KR101445927B1 - 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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오사무 카사하라
카즈유키 토요다
쥬니치 타나베
카츠히꼬 야마모토
히사시 노무라
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

기판 처리의 종료 후에 여열에 의해서 박막에 원하지 않는 반응이 생기게 되는 것을 방지할 수 있어, 박막의 결정 구조를 안정시키고, 반송 로봇 등의 파손을 저감시킨다. 복수의 처리 영역을 갖는 반응 용기 내에 설치된 기판 지지부에 기판을 재치하는 공정과, 기판을 소정의 처리 온도로 가열하면서, 제1 가스를 제1 처리 영역 내에 공급하고, 플라즈마 상태로 한 제2 가스를 제2 처리 영역 내에 공급하고, 제1 처리 영역 및 제2 처리 영역을 기판이 통과하도록 하여, 기판 위에 박막을 형성하는 공정과, 반응 용기 내에의 제1 가스 및 제2 가스의 공급을 정지하고, 반응 용기 내에 불활성 가스를 공급하여 처리 완료된 기판을 냉각하는 공정과, 반응 용기 밖으로 처리 후의 기판을 반출하는 공정을 갖는다.

Description

반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판을 처리하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법 및 이러한 공정을 실시하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
예를 들면 플래시 메모리나 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등의 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 위에 박막을 형성하는 기판 처리 공정이 실시되는 경우가 있다. 이러한 공정을 실시하는 기판 처리 장치로서, 서셉터 위에 재치된 복수의 기판 위에 동시에 박막을 형성하는 반응 챔버를 구비한 박막 증착 장치가 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).
일본 특허 출원 공표 제2008-524842호 공보
그러나, 상술한 박막 증착 장치는, 기판 처리가 종료된 후, 즉시 반응 용기로부터 기판을 반출하도록 구성되어 있었다. 즉, 성막 처리 직후의 고온의 기판을 반응 용기로부터 반출하도록 구성되어 있었다. 이 때문에, 기판의 처리가 종료된 후라도, 기판의 여열에 의해서 기판 위에 형성된 박막이 고온으로 유지되게 되어, 박막 위에서 원하지 않는 반응이 생기게 되는 경우가 있었다. 또한, 기판 처리의 종료 직후는, 기판 위에 형성된 박막의 결정 구조가 안정되어 있지 않기 때문에, 처리 영역 내에 잔류되는 불순물 등이 막 중에 혼입되어, 막질이 저하되어 버리는 경우가 있었다. 또한, 기판의 반출에 이용하는 반송 로봇 등이, 열에 의해 파손되어 버리는 경우가 있었다.
본 발명은, 기판 처리의 종료 후에 여열에 의해서 박막에 원하지 않는 반응이 생기게 되는 것을 방지할 수 있어, 박막의 결정 구조를 안정시켜, 반송 로봇 등의 파손을 저감하는 것이 가능한 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면,
반응 용기 내에 설치된 기판 지지부에 기판을 재치하는 공정과, 상기 기판을 소정의 처리 온도로 가열하면서, 제1 가스 및 제2 가스를 상기 기판에 공급하여 상기 기판을 처리하는 공정과,
상기 제1 가스 및 제2 가스의 공급을 정지하고, 상기 반응 용기 내에 불활성 가스를 공급하는 공정과,
상기 반응 용기 밖으로 상기 기판을 반출하는 공정
을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면,
기판을 처리하는 반응 용기와,
상기 반응 용기 내에서, 복수의 상기 기판을 동일면 위에 배열하여 지지하고, 회전 가능하게 구성된 기판 지지부와,
상기 기판 지지부의 회전 방향을 따라서 제1 처리 영역, 제1 퍼지 영역, 제2 처리 영역, 제2 퍼지 영역이 순차적으로 배열되도록, 상기 반응 용기의 내부를 분할하는 분할 구조체와,
상기 제1 처리 영역 내에 제1 가스를 공급함과 함께, 상기 제2 처리 영역 내에 제2 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
적어도 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역 내에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급계와,
상기 기판을 가열하는 가열부와,
상기 반응 용기 내부를 배기하는 배기계와,
상기 기판 지지부, 상기 처리 가스 공급계, 상기 불활성 가스 공급계, 상기 가열부 및 상기 배기계를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는,
상기 가열부에 의해 상기 기판을 가열하고, 상기 배기계에 의해 상기 반응 용기 내를 배기하면서, 상기 처리 가스 공급계로부터 제1 가스를 상기 제1 처리 영역 내에 공급하고, 상기 처리 가스 공급계로부터 제2 가스를 상기 제2 처리 영역 내에 공급하고, 상기 불활성 가스 공급계로부터 불활성 가스를 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역 내에 공급하고, 상기 기판 지지부를 회전시키며,
상기 기판의 처리가 종료된 후, 상기 불활성 가스 공급계로부터 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역 내에 불활성 가스를 공급하도록 제어하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 따르면, 기판 처리의 종료 후에 여열에 의해서 박막에 원하지 않는 반응이 생기게 되는 것을 방지할 수 있어, 박막의 결정 구조를 안정시킬 수 있고, 반송 로봇 등의 파손을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 클러스터형의 기판 처리 장치의 횡단면 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반응 용기의 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 처리로의 횡단면 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 처리로의 종단면 개략도이고, 도 3에 도시하는 처리로의 A-A'선 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 처리 가스 공급계로부터 공급된 처리 가스를 플라즈마 상태로 하는 플라즈마 생성부로서의 빗형 전극의 개요 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판의 처리 공정을 나타내는 플로우도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 공정 및 기판 냉각 공정의 플로우도이다.
도 9는 종래의 기판 처리 장치를 이용한 경우의 기판 처리 공정의 플로우도이다.
<발명자들이 얻은 지견>
복수종의 처리 가스(예를 들면 DCS 가스나 NH3 가스)를 기판에 교대로 공급함으로써 기판 위에 박막(예를 들면 실리콘 질화막)을 형성하는 경우, 예를 들면 도 9에 도시하는 스텝 a 내지 d의 4개의 스텝이 반복된다. 즉, 기판이 반입된 반응 용기 내에 DCS 가스를 공급하는 공정(스텝 a)과, 반응 용기 내에 불활성 가스를 공급하여 반응 용기 내를 퍼지하는 공정(스텝 b)과, 반응 용기 내에 NH3 가스를 공급하는 공정(스텝 c)과, 반응 용기 내에 불활성 가스를 공급하여 반응 용기 내를 퍼지하는 공정(스텝 d)을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 소정 횟수 실시함으로써, 기판 위에 실리콘 질화막이 형성된다.
통상적으로, 반응 용기 내 전체의 퍼지(스텝 b 및 스텝 d)에는 긴 시간을 필요로 한다. 나아가서는, 통상적인 기판 처리에서는, 스텝 a 내지 d로 이루어지는 사이클을 수십회로부터 수백회 반복할 필요가 있다. 이 때문에, 기판의 처리에 긴 시간을 필요로 되어, 생산성이 저하되어 버리는 경우가 있다. 또한, 사용하는 가스의 종류가 증가되는 경우는, 1 사이클의 스텝수도 증가되기 때문에, 기판의 처리에 걸리는 시간이 보다 길어져 버린다. 생산성을 높이기 위해서는, 각 스텝에 있어서의 가스의 공급이나 배기를 고속으로 행할 필요가 있지만, 이와 같은 방법으로 생산성을 더 높이는 것은 어렵게 되어 있다.
또한, 상술한 방법으로 기판 위에 박막을 형성하는 경우, 기판을 소정의 처리 온도(성막 온도)로 가열할 필요가 있다. 반도체 장치(디바이스)는 복수의 공정을 거쳐서 구축되는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 예를 들면 후공정에서, 전공정보다 높은 온도로 처리되면, 그때까지 기판 위에 형성된 디바이스 구조 등이 파손되거나, 기판 위에 성막되어 있었던 박막의 특성이 변화되거나 해 버리는 경우가 있다. 이 때문에, 후공정에서는, 그보다 앞의 공정보다도 저온에서 처리를 행하는 것이 요구되고 있다. 또한, 처리 대상인 기판의 사이즈는, 장래적으로는 현재 주류인 300㎜로부터 450㎜로 대체하는 것이 생각된다. 이와 같은 큰 기판을, 접촉 면적이 작은 핀 서셉터 등에 지지된 상태에서 가열하면 큰 기판의 열 처짐(heat sag)이 일어나는 것이 생각된다. 이와 같이, 저온 처리의 요구는 앞으로도 높아져 가는 것이 예상된다.
그러나, 저온에서 성막 등의 처리를 행하면, 처리 가스가 충분히 반응하지 않아, 불완전 반응에 의한 생성물 등의 이물이 반응 용기 내에 발생하게 되는 경우가 있다. 이 이물이 기판 위에 부착되면, 형성된 박막의 막질을 저하시켜 버리는 경우가 있다. 예를 들면, 이와 같은 이물은, 형성된 박막의 균질성이나 내전압 특성을 열화시켜 버리는 경우가 있다. 따라서, 기판 처리를 저온에서 행하기 위해서는, 이 이물을 저감하는 연구가 필요해진다. 또한, 저온에서는, 처리 가스가 충분히 반응하지 않기 때문에, 기판 위에 막을 형성할 수 없는 경우도 있었다.
또한, 상술한 방법으로 기판 위에 박막을 형성한 후, 즉시 반응 용기로부터 기판을 반출하는 경우, 박막 위에서 원하지 않는 반응(예를 들면 산화, 불순물의 확산, 결정 구조의 변화 등)이 생기게 되는 경우가 있다. 이것은, 박막 형성시에 가열된 기판의 여열에 의해서, 기판 위에 형성된 박막이 고온으로 유지되어 버리기 때문이다. 또한, 처리가 종료된 직후의 기판은, 형성된 박막의 결정 구조가 안정되어 있지 않기 때문에, 처리 영역 내에 잔류되는 불순물 등이 막 중에 혼입되어, 막질이 저하되어 버리는 경우가 있다. 또한, 기판을 반출하는 반송 로봇 등이, 열에 의해 파손되어 버리는 경우가 있다.
발명자들은, 이들 과제를 해결하는 방법에 대해서 예의 연구를 행하였다.
그 결과, 발명자들은, 「복수의 처리 영역 및 처리 영역과 동일수의 퍼지 영역이 교대로 배열되도록 분할 구조체에 의해 분할된 반응 용기 내에 복수매의 기판을 반입하고, 기판 지지부에 의해 복수매의 기판을 동일면 위에 배열하여 지지하고, 처리 영역 내 및 퍼지 영역 내에 각각 처리 가스 및 불활성 가스를 공급하면서, 기판 지지부를 회전시켜서 기판을 반응 용기 내로 이동시킴」으로써, 반응 용기 내 전체를 퍼지(리셋)하지 않고, 상술한 스텝 a 내지 d에 상당한 공정을 행하는 것이 가능하여, 기판 처리의 생산성에 관한 상술한 과제를 해결 가능하다고 하는 지견을 얻었다.
또한, 발명자들은, 「기판을 소정의 처리 온도로 가열하면서, 제1 가스를 기판에 공급하는 공정과, 플라즈마 상태로 한 제2 가스를 기판에 공급하는 공정을 교대로 소정 횟수 실시하여, 기판 위에 박막을 형성함」으로써, 성막을 저온화하면서, 성막시의 이물의 발생 등의 과제를 해결 가능하다고 하는 지견을 얻었다.
또한, 발명자들은, 「기판의 처리가 종료된 후, 기판에 불활성 가스를 공급하여 처리 완료된 기판을 냉각하고, 냉각된 기판을 반응 용기 내로부터 반출함」으로써, 성막 후의 여열에 기인하는 상술한 과제를 해결 가능하다고 하는 지견을 얻었다.
본 발명은, 발명자들이 얻은 상기 지견에 기초하는 것이다.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하에, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1은, 본 실시 형태에 따른 클러스터형의 기판 처리 장치의 횡단면도이다. 또한, 본 발명이 적용되는 기판 처리 장치에서는, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 반송하는 캐리어로서는, FOUP(Front Opening Unified Pod : 이하, 포드라고 함)가 사용되고 있다. 본 실시 형태에 따른 클러스터형의 기판 처리 장치는, 진공측과 대기측으로 나뉘어져 있다. 본 명세서 중에 있어서의 「진공」이란 공업적 진공을 의미한다. 또한, 설명의 편의상, 도 1의 진공 반송실(103)로부터 대기 반송실(121)을 향하는 방향을 앞측이라고 부른다.
(진공측의 구성)
클러스터형의 기판 처리 장치(100)는, 내부를 진공 상태 등의 대기압 미만의 압력(예를 들면 100㎩)으로 감압 가능한 로드 로크 챔버 구조로 구성된 제1 반송실로서의 진공 반송실(103)을 구비하고 있다. 진공 반송실(103)의 케이스(101)는, 평면에서 보아 예를 들면 육각형이고, 상하 양단이 폐색된 상자 형상으로 형성되어 있다.
진공 반송실(103)의 케이스(101)를 구성하는 6매의 측벽 중, 앞측에 위치하는 2매의 측벽에는, 게이트 밸브(126, 127)를 통해, 로드 로크실(122, 123)이 진공 반송실(103)과 연통 가능하게 각각 설치되어 있다.
진공 반송실(103)의 다른 4매의 측벽 중, 2매의 측벽에는, 게이트 밸브(244a, 244b)를 통해, 프로세스 챔버(202a, 202b)가 진공 반송실(103)과 연통 가능하게 각각 설치되어 있다. 프로세스 챔버(202a, 202b)는, 후술하는 처리 가스 공급계, 불활성 가스 공급계, 배기계 등이 설치되어 있다. 프로세스 챔버(202a, 202b)는, 후술하는 바와 같이, 1개의 반응 용기 내에 복수의 처리 영역 및 처리 영역과 동일수의 퍼지 영역이 교대로 배열되어 있다. 그리고, 반응 용기(203) 내에 설치되는 기판 지지부로서의 서셉터(217)를 회전시켜서, 기판인 웨이퍼(200)가 처리 영역 및 퍼지 영역을 교대로 통과하도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 웨이퍼(200)에 처리 가스 및 불활성 가스가 교대로 공급되고, 다음과 같은 기판 처리가 이루어진다. 구체적으로는, 웨이퍼(200) 위로 박막을 형성하는 처리나, 웨이퍼(200) 표면에 대하여 산화, 질화, 탄화 등을 행하는 처리나, 웨이퍼(200) 표면을 에칭하는 처리 등의 각종 기판 처리가 이루어진다.
진공 반송실(103)의 남은 2매의 측벽에는, 게이트 밸브(244c, 244d)를 통해, 냉각실(202c, 202d)이 진공 반송실(103)과 연통 가능하게 각각 설치되어 있다.
진공 반송실(103) 내에는, 제1 반송 기구로서의 진공 반송 로봇(112)이 설치되어 있다. 진공 반송 로봇(112)은 로드 로크실(122, 123)과, 프로세스 챔버(202a, 202b)와, 냉각실(202c, 202d) 사이에서, 예를 들면 2매의 웨이퍼(200)(도 1 중, 점선으로 나타냄)를 동시에 반송 가능하게 구성되어 있다. 진공 반송 로봇(112)은 엘리베이터(115)에 의해, 진공 반송실(103)의 기밀성을 유지하면서 승강 가능하게 구성되어 있다. 또한, 로드 로크실(122, 123)의 게이트 밸브(126, 127), 프로세스 챔버(202a, 202b)의 게이트 밸브(244a, 244b), 냉각실(202c, 202d)의 게이트 밸브(244c, 244d)의 각각의 근방에는, 웨이퍼(200)의 유무를 검지하는 도시하지 않은 웨이퍼 검지 센서가 설치되어 있다. 웨이퍼 검지 센서를 기판 검지부라고도 부른다.
로드 로크실(122, 123)은, 내부가 진공 상태 등의 대기압 미만의 압력(감압)으로 감압 가능한 로드 로크 챔버 구조로 구성되어 있다. 즉, 로드 로크실의 앞측에는, 게이트 밸브(128, 129)를 개재하여, 후술하는 제2 반송실로서의 대기 반송실(121)이 설치되어 있다. 이 때문에, 게이트 밸브(126 내지 129)를 폐쇄하여 로드 로크실(122, 123) 내부를 진공 배기한 후, 게이트 밸브(126, 127)를 개방함으로써, 진공 반송실(103)의 진공 상태를 유지하면서, 로드 로크실(122, 123)과 진공 반송실(103) 사이에서 웨이퍼(200)를 반송 가능하게 하고 있다. 또한, 로드 로크실(122, 123)은, 진공 반송실(103) 내에 반입하는 웨이퍼(200)를 일시적으로 수납하는 예비실로서 기능한다. 이 때, 로드 로크실(122) 내에서는 기판 재치부(140) 위에, 로드 로크실(123) 내에서는 기판 재치부(141) 위에 각각 웨이퍼(200)가 재치 되도록 구성되어 있다.
(대기측의 구성)
기판 처리 장치(100)의 대기측에는, 대략 대기압 하에서 이용되는, 제2 반송실로서의 대기 반송실(121)이 설치되어 있다. 즉, 로드 로크실(122, 123)의 앞측[진공 반송실(103)과 다른 측]에는, 게이트 밸브(128, 129)를 개재하여, 대기 반송실(121)이 설치되어 있다. 또한, 대기 반송실(121)은 로드 로크실(122, 123)과 연통 가능하게 설치되어 있다.
대기 반송실(121)에는, 웨이퍼(200)를 이재하는 제2 반송 기구로서의 대기 반송 로봇(124)이 설치되어 있다. 대기 반송 로봇(124)은 대기 반송실(121)에 설치된 도시하지 않은 엘리베이터에 의해 승강되도록 구성되어 있음과 함께, 도시하지 않은 리니어 액튜에이터에 의해 좌우 방향으로 왕복 이동되도록 구성되어 있다. 또한, 대기 반송실(121)의 게이트 밸브(128, 129)의 근방에는, 웨이퍼(200)의 유무를 검지하는 도시하지 않은 웨이퍼 검지 센서가 설치되어 있다. 웨이퍼 검지 센서를 기판 검지부라고도 부른다.
또한, 대기 반송실(121) 내에는, 웨이퍼(200) 위치의 보정 장치로서, 노치 정렬 장치(106)가 설치되어 있다. 노치 정렬 장치(106)는, 웨이퍼(200)의 결정 방향이나 위치 맞춤 등을 웨이퍼(200)의 노치로 파악하고, 그 파악한 정보를 바탕으로 웨이퍼(200)의 위치를 보정한다. 또한, 노치 정렬 장치(106) 대신에, 도시하지 않은 오리엔테이션 플랫(Orientation Flat) 정렬 장치가 설치되어도 좋다. 그리고, 대기 반송실(121)의 상부에는, 클린 에어를 공급하는 도시하지 않은 클린 유닛이 설치되어 있다.
대기 반송실(121)의 케이스(125)의 앞측에는, 웨이퍼(200)를 대기 반송실(121) 내외로 반송하는 기판 반송구(134)와, 포드 오프너(108)가 설치되어 있다. 기판 반송구(134)를 사이에 두고, 포드 오프너(108)와 반대측, 즉 케이스(125)의 외측에는 로드 포트(I/O 스테이지)(105)가 설치되어 있다. 로드 포트(105) 위에는, 복수매의 웨이퍼(200)를 수납하는 포드(109)가 재치되어 있다. 또한, 대기 반송실(121) 내에는, 기판 반송구(134)를 개폐하는 도시하지 않은 덮개나, 포드(109)의 캡 등을 개폐시키는 도시하지 않은 개폐 기구와, 이 개폐 기구를 구동하는 도시하지 않은 개폐 기구 구동부가 설치되어 있다. 포드 오프너(108)는 로드 포트(105)에 재치된 포드(109)의 캡을 개폐함으로써, 포드(109)에 대한 웨이퍼(200)의 출납을 가능하게 한다. 또한, 포드(109)는 도시하지 않은 반송 장치(RGV)에 의해서, 로드 포트(105)에 대하여, 반입(공급) 및 반출(배출)되도록 되어 있다.
주로, 진공 반송실(103), 로드 로크실(122, 123), 대기 반송실(121) 및 게이트 밸브(126 내지 129)에 의해, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 반송 장치가 구성된다.
또한, 기판 처리 장치(100)의 반송 장치의 구성 각 부에는, 후술하는 제어부(221)가 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 상술한 구성 각 부의 동작을, 각각 제어하도록 구성되어 있다.
(웨이퍼 반송 동작)
다음으로, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100) 내에 있어서의 웨이퍼(200)의 반송 동작을 설명한다. 또한, 기판 처리 장치(100)의 반송 장치의 구성 각 부의 동작은, 제어부(221)에 의해 제어된다.
우선, 예를 들면 25매의 미처리된 웨이퍼(200)를 수납한 포드(109)가, 도시하지 않은 반송 장치에 의해서 기판 처리 장치(100)에 반입된다. 반입된 포드(109)는 로드 포트(105) 위에 재치된다. 도시하지 않은 개폐 기구는 도시하지 않은 덮개 및 포드(109)의 캡을 떼어내고, 기판 반송구(134) 및 포드(109)의 웨이퍼 출입구를 개방한다.
포드(109)의 웨이퍼 출입구를 개방하면, 대기 반송실(121) 내에 설치되어 있는 대기 반송 로봇(124)은, 포드(109)로부터 웨이퍼(200)를 1매 픽업하여, 노치 정렬 장치(106) 위에 재치한다.
노치 정렬 장치(106)는, 재치된 웨이퍼(200)를, 수평의 종횡 방향(X 방향, Y 방향) 및 원주 방향으로 움직여, 웨이퍼(200)의 노치 위치 등을 조정한다. 노치 정렬 장치(106)에서 1매째의 웨이퍼(200)의 위치를 조정 중에, 대기 반송 로봇(124)은, 2매째의 웨이퍼(200)를 포드(109)로부터 픽업하여 대기 반송실(121) 내에 반입하고, 대기 반송실(121) 내에서 대기한다.
노치 정렬 장치(106)에 의해 1매째의 웨이퍼(200)의 위치 조정이 종료된 후, 대기 반송 로봇(124)은 노치 정렬 장치(106) 위의 1매째의 웨이퍼(200)를 픽업한다. 대기 반송 로봇(124)은, 그 때 대기 반송 로봇(124)이 유지하고 있는 2매째의 웨이퍼(200)를, 노치 정렬 장치(106) 위에 재치한다. 그 후, 노치 정렬 장치(106)는, 재치된 2매째의 웨이퍼(200)의 노치 위치 등을 조정한다.
다음으로, 게이트 밸브(128)가 개방되고, 대기 반송 로봇(124)은 1매째의 웨이퍼(200)를 로드 로크실(122) 내에 반입하고, 기판 재치부(140) 위에 재치한다. 이 이재 작업 중에는, 진공 반송실(103)측의 게이트 밸브(126)는 페쇄되어 있고, 진공 반송실(103) 내의 감압 분위기는 유지되어 있다. 1매째의 웨이퍼(200)의 기판 재치부(140) 위에의 이재가 완료되면, 게이트 밸브(128)가 폐쇄되고, 로드 로크실(122) 내가 도시하지 않은 배기 장치에 의해 부압으로 되도록 배기된다.
이후, 대기 반송 로봇(124)은, 상술한 동작을 반복한다. 단, 로드 로크실(122)이 부압 상태인 경우, 대기 반송 로봇(124)은 로드 로크실(122) 내에의 웨이퍼(200)의 반입을 실행하지 않고, 로드 로크실(122)의 직전 위치에서 정지하여 대기한다.
로드 로크실(122) 내가 미리 설정된 압력값(예를 들면 100㎩)으로 감압되면, 게이트 밸브(126)가 개방되어, 로드 로크실(122)과 진공 반송실(103)이 연통된다. 계속해서, 진공 반송실(103) 내에 배치된 진공 반송 로봇(112)은 기판 재치부(140)로부터 1매째의 웨이퍼(200)를 픽업하여, 진공 반송실(103) 내에 반입한다.
진공 반송 로봇(112)이 기판 재치부(140)로부터 1매째의 웨이퍼(200)를 픽업한 후, 게이트 밸브(126)가 폐쇄되어, 로드 로크실(122) 내가 대기압으로 복귀하게 되고, 로드 로크실(122) 내에 다음의 웨이퍼(200)를 반입하기 위한 준비가 행해진다. 그와 병행하여, 소정의 압력(예를 들면 100㎩)에 있는 프로세스 챔버(202a)의 게이트 밸브(244a)가 개방되어, 진공 반송 로봇(112)이 1매째의 웨이퍼(200)를 프로세스 챔버(202a) 내에 반입한다. 이 동작을 프로세스 챔버(202a) 내에 웨이퍼(200)가 임의의 매수(예를 들면 5매) 반입될 때까지 반복된다. 프로세스 챔버(202a) 내에의 임의의 매수(예를 들면 5매)의 웨이퍼(200)의 반입이 완료되면, 게이트 밸브(244a)가 폐쇄된다. 그리고, 프로세스 챔버(202a) 내에 후술하는 가스 공급부로부터 처리 가스가 공급되어, 웨이퍼(200)에 소정의 처리가 실시된다.
프로세스 챔버(202a)에 있어서 소정의 처리가 종료되고, 후술하는 바와 같이 프로세스 챔버(202a) 내에서 웨이퍼(200)의 냉각이 종료되면, 게이트 밸브(244a)가 개방된다. 그 후, 진공 반송 로봇(112)에 의해서, 처리 완료 웨이퍼(200)가 프로세스 챔버(202a) 내로부터 진공 반송실(103)로 반출된다. 반출된 후, 게이트 밸브(244a)가 폐쇄된다.
계속해서, 게이트 밸브(127)가 개방되고, 프로세스 챔버(202a)로부터 반출된 웨이퍼(200)는, 로드 로크실(123) 내에 반입되고, 기판 재치부(141) 위에 재치된다. 또한, 로드 로크실(123)은, 도시하지 않은 배기 장치에 의해서, 미리 설정된 압력값으로 감압되어 있다. 그리고, 게이트 밸브(127)가 폐쇄되고, 로드 로크실(123)에 접속된 도시하지 않은 불활성 가스 공급부로부터 불활성 가스가 도입되어, 로드 로크실(123) 내의 압력이 대기압으로 복귀하게 된다.
로드 로크실(123) 내의 압력이 대기압으로 복귀하게 되면, 게이트 밸브(129)가 개방된다. 계속해서, 대기 반송 로봇(124)이 기판 재치부(141) 위로부터 처리 완료 웨이퍼(200)를 픽업하여 대기 반송실(121) 내에 반출한 후, 게이트 밸브(129)가 폐쇄된다. 그 후, 대기 반송 로봇(124)은, 대기 반송실(121)의 기판 반송구(134)를 통해, 처리 완료 웨이퍼(200)를 포드(109)에 수납한다. 여기서, 포드(109)의 캡은, 최대 25매의 웨이퍼(200)가 복귀될 때까지 쭉 계속해서 개방되어 있어도 좋고, 빈 포드(109)에 수납하지 않고 웨이퍼를 반출해 온 포드(109)로 되돌리어도 좋다.
전술한 공정에 의해서 포드(109) 내의 모든 웨이퍼(200)에 소정의 처리가 실시되고, 처리 완료된 25매의 웨이퍼(200)의 전부가 소정의 포드(109)에 수납되면, 포드(109)의 캡과, 기판 반송구(134)의 덮개가 개폐 기구에 의해 폐쇄된다. 그 후, 포드(109)는 로드 포트(105) 위로부터 다음의 공정으로, 도시하지 않은 반송 장치에 의해서 반송된다. 이상의 동작이 반복됨으로써, 웨이퍼(200)가 25매씩 순차적으로 처리된다.
(2) 프로세스 챔버의 구성
계속해서, 본 실시 형태에 따른 처리로로서의 프로세스 챔버(202a)의 구성에 대해서, 주로 도 2 내지 도 4를 이용하여 설명한다. 도 2는, 본 실시 형태에 따른 반응 용기의 개략 사시도이다. 도 2에 있어서 반응용기의 상부의 개구를 덮는 커버는 반응용기의 내부구조의 참조를 용이하게 하기 위하여 그 도시를 생략한다. 도 3은, 본 실시 형태에 따른 처리로의 횡단면 개략도이다. 도 4는, 본 실시 형태에 따른 처리로의 종단면 개략도이고, 도 3에 도시하는 처리로의 A-A'선 단면도이다. 또한, 프로세스 챔버(202b)에 대해서는, 프로세스 챔버(202a)와 마찬가지로 구성되어 있기 때문에, 설명을 생략한다.
(반응 용기)
도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 처리로로서의 프로세스 챔버(202a)는 원통형상의 기밀 용기인 반응 용기(203)를 구비하고 있다. 반응 용기(203) 내에는, 웨이퍼(200)의 처리 공간이 형성되어 있다. 반응 용기(203) 내의 처리 공간의 상측에는, 중심부로부터 방사 형상으로 연장되는 4매의 구획판(205)이 설치되어 있다. 4매의 구획판(205)은 반응 용기(203) 내의 처리 공간을, 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)으로 구획하도록 구성되어 있다. 즉, 4매의 구획판(205)은 각각, 반응 용기(203) 내를 제1 처리 영역(201a)과, 제1 퍼지 영역(204a)과, 제2 처리 영역(201b)과, 제2 퍼지 영역(204b)으로 분할하는 분할 구조체로서 이용된다. 또한, 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)은, 후술하는 서셉터(217)의 회전 방향을 따라서, 이 순번대로 배열하도록, 즉 처리 영역과 퍼지 영역이 교대로 배열되도록 구성되어 있다.
후술하는 바와 같이, 서셉터(217)를 회전시킴으로써, 서셉터(217) 위에 재치된 웨이퍼(200)는 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)의 순서대로 이동하게 된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 제1 처리 영역(201a) 내에는 제1 가스로서의 제1 처리 가스가 공급되고, 제2 처리 영역(201b) 내에는 제2 가스로서의 제2 처리 가스가 공급되고, 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내에는, 불활성 가스가 공급되도록 구성되어 있다. 그 때문에, 서셉터(217)를 회전시킴으로써, 웨이퍼(200) 위에는, 제1 처리 가스, 불활성 가스, 제2 처리 가스, 불활성 가스가 이 순서대로 공급되게 된다. 서셉터(217) 및 가스 공급계의 구성에 대해서는 후술한다.
구획판(205)의 단부와 반응 용기(203)의 측벽 사이에는, 소정의 폭의 간극이 형성되어 있고, 이 간극을 가스가 통과할 수 있도록 구성되어 있다. 이 간극을 통해, 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내로부터 제1 처리 영역(201a) 내 및 제2 처리 영역(201b) 내를 향하여 불활성 가스를 분출시키도록 한다. 이와 같이 함으로써, 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내에의 처리 가스의 침입을 억제할 수 있어, 처리 가스의 반응이나, 그 반응에 의한 이물의 생성을 억제한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 각 구획판(205) 간의 각도를 각각 90도로 하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 웨이퍼(200)에의 각종 가스의 공급 시간 등을 고려하여, 예를 들면 제2 처리 영역(201b)을 형성하는 2매의 구획판(205) 간의 각도를 크게 하거나 하는 등, 적절히 변경해도 좋다.
(서셉터)
도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 구획판(205)의 하측, 즉 반응 용기(203) 내의 바닥측 중앙에는, 반응 용기(203)의 중심에 회전축의 중심을 갖고, 회전 가능하게 구성된 서셉터(217)가 설치되어 있다. 서셉터(217)를 기판 지지부라고도 부른다. 서셉터(217)는 웨이퍼(200)의 금속 오염을 저감할 수 있도록, 예를 들면, 질화 알루미늄(AlN), 세라믹스, 석영 등의 비금속 재료로 형성되어 있다. 또한, 서셉터(217)는 반응 용기(203)와는 전기적으로 절연되어 있다.
서셉터(217)는 반응 용기(203) 내에서, 복수매(본 실시 형태에서는 예를 들면 5매)의 웨이퍼(200)를 동일면 위에, 또한 동일 원주 상에 배열하여 지지하도록 구성되어 있다. 여기서, 동일면 상이란, 완전한 동일면에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 서셉터(217)를 상면에서 보았을 때에, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)가 서로 겹치지 않도록 배열되어 있으면 좋다.
또한, 서셉터(217) 표면에 있어서의 웨이퍼(200)의 지지 위치에는, 도시하지 않은 원 형상의 오목부를 형성해도 좋다. 이 오목부는, 그 직경이 웨이퍼(200)의 직경보다도 약간 커지도록 구성하는 것이 바람직하다. 이 오목부 내에 웨이퍼(200)를 재치함으로써, 웨이퍼(200)의 위치 결정을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 서셉터가 회전할 때, 웨이퍼(200)에 원심력이 발생하지만, 웨이퍼(200)를 오목부 내에 재치함으로써, 원심력에 의한 웨이퍼(200)의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 서셉터(217)에는 서셉터(217)를 승강시키는 승강 기구(268)가 설치되어 있다. 서셉터(217)에는, 관통 구멍(217a)이 복수 형성되어 있다. 상술한 반응 용기(203)의 저면에는, 웨이퍼 밀어올림 핀(266)이 복수 설치되어 있다. 웨이퍼 밀어올림 핀(266)은 반응 용기(203) 내에의 웨이퍼(200)의 반입ㆍ반출시에, 웨이퍼(200)를 밀어올려, 웨이퍼(200)의 이면을 지지한다. 관통 구멍(217a) 및 웨이퍼 밀어올림 핀(266)은 웨이퍼 밀어올림 핀(266)이 상승되었을 때, 또는 승강 기구(268)에 의해 서셉터(217)가 하강되었을 때에, 웨이퍼 밀어올림 핀(266)이 서셉터(217)와는 비접촉인 상태에서 관통 구멍(217a)을 관통하도록, 서로 배치되어 있다.
승강 기구(268)에는, 서셉터(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 도시하지 않은 회전축은 서셉터(217)에 접속되어 있고, 회전 기구(267)를 작동시킴으로써 서셉터(217)를 회전시킬 수 있도록 구성되어 있다. 회전 기구(267)에는, 후술하는 제어부(221)가, 도시하지 않은 커플링부를 통해 접속되어 있다. 도시하지 않은 커플링부는, 회전측과 고정측 사이를 금속 브러시 등에 의해 전기적으로 접속하는 슬립 링 기구로서 구성되어 있다. 이에 의해, 서셉터(217)의 회전이 방해되지 않도록 되어 있다. 제어부(221)는 서셉터(217)를 소정의 속도로 소정 시간 회전시키도록, 회전 기구(267)에의 통전 상태를 제어하도록 구성되어 있다. 상술한 바와 같이, 서셉터(217)를 회전시킴으로써, 서셉터(217) 위에 재치된 웨이퍼(200)는 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b) 및 제2 퍼지 영역(204b)을 이 순번으로 이동하게 된다.
(가열부)
서셉터(217)의 내부에는, 가열부로서의 히터(218)가 일체적으로 매립되어 있고, 웨이퍼(200)를 가열할 수 있도록 구성되어 있다. 히터(218)에 전력이 공급되면, 웨이퍼(200) 표면이 소정 온도(예를 들면 실온 내지 1000℃ 정도)로까지 가열되도록 되어 있다. 또한, 히터(218)는 서셉터(217)에 재치된 각각의 웨이퍼(200)를 개별로 가열하도록, 동일면 위에 복수(예를 들면 5개) 설치해도 좋다.
서셉터(217)에는 온도 센서(274)가 설치되어 있다. 히터(218) 및 온도 센서(274)에는 전력 공급선(222)을 통해, 온도 조정기(223), 전력 조정기(224) 및 히터 전원(225)이 전기적으로 접속되어 있다. 온도 센서(274)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여, 히터(218)에의 통전 상태가 제어되도록 구성되어 있다.
(가스 공급부)
반응 용기(203)의 상측에는, 제1 처리 가스 도입부(251)와, 제2 처리 가스 도입부(252)와, 불활성 가스 도입부(253)를 구비하는 가스 공급부(250)가 설치되어 있다. 가스 공급부(250)는 반응 용기(203)의 상측으로 개방된 개구에 기밀하게 설치되어 있다. 제1 처리 가스 도입부(251)의 측벽에는, 제1 가스 분출구(254)가 형성되어 있다. 제2 처리 가스 도입부(252)의 측벽에는, 제2 가스 분출구(255)가 형성되어 있다. 불활성 가스 도입부(253)의 측벽에는, 제1 불활성 가스 분출구(256) 및 제2 불활성 가스 분출구(257)가 각각 대향하도록 형성되어 있다. 가스 공급부(250)는, 제1 처리 가스 도입부(251)로부터 제1 처리 영역(201a) 내에 제1 처리 가스를 공급하고, 제2 처리 가스 도입부(252)로부터 제2 처리 영역(201b) 내에 제2 처리 가스를 공급하고, 불활성 가스 도입부(253)로부터 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내에 불활성 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 가스 공급부(250)는, 각 처리 가스 및 불활성 가스를 혼합시키지 않고 개별로 공급할 수 있다. 또한, 가스 공급부(250)는, 각 처리 가스 및 불활성 가스를 병행하여 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
(처리 가스 공급계)
제1 처리 가스 도입부(251)의 상류측에는, 제1 가스 공급관(232a)이 접속되어 있다. 제1 가스 공급관(232a)의 상류측에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 원료 가스 공급원(233a), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스플로우 컨트롤러(MFC)(234a) 및 개폐 밸브인 밸브(235a)가 설치되어 있다.
제1 가스 공급관(232a)으로부터는, 제1 가스(제1 처리 가스)로서, 예를 들면, 실리콘 함유 가스가, 매스플로우 컨트롤러(234a), 밸브(235a), 제1 처리 가스 도입부(251) 및 제1 가스 분출구(254)를 통해, 제1 처리 영역(201a) 내에 공급된다. 실리콘 함유 가스로서는, 예를 들면 트리실릴아민((SiH3)3N, 약칭:TSA) 가스를 이용할 수 있다. 또한, 제1 처리 가스는, 상온 상압에서 고체, 액체 및 기체 중 어느 하나이어도 좋지만, 여기서는 기체로 하여 설명한다. 제1 처리 가스가 상온 상압에서 액체인 경우는, 원료 가스 공급원(233a)과 매스플로우 컨트롤러(234a) 사이에, 도시하지 않은 기화기를 설치하면 좋다.
또한, 실리콘 함유 가스로서는, TSA 가스 외에, 예를 들면 유기 실리콘 재료인 헥사메틸디실라잔(C6H19NSi2, 약칭:HMDS) 가스 등을 이용할 수 있다.
제2 처리 가스 도입부(252)의 상류측에는, 제2 가스 공급관(232b)이 접속되어 있다. 제2 가스 공급관(232b)의 상류측에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 원료 가스 공급원(233b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스플로우 컨트롤러(MFC)(234b) 및 개폐 밸브인 밸브(235b)가 설치되어 있다.
제2 가스 공급관(232b)으로부터는, 제2 가스(제2 처리 가스)로서, 예를 들면 산소 함유 가스인 산소(O2) 가스가, 매스플로우 컨트롤러(234b), 밸브(235b), 제2 처리 가스 도입부(252) 및 제2 가스 분출구(255)를 통해, 제2 처리 영역(201b) 내에 공급된다. 제2 처리 가스인 산소 가스는, 플라즈마 생성부(206)에 의해 플라즈마 상태가 되어, 웨이퍼(200)에 공급된다. 또한, 제2 처리 가스인 산소 가스는 히터(218)의 온도 및 반응 용기(203) 내의 압력을 소정의 범위로 조정하고, 열로 활성화시켜도 좋다. 또한, 산소 함유 가스로서는 오존(O3) 가스나 수증기(H20)를 이용해도 좋다.
주로, 제1 가스 공급관(232a), 매스플로우 컨트롤러(234a) 및 밸브(235a)에 의해, 제1 처리 가스 공급계(실리콘 함유 가스 공급계라고도 함)가 구성된다. 또한, 원료 가스 공급원(233a), 제1 처리 가스 도입부(251), 제1 가스 분출구(254)를, 제1 처리 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 좋다. 또한, 주로, 제2 가스 공급관(232b), 매스플로우 컨트롤러(234b) 및 밸브(235b)에 의해, 제2 처리 가스 공급계(산소 함유 가스 공급계라고도 함)가 구성된다. 또한, 원료 가스 공급원(233b), 제2 가스 도입부(252), 제2 가스 분출구(255)를, 제2 처리 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 좋다. 그리고, 주로, 제1 가스 공급계 및 제2 가스 공급계에 의해, 처리 가스 공급계가 구성된다.
(불활성 가스 공급계)
불활성 가스 도입부(253)의 상류측에는, 제1 불활성 가스 공급관(232c)이 접속되어 있다. 제1 불활성 가스 공급관(232c)의 상류측에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 불활성 가스 공급원(233c), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스플로우 컨트롤러(MFC)(234c) 및 개폐 밸브인 밸브(235c)가 설치되어 있다.
제1 불활성 가스 공급관(232c)으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들면 질소(N2) 가스가, 매스플로우 컨트롤러(234c), 밸브(235c), 불활성 가스 도입부(253), 제1 불활성 가스 분출구(256) 및 제2 불활성 가스 분출구(257)를 통해, 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내에 각각 공급된다. 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내에 공급되는 불활성 가스는, 후술하는 성막 공정(S30)에서는 퍼지 가스로서 작용한다. 또한, 성막 후의 기판 냉각 공정(S40)에서는 냉각 가스로서 작용한다. 또한, 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들면 He 가스, Ne 가스, Ar 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
제1 가스 공급관(232a)의 밸브(235a)보다도 하류측에는, 제2 불활성 가스 공급관(232d)의 하류단이 접속되어 있다. 제2 불활성 가스 공급관(232d)의 상류단은, 제1 불활성 가스 공급계의 매스플로우 컨트롤러(234c)와 밸브(235c) 사이에 접속되어 있다. 제2 불활성 가스 공급관(232d)에는, 개폐 밸브인 밸브(235d)가 설치되어 있다.
제2 불활성 가스 공급관(232d)으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들면 N2 가스가, 매스플로우 컨트롤러(234c), 밸브(235d), 제1 가스 공급관(232a), 제1 처리 가스 도입부(251) 및 제1 가스 분출구(254)를 통해, 제1 처리 영역(201a) 내에 공급된다. 제1 처리 영역(201a) 내에 공급되는 불활성 가스는, 성막 공정(S30)에서는 캐리어 가스 혹은 희석 가스로서 작용한다. 또한, 성막 후의 기판 냉각 공정(S40)에서는 냉각 가스로서 작용한다.
또한, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(235b)보다도 하류측에는, 제3 불활성 가스 공급관(232e)의 하류단이 접속되어 있다. 제3 불활성 가스 공급관(232a)의 상류단은, 제1 불활성 가스 공급계의 매스플로우 컨트롤러(234c)와 밸브(235c) 사이에 접속되어 있다. 제3 불활성 가스 공급관(232e)에는, 개폐 밸브인 밸브(235e)가 설치되어 있다.
제3 불활성 가스 공급관(232e)으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들면 N2 가스가, 매스플로우 컨트롤러(234c), 밸브(235e), 제2 가스 공급관(232b), 제2 처리 가스 도입부(252) 및 제2 가스 분출구(255)를 통해, 제2 처리 영역(201b) 내에 공급된다. 제2 처리 영역(201b) 내에 공급되는 불활성 가스는, 제1 처리 영역(201a) 내에 공급되는 불활성 가스와 마찬가지로, 성막 공정(S30)에서는 캐리어 가스 혹은 희석 가스로서 작용하고, 또한, 성막 후의 기판 냉각 공정(S40)에서는 냉각 가스로서 작용한다.
주로, 제1 불활성 가스 공급관(232c), 매스플로우 컨트롤러(234c) 및 밸브(235c)에 의해 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한, 불활성 가스 공급원(233c), 불활성 가스 도입부(253), 제1 불활성 가스 분출구(256), 제2 불활성 가스 분출구(257)를, 제1 불활성 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 좋다. 또한, 주로, 제2 불활성 가스 공급관(232d) 및 밸브(235d)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한, 불활성 가스 공급원(233c), 매스플로우 컨트롤러(234c), 제1 가스 공급관(232a), 제1 처리 가스 도입부(251) 및 제1 가스 분출구(254)를, 제2 불활성 가스에 포함시켜 생각해도 좋다. 또한, 주로, 제3 불활성 가스 공급관(232e) 및 밸브(235e)에 의해 제3 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한, 불활성 가스 공급원(233c), 매스플로우 컨트롤러(234c), 제2 가스 공급관(232b), 제2 처리 가스 도입부(252) 및 제2 가스 분출구(255)를, 제3 불활성 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 좋다. 그리고, 주로, 제1 내지 제3 불활성 가스 공급계에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다.
(플라즈마 생성부)
도 3에 도시하는 바와 같이, 제2 처리 영역(201b)의 상방에는, 공급된 처리 가스를 플라즈마 상태로 하는 플라즈마 생성부(206)가 설치되어 있다. 플라즈마 상태로 함으로써, 저온에서 웨이퍼(200)의 처리를 행할 수 있다. 플라즈마 생성부(206)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 적어도 한 쌍의 대향하는 빗형 전극(207a, 207b)을 구비하고 있다. 빗형 전극(207a, 207b)에는 절연 트랜스포머(208)의 2차측 출력이 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원(209)이 출력하는 교류 전력이, 정합기(210)를 통해 빗형 전극(207a, 207b)에 공급되면, 빗형 전극(207a, 207b)의 주변에 플라즈마가 생성되도록 구성되어 있다.
빗형 전극(207a, 207b)은, 서셉터(217)에 지지된 웨이퍼(200)의 처리면으로부터 5㎜ 이상 25㎜ 이하의 높이 위치에, 웨이퍼(200)의 처리면과 대향하도록 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 빗형 전극(207a, 207b)을 웨이퍼(200)의 처리면의 바로 근방에 설치하면, 활성화시킨 처리 가스가 웨이퍼(200)에 도달하기 전에 실활되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
또한, 빗형 전극(207a, 207b)의 전극의 개수나, 폭, 각 전극의 간격은, 처리 조건 등에 의해 적절히 변경할 수 있다. 또한, 플라즈마 생성부(206)의 구성은, 제2 처리 영역(201b) 내에 빗형 전극(207a, 207b)을 구비하는 상술한 구성에 한정되지 않는다. 즉, 서셉터(217)에 지지된 웨이퍼(200)의 처리면에 플라즈마를 공급할 수 있는 것이면 좋고, 처리 가스 공급계의 도중 등에 설치된 리모트 플라즈마 구성이어도 좋다. 리모트 플라즈마 기구를 이용한 경우, 제2 처리 영역(201b)을 작게 하는 것이 가능하게 된다.
(배기계)
도 4에 도시하는 바와 같이, 반응 용기(203)에는 처리 영역(201a, 201b) 내 및 퍼지 영역(204a, 204b) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치되어 있다. 배기관(231)에는 반응 용기(203) 내[처리 영역(201a, 201b) 내 및 퍼지 영역(204a, 204b) 내]의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(243)를 통해, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있고, 반응 용기(203) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)으로 되도록 진공 배기할 수 있게 구성되어 있다. 또한, APC 밸브(243)는, 밸브를 개폐하여 반응 용기(203) 내의 진공 배기ㆍ진공 배기 정지가 가능하고, 또한 밸브 개방도를 조절하여 압력 조정 가능하게 되어 있는 개폐 밸브이다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(243) 및 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 또한, 진공 펌프(246)를 배기계에 포함시켜 생각해도 좋다.
(제어부)
도 6에 도시하는 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(221)는 CPU(Central Processing Unit)(221a), RAM(Random Access Memory)(221b), 기억 장치(221c), I/O 포트(221d)를 구비한 컴퓨터로 구성되어 있다. RAM(221b), 기억 장치(221c), I/O 포트(221d)는 내부 버스(221e)를 통해, CPU(221a)와 데이터 교환 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(221)에는, 예를 들면 터치 패널 등으로 구성된 입출력 장치(228)가 접속되어 있다.
기억 장치(221c)는, 예를 들면 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(221c) 내에는, 기판 처리 장치(100)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 또한, 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에 있어서의 각 수순을 컨트롤러(221)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이고, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히 프로그램이라고도 한다. 또한, 본 명세서에 있어서 프로그램이라고 하는 단어를 이용한 경우는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는, 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, RAM(221b)은 CPU(221a)에 의해 읽어내어진 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유 지지되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로 구성되어 있다.
I/O 포트(221d)는, 상술한 매스플로우 컨트롤러(234a, 234b, 234c), 밸브(235a, 235b, 235c, 235d, 235e), 압력 센서(245), APC 밸브(243), 진공 펌프(246), 히터(218), 온도 센서(274), 회전 기구(267), 승강 기구(268), 고주파 전원(209), 정합기(210), 히터 전원(225) 등에 접속되어 있다.
CPU(221a)는 기억 장치(221c)로부터 제어 프로그램을 읽어내어 실행함과 함께, 입출력 장치(228)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(221c)로부터 프로세스 레시피를 읽어내도록 구성되어 있다. 그리고, CPU(221a)는 읽어낸 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, 매스플로우 컨트롤러(234a, 234b, 234c)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(235a, 235b, 235c, 235d, 235e)의 개폐 동작, APC 밸브(243)의 개폐 및 압력 센서(245)에 기초하는 압력 조정 동작, 온도 센서(274)에 기초하는 히터(218)의 온도 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동ㆍ정지, 회전 기구(267)의 회전 속도 조절 동작, 승강 기구(268)의 승강 동작, 고주파 전원(209)의 전력 공급, 히터 전원(225)에 의한 전력 공급 등을 제어하거나, 정합기(210)에 의한 임피던스 제어를 행하도록 구성되어 있다.
또한, 컨트롤러(221)는, 전용의 컴퓨터로 구성되어 있는 경우에 한정되지 않고, 범용의 컴퓨터로 구성되어 있어도 좋다. 예를 들면, 상술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(예를 들면, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광 자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(229)를 준비하고, 관련된 외부 기억 장치(229)를 이용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해, 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(221)를 구성할 수 있다. 또한, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 시스템은, 외부 기억 장치(229)를 통해 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 시스템을 이용하여, 외부 기억 장치(229)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 좋다. 또한, 기억 장치(221c)나 외부 기억 장치(229)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 또한, 본 명세서에 있어서 기록 매체라고 하는 단어를 이용한 경우는, 기억 장치(221c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(229) 단체만을 포함하는 경우, 또는, 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
(3) 기판 처리 공정
계속해서, 본 실시 형태에 따른 반도체 제조 공정의 일 공정으로서, 상술한 반응 용기(203)를 구비하는 프로세스 챔버(202a)를 이용하여 실시되는 기판 처리 공정에 대해서, 도 7 및 도 8을 이용하여 설명한다. 도 7은, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 나타내는 플로우도이고, 도 8은, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정에 있어서의 성막 공정 및 기판 냉각 공정에서의 기판에의 처리를 나타내는 플로우도이다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치(100)의 프로세스 챔버(202a)의 구성 각 부의 동작은, 컨트롤러(221)에 의해 제어된다.
여기서는, 제1 처리 가스로서, 실리콘 함유 가스인 트리실릴아민(TSA) 가스를 이용하고, 제2 처리 가스로서, 산소 함유 가스인 산소 가스를 이용하고, 웨이퍼(200) 위에 절연막으로서 SiO막(실리콘 산화막)을 형성하는 예에 대해서 설명한다.
[기판 반입ㆍ재치 공정(S10)]
우선, 웨이퍼(200)의 반송 위치까지 웨이퍼 밀어올림 핀(266)을 상승시켜, 서셉터(217)의 관통 구멍(217a)에 웨이퍼 밀어올림 핀(266)을 관통시킨다. 그 결과, 웨이퍼 밀어올림 핀(266)이, 서셉터(217) 표면보다도 소정의 높이 분만큼 돌출된 상태가 된다. 계속해서, 게이트 밸브(244a)를 개방하고, 진공 반송 로봇(112)을 이용하여, 반응 용기(203) 내에 소정 매수(예를 들면 5매)의 웨이퍼(200)를 반입한다. 그리고, 서셉터(217)의 도시하지 않은 회전축을 중심으로 하여, 각 웨이퍼(200)가 겹치지 않도록, 서셉터(217)의 동일면 위에 재치한다. 이에 의해, 웨이퍼(200)는 서셉터(217)의 표면으로부터 돌출된 웨이퍼 밀어올림 핀(266) 위에 수평 자세로 지지된다.
반응 용기(203) 내에 웨이퍼(200)를 반입하면, 진공 반송 로봇(112)을 반응 용기(203) 밖으로 퇴피시키고, 게이트 밸브(244a)를 폐쇄하여 반응 용기(203) 내를 밀폐한다. 그 후, 웨이퍼 밀어올림 핀(266)을 하강시켜, 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)의 각저면의 서셉터(217) 위에 웨이퍼(200)를 재치한다.
또한, 웨이퍼(200)를 반응 용기(203) 내에 반입할 때에는, 배기부에 의해 반응 용기(203) 내를 배기하면서, 불활성 가스 공급계로부터 반응 용기(203) 내에 퍼지 가스로서의 N2 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 진공 펌프(246)를 작동시켜, APC 밸브(243)를 개방함으로써, 반응 용기(203) 내를 배기한다. 이와 병행하여, 적어도 제1 불활성 가스 공급계의 밸브(235c)를 개방함으로써, 반응 용기(203) 내에 N2 가스를 공급한다. 이와 같이 하여, N2 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 처리 영역(201) 내에의 파티클의 침입이나, 웨이퍼(200) 위에의 파티클의 부착을 억제하는 것이 가능하게 된다. 여기서, 또한 제2 불활성 가스 공급계 및 제3 불활성 가스 공급계로부터 불활성 가스를 공급해도 좋다. 또한, 진공 펌프(246)는, 적어도 기판 반입ㆍ재치 공정(S10)으로부터 후술하는 기판 반출 공정(S50)이 종료될 때까지의 동안, 항상 작동시킨 상태로 한다.
[승온ㆍ압력 조정 공정(S20)]
계속해서, 서셉터(217)의 내부에 매립된 히터(218)에 전력을 공급하여, 웨이퍼(200)의 표면이 소정의 온도(예를 들면 200℃ 이상이고 400℃ 이하)로 되도록 가열한다. 이 때, 히터(218)의 온도는, 온도 센서(274)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(218)에의 통전 상태를 제어함으로써 조정된다.
또한, 실리콘으로 구성되는 웨이퍼(200)의 가열 처리에서는, 표면 온도를 750℃ 이상으로까지 가열하면, 웨이퍼(200)의 표면에 형성된 소스 영역이나 드레인 영역 등에 확산이 생기어, 회로 특성이 열화되어, 반도체 디바이스의 성능이 저하되어 버리는 경우가 있다. 웨이퍼(200)의 온도를 상술한 바와 같이 제한함으로써, 웨이퍼(200)의 표면에 형성된 소스 영역이나 드레인 영역에 있어서의 불순물의 확산, 회로 특성의 열화, 반도체 디바이스의 성능의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 반응 용기(203) 내가 원하는 압력(예를 들면 0.1㎩ 내지 300㎩, 바람직하게는 20㎩ 내지 40㎩)으로 되도록, 반응 용기(203) 내를 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기한다. 이 때, 반응 용기(203) 내의 압력은 도시하지 않은 압력 센서에 의해 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(243)의 개도를 피드백 제어한다.
또한, 웨이퍼(200)를 가열하면서, 회전 기구(267)를 작동하여, 서셉터(217)의 회전을 개시시킨다. 이 때, 서셉터(217)의 회전 속도는 컨트롤러(221)에 의해 제어된다. 서셉터(217)의 회전 속도는 예를 들면 1 회전/초이다. 또한, 서셉터(217)는, 후술하는 기판 냉각 공정(S40)이 종료될 때까지의 동안, 항상 회전시킨 상태로 한다. 서셉터(217)를 회전시킴으로써, 웨이퍼(200)는 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)의 순서대로 이동하고, 각 영역을 웨이퍼(200)가 통과한다.
[성막 공정(S30)]
다음으로, 제1 처리 영역(201a) 내에 제1 처리 가스로서의 TSA 가스를 공급하고, 제2 처리 영역(201b) 내에 제2 처리 가스로서의 산소 가스를 공급하여, 웨이퍼(200) 위에 SiO막을 성막하는 공정을 예로 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, TSA 가스의 공급, 산소 가스의 공급, 불활성 가스의 공급은 동시에 행한다.
웨이퍼(200)를 가열하여 원하는 온도에 도달하고, 서셉터(217)가 원하는 회전 속도에 도달하면, 적어도 밸브(235a, 235b 및 235c)를 개방하여, 처리 가스 및 불활성 가스의 처리 영역(201) 및 퍼지 영역(204)에의 공급을 개시한다. 구체적으로는, 밸브(235a)를 개방하여 제1 처리 영역(201a) 내에 TSA 가스를 공급하고, 이와 병행하여 밸브(235b)를 개방하여 제2 처리 영역(201b) 내에 산소 가스를 공급한다. 또한 밸브(235c)를 개방하여 제1 퍼지 영역(204a) 및 제2 퍼지 영역(204b) 내에 불활성 가스인 N2 가스를 공급한다. 이때, APC 밸브(243)를 적정하게 조정하여 반응 용기(203) 내의 압력을, 예를 들면 10㎩ 내지 1000㎩의 범위 내의 압력으로 한다. 히터(218)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들면 200℃ 내지 400℃의 범위 내의 온도로 되는 온도로 설정한다.
TSA 가스는 밸브(235a)를 개방하여, 제1 가스 공급관(232a)으로부터 제1 처리 가스 도입부(251) 및 제1 가스 분출구(254)를 통해 제1 처리 영역(201a)에 TSA 가스를 공급하면서, 배기관(231)으로부터 배기한다. 이때, TSA 가스의 유량이 소정의 유량으로 되도록, 매스플로우 컨트롤러(234a)를 조정한다. 또한, 매스플로우 컨트롤러(234a)로 제어하는 TSA 가스의 공급 유량은, 예를 들면 100sccm 내지 5000sccm의 범위 내의 유량으로 한다.
TSA 가스를 제1 처리 영역(201a) 내에 공급할 때에는, 밸브(235d)를 개방하여, 제2 불활성 가스 공급관(232d)으로부터 캐리어 가스 혹은 희석 가스로서의 N2 가스를 제1 처리 영역(201a) 내에 공급하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 처리 영역(201a) 내에의 TSA 가스의 공급을 촉진시킬 수 있다.
또한, 밸브(235a) 및 밸브(235b)를 개방하여, 제2 가스 공급관(232b)으로부터 제2 처리 가스 도입부(252) 및 제2 가스 분출구(255)를 통해 제2 처리 영역(201b)에 산소 가스를 공급하면서, 배기관(231)으로부터 배기한다. 이때, 산소 가스의 유량이 소정의 유량으로 되도록, 매스플로우 컨트롤러(234b)를 조정한다. 또한, 매스플로우 컨트롤러(234b)로 제어하는 산소 가스의 공급 유량은, 예를 들면 1000sccm 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다.
산소 가스를 제2 처리 영역(201b) 내에 공급할 때에는, 밸브(235e)를 개방하여, 제3 불활성 가스 공급관(232e)으로부터 캐리어 가스, 혹은 희석 가스로서의 N2 가스를 제2 처리 영역(201b) 내에 공급하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제2 처리 영역(201b) 내에의 산소 가스의 공급을 촉진할 수 있다.
또한, 밸브(235a) 및 밸브(235b), 또한 밸브(235c)를 개방하여, 퍼지 가스로서의 불활성 가스인 N2 가스를, 제1 불활성 가스 공급관(232c)으로부터 불활성 가스 도입부(253), 제1 불활성 가스 분출구(256) 및 제2 불활성 가스 분출구(257)를 통해 제1 퍼지 영역(204a) 및 제2 퍼지 영역(204b)에 각각 공급하면서 배기한다. 이때, N2 가스의 유량이 소정의 유량으로 되도록, 매스플로우 컨트롤러(234c)를 조정한다. 또한, 구획판(205)의 단부와 반응 용기(203)의 측벽과의 간극을 통하여, 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내로부터 제1 처리 영역(201a) 내 및 제2 처리 영역(201b) 내를 향하여 불활성 가스를 분출시킨다. 이에 의해, 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내에의 처리 가스의 침입을 억제할 수 있다.
가스의 공급 개시와 함께, 제2 처리 영역(201b)의 상방에 설치된 플라즈마 생성부(206)의 전극(207a, 207b)에, 고주파 전원(209)으로부터 고주파 전력을 공급한다. 제2 처리 영역(201b) 내에 공급되고, 플라즈마 생성부(206)의 하방을 통과한 산소 가스는, 제2 처리 영역(201b) 내에서 플라즈마 상태로 되고, 이것에 포함되는 활성종이 웨이퍼(200)에 공급된다. 또한, 고주파 전원(209)으로부터 한 쌍의 빗형 전극(207a, 207b) 사이에 인가하는 고주파 전력은, 예를 들면 50W 내지 1000W의 범위 내의 전력으로 되도록 설정한다.
산소 가스는 반응 온도가 높고, 상술한 바와 같은 웨이퍼(200)의 처리 온도, 반응 용기(203) 내의 압력에서는 반응하기 어렵다. 그러나, 본 실시 형태와 같이 산소 가스를 플라즈마 상태로 하고, 이에 포함되는 활성종을 공급하도록 하면, 예를 들면 400℃ 이하의 온도대에서도 성막 처리를 행할 수 있다. 또한, 제1 처리 가스와 제2 처리 가스에서 요구하는 처리 온도가 다른 경우, 처리 온도가 낮은 쪽의 처리 가스의 온도에 맞춰서 히터(218)를 제어하고, 처리 온도를 높게 할 필요가 있는 다른 쪽의 처리 가스를, 플라즈마 상태로 하여 공급하면 좋다. 이와 같이 플라즈마를 이용함으로써 웨이퍼(200)를 저온에서 처리할 수 있다. 저온에서 처리함으로써, 알루미늄 등의 열에 약한 배선 등을 갖는 웨이퍼(200)에 대한 열 데미지를 억제할 수 있다. 또한, 처리 가스의 불완전 반응에 의한 생성물 등의 이물의 발생을 억제할 수 있어, 웨이퍼(200) 위에 형성하는 박막의 균질성이나 내전압 특성 등을 향상시킬 수 있다. 또한, 플라즈마 상태로 한 산소 가스의 높은 산화력에 의해, 산화 처리 시간을 단축할 수 있는 등, 기판 처리의 생산성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 서셉터(217)를 회전시킴으로써, 웨이퍼(200)는 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)의 순서대로 이동을 반복한다. 그 때문에, 도 8에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)에는 TSA 가스의 공급, N2 가스의 공급(퍼지), 플라즈마 상태로 된 산소 가스의 공급, N2 가스의 공급(퍼지)이 교대로 소정 횟수 실시되게 된다.
우선, 제1 처리 영역(201a)을 통과한 웨이퍼(200) 표면에 TSA 가스가 공급되어, 웨이퍼(200) 위에 실리콘 함유층이 형성된다.
다음으로, 실리콘 함유층이 형성된 웨이퍼(200)가 제1 퍼지 영역(204a)을 통과한다. 이때, 웨이퍼(200)에 불활성 가스인 N2 가스가 공급된다.
다음으로, 제2 처리 영역(201b)을 통과한 웨이퍼(200)에 산소 가스가 공급되어, 웨이퍼(200) 위에 실리콘 산화층(SiO층)이 형성된다. 즉, 산소 가스는, 제1 처리 영역(201a)에서 웨이퍼(200) 위에 형성된 실리콘 함유층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해, 실리콘 함유층은 산화되어, 실리콘 및 산소를 포함하는 SiO층으로 개질된다.
그리고, 제2 처리 영역(201b)에서 SiO층이 형성된 웨이퍼(200)가 제2 퍼지 영역(204b)을 통과한다. 이때, 웨이퍼(200)에 불활성 가스인 N2 가스가 공급된다.
이와 같이, 서셉터(217)의 1 회전을 1 사이클로 하여 SiO막을 성막할 수 있다. 즉 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b) 및 제2 퍼지 영역(204b)의 웨이퍼(200)의 통과를 1 사이클로 하고, 이 사이클을 적어도 1회 이상 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에 소정막 두께의 SiO막을 성막할 수 있다.
웨이퍼(200) 위에 원하는 막 두께의 SiO막이 형성된 후, 적어도 밸브(235a) 및 밸브(235b)를 폐쇄하고, 제1 처리 영역(201a) 및 제2 처리 영역(201b)에의 TSA 가스 및 산소 가스의 공급을 정지한다. 이때, 빗형 전극(207a, 207b)에 대한 전력 공급도 정지한다. 또한, 히터(218)의 통전량을 제어하여 온도를 낮게 하거나, 혹은 히터(218)에의 통전을 정지한다. 또한, TSA 가스 및 산소 가스의 유량을, 웨이퍼(200) 위에 SiO막이 성막되지 않는 정도의 유량으로 하면, 제1 처리 영역(201a) 및 제2 처리 영역(201b)에 계속해서 공급해도 좋고, 이에 의해 생산성을 보다 향상시킬 수 있다.
[기판 냉각 공정(S40)]
도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 상술한 성막 공정(S30)이 종료된 후, 웨이퍼(200)를 서셉터(217)에 재치한 상태에서, 제1 퍼지 영역(204a) 및 제2 퍼지 영역(204b)에 냉각 가스로서의 N2 가스를 공급한다. 이와 같이 하여, SiO막이 형성된 처리 완료 웨이퍼(200)를 냉각한다.
여기서는, 밸브(235a) 및 밸브(235b)를 폐쇄하여, TSA 가스 및 산소 가스의 공급을 정지한다. 밸브(235c)는 개방한 상태로 하고, 제1 불활성 가스 공급관(232c)으로부터, 매스플로우 컨트롤러(234c)로 유량 제어된 N2 가스를 제1 퍼지 영역(204a) 및 제2 퍼지 영역(204b)에 공급하면서 배기한다. 이때, 상술한 바와 같이 서셉터(217)의 회전은 계속되어 있다. 이에 의해, TSA 가스나 산소 가스의 소비나, TSA 가스와 산소 가스의 반응에 의한 부생성물의 생성을 억제하면서, SiO막이 형성된 처리 완료 웨이퍼(200)를, 반응 용기(203) 내에서 급속히 냉각할 수 있다.
이때, 밸브(235d, 235e)를 더 개방하여, 제2 불활성 가스 공급관(232d) 및 제3 불활성 가스 공급관(232e)으로부터, 제1 처리 영역(201a) 내 및 제2 처리 영역(201b) 내에 냉각 가스로서의 N2 가스를 공급해도 좋다. 이에 의해, 처리 완료 웨이퍼(200)를 보다 급속히 냉각할 수 있다.
이와 같이, 냉각 가스로서의 불활성 가스(N2 가스)를 공급함으로써, 반응 용기(203) 내에서 처리 완료 웨이퍼(200)를 급속히 냉각할 수 있다. 그리고, 성막 공정(S30)이 종료된 후에, 박막이 형성된 웨이퍼(200) 위에서, 원하지 않는 반응의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 박막이 형성된 처리 완료 웨이퍼(200)를, 불활성 가스에 의해서 박막측으로부터 웨이퍼(200)를 조급하게 냉각함으로써, 웨이퍼(200)에 축적된 여열에 의한 박막의 온도의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 성막 처리가 종료된 웨이퍼(200)의 박막 위에서 원하지 않는 반응의 발생을 억제할 수 있어, 웨이퍼(200)의 막질의 저하를 억제할 수 있다. 원하지 않는 반응이란, 예를 들면, 여열에 의해 반응 용기(203) 내의 분위기와 웨이퍼(200) 위에 형성된 막이 반응하게 되는 것을 말한다.
또한, 처리 완료 웨이퍼(200)를 급속히 냉각함으로써, 웨이퍼(200) 위에 형성된 박막의 결정 구조를 조급하게 안정화시킬 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 위에 형성된 박막 중에, 제1 처리 영역(201a) 및 제2 처리 영역(201b) 내에 잔존하는 처리 가스나, 반응 용기 내에 발생한 불필요한 부생성물이 침입하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(200)의 막질의 저하를 보다 억제할 수 있다.
또한, 후술하는 기판 반출 공정(S50)에서 반응 용기(203) 내로부터 웨이퍼(200)를 반출할 때에, 진공 반송 로봇(112) 등의 구성 부재의 열에 의한 파손의 발생을 회피할 수 있다. 또한, 그와 같은 구성 부재에 요구되는 내열성을 낮게 할 수 있다.
[기판 반출 공정(S50)]
그리고, 웨이퍼 밀어올림 핀(266)을 상승시켜, 서셉터(217)의 표면으로부터 돌출시킨 웨이퍼 밀어올림 핀(266) 위에 웨이퍼(200)를 지지시킨다. 그리고, 게이트 밸브(244a)를 개방하고, 진공 반송 로봇(112)을 이용하여 웨이퍼(200)를 반응 용기(203) 밖으로 반출하고, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 종료한다. 또한, 상기에 있어서, 웨이퍼(200)의 온도, 반응 용기(203) 내의 압력, 각 가스의 유량, 전극(207a, 207b)에 인가하는 전력, 처리 시간 등의 조건 등은, 개질 대상의 막의 재료나 막 두께 등에 의해 임의로 조정한다.
(4) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 기재하는 1개 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태에 따르면, 반응 용기(203) 내를, 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)이 교대로 배열되도록 분할하고 있다. 그리고, 서셉터(217)를 회전시켜, 웨이퍼(200)를, 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)의 순서대로 이동시키도록 하고 있다. 이에 의해, 반응 용기(203) 내 전체를 퍼지(리셋)하지 않고, 웨이퍼(200)에의 처리 가스의 공급 및 불활성 가스의 공급을 교대로 행하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 기판 처리의 생산성을 향상시킬 수 있다.
(b) 본 실시 형태에서는, 처리 완료 웨이퍼(200)를 반응 용기(203) 내에서 조급하게 냉각하고 있다. 이에 의해, 웨이퍼(200)에 축적된 여열에 의한 박막의 온도의 상승을 억제할 수 있다. 이와 같은 온도의 상승을 억제함으로써, 웨이퍼(200)에 형성된 박막 위에서 원하지 않는 반응의 발생을 억제할 수 있어, 웨이퍼(200)의 막질의 저하를 억제할 수 있다.
(c) 본 실시 형태에서는, 처리 완료 웨이퍼(200)를 반응 용기(203) 내에서 조급하게 냉각하고 있다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 위에 형성된 박막의 결정 구조를 조급하게 안정화시킬 수 있다. 박막의 결정 구조를 조급하게 안정화시킴으로써, 반응 용기(203) 내에 발생한 불필요한 부생성물이, 웨이퍼(200) 위에 형성된 박막 중에 침입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(200) 위에 형성된 박막의 막질의 저하를 보다 억제할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 웨이퍼(200) 위에 SiO막이 형성되는 경우에 대해서 설명하였지만, 웨이퍼(200) 위에 형성되는 막이 High-k막인 경우, 웨이퍼(200) 위에 형성된 박막을, 보다 조급하게 안정화시킬 수 있다.
(d) 본 실시 형태에서는, 처리 완료 웨이퍼(200)를 반응 용기(203) 내에서 조급하게 냉각할 수 있다. 이에 의해, 예를 들면 반응 용기(203) 내로부터 웨이퍼(200)를 반출하는 진공 반송 로봇(112) 등의, 기판 처리 공정보다 다음의 공정에서 사용되는 구성 부재의 파손의 발생을 저감할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정보다 다음의 공정에서 사용되는 구성 부재에 요구되는 내열성을 저감할 수 있다.
(e) 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(200)의 성막 처리가 종료된 후, 퍼지 영역(204a, 204b)에의 불활성 가스의 공급 외에, 처리 영역(201a, 201b) 내에도 불활성 가스를 공급하여, 처리 완료 웨이퍼(200)를 냉각하고 있다. 이에 의해, 처리 완료 웨이퍼(200)의 냉각을 보다 조급하게 행할 수 있다.
(f) 본 실시 형태에서는, 제2 처리 영역(201b)은 처리 가스를 플라즈마 상태로 하는 플라즈마 생성부(206)를 구비하고 있다. 이에 의해, 웨이퍼(200)의 처리를 저온에서 행할 수 있다. 따라서, 처리 가스의 불완전 반응에 의한 생성물 등의 이물의 발생을 억제할 수 있고, 이 때문에 기판 위에 형성된 박막의 균질성이나 내 전압 특성 등을 향상시킬 수 있다. 또한, 플라즈마 상태로 된 처리 가스에 의해, 처리 시간을 단축할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다.
(g) 본 실시 형태에서는, 플라즈마 생성부(206)는, 한 쌍의 빗형 전극(207a, 207b)을 구비하고, 서셉터(217)에 지지된 웨이퍼의 처리면으로부터 5㎜ 내지 25㎜의 위치에, 웨이퍼(200)의 처리면과 대향하도록 배치되어 있다. 이에 의해, 활성화시킨 처리 가스가 실활되는 것을 억제할 수 있어, 활성화시킨 처리 가스를 웨이퍼(200)에 효율적으로 공급할 수 있다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들면, 상술한 실시 형태에서는, 반응 용기(203) 내에, 2개의 처리 영역 및 2개의 퍼지 영역을 형성하였지만, 처리 영역 및 퍼지 영역을 각각 3개 이상씩 형성하고, 3 종류 이상의 처리 가스를, 각각의 처리 영역에 공급해도 좋다. 예를 들면, 3개의 처리 영역 및 3개의 퍼지 영역을 형성한 경우, 제1 처리 가스로서 실리콘 함유 가스를 이용하고, 제2 처리 가스로서 산소 함유 가스를 이용하고, 제3 처리 가스로서 질소 함유 가스[예를 들면 암모니아(NH3)]를 이용함으로써, 웨이퍼(200) 위에 실리콘 산질화막(SiON막)을 형성할 수 있다. 이에 의해서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 반응 용기(203) 내를 제1 처리 영역(201a)과, 제1 퍼지 영역(204a)과, 제2 처리 영역(201b)과, 제2 퍼지 영역(204b)으로 분할하는 분할 구조체로서, 구획판(205)을 이용하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 밖에, 예를 들면, 분할 구조체는 반응 용기(203) 내의 처리 공간을 형성하는 천정의 일부에 볼록부를 형성함으로써 형성해도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 구획판(205) 간의 각도를 각각 90도로 하고, 처리 영역(201a, 201b) 및 퍼지 영역(204a, 204b)의 각각의 용적을 일정하게 하고, 각 영역에서 웨이퍼(200)가 통과하는 시간, 즉 각 영역에서 웨이퍼(200)가 분위기에 노출되는 시간을 일정하게 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 기판 처리에 이용되는 가스의 종류에 따라서, 각 처리 영역(201a, 201b)이나 각 퍼지 영역(204a, 204b)의 용적을 각각 변경해도 좋다. 즉, 분할 구조체[구획판(205)] 간의 각도를 적절히 변경하여 각 영역의 용적을 서로 다르게 하고, 제1 처리 영역(201a)과 제2 처리 영역(201b) 사이에서, 웨이퍼(200)가 분위기로 노출되는 시간을 서로 다르게 해도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 처리 가스로서 실리콘 함유 가스 및 산소 함유 가스를 이용하여, 웨이퍼(200) 위에 SiO막을 형성하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 처리 가스로서, 예를 들면 하프늄(Hf) 함유 가스 및 산소 함유 가스, 지르코늄(Zr) 함유 가스 및 산소 함유 가스, 티타늄(Ti) 함유 가스 및 산소 함유 가스를 이용하여, 산화 하프늄막(HfO막), 산화 지르코늄(ZrO막), 산화 타타늄막(TiO막) 등의 High-k막 등을 웨이퍼(200) 위에 형성해도 좋다. 또한, 플라즈마 상태로 하는 처리 가스로서, 산소 함유 가스 외에, 질소(N) 함유 가스인 암모니아(NH3) 가스 등을 이용해도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 처리 완료 웨이퍼(200)의 냉각 시, 서셉터(217)는 회전시키고 있다. 이에 한정되지 않고, 서셉터(217)의 회전을 정지해도 좋다. 또한, 서셉터(217)의 회전을 정지하고, 특정한 처리 완료 웨이퍼(200)에만 불활성 가스를 다량으로 공급하여 냉각을 행하면, 특정한 웨이퍼(200)를 급속히 냉각할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 가스 공급부(250)의 불활성 가스 도입부(253)를, 제1 퍼지 영역(204a)과 제2 퍼지 영역(204b)에서 공통으로 하였지만, 불활성 가스 도입부는 개별로 설치해도 좋다.
또한, 상술한 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(200)의 반입구와 반출구를 개별로 형성하였지만, 웨이퍼(200)의 반입 출구로 하고, 공통으로 해도 좋다.
또한, 상술한 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 밀어올림 핀(266)이 승강함으로써 웨이퍼(200)를 처리 위치나 반송 위치로 이동시켰지만, 승강 기구(268)를 이용하고, 서셉터(217)를 승강시킴으로써, 웨이퍼(200)를 처리 위치나 반송 위치로 이동시켜도 좋다.
또한, 상술한 본 실시 형태에서는, 처리로로서 프로세스 챔버(202a)가 사용되고, 처리 완료 웨이퍼(200)가 프로세스 챔버(202a) 내에서 냉각되는 경우를 예로 설명하였지만, 본 실시 형태에서는, 이와 같은 형태에 한정되는 것은 아니다.
즉, 처리로로서 프로세스 챔버(202b)가 사용되는 경우에 대해서도 마찬가의인 동작이 실시된다. 또한, 프로세스 챔버(202a, 202b)에서 동일한 처리를 행해도 좋고, 다른 처리를 행해도 좋다. 그리고, 예를 들면, 프로세스 챔버(202a)와 프로세스 챔버(202b)에서 다른 처리를 행하는 경우, 프로세스 챔버(202a)에서 웨이퍼(200)에 소정의 처리를 행한 후, 계속해서 프로세스 챔버(202b)에서 다른 처리를 행해도 좋다. 또한, 프로세스 챔버(202a)에서 웨이퍼(200)에 소정의 처리를 행한 후, 프로세스 챔버(202b)에서 다른 처리를 행하는 경우, 로드 로크실(122) 또는 로드 로크실(123)을 경유하도록 해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는 4개의 프로세스 챔버(202a 내지 202d)가 설치되어 있지만, 설치되는 프로세스 챔버는 3개 이하이어도 좋고, 5개 이상이어도 좋다.
또한, 프로세스 챔버(202a, 202b) 내에서 처리 완료 웨이퍼(200)를 냉각한 후, 또한 냉각실(202c, 202d)에서 처리 완료 웨이퍼(200)의 냉각을 행해도 좋다. 즉, 프로세스 챔버(202a, 202b) 내에서의 냉각이 종료된 후, 처리 완료 웨이퍼(200)를, 진공 반송 로봇(112)에 의해 진공 반송실(103)를 경유하여, 소정의 압력(예를 들면 100㎩나 1㎩ 미만)으로 조정된 냉각실(202c, 202d) 내에 반송하여 재치해도 좋다. 이때, 냉각실(202c, 202d) 내에 불활성 가스가 소정의 유량(예를 들면 1slm) 공급되면, 처리 완료 웨이퍼(200)의 냉각을 보다 급속하게 할 수 있다. 소정 시간 경과되면, 처리 완료 웨이퍼(200)는 진공 반송 로봇(112)에 의해 냉각실(202c, 202d)로부터 반출된다. 또한, 냉각실(202c, 202d)은 진공 반송 로봇(112)의 동작 범위의 제약과, 적은 풋 스페이스로 많은 웨이퍼(200)의 재치를 가능하게 하기 때문에, 적층 구조를 취하는 것이 바람직하다. 덧붙여, 보다 많은 웨이퍼(200)를 재치하기 위해, 냉각실(202c, 202d) 내부의 가대는 상하로 동작하는 기구를 가져도 좋다.
또한, 프로세스 챔버(202a, 202b) 내에서, 혹은 프로세스 챔버(202a, 202b) 및 냉각실(202c, 202d) 내에서 처리 완료 웨이퍼(200)를 냉각한 후, 또한 로드 로크실(122, 123)에서 처리 완료 웨이퍼(200)의 냉각을 행해도 좋다. 즉, 로드 로크실(122, 123)은 진공 반송실(103) 내로부터 반출된 프로세스 챔버(202a, 202b) 내에서 냉각된 웨이퍼(200)를 일시적으로 수납하고, 웨이퍼(200)를 더 냉각하는 냉각실로서 기능하도록 구성되어 있어도 좋다. 또한, 로드 로크실(122, 123)에는 도시하지 않은 격벽판(중간 플레이트)이 설치되어 있어도 좋다. 이에 의해, 냉각 도중 웨이퍼(200)의 냉각이, 열 간섭에 의해 방해되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 복수매의 처리 완료 웨이퍼(200)가 로드 로크실(122, 123) 내에 반입되는 경우, 후에 반입된 처리 완료 웨이퍼(200)의 열의 영향으로, 앞서 반입된 냉각 도중의 처리 완료 웨이퍼(200)의 온도의 하강 상태가 늦어지는 것을 방지할 수 있다.
상술한 본 실시 형태에서는, 반입용의 예비실로서 로드 로크실(122), 반출용의 예비실로서 로드 로크실(123)을 사용하는 경우를 예로 설명하였다. 본 실시 형태에서는, 이와 같은 형태에 한정되는 것은 아니다. 즉, 로드 로크실(122)을 반출용으로서 사용하고, 로드 로크실(123)을 반입용으로서 사용해도 좋다. 또한, 로드 로크실(122, 123)을 반입용 및 반출용으로서 병용하여 사용해도 좋다. 여기서, 충분한 냉각 시간을 거치지 않고 대기측의 게이트 밸브(128 또는 129)를 개방하면, 웨이퍼(200)의 복사열에 의해 로드 로크실(122, 123), 또는 로드 로크실(122, 123)의 주위에 접속되어 있는 전기 부품에 손해를 줄 가능성이 있다. 이 때문에, 고온인 처리 완료 웨이퍼(200)를 냉각하는 경우는, 예를 들면 로드 로크실(122)을 반입용의 예비실로서 사용하고, 로드 로크실을 반출용의 예비실로서 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 로드 로크실(123) 내에 처리 완료 웨이퍼(200)를 반입하여 냉각을 행하고 있는 도중에, 로드 로크실(122)의 게이트 밸브(126, 128)를 개폐하고, 프로세스 챔버에 웨이퍼를 반입하여, 웨이퍼(200)의 처리를 행할 수 있다.
<본 발명의 바람직한 양태>
이하에, 본 발명의 바람직한 양태에 대해서 부기한다.
본 발명의 일 양태에 따르면,
제1 처리 영역 및 제2 처리 영역을 포함하는 복수의 처리 영역을 갖는 반응 용기 내에 설치된 기판 재치부에 기판을 재치하는 공정과,
상기 기판을 소정의 처리 온도로 가열하면서, 제1 가스를 제1 처리 영역 내에 공급하고, 플라즈마 상태로 한 제2 가스를 제2 처리 영역 내에 공급하고, 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역을 상기 기판이 통과하도록 하여, 상기 기판 위에 박막을 형성하는 공정과,
상기 반응 용기 내에의 제1 가스 및 제2 가스의 공급을 정지하고, 상기 반응 용기 내에 불활성 가스를 공급하여 처리 완료된 상기 기판을 냉각하는 공정과,
상기 반응 용기 밖으로 처리 후의 상기 기판을 반출하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면,
기판을 처리하는 반응 용기와,
상기 반응 용기 내에서, 복수의 상기 기판을 동일면 위에 배열하여 지지하고, 회전 가능하게 구성된 기판 지지부와,
상기 기판 지지부의 회전 방향을 따라서 제1 처리 영역, 제1 퍼지 영역, 제2 처리 영역, 제2 퍼지 영역이 순차적으로 배열되도록, 상기 반응 용기의 내부를 분할하는 분할 구조체와,
상기 제1 처리 영역 내에 제1 가스를 공급함과 함께, 상기 제2 처리 영역 내에 제2 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
적어도 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역 내에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급계와,
상기 기판을 가열하는 가열부와,
상기 반응 용기 내부를 배기하는 배기계와,
상기 기판 지지부, 상기 처리 가스 공급계, 상기 불활성 가스 공급계, 상기 가열부 및 상기 배기계를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 가열부에 의해 상기 기판을 가열하고, 상기 배기계에 의해 상기 반응 용기의 내부를 배기하고, 상기 처리 가스 공급계로부터 제1 가스를 상기 제1 처리 영역 내에 공급하고, 상기 처리 가스 공급계로부터 제2 가스를 상기 제2 처리 영역 내에 공급하고, 상기 불활성 가스 공급계로부터 불활성 가스를 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역 내에 공급하고, 상기 기판 지지부를 회전시키며, 상기 기판의 처리가 종료된 후, 상기 불활성 가스 공급계로부터 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역 내에 불활성 가스를 공급하도록 제어하는 기판 처리 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 박막을 형성하는 처리가 종료된 후, 상기 제1 처리 영역 내 및 상기 제2 처리 영역 내에 불활성 가스가 더 공급되어, 처리 완료된 상기 기판을 냉각한다.
또한 바람직하게는, 상기 기판을 냉각하는 공정에서는, 상기 기판 지지부를 회전시킨다.
또한 바람직하게는, 상기 기판을 냉각하는 공정에서는, 상기 처리 영역 내에 불활성 가스를 공급한다.
또한 바람직하게는, 상기 플라즈마 생성부는 빗형 전극을 구비하고, 상기 빗형 전극은, 상기 기판 지지부에 지지된 상기 기판의 처리면으로부터 5㎜ 내지 25㎜의 위치에, 상기 기판의 처리면과 대향하도록 배치된다.
또한 바람직하게는, 상기 제1 가스로서 실리콘 함유 가스인 트리실릴아민(TSA) 가스가 이용되고, 상기 제2 가스로서 산소 함유 가스인 산소 가스가 이용된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면,
제1 처리 영역, 제1 퍼지 영역, 제2 처리 영역, 제2 퍼지 영역이 순차적으로 배열되도록 분할 구조체에 의해 내부가 분할된 반응 용기 내에 복수매의 기판을 반입하고, 기판 지지부에 복수매의 상기 기판을 동일면 위에 배열하여 지지하는 공정과,
가열부에 의해 상기 기판을 가열하고, 상기 처리 영역 및 상기 퍼지 영역을 배기계에 의해 배기하면서, 처리 가스 공급계로부터 상기 처리 영역 내에 처리 가스를 공급하고, 불활성 가스 공급계로부터 상기 퍼지 영역 내에 불활성 가스를 공급하고, 상기 기판 지지부를 회전시켜서, 상기 처리 영역과 상기 퍼지 영역 사이에서 상기 기판을 교대로 이동시킴으로써, 상기 기판에의 처리 가스의 공급 및 불활성 가스의 공급을 교대로 행하여 상기 기판을 처리하는 공정과,
상기 기판의 처리가 종료된 후, 적어도 상기 불활성 가스 공급계로부터 상기 퍼지 영역 내에 불활성 가스를 공급하여, 처리 완료된 상기 기판을 냉각하는 공정과,
냉각한 상기 기판을 상기 반응 용기 내부로부터 반출하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면,
제1 처리 영역 및 제2 처리 영역을 포함하는 복수의 처리 영역을 갖는 반응 용기 내에 설치되는 기판 지지부에 기판을 재치하는 공정과,
상기 기판을 소정의 처리 온도로 가열하면서, 제1 가스를 제1 처리 영역 내에 공급하고, 플라즈마 상태로 한 제2 가스를 제2 처리 영역 내에 공급하고, 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역을 상기 기판이 통과하도록 하여, 상기 기판 위에 박막을 형성하는 공정과,
상기 반응 용기 내에의 제1 가스 및 제2 가스의 공급을 정지하고, 상기 반응 용기 내에 불활성 가스를 공급하여 처리 완료된 상기 기판을 냉각하는 공정과,
상기 반응 용기 밖으로 처리 후의 상기 기판을 반출하는 공정을 갖는 프로그램이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면,
제1 처리 영역 및 제2 처리 영역을 포함하는 복수의 처리 영역을 갖는 반응 용기 내에 기판을 반입하는 공정과,
상기 기판을 소정의 처리 온도로 가열하면서, 제1 가스를 제1 처리 영역 내에 공급하고, 플라즈마 상태로 한 제2 가스를 제2 처리 영역 내에 공급하고, 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역을 상기 기판이 통과하도록 하여, 상기 기판 위에 박막을 형성하는 공정과,
상기 반응 용기 내에의 제1 가스 및 제2 가스의 공급을 정지하고, 상기 반응 용기 내에 불활성 가스를 공급하여 처리 완료된 상기 기판을 냉각하는 공정과,
상기 반응 용기 밖으로 처리 후의 상기 기판을 반출하는 공정을 갖는 기록 매체가 제공된다.
또한 바람직하게는, 상기 냉각하는 공정의 동안, 상기 지지부를 회전한다.
또한 바람직하게는, 상기 냉각하는 공정의 동안, 상기 처리 영역에 불활성 가스를 공급한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면,
제1 처리 영역 및 제2 처리 영역을 포함하는 복수의 처리 영역을 갖는 반응 용기 내에 설치된 기판 재치부에 기판을 재치하는 공정과,
상기 기판을 소정의 처리 온도로 가열하면서, 제1 가스를 제1 처리 영역 내에 공급하고, 플라즈마 상태로 한 제2 가스를 제2 처리 영역 내에 공급하고, 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역을 상기 기판이 통과하도록 하여, 상기 기판 위에 박막을 형성하는 공정과,
상기 반응 용기 내에의 제1 가스 및 제2 가스의 공급을 정지하고, 상기 반응 용기 내에 불활성 가스를 공급하는 공정과,
상기 반응 용기 밖으로 상기 기판을 반출하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
200 : 웨이퍼
201a : 제1 처리 영역
201b : 제2 처리 영역
203 : 반응 용기
204a : 제1 퍼지 영역
204b : 제2 퍼지 영역
205 : 구획판
217 : 기판 지지부
218 : 히터
221 : 컨트롤러

Claims (11)

  1. 제1 처리 영역, 제1 퍼지 영역, 제2 처리 영역, 제2 퍼지 영역이 교대로 배열되도록 분할 구조체에 의해서 내부가 분할된 반응 용기 내에 복수매의 기판을 반입하고, 상기 반응 용기 내에 설치된 기판 지지부에 복수매의 상기 기판을 동일면 위에 배열하여 지지하는 공정과,
    가열부에 의해 상기 기판을 가열하고, 상기 처리 영역 및 상기 퍼지 영역을 배기계에 의해 배기하면서, 처리 가스 공급계로부터 상기 처리 영역 내에 처리 가스를 공급하고, 불활성 가스 공급계로부터 상기 퍼지 영역 내에 불활성 가스를 공급하고, 상기 기판 지지부를 회전시켜서, 상기 처리 영역과 상기 퍼지 영역 사이에서 상기 기판을 교대로 이동시킴으로써, 상기 기판에의 상기 처리 가스의 공급 및 상기 불활성 가스의 공급을 교대로 행하여 상기 기판을 처리하는 공정과,
    상기 기판의 처리가 종료된 후, 상기 기판 지지부의 회전을 유지한 상태로, 상기 불활성 가스 공급계로부터 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역 내에 상기 불활성 가스를 냉각용 가스로서 공급하여, 처리 완료된 상기 기판을 냉각하는 공정과,
    냉각한 상기 기판을 상기 반응 용기 내부로부터 반출하는 공정
    을 가지며,
    상기 기판을 처리하는 공정에서 사용되는 상기 불활성 가스 공급계와 상기 기판을 냉각하는 공정에서 사용되는 상기 불활성 가스 공급계는 서로 동일한 것인, 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판을 냉각하는 공정에서는, 상기 기판 지지부를 회전시키면서, 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역으로 상기 냉각용 가스로서의 상기 불활성 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 퍼지 영역 및 제2 퍼지 영역 내에 상기 냉각용 가스로서의 상기 불활성 가스를 공급할 때, 상기 기판을 처리하는 공정으로부터 상기 냉각하는 공정으로 이동하는 동안, 상기 불활성 가스 공급계에 설치된 밸브를 개방한 상태로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 기판을 냉각하는 공정에서는 또한, 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역에 상기 냉각용 가스로서의 상기 불활성 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 기판을 냉각하는 공정에서는 또한, 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역에 상기 냉각용 가스로서의 상기 불활성 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 복수의 기판을 처리하는 반응 용기와,
    상기 반응 용기 내에서, 상기 복수의 기판을 동일면 위에 배열하여 지지하고, 회전 가능하게 구성된 기판 지지부와,
    상기 기판 지지부의 회전 방향을 따라서 제1 처리 영역, 제1 퍼지 영역, 제2 처리 영역, 제2 퍼지 영역이 교대로 배열되도록, 상기 반응 용기의 내부를 분할하는 분할 구조체와,
    상기 제1 처리 영역 내에 제1 가스를 공급함과 함께, 상기 제2 처리 영역 내에 제2 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
    적어도 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역 내에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급계와,
    상기 복수의 기판을 가열하는 가열부와,
    상기 반응 용기 내부를 배기하는 배기계와,
    상기 기판 지지부, 상기 처리 가스 공급계, 상기 불활성 가스 공급계, 상기 가열부 및 상기 배기계를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 가열부에 의해 상기 복수의 기판을 가열하고, 상기 배기계에 의해 상기 반응 용기의 내부를 배기하고, 상기 처리 가스 공급계로부터 제1 가스를 상기 제1 처리 영역 내에 공급하고, 상기 처리 가스 공급계로부터 제2 가스를 상기 제2 처리 영역 내에 공급하고, 상기 불활성 가스 공급계로부터 상기 불활성 가스를 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역 내에 공급하고, 상기 기판 지지부를 회전시키며 상기 기판을 처리하고,
    상기 기판의 처리가 종료된 후, 상기 기판 지지부의 회전을 유지한 상태로, 상기 불활성 가스 공급계로부터 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역 내에 상기 불활성 가스를 냉각용 가스로서 공급하여 상기 기판을 냉각하도록 제어하고,
    상기 기판을 처리하는 공정에서 사용되는 상기 불활성 가스 공급계와 상기 기판을 냉각하는 공정에서 사용되는 상기 불활성 가스 공급계는 서로 동일한 것인, 기판 처리 장치.
  8. 기판을 처리하는 반응 용기와,
    상기 반응 용기 내에서, 복수의 상기 기판을 동일면 위에 배열하여 지지하고, 회전 가능하게 구성된 기판 지지부와,
    상기 기판 지지부의 회전 방향을 따라서 제1 처리 영역, 제1 퍼지 영역, 제2 처리 영역, 제2 퍼지 영역이 교대로 배열되도록, 상기 반응 용기의 내부를 분할하는 분할 구조체와,
    상기 제1 처리 영역 내에 제1 가스를 공급함과 함께, 상기 제2 처리 영역 내에 제2 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
    적어도 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역 내에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급계와,
    상기 제2 처리 영역 내의 가스를 활성화시키는 플라즈마 생성부와
    상기 기판을 가열하는 가열부와,
    상기 반응 용기 내부를 배기하는 배기계와,
    상기 기판 지지부, 상기 처리 가스 공급계, 상기 불활성 가스 공급계, 상기 플라즈마 생성부, 상기 가열부, 및 상기 배기계를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 가열부에 의해 상기 기판을 가열하고, 상기 배기계에 의해 상기 반응 용기의 내부를 배기하고, 상기 처리 가스 공급계로부터 제1 가스를 상기 제1 처리 영역 내에 공급하고, 상기 처리 가스 공급계로부터 제2 가스를 상기 제2 처리 영역 내에 공급하고, 상기 제2 가스를 활성화하고, 상기 불활성 가스 공급계로부터 상기 불활성 가스를 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역 내에 공급하고, 상기 기판 지지부를 회전시키며 상기 기판을 처리하고,
    상기 기판의 처리가 종료된 후, 상기 기판 지지부의 회전을 유지한 상태로, 상기 불활성 가스 공급계로부터 상기 제1 퍼지 영역 및 상기 제2 퍼지 영역 내에 상기 불활성 가스를 냉각용 가스로서 공급하여 상기 기판을 냉각하도록 제어하고,
    상기 기판을 처리하는 공정에서 사용되는 상기 불활성 가스 공급계와 상기 기판을 냉각하는 공정에서 사용되는 상기 불활성 가스 공급계는 서로 동일한 것인, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 분할 구조체는 구획판인, 기판 처리 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
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