KR101343250B1 - 가스 공급 장치, 가스 공급 방법, 박막 형성 장치의 세정 방법, 박막 형성 방법, 박막 형성 장치, 및 기억 매체 - Google Patents
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Abstract
박막 형성 장치(1)는, 반응실(2)과, 반응실(2)에 연결된 배기관(5)을 갖고, 반응실(2) 또는 배기관(5)에 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하기 위해, 불소 도입관(17c)과 수소 도입관(17d)이 반응실(2)에 연결되어 있다. 이 중 수소 도입관(17d)은, 내부 유로(174)와, 내부 유로(174)를 덮도록 형성된 외부 유로(175)를 갖고 있다. 내부 유로(174)로부터 수소가 공급되고, 외부 유로(175)로부터 질소가 공급된다. 이로 인해, 내부 유로(174)로부터 공급된 수소는, 그 주위가 질소로 덮인 상태에서 수소 도입관(17d)으로부터 공급된다.
박막 형성 장치, 반응실, 배기관, 수소 도입관, 내부 유로
Description
본 특허 출원은, 2006년 10월 12일에 제출된 일본 출원인 일본 특허 출원 제2006-278906호의 이익을 받는다. 이 앞의 출원에 있어서의 전체 개시 내용은, 인용함으로써 본 명세서의 일부가 된다.
본 발명은 가스 공급 장치, 가스 공급 방법, 박막 형성 장치의 세정 방법, 박막 형성 방법 및 박막 형성 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 처리에 의해, 피처리체, 예를 들어 반도체 웨이퍼에 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 등의 박막을 형성하는 것이 널리 행해지고 있다. 이러한 박막 형성 처리에서는, 예를 들어 이하와 같이 하여 반도체 웨이퍼에 박막이 형성된다.
우선, 열처리 장치의 반응관 내를 히터에 의해 소정의 로드 온도로 가열하고, 복수매의 반도체 웨이퍼를 수용한 웨이퍼 보트를 로드한다. 다음에, 반응관 내를 히터에 의해 소정의 처리 온도로 가열하는 동시에, 배기관으로부터 반응관 내의 가스를 배기하고, 반응관 내를 소정의 압력으로 감압한다. 반응관 내부가 소정의 온도 및 압력으로 유지되면, 처리 가스 도입관으로부터 반응관 내로 성막용 가스를 공급한다. 반응관 내로 성막용 가스가 공급되면, 예를 들어 성막용 가스가 열반응을 일으키고, 열반응에 의해 생성된 반응 생성물이 반도체 웨이퍼의 표면에 퇴적하여, 반도체 웨이퍼의 표면에 박막이 형성된다.
그런데, 박막 형성 처리에 의해 생성되는 반응 생성물은, 반도체 웨이퍼의 표면뿐만 아니라, 예를 들어 반응관의 내벽이나 각종 지그 등의 열처리 장치의 내부에도 퇴적(부착)되어 버린다. 또한, 부생성물, 중간 생성물 등이 발생하여, 이들이 반응관 내부나 배기관 내부에 부착되어 버리는 경우도 있다. 이러한 부착물이 열처리 장치 내에 부착된 상태에서 박막 형성 처리를 계속해서 행하면, 반응관을 구성하는 석영과 부착물과의 열팽창률의 차이에 의해 응력이 발생하고, 이 응력에 의해 석영이나 부착물이 깨져 버린다. 이와 같이, 석영이나 부착물이 깨진 것이 파티클이 되어, 생산성을 저하시키는 원인이 된다. 또한, 부품 고장이 원인이 된다.
이로 인해, 히터에 의해 소정의 온도로 가열한 반응관 내에 클리닝 가스를 공급하여, 반응관의 내벽 등의 열처리 장치 내에 부착된 반응 생성물을 제거(건식 에칭)하는 열처리 장치의 세정 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2).
[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 평3-293726호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 출원 공개 제2003-59915호 공보
그런데, 일반적으로 클리닝 가스를 도입하는 가스 도입관은, 가스의 종류마다 반응관에 삽입 관통되고, 각각 반응관 내로 공급된다. 이로 인해, 클리닝 가스로서, 불소(F2)와 수소(H2)를 포함하는 혼합 가스를 이용한 경우, 불소와 수소가 각각 반응관 내로 공급된다. 여기서, 반응관 내로 공급된 불소는, 수소를 도입하는 가스 도입관의 취출구(노즐) 부근으로 이동하여, 노즐 부근에서 수소와 반응해 버리는 경우가 있다. 노즐 부근에서 불소와 수소가 반응하면, 이 반응에 의해 불화수소(HF)가 생성되고, 가스 도입관의 노즐이나 반응관의 내벽과 같은 노즐 부근의 부품이 손상을 받아, 열화되어 버린다. 이것으로는, 박막 형성 장치의 세정을 안정적으로 행할 수 없게 되어 버리는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제에 비추어 이루어진 것으로, 부품의 열화를 억제할 수 있는 가스 공급 장치, 가스 공급 방법, 박막 형성 장치의 세정 방법, 박막 형성 방법 및 박막 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 박막 형성 장치의 세정을 안정적으로 행할 수 있는 가스 공급 장치, 가스 공급 방법, 박막 형성 장치의 세정 방법 및 박막 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 내부 에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에, 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 장치이며, 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 수단과, 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 수단을 구비하고, 상기 수소 공급 수단은 내부 유로와 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 수단에 의해 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치이다.
본 발명은, 상기 수소 공급 수단은, 내관과, 상기 내관을 수용하도록 형성된 외관을 구비하고, 상기 내관과 상기 외관으로, 상기 내부 유로와 상기 외부 유로를 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치이다.
본 발명은, 상기 수소 공급 수단은 상기 내부 유로로부터 수소를 0.25 리터/분 내지 0.75 리터/분 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 질소를 1 리터/분 내지 5 리터/분 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치이다.
본 발명은 상기 내부 유로와 외부 유로의 단면적비는, 1:2 내지 1:4인 가스 공급 장치이다.
본 발명은, 상기 보호 가스는 질소인 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치이다.
본 발명은, 피처리체가 수용되고, 성막용 가스가 공급되어 피처리체에 박막 을 형성하는 반응실과, 반응실에 연결된 배기관과, 상기 반응실, 또는 배기관에, 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 장치를 구비하고, 가스 공급 장치는 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 수단과, 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 수단을 구비하고, 상기 수소 공급 수단은 내부 유로와 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 수단에 의해 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치이다.
본 발명은 반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에, 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 방법에 있어서, 상기 불소를 공급하는 불소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 공정과, 내부 유로와, 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 수소를 공급하는 수소 공급부로부터, 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 공정을 구비하고, 상기 수소 공급 공정에서는, 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 공정에서 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법이다.
본 발명은, 상기 수소 공급 공정에서는, 상기 내부 유로로부터 수소를 0.25 리터/분 내지 0.75 리터/분 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 질소를 1 리터/분 내지 5 리터/분 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법이다.
본 발명은, 상기 보호 가스로서 질소를 이용하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법이다.
본 발명은, 반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 방법을 구비하고, 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하는 박막 형성 장치의 세정 방법에 있어서, 가스 공급 방법은, 상기 불소를 공급하는 불소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 공정과, 내부 유로와, 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 수소를 공급하는 수소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 공정을 구비하고, 상기 수소 공급 공정에서는 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 공정에서 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치의 세정 방법이다.
본 발명은 반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 반응실 내로 성막용 가스를 공급하여 피처리체에 박막을 형성하는 박막 형성 공정과, 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 방법에 의한 세정 공정을 구비하고, 세정 공정의 가스 공급 방법은, 상기 불소를 공급하는 불소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 공정과, 내부 유로와, 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 수소를 공급하는 수소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 공정을 구비하고, 상기 수소 공급 공정에서는 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 공정에서 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법이다.
본 발명은, 컴퓨터에, 가스 공급 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램에 있어서, 가스 공급 방법은 반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에, 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 방법에 있어서, 상기 불소를 공급하는 불소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 공정과, 내부 유로와, 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 수소를 공급하는 수소 공급부로부터, 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 공정을 구비하고, 상기 수소 공급 공정에서는 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 공정에서 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램이다.
본 발명은, 컴퓨터에, 가스 공급 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 수납한 기억 매체에 있어서, 가스 공급 방법은, 반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에, 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 방법에 있어서, 상기 불소를 공급하는 불소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 공정과, 내부 유로와, 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 수소를 공급하는 수소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 공정을 구비하고, 상기 수소 공급 공정에서는 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 공정에서 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 기억 매체이다.
컴퓨터에, 박막 형성 장치의 세정 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램에 있어서, 박막 형성 장치의 세정 방법은, 반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 방법을 구비하고, 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하는 박막 형성 장치의 세정 방법에 있어서, 가스 공급 방법은 상기 불소를 공급하는 불소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 공정과, 내부 유로와, 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 수소를 공급하는 수소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 공정을 구비하고, 상기 수소 공급 공정에서는 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 공정에서 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램이다.
컴퓨터에, 박막 형성 장치의 세정 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서, 박막 형성 장치의 세정 방법은 반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 방법을 구비하고, 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하는 박막 형성 장치의 세정 방법에 있어서, 가스 공급 방법은 상기 불소를 공급하는 불소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 공정과, 내부 유로와, 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 수소를 공급하는 수소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 공정을 구비하고, 상기 수소 공급 공정에서는 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 공정에 서 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내에 공급하는 것을 특징으로 하는 기억 매체이다.
본 발명에 따르면, 부품의 열화를 억제할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수소 도입관의 내부 유로로부터 공급된 수소가 외부 유로로부터 공급된 질소에 의해 그 주위가 덮인 상태에서 반응관 내로 공급됨으로써, 수소 도입관의 노즐 부근의 부품이 손상되지 않아 열처리 장치의 세정을 안정적으로 행할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 가스 공급 장치, 가스 공급 방법, 박막 형성 장치의 세정 방법, 박막 형성 방법 및 박막 형성 장치에 대해 설명한다. 본 실시 형태에서는, 가스 공급 장치를 갖는 박막 형성 장치로서, 도1에 도시하는 배치(batch)식 종형 열처리 장치(1)의 경우를 예로 들어 본 발명을 설명한다.
도1에 도시하는 바와 같이, 박막 형성 장치로서의 열처리 장치(1)는 반응실을 형성하는 반응관(2)과, 반응관(2)의 상부에 연결된 배기관(5)을 구비하고 있다.
반응관(2)은, 예를 들어 길이 방향이 수직 방향을 향한 대략 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(2)은, 내열성 및 내부식성이 우수한 재료, 예를 들어 석영에 의해 형성되어 있다. 반응관(2)의 상단에는, 상단측을 향해 직경 축소되도록 대략 원뿔 형상으로 형성된 정상부(3)가 형성되어 있다. 정상부(3)의 중앙에는 반 응관(2) 내의 가스를 배기하기 위한 배기구(4)가 마련되고, 배기구(4)에는 배기관(5)이 상술한 바와 같이 기밀하게 접속되어 있다. 배기관(5)에는 도시하지 않은 밸브 및 후술하는 진공 펌프(127) 등의 압력 조정 기구가 설치되어, 반응관(2) 내를 원하는 압력(진공도)으로 제어한다.
반응관(2)의 하방에는, 덮개(6)가 배치되어 있다. 덮개(6)는 내열성 및 내부식성이 우수한 재료, 예를 들어 석영에 의해 형성되어 있다. 또한, 덮개(6)는 후술하는 보트 엘리베이터(128)에 의해 상하 이동 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 보트 엘리베이터(128)에 의해 덮개(6)가 상승하면, 반응관(2)의 하방측[노구(爐口) 부분]이 폐쇄되고, 보트 엘리베이터(128)에 의해 덮개(6)가 하강하면, 반응관(2)의 하방측(노구 부분)이 개방된다.
덮개(6)의 상부에는, 보온 통(7)이 설치되어 있다. 보온 통(7)은, 반응관(2)의 노구 부분으로부터의 방열에 의한 반응관(2) 내의 온도 저하를 방지하는 저항 발열체로 이루어지는 평면 형상의 히터(8)와, 이 히터(8)를 덮개(6)의 상면으로부터 소정의 높이로 지지하는 통 형상의 지지체(9)로 주로 구성되어 있다.
또한, 보온 통(7)의 상방에는, 회전 테이블(10)이 설치되어 있다. 회전 테이블(10)은 피처리체, 예를 들어 반도체 웨이퍼(W)를 수용하는 웨이퍼 보트(11)를 회전 가능하게 적재 하는 적재대로서 기능한다. 구체적으로는, 회전 테이블(10)의 하부에는 회전 지지 기둥(12)이 설치되고, 회전 지지 기둥(12)은 히터(8)의 중앙부를 관통하여 회전 테이블(10)을 회전시키는 회전 기구(13)에 접속되어 있다. 회전 기구(13)는 도시하지 않은 모터와, 덮개(6)의 하면측으로부터 상면측으로 기밀 상 태로 관통 도입된 회전축(14)을 구비하는 회전 도입부(15)로 주로 구성되어 있다. 회전축(14)은 회전 테이블(10)의 회전 지지 기둥(12)에 연결되어, 모터의 회전력을 회전 지지 기둥(12)을 통해 회전 테이블(10)에 전달한다. 이로 인해, 회전 기구(13)의 모터에 의해 회전축(14)이 회전하면, 회전축(14)의 회전력이 회전 지지 기둥(12)에 전달되어 회전 테이블(10)이 회전한다.
웨이퍼 보트(11)는, 반도체 웨이퍼(W)가 수직 방향으로 소정의 간격을 두고 복수매 수용 가능하게 구성되어 있다. 웨이퍼 보트(11)는, 예를 들어 석영에 의해 형성되어 있다. 웨이퍼 보트(11)는, 회전 테이블(10) 상에 적재되어 있다. 이로 인해, 회전 테이블(10)을 회전시키면 웨이퍼 보트(11)가 회전하고, 이 회전에 의해 웨이퍼 보트(11) 내에 수용된 반도체 웨이퍼(W)가 회전한다.
또한, 반응관(2)의 주위에는, 반응관(2)을 둘러싸도록, 예를 들어 저항 발열체로 이루어지는 승온용 히터(16)가 설치되어 있다. 이 승온용 히터(16)에 의해 반응관(2)의 내부가 소정의 온도로 가열되고, 이 결과 반도체 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 가열된다.
반응관(2)의 하단 근방의 측면에는, 처리 가스 도입관(17) 및 가스 공급부(20)가 접속되어 있다.
처리 가스 도입관(17)은, 반응관(2)의 하단 근방의 측벽에 연결되어, 가스 공급부(20)로부터 공급된 처리 가스를 반응관(2) 내로 도입한다. 처리 가스 도입관(17)의 노즐(취출구)은, 내열성 및 내부식성이 우수한 재료, 예를 들어 석영에 의해 형성되어 있다. 또한, 도1에서는 처리 가스 도입관(17)을 1개만 나타내고 있 지만, 본 실시 형태에서는 처리 가스의 종류마다 복수의 처리 가스 도입관(17)이 설치되어 있다.
반응관(2) 내로 도입되는 처리 가스로서는, 열처리 장치(1)의 내부에 부착된 부착물(반응 생성물 등)을 제거(클리닝)하기 위한 클리닝 가스가 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 반도체 웨이퍼(W)에 박막을 형성하기 위한 성막용 가스도 반응관(2) 내에 공급하는 처리 가스에 포함된다.
본 발명의 클리닝 가스는, 불소와 수소를 포함하는 가스로 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 클리닝 가스는 불소와 수소와 보호 가스로서의 질소와의 혼합 가스로 구성되어 있다. 보호 가스라 함은, 후술하는 바와 같이 수소의 주위를 덮어, 노즐 부근에서 불소와 수소가 반응하는 것을 방지(보호)하는 가스이다.
본 발명의 성막용 가스로서는, 박막을 형성 가능한 가스이며, 박막 형성에 의해 반응관(2)의 내벽 등에 부착되는 부착물이 클리닝 가스에 의해 제거 가능한 가스가 이용된다. 성막용 가스로서는, 디클로로실란(DCS : SiH2Cl2)과 암모니아(NH3)나, 헥사클로로디실란(HCD : Si2Cl6)과 암모니아(NH3) 등이 이용되고, 이 성막 가스에 의해 반도체 웨이퍼(W)에 실리콘 질화막이 성막된다. 본 실시 형태의 성막용 가스는, 디클로로실란과 암모니아의 혼합 가스로 구성되어 있다.
이로 인해, 반응관(2)에는 도2에 도시하는 바와 같이 디클로로실란을 도입하는 디클로로실란 도입관(17a)와, 암모니아를 도입하는 암모니아 도입관(17b)과, 불소를 도입하는 불소 도입관(17c)과, 수소를 도입하는 수소 도입관(17d)의 4개의 처 리 가스 도입관(17)이 삽입 관통되어 있다.
도2에 가스 공급부(20)의 구성을 도시한다. 도2에 도시하는 바와 같이, 디클로로실란 도입관(17a), 암모니아 도입관(17b) 및 불소 도입관(17c)에는, 유량 제어부로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)[21(21a 내지 21c)]와, 가스 공급원[22(22a 내지 22c)]이 설치되어 있다. MFC(21)는 처리 가스 도입관(17a 내지 17c)을 흐르는 가스의 유량을 소정량으로 제어한다. 가스 공급원(22)은 처리 가스 도입관(17a 내지 17c)의 단부에 설치되어, 반응관(2)[처리 가스 도입관(17a 내지 17c)]에 공급하는 처리 가스(디클로로실란, 암모니아, 불소)를 수용한다. 이로 인해, 가스 공급원(22)으로부터 공급된 처리 가스는, MFC(21)를 통해 반응관(2) 내로 도입된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 처리 가스 도입관(17c)에는 질소에 의해 희석된 20 ％의 불소가 수용되어 있다.
수소 도입관(17d)은 2중관 구조를 갖고 있다. 도3에 수소 도입관(17d)의 단면 형상을 도시한다. 도3에 도시하는 바와 같이, 수소 도입관(17d)은 내관(171)과, 외관(172)과, 내관(171)과 외관(172)을 접속하여 내관(171)을 보유 지지하는 접속부(173)를 포함한다. 접속부(173)는 내관(171)으로부터 공급되는 가스가 외관(172)으로부터 공급되는 가스로 덮인 상태에서 반응관(2) 내로 공급될 수 있도록 내관(171)을 보유 지지하고 있다. 즉, 접속부(173)는 수소 도입관(17d)의 취출구 이외의 부위에서, 내관(171)과 외관(172)을 접속하여 내관(171)을 보유 지지할 수 있도록 형성되어 있다. 접속부(173)를 취출구에 형성하면, 후술하는 외부 유로(175)로부터 공급된 가스가 분단되어 버리기 때문이다. 접속부(173)는, 예를 들 어 수소 도입관(17d)의 단부 근방에만 형성해도 좋고, 또한 수소 도입관(17d)의 소정 간격마다 형성해도 좋다. 본 실시 형태에서는, 접속부(173)는 수소 도입관(17d)의 단부 근방에, 내관(171)을 3군데에서 보유 지지하는 동시에, 각 부재의 중앙에 공공(空孔)(173a)이 생기도록 형성되어 있다. 이와 같이 구성되어 있기 때문에, 수소 도입관(17d)에는 내부 유로(174)와 외부 유로(175)가 형성된다. 또한, 디클로로실란 도입관(17a), 암모니아 도입관(17b) 및 불소 도입관(17c)은 단관형(1중관)을 갖고, 그 내부에 소정의 처리 가스가 공급된다.
수소 도입관(17d)의 내관(171)은, MFC(21d)를 통해, 수소 가스의 공급원인 가스 공급원(22d)에 접속되어 있다. 수소 도입관(17d)의 외관(172)에는 접속관(23)이 접속되어 있다. 접속관(23)은 MFC(21e)를 통해, 보호 가스의 공급원인 가스 공급원(22e)에 접속되어 있다. 보호 가스는, 불소와 반응하지 않아, 클리닝에 악영향을 미치지 않는 가스로, 본 실시 형태에서는 질소가 이용되고 있다. 이로 인해, 수소 도입관(17d)의 내부 유로(174)에는 수소가 공급되고, 외부 유로(175)에는 질소가 공급된다.
이와 같이 구성된 수소 도입관(17d)으로부터, 수소 및 질소를 반응관(2) 내로 공급하면, 도4에 도시하는 바와 같이 내부 유로(174)로부터 공급된 수소(H2)는, 외부 유로(175)로부터 공급된 질소(N2)로 그 주위가 덮인 상태에서, 반응관(2) 내로 공급된다. 이로 인해, 수소 도입관(17d)의 노즐 부근에, 불소 도입관(17c)으로부터 공급된 불소가 존재해도, 수소와 불소가 반응하는 일이 없어진다. 따라서, 수 소 도입관(17d)의 노즐이나 반응관(2)의 내벽과 같은 노즐 부근의 부품이 손상을 받는 일이 없어져, 열처리 장치(1)의 세정을 안정적으로 행할 수 있다.
여기서, 수소 도입관(17d)의 형상은, 수소 도입관(17d)의 노즐 부근에 있어서, 내부 유로(174)로부터 공급된 수소가 외부 유로(175)로부터 공급된 질소로 덮인 상태로 되도록 형성되어 있으면 좋고, 수소 및 질소의 유량, 불소 도입관(17c)의 위치 등에 따라서, 임의의 형상으로 하는 것이 가능하다.
내부 유로(174)와 외부 유로(175)와의 단면적비는, 수소 도입관(17d)의 노즐 부근에서는 질소로 수소를 덮는 동시에, 적절한 장소, 예를 들어 수소 도입관(17d)의 노즐과, 회전 지지 기둥(12)과의 중간 부근에서 수소를 노출시키는 것이 가능한 범위이면 좋다. 일반적으로, 외부 유로(175)와의 단면적비가 작아지면, 외부 유로(175)로부터 공급된 질소로 수소를 덮는 것이 곤란해지고, 외부 유로(175)와의 단면적비가 커지면, 적절한 장소에서 수소를 노출시키는 것이 곤란해지므로, 내부 유로(174)와 외부 유로(175)와의 단면적비는, 1:2 내지 1:4로 하는 것이 바람직하고, 1:3 부근으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 도1에 도시하는 바와 같이 반응관(2)의 하단 근방의 측면에는, 퍼지 가스 공급관(18)이 삽입 관통되어 있다. 퍼지 가스 공급관(18)에는, 도시하지 않은 퍼지 가스 공급원에 접속되어 있고, 원하는 양의 퍼지 가스, 예를 들어 질소가 반응관(2) 내로 공급된다.
또한, 열처리 장치(1)는 장치 각 부분의 제어를 행하는 제어부(100)를 구비하고 있다. 도5에 제어부(100)의 구성을 도시한다. 도5에 도시하는 바와 같이, 제어부(100)에는 조작 패널(121), 온도 센서(군)(122), 압력계(군)(123), 히터 컨트롤러(124), MFC 제어부(125), 밸브 제어부(126), 진공 펌프(127), 보트 엘리베이터(128) 등이 접속되어 있다.
조작 패널(121)은, 표시 화면과 조작 버튼을 구비하여, 오퍼레이터의 조작 지시를 제어부(100)에 전달하고, 또한 제어부(100)로부터의 다양한 정보를 표시 화면에 표시한다.
온도 센서(군)(122)는 반응관(2) 내, 배기관(5) 내, 처리 가스 도입관(17) 내 등의 각 부분의 온도를 측정하여, 그 측정치를 제어부(100)에 통지한다.
압력계(군)(123)는 반응관(2) 내, 배기관(5) 내, 처리 가스 도입관(17) 내 등의 각 부분의 압력을 측정하여, 측정치를 제어부(100)에 통지한다.
히터 컨트롤러(124)는, 히터(8), 승온용 히터(16)를 개별로 제어하기 위한 것이고, 제어부(100)로부터의 지시에 응답하여, 이들에 통전하여 이들을 가열하고, 또한 이들의 소비 전력을 개별로 측정하여, 제어부(100)에 통지한다.
MFC 제어부(125)는, 처리 가스 도입관(17)에 설치된 MFC(21a 내지 21e), 퍼지 가스 공급관(20)에 설치된 도시하지 않은 MFC를 제어하여, 이들에 흐르는 가스의 유량을 제어부(100)로부터 지시된 양으로 하는 동시에, 실제로 흐른 가스의 유량을 측정하여, 제어부(100)에 통지한다.
밸브 제어부(126)는, 각 관에 배치된 밸브의 개방도를 제어부(100)로부터 지시된 값으로 제어한다. 진공 펌프(127)는 배기관(5)에 접속되어, 반응관(2) 내의 가스를 배기한다.
보트 엘리베이터(128)는 덮개(6)를 상승시킴으로써, 회전 테이블(10) 상에 적재된 웨이퍼 보트(11)[반도체 웨이퍼(W)]를 반응관(2) 내에 로드하고, 덮개(6)를 하강시킴으로써, 회전 테이블(10) 상에 적재된 웨이퍼 보트(11)[반도체 웨이퍼(W)]를 반응관(2) 내로부터 언로드한다.
제어부(100)는 레시피 기억부(111)와, ROM(112)과, RAM(113)과, I/O 포트(114)와, CPU(115)와, 이들을 서로 접속하는 버스(116)를 갖고 있다.
레시피 기억부(111)에는, 셋업용 레시피와 복수의 프로세스용 레시피가 기억되어 있다. 열처리 장치(1)의 제조 당초에는, 셋업용 레시피만이 저장된다. 셋업용 레시피는, 각 열처리 장치에 따른 열 모델 등을 생성할 때에 실행되는 것이다. 프로세스용 레시피는, 사용자가 실제로 행하는 열처리(프로세스)마다 준비되는 레시피이고, 예를 들어 반응관(2)에의 반도체 웨이퍼(W)의 로드로부터, 처리된 웨이퍼(W)를 언로드할 때까지의, 각 부분의 온도의 변화, 반응관(2) 내의 압력 변화, 처리 가스의 공급의 개시 및 정지의 타이밍과 공급량 등을 규정한다.
ROM(112)은, EEPROM, 플래시 메모리, 하드디스크 등으로 구성되고, CPU(115)의 동작 프로그램 등을 기억하는 기록 매체이다. RAM(113)은, CPU(115)의 작업 영역으로서 기능한다.
I/O 포트(114)는, 조작 패널(121), 온도 센서(122), 압력계(123), 히터 컨트롤러(124), MFC 제어부(125), 밸브 제어부(126), 진공 펌프(127), 보트 엘리베이터(128) 등에 접속되어, 데이터나 신호의 입출력을 제어한다.
CPU(Central Processing Unit)(115)는 제어부(100)의 중추 부재로, ROM(112) 에 기억된 제어 프로그램을 실행하고, 조작 패널(121)로부터의 지시에 따라서, 레시피 기억부(111)에 기억되어 있는 레시피(프로세스용 레시피)를 따라, 열처리 장치(1)의 동작을 제어한다. 즉, CPU(115)는 온도 센서(군)(122), 압력계(군)(123), MFC 제어부(125) 등에 반응관(2) 내, 처리 가스 도입관(17) 내, 및 배기관(5) 내의 각 부분의 온도, 압력, 유량 등을 측정시키고, 이 측정 데이터를 기초로 하여, 히터 컨트롤러(124), MFC 제어부(125), 밸브 제어부(126), 진공 펌프(127) 등에 제어 신호 등을 출력하여, 상기 각 부분이 프로세스용 레시피에 따르도록 제어한다.
버스(116)는, 각 부분의 사이에서 정보를 전달한다.
다음에, 이상과 같이 구성된 열처리 장치(1)(본 발명의 가스 공급 장치를 구비하는 박막 형성 장치)를 이용하여, 본 발명의 가스 공급 방법, 박막 형성 장치의 세정 방법, 박막 형성 방법에 대해 설명한다. 도6에 본 실시 형태의 박막 형성 방법을 설명하기 위한 레시피를 나타낸다.
본 실시 형태에서는, 반도체 웨이퍼(W)에 DCS(SiH2Cl2) 및 암모니아(NH3)를 공급하여, 반도체 웨이퍼(W) 상에 소정 두께의 실리콘 질화막을 형성한 후, 열처리 장치(1)의 내부에 부착된 부착물(질화규소)를 제거하는 경우를 예로 들어 본 발명을 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 열처리 장치(1)를 구성하는 각 부분의 동작은, 제어부(1O0)[CPU(115)]에 의해 제어되어 있다. 또한, 각 처리에 있어서의 반응관(2) 내의 온도, 압력, 가스의 유량 등은, 전술한 바와 같이, 제어부(100)[CPU(115)]가 히터 컨트롤러(124)[히터(8), 승온용 히터(16)], MFC 제어 부(125)[MFC(21) 등], 밸브 제어부(126), 진공 펌프(127) 등을 제어함으로써, 도6에 나타내는 레시피에 따른 조건이 된다.
우선, 반응관(2) 내를 소정의 온도, 예를 들어 도6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 350 ℃로 설정한다. 또한, 도6의 (c)에 나타내는 바와 같이 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관(2) 내에 소정량의 퍼지 가스(질소)를 공급하고, 실리콘 질화막을 형성하는 피처리체로서의 반도체 웨이퍼(W)가 수용되어 있는 웨이퍼 보트(11)를 덮개(6) 상에 적재한다. 그리고, 보트 엘리베이터(128)에 의해 덮개(6)를 상승시키고, 반도체 웨이퍼(W)[웨이퍼 보트(11)]를 반응관(2) 내에 로드한다(로드 공정).
다음에, 도6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관(2) 내에 소정량의 질소를 공급하는 동시에, 반응관(2) 내를 소정의 온도, 예를 들어 도6의 (a)에 나타내는 바와 같이 800 ℃로 설정한다. 또한, 반응관(2) 내의 가스를 배출하여, 반응관(2)을 소정의 압력, 예를 들어 도6의 (b)에 나타내는 바와 같이 40 Pa(0.3 Torr)로 감압한다. 그리고, 반응관(2)의 온도 및 압력 조작을, 반응관(2)이 소정의 압력 및 온도에서 안정될 때까지 행한다(안정화 공정). 반응관(2) 내부가 소정의 압력 및 온도에서 안정되면, 퍼지 가스 공급관(18)으로부터의 질소의 공급을 정지한다.
계속해서, 처리 가스 도입관(17)[디클로로실란 도입관(17a) 및 암모니아 도입관(17b)]으로부터 성막용 가스를 반응관(2) 내로 도입한다. 본 실시 형태에서는, MFC(21b)를 제어하여 도6의 (d)에 나타내는 바와 같이 암모니아를 2 리터/분 공급하는 동시에, MFC(21a)를 제어하여 도6의 (e)에 나타내는 바와 같이 DCS를 0.2 리터/분 공급한다. 반응관(2) 내로 도입된 성막용 가스가 반응관(2) 내에서 가열되어, 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 실리콘 질화막이 형성된다(성막 공정).
반도체 웨이퍼(W)의 표면에 소정 두께의 실리콘 질화막이 형성되면, 디클로로실란 도입관(17a) 및 암모니아 도입관(17b)으로부터의 성막용 가스의 도입을 정지한다. 그리고, 반응관(2) 내의 가스를 배출하는 동시에, 도6의 (c)에 나타내는 바와 같이 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 소정량의 질소를 공급하여, 반응관(2) 내의 가스를 배기관(5)으로 배출한다(퍼지 공정). 또한, 반응관(2) 내의 가스를 확실하게 배출하기 위해, 반응관(2) 내의 가스의 배출 및 질소 가스의 공급을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
계속해서, 도6의 (c)에 나타내는 바와 같이 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관(2) 내로 소정량의 질소를 공급하여, 도6의 (b)에 나타내는 바와 같이 반응관(2) 내의 압력을 상압으로 복귀시킨다. 또한, 반응관(2) 내를 소정의 온도, 예를 들어 도6의 (a)에 도시하는 바와 같이 350 ℃로 설정한다. 그리고, 보트 엘리베이터(128)에 의해 덮개(6)를 하강시킴으로써, 반도체 웨이퍼(W)[웨이퍼 보트(11)]를 반응관(2) 내로부터 언로드한다(언로드 공정). 이에 의해, 성막 처리가 종료한다.
이상과 같은 성막 처리를, 예를 들어 복수회 행하면, 성막 처리에 의해 생성되는 질화규소가, 반도체 웨이퍼(W)의 표면뿐만 아니라, 반응관(2)의 내벽 등에도 퇴적(부착)된다. 이로 인해, 성막 처리를 소정 횟수 행한 후, 세정 처리(본 발명 의 박막 형성 장치의 세정 방법)를 실행한다.
우선, 반응관(2) 내를 소정의 온도, 예를 들어 도6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 350 ℃로 설정한다. 또한, 도6의 (c)에 나타내는 바와 같이 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관(2) 내로 소정량의 질소를 공급하고, 반도체 웨이퍼(W)가 수용되어 있지 않은 빈 웨이퍼 보트(11)를 덮개(6) 상에 적재한다. 그리고, 보트 엘리베이터(128)에 의해 덮개(6)를 상승시키고, 반도체 웨이퍼(W)[웨이퍼 보트(11)]를 반응관(2) 내에 로드한다(로드 공정).
다음에, 도6의 (c)에 도시하는 바와 같이 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관(2) 내에 소정량의 질소를 공급하는 동시에, 반응관(2) 내를 소정의 온도, 예를 들어 도6의 (a)에 도시하는 바와 같이 350 ℃로 설정한다. 또한, 반응관(2) 내의 가스를 배출하여, 반응관(2)을 소정의 압력, 예를 들어 도6의 (b)에 나타내는 바와 같이 53200 Pa(400 Torr)로 감압한다. 그리고, 반응관(2)의 온도 및 압력 조작을, 반응관(2)이 소정의 압력 및 온도에서 안정될 때까지 행한다(안정화 공정). 반응관(2) 내부가 소정의 압력 및 온도에서 안정되면, 퍼지 가스 공급관(18)으로부터의 질소의 공급을 정지한다.
계속해서, 처리 가스 도입관(17)[불소 도입관(17c) 및 수소 도입관(17d)]으로부터 클리닝 가스를 반응관(2) 내로 도입한다. 본 실시 형태에서는, MFC(21c)를 제어하여, 불소 도입관(17c)으로부터 불소(F2)를, 도6의 (f)에 나타내는 바와 같이 10 리터/분 공급한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 불소로서, 질소에 의해 희석된 20 ％의 불소를 이용하고 있고, 불소의 유량으로서는 2 리터/분이 된다. 또한, MFC(21d)를 제어하여, 수소 도입관(17d)의 내부 유로(174)로부터 수소(H2)를, 도6의 (g)에 나타내는 바와 같이 0.75 리터/분 공급하는 동시에, MFC(21e)를 제어하여, 수소 도입관(17d)의 외부 유로(175)로부터 희석 가스로서의 질소(N2)를, 도6의 (h)에 나타내는 바와 같이 5 리터/분 공급한다.
이와 같이, 수소 도입관(17d)의 내부 유로(174)로부터 수소가 공급되고, 외부 유로(175)로부터 질소가 공급되므로, 내부 유로(174)로부터 공급된 수소는, 외부 유로(175)로부터 공급된 질소(N2)로 그 주위가 덮인 상태에서, 반응관(2) 내로 공급된다. 이로 인해, 수소 도입관(17d)의 노즐 부근에서 수소와 불소가 반응하는 일이 없어진다. 따라서, 수소 도입관(17d)의 노즐이나 반응관(2)의 내벽과 같은 노즐 부근의 부품이 손상을 받는 일이 없어져, 열처리 장치(1)의 세정을 안정적으로 행할 수 있다.
여기서, 내부 유로(174)로부터 공급되는 수소의 유량은, 0.25 리터/분 내지 0.75 리터/분인 것이 바람직하다. 0.25 리터/분보다 적어지면, 질화규소가 에칭되기 어려워지기 때문이다. 또한, 0.75 리터/분보다 많아지면, 외부 유로(175)로부터 공급된 질소로 그 주위가 덮인 상태로 되지 않아, 수소 도입관(17d)의 노즐 부근에서 수소와 불소가 반응해 버릴 우려가 있기 때문이다.
외부 유로(175)로부터 공급되는 질소의 유량은, 1 리터/분 내지 5 리터/분인 것이 바람직하다. 1 리터/분보다 적어지면, 외부 유로(175)로부터 공급된 질소로 그 주위가 덮인 상태로 되지 않아, 수소 도입관(17d)의 노즐 부근에서 수소와 불소가 반응해 버릴 우려가 있기 때문이다. 5 리터/분보다 많아지면, 적절한 장소에서 수소를 노출시키는 것이 곤란해지기 때문이다. 외부 유로(175)로부터 공급되는 질소의 유량은, 2 리터/분 내지 3 리터/분으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
반응관(2) 내로 공급된 클리닝 가스가 반응관(2) 내에서 가열되어, 클리닝 가스 중의 불소가 활성화된다. 활성화된 불소는, 열처리 장치(1)의 내부에 부착된 부착물(질화규소)에 접촉하여, 질화규소가 에칭된다. 이에 의해, 열처리 장치(1)의 내부에 부착된 부착물이 제거된다(클리닝 공정).
열처리 장치(1)의 내부에 부착된 부착물이 제거되면, 불소 도입관(17c) 및 수소 도입관(17d)으로부터의 클리닝 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 반응관(2) 내의 가스를 배출하는 동시에, 도6의 (c)에 나타내는 바와 같이 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 소정량의 질소를 공급하여, 반응관(2) 내의 가스를 배기관(5)으로 배출한다(퍼지 공정). 또한, 반응관(2) 내의 가스를 확실하게 배출하기 위해, 반응관(2) 내의 가스의 배출 및 질소 가스의 공급을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
계속해서, 도6의 (c)에 나타내는 바와 같이 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관(2) 내로 소정량의 질소를 공급하여, 도6의 (b)에 나타내는 바와 같이 반응관(2) 내의 압력을 상압으로 복귀시킨다. 마지막으로, 보트 엘리베이터(128)에 의해 덮개(6)를 하강시킴으로써, 언로드한다(언로드 공정). 이에 의해, 세정 처리가 종료된다.
세정 처리가 종료된 후의 수소 도입관(17d)의 노즐 부근의 부품의 손상(열화)이 억제되어 있는지에 대해 확인을 행하였다. 구체적으로는, 도7에 도시하는 바와 같이 반응관(2)의 수소 도입관(17d)의 노즐 부근(P1), 불소 도입관(17c)의 노즐 부근(P2) 및 처리 가스 도입관(17)의 반대측(P3)에 석영 칩을 배치하고, 상기 실시 형태의 조건에서 석영에 대한 에칭률을 측정하였다. 또한, 비교를 위해 종래와 같이 수소 도입관(17d)을 디클로로실란 도입관(17a) 등과 동일한 1중관으로 하여, 그 내부에 수소와 질소의 혼합 가스를 공급한 경우(비교예)에 대해서도 마찬가지로 에칭률을 구하였다. 결과를 도8에 나타낸다.
도8에 나타내는 바와 같이, 수소 도입관(17d)을 2중관 구조로 하여, 그 내부 유로(174)로부터 수소, 외부 유로(175)로부터 질소를 공급함으로써, 종래의 단일 관 구조에 비해 수소 도입관(17d)의 노즐 부근의 손상을 대폭 경감시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 이로 인해, 본 발명에 따르면, 열처리 장치(1)의 세정을 안정적으로 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 효과를 확인하기 위해, 상기 실시 형태의 조건에 있어서의, 클리닝 가스의 질화규소(SiN) 및 석영에 대한 에칭률과 이 선택비를 구하였다. 또한, 비교를 위해, 마찬가지로 수소 도입관(17d)을 1중관으로 하여, 그 내부에 수소와 질소의 혼합 가스를 공급한 경우(비교예)에 대해서도 에칭률 및 선택비를 구하였다. 에칭률의 결과를 도9에 나타내고, 선택비의 결과를 도10에 나타낸다.
도9 및 도10에 나타내는 바와 같이, 수소 도입관(17d)을 2중관 구조로 하여, 그 내부 유로(174)로부터 수소, 외부 유로(175)로부터 질소를 공급함으로써, 종래 의 단일 관 구조에 비해 질화규소에 대한 에칭률이 4배약(弱), 선택비가 2.5배강(强)인 우수한 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 수소 도입관(17d)의 노즐 부근의 부품의 열화를 억제할 수 있는 동시에, 에칭률 및 선택비를 향상시키는 것을 확인할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 내부 유로(174)로부터 공급된 수소를 외부 유로(175)로부터 공급된 질소로 그 주위가 덮인 상태에서 반응관(2) 내에 공급함으로써, 수소 도입관(17d)의 노즐 부근의 부품의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따르면, 에칭률 및 선택비를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되지 않으며, 다양한 변형, 응용이 가능하다. 이하, 본 발명에 적용 가능한 다른 실시 형태에 대해 설명한다.
상기 실시 형태에서는, 수소 도입관(17d)이 내관(171)과, 내관(171)을 수용하도록 형성된 외관(172)을 구비하는 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 수소 도입관(17d)은 내부 유로(174)와, 내부 유로(174)를 덮도록 형성된 외부 유로(175)를 갖고 있으면 좋고, 본 실시 형태의 형상에 한정되는 것은 아니다.
상기 실시 형태에서는, 보호 가스로서 질소를 이용한 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 보호 가스는 불소와 반응하지 않아, 클리닝에 악영향을 미치지 않는 가스이면 좋고, 예를 들어, 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크세논(Xe)을 이용해도 좋다.
상기 실시 형태에서는, 불소로서, 질소에 의해 희석된 20 ％의 불소를 이용한 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 불소는 질소 등에 의해 희석되어 있 지 않아도 좋다.
상기 실시 형태에서는, 반응관(2)에 가스 공급부(20)가 접속되어 있는 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 예를 들어 도11에 도시하는 바와 같이 열처리 장치(1)의 배기관(5)에 가스 공급부(20)가 접속되어 있어도 좋다. 이 경우, 가스 공급부(20)는 클리닝 가스(불소 및 수소)를 공급하는 라인으로 구성된다.
성막용 가스는, 성막에 의해 반응관(2)의 내벽 등에 부착되는 부착물이 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스에 의해 제거 가능하며, 박막을 형성 가능한 가스이면 좋고, 예를 들어 헥사클로로디실란(HCD)과 암모니아의 혼합 가스라도 좋다. 또한, 본 발명에서 피처리체에 형성하는 박막은, 실리콘 질화막에 한정되는 것은 아니다.
상기 실시 형태에서는, 열처리 장치로서 단관 구조의 배치식 열처리 장치의 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 예를 들어 반응관(2)이 내관과 외관으로 구성된 2중관 구조의 배치식 종형 열처리 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 낱장식의 열처리 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시 형태에 관한 제어부(100)는, 전용의 시스템에 의존하지 않고, 통상의 컴퓨터 시스템을 이용하여 실현 가능하다. 예를 들어, 범용 컴퓨터에, 상술한 처리를 실행하기 위한 프로그램을 저장한 기록 매체(가요성 디스크, CD-ROM 등)로부터 상기 프로그램을 설치함으로써, 상술한 처리를 실행하는 제어부(100)를 구성할 수 있다.
그리고, 이들 프로그램을 공급하기 위한 수단은 임의이다. 상술한 바와 같 이 소정의 기록 매체를 통해 공급할 수 있는 것 외에, 예를 들어 통신 회선, 통신 네트워크, 통신 시스템 등을 통해 공급해도 좋다. 이 경우, 예를 들어 통신 네트워크의 게시판(BBS)에 상기 프로그램을 게시하고, 이것을 네트워크를 통해 반송파에 중첩하여 제공해도 좋다. 그리고, 이와 같이 제공된 프로그램을 기동하여, OS의 제어하에서, 다른 어플리케이션 프로그램과 마찬가지로 실행함으로써, 상술한 처리를 실행할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시 형태의 열처리 장치를 도시하는 도면.
도2는 도1의 가스 공급부의 구성을 도시하는 도면.
도3은 수소 도입관의 단면 형상을 도시하는 도면.
도4는 수소 도입관으로부터 수소 및 질소가 공급된 상태를 설명하는 도면.
도5는 도1의 제어부의 구성을 도시하는 도면.
도6은 박막 형성 방법을 설명하는 레시피를 나타낸 도면.
도7은 석영 칩의 위치를 설명하는 도면.
도8은 도7의 위치에 있어서의 석영에 대한 에칭률을 나타내는 도면.
도9는 세정 처리에 있어서의 SiN, 석영에 대한 에칭률을 나타내는 도면.
도10은 세정 처리에 있어서의 선택비를 나타내는 도면.
도11은 다른 실시 형태의 열처리 장치를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 박막 형성 장치
2 : 반응실
4 : 배기구
5 : 배기관
6 : 덮개
7 : 보온 통
8 : 히터
9 : 지지체
10 : 피처리체
11 : 웨이퍼 보트
12 : 회전 지지 기둥
13 : 회전 기구
14 : 회전축
17 : 처리 가스 도입관
20 : 가스 공급부
21 : MFC
22 : 가스 공급원
100 : 제어부
121 : 조작 패널
122 : 온도 센서(군)
123 : 압력계(군)
124 : 히터 컨트롤러
125 : MFC 제어부
126 : 밸브 제어부
127 : 진공 펌프
128 : 보트 엘리베이터
173 : 접속부
174 : 내부 유로
175 : 외부 유로
W : 반도체 웨이퍼
Claims (15)
- 반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에, 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 장치이며,상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내에 불소를 공급하는 불소 공급 수단과,상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내에 수소를 공급하는 수소 공급 수단을 구비하고,상기 수소 공급 수단은, 내부 유로와 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 수단에 의해 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 수소 공급 수단은, 내관과, 상기 내관을 수용하도록 형성된 외관을 구비하고, 상기 내관과 상기 외관으로, 상기 내부 유로와 상기 외부 유로를 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 수소 공급 수단은 상기 내부 유로로부터 수소를 0.25 리터/분 내지 0.75 리터/분 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 질소를 1 리터 /분 내지 5 리터/분 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 내부 유로와 외부 유로의 단면적비는, 1:2 내지 1:4인 가스 공급 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 보호 가스는 질소인 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
- 피처리체가 수용되고, 성막용 가스가 공급되어 피처리체에 박막을 형성하는 반응실과,반응실에 연결된 배기관과,상기 반응실, 또는 배기관에, 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 장치를 구비하고,가스 공급 장치는,상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내에 불소를 공급하는 불소 공급 수단과,상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내에 수소를 공급하는 수소 공급 수단을 구비하고,상기 수소 공급 수단은 내부 유로와 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 수단에 의해 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급 하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
- 반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에, 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 방법에 있어서,상기 불소를 공급하는 불소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 공정과,내부 유로와, 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 수소를 공급하는 수소 공급부로부터, 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 공정을 구비하고,상기 수소 공급 공정에서는, 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 공정에서 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 수소 공급 공정에서는, 상기 내부 유로로부터 수소를 0.25 리터/분 내지 0.75 리터/분 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 질소를 1 리터/분 내지 5 리터/분 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 보호 가스로서 질소를 이용하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
- 반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 방법을 구비하고, 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하는 박막 형성 장치의 세정 방법에 있어서,가스 공급 방법은,상기 불소를 공급하는 불소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 공정과,내부 유로와, 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 수소를 공급하는 수소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 공정을 구비하고,상기 수소 공급 공정에서는, 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 공정에서 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치의 세정 방법.
- 반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 반응실 내에 성 막용 가스를 공급하여 피처리체에 박막을 형성하는 박막 형성 공정과,박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 방법에 의한 세정 공정을 구비하고,세정 공정의 가스 공급 방법은,상기 불소를 공급하는 불소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 공정과,내부 유로와, 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 수소를 공급하는 수소 공급부로부터, 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 공정을 구비하고,상기 수소 공급 공정에서는, 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 공정에서 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
- 삭제
- 컴퓨터로 읽을 수 있는, 가스 공급 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서,상기 가스 공급 방법은,반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에, 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 방법이며,상기 불소를 공급하는 불소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 공정과,내부 유로와, 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 수소를 공급하는 수소 공급부로부터, 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 공정을 구비하고,상기 수소 공급 공정에서는, 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 공정에서 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는,가스 공급 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체.
- 삭제
- 컴퓨터로 읽을 수 있는, 박막 형성 장치의 세정 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서,상기 박막 형성 장치의 세정 방법은,반응실과, 반응실에 연결된 배기관을 갖는 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하기 위해, 박막 형성 장치의 반응실, 또는 배기관에 불소와 수소를 포함하는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 방법을 구비하고, 박막 형성 장치의 내부에 부착된 부착물을 제거하는 박막 형성 장치의 세정 방법이며,상기 가스 공급 방법은,상기 불소를 공급하는 불소 공급부로부터 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 불소를 공급하는 불소 공급 공정과,내부 유로와, 상기 내부 유로를 덮도록 형성된 외부 유로를 갖고, 수소를 공급하는 수소 공급부로부터, 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 수소를 공급하는 수소 공급 공정을 구비하고,상기 수소 공급 공정에서는, 상기 내부 유로로부터 수소를 공급하는 동시에, 상기 외부 유로로부터 상기 불소 공급 공정에서 공급되는 불소와 반응하지 않는 보호 가스를 공급하고, 상기 수소를 그 주위가 상기 보호 가스로 덮인 상태에서 상기 반응실 내 또는 상기 배기관 내로 공급하는 것을 특징으로 하는,박막 형성 장치의 세정 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체.
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