KR101323088B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 클리닝 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

반도체 장치의 제조 방법, 클리닝 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101323088B1
KR101323088B1 KR1020110054996A KR20110054996A KR101323088B1 KR 101323088 B1 KR101323088 B1 KR 101323088B1 KR 1020110054996 A KR1020110054996 A KR 1020110054996A KR 20110054996 A KR20110054996 A KR 20110054996A KR 101323088 B1 KR101323088 B1 KR 101323088B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
processing container
containing gas
cleaning
processing
Prior art date
Application number
KR1020110054996A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110134323A (ko
Inventor
나오노리 아까에
요시로 히로세
고따로 무라까미
Original Assignee
가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 filed Critical 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
Publication of KR20110134323A publication Critical patent/KR20110134323A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101323088B1 publication Critical patent/KR101323088B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02167—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon carbide not containing oxygen, e.g. SiC, SiC:H or silicon carbonitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

석영에의 데미지 저감과 퇴적물의 제거 속도의 향상을 양립시키는 클리닝을 실현한다. 기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 기판 상에 박막을 형성하는 공정과, 박막을 형성하는 공정을 소정 횟수 실시한 후, 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하여 처리 용기 내를 클리닝하는 공정을 갖고, 처리 용기 내를 클리닝하는 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 처리 용기 내에 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 공급하여, 처리 용기 내에 부착된 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하도록 하였다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 클리닝 방법 및 기판 처리 장치{METHOD OF MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR DEVICE, METHOD OF CLEANING A PROCESS VESSEL, AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판 상에 박막을 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법, 클리닝 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 반도체 웨이퍼 등의 기판 상에, 예를 들면 질화실리콘막(Si3N4막) 등의 박막을 형성하는 박막 형성 공정이 있다. 박막 형성 공정은, 기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급함으로써 행해진다. 박막 형성 공정의 목적은 기판 상에의 박막 형성이지만, 실제로는, 기판 이외, 예를 들면 처리 용기의 내벽 등에도 박막을 포함하는 퇴적물이 부착되게 된다. 이와 같은 퇴적물은, 박막 형성 공정을 실시할 때마다 누적적으로 부착되고, 일정한 두께 이상에 도달하면 처리 용기의 내벽 등으로부터 박리되어, 처리 용기 내에의 이물(파티클) 발생 요인으로 되게 된다. 처리 용기 내에서 이물이 발생하고, 그것이 기판 상에 낙하한 경우, 제품의 수율 저하를 초래하게 된다. 그 때문에, 퇴적물의 두께가 일정한 두께에 도달할 때마다, 퇴적물을 제거함으로써 처리 용기 내를 클리닝할 필요가 있다.
이전에는, 퇴적물을 제거하는 방법으로서, 기판 처리 장치로부터 처리 용기를 구성하는 반응관 등의 부재를 제거하고, HF 수용액의 세정조에서 반응관 내벽 등에 부착된 퇴적물을 제거하는 웨트 클리닝법이 주류이었지만, 최근, 반응관 등을 제거할 필요가 없는 드라이 클리닝법이 이용되도록 되어 왔다. 드라이 클리닝법에 의하면, 반응관 등의 해체 시의 일손도 들지 않고, 반응관 등의 부재의 파손의 위험도 없어, 운용 코스트 저감으로 이어지며, 또한, 박막 형성 공정 재개까지의 시간 단축으로도 되어, 장치의 가동율 향상도 기대할 수 있다. 드라이 클리닝법으로서는, 예를 들면, 삼불화질소(NF3) 가스나 불소(F2) 가스나 삼불화염소(ClF3) 가스 등의 불소 함유 가스를 포함하는 클리닝 가스를 열에 의해 활성화하여 처리 용기 내에 공급하는 방법이 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌 1] 국제 공개 WO2007/116768호 팜플렛
드라이 클리닝법에서, 클리닝 가스를 처리 용기 내에 공급할 때, 처리 용기 내의 온도가 높을수록 퇴적물의 제거 속도는 커지지만, 반응관 등의 처리 용기 내의 부재의 재료로서 이용되고 있는 석영의 제거 속도도 커지기 때문에, 석영에의 데미지에 기인하는 이물 발생 등의 문제도 있다. 한편, 처리 용기 내의 온도가 낮을수록 석영에의 데미지도 작아지지만, 퇴적물의 제거 속도도 작아진다고 하는 문제가 있어, 석영에의 저데미지와 퇴적물의 제거 속도의 향상을 양립시키는 클리닝을 실현할 필요가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은, 석영에의 데미지 저감과 퇴적물의 제거 속도의 향상을 양립시키는 클리닝을 실현할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법, 클리닝 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면,
기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 공정과,
상기 박막을 형성하는 공정을 소정 횟수 실시한 후, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정을 갖고,
상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면,
기판 상에 박막을 형성하는 처리가 행해지는 처리 용기를 제공하는 공정과,
상기 박막을 형성하는 처리를 소정 횟수 실시한 후, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정을 갖고,
상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 클리닝 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면,
기판을 수용하는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내를 가열하는 히터와,
상기 처리 용기 내의 압력을 조정하는 압력 조정부와,
기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 소정 횟수 실시한 후, 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내를 클리닝 하도록 하고, 상기 클리닝 시, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하도록 상기 처리 가스 공급계, 상기 클리닝 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부
를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치에 의하면, 석영에의 데미지 저감과 퇴적물의 제거 속도의 향상을 양립시키는 클리닝을 실현하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도로, 처리로 부분을 종단면으로 도시하는 도면.
도 2는 본 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도로, 처리로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면.
도 3은 본 실시 형태의 성막 공정에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면.
도 4는 Poly-Si막, SiN막, SiCN막, SiO막의 에칭 레이트의 클리닝 가스종 의존성을 도시하는 그래프.
도 5는 SiO막에 대한 Poly-Si막, SiN막, SiCN막의 선택비의 클리닝 가스종 의존성을 도시하는 그래프.
도 6은 NF3 가스에 O2 가스와 H2 가스를 동시에 첨가하였을 때의 Poly-Si막, SiN막, SiCN막, SiO막의 에칭 레이트의 압력 의존성을 도시하는 그래프.
도 7의 (a)는 불소 함유 가스, 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스를 동시에 공급하는 모습을, (b)는 불소 함유 가스의 공급을 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스의 공급보다도 선행하여 행하는 모습을, (c)는 불소 함유 가스의 공급을 정지한 후에서 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스의 공급을 계속하는 모습을 도시하는 도면.
도 8은 불소 함유 가스, 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스의 봉입과 배기를 복수회 반복하는 모습을 도시하는 도면.
도 9는 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스를 교대로 공급하는 모습을 도시하는 도면.
이하에 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1은 본 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도로서, 처리로(202) 부분을 종단면으로 나타내고 있고, 도 2는 본 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 종형 처리로의 개략 구성도로서, 처리로(202) 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 나타내고 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 처리로(202)는 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 유지판으로서의 히터 베이스(도시 생략)에 지지됨으로써 수직으로 설치되어 있다. 또한, 히터(207)는, 후술하는 바와 같이 가스를 열에 의해 활성화시키는 활성화 기구로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원 형상으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관(203)이 배설되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들면 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지며, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성되어 있고, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 방향으로 다단으로 정렬한 상태에서 수용 가능하게 구성되어 있다.
처리실(201) 내에는, 제1 노즐(249a), 제2 노즐(249b), 제3 노즐(249c), 제4 노즐(249d)이 반응관(203)의 하부를 관통하도록 설치되어 있다. 제1 노즐(249a), 제2 노즐(249b), 제3 노즐(249c), 제4 노즐(249d)에는, 제1 가스 공급관(232a), 제2 가스 공급관(232b), 제3 가스 공급관(232c), 제4 가스 공급관(232d)이, 각각 접속되어 있다. 이와 같이, 반응관(203)에는 4개의 노즐(249a, 249b, 249c, 249d)과, 4개의 가스 공급관(232a, 232b, 232c, 232d)이 설치되어 있어, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
제1 가스 공급관(232a)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241a), 및 개폐 밸브인 밸브(243a)가 설치되어 있다. 또한, 제1 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)보다도 하류측에는, 제5 가스 공급관(232i)이 접속되어 있다. 이 제5 가스 공급관(232i)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241i), 및 개폐 밸브인 밸브(243i)가 설치되어 있다. 또한, 제1 가스 공급관(232a)에서의 제5 가스 공급관(232i)과의 접속 개소보다도 하류측에는, 제1 불활성 가스 공급관(232e)이 접속되어 있다. 이 제1 불활성 가스 공급관(232e)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241e), 및 개폐 밸브인 밸브(243e)가 설치되어 있다. 또한, 제1 가스 공급관(232a)의 선단부에는, 전술한 제1 노즐(249a)이 접속되어 있다. 제1 노즐(249a)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에서의 원호 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라서, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향하여 상승하도록 설치되어 있다. 제1 노즐(249a)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되어 있다. 제1 노즐(249a)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250a)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250a)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐서 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 갖고, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다. 주로, 제1 가스 공급관(232a), 매스 플로우 컨트롤러(241a), 밸브(243a), 제1 노즐(249a)에 의해 제1 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로, 제5 가스 공급관(232i), 매스 플로우 컨트롤러(241i), 밸브(243i)에 의해, 제5 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로, 제1 불활성 가스 공급관(232e), 매스 플로우 컨트롤러(241e), 밸브(243e)에 의해, 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다.
제2 가스 공급관(232b)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241b), 및 개폐 밸브인 밸브(243b)가 설치되어 있다. 또한, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)보다도 하류측에는, 제2 불활성 가스 공급관(232f)이 접속되어 있다. 이 제2 불활성 가스 공급관(232f)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241f), 및 개폐 밸브인 밸브(243f)가 설치되어 있다. 또한, 제2 가스 공급관(232b)의 선단부에는, 전술한 제2 노즐(249b)이 접속되어 있다. 제2 노즐(249b)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에서의 원호 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라서, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향하여 상승하도록 설치되어 있다. 제2 노즐(249b)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되어 있다. 제2 노즐(249b)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250b)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250b)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250b)은, 반응관(20)의 하부로부터 상부에 걸쳐서 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 갖고, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다. 주로, 제2 가스 공급관(232b), 매스 플로우 컨트롤러(241b), 밸브(243b), 제2 노즐(249b)에 의해 제2 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로, 제2 불활성 가스 공급관(232f), 매스 플로우 컨트롤러(241f), 밸브(243f)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다.
제3 가스 공급관(232c)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241c), 및 개폐 밸브인 밸브(243c)가 설치되어 있다. 또한, 제3 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)보다도 하류측에는, 제3 불활성 가스 공급관(232g)이 접속되어 있다. 이 제3 불활성 가스 공급관(232g)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241g), 및 개폐 밸브인 밸브(243g)가 설치되어 있다. 또한, 제3 가스 공급관(232c)의 선단부에는, 전술한 제3 노즐(249c)이 접속되어 있다. 제3 노즐(249c)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에서의 원호 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라서, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향하여 상승하도록 설치되어 있다. 제3 노즐(249c)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되어 있다. 제3 노즐(249c)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250c)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250c)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250c)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐서 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 갖고, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다. 주로, 제3 가스 공급관(232c), 매스 플로우 컨트롤러(241c), 밸브(243c), 제3 노즐(249c)에 의해 제3 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로, 제3 불활성 가스 공급관(232g), 매스 플로우 컨트롤러(241g), 밸브(243g)에 의해 제3 불활성 가스 공급계가 구성된다.
제4 가스 공급관(232d)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241d), 및 개폐 밸브인 밸브(243d)가 설치되어 있다. 또한, 제4 가스 공급관(232d)의 밸브(243d)보다도 하류측에는, 제6 가스 공급관(232j)이 접속되어 있다. 이 제6 가스 공급관(232j)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241j), 및 개폐 밸브인 밸브(243j)가 설치되어 있다. 또한, 제4 가스 공급관(232d)에서의 제6 가스 공급관(232j)과의 접속 개소보다도 하류측에는, 제4 불활성 가스 공급관(232h)이 접속되어 있다. 이 제4 불활성 가스 공급관(232h)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241h), 및 개폐 밸브인 밸브(243h)가 설치되어 있다. 또한, 제4 가스 공급관(232d)의 선단부에는 전술한 제4 노즐(249d)이 접속되어 있다. 제4 노즐(249d)은, 가스 분산 공간인 버퍼실(237) 내에 설치되어 있다.
버퍼실(237)은 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에서의 원호 형상의 공간에, 반응관(203) 내벽의 하부로부터 상부에 걸치는 부분에, 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라서 설치되어 있다. 버퍼실(237)의 웨이퍼(200)와 인접하는 벽의 단부에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250e)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250e)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250e)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐서 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 갖고, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다.
제4 노즐(249d)은, 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(250e)이 형성된 단부와 반대측의 단부에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라서, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향하여 상승하도록 설치되어 있다. 제4 노즐(249d)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되어 있다. 제4 노즐(249d)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250d)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250d)은 버퍼실(237)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250d)은, 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(250e)과 마찬가지로, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐서 복수 형성되어 있다. 이 복수의 가스 공급 구멍(250d)의 각각의 개구 면적은, 버퍼실(237) 내와 처리실(201) 내의 차압이 작은 경우에는, 상류측(하부)부터 하류측(상부)까지, 각각 동일한 개구 면적에서 동일한 개구 피치로 하면 되지만, 차압이 큰 경우에는 상류측으로부터 하류측을 향하여, 각각 개구 면적을 크게 하거나, 개구 피치를 작게 하면 된다.
본 실시 형태에서는, 제4 노즐(249d)의 가스 공급 구멍(250d)의 각각의 개구 면적이나 개구 피치를, 상류측으로부터 하류측에 걸쳐서 전술한 바와 같이 조절함으로써, 우선, 가스 공급 구멍(250d)의 각각으로부터, 유속의 차는 있지만, 유량이 거의 동량인 가스를 분출시킨다. 그리고 이 가스 공급 구멍(250d)의 각각으로부터 분출하는 가스를, 일단, 버퍼실(237) 내에 도입하고, 버퍼실(237) 내에서 가스의 유속차의 균일화를 행하는 것으로 하였다.
즉, 제4 노즐(249d)의 가스 공급 구멍(250d)의 각각으로부터 버퍼실(237) 내에 분출한 가스는 버퍼실(237) 내에서 각 가스의 입자 속도가 완화된 후, 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(250e)으로부터 처리실(201) 내에 분출한다. 이에 의해, 제4 노즐(249d)의 가스 공급 구멍(250d)의 각각으로부터 버퍼실(237) 내에 분출한 가스는, 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(250e)의 각각으로부터 처리실(201) 내에 분출할 때에는, 균일한 유량과 유속을 갖는 가스로 된다.
주로, 제4 가스 공급관(232d), 매스 플로우 컨트롤러(241d), 밸브(243d), 제4 노즐(249d), 버퍼실(237)에 의해 제4 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로, 제6 가스 공급관(232j), 매스 플로우 컨트롤러(241j), 밸브(243j), 제4 노즐(249d), 버퍼실(237)에 의해, 제6 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로, 제4 불활성 가스 공급관(232h), 매스 플로우 컨트롤러(241h), 밸브(243h)에 의해 제4 불활성 가스 공급계가 구성된다.
제1 가스 공급관(232a)으로부터는, 예를 들면, 실리콘 원료 가스, 즉 실리콘(Si)을 함유하는 가스(실리콘 함유 가스)가, 매스 플로우 컨트롤러(241a), 밸브(243a), 제1 노즐(249a)을 통하여 처리실(201) 내에 공급된다. 실리콘 함유 가스로서는, 예를 들면 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭 : HCD) 가스를 이용할 수 있다. 또한, HCD와 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 이용하는 경우에는, 액체 원료를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 원료 가스로서 공급하게 된다.
제2 가스 공급관(232b)으로부터는, 예를 들면 카본(C) 즉 탄소를 함유하는 가스(탄소 함유 가스)가, 매스 플로우 컨트롤러(241b), 밸브(243b), 제2 노즐(249b)을 통하여 처리실(201) 내에 공급된다. 탄소 함유 가스로서는, 예를 들면 프로필렌(C3H6) 가스를 이용할 수 있다.
제3 가스 공급관(232c)으로부터는, 예를 들면 질소(N)를 함유하는 가스(질소 함유 가스)가, 매스 플로우 컨트롤러(241c), 밸브(243c), 제3 노즐(249c)을 통하여 처리실(201) 내에 공급된다. 질소 함유 가스로서는, 예를 들면 암모니아(NH3) 가스를 이용할 수 있다.
제4 가스 공급관(232d)으로부터는, 예를 들면 산소(O)을 함유하는 가스(산소 함유 가스)가, 매스 플로우 컨트롤러(241d), 밸브(243d), 제4 노즐(249d), 버퍼실(237)을 통하여 처리실(201) 내에 공급된다. 산소 함유 가스로서는, 예를 들면 산소(O2) 가스나 아산화질소(N2O) 가스를 이용할 수 있다.
제5 가스 공급관(232i)으로부터는, 클리닝 가스로서의 예를 들면 불소(F)를 함유하는 가스(불소 함유 가스)가, 매스 플로우 컨트롤러(241i), 밸브(243i), 제1 노즐(249a)을 통하여 처리실(201) 내에 공급된다. 클리닝 가스로서는, 예를 들면 불화질소(NF3) 가스, 불소(F2) 가스, 불화염소(ClF3) 가스, 불화수소(HF) 가스 등을 이용할 수 있다.
제6 가스 공급관(232j)으로부터는, 예를 들면 수소(H)를 함유하는 가스(수소 함유 가스)가, 매스 플로우 컨트롤러(241j), 밸브(243j), 제4 노즐(249d), 버퍼실(237)을 통하여 처리실(201) 내에 공급된다. 수소 함유 가스로서는, 예를 들면 수소(H2) 가스를 이용할 수 있다.
불활성 가스 공급관(232e, 232f, 232g, 232h)으로부터는, 예를 들면 질소(N2) 가스가, 각각 매스 플로우 컨트롤러(241e, 241f, 241g, 241h), 밸브(243e, 243f, 243g, 243h), 가스 공급관(232a, 232b, 232c, 232d), 가스 노즐(249a, 249b, 249c, 249d) 및 버퍼실(237)을 통하여 처리실(201) 내에 공급된다.
또한, 예를 들면 각 가스 공급관으로부터 전술한 바와 같은 가스를 각각 흘리는 경우, 제1 가스 공급계에 의해 원료 가스 공급계, 즉 실리콘 함유 가스 공급계(실란계 가스 공급계)가 구성된다. 또한, 제2 가스 공급계에 의해 탄소 함유 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제3 가스 공급계에 의해 질소 함유 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제4 가스 공급계에 의해 산소 함유 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제5 가스 공급계에 의해 불소 함유 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제6 가스 공급계에 의해 수소 함유 가스 공급계가 구성된다.
또한, 실리콘 함유 가스, 탄소 함유 가스, 및, 질소 함유 가스를 총칭하여 처리 가스라고 칭하는 경우, 실리콘 함유 가스 공급계, 탄소 함유 가스 공급계, 및, 질소 함유 가스 공급계에 의해 처리 가스 공급계가 구성된다. 또한, 탄소 함유 가스, 및, 질소 함유 가스를 총칭하여 반응 가스라고 칭하는 경우, 탄소 함유 가스 공급계, 및, 질소 함유 가스 공급계에 의해 반응 가스 공급계가 구성된다. 또한, 불소 함유 가스, 산소 함유 가스, 및, 수소 함유 가스를 총칭하여 클리닝 가스라고 칭하는 경우, 불소 함유 가스 공급계, 산소 함유 가스 공급계, 및, 수소 함유 가스 공급계에 의해 클리닝 가스 공급계가 구성된다. 또한, 산소 함유 가스, 및, 수소 함유 가스를 총칭하여 첨가 가스라고 칭하는 경우, 산소 함유 가스 공급계, 및, 수소 함유 가스 공급계에 의해 첨가 가스 공급계가 구성된다.
버퍼실(237) 내에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 가늘고 긴 구조를 갖는 제1 전극인 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 전극인 제2 막대 형상 전극(270)이, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 웨이퍼(200)의 적층 방향을 따라서 배설되어 있다. 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270)의 각각은, 제4 노즐(249d)과 평행하게 설치되어 있다. 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270)의 각각은, 상부로부터 하부에 걸쳐서 각 전극을 보호하는 보호관인 전극 보호관(275)에 의해 덮여짐으로써 보호되고 있다. 이 제1 막대 형상 전극(269) 또는 제2 막대 형상 전극(270) 중 어느 한쪽은 정합기(272)를 통하여 고주파 전원(273)에 접속되고, 다른 쪽은 기준 전위인 어스에 접속되어 있다. 이 결과, 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270) 사이의 플라즈마 생성 영역(224)에 플라즈마가 생성된다. 주로, 제1 막대 형상 전극(269), 제2 막대 형상 전극(270), 전극 보호관(275), 정합기(272), 고주파 전원(273)에 의해 플라즈마 발생기(플라즈마 발생부)로서의 플라즈마원이 구성된다. 또한, 플라즈마원은, 후술하는 바와 같이 가스를 플라즈마로 활성화시키는 활성화 기구로서 기능한다.
전극 보호관(275)은, 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270)의 각각을 버퍼실(237)의 분위기와 격리된 상태에서 버퍼실(237) 내에 삽입할 수 있는 구조로 되어 있다. 여기서, 전극 보호관(275)의 내부는 외기(대기)와 동일 분위기이면, 전극 보호관(275)에 각각 삽입된 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270)은 히터(207)에 의한 열로 산화되게 된다. 따라서, 전극 보호관(275)의 내부에는 질소 등의 불활성 가스를 충전 혹은 퍼지하여, 산소 농도를 충분 낮게 억제하여 제1 막대 형상 전극(269) 또는 제2 막대 형상 전극(270)의 산화를 방지하기 위한 불활성 가스 퍼지 기구가 설치되어 있다.
반응관(203)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치되어 있다. 배기관(231)에는 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 통하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있어, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)으로 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, APC 밸브(244)는 밸브를 개폐하여 처리실(201) 내의 진공 배기ㆍ진공 배기 정지를 할 수 있고, 또한 밸브 개방도를 조절하여 압력 조정 가능하도록 되어 있는 개폐 밸브이다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다.
반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 로구 덮개체로서의 시일 캡(219)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)은 반응관(203)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 맞닿도록 되어 있다. 시일 캡(219)은 예를 들면 스테인레스 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는 반응관(203)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 보트를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은 시일 캡(219)을 관통하여, 후술하는 보트(217)에 접속되어 있고, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은 반응관(203)의 외부에 수직으로 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있고, 이에 의해 보트(217)를 처리실(201) 내에 대하여 반입 반출하는 것이 가능하게 되어 있다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 예를 들면 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지고, 복수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 또한 서로 중심을 일치시킨 상태에서 정렬시켜 다단으로 지지하도록 구성되어 있다. 또한 보트(217)의 하부에는, 예를 들면 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열 부재(218)가 설치되어 있어, 히터(207)로부터의 열이 시일 캡(219)측에 전달되기 어려워지도록 구성되어 있다. 또한, 단열 부재(218)는, 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지는 복수매의 단열판과, 이들을 수평 자세로 다단으로 지지하는 단열판 홀더에 의해 구성해도 된다.
반응관(203) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있고, 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 되도록 구성되어 있다. 온도 센서(263)는, 노즐(249a, 249b, 249c, 249d)과 마찬가지로 L자형으로 구성되어 있고, 반응관(203)의 내벽을 따라서 설치되어 있다.
제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는, 매스 플로우 컨트롤러(241a, 241b, 241c, 241d, 241e, 241f, 241g, 241h, 241i, 241j), 밸브(243a, 243b, 243c, 243d, 243e, 243f, 243g, 243h, 243i, 243j), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 고주파 전원(273), 정합기(272) 등에 접속되어 있다. 컨트롤러(121)에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(241a, 241b, 241c, 241d, 241e, 241f, 241g, 241h, 241i, 241j)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a, 243b, 243c, 243d, 243e, 243f, 243g, 243h, 243i, 243j)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 및 압력 센서(245)에 기초하는 압력 조정 동작, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동ㆍ정지, 회전 기구(267)의 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)의 승강 동작 등의 제어나, 고주파 전원(273)의 전력 공급 제어, 정합기(272)에 의한 임피던스 제어가 행해진다.
(2) 성막 공정
다음으로, 전술한 기판 처리 장치의 처리로를 이용하여 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 절연막으로서의 실리콘 탄질화막(SiCN막)을 성막하는 예에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에서는, 웨이퍼(200)를 수용한 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기는 조건 하에서 실리콘 함유 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 처리 용기 내에 탄소 함유 가스를 공급함으로써, 실리콘 함유층 상에 탄소 함유층을 형성하여, 실리콘 및 탄소를 함유하는 층을 형성하는 공정과, 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급함으로써, 실리콘 및 탄소를 함유하는 층을 질화하여 실리콘 탄질화층을 형성하는 공정을 1사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 실리콘 탄질화막을 형성하는 공정을 갖는다.
이하, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 구체적으로 설명한다. 또한, 여기서는, 실리콘 함유 가스로서 HCD 가스를, 탄소 함유 가스로서 C3H6 가스를, 질소 함유 가스로서 NH3 가스를 이용하여, 도 3의 시퀀스에 의해, 웨이퍼(200) 상에 절연막으로서 실리콘 탄질화막(SiCN막)을 형성하는 예에 대하여 설명한다.
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은 O링(220)을 통하여 반응관(203)의 하단을 시일한 상태로 된다.
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)에 의해 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도로 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태가 피드백 제어된다(온도 조정). 계속해서, 회전 기구(267)에 의해, 보트(217)가 회전됨으로써, 웨이퍼(200)가 회전된다(웨이퍼 회전). 그 후, 후술하는 3개의 스텝을 순차적으로 실행한다.
[스텝 1]
제1 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)를 열어, 제1 가스 공급관(232a) 내에HCD 가스를 흘린다. 제1 가스 공급관(232a) 내를 흐른 HCD 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241a)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 HCD 가스는 제1 노즐(249a)의 가스 공급 구멍(250a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 동시에 밸브(243e)를 열어, 제1 불활성 가스 공급관(232e) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘린다. 제1 불활성 가스 공급관(232e) 내를 흐른 N2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241e)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 N2 가스는 HCD 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들면 10∼1000㎩의 범위 내의 압력으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241a)에 의해 제어하는 HCD 가스의 공급 유량은, 예를 들면 10∼1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241e)에 의해 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 예를 들면 200∼2000sccm의 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(207)의 온도는, 처리실(201) 내에서 CVD 반응이 생기는 정도의 온도, 즉 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들면 300∼700℃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 700℃를 초과하면 CVD 반응이 강해져, 형성되는 층의 균일성이 악화되기 쉬워진다. 따라서, 웨이퍼(200)의 온도는 300∼700℃의 범위 내의 온도로 하는 것이 바람직하다.
HCD 가스의 공급에 의해, 웨이퍼(200) 표면의 기초막 상에, 실리콘을 함유하는 제1 층이 형성된다. 즉, 웨이퍼(200) 상(기초막 상)에 1원자층 미만 내지 수원자층의 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, 1원자층 미만의 층이란 불연속으로 형성되는 원자층을 의미하고 있다. 웨이퍼(200) 상에 형성되는 실리콘 함유층의 두께가 수원자층을 초과하면, 후술하는 스텝 3에서의 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 실리콘층, 즉 실리콘 퇴적층이 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.
실리콘 함유층이 형성된 후, 밸브(243a)를 닫아, HCD 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 연 상태 그대로 하고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 실리콘 함유층 형성에 기여한 후의 HCD 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 또한, 이때 밸브(243e)는 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 가스로서는, HCD 가스 외에, 테트라클로로실란(SiCl4, 약칭:STC) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭:TCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭:DCS) 가스, 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭:MCS) 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, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 이용해도 된다.
[스텝 2]
스텝 1이 종료되고 처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)를 열어, 제2 가스 공급관(232b) 내에 C3H6 가스를 흘린다. 제2 가스 공급관(232b) 내를 흐른 C3H6 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241b)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 C3H6 가스는 제2 노즐(249b)의 가스 공급 구멍(250b)으로부터 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 처리실(201) 내에 공급된 C3H6 가스는 열에 의해 활성화된다. 이때 동시에 밸브(243f)를 열어, 불활성 가스 공급관(232f) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 C3H6 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때 APC 밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들면 50∼3000㎩의 범위 내의 압력으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241b)에 의해 제어하는 C3H6 가스의 공급 유량은, 예를 들면 100∼10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241f)에 의해 제어하는 N2 가스의 공급 유량은 예를 들면 200∼2000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 이때, 처리실(201) 내에서의C3H6 가스의 분압은, 6∼2940㎩의 범위 내의 압력으로 한다. C3H6 가스를 웨이퍼(200)에 쏘이는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들면 1∼120초간의 범위 내의 시간으로 한다. 이때의 히터(207)의 온도는, 스텝 1과 마찬가지로, 웨이퍼(200)의 온도가 300∼700℃의 범위 내의 온도로 되도록 하는 온도로 설정한다. 또한, C3H6 가스는 열에 의해 활성화시켜 공급한 쪽이, 소프트한 반응을 발생시킬 수 있어, 후술하는 탄소 함유층의 형성이 용이해진다.
이때, 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는 열적으로 활성화된 C3H6 가스이고, 처리실(201) 내에는 HCD 가스는 흘리지 않고 있다. 따라서, C3H6 가스는 기상반응을 일으키는 일은 없고, 활성화된 상태에서 웨이퍼(200)에 대하여 공급되고, 이때, 스텝 1에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 실리콘 함유층 상에 1원자층 미만의 탄소 함유층, 즉 불연속의 탄소 함유층이 형성된다. 이에 의해 실리콘 및 탄소를 함유하는 제2 층이 형성된다. 또한, 조건에 따라서는 실리콘 함유층의 일부와 C3H6 가스가 반응하여, 실리콘 함유층이 개질(탄화)되어 실리콘 및 탄소를 함유하는 제2 층이 형성되는 경우도 있다.
실리콘 함유층 상에 형성하는 탄소 함유층은, 탄소층(C층)이어도 되고, C3H6의 화학 흡착층, 즉, C3H6가 분해한 물질(CxHy)의 화학 흡착층이어도 된다. 여기서, 탄소층은 탄소에 의해 구성되는 불연속의 층으로 할 필요가 있다. 또한, CxHy의 화학 흡착층은 CxHy 분자의 불연속의 화학 흡착층으로 할 필요가 있다. 또한, 실리콘 함유층 상에 형성하는 탄소 함유층을 연속적인 층으로 한 경우, 예를 들면 CxHy의 실리콘 함유층 상에의 흡착 상태를 포화 상태로 하여, 실리콘 함유층 상에 CxHy의 연속적인 화학 흡착층을 형성한 경우, 실리콘 함유층의 표면이 전체적으로 CxHy의 화학 흡착층에 의해 덮여지게 된다. 이 경우, 제2 층의 표면에 실리콘이 존재하지 않게 되어, 후술하는 스텝 3에서의 제2 층의 질화 반응이 곤란하게 된다. 질소는 실리콘과는 결합하지만, 탄소와는 결합하지 않기 때문이다. 후술하는 스텝 3에서 원하는 질화 반응을 발생시키기 위해서는, CxHy의 실리콘 함유층 상에의 흡착 상태를 불포화 상태로 하여, 제2 층의 표면에 실리콘이 노출된 상태로 할 필요가 있다.
또한, CxHy의 실리콘 함유층 상에의 흡착 상태를 불포화 상태로 하기 위해서는, 스텝 2에서의 처리 조건을 전술한 처리 조건으로 하면 되지만, 또한 스텝 2에서의 처리 조건을 다음 처리 조건으로 함으로써, CxHy의 실리콘 함유층 상에의 흡착 상태를 불포화 상태로 하는 것이 용이해진다.
웨이퍼 온도 : 500∼630℃
처리실 내 압력 : 133∼2666㎩
C3H6 가스 분압 : 67∼2820㎩
C3H6 가스 공급 유량 : 1000∼5000sccm
N2 가스 공급 유량 : 300∼1000sccm
C3H6 가스 공급 시간 : 6∼100초
그 후, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)를 닫아, C3H6 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 연 상태 그대로 하고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 탄소 함유층 형성에 기여한 후의 C3H6 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 또한, 이때 밸브(243f)는 연 상태 그대로 하여, N2 가스의 처리실(201) 내에의 공급을 유지한다. 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 탄소 함유층 형성에 기여한 후의 C3H6 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높인다.
탄소 함유 가스로서는, C3H6 가스 이외에, 에틸렌(C2H4) 가스나 아세틸렌(C2H2) 가스 등을 이용해도 된다.
[스텝 3]
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 제3 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)를 열어, 제3 가스 공급관(232c) 내에 NH3 가스를 흘린다. 제3 가스 공급관(232c) 내를 흐른 NH3 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241c)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 NH3 가스는 제3 노즐(249c)의 가스 공급 구멍(250c)으로부터 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 처리실(201) 내에 공급된 NH3 가스는 열에 의해 활성화된다. 이때 동시에 밸브(243g)를 열어 불활성 가스 공급관(232g) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 NH3 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다.
NH3 가스를 열에 의해 활성화하여 흘릴 때는, APC 밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들면 50∼3000㎩의 범위 내의 압력으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241d)에 의해 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들면 100∼10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241g)에 의해 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 예를 들면 200∼2000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 이때, 처리실(201) 내에서의 NH3 가스의 분압은, 6∼2940㎩의 범위 내의 압력으로 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(207)의 온도는, 스텝 1과 마찬가지로, 웨이퍼(200)의 온도가 300∼700℃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 열적으로 활성화된 NH3 가스이고, 처리실(201) 내에는 HCD 가스도 C3H6 가스도 흘리지 않고 있다. 따라서, NH3 가스는 기상 반응을 일으키는 일은 없고, 활성화된 NH3 가스는, 스텝 2에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제2 층으로서의 실리콘 및 탄소를 함유하는 층의 일부와 반응한다. 이에 의해 제2 층은 논플라즈마로 열적으로 질화되어, 실리콘, 탄소 및 질소를 함유하는 제3 층, 즉, 실리콘 탄질화층(SiCN층)으로 개질된다.
이때, 제2 층의 질화 반응은 포화시키지 않도록 한다. 예를 들면 스텝 1에서 수원자층의 실리콘층을 형성하고, 스텝 2에서 1원자층 미만의 탄소 함유층을 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, 제2 층의 전체를 질화시키지 않도록, 제2 층의 질화 반응이 불포화로 되는 조건 하에서 질화를 행한다. 또한, 조건에 따라서는 제2 층의 표면층으로부터 아래의 수층을 질화시킬 수도 있지만, 그 표면층만을 질화시키는 쪽이, 실리콘 탄질화막의 조성비의 제어성을 향상시킬 수 있어 바람직하다. 또한, 예를 들면 스텝 1에서 1원자층 또는 1원자층 미만의 실리콘층을 형성하고, 스텝 2에서 1원자층 미만의 탄소 함유층을 형성한 경우도, 마찬가지로 그 표면층의 일부를 질화시킨다. 이 경우도, 제2 층의 전체를 질화시키지 않도록, 제2 층의 질화 반응이 불포화로 되는 조건 하에서 질화를 행한다.
또한, 제2 층의 질화 반응을 불포화로 하기 위해서는, 스텝 3에서의 처리 조건을 전술한 처리 조건으로 하면 되지만, 또한 스텝 3에서의 처리 조건을 다음의 처리 조건으로 함으로써, 제2 층의 질화 반응을 불포화로 하는 것이 용이해진다.
웨이퍼 온도 : 500∼630℃
처리실 내 압력 : 133∼2666㎩
NH3 가스 분압 : 67∼2820㎩
NH3 가스 공급 유량 : 1000∼5000sccm
N2 가스 공급 유량 : 300∼1000sccm
NH3 가스 공급 시간 : 6∼100초
그 후, 제3 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)를 닫아, NH3 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 연 상태 그대로 하고, 진공 펌프(246)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(243g)는 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, 디아진(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 가스나, 트리메틸아민(N(CH3)3) 가스, 트리에틸아민(N(C2H5)3) 가스 등의 아민계 화합물을 이용해도 된다.
전술한 스텝 1∼3을 1사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상(소정 횟수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 실리콘, 탄소 및 질소를 함유하는 박막, 즉, 실리콘 탄질화막(SiCN막)을 성막할 수 있다. 또한, 전술한 사이클은, 복수회 실시하는 것이 바람직하다.
이때, 각 스텝에서의 처리실(201) 내의 압력이나 가스 공급 시간 등의 처리 조건을 제어함으로써, SiCN층에서의 각 원소 성분, 즉 실리콘 성분, 탄소 성분, 질소 성분의 비율, 즉, 실리콘 농도, 탄소 농도, 질소 농도를 조정할 수 있어, SiCN막의 조성비를 제어할 수 있다.
소정 막 두께의 SiCN막을 형성하는 성막 처리가 이루어지면, N2 등의 불활성 가스가 처리실(201) 내에 공급되어 배기됨으로써 처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지된다(가스 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 반응관(203)의 하단이 개구됨과 함께, 처리 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 반응관(203)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 그 후, 처리 완료된 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
또한, 전술한 기판 처리 공정에서, 스텝 1 및 스텝 3을 1사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 실리콘 및 질소를 함유하는 박막, 즉, 실리콘 질화막(SiN막)을 성막할 수도 있다. 이러한 경우에서도, 전술한 사이클은 복수회 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 스텝 1을 단독으로 행함으로써 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 실리콘을 함유하는 박막, 즉, 폴리실리콘막(Poly-Si막)이나 아몰퍼스 실리콘막(a-Si막) 등의 실리콘막(Si막)을 성막할 수도 있다.
(3) 클리닝 공정
다음으로, 처리실(201) 내를 클리닝하는 방법에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
전술한 성막 공정을 반복하면, 반응관(203)의 내벽 등의 처리실(201) 내에도 SiCN 등의 박막이 누적된다. 즉, 이 박막을 포함하는 퇴적물이 이 내벽 등에 부착된다. 이 내벽 등에 부착된 퇴적물(누적된 박막)의 두께가, 퇴적물에 박리ㆍ낙하가 생기기 전의 소정의 두께에 도달한 시점에서, 처리실(201) 내의 클리닝이 행해진다. 클리닝은, 소정의 온도로 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 처리실(201) 내에, 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 혼합하여 공급하여, 처리실(201) 내에 부착된 SiCN 등의 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거함으로써 행한다.
이하, 본 실시 형태에 따른 클리닝 공정을 구체적으로 설명한다. 또한, 여기서는, 불소 함유 가스로서 NF3 가스를, 산소 함유 가스로서 O2 가스를, 수소 함유 가스로서 H2 가스를 이용하여, 처리실(201) 내에 부착된 SiCN 등의 박막을 포함하는 퇴적물을, 논플라즈마의 분위기 하에서, 서멀 에칭에 의해 제거하는 예에 대하여 설명한다.
빈 보트(217), 즉 웨이퍼(200)를 장전하고 있지 않은 보트(217)가, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220)을 통하여 반응관(203)의 하단을 시일한 상태로 된다.
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)에 의해 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다. 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도로 되도록, 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태가 피드백 제어된다. 처리실(201) 내의 압력, 온도가, 각각 소정의 압력, 소정의 온도에 도달하면, 그 압력, 온도가 유지되도록 제어가 행해진다. 계속해서, 회전 기구(267)에 의해 보트(217)가 회전된다. 또한, 보트(217)는 회전시키지 않아도 된다.
다음으로, 처리실(201) 내의 온도, 압력이, 각각 소정의 온도, 소정의 압력으로 유지된 상태에서, 제5 가스 공급관(232i)의 밸브(243i)를 열어, 제5 가스 공급관(232i) 내에 NF3 가스를 흘린다. 제5 가스 공급관(232i) 내를 흐른 NF3 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241i)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 NF3 가스는, 제1 가스 공급관(232a) 내를 흘러, 제1 노즐(249a)의 가스 공급 구멍(250a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 밸브(243e)를 열어, 제1 불활성 가스 공급관(232e) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘려, NF3 가스를 희석하도록 해도 된다. 제1 불활성 가스 공급관(232e) 내를 흐른 N2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241e)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 N2 가스는 NF3 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다. N2 가스의 공급 유량을 제어함으로써, NF3 가스의 농도를 제어할 수도 있다.
이때, 동시에 밸브(243d)를 열어, 제4 가스 공급관(232d) 내에 O2 가스를 흘린다. 제4 가스 공급관(232d) 내를 흐른 O2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241d)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 O2 가스는, 제4 가스 공급관(232d) 내를 흘러, 제4 노즐(249d)의 가스 공급 구멍(250d)으로부터 가열된 감압 상태의 버퍼실(237) 내에 공급된다. 또한, 이때 동시에 밸브(243j)를 열어, 제6 가스 공급관(232j) 내에 H2 가스를 흘린다. 제6 가스 공급관(232j) 내를 흐른 H2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241j)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 H2 가스는, 제6 가스 공급관(232j) 내, 제4 가스 공급관(232d) 내를 흘러, 제4 노즐(249d)의 가스 공급 구멍(250d)으로부터 가열된 감압 상태의 버퍼실(237) 내에 공급된다. 또한, H2 가스는 제4 가스 공급관(232d)을 경유할 때에 제4 가스 공급관(232d) 내에서 O2 가스와 혼합된다. 즉, 제4 노즐(249d)로부터는, O2 가스와 H2 가스의 혼합 가스가 공급되게 된다. 버퍼실(237) 내에 공급된 O2 가스와 H2 가스의 혼합 가스는, 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(250e)으로부터, 가열된 감압 상태의 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 제4 불활성 가스 공급관(232h)의 밸브(243h)를 열어, 제4 불활성 가스 공급관(232h)으로부터 불활성 가스로서 N2 가스를 공급하도록 해도 된다. N2 가스는 매스 플로우 컨트롤러(241h)에 의해 유량 조정되어, 제4 가스 공급관(232d) 내에 공급된다. 이 경우, 제4 노즐(249d), 버퍼실(237)로부터는, O2 가스와 H2 가스와 N2 가스의 혼합 가스가 공급되게 된다. 또한, 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 된다.
이와 같이, 처리실(201) 내에는, 제1 노즐(249a)로부터 NF3 가스가 도입됨과 함께, 버퍼실(237)로부터 O2 가스와 H2 가스와의 혼합 가스가 도입된다. 즉, NF3 가스에 O2 가스와 H2 가스가 첨가되어 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다. 처리실(201) 내에 도입된 NF3 가스, O2 가스, H2 가스는, 처리실(201) 내를 통과할 때에 반응관(203)의 내벽이나 보트(217)의 표면에 누적된 SiCN이나 SiN 등의 박막을 포함하는 퇴적물과 접촉하고, 이때에, 논플라즈마의 분위기 하에서 열화학 반응에 의해 박막이 제거된다. 즉, NF3 가스, O2 가스, H2 가스의 열 분해나 이들 가스끼리의 반응에 의해 생기는 활성종 등의 에칭종과 퇴적물과의 에칭 반응에 의해 박막이 제거된다. 또한, NF3 가스에, O2 가스와 H2 가스를 동시에 첨가함으로써, 후술하는 작용에 의해, 퇴적물의 에칭 속도를 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 이때 NF3 가스는, 제1 노즐(249a) 내를 통과할 때에, 제1 노즐(249a)의 내벽에 누적된 Si를 함유하는 퇴적물과도 접촉하고, 이때에, 이 Si를 함유하는 퇴적물도 제거되게 된다.
미리 설정된 박막의 에칭 시간이 경과하고, 처리실(201) 내의 클리닝이 종료되면, 밸브(243i, 243d, 243j)를 닫음으로써, NF3 가스, O2 가스, H2 가스의 처리실(201) 내에의 공급을 정지한다. 그 후, 처리실(201) 내에 N2 가스가 공급되어 배기관(231)으로부터 배기됨으로써 처리실(201) 내가 퍼지된다.
또한, 클리닝 공정에서의 박막의 에칭 조건으로서는,
처리실 내의 온도 : 300℃∼700℃, 바람직하게는 400∼600℃,
처리실 내의 압력 : 133㎩(1Torr)∼53200㎩(400Torr),
NF3 가스 공급 유량 : 0.1∼5slm,
O2 가스 공급 유량 : 0.05∼2.5slm,
H2 가스 공급 유량 : 0.05∼2.5slm,
N2 가스 공급 유량 : 0∼20slm
이 예시되고, 각각의 에칭 조건을, 각각의 범위 내의 임의의 값으로 일정하게 유지함으로써 박막의 에칭, 즉 서멀 에칭이 이루어진다.
또한, 클리닝 공정에서는, O2 가스와 H2 가스 중 적어도 어느 한쪽 또는 양방을 플라즈마로 활성화시켜 흘릴 수도 있다. O2 가스 및/또는 H2 가스를 플라즈마로 활성화시켜 흘림으로써, 보다 에너지가 높은 반응종을 생성할 수 있고, 이 반응종을 NF3 가스에 첨가함으로써, 에칭 속도를 보다 높게 하는 등의 효과도 생각된다. 예를 들면, O2 가스와 H2 가스의 양방을 플라즈마로 활성화시키는 경우, 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270) 사이에 고주파 전원(273)으로부터 정합기(272)를 통하여 고주파 전력을 인가함으로써, 버퍼실(237) 내에 공급된 O2 가스와 H2 가스의 혼합 가스는 플라즈마 여기되고, 활성종으로서 가스 공급 구멍(250e)으로부터 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 고주파 전원(273)으로부터 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270) 사이에 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 논플라즈마로 열적으로 활성화시켜도 충분한 에칭 속도 향상 효과가 얻어진다. 또한, O2 가스와 H2 가스는 열에 의해 활성화시켜 공급한 쪽이, 소프트한 반응을 발생시킬 수 있고, 전술한 에칭 처리를 소프트하게 행할 수 있어, 퇴적물을 보다 균일하게 제거할 수 있게 된다. 또한, O2 가스와 H2 가스를 논플라즈마로 열적으로 활성화시켜 서멀 에칭에 의해 클리닝을 행하는 경우, 플라즈마원이 불필요하게 된다.
또한, 불소 함유 가스로서는, NF3 가스 이외에, F2 가스, ClF3 가스, HF 가스 등을 이용해도 된다. 또한, 산소 함유 가스로서는, O2 가스 이외에, 오존(O3) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 아산화질소(N2O) 가스 등을 이용해도 된다. 또한, 수소 함유 가스로서는, H2 가스 이외에, 중수소(D2) 가스, 암모니아(NH3) 가스, 메탄(CH4) 가스 등을 이용해도 된다.
(3) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 기재하는 1개 또는 복수의 효과를 발휘한다.
본 실시 형태에 따르면, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 반응관(203) 내에 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스(NF3 가스)와, 산소 함유 가스(O2 가스)와, 수소 함유 가스(H2 가스)를 혼합하여 공급하여, 반응관(203) 내에 부착된 박막(SiCN이나 SiN 등의 박막)을 포함하는 퇴적물을 제거하도록 하고 있다. 이에 의해, 반응관(203)이나 보트(217) 등의 부재의 재료로서 이용되고 있는 석영에의 데미지를 저감하면서, 퇴적물의 제거 속도(에칭 속도)를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
불소 함유 가스에, 산소 함유 가스(O2 가스)와 수소 함유 가스(H2 가스)를 동시에 첨가함으로써, 이와 같은 퇴적물의 제거 속도 향상 효과가 얻어지는 것은, 가열된 감압 분위기 하에서, 산소 함유 가스(O2 가스)와 수소 함유 가스(H2 가스)가 반응함으로써 생성되는 원자상(原子狀) 산소(O)나 원자상 수소(H)나 수산기 분자(OH) 등의 반응종이 불소 함유 가스(NF3 가스)와 반응하여, 원자상 불소(F)나 불소(F2) 가스 등의 에칭종의 생성을 촉진시키기 때문이라고 생각된다. 또한, 반응관(203) 내의 압력이 높을수록, 기상 중에서의 산소 함유 가스(O2 가스)와 수소 함유 가스(H2 가스)와의 반응이 촉진되기 때문에, 원자상 산소(O)나 원자상 수소(H)나 수산기 분자(OH) 등의 반응종이 생성될 확률이 높아진다. 그 결과, 생성되는 반응종과 불소 함유 가스(NF3 가스)와의 반응 확률도 높아져, 원자상 불소(F)나 F2 가스 등의 에칭종의 생성량이 많아지는 것으로 생각된다.
또한, 불소 함유 가스에, 산소 함유 가스(O2 가스)와 수소 함유 가스(H2 가스)를 동시에 첨가함으로써, 전술한 바와 같은 석영에의 데미지 저감 효과가 얻어지는 것은, 기상 중에서의 산소 함유 가스(O2 가스)와 수소 함유 가스(H2 가스)와의 반응에 의해 생성되는 원자상 산소(O)나 원자상 수소(H)나 수산기 분자(OH) 등의 반응종의 작용에 의해, 퇴적물 제거 후에 벗겨진 석영 표면으로부터 불순물이 떨어져나가고, 이들 반응종에 의해 석영을 개질하는 작용이 기능하여, 원자상 불소(F)나 F2 가스 등에 대한 석영의 에칭 내성이 향상되기 때문이라고 생각된다.
본 실시 형태에 따르면, 불소 함유 가스와 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 논플라즈마로 열적으로 활성화시켜 서멀 에칭에 의해 클리닝을 행하도록 하고 있다. 이에 의해, 에칭 레이트를 전술한 바와 같이 향상시키면서, 플라즈마에 의한 석영에의 데미지를 저감시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 성막 온도와 마찬가지의 온도대에서 클리닝을 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 플라즈마원이 불필요하게 되기 때문에, 기판 처리 장치의 제조 코스트를 저감시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 클리닝 후의 처리 용기 내에서의 잔류 불소의 제거가 용이해진다. 또한, 플라즈마 에칭에 의해 클리닝을 행하는 경우에는, 이들 효과가 얻어지기 어렵게 된다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들면, 처리실(201) 내에 버퍼실(237)을 설치하지 않고, 제4 노즐(249d)로부터 처리실(201) 내에 O2 가스, H2 가스를 직접적으로 공급하도록 해도 된다. 이 경우, 제4 노즐(249d)의 가스 공급 구멍(250d)을 반응관(203)의 중심측으로 향하게 함으로써, 제4 노즐(249d)로부터 O2 가스, H2 가스가 웨이퍼(200)를 향하여 직접적으로 공급되도록 하는 것도 가능하다. 또한, 제4 노즐(249d)을 설치하지 않고, 버퍼실(237)만을 설치하도록 해도 된다.
또한, 예를 들면, 처리실(201) 내에 공급하는 C3H6 가스, NH3 가스, O2 가스, H2 가스는 각각 열에 의해 활성화시키는 경우에 한하지 않고, 예를 들면 플라즈마를 이용하여 활성화시키도록 해도 된다. 이 경우, 예를 들면, 전술한 플라즈마 발생기를 이용하여 각 가스를 플라즈마 여기하도록 해도 된다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 스텝 1, 스텝 2 및 스텝 3을 1사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상 행함으로써, SiCN막을 성막하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은, 스텝 1 및 스텝 3을 1사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상 행함으로써, SiN막을 성막하는 경우나, 스텝 1을 단독으로 행함으로써 Si막을 성막하는 경우에도 적용할 수 있다. 그 외에, 본 발명은, 처리실 내에 O2 가스를 공급하는 스텝을 스텝 4로 하고, 스텝 1, 스텝 2, 스텝 3 및 스텝 4를 1사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상 행함으로써, SiOCN막을 성막하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 스텝 1, 스텝 3 및 스텝 4를 1사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상 행함으로써, SiON막을 성막하는 경우에도 적용할 수 있다. 이와 같이 본 발명은, Si 혹은 SiN을 주성분으로 한 막 전반에 적용할 수 있다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 반응관 내에 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스(NF3 가스)와, 산소 함유 가스(O2 가스)와, 수소 함유 가스(H2 가스)를, 동시에 공급함으로써, 반응관 내에 부착된 박막(SiCN이나 SiN 등의 박막)을 포함하는 퇴적물을 제거하는 예에 대하여 설명하였다.
그러나, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않고, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 반응관 내에의 불소 함유 가스(NF3 가스)의 공급을, 반응관 내에의 산소 함유 가스(O2 가스) 및 수소 함유 가스(H2 가스)의 공급보다도 선행하여 행하도록 해도 된다. 반응관 내에 NF3 가스와 O2 가스와 H2 가스를 동시에 공급하면, 에칭 대상인 SiCN이, 부분적으로, O2 가스 및 H2 가스(양 가스의 반응에 의해 생성되는 반응종도 포함함)에만 노출되어 산화되어, 에칭되기 어렵게 되는 경우가 있다. 이에 대하여, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, NF3 가스를 O2 가스 및 H2 가스보다도 선행하여 흘림으로써, 에칭 대상인 SiCN이, 부분적으로, O2 가스 및 H2 가스(양 가스의 반응에 의해 생성되는 반응종도 포함함)에만 노출되어 산화되게 되는 것을 억제할 수 있어, SiCN이 에칭되기 어려워지는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 퇴적물 제거 후에 반응관 내에의 불소 함유 가스(NF3 가스)의 공급을 정지한 후에도, 반응관 내에의 산소 함유 가스(O2 가스) 및 수소 함유 가스(H2 가스)의 공급을 계속하도록 해도 된다. 이에 의해, 클리닝 가스 등의 잔사(잔류 불소 등)를 반응관 내로부터 배출하는 것이 용이해진다. 즉, 반응관 내에의 NF3 가스의 공급을 정지한 후에도, 반응관 내에의 O2 가스와 H2 가스와의 공급을 유지함으로써, 반응관 내에 공급된 H2 가스와 잔류 불소(F)가 반응하여 HF가 생성되어, 반응관 내의 잔류 불소가 소비된다. 또한, 반응관 내에 공급된 O2 가스와 H2 가스와의 반응에 의해 생긴 원자상 산소(O)나 O2 가스에 의해 잔류 불소가 치환됨으로써, 반응관 내의 잔류 불소가 제거된다. 이와 같이, 클리닝 가스 등의 잔사를 반응관 내로부터 배출함으로써, 다음회의 성막 공정에서의 성막 처리의 재현성을 향상시켜, 웨이퍼(200)에의 금속 오염의 발생을 방지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 반응관 내에 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스(NF3 가스)와, 산소 함유 가스(O2 가스)와, 수소 함유 가스(H2 가스)를 혼합하여 공급하고 배기함으로써, 반응관 내에 부착된 박막(SiCN이나 SiN 등의 박막)을 포함하는 퇴적물을 제거하는 예에 대하여 설명하였다.
그러나, 본 발명에서는, 예를 들면, 도 8에 도시한 바와 같이 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 반응관 내에 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 혼합하여 공급하고 봉입하는 공정과, 그 후, 반응관 내를 진공 배기하는 공정을 1사이클로 하여, 이 사이클을 복수회 반복함으로써, 반응관 내에 부착된 박막을 포함하는 퇴적물을 주기적으로 제거하도록 할 수도 있다. 이 경우, 반응관 내에 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 봉입할 때는, 배기관(231)에 설치된 APC 밸브(244)를 닫음으로써 배기관(231)을 폐색하여 배기를 정지하고, 반응관 내를 진공 배기할 때는 배기관(231)에 설치된 APC 밸브(244)를 열음으로써 배기관(231)을 개방하여 배기를 재개하도록 한다. 즉, 이 경우, 간헐적으로 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 반응관 내에 공급하고, 간헐적으로 반응관 내의 배기를 행하게 된다. 이 방법에 의하면, 반응관 내에 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 봉입하는 과정에서, 반응관 내의 압력을 높게 할 수 있어, 석영에의 데미지를 저감하면서, 퇴적물의 제거 속도를 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 반응관 내에 봉입하는 과정에서, 이들 가스를 반응관 내 전체에, 보다 균일하게 확산시킬 수 있게 되어, 반응관 내에 부착된 퇴적물을 보다 균일하게 제거하는 것도 가능하게 된다. 한편, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를, 반응관 내에 봉입하지 않고 공급하여 배기하도록(계속해서 흘리도록) 한 경우, 예를 들면 반응 용기 내의 상부, 하부, 반응 용기 내의 부재 간의 간극 등에는, 가스류의 정체가 생겨 가스가 감돌아 들어가기 어려워지는 경우가 있다. 이에 대하여, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 반응관 내에 봉입하도록 함으로써, 가스류의 정체가 생기기 쉬운 부분(가스가 감돌아 들어가기 어려운 부분)에도, 구석구석까지 가스를 널리 퍼지게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에서는, 예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 반응관 내에, 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스를 교대로 공급함으로써, 반응관 내에 부착된 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하도록 할 수도 있다. 즉, 가열된 (대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는) 반응관 내에의 불소 함유 가스의 공급과, 가열된 (대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는) 반응관 내에의 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스의 공급을 교대로 반복함으로써, 클리닝하는 것도 가능하다.
[실시예]
(제1 실시예)
다음으로 제1 실시예에 대하여 설명한다.
Poly-Si막, SiN막, SiCN막, SiO막의 샘플을 준비하고, 각각의 샘플에 대하여 클리닝을 행하여, 각각의 에칭 레이트(제거 속도)를 측정하였다. 또한, 그 측정 결과에 기초하여, SiO막에 대한 Poly-Si막, SiN막, SiCN막의 선택비, 즉, SiO막의 에칭 레이트에 대한 Poly-Si막, SiN막, SiCN막의 에칭 레이트의 비를, 각각 계산하였다. 또한, 본 실시예에서는, 석영 대신에 SiO막을 이용하고, SiO막을 석영에 비견하여, SiO막의 에칭 레이트를 석영의 에칭 레이트로 가정하고, SiO막에 대한 각각의 막의 선택비를, 석영에 대한 각각의 막의 선택비로 추정하였다. 또한, 석영은 SiO막보다도 에칭 레이트가 낮기 때문에, 석영에 대한 각각의 막의 실제의 선택비는, 본 실시예에서의 각각의 값보다도 더욱 커진다고 생각된다. 본 실시예의 클리닝에서는, 클리닝 가스로서 다음의 4종류의 가스를 이용하였다.
(1) NF3 가스 단독
(2) NF3 가스에 H2 가스를 첨가한 가스
(3) NF3 가스에 O2 가스를 첨가한 가스
(4) NF3 가스에 O2 가스와 H2 가스를 첨가한 가스
또한, 본 실시예에서의 클리닝에서는, 처리실 내 온도를 600℃, 처리실 내 압력을 865㎩(6.5Torr)로 하고, 상기 4종류의 클리닝 가스의 각각의 유량을 다음과 같이 설정하였다.
(1) NF3 가스 유량 :0.5slm
(2) NF3 가스 유량 : 0.5slm, H2 가스 유량 : 0.2slm, N2 가스(희석 가스) 유량 : 0.3slm
(3) NF3 가스 유량 : 0.5slm, O2 가스 유량 : 0.3slm, N2 가스(희석 가스) 유량 : 0.2slm
(4) NF3 가스 유량 : 0.5slm, O2 가스 유량 : 0.3slm, H2 가스 유량 : 0.2slm
그 결과를 도 4에 도시한다. 도 4는 Poly-Si막, SiN막, SiCN막, SiO막의 에칭 레이트의 클리닝 가스종 의존성을 도시하는 그래프이다. 도 4의 종축은 에칭 레이트(임의 단위(a.u.))를 나타내고 있고, 횡축은 클리닝 가스종(상기 4종류의 가스종)을 나타내고 있다. 횡축의 (1) NF3, (2) H2 첨가, (3) O2 첨가, (4) H2/O2 첨가는, 각각 전술한 (1) NF3 가스 단독 사용 시, (2) NF3 가스에 H2 가스를 첨가한 가스를 이용한 경우, (3) NF3 가스에 O2 가스를 첨가한 가스를 이용한 경우, (4) NF3 가스에 O2 가스와 H2 가스를 첨가한 가스를 이용한 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 4에서의 에칭 레이트는, (1) NF3 가스 단독 사용 시의 에칭 레이트를 1(기준)로 한 경우의, 에칭 레이트 비율을 나타내고 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, (1) NF3 가스 단독 사용 시와 비교하여, (2) NF3 가스에 H2 가스를 첨가한 가스를 이용한 경우에서는, Poly-Si막, SiN막, SiCN막, SiO막의 에칭 레이트의 상승은 확인되지 않았다. 또한, (1) NF3 가스 단독 사용 시와 비교하여, (3) NF3 가스에 O2 가스를 첨가한 가스를 이용한 경우에서는, SiCN막의 에칭 레이트의 약간의 상승은 확인되었지만, Poly-Si막, SiN막, SiO막의 에칭 레이트의 상승은 확인되지 않았다. 이에 대하여, (1) NF3 가스 단독 사용 시와 비교하여, (4) NF3 가스에 O2 가스와 H2 가스를 첨가한 가스를 이용한 경우에는, Poly-Si막, SiN막, SiCN막의 에칭 레이트의 상승이 확인되었다. 또한, 이때, SiO막의 에칭 레이트의 상승은 확인되지 않았다.
도 5에, 도 4의 측정 결과에 기초하여 계산한 SiO막에 대한 각각의 막의 선택비를 도시한다. 도 5는, SiO막에 대한 Poly-Si막, SiN막, SiCN막의 선택비의 클리닝 가스종 의존성을 도시하는 그래프이다. 도 5의 종축은 선택비를 나타내고 있고, 횡축은 클리닝 가스종(상기 4종류의 가스종)을 나타내고 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, (1) NF3 가스 단독 사용 시와 비교하여, (2) NF3 가스에 H2 가스를 첨가한 가스를 이용한 경우에서는, SiO막에 대한 Si막, SiN막의 선택비가 약간 커지는 것은 확인되었지만, SiO막에 대한 SiCN막의 선택비가 커지는 것은 확인되지 않았다. 또한, (1) NF3 가스 단독 사용 시와 비교하여, (3) NF3 가스에 O2 가스를 첨가한 가스를 이용한 경우에서는, SiO막에 대한 Si막, SiN막의 선택비가 약간 커지는 것이 확인되고, SiO막에 대한 SiCN막의 선택비가 커지는 것이 확인되었다. 이에 대하여, (1) NF3 가스 단독 사용 시와 비교하여, (4) NF3 가스에 O2 가스와 H2 가스를 첨가한 가스를 이용한 경우에는, SiO막에 대한 Poly-Si막, SiN막, SiCN막의 선택비가 매우 커지는 것이 확인되었다. 이 결과는, NF3 가스에 O2 가스와 H2 가스를 첨가한 가스를 클리닝 가스로서 이용함으로써, 석영으로 형성된 반응관 내나 보트 표면에 퇴적된 Poly-Si막이나, SiN막이나, SiCN막을 제거할 때에, 오버 클리닝을 행하여도, 기초인 석영(SiO)에 주는 데미지가 작은 것을 나타내고 있다.
(제2 실시예)
다음으로 제2 실시예에 대하여 설명한다.
Poly-Si막, SiN막, SiCN막, SiO막의 샘플을 준비하고, 각각의 샘플에 대하여, 클리닝 가스로서 NF3 가스에 O2 가스와 H2 가스를 첨가한 가스를 이용하여 클리닝을 행하여, 각각의 에칭 레이트(제거 속도)를 측정하였다. 또한, 본 실시예에서의 클리닝에서는, 처리실 내 온도를 600℃, NF3 가스 유량을 0.5slm, O2 가스 유량을 0.3slm, H2 가스 유량을 0.2slm으로 하고, 처리실 내 압력을 복수 가지로 변화시켰다.
그 결과를 도 6에 도시한다. 도 6은 NF3 가스에 O2 가스와 H2 가스를 동시에 첨가하였을 때의 Poly-Si막, SiN막, SiCN막, SiO막의 에칭 레이트의 압력 의존성을 도시하는 그래프이다. 도 6의 종축은 에칭 레이트(임의 단위(a.u.))를 나타내고 있고, 횡축은 처리실 내 압력(임의 단위(a.u.))을 나타내고 있다. 또한, 도 6에서의 에칭 레이트는, 임의의 에칭 레이트를 1(기준)로 한 경우의, 에칭 레이트 비율을 나타내고 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, Poly-Si막, SiN막, SiCN막의 에칭 레이트는, 처리실 내 압력의 상승에 수반하여, 대폭적으로 상승하는 것이 확인되었다. 이에 대하여, SiO막의 에칭 레이트는, 처리실 내 압력의 상승에 수반하여, 약간 상승하지만, 그 상승의 비율은 작은 것이 확인되었다. 이 결과는, NF3 가스에 O2 가스와 H2 가스를 첨가한 가스를 클리닝 가스로서 이용하여, 석영으로 형성된 반응관 내나 보트 표면에 퇴적된 Poly-Si막이나, SiN막이나, SiCN막을 제거할 때에, 처리실 내 압력을 상승시킴으로써, 기초인 석영(SiO)에 주는 데미지를 저감하면서, Poly-Si막이나, SiN막이나, SiCN막의 에칭 레이트를 상승시킬 수 있는 것을 나타내고 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 양태에 대하여 부기한다.
본 발명의 일 양태에 따르면,
기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 공정과,
상기 박막을 형성하는 공정을 소정 횟수 실시한 후, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정을 갖고,
상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 처리 용기는 석영에 의해 구성된다.
또한 바람직하게는, 상기 퇴적물은 논플라즈마의 분위기 하에서 제거된다.
또한 바람직하게는, 상기 퇴적물은 서멀 에칭에 의해 제거된다.
또한 바람직하게는, 상기 처리 용기 내에의 상기 불소 함유 가스의 공급을, 상기 처리 용기 내에의 상기 산소 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스의 공급보다도 선행하여 행한다.
또한 바람직하게는, 상기 퇴적물 제거 후에 상기 처리 용기 내에의 상기 불소 함유 가스의 공급을 정지한 후에도, 상기 처리 용기 내에의 상기 산소 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스의 공급을 계속한다.
또한 바람직하게는, 상기 퇴적물 제거 후에 상기 처리 용기 내에의 상기 불소 함유 가스의 공급을 정지한 후에도, 상기 처리 용기 내에의 상기 산소 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스의 공급을 계속함으로써, 상기 처리 용기 내에 잔류하는 불소를, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에서의 상기 산소 함유 가스와 상기 수소 함유 가스와의 반응에 의해 생성된 반응종과 반응시켜 배출한다.
또한 바람직하게는, 상기 처리 용기 내에 잔류하는 불소를, 상기 산소 함유 가스 및 상기 반응종과 반응시켜 배출한다.
또한 바람직하게는, 상기 처리 용기 내에 잔류하는 불소를, 상기 산소 함유 가스, 상기 수소 함유 가스 및 상기 반응종과 반응시켜 배출한다.
또한 바람직하게는, 상기 불소 함유 가스가, 불화질소 가스, 불소 가스, 불화염소 가스, 또는, 불화수소 가스이다.
또한 바람직하게는, 상기 산소 함유 가스가, 산소 가스, 오존 가스, 일산화질소 가스, 또는, 아산화질소 가스이다.
또한 바람직하게는, 상기 수소 함유 가스가, 수소 가스, 중수소 가스, 암모니아 가스, 또는, 메탄 가스이다.
또한 바람직하게는, 상기 불소 함유 가스가 불화질소 가스이고, 상기 산소 함유 가스가 산소 가스이며, 상기 수소 함유 가스가 수소 가스이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면,
기판 상에 박막을 형성하는 처리가 행해지는 처리 용기를 제공(providing)하는 공정과,
상기 박막을 형성하는 처리를 소정 횟수 실시한 후, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정을 갖고,
상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 클리닝 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면,
기판을 수용하는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내를 가열하는 히터와,
상기 처리 용기 내의 압력을 조정하는 압력 조정부와,
기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 소정 횟수 실시한 후, 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내를 클리닝하도록 하고, 상기 클리닝 시, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하도록 상기 처리 가스 공급계, 상기 클리닝 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부
를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
121 : 컨트롤러
200 : 웨이퍼
201 : 처리실
202 : 처리로
203 : 반응관
207 : 히터
231 : 배기관
232a : 제1 가스 공급관
232b : 제2 가스 공급관
232c : 제3 가스 공급관
232d : 제4 가스 공급관
232e : 제1 불활성 가스 공급관
232f : 제2 불활성 가스 공급관
232g : 제3 불활성 가스 공급관
232h : 제4 불활성 가스 공급관
232i : 제5 가스 공급관
232j : 제6 가스 공급관

Claims (16)

  1. 기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 공정과,
    상기 박막을 형성하는 공정을 1회 이상 실시한 후, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정을 갖고,
    상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 공급하고, 이때, 적어도 상기 산소 함유 가스와 상기 수소 함유 가스를 동시에 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리 용기는 석영에 의해 구성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 퇴적물은 논플라즈마의 분위기 하에서 제거되는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 퇴적물은 서멀 에칭에 의해 제거되는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 처리 용기 내에의 상기 불소 함유 가스의 공급을, 상기 처리 용기 내에의 상기 산소 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스의 공급보다도 선행하여 행하는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 공정과,
    상기 박막을 형성하는 공정을 1회 이상 실시한 후, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정을 갖고,
    상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하고,
    상기 퇴적물 제거 후에 상기 처리 용기 내에의 상기 불소 함유 가스의 공급을 정지한 후에도, 상기 처리 용기 내에의 상기 산소 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스의 공급을 계속하는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 공정과,
    상기 박막을 형성하는 공정을 1회 이상 실시한 후, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정을 갖고,
    상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하고,
    상기 퇴적물 제거 후에 상기 처리 용기 내에의 상기 불소 함유 가스의 공급을 정지한 후에도, 상기 처리 용기 내에의 상기 산소 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스의 공급을 계속함으로써, 상기 처리 용기 내에 잔류하는 불소를, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에서의 상기 산소 함유 가스와 상기 수소 함유 가스와의 반응에 의해 생성된 반응종과 반응시켜 배출하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 불소 함유 가스가, 불화질소 가스, 불소 가스, 불화염소 가스, 및, 불화수소 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 가스이고,
    상기 산소 함유 가스가, 산소 가스, 오존 가스, 일산화질소 가스, 및, 아산화질소 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 가스이고,
    상기 수소 함유 가스가, 수소 가스, 중수소 가스, 암모니아 가스, 및, 메탄 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 가스인 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 기판 상에 박막을 형성하는 처리가 행해지는 처리 용기를 제공(providing)하는 공정과,
    상기 박막을 형성하는 처리를 1회 이상 실시한 후, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정을 갖고,
    상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 공급하고, 이때, 적어도 상기 산소 함유 가스와 상기 수소 함유 가스를 동시에 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 클리닝 방법.
  10. 기판을 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
    상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급계와,
    상기 처리 용기 내를 가열하는 히터와,
    상기 처리 용기 내의 압력을 조정하는 압력 조정부와,
    기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 1회 이상 실시한 후, 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내를 클리닝하도록 하고, 상기 클리닝 시, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 공급하고, 이때, 적어도 상기 산소 함유 가스와 상기 수소 함유 가스를 동시에 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하도록 상기 처리 가스 공급계, 상기 클리닝 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 불소 함유 가스, 상기 산소 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스는 상기 처리 용기 내에서 서로 혼합되는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 불소 함유 가스, 상기 산소 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스는 상기 처리 용기 내에서 서로 반응하는 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 불소 함유 가스, 상기 산소 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스는 상기 처리 용기 내에서 서로 반응하여 에칭종이 생성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 불소 함유 가스, 상기 산소 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스는 상기 처리 용기 내에 간헐적으로 공급되는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정에서는, 복수회 사이클이 반복되고,
    상기 사이클은,
    (a) 상기 불소 함유 가스, 상기 산소 합유 가스 및 상기 수소 함유 가스를 상기 처리 용기 내로 공급하는 공정과,
    (b) 상기 불소 함유 가스, 상기 산소 함유 가스 및 상기 수소 함유 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 공정과,
    (c) 상기 처리 용기 내부를 배기하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 공정과,
    상기 처리 가스를 공급하여 상기 박막을 형성하는 공정을 1회 이상 실시한 후, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하여 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정을 갖고,
    상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스로서, 불소 함유 가스와, 산소 함유 가스와, 수소 함유 가스를 간헐적으로 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 반도체 장치의 제조 방법.
KR1020110054996A 2010-06-08 2011-06-08 반도체 장치의 제조 방법, 클리닝 방법 및 기판 처리 장치 KR101323088B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010130937 2010-06-08
JPJP-P-2010-130937 2010-06-08
JP2011081983A JP5751895B2 (ja) 2010-06-08 2011-04-01 半導体装置の製造方法、クリーニング方法および基板処理装置
JPJP-P-2011-081983 2011-04-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110134323A KR20110134323A (ko) 2011-12-14
KR101323088B1 true KR101323088B1 (ko) 2013-10-29

Family

ID=45352951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110054996A KR101323088B1 (ko) 2010-06-08 2011-06-08 반도체 장치의 제조 방법, 클리닝 방법 및 기판 처리 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8673790B2 (ko)
JP (1) JP5751895B2 (ko)
KR (1) KR101323088B1 (ko)
TW (1) TWI442475B (ko)

Families Citing this family (103)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10283321B2 (en) 2011-01-18 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing system and methods using capacitively coupled plasma
JP5690168B2 (ja) * 2011-02-25 2015-03-25 芝浦メカトロニクス株式会社 基板洗浄装置、基板洗浄方法、表示装置の製造装置及び表示装置の製造方法
US9064815B2 (en) 2011-03-14 2015-06-23 Applied Materials, Inc. Methods for etch of metal and metal-oxide films
JP6080253B2 (ja) * 2011-12-26 2017-02-15 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
JP6035161B2 (ja) 2012-03-21 2016-11-30 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
JP6125846B2 (ja) * 2012-03-22 2017-05-10 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
US9018065B2 (en) 2012-05-08 2015-04-28 Globalfoundries Inc. Horizontal epitaxy furnace for channel SiGe formation
US9267739B2 (en) 2012-07-18 2016-02-23 Applied Materials, Inc. Pedestal with multi-zone temperature control and multiple purge capabilities
US9373517B2 (en) 2012-08-02 2016-06-21 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing with DC assisted RF power for improved control
US9390937B2 (en) * 2012-09-20 2016-07-12 Applied Materials, Inc. Silicon-carbon-nitride selective etch
JP6055637B2 (ja) 2012-09-20 2016-12-27 株式会社日立国際電気 クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
US9132436B2 (en) 2012-09-21 2015-09-15 Applied Materials, Inc. Chemical control features in wafer process equipment
US10256079B2 (en) 2013-02-08 2019-04-09 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing systems having multiple plasma configurations
CN103165497B (zh) * 2013-02-20 2015-09-30 上海华力微电子有限公司 一种氧化反应炉及利用该反应炉进行氧化反应的方法
JP6035166B2 (ja) * 2013-02-26 2016-11-30 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
US9362130B2 (en) 2013-03-01 2016-06-07 Applied Materials, Inc. Enhanced etching processes using remote plasma sources
JP5465802B2 (ja) * 2013-04-12 2014-04-09 東京エレクトロン株式会社 薄膜形成装置の洗浄方法、薄膜形成方法、薄膜形成装置及びプログラム
JP6026351B2 (ja) * 2013-04-26 2016-11-16 東京エレクトロン株式会社 成膜装置のクリーニング方法および成膜装置
JP6242095B2 (ja) 2013-06-28 2017-12-06 株式会社日立国際電気 クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
JP6342670B2 (ja) * 2014-02-17 2018-06-13 株式会社日立国際電気 クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
US9966240B2 (en) 2014-10-14 2018-05-08 Applied Materials, Inc. Systems and methods for internal surface conditioning assessment in plasma processing equipment
US9355922B2 (en) 2014-10-14 2016-05-31 Applied Materials, Inc. Systems and methods for internal surface conditioning in plasma processing equipment
US11637002B2 (en) 2014-11-26 2023-04-25 Applied Materials, Inc. Methods and systems to enhance process uniformity
US10573496B2 (en) 2014-12-09 2020-02-25 Applied Materials, Inc. Direct outlet toroidal plasma source
US10224210B2 (en) 2014-12-09 2019-03-05 Applied Materials, Inc. Plasma processing system with direct outlet toroidal plasma source
US11257693B2 (en) 2015-01-09 2022-02-22 Applied Materials, Inc. Methods and systems to improve pedestal temperature control
US9728437B2 (en) 2015-02-03 2017-08-08 Applied Materials, Inc. High temperature chuck for plasma processing systems
US20160225652A1 (en) 2015-02-03 2016-08-04 Applied Materials, Inc. Low temperature chuck for plasma processing systems
US9881805B2 (en) 2015-03-02 2018-01-30 Applied Materials, Inc. Silicon selective removal
US9741593B2 (en) 2015-08-06 2017-08-22 Applied Materials, Inc. Thermal management systems and methods for wafer processing systems
US9691645B2 (en) 2015-08-06 2017-06-27 Applied Materials, Inc. Bolted wafer chuck thermal management systems and methods for wafer processing systems
US9349605B1 (en) 2015-08-07 2016-05-24 Applied Materials, Inc. Oxide etch selectivity systems and methods
US10504700B2 (en) 2015-08-27 2019-12-10 Applied Materials, Inc. Plasma etching systems and methods with secondary plasma injection
US10504754B2 (en) 2016-05-19 2019-12-10 Applied Materials, Inc. Systems and methods for improved semiconductor etching and component protection
US10522371B2 (en) 2016-05-19 2019-12-31 Applied Materials, Inc. Systems and methods for improved semiconductor etching and component protection
US9865484B1 (en) 2016-06-29 2018-01-09 Applied Materials, Inc. Selective etch using material modification and RF pulsing
US10062575B2 (en) 2016-09-09 2018-08-28 Applied Materials, Inc. Poly directional etch by oxidation
US10629473B2 (en) 2016-09-09 2020-04-21 Applied Materials, Inc. Footing removal for nitride spacer
US10546729B2 (en) 2016-10-04 2020-01-28 Applied Materials, Inc. Dual-channel showerhead with improved profile
US10062585B2 (en) 2016-10-04 2018-08-28 Applied Materials, Inc. Oxygen compatible plasma source
US9934942B1 (en) 2016-10-04 2018-04-03 Applied Materials, Inc. Chamber with flow-through source
US10062579B2 (en) 2016-10-07 2018-08-28 Applied Materials, Inc. Selective SiN lateral recess
US9947549B1 (en) 2016-10-10 2018-04-17 Applied Materials, Inc. Cobalt-containing material removal
US10163696B2 (en) 2016-11-11 2018-12-25 Applied Materials, Inc. Selective cobalt removal for bottom up gapfill
US9768034B1 (en) 2016-11-11 2017-09-19 Applied Materials, Inc. Removal methods for high aspect ratio structures
US10026621B2 (en) 2016-11-14 2018-07-17 Applied Materials, Inc. SiN spacer profile patterning
US10242908B2 (en) 2016-11-14 2019-03-26 Applied Materials, Inc. Airgap formation with damage-free copper
US10566206B2 (en) 2016-12-27 2020-02-18 Applied Materials, Inc. Systems and methods for anisotropic material breakthrough
US10403507B2 (en) 2017-02-03 2019-09-03 Applied Materials, Inc. Shaped etch profile with oxidation
US10431429B2 (en) 2017-02-03 2019-10-01 Applied Materials, Inc. Systems and methods for radial and azimuthal control of plasma uniformity
US10043684B1 (en) 2017-02-06 2018-08-07 Applied Materials, Inc. Self-limiting atomic thermal etching systems and methods
US10319739B2 (en) 2017-02-08 2019-06-11 Applied Materials, Inc. Accommodating imperfectly aligned memory holes
US10943834B2 (en) 2017-03-13 2021-03-09 Applied Materials, Inc. Replacement contact process
JP6602332B2 (ja) * 2017-03-28 2019-11-06 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
US10319649B2 (en) 2017-04-11 2019-06-11 Applied Materials, Inc. Optical emission spectroscopy (OES) for remote plasma monitoring
US11276590B2 (en) 2017-05-17 2022-03-15 Applied Materials, Inc. Multi-zone semiconductor substrate supports
US11276559B2 (en) 2017-05-17 2022-03-15 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing chamber for multiple precursor flow
US10049891B1 (en) 2017-05-31 2018-08-14 Applied Materials, Inc. Selective in situ cobalt residue removal
US10497579B2 (en) 2017-05-31 2019-12-03 Applied Materials, Inc. Water-free etching methods
US10920320B2 (en) 2017-06-16 2021-02-16 Applied Materials, Inc. Plasma health determination in semiconductor substrate processing reactors
US10541246B2 (en) 2017-06-26 2020-01-21 Applied Materials, Inc. 3D flash memory cells which discourage cross-cell electrical tunneling
US10727080B2 (en) 2017-07-07 2020-07-28 Applied Materials, Inc. Tantalum-containing material removal
US10541184B2 (en) 2017-07-11 2020-01-21 Applied Materials, Inc. Optical emission spectroscopic techniques for monitoring etching
US10354889B2 (en) 2017-07-17 2019-07-16 Applied Materials, Inc. Non-halogen etching of silicon-containing materials
US10043674B1 (en) 2017-08-04 2018-08-07 Applied Materials, Inc. Germanium etching systems and methods
US10170336B1 (en) 2017-08-04 2019-01-01 Applied Materials, Inc. Methods for anisotropic control of selective silicon removal
US10297458B2 (en) 2017-08-07 2019-05-21 Applied Materials, Inc. Process window widening using coated parts in plasma etch processes
US10128086B1 (en) 2017-10-24 2018-11-13 Applied Materials, Inc. Silicon pretreatment for nitride removal
US10283324B1 (en) 2017-10-24 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Oxygen treatment for nitride etching
US10256112B1 (en) 2017-12-08 2019-04-09 Applied Materials, Inc. Selective tungsten removal
US10903054B2 (en) 2017-12-19 2021-01-26 Applied Materials, Inc. Multi-zone gas distribution systems and methods
US11328909B2 (en) 2017-12-22 2022-05-10 Applied Materials, Inc. Chamber conditioning and removal processes
US10854426B2 (en) 2018-01-08 2020-12-01 Applied Materials, Inc. Metal recess for semiconductor structures
US10679870B2 (en) 2018-02-15 2020-06-09 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing chamber multistage mixing apparatus
US10964512B2 (en) 2018-02-15 2021-03-30 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing chamber multistage mixing apparatus and methods
TWI716818B (zh) 2018-02-28 2021-01-21 美商應用材料股份有限公司 形成氣隙的系統及方法
US10593560B2 (en) 2018-03-01 2020-03-17 Applied Materials, Inc. Magnetic induction plasma source for semiconductor processes and equipment
US10319600B1 (en) 2018-03-12 2019-06-11 Applied Materials, Inc. Thermal silicon etch
US10497573B2 (en) 2018-03-13 2019-12-03 Applied Materials, Inc. Selective atomic layer etching of semiconductor materials
US10573527B2 (en) 2018-04-06 2020-02-25 Applied Materials, Inc. Gas-phase selective etching systems and methods
US10490406B2 (en) 2018-04-10 2019-11-26 Appled Materials, Inc. Systems and methods for material breakthrough
US10699879B2 (en) 2018-04-17 2020-06-30 Applied Materials, Inc. Two piece electrode assembly with gap for plasma control
US10886137B2 (en) 2018-04-30 2021-01-05 Applied Materials, Inc. Selective nitride removal
JP6826558B2 (ja) 2018-06-04 2021-02-03 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
US10872778B2 (en) 2018-07-06 2020-12-22 Applied Materials, Inc. Systems and methods utilizing solid-phase etchants
US10755941B2 (en) 2018-07-06 2020-08-25 Applied Materials, Inc. Self-limiting selective etching systems and methods
US10672642B2 (en) 2018-07-24 2020-06-02 Applied Materials, Inc. Systems and methods for pedestal configuration
US11049755B2 (en) 2018-09-14 2021-06-29 Applied Materials, Inc. Semiconductor substrate supports with embedded RF shield
US10892198B2 (en) 2018-09-14 2021-01-12 Applied Materials, Inc. Systems and methods for improved performance in semiconductor processing
US11062887B2 (en) 2018-09-17 2021-07-13 Applied Materials, Inc. High temperature RF heater pedestals
US11417534B2 (en) 2018-09-21 2022-08-16 Applied Materials, Inc. Selective material removal
JP6860537B2 (ja) 2018-09-25 2021-04-14 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
US11682560B2 (en) 2018-10-11 2023-06-20 Applied Materials, Inc. Systems and methods for hafnium-containing film removal
US11121002B2 (en) 2018-10-24 2021-09-14 Applied Materials, Inc. Systems and methods for etching metals and metal derivatives
US11437242B2 (en) 2018-11-27 2022-09-06 Applied Materials, Inc. Selective removal of silicon-containing materials
US11721527B2 (en) 2019-01-07 2023-08-08 Applied Materials, Inc. Processing chamber mixing systems
US10920319B2 (en) 2019-01-11 2021-02-16 Applied Materials, Inc. Ceramic showerheads with conductive electrodes
JP2020136387A (ja) * 2019-02-15 2020-08-31 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、成膜処理用の処理容器のクリーニング方法及び成膜装置
JP7379993B2 (ja) * 2019-09-20 2023-11-15 東京エレクトロン株式会社 エッチング装置及びエッチング方法
JP7418309B2 (ja) * 2020-09-16 2024-01-19 東京エレクトロン株式会社 プラズマパージ方法
CN116724380A (zh) * 2021-02-26 2023-09-08 株式会社国际电气 半导体装置的制造方法、基板处理装置以及程序
JP2022145250A (ja) * 2021-03-19 2022-10-03 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、ノズルのクリーニング方法、基板処理装置、及びプログラム
DE102022114717A1 (de) 2021-12-03 2023-06-07 Aixtron Se Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden einer ein Element der V. Hauptgruppe enthaltenen Schicht in einer Prozesskammer und anschließenden Reinigen der Prozesskammer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002180250A (ja) * 2000-12-13 2002-06-26 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法
KR20030011568A (ko) * 2001-07-23 2003-02-11 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 반도체 처리 장치 및 그 클리닝 방법
KR20030038202A (ko) * 2001-11-09 2003-05-16 삼성전자주식회사 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법
KR20030079786A (ko) * 2002-04-05 2003-10-10 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 기판 처리 장치 및 반응 용기

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3513811B2 (ja) * 1988-08-11 2004-03-31 株式会社半導体エネルギー研究所 炭素または炭素を主成分とする被膜の形成方法
JPH06302565A (ja) 1993-04-14 1994-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd チャンバーのプラズマクリーニング方法
JP3175117B2 (ja) * 1993-05-24 2001-06-11 東京エレクトロン株式会社 ドライクリーニング方法
JPH07230954A (ja) * 1994-02-16 1995-08-29 Mitsubishi Electric Corp プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置におけるクリーニング方法
JP3329199B2 (ja) * 1996-08-08 2002-09-30 株式会社日立製作所 半導体装置の製造方法及び製造装置
US5861065A (en) * 1997-01-21 1999-01-19 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen trifluoride-oxygen thermal cleaning process
JPH10284360A (ja) 1997-04-02 1998-10-23 Hitachi Ltd 基板温度制御装置及び方法
US20050230047A1 (en) * 2000-08-11 2005-10-20 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation apparatus
JP3421329B2 (ja) * 2001-06-08 2003-06-30 東京エレクトロン株式会社 薄膜形成装置の洗浄方法
JP2003178986A (ja) * 2001-12-13 2003-06-27 Showa Denko Kk 半導体製造装置のクリーニングガスおよびクリーニング方法
WO2003054247A2 (en) * 2001-12-13 2003-07-03 Showa Denko K.K. Cleaning gas composition for semiconductor production equipment and cleaning method using the gas
JP2003224076A (ja) * 2002-01-30 2003-08-08 Seiko Epson Corp 半導体製造装置の排ガス処理方法
JP2004253658A (ja) * 2003-02-20 2004-09-09 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc 薄膜形成装置のクリーニング方法および薄膜形成装置
JP2004296512A (ja) * 2003-03-25 2004-10-21 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置のクリーニング方法
JP2004335789A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Tadahiro Omi 基板処理装置のクリーニング方法
TWI397115B (zh) 2006-03-27 2013-05-21 Hitachi Int Electric Inc 半導體裝置的製造方法及基板處理裝置以及清潔方法
KR100653217B1 (ko) * 2006-05-29 2006-12-04 주식회사 아이피에스 금속 함유막을 증착하는 박막 증착 장치의 건식 세정 방법
US20100012153A1 (en) * 2006-07-27 2010-01-21 Takamitsu Shigemoto Method of cleaning film forming apparatus and film forming apparatus
JP2008218984A (ja) * 2007-02-06 2008-09-18 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP4994197B2 (ja) * 2007-11-16 2012-08-08 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP5004822B2 (ja) * 2008-02-20 2012-08-22 東京エレクトロン株式会社 洗浄方法及び基板処理装置
JP2010050270A (ja) * 2008-08-21 2010-03-04 Tokyo Electron Ltd 薄膜形成装置の洗浄方法、薄膜形成方法、薄膜形成装置及びプログラム
JP5067381B2 (ja) * 2009-02-19 2012-11-07 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置の運転方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002180250A (ja) * 2000-12-13 2002-06-26 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法
KR20030011568A (ko) * 2001-07-23 2003-02-11 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 반도체 처리 장치 및 그 클리닝 방법
KR20030038202A (ko) * 2001-11-09 2003-05-16 삼성전자주식회사 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 세정방법
KR20030079786A (ko) * 2002-04-05 2003-10-10 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 기판 처리 장치 및 반응 용기

Also Published As

Publication number Publication date
JP5751895B2 (ja) 2015-07-22
US20110318937A1 (en) 2011-12-29
TWI442475B (zh) 2014-06-21
KR20110134323A (ko) 2011-12-14
TW201205674A (en) 2012-02-01
US8673790B2 (en) 2014-03-18
JP2012019194A (ja) 2012-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101323088B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 클리닝 방법 및 기판 처리 장치
JP5571770B2 (ja) 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
KR101705966B1 (ko) 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
JP5693688B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置
KR101097724B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치
KR101321762B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
TWI458017B (zh) 半導體裝置之製造方法、基板處理方法及基板處理裝置
JP6415730B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6086942B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
KR101610784B1 (ko) 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
US20100190348A1 (en) Manufacturing method of semiconductor substrate and substrate processing apparatus
JP2017069230A (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6368850B2 (ja) クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
KR102297247B1 (ko) 처리 용기 내의 부재를 클리닝하는 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램
JP2011192875A (ja) 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP5955427B2 (ja) 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
CN112640061A (zh) 基板处理装置、半导体装置的制造方法及程序

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160921

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170920

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181004

Year of fee payment: 6