가 샘플의 온도(클리닝 온도)를 400℃, 처리실 내 압력을 13300㎩(100Torr), ClF3 가스 유량을 1slm, N2 가스 유량을 9slm으로 하였다.
또한, Thermal-SiO는, 고온 산소 분위기 하에서의 열산화에 의해 형성한 SiO막으로 이루어지는 샘플이다. Thermal-SiO의 형성 조건은, 처리실 내 온도(처리 온도)를 1000℃, 처리실 내 압력(처리 압력)을 대기압, 분위기는 산소(O2) 가스 100％로 하고, 막 두께를 1000Å 정도로 하였다.
또한, CVD-SiO는, DCS 가스와 N2O 가스를 이용하여 CVD법에 의해 형성한 SiO막으로 이루어지는 샘플이다. CVD-SiO의 형성 조건은, 처리실 내 온도(처리 온도)를 780℃, 처리실 내 압력(처리 압력)을 50㎩(0.38Torr), DCS 가스 유량을 100sccm, N2O 가스 유량을 200sccm으로 하고, 막 두께를 6000Å 정도로 하였다.
또한, New-SiO(1)는, 전술한 실시 형태와 같이 HCD 가스를 이용한 실리콘 함유층의 형성과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에서의 O2 가스와 H2 가스를 이용한 실리콘 함유층의 산화 처리를 반복함으로써 형성한 SiO막의 샘플이다. New-SiO(1)의 형성 조건은, 처리실 내 온도(처리 온도)를 600℃, HCD 가스 유량을 0.2slm, HCD 가스 공급 시의 처리실 내 압력(처리 압력)을 399㎩(3Torr), O2 가스 유량을 2.0slm, H2 가스 유량을 1.8slm, O2 가스와 H2 가스와의 공급 시의 처리실 내 압력(처리 압력)을 1∼100㎩(0.008∼0.75Torr)로 하고, 막 두께를 1700Å 정도로 하였다.
또한, New-SiO(2)는, New-SiO(1)의 샘플에 대하여, 대기압 미만의 압력 분위기 하에서 O2 가스와 H2 가스를 이용하여 개질 처리를 더 실시한 SiO막으로 이루어지는 샘플이다. 개질 처리의 조건은, New-SiO(1)의 형성 조건에서의 O2 가스와 H2 가스의 공급 시의 조건과 마찬가지로 하였다.
또한, SiN은, DCS 가스와 NH3 가스를 이용하여 CVD법에 의해 형성한 SiN막으로 이루어지는 샘플이다. SiN의 형성 조건은, 처리실 내 온도(처리 온도)를 760℃, 처리실 내 압력(처리 압력)을 10∼500㎩, DCS 가스 유량을 100∼500sccm, NH3 가스 유량을 500∼5000sccm으로 하고, 막 두께를 상기 각 샘플보다도 두껍게 하였다.
도 9에 의하면, 드라이 에칭 레이트는 Quartz가 가장 작고, Thermal-SiO, New-SiO(2), New-SiO(1), CVD-SiO, SiN의 순으로 커지는 것을 알 수 있다. 즉, 이들 재료 중에서, Quartz가 가장 에칭되기 어려운 재료인 것을 알 수 있다. 그러나, Quartz로 이루어지는 플레이트 부재를, 복잡한 서셉터의 표면 형상에 맞추어 간극이 생기지 않도록 정밀하게 가공하거나, 열전도를 확보할 수 있도록 얇게 가공하거나 하는 것은, 전술한 바와 같이 매우 곤란하다.
또한, 도 9에 의하면, Thermal-SiO의 드라이 에칭 레이트도 비교적 작아, 에칭되기 어려운 재료인 것을 알 수 있다. Thermal-SiO막은, 서셉터 표면에 형성된 CVD-SiC막을 드라이 분위기(O2 가스 분위기) 또는 웨트 분위기(H2O 분위기)에서 산화시킴으로써 형성된다. 그러나, 이러한 방법에서는, CVD-SiC막 자체를 산화시키게 되어, CVD-SiC막의 막 감소를 수반하게 된다. 그리고, CVD-SiC막은 비교적 얇기 때문에, 이 산화 처리를 반복하면, CVD-SiC막의 막 두께 감소 혹은 소실에 의해 CVD-SiC막에 의한 오염 억제 효과가 약해짐으로써 기초의 카본 기재 혹은 Si 함침 SiC 기재로부터의 오염이 생기기 쉬워진다. 또한, CVD-SiC막의 표면을 산화시키기 위해서는, CVD-SiC막을 1000℃ 이상의 고온에서 가열할 필요가 있고, 원하는 두께의 SiO막을 형성하는 데에 긴 시간을 요하게 된다. 예를 들면, CVD-SiC막을 1200℃의 O2 가스 분위기 하에서 열산화하여 두께가 3000Å의 SiO막을 형성하는 경우, 20시간 이상 걸리는 경우가 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 열산화에 의해 CVD-SiC막 표면을 산화하여 SiO막을 형성하는 경우, SiC막 내에 포함되는 불순물로서의 철(Fe)이나 니켈(Ni) 등의 금속 오염 물질이, 형성되는 SiO막 내에 들어가게 되는 경우가 있다.
이상의 점으로부터, CVD-SiC막의 보호에 이용할 수 있는 실리콘 산화물로서는, CVD-SiO 혹은 New-SiO(1)나 New-SiO(2)가 유용하다고 할 수 있다. 그러나, New-SiO(1)나 New-SiO(2) 쪽이, CVD-SiO보다도 저온에서 성막하고 있음에도 불구하고, CVD-SiO보다도 드라이 에칭 레이트가 낮아(즉 에칭 내성이 높아), 바람직하다. 또한, New-SiO(1)나 New-SiO(2) 쪽이, CVD-SiO보다도 저온에서 성막하고 있음에도 불구하고, CVD-SiO보다도 막 내 불순물 농도가 낮은 것도 확인되어 있어, 이 점에서도 바람직하다.
또한, 도 9에 도시한 바와 같이, New-SiO(2) 쪽이, New-SiO(1)보다도 에칭 내성이 높지만, 또한, New-SiO(2) 쪽이, New-SiO(1)보다도 막 내 불순물 농도가 낮은 것도 확인되어 있다. 즉, New-SiO(2)에서의 개질 처리에 의해, New-SiO(1)의 에칭 내성을 높게 할 수 있고, 또한, New-SiO(1)의 막 내 불순물 농도를 저감할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, New-SiO(2)에서의 개질 처리는, New-SiO(1) 형성 시의 온도보다도 높은 온도 하에서 행하는 쪽이, 에칭 내성을 보다 높일 수 있고, 또한, 막 내 불순물 농도를 보다 저감할 수 있는 것도 확인되어 있다.
또한, 도 9에서는, New-SiO(1)에 대한 SiN의 에칭 선택비(SiN/New-SiO(1))는 2.5 정도이고, New-SiO(2)에 대한 SiN의 에칭 선택비(SiN/New-SiO(2))는, 2.6 정도이지만, 다른 평가에서는, 클리닝 조건을 조정함으로써, 에칭 선택비(SiN/New-SiO(1)) 및 에칭 선택비(SiN/New-SiO(2))를, 모두 2.5∼20 이상으로 할 수 있는 것도 확인되어 있다.
<다른 실시 형태>
또한, 전술한 실시 형태에서는, 기판 처리 장치로서 한번에 1매의 기판을 처리하는 매엽식의 장치를 이용하여 성막하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 기판 처리 장치로서 한번에 복수매의 기판을 처리하는 배치식의 종형 장치를 이용하여 성막하도록 해도 된다.
도 10은 본 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 종형 장치의 종형 처리로의 개략 구성도로서, (a)는 처리로(302) 부분을 종단면으로 나타내고, (b)는 처리 로(302) 부분을 도 10의 (a)의 A-A선 단면도로 나타낸다.
도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 처리로(302)는 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(307)를 갖는다. 히터(307)는 원통 형상이며, 유지판으로서의 히터 베이스에 지지됨으로써 수직하게 설치되어 있다.
히터(307)의 내측에는, 히터(307)와 동심원 형상으로 반응관으로서의 프로세스 튜브(303)가 배설되어 있다. 프로세스 튜브(303)는, 예를 들면 석영(SiO2)이나 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 프로세스 튜브(303)의 통 중공부에는 처리실(301)이 형성되어 있고, 기판으로서의 웨이퍼(200)를, 후술하는 보트(317)에 의해 수평자세로 수직 방향으로 다단으로 정렬한 상태에서 수용 가능하게 구성되어 있다.
프로세스 튜브(303)의 하방에는, 프로세스 튜브(303)와 동심원 형상으로 매니폴드(309)가 배설되어 있다. 매니폴드(309)는, 예를 들면 스테인리스 등으로 이루어지고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(309)는, 프로세스 튜브(303)의 하단에 계합하고 있으며, 프로세스 튜브(303)를 지지하도록 설치되어 있다. 또한, 매니폴드(309)와 프로세스 튜브(303)와의 사이에는, 시일 부재로서의 O링(320a)이 설치되어 있다. 매니폴드(309)가 히터 베이스에 지지됨으로써, 프로세스 튜브(303)는 수직으로 설치된 상태로 되어 있다. 프로세스 튜브(303)와 매니폴드(309)에 의해 반응 용기가 형성된다.
매니폴드(309)에는, 제1 가스 도입부로서의 제1 노즐(333a)과, 제2 가스 도입부로서의 제2 노즐(333b)이, 매니폴드(309)의 측벽을 관통하도록 접속되어 있다. 제1 노즐(333a)과 제2 노즐(333b)은, 각각 수평부와 수직부를 갖는 L자 형상이고, 수평부가 매니폴드(309)에 접속되고, 수직부가 프로세스 튜브(303)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에서의 원호 형상의 공간에, 프로세스 튜브(303)의 하부로부터 상부의 내벽을 따라서, 웨이퍼(200)의 적재 방향을 향하여 상승하도록 설치되어 있다. 제1 노즐(333a), 제2 노즐(333b)의 수직부의 측면에는, 가스를 공급하는 공급 구멍인 제1 가스 공급 구멍(348a), 제2 가스 공급 구멍(348b)이 각각 형성되어 있다. 이 제1 가스 공급 구멍(348a), 제2 가스 공급 구멍(348b)은, 각각 하부로부터 상부에 걸쳐서 동일한 개구 면적을 갖고, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다.
제1 노즐(333a), 제2 노즐(333b)에 접속되는 가스 공급계는, 전술한 실시 형태와 마찬가지이다. 단, 본 실시 형태에서는, 제1 노즐(333a)에 원료 가스 공급계, 클리닝 가스 공급계 및 제1 불활성 가스 공급계가 접속되고, 제2 노즐(333b)에 반응 가스 공급계, 산소 함유 가스 공급계, 수소 함유 가스 공급계 및 제2 불활성 가스 공급계가 접속되는 점이, 전술한 실시 형태와 상이하다. 즉, 본 실시 형태에서는, 원료 가스와 반응 가스를, 각각의 노즐에 의해 공급한다.
매니폴드(309)에는, 처리실(301) 내의 분위기를 배기하는 배기관(331)이 설치되어 있다. 배기관(331)에는, 압력 검출기로서의 압력 센서(345) 및 압력 조정기로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(342)를 통하여, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(346)가 접속되어 있고, 압력 센서(345)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(342)를 조정함으로써, 처리실(301) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)으로 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, APC 밸브(342)는 밸브를 개폐하여 처리실(301) 내의 진공 배기ㆍ진공 배기 정지를 할 수 있고, 또한 밸브 개방도를 조정하여 처리실(301) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있는 개폐 밸브이다.
매니폴드(309)의 하방에는, 매니폴드(309)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 로구 덮개체로서의 시일 캡(319)이 설치되어 있다. 시일 캡(319)은, 매니폴드(309)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 맞닿아지도록 되어 있다. 시일 캡(319)은, 예를 들면 스테인리스 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 시일 캡(319)의 상면에는, 매니폴드(309)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(320b)이 설치되어 있다. 시일 캡(319)의 처리실(301)과 반대측에는, 후술하는 보트(317)를 회전시키는 회전 기구(367)가 설치되어 있다. 회전 기구(367)의 회전축(355)은, 시일 캡(319)을 관통하여, 보트(317)에 접속되어 있고, 보트(317)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 캡(319)은, 프로세스 튜브(303)의 외부에 배치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(315)에 의해, 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있고, 이에 의해 보트(317)를 처리실(301) 내에 대하여 반입 반출하는 것이 가능하게 되어 있다.
기판 지지구로서의 보트(317)는, 복수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 또한 서로 중심을 일치시킨 상태에서 정렬시켜 다단으로 유지하도록 구성되어 있다. 보트(317)는, 형상 가공이 실시된 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD법에 의해 SiC막의 코팅이 실시되고, 또한 그 최표면에 SiO막이 형성되어 이루어진다. 또한, SiO막을 형성하는 방법에 대해서는, 전술한 실시 형태와 마찬가지이다.
또한, 보트(317)의 하부에는, 예를 들면 석영이나 탄화규소 등의 내열 재료로 이루어지는 단열 부재(318)가 설치되어 있어, 히터(307)로부터의 열이 시일 캡(319)측으로 전달되기 어려워지도록 구성되어 있다. 프로세스 튜브(303) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(363)가 설치되어 있고, 온도 센서(363)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(307)에의 통전 상태를 조정함으로써, 처리실(301) 내의 온도가 소정의 온도 분포로 되도록 구성되어 있다. 온도 센서(363)는, 제1 노즐(333a) 및 제2 노즐(333b)과 마찬가지로, 프로세스 튜브(303)의 내벽을 따라서 설치되어 있다.
제어부(제어 수단)인 컨트롤러(380)는, APC 밸브(342), 히터(307), 온도 센서(363), 진공 펌프(346), 회전 기구(367), 보트 엘리베이터(315), 밸브 va1∼va3, vb1∼vb3, vc1∼vc3, vd1∼vd3, ve1∼ve3, vf1∼vf3, vg1∼vg3, 유량 컨트롤러(222a, 222b, 222c, 222d, 222e, 222f, 222g) 등의 동작을 제어한다.
이러한 종형 장치를 이용하여, 전술한 실시 형태에서의 SiO막 형성 공정(S1), 개질 공정(S2), 프리 코트 공정(S3), 박막 형성 공정(S4)을 순서대로 실시한다. 그리고, 박막 형성 공정(S4)을 반복함으로써 퇴적물의 두께가 소정의 두께에 도달하면, 전술한 실시 형태에서의 클리닝 공정(S5)을 실시한다. 클리닝 공정(S5)이 종료되면, SiO막 형성 공정(S1), 개질 공정(S2) 및 프리 코트 공정(S3)을 다시 실시한 후, 박막 형성 공정(S4)의 실시를 재개한다.
본 실시 형태에 따른 종형 장치를 이용해도, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 원료 가스와 반응 가스를 각각의 노즐에 의해 공급함으로써, 노즐 내에서의 성막 반응을 억제할 수 있어, 노즐 내의 폐색이나 이물의 발생을 억제할 수 있다.
<본 발명의 또 다른 실시 형태>
전술한 실시 형태에서는, 박막 형성 공정(S4)에서 SiN막을 형성하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 경우에 한정되지 않고, SiON막, SiCN막, SiOCN막, SiOC막, Poly-Si막 등의 SiO막 이외의 실리콘계 박막을 형성하는 경우나, 금속계 박막을 형성하는 경우라도 바람직하게 적용 가능하다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
<본 발명의 바람직한 양태>
이하, 본 발명의 바람직한 양태에 대하여 부기한다.
본 발명의 일 양태에 따르면,
카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD법에 의한 SiC막의 코팅이 실시되어 이루어지는 기판 지지구를 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 형성하는 공정과,
상기 처리 용기 내에서, 표면에 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 상에 실리콘 산화막 이외의 박막을 형성하는 공정과,
상기 박막을 형성하는 공정을 반복하여 행한 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정과,
상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 재형성하는 공정
을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 실리콘 산화막을 형성하는 공정 후에, 표면에 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정을 더 갖는다.
또한 바람직하게는, 상기 실리콘 산화막을 형성하는 공정 후에, 표면에 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정을 더 갖는다.
또한 바람직하게는, 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정 후에, 표면에 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정을 더 갖는다.
바람직하게는, 상기 실리콘 산화막을 재형성하는 공정 후에, 표면에 상기 실리콘 산화막이 재형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 재형성된 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정을 더 갖는다.
또한 바람직하게는, 상기 실리콘 산화막을 재형성하는 공정 후에, 표면에 상기 실리콘 산화막이 재형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 재형성된 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정을 더 갖는다.
또한 바람직하게는, 재형성된 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정 후에, 표면에 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막이 재형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 재형성된 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정을 더 갖는다.
또한 바람직하게는, 상기 실리콘 산화막을 형성하는 공정, 상기 퇴적물을 제거하는 공정 및 상기 실리콘 산화막을 재형성하는 공정은, 상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지하지 않고 행한다.
또한 바람직하게는, 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정, 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정, 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정, 상기 재형성된 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정, 상기 재형성된 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정 및 상기 재형성된 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정은, 상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지하지 않고 행한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면,
기판을 수용하여 처리하는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에서 기판을 지지하는 기판 지지구로서, 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD법에 의한 SiC막의 코팅이 실시되어 이루어지는 기판 지지구와,
상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하는 실리콘 함유 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하는 불소 함유 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계와,
상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 형성하는 공정과,
상기 처리 용기 내에서, 표면에 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 상에 실리콘 산화막 이외의 박막을 형성하는 공정과,
상기 박막을 형성하는 공정을 반복하여 행한 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정과,
상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 재형성하는 공정
을 행하도록, 상기 처리 가스 공급계, 상기 실리콘 함유 가스 공급계, 상기산소 함유 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 불소 함유 가스 공급계 및 상기 배기계를 제어하는 제어부
를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면,
기판을 수용하여 처리하는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에서 기판을 지지하는 기판 지지구로서, 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD법에 의한 SiC막의 코팅이 실시되어 이루어지는 기판 지지구와,
상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계
를 갖고,
상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지하지 않은 상태에서, 상기 처리 용기 내에의 실리콘 함유 가스의 공급, 배기에 의한 상기 기판 지지구 표면 상에의 실리콘 함유층의 형성과, 대기압 미만의 압력 분위기로 한 상기 처리 용기 내에의 산소 함유 가스와 수소 함유 가스와의 공급, 배기에 의한 상기 실리콘 함유층의 산화 처리와의 반복에 의해 상기 기판 지지구 표면 상에 실리콘 산화막을 형성하고,
상기 실리콘 산화막을 형성한 후의 상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지한 상태에서, 상기 처리 용기 내에의 처리 가스의 공급, 배기에 의해 기판을 처리하고,
상기 기판 지지구에 의해 처리 완료된 기판을 지지하지 않은 상태에서, 상기 처리 용기 내에의 클리닝 가스의 공급, 배기에 의해, 상기 기판 처리 시에 상기 기판 지지구에 부착된 퇴적물을 제거하고,
상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지하지 않은 상태에서, 상기 처리 용기 내에의 실리콘 함유 가스의 공급, 배기에 의한 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구 표면 상에의 실리콘 함유층의 형성과, 대기압 미만의 압력 분위기로 한 상기 처리 용기 내에의 산소 함유 가스와 수소 함유 가스와의 공급, 배기에 의한 상기 실리콘 함유층의 산화 처리와의 반복에 의해 상기 기판 지지구 표면 상에 실리콘 산화막을 재형성하도록
상기 처리 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 클리닝 가스 공급계, 및, 상기 배기계를 제어하는 제어부
를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면,
기판을 처리할 때에 상기 기판을 지지하는 기판 지지구로서, 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD법에 의한 SiC막의 코팅이 실시되어 이루어지는 기판 지지구에 대하여, 실리콘 함유 가스를 이용한 상기 SiC막 상에의 실리콘 함유층의 형성과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에서의 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 이용한 상기 실리콘 함유층의 산화 처리와의 반복에 의해 상기 기판 지지구 표면 상에 실리콘 산화막을 형성하는 공정과,
상기 실리콘 산화막을 형성한 후의 상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지한 상태에서 처리 가스를 이용하여 기판을 처리하는 공정과,
상기 기판 처리 시에 상기 기판 지지구에 부착된 퇴적물을 클리닝 가스를 이용하여 제거하는 공정과,
상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구 표면 상에의 실리콘 함유 가스를 이용한 실리콘 함유층의 형성과, 대기압 미만의 압력 분위기 하에서의 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 이용한 상기 실리콘 함유층의 산화 처리와의 반복에 의해 상기 기판 지지구 표면 상에 실리콘 산화막을 재형성하는 공정
을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
200 : 웨이퍼(기판)
217 : 서셉터(기판 지지구)

Claims (11)

  1. 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD법에 의한 SiC막의 코팅이 실시되어 이루어지는 기판 지지구를 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 감압 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 형성하는 공정과,
    상기 처리 용기 내에서, 표면에 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 상에 실리콘 산화막 이외의 박막을 형성하는 공정과,
    상기 박막을 형성하는 공정을 반복하여 행한 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정과,
    상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 감압 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 재형성하는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막을 형성하는 공정 후에, 표면에 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 감압 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정을 더 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막을 형성하는 공정 후에, 표면에 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정을 더 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정 후에, 표면에 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정을 더 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막을 재형성하는 공정 후에, 표면에 상기 실리콘 산화막이 재형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 감압 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 재형성된 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정을 더 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막을 재형성하는 공정 후에, 표면에 상기 실리콘 산화막이 재형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 재형성된 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정을 더 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    재형성된 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정 후에, 표면에 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막이 재형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 재형성된 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정을 더 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막을 형성하는 공정, 상기 퇴적물을 제거하는 공정 및 상기 실리콘 산화막을 재형성하는 공정은, 상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지하지 않고 행하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD법에 의한 SiC막의 코팅이 실시되어 이루어지는 기판 지지구를 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 감압 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 형성하는 공정과,
    표면에 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 감압 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정과,
    표면에 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막 상에 실리콘 산화막 이외의 박막을 형성하는 공정과,
    상기 처리 용기 내에서, 표면에 상기 박막 및 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 상에 상기 박막을 형성하는 공정과,
    상기 박막을 형성하는 공정을 반복하여 행한 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정과,
    상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 감압 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정을 반복함으로써, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 재형성하는 공정과,
    표면에 상기 실리콘 산화막이 재형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 감압 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 재형성된 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정과,
    표면에 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막이 재형성된 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 재형성된 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막을 형성하는 공정, 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정, 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정, 상기 퇴적물을 제거하는 공정, 상기 실리콘 산화막을 재형성하는 공정, 상기 재형성된 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정 및 상기 재형성된 상기 개질 후의 상기 실리콘 산화막 상에 상기 박막을 형성하는 공정은, 상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지하지 않고 행하는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 기판을 수용하여 처리하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서 기판을 지지하는 기판 지지구로서, 카본 기재 또는 Si 함침 SiC 기재의 표면에 CVD법에 의한 SiC막의 코팅이 실시되어 이루어지는 기판 지지구와,
    상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
    상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하는 실리콘 함유 가스 공급계와,
    상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계와,
    상기 처리 용기 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계와,
    상기 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하는 불소 함유 가스 공급계와,
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계와,
    상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 처리와, 감압 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 처리를 반복함으로써, 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 형성하는 처리와,
    상기 처리 용기 내에서, 표면에 상기 실리콘 산화막이 형성된 상기 기판 지지구에 의해 기판을 지지한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 상에 실리콘 산화막 이외의 박막을 형성하는 처리와,
    상기 박막을 형성하는 처리를 반복하여 행한 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 지지구에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 처리와,
    상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구를 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서, 상기 처리 용기 내에 실리콘 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 함유층을 형성하는 처리와, 감압 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 처리를 반복함으로써, 상기 퇴적물 제거 후의 상기 기판 지지구의 표면에 실리콘 산화막을 재형성하는 처리
    를 행하도록, 상기 처리 가스 공급계, 상기 실리콘 함유 가스 공급계, 상기산소 함유 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 불소 함유 가스 공급계 및 상기 배기계를 제어하는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
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