KR101531084B1

KR101531084B1 - 성막 장치

Info

Publication number: KR101531084B1
Application number: KR1020130005499A
Authority: KR
Inventors: 히토시 가토; 도시유키 나카츠보; 시게히로 미우라
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2015-06-23
Also published as: TWI532874B; CN103215567A; JP5884500B2; US20130180452A1; JP2013149728A; KR20130085008A; TW201350609A; CN103215567B

Abstract

성막 장치는, 진공 용기 내에서 서로 반응하는 복수 종류의 처리 가스를 순서대로 공급하는 사이클을 복수회 행하여 박막을 형성한다. 상기 성막 장치는, 상기 진공 용기 내에 설치되고, 기판을 적재하는 기판 적재 영역이 그 상면에 형성되는 동시에, 이 기판 적재 영역을 공전시키기 위한 회전 테이블과, 이 회전 테이블의 주위 방향으로 서로 이격된 처리 영역에 대해 서로 다른 처리 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 처리 가스 공급부와, 각 처리 영역의 분위기를 분리하기 위해, 각 처리 영역의 사이에 형성된 분리 영역에 대해 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와, 상기 진공 용기 내의 분위기를 진공 배기하기 위한 배기구를 구비한다. 상기 처리 가스 공급부 중 적어도 하나의 처리 가스 공급부는, 상기 회전 테이블의 중앙부로부터 주연부를 향해 신장되는 동시에, 상기 회전 테이블을 향해 처리 가스를 토출하는 가스 토출구가 그 길이 방향을 따라 형성된 가스 노즐로서 구성되고, 상기 가스 노즐에 있어서의 상기 회전 테이블의 회전 방향의 상류측 및 하류측에는, 당해 가스 노즐로부터 토출된 처리 가스의 희박화를 억제하기 위해 분리 가스가 그 상면측을 흐르도록, 당해 가스 노즐의 길이 방향을 따라 정류판이 설치되고, 상기 가스 노즐 및 상기 정류판의 상방측에는, 분리 가스가 통류하는 통류 공간이 형성되고, 상기 정류판에 있어서의 회전 테이블의 외주측의 테두리부는, 상기 정류판의 하방측의 처리 가스가 회전 테이블의 외측으로 배출되는 것을 억제하기 위해, 당해 회전 테이블의 외주 단부면과 간극을 두고 대향하도록 하방측으로 굴곡된 굴곡부로서 구성되어 있다.

Description

성막 장치{FILM FORMING APPARATUS}

본 출원은, 2012년 1월 18일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2012-8047호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허 출원 제2012-8047호의 전체 내용을 여기에 원용한다.

본 발명은, 서로 반응하는 처리 가스를 기판에 대해 순서대로 공급함으로써, 반응 생성물을 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 등의 기판(이하,「웨이퍼」라 함)에 대해, 예를 들어 실리콘 산화막(SiO₂) 등의 박막을 성막하는 방법 중 하나로서, 서로 반응하는 복수 종류의 처리 가스(반응 가스)를 웨이퍼의 표면에 순서대로 공급하여 반응 생성물을 적층하는 ALD(Atomic Layer Deposition)법이 알려져 있다. 이러한 ALD법에 의해 성막하는 장치로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 진공 용기 내에 설치된 회전 테이블 상에 복수매의 웨이퍼를 주위 방향으로 배열하는 동시에, 이 회전 테이블에 대향하도록 복수의 가스 공급 노즐을 설치한 구성을 들 수 있다. 그리고 이 장치에서는, 각 처리 가스가 각각 공급되는 복수의 처리 영역을 웨이퍼가 순서대로 통과하도록 회전 테이블을 회전시킴으로써, 웨이퍼에의 실리콘 함유 가스의 흡착 처리와, 웨이퍼에 흡착된 가스의 산화 처리를 교대로 다수회에 걸쳐 반복하고 있다. 이들 처리 영역끼리의 사이에는, 처리 가스끼리가 서로 혼합되는 것을 방지하기 위해, 질소 가스가 공급되는 분리 영역이 설치되어 있다.

여기서, 현실 레벨의 생산성에 상응하는 정도의 성막 속도로 성막 처리를 행하기 위해서는, 혹은 각각의 웨이퍼에 대해 각 처리 가스를 면내에 걸쳐 균일하게 접촉시키기 위해서는, 각 처리 영역에 있어서 처리 가스를 과잉으로 공급해 둘 필요가 있다. 즉, 웨이퍼의 표면에는 처리 가스가 한 번에 극히 약간(원자층 혹은 분자층의 예를 들어 1층분)밖에 흡착되지 않고, 따라서 산화 처리에 의해 산화되는 막 두께에 대해서도 극히 근소하므로, 처리 가스의 유량으로서는, 웨이퍼의 표면과의 반응(흡착이나 산화)이 포화될 정도의 유량으로 설정해 두면 된다고 할 수 있다. 그러나, 실제로는 진공 용기 내의 분위기가 진공 분위기로 되어 있고, 또한 질소 가스가 분리 영역으로부터 처리 영역으로 돌아 들어가므로, 처리 영역에서는 처리 가스와 웨이퍼의 접촉 확률이 그다지 높지 않다. 또한, 회전 테이블이 회전하고 있으므로, 각 처리 영역을 웨이퍼가 통과하는 시간은 극히 짧다. 그로 인해, 상술한 바와 같이, 처리 가스의 유량을 필요 이상으로 많이 설정하고 있다.

따라서, 예를 들어 상술한 실리콘 함유 가스에 대해서는 매우 고가의 가스이므로, 장치의 운전 비용이 상승해 버린다. 한편, 처리 가스의 유량을 억제하려고 하면, 설정한 대로 성막률이 얻어지지 않게 되거나, 혹은 웨이퍼에 대한 성막 처리가 면내에 있어서 변동되어 버린다.

특허문헌 2에는, 반응 가스 노즐에 노즐 커버를 설치하는 기술에 대해 기재되어 있지만, 양호한 성막률을 얻기 위해서는, 후술하는 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 여전히 과잉의 양의 처리 가스를 필요로 하고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2010-239102호 공보 일본 특허 출원 공개 제2011-100956호 공보

본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은, 서로 반응하는 처리 가스를 순서대로 공급하여 기판의 표면에 반응 생성물을 적층하는 데 있어서, 처리 가스의 유량을 억제하면서, 양호한 성막률로 성막 처리를 행할 수 있는 성막 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 형태에 관한 성막 장치는,

진공 용기 내에서 서로 반응하는 복수 종류의 처리 가스를 순서대로 공급하는 사이클을 복수회 행하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서,

상기 진공 용기 내에 설치되고, 기판을 적재하는 기판 적재 영역이 그 상면에 형성되는 동시에, 이 기판 적재 영역을 공전시키기 위한 회전 테이블과,

이 회전 테이블의 주위 방향으로 서로 이격된 처리 영역에 대해 서로 다른 처리 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 처리 가스 공급부와,

각 처리 영역의 분위기를 분리하기 위해, 각 처리 영역 사이에 형성된 분리 영역에 대해 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와,

상기 진공 용기 내의 분위기를 진공 배기하기 위한 배기구를 구비하고,

상기 처리 가스 공급부 중 적어도 하나의 처리 가스 공급부는, 상기 회전 테이블의 중앙부로부터 주연부를 향해 신장되는 동시에, 상기 회전 테이블을 향해 처리 가스를 토출하는 가스 토출구가 그 길이 방향을 따라 형성된 가스 노즐로서 구성되고,

상기 가스 노즐에 있어서의 상기 회전 테이블의 회전 방향의 상류측 및 하류측에는, 당해 가스 노즐로부터 토출된 처리 가스의 희박화를 억제하기 위해 분리 가스가 그 상면측을 흐르도록, 당해 가스 노즐의 길이 방향을 따라 정류판이 설치되고,

상기 가스 노즐 및 상기 정류판의 상방측에는, 분리 가스가 통류하는 통류 공간이 형성되고,

상기 정류판에 있어서의 회전 테이블의 외주측의 테두리부는, 상기 정류판의 하방측의 처리 가스가 회전 테이블의 외측으로 배출되는 것을 억제하기 위해, 당해 회전 테이블의 외주 단부면과 간극을 두고 대향하도록 하방측으로 굴곡된 굴곡부로서 구성되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 형태에 관한 성막 장치의 일례를 나타내는 종단면도.
도 2는 상기 성막 장치의 횡단 단면도.
도 3a 및 도 3b는 상기 성막 장치의 일부를 확대하여 도시하는 사시도.
도 4는 상기 성막 장치의 일부를 확대하여 도시하는 사시도.
도 5는 상기 성막 장치의 내부의 일부를 도시하는 종단면도.
도 6은 상기 성막 장치의 내부의 일부를 도시하는 종단면도.
도 7은 상기 성막 장치의 내부의 일부를 도시하는 사시도.
도 8은 상기 성막 장치의 내부의 일부를 도시하는 종단면도.
도 9는 상기 성막 장치의 내부의 일부를 도시하는 평면도.
도 10은 상기 성막 장치의 노즐 커버를 설명하기 위한 설명도.
도 11a 및 도 11b는 상기 성막 장치를 주위 방향으로 전개하여 도시하는 종단면도.
도 12는 상기 성막 장치의 일부를 도시하는 종단면도.
도 13은 상기 성막 장치의 일부를 확대하여 도시하는 종단면도.
도 14는 상기 성막 장치에 있어서 기판에 박막이 성막되는 모습을 도시하는 모식도.
도 15는 상기 성막 장치의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 16은 상기 성막 장치의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 17은 상기 성막 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 18은 상기 성막 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 19는 상기 성막 장치의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 20은 상기 성막 장치의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 21은 상기 성막 장치의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 22는 상기 성막 장치의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 23은 상기 성막 장치의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 24는 상기 성막 장치의 다른 예를 도시하는 횡단 평면도.
도 25는 상기 성막 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 26은 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.
도 27은 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.
도 28a 내지 도 28c는 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.
도 29는 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.
도 30a 내지 도 30c는 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.
도 31a 내지 도 31c는 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.
도 32는 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.
도 33a 내지 도 33d는 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.
도 34a 및 도 34b는 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.
도 35a 및 도 35b는 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.
도 36은 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.
도 37은 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.
도 38은 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.
도 39는 상기 성막 장치의 실시예를 도시하는 특성도.

본 발명의 실시 형태의 성막 장치의 일례에 대해, 도 1 내지 도 13을 참조하여 설명한다. 이 성막 장치는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 평면 형상이 대략 원형인 진공 용기(1)와, 이 진공 용기(1) 내에 설치되고, 당해 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(2)을 구비하고 있다. 우선, 이 성막 장치의 개략에 대해 간단하게 설명하면, 이 장치에서는, 회전 테이블(2)에 의해 공전하고 있는 웨이퍼(W)에 대해, 서로 반응하는 복수 종류의 처리 가스(반응 가스)를 교대로 공급함으로써, ALD법을 사용하여 박막을 형성하고 있다. 그리고 이후에 상세하게 서술하는 바와 같이, 웨이퍼(W)에 대한 처리 가스의 공급량을 가능한 한 적게 억제하면서, 양호한(높은) 성막률이 얻어지도록, 또한 웨이퍼(W)의 면내에 걸쳐 균일한 막 두께의 박막이 얻어지도록 이 성막 장치를 구성하고 있다. 계속해서, 성막 장치의 각 부에 대해 상세하게 서술한다.

진공 용기(1)는, 천장판(11) 및 용기 본체(12)를 구비하고 있고, 천장판(11)이 용기 본체(12)로부터 착탈할 수 있도록 구성되어 있다. 천장판(11)의 상면측에 있어서의 중앙부에는, 진공 용기(1) 내의 중심부 영역(C)에 있어서 서로 다른 처리 가스끼리가 혼합되는 것을 억제하기 위해, 질소(N₂) 가스를 분리 가스로서 공급하기 위한 분리 가스 공급로(51)가 접속되어 있다. 도 1에 있어서, 용기 본체(12)의 상면의 주연부에 링 형상으로 시일 부재(13)가 설치되어 있고, 예를 들어 O링이 사용된다.

회전 테이블(2)은, 중심부에서 개략 원통 형상의 코어부(21)에 고정되어 있고, 이 코어부(21)의 하면에 접속되는 동시에 연직 방향으로 신장되는 회전축(22)에 의해, 연직축 주위로 회전 가능하게 구성되어 있다. 회전 테이블(2)은, 이 예에서는 시계 방향으로 회전한다. 도 1 중, 회전축(22)을 연직축 주위로 회전시키는 구동부(23)와, 회전축(22) 및 구동부(23)를 수납하는 케이스체(20)가 나타내어져 있다. 이 케이스체(20)는, 상면측의 플랜지 부분이 진공 용기(1)의 저면부(14)의 하면에 기밀하게 장착되어 있다. 또한, 이 케이스체(20)에는, 회전 테이블(2)의 하방 영역에 질소 가스를 퍼지 가스로서 공급하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 접속되어 있다. 진공 용기(1)의 저면부(14)에 있어서의 코어부(21)의 외주측은, 회전 테이블(2)에 하방측으로부터 근접하도록 링 형상으로 형성되어 돌출부(12a)를 이루고 있다.

회전 테이블(2)의 표면부에는, 도 2 및 도 3a에 도시하는 바와 같이, 직경 치수가 예를 들어 300㎜인 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 원 형상의 오목부(24)가 기판 적재 영역으로서 형성되어 있고, 이 오목부(24)는, 회전 테이블(2)의 회전 방향(주위 방향)을 따라 복수 개소, 예를 들어 5개소에 형성되어 있다. 오목부(24)는, 웨이퍼(W)를 당해 오목부(24)에 떨어뜨려 넣으면(수납하면), 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(2)의 표면[웨이퍼(W)가 적재되지 않는 영역]이 일치하도록 직경 치수 및 깊이 치수가 설정되어 있다. 오목부(24)의 저면에는, 웨이퍼(W)를 하방측으로부터 밀어 올려 승강시키기 위한, 예를 들어 후술하는 3개의 승강 핀이 관통하는 관통 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2)에 있어서의 오목부(24)의 통과 영역과 각각 대향하는 위치에는, 당해 회전 테이블(2)의 중앙부로부터 주연부를 향해 신장되도록, 각각 예를 들어 석영으로 이루어지는 4개의 노즐(31, 32, 41, 42)이 진공 용기(1)의 주위 방향으로 서로 간격을 두고 방사상으로 배치되어 있다. 이들 각 노즐(31, 32, 41, 42)은, 예를 들어 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 중심부 영역(C)을 향해 웨이퍼(W)에 대향하여 수평하게 신장되도록 각각 장착되어 있다. 이 예에서는, 후술하는 반송구(15)로부터 보아 시계 방향[회전 테이블(2)의 회전 방향]으로 분리 가스 노즐(41), 제1 처리 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(42) 및 제2 처리 가스 노즐(32)이 이 순서로 배열되어 있다. 평면에서 보았을 때에, 이들 각 노즐(31, 32, 41, 42)의 선단부와, 웨이퍼(W)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 중심측의 단부 사이의 치수 e는, 예를 들어 37㎜로 되어 있다. 또한, 노즐(31, 32, 41, 42)의 하단부면과 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W) 사이의 이격 치수 t는, 예를 들어 0.5 내지 3㎜ 정도(이 예에서는 2㎜)로 되어 있다. 또한, 도 2에서는, 처리 가스 노즐(31)의 위치에 대해서는 모식적으로 도시하고 있다.

이들 노즐(31, 32, 41, 42) 중 제1 처리 가스 노즐(31) 이외의 각 노즐(32, 41, 42)에 대해서는, 기단부측[진공 용기(1)의 내벽면측]으로부터 선단측[회전 테이블(2)의 중심부측]까지에 걸쳐 원통 형상으로 되도록 각각 형성되어 있다.

도 4는 제1 처리 가스 노즐(31)의 확대도이다. 제1 처리 가스 노즐(31)에 대해서는, 기단부측으로부터 회전 테이블(2)의 외측 테두리부까지는 원통 형상으로 되어 있지만, 당해 외측 테두리부로부터 선단측에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 각통 형상으로 되어 있다. 그리고 제1 처리 가스 노즐(31)은, 회전 테이블(2)의 외측 테두리부보다도 선단측에서는, 당해 처리 가스 노즐(31)의 하단부면과 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)의 표면이 회전 테이블(2)의 회전 방향에 있어서 평행하게 되도록 배치되어 있다. 이와 같이 제1 처리 가스 노즐(31)을 구성한 이유에 대해서는, 이후에 상세하게 서술한다. 제1 처리 가스 노즐(31) 및 제2 처리 가스 노즐(32)은 각각 처리 가스 공급부를 이루고, 또한 분리 가스 노즐(41, 42)은, 각각 분리 가스 공급부를 이루고 있다. 또한, 도 1은 도 2에 있어서의 A-A선에서 절단한 종단면을 도시하고 있다.

각 노즐(31, 32, 41, 42)은, 유량 조정 밸브를 통해 각각 이하의 각 가스 공급원(도시하지 않음)에 각각 접속되어 있다. 즉, 제1 처리 가스 노즐(31)은, 원료 가스인 Si(실리콘)를 포함하는 제1 처리 가스, 예를 들어 BTBAS[비스터셜부틸아미노실란:SiH₂(NH-C(CH₃)₃)₂] 가스 등의 공급원에 접속되어 있다. 제2 처리 가스 노즐(32)은, 산화 가스인 제2 처리 가스, 예를 들어 오존(O₃) 가스와 산소(O₂) 가스와의 혼합 가스의 공급원에 접속되어 있다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 분리 가스인 질소(N₂) 가스의 공급원에 각각 접속되어 있다. 또한, 이하에 있어서는, 편의상 제2 처리 가스를 오존 가스로서 설명한다.

가스 노즐(31, 32, 41, 42)의 하면측에는, 예를 들어 개구 직경이 5㎜로 되도록 형성된 가스 토출 구멍(33)이 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라 복수 개소에 각각 형성되어 있다. 이들 노즐(31, 32, 41, 42) 중 제1 처리 가스 노즐(31) 이외의 각 노즐(32, 41, 42)에 대해서는, 가스 토출 구멍(33)은, 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라 등간격으로 형성되어 있다.

도 9는 제1 처리 가스 노즐(31)의 가스 토출 구멍(33)의 배치를 도시한 도면이다. 제1 처리 가스 노즐(31)의 가스 토출 구멍(33)에 대해서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 당해 제1 처리 가스 노즐(31)에 있어서의 회전 테이블(2)의 외측 단부 테두리보다도 중앙 부근의 부위를 길이 방향으로 3등분하였을 때에, 이들 3개의 부위 중 중심부 영역(C)측의 부위에서는, 다른 2개의 부위에 비해 가스 토출 구멍(33)의 수량(개구 면적)이 1.5배 내지 3배 정도로 되도록 배치되어 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 제1 처리 가스 노즐(31)은, 회전 테이블(2)의 외측 테두리측보다도 중앙측에 있어서 처리 가스의 토출량이 많아지도록 설정되어 있다. 또한, 도 9는, 제1 처리 가스 노즐(31)을 하방측[웨이퍼(W)측]으로부터 본 모습을 도시하고 있고, 가스 토출 구멍(33)의 분포에 대해서는 모식적으로 묘화하고 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 처리 가스 노즐(31)의 하방 영역은, Si 함유 가스를 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역(P1)이고, 제2 처리 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 웨이퍼(W)에 흡착된 Si 함유 가스의 성분과 오존 가스를 반응시키기 위한 제2 처리 영역(P2)으로 된다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 각각 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2)을 분리하는 분리 영역(D)을 형성하기 위한 것이다.

도 11a는, 분리 영역(D)을 포함하는 천장판(11)의 단면 구성을 도시한 도면이다. 이 분리 영역(D)에 있어서의 진공 용기(1)의 천장판(11)에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 개략 부채형의 볼록 형상부(4)가 설치되어 있고, 도 11a에 도시하는 바와 같이, 분리 가스 노즐(41, 42)은, 이 볼록 형상부(4)에 형성된 홈부(43) 내에 수납되어 있다. 따라서, 분리 가스 노즐(41, 42)에 있어서의 회전 테이블(2)의 주위 방향 양측에는, 각 처리 가스끼리의 혼합을 저지하기 위해, 도 11a에 도시하는 바와 같이, 상기 볼록 형상부(4)의 하면인 낮은 천장면(44)(제1 천장면)이 배치되고, 이 천장면(44)의 상기 주위 방향 양측에는, 당해 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 배치되어 있다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 볼록 형상부(4)의 주연부[진공 용기(1)의 외측 테두리측의 부위]는, 회전 테이블(2)의 측주위면측을 통해 각 처리 가스끼리가 서로 혼합되는 것을 저지하기 위해, 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향하는 동시에 용기 본체(12)에 대해 약간 이격되도록 L자형으로 굴곡되어 굴곡부(46)를 이루고 있다. 상술한 낮은 천장면(44)과 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W) 사이의 이격 치수 h는, 이 굴곡부(46)와 회전 테이블(2)의 측주위면 사이의 치수와 동일한 정도로 되어 있고, 0.5㎜ 내지 10㎜, 이 예에서는 2㎜로 설정되어 있다. 또한, 도 11a 및 도 11b는, 진공 용기(1)를 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라 절단하여 전개한 종단면도로, 각 부의 치수에 대해서는 모식적으로 도시하고 있다.

여기서, 제1 처리 가스 노즐(31)의 상방측에는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 당해 제1 처리 가스 노즐(31)을 길이 방향에 걸쳐 덮도록 형성된, 예를 들어 석영으로 이루어지는 노즐 커버(핀)(81)가 설치되어 있다. 이 노즐 커버(81)는, 제1 처리 가스 노즐(31)을 수납하기 위해 하면측이 개방되는 개략 상자형의 커버체(82)와, 이 커버체(82)의 하면측 개구 단부에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측에 각각 접속된 판 형상체인 정류판(83, 83)을 구비하고 있다. 또한, 도 3a, 도 3b는 노즐 커버(81)를 제1 처리 가스 노즐(31)에 장착한 상태, 도 4는 노즐 커버(81)를 제거한 상태를 각각 도시하고 있다. 또한, 도 3b에 대해서는, 후술하는 수평면부(86)의 묘화를 생략하고 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 커버체(82)는, 내벽면이 길이 방향에 걸쳐 제1 처리 가스 노즐(31)의 외벽면을 따르도록, 또한 이들 내벽면과 외벽면 사이의 간극 치수 d₁, d₂가 상술한 이격 치수 t와 동일한 정도로 되도록 구성되어 있다. 따라서, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 토출되는 처리 가스는, 당해 제1 처리 가스 노즐(31)과 커버체(82) 사이의 간극으로 돌아 들어가기 어렵게 되어 있다. 간극 치수 d₁은, 회전 테이블(2)의 회전 방향에 있어서의 제1 처리 가스 노즐(31)과 커버체(82) 사이의 거리이고, 간극 치수 d₂는, 높이 방향에 있어서의 이들 제1 처리 가스 노즐(31)과 커버체(82) 사이의 거리이다.

커버체(82)의 상방측에는, 분리 가스 노즐(42)로부터 공급되는 분리 가스가 제1 처리 가스 노즐(31)의 하방측의 영역을 피하여 통류하기 위한 통류 공간 S1이 형성되어 있다. 이 통류 공간 S1의 높이 치수[천장판(11)의 하면과 커버체(82)의 상면 사이의 치수] k는, 예를 들어 15 내지 5㎜로 되어 있다. 또한, 도 5는 회전 테이블(2)의 주위 방향을 따라 커버체(82) 및 제1 처리 가스 노즐(31)을 절단한 종단면을 도시하고 있다.

도 3b에 도시하는 바와 같이, 커버체(82)에 있어서의 회전 테이블(2)의 외측 테두리측의 측면은, 제1 처리 가스 노즐(31)을 삽입하기 위해 개방되어 있다.

한편, 도 7에 도시하는 바와 같이, 커버체(82)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 중심측의 측면은, 상술한 분리 가스 공급로(51)로부터 중심부 영역(C)에 공급되는 분리 가스가 제1 처리 가스 노즐(31)의 하방측의 영역으로 돌아 들어가는 것을 억제하기 위해, 당해 제1 처리 가스 노즐(31)의 선단측의 부위에 대향하도록 배치되어 있다. 이 커버체(82)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 중심측의 하단부면과 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W) 사이의 이격 치수는, 상술한 이격 치수 t와 동일한 정도로 설정되어 있다. 또한, 도 7에서는, 처리 가스 노즐(31)의 가스 토출 구멍(33)의 배치 레이아웃에 대해, 모식적으로 묘화하고 있다.

각각의 정류판(83)은, 당해 정류판(83)의 하방측으로의 분리 가스의 침입을 억제하는 동시에, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 토출되는 처리 가스를 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)를 따라 통류시키기 위한 것으로, 도 3a 및 도 3b에 도시하는 바와 같이, 각각 회전 테이블(2)의 표면을 따라 수평하게 신장되는 동시에, 제1 처리 가스 노즐(31)의 길이 방향에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 정류판(83)은, 평면에서 보았을 때에 회전 테이블(2)의 중심부측으로부터 외주부측을 향해 각각 직경 확장되어 개략 부채 형상으로 되도록 형성되어 있다.

여기서, 이들 2개의 정류판(83) 중, 상류측의 정류판(83)을 정류판(83a)으로 하고, 하류측의 정류판(83)을 정류판(83b)으로 하여 각각에 「제1」 및 「제2」를 붙이면, 도 10에 도시하는 바와 같이, 평면에서 보았을 때에 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따르도록 제1 정류판(83a)의 상류측의 단부를 통과하는 직선 L1과, 제1 처리 가스 노즐(31)의 중심 위치를 길이 방향을 따라 통과하는 직선 L2가 이루는 각도 α는, 예를 들어 15°로 되어 있다. 또한, 평면에서 보았을 때에 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따르도록 제2 정류판(83b)의 하류측의 단부를 통과하는 직선 L3과, 상기 직선 L2가 이루는 각도 β는, 예를 들어 22.5°로 되어 있다. 따라서, 예를 들어 제1 정류판(83a) 및 제2 정류판(83b)에 있어서의 회전 테이블(2)의 외측 테두리부의 상방측의 원호의 길이 치수 u는, 각각 180㎜ 및 120㎜로 되어 있다.

그리고 제2 정류판(83b)은, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 후술하는 배기구(61)를 향하는 처리 가스의 흐름을 저해하지 않도록 구성되어 있다. 즉, 제2 정류판(83b)은, 배기구(61)의 개구 테두리에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측의 부위 및 회전 테이블(2)의 회전 중심을 지나는 직선 L4보다도 하류측으로 튀어나오지 않도록 배치되어 있다. 구체적으로는, 이들 직선 L3과 직선 L4가 이루는 각도 θ는, 0°이상, 예를 들어 7.5°로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 제1 처리 가스 노즐(31)은, 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측에 각각 정류판(83a, 83b)을 배치해도, 배기구(61)를 향하는 처리 가스의 흐름을 저해하지 않는 위치에 형성되어 있다고 할 수 있다. 또한, 도 10은 노즐 커버(81)나 회전 테이블(2) 등을 모식적으로 도시하고 있고, 「O」로서 회전 테이블(2)의 회전 중심을 묘화하고 있다.

이들 정류판(83)에 대해서도, 정류판(83)의 하면과 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)의 표면 사이의 치수가 상술한 이격 치수 t와 동일한 정도로 되어 있다. 따라서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 처리 가스 노즐(31)의 토출 구멍(33)으로부터 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측을 보면, 당해 제1 처리 가스 노즐(31)의 하단부면 및 정류판(83)에 의해, 처리 가스가 회전 테이블(2)을 따라 흐르기 위한 공간 S2가 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라 폭 넓게 형성되어 있다.

이때, 정류판(83)에 있어서의 회전 테이블(2)의 외측 테두리측의 테두리부는, 도 1, 도 3, 도 6 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 외주 단부면과 간극을 두고 대향하도록 하방측을 향해 각각 굴곡되어 굴곡부(84)를 이루고 있다. 따라서, 굴곡부(84)는, 평면에서 보았을 때에 각각 원호 형상으로 되도록 형성되어 있다. 굴곡부(84)의 하단부의 높이 위치는, 예를 들어 회전 테이블(2)의 하단부면의 높이 위치와 일치되도록 형성되어 있다. 또한, 회전 테이블(2)의 회전 방향에 있어서의 굴곡부(84)의 길이 치수는, 당해 굴곡부(84)의 높이 방향에 걸쳐, 각각의 굴곡부(84)가 접속된 정류판(83)의 외주측의 길이 치수 u와 일치되도록 형성되어 있다. 굴곡부(84)와 회전 테이블(2)의 측주위면 사이의 치수 j는, 예를 들어 상술한 이격 치수 t와 동일한 치수로 설정되어 있다. 또한, 도 5 및 도 6에서는, 길이 치수 u에 대해 간략화하고 있다.

여기서, 정류판(83)에 굴곡부(84)를 설치한 이유에 대해 상세하게 서술한다. 도 1의 성막 장치는, 이후에 설명하는 바와 같이, 웨이퍼(W)에 대해 Si 함유 가스와 오존 가스가 교대로 공급되도록, 회전 테이블(2)을 회전시키고 있다. 따라서, 각각의 웨이퍼(W)는, 회전 테이블(2)이 1회전할 때마다, 제1 처리 영역(P1), 분리 영역(D), 제2 처리 영역(P2) 및 분리 영역(D)을 이 순서로 통과한다. 그로 인해, Si 함유 가스의 흡착 처리 및 웨이퍼(W) 상에 흡착된 Si 함유 가스의 성분의 산화 처리에 대해, 처리 영역(P1, P2)을 웨이퍼(W)가 통과하는 극히 짧은 시간에 면내에 걸쳐 균일하게 행해지도록, 예를 들어 회전 테이블(2)의 회전수나 각 처리 가스의 유량 등의 각 처리 조건을 설정할 필요가 있다.

그러나, 처리 조건을 다양하게 변화시켜 실험이나 시뮬레이션을 행한 바, 후술하는 실시예에도 나타내는 바와 같이, 노즐 커버(81)를 설치하지 않는 경우에는, 회전 테이블(2)이 1회전할 때마다 상술한 흡착 처리나 산화 처리를 포화시키려고 하면, 즉, 성막 속도를 가능한 한 높이려고 하면, 처리 가스를 과잉으로 공급할 필요한 있는 것을 알 수 있었다. 그로 인해, 처리 가스가 극히 고가이므로, 장치의 운전 비용이 상승해 버린다. 또한, 이와 같이 처리 가스를 과잉으로 공급해도, 면내에 있어서의 막 두께의 균일성에 대해서는, 양호한 결과를 얻는 것은 곤란하였다.

이와 같이 양호한 성막 속도 및 막 두께의 균일성이 얻어지지 않는 이유에 대해 고찰한 바, 웨이퍼(W)와 처리 가스의 접촉 확률이 그다지 높지 않은 것을 그 한 요인으로서 들 수 있었다. 즉, 진공 용기(1) 내의 압력이 그다지 높지 않고, 또한 각 처리 영역(P1, P2)에 대해 회전 테이블(2)의 상류측 및 하류측으로부터 각각 분리 가스가 돌아 들어가 처리 가스가 희석되어 있고, 게다가 회전 테이블(2)이 회전하고 있으므로, 각 처리 영역(P1, P2)에 있어서, 웨이퍼(W)와 처리 가스의 접촉 시간을 충분히 길게 취할 수 없다. 따라서, 예를 들어 Si 함유 가스를 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)를 따라 통류시키기 위해, 또한 분리 가스의 유입에 의한 처리 가스의 희석을 억제하기 위해, 상술한 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 제1 처리 가스 노즐(31)의 좌우 양측에 정류판(83)을 설치한 구성을 검토하였다.

그 결과, 실시예에도 나타내는 바와 같이, 성막 속도 및 막 두께의 균일성에 대해, 정류판(83)을 설치하지 않는 경우와 비교하여 큰 개선이 보였지만, 여전히 회전 테이블(2)의 중심측에서는 외주측보다도 성막 속도가 느리고, 따라서 막 두께의 균일성에 대해서도 양호하다고는 하기 어려운 결과로 되어 있었다. 그리고, 이러한 정류판(83)을 설치한 구성에 있어서, 예를 들어 상술한 제1 처리 가스 노즐(31)과 같이 가스 토출 구멍(33)의 배치 레이아웃의 검토 등을 행하여도, 양호한 결과는 얻어지지 않았다.

그러나, 정류판(83)에 굴곡부(84)를 각각 설치한 바, 실시예에 나타내는 바와 같이, 성막 속도 및 막 두께의 균일성에 대해, 극히 양호한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 즉, 처리 가스 노즐(31)의 하방측에 있어서의 처리 가스 농도는, 굴곡부(84)를 설치함으로써, 당해 처리 가스 노즐(31)의 길이 방향을 따라 균일해지는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 굴곡부(84)를 설치함으로써 처리 가스 농도가 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라 균일해지는 이유로서는, 예를 들어 이하와 같이 생각된다.

정류판(83)은, 상술한 바와 같이 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측으로부터의 처리 영역(P1)으로의 분리 가스의 유입을 억제할 수 있지만, 중심부 영역(C)으로부터 주위 방향으로 통류하는 분리 가스에 대해서는, 당해 정류판(83)만으로는 처리 영역(P1)으로의 침입을 저지할 수 없다고 생각된다. 즉, 처리 가스 노즐(31)로부터 처리 영역(P1)으로 공급되는 처리 가스는, 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측을 향해 통류하기 때문에, 각 분리 영역(D)으로부터 당해 처리 영역(P1)을 향하는 분리 가스의 가스 흐름에 대해 역방향으로 되미는 작용을 갖고 있다. 그러나, 후술하는 바와 같이, 중심부 영역(C)을 통해 처리 가스끼리가 서로 혼합되지 않도록, 당해 중심부 영역(C)에 대해 대량의 분리 가스를 공급하고 있고, 또한 이 중심부 영역(C)으로부터 처리 영역(P1)측을 보면, 굴곡부(84)를 설치하지 않는 경우에는 중심부 영역(C)과 회전 테이블(2)의 외주측의 영역이 처리 영역(P1)을 통해 연통되어 있다(컨덕턴스가 그다지 크지 않음). 그로 인해, 정류판(83)만을 설치하였을 뿐이면[굴곡부(84)를 설치하지 않으면], 처리 영역(P1)에 공급되는 처리 가스는, 중심부 영역(C)으로부터 외주측을 향해 흐르는 분리 가스에 의해, 진공 용기(1)의 내벽면을 향해 밀어내어지면서 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측으로 통류하고 있다고 할 수 있다. 따라서, 회전 테이블(2)의 중심부측에서는, 외측 테두리부측보다도 처리 가스의 농도가 옅어지려고 한다.

따라서, 처리 가스가 외주부측을 향해 흐르려고 하는 가스 흐름을 규제하기 위해, 상술한 굴곡부(84)를 설치하고 있다. 즉, 중심부 영역(C)으로부터 주위 방향으로 토출되는 분리 가스에 의해 처리 가스가 외주부측으로 밀어내어지려고 하지만, 당해 처리 가스로부터 외주측을 보면, 정류판(83)과 회전 테이블(2) 사이의 영역을 막도록 굴곡부(84)가 주위 방향을 따라 위치하고 있다. 그로 인해, 처리 가스는, 굴곡부(84)와 회전 테이블(2) 사이의 극히 좁은 영역보다도, 넓은 영역인 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측으로 통류하려고 한다. 바꾸어 말하면, 굴곡부(84)를 배치함으로써, 이 굴곡부(84)를 배치하지 않는 경우보다도, 처리 가스가 외주측으로 흐르기 어려워진다. 그로 인해, 처리 가스는 굴곡부(84)를 따르도록, 회전 테이블(2)의 주위 방향을 따라 상류측 및 하류측을 향해 통류해 간다. 그리고, 처리 가스가 굴곡부(84)가 배치되어 있지 않은 영역[제1 정류판(83)보다도 상류측의 영역 및 제2 정류판(83)보다도 하류측의 영역]에 도달하면, 배기구(61)로부터의 흡인력에 의해 진공 용기(1)의 내벽면을 향해 분리 가스와 함께 통류해 간다. 이와 같이 하여 굴곡부(84)를 설치함으로써, 처리 가스가 회전 테이블(2)의 외주측을 향하는 가스류가 억제되어, 결과적으로 회전 테이블(2)의 반경 방향에 있어서의 처리 가스의 농도(막 두께의 균일성)가 균일해진다.

또한, 제1 처리 가스 노즐(31)의 선단부에 대향하도록 커버체(82)를 설치하고 있는 점에서도, 중심부 영역(C)으로부터 주위 방향으로 토출하는 분리 가스는, 처리 영역(P1)으로 침입하기 어렵게 되어 있다.

여기서, 노즐 커버(81)에 있어서의 굴곡부(84)와, 상술한 볼록 형상부(4)에 있어서의 굴곡부(46)의 차이에 대해 설명한다. 굴곡부(84)는, 이상 서술한 바와 같이 처리 영역(P1)에 있어서의 처리 가스 농도를 처리 가스 노즐(31)의 길이 방향을 따라 균일하게 하기 위한 것이다. 한편, 굴곡부(46)에 대해서는, 상술한 바와 같이, 회전 테이블(2)의 외측 테두리부와 진공 용기(1)의 내벽면 사이의 영역을 통해 처리 가스끼리가 서로 혼합되는 것을 저지하기 위한 것이다. 즉, 중심부 영역(C)에 분리 가스가 공급되고 있으므로, 이 분리 가스에 의해 처리 가스 노즐(31)의 선단측에 있어서의 처리 가스가 희석되는 것을 억제하기 위해, 굴곡부(84)를 설치하고 있다. 그러나 분리 영역(D)에 대해서는, 분리 가스 노즐[41(42)]에 더하여, 중심부 영역(C)측으로부터도 분리 가스가 공급되고 있다고 할 수 있다. 따라서, 분리 영역(D)에서는, 실험이나 시뮬레이션을 행하여도, 중심부 영역(C)측에 있어서 분리 가스의 유량이 부족할 수는 없다. 그런데, 이 분리 영역(D)의 외측에 있어서의 회전 테이블(2)과 진공 용기(1) 사이에 가스가 통류할 수 있는 공간이 개재되어 있으면, 당해 공간을 통해 처리 가스끼리가 혼합되어 버릴 우려가 있다. 따라서, 상기 공간을 메우도록, 굴곡부(46)를 형성하고 있다.

이상과 같이 구성된 노즐 커버(81)는, 제1 처리 가스 노즐(31)의 상방측으로부터 착탈 가능하게 배치되어 있다. 즉, 노즐 커버(81)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 중심측의 상단부는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 상방측을 향해 신장되기 시작하는 동시에 중심부 영역(C)측을 향해 수평하게 굴곡되어 지지부(85)를 이루고 있다. 그리고 이 지지부(85)는, 후술하는 돌출부(5)에 형성된 절결부(5a)에 지지되도록 구성되어 있다. 또한, 노즐 커버(81)에 있어서의 진공 용기(1)의 내벽면측에는, 도 1 내지 도 3a에 도시하는 바와 같이, 당해 내벽면을 향해 수평하게 신장되는 수평면부(86)가 좌우[회전 테이블(2)의 상류측 및 하류측] 2개소에 형성되어 있고, 이들 수평면부(86)의 하면측에는, 개략 기둥 형상의 지지 부재(87)가 각각 설치되어 있다. 이들 지지 부재(87)의 하단부면은, 후술하는 덮개 부재(7a)에 의해 지지되어 있다. 또한, 도 6 및 도 8에서는 수평면부(86) 및 지지 부재(87)에 대해서는 생략하고 있다.

계속해서, 진공 용기(1)의 각 부의 설명으로 되돌아간다. 회전 테이블(2)의 외주측에 있어서 당해 회전 테이블(2)보다도 약간 하방 위치에는, 도 1 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 사이드 링(100)이 배치되어 있다. 이 사이드 링(100)은, 예를 들어 장치의 클리닝시에 있어서, 각 처리 가스 대신에 불소계의 클리닝 가스를 통류시켰을 때에, 당해 클리닝 가스로부터 진공 용기(1)의 내벽을 보호하기 위한 것이다. 즉, 사이드 링(100)을 설치하지 않으면, 회전 테이블(2)의 외주부와 진공 용기(1)의 내벽 사이에는, 횡방향으로 기류(배기류)가 형성되는 오목부 형상의 기류 통로가 주위 방향에 걸쳐 링 형상으로 형성된다고 할 수 있다. 그로 인해, 이 사이드 링(100)은, 기류 통로에 진공 용기(1)의 내벽면이 가능한 한 노출되지 않도록, 당해 기류 통로에 설치되어 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 사이드 링(100)의 상면에는, 서로 주위 방향으로 이격되도록 2개소에 배기구(61, 62)가 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 상기 기류 통로의 하방측에 2개의 배기구가 형성되고, 이들 배기구에 대응하는 위치에 있어서의 사이드 링(100)에, 배기구(61, 62)가 형성되어 있다. 이들 2개의 배기구(61, 62) 중 한쪽 및 다른 쪽을 각각 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)라 하면, 제1 배기구(61)는, 제1 처리 가스 노즐(31)과, 당해 제1 처리 가스 노즐(31)보다도 회전 테이블의 회전 방향 하류측에 있어서의 분리 영역(D) 사이에 있어서, 당해 분리 영역(D)측으로 치우친 위치에 형성되어 있다. 제2 배기구(62)는, 제2 처리 가스 노즐(32)과, 당해 노즐(32)보다도 회전 테이블의 회전 방향 하류측에 있어서의 분리 영역(D) 사이에 있어서, 당해 분리 영역(D)측으로 치우친 위치에 형성되어 있다. 제1 배기구(61)는 Si 함유 가스 및 분리 가스를 배기하기 위한 것이고, 제2 배기구(62)는 오존 가스 및 분리 가스를 배기하기 위한 것이다. 이들 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 각각 버터플라이 밸브 등의 압력 조정부(65)가 개재 설치된 배기관(63)에 의해, 진공 배기 기구인 예를 들어 진공 펌프(64)에 접속되어 있다.

천장판(11)의 하면에 있어서의 중앙부에는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 볼록 형상부(4)에 있어서의 중심부 영역(C)측의 부위와 연속해서 주위 방향에 걸쳐 개략 링 형상으로 형성되는 동시에, 그 하면이 볼록 형상부(4)의 하면[천장면(44)]과 동일한 높이로 형성된 돌출부(5)가 설치되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 이 돌출부(5)보다도 회전 테이블(2)의 회전 중심측에 있어서의 코어부(21)의 상방측에는, 중심부 영역(C)에 있어서 Si 함유 가스와 오존 가스가 서로 혼합되는 것을 억제하기 위한 래버린스 구조부(110)가 배치되어 있다. 즉, 상술한 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 노즐(31, 32, 41, 42)의 선단부를 중심부 영역(C)측으로 치우친 위치에 형성하고 있으므로, 회전 테이블(2)의 중앙부를 지지하는 코어부(21)는, 회전 테이블(2)의 상방측의 부위가 상기 회전 중심측으로 치우친 위치에 형성되어 있다. 따라서, 중심부 영역(C)측에서는, 외측 테두리부측보다도, 예를 들어 처리 가스끼리가 혼합되기 쉬운 상태로 되어 있다고 할 수 있다. 따라서, 래버린스 구조부(110)를 형성함으로써, 가스의 유로를 확보하여 처리 가스끼리가 혼합되는 것을 방지하고 있다.

도 13에 도시하는 바와 같이, 이 래버린스 구조부(110)는, 구체적으로는 회전 테이블(2)측으로부터 천장판(11)측을 향해 수직으로 신장되는 제1 벽부(111)와, 천장판(11)측으로부터 회전 테이블(2)을 향해 수직으로 신장되는 제2 벽부(112)가 각각 주위 방향에 걸쳐 형성되는 동시에, 이들 벽부(111, 112)가 회전 테이블(2)의 반경 방향에 있어서 교대로 배치된 구조를 채용하고 있다. 즉, 상술한 돌출부(5)측으로부터 중심부 영역(C)측을 향해, 제2 벽부(112), 제1 벽부(111) 및 제2 벽부(112)가 이 순서로 배치되어 있다. 이 예에서는, 돌출부(5)측의 제2 벽부(112)는 당해 돌출부(5)의 일부를 이루고 있다. 이러한 벽부(111, 112)의 각 치수에 대해 일례를 들면, 벽부(111, 112) 사이의 이격 치수는 예를 들어 1㎜, 벽부(111)와 천장판(11) 사이의 이격 치수[벽부(112)와 코어부(21) 사이의 간극 치수]는 예를 들어 1㎜로 되어 있다.

따라서, 래버린스 구조부(110)에서는, 예를 들어 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 토출되어 중심부 영역(C)을 향하려고 하는 Si 함유 가스는, 벽부(111, 112)를 타고 넘어갈 필요가 있으므로, 중심부 영역(C)을 향함에 따라 유속이 느려져, 확산되기 어려워진다. 그로 인해, 처리 가스가 중심부 영역(C)에 도달하기 전에, 당해 중심부 영역(C)에 공급되는 분리 가스에 의해 처리 영역(P1)측으로 되밀리게 된다. 또한, 중심부 영역(C)을 향하려고 하는 오존 가스에 대해서도, 마찬가지로 래버린스 구조부(110)에 의해 중심부 영역(C)에 도달하기 어려워진다. 그로 인해, 처리 가스끼리가 중심부 영역(C)에 있어서 서로 혼합되는 것이 방지된다.

회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 저면부(14) 사이의 공간에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 가열 기구인 히터 유닛(7)이 설치되고, 회전 테이블(2)을 통해 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)를 예를 들어 300℃로 가열하도록 되어 있다. 도 1 중, 히터 유닛(7)의 측방측에 설치된 커버 부재(71a)가 나타내어져 있고, 이 커버 부재(71a)가 회전 테이블(2)의 외측 테두리보다도 외주측으로 주위 방향에 걸쳐 신장되어 있다. 또한, 도 1 중, 히터 유닛(7) 및 커버 부재(71a)의 상방측을 덮는 덮개 부재(7a)가 나타내어져 있다. 진공 용기(1)의 저면부(14)에는, 히터 유닛(7)의 하방측에 있어서, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(73)이 주위 방향에 걸쳐 복수 개소에 설치되어 있다.

진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2에 도시하는 바와 같이 도시하지 않은 외부의 반송 아암과 회전 테이블(2) 사이에 있어서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있고, 이 반송구(15)는 게이트 밸브(G)보다 기밀하게 개폐 가능하게 구성되어 있다. 또한, 회전 테이블(2)의 오목부(24)는, 이 반송구(15)에 면하는 위치에서 반송 아암과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해지므로, 회전 테이블(2)의 하방측에 있어서 당해 전달 위치에 대응하는 부위에는, 오목부(24)를 관통하여 웨이퍼(W)를 이면으로부터 들어올리기 위한 전달용 승강 핀 및 그 승강 기구(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있다.

또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 이 성막 장치에는, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(120)가 설치되어 있고, 이 제어부(120)의 메모리 내에는 후술하는 성막 처리를 행하기 위한 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은, 후술하는 장치의 동작을 실행하도록 스텝군이 짜여져 있고, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체인 기억부(121)로부터 제어부(120) 내에 인스톨된다.

다음에, 상술한 실시 형태의 작용에 대해 설명한다. 우선, 게이트 밸브(G)를 개방하여, 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시키면서, 도시하지 않은 반송 아암에 의해 반송구(15)를 통해 회전 테이블(2) 상에, 예를 들어 5매의 웨이퍼(W)를 적재한다. 이어서, 게이트 밸브(G)를 폐쇄하고, 진공 펌프(64)에 의해 진공 용기(1) 내를 진공 상태로 하는 동시에, 회전 테이블(2)을 시계 방향으로 회전시키면서 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼(W)를 예를 들어 300℃로 가열한다.

계속해서, 처리 가스 노즐(31)로부터 Si 함유 가스를 예를 들어 100sccm으로 토출하는 동시에, 제2 처리 가스 노즐(32)로부터 오존 가스를 예를 들어 5000sccm으로 토출한다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 분리 가스를 각각 예를 들어 5000sccm으로 토출하고, 분리 가스 공급로(51), 퍼지 가스 공급관(72) 및 퍼지 가스 공급관(73)으로부터도 분리 가스를 각각 1000sccm, 1000sccm 및 500sccm으로 토출한다. 그리고 압력 조정부(65)에 의해 진공 용기(1) 내를 미리 설정한 처리 압력, 예를 들어 400 내지 500㎩ 이 예에서는 500㎩로 조정한다.

제1 처리 영역(P1)에서는, 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측으로부터 분리 가스가 침입하려고 하지만, 정류판(83)과 회전 테이블(2) 사이의 영역으로부터 처리 가스가 분출되고 있다. 그로 인해, 상기 상류측의 분리 가스는, 노즐 커버(81)를 타고 넘어 배기구(61)를 향해 통류한다. 또한, 상기 하류측의 분리 가스에 대해서도 배기구(61)를 향해 간다. 이와 같이 하여 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측으로부터의 처리 영역(P1)으로의 분리 가스의 침입이 억제되므로, 노즐 커버(81)의 하방측에서는, 고농도의 처리 가스가 체류한 영역이 회전 테이블(2)의 회전 방향에 걸쳐 형성된다.

한편, 중심부 영역(C)으로부터 주위 방향으로 토출하는 분리 가스에 대해서는, 굴곡부(84)에 의해, 상술한 바와 같이 제1 처리 가스 노즐(31)의 하방측의 영역으로의 침입이 억제된다. 따라서, 제1 처리 영역(P1)에서는, 회전 테이블(2)의 길이 방향을 따라 처리 가스의 농도가 균일해진다. 그로 인해, 노즐 커버(81)의 하방측에는, 처리 가스의 농도가 균일해지는 동시에, 이 처리 가스의 희석이 억제된 (고농도의) 영역이 회전 테이블(2)의 회전 방향 및 반경 방향에 걸쳐 넓게 형성된다.

그리고 제1 처리 영역(P1)에 웨이퍼(W)가 도달하면, 당해 웨이퍼(W)의 표면에 Si 함유 가스가 면내에 걸쳐 균일하게 흡착된다. 이때, 상술한 바와 같이 노즐 커버(81)의 하방측에는 고농도의 처리 가스가 분포된 영역이 넓게 형성되어 있으므로, 웨이퍼(W)의 표면에는, 포화되는 정도(막 두께)까지 Si 함유 가스의 성분이 흡착된다. 이어서, 제2 처리 영역(P2)에 웨이퍼(W)가 도달하면, 당해 웨이퍼(W)의 표면에 흡착된 Si 함유 가스의 성분이 산화되어, 박막 성분인 실리콘 산화막(Si-O)의 분자층이 1층 혹은 복수층 형성되어 반응 생성물이 형성된다. 이와 같이 하여 회전 테이블(2)의 회전에 의해 이들 영역(P1, P2)을 웨이퍼(W)가 교대로 통과함으로써, 각각의 웨이퍼(W)의 표면에는 반응 생성물이 적층되어 박막이 형성된다.

이때, Si 함유 가스나 오존 가스는, 중심부 영역(C)으로 침입하려고 하지만, 상술한 래버린스 구조부(110)에 의해 당해 중심부 영역(C)으로의 침입이 저해된다. 또한, 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2) 사이에 분리 가스를 공급하고 있으므로, 도 11b 및 도 14에 도시하는 바와 같이, Si 함유 가스와 오존 가스가 서로 혼합되지 않도록 각 가스가 배기되게 된다. 또한, 회전 테이블(2)의 하방측에 퍼지 가스를 공급하고 있으므로, 회전 테이블(2)의 하방측으로 확산하려고 하는 가스는, 상기 퍼지 가스에 의해 배기구(61, 62)측으로 되밀린다.

상술한 실시 형태에 따르면, 처리 가스 노즐(31)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측에 각각 정류판(83)을 설치하는 동시에, 이들 정류판(83)에 있어서의 진공 용기(1)의 내벽면측에, 회전 테이블(2)의 측주위면을 따르도록 굴곡부(84)를 각각 형성하고 있다. 그로 인해, 처리 가스 노즐(31)로부터 공급되는 처리 가스와 웨이퍼(W)가 접촉하는 영역을 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라 넓게 확보하면서, 처리 가스 노즐(31)의 길이 방향을 따라 처리 가스의 농도를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 처리 가스의 사용량을 억제하면서, 양호한(빠른) 성막률로 성막 처리를 행할 수 있다. 또한, 처리 가스의 유량을 억제하면서, 웨이퍼(W)에 성막되는 박막에 대해, 면내에 걸쳐 막 두께를 균일하게 할 수 있다. 그로 인해, ALD법을 사용하여 박막을 형성하는 데 있어서, 운전 비용이 억제된 성막 장치를 구성할 수 있다.

또한, 회전 테이블(2)의 회전 방향에 있어서의 정류판(83)의 길이 치수 u에 대해, 후술하는 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 처리 가스와 웨이퍼(W)의 양호한 접촉 시간이 취해질 정도의 최소한의 치수에 그치고 있으므로, 고가의 석영 부재[노즐 커버(81)]의 사용량을 억제할 수 있다.

또한, 회전 테이블(2)의 회전 중심으로부터 배기구(61)를 보았을 때에, 제2 정류판(83)이 당해 배기구(61)보다도 우측(하류측)으로 튀어나오지 않도록 배치하고 있으므로, 배기구(61)를 향하는 처리 가스의 흐름이 저해되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 처리 가스 노즐(31)의 가스 토출 구멍(33)에 대해, 회전 테이블(2)의 외주측보다도 중심부 영역(C)측의 수량을 많게 하고 있으므로, 당해 중심부 영역(C)측에 있어서의 처리 가스의 유량을 보상할 수 있다.

이하에, 성막 장치의 다른 예에 대해 열거한다. 도 15 및 도 16은, 회전 테이블(2)의 회전 방향에 있어서의 정류판(83)의 길이 치수 u를 상술한 예와는 다르게 한 예를 나타내고 있다. 구체적으로는, 상술한 각도 α 및 각도 β는, 도 15에서는 각각 15°및 30°이고, 도 16에서는 각각 15°및 15°로 되어 있다. 또한, 각도 θ는, 도 15에서는 0°, 도 16에서는 15°로 되어 있다.

또한, 도 17은 굴곡부(84, 84)에 대해, 회전 테이블(2)의 측주위면을 통해, 당해 회전 테이블(2)의 하면측으로 돌아 들어가도록 형성한 예를 도시하고 있다. 굴곡부(84, 84)의 선단부와 회전 테이블(2)의 외측 테두리부 사이의 치수 R은, 예를 들어 20㎜로 되어 있다. 회전 테이블(2)의 하면과, 당해 회전 테이블(2)의 하방측에 있어서의 굴곡부(84, 84)의 상면 사이의 치수는, 상술한 이격 치수 t와 동일한 정도로 설정되어 있다.

이와 같이 회전 테이블(2)의 하면측을 돌아 들어가도록 굴곡부(84)를 형성함으로써, 처리 영역(P1)에 있어서의 처리 가스는, 진공 용기(1)의 내벽면측으로 더욱 통류하기 어려워진다. 그로 인해, 처리 영역(P1)에 있어서의 처리 가스 농도에 대해, 처리 가스 노즐(31)의 길이 방향을 따라 더욱 균일화할 수 있다.

도 18은, 노즐 커버(81)의 하방측에 있어서의 처리 가스 노즐(31)에 대해, 당해 처리 가스 노즐(31)을 기단부측으로부터 보았을 때의 치수가 직사각형으로 되도록 형성하는 대신에, 상면측이 원호 형상으로 되도록, 말하자면 반원 형상으로 형성한 예를 나타내고 있다. 이 경우에 있어서도, 노즐 커버(81)에 대해, 처리 가스 노즐(31)의 외면을 따르도록, 또한 노즐 커버(81)와 처리 가스 노즐(31) 사이의 치수 d가 상술한 간극 치수 d₁, d₂와 동일한 정도로 되도록 형성하고 있다.

도 19는, 처리 가스 노즐(31)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측의 굴곡부(84, 84)가 당해 처리 가스 노즐(31)의 하방측을 통해 서로 접속되도록, 즉, 처리 가스 노즐(31)의 하방측에도 굴곡부(84)를 형성한 예를 나타내고 있다. 이와 같이, 회전 테이블(2)의 회전 방향에 있어서의 노즐 커버(81)의 길이 방향에 걸쳐 굴곡부(84)를 형성함으로써, 처리 영역(P1)으로부터 처리 가스 노즐(31)의 하방 영역을 통해 배기구(61)를 향하는 처리 가스의 흐름을 억제할 수 있다. 이 경우에는, 노즐 커버(81)를 진공 용기(1) 내에 설치한 후, 처리 가스 노즐(31)이 당해 진공 용기(1) 내에 삽입된다.

또한, 도 20은 회전 테이블(2)의 회전 방향에 있어서의 굴곡부(84)의 길이 치수에 대해, 당해 굴곡부(84)가 접속된 정류판(83)의 길이 치수 u보다도 길게 형성한 예를 나타내고 있다. 구체적으로는, 처리 가스 노즐(31)의 기단부측[진공 용기(1)의 내벽면측]으로부터 노즐 커버(81)를 보았을 때에, 제1 정류판(83)에 접속된 굴곡부(84)에 대해서는, 당해 처리 가스 노즐(31)의 하방측으로부터 당해 정류판(83)보다도 상류측[제2 배기구(62)측]까지에 걸쳐 신장되도록 형성하고 있다. 또한, 제2 정류판(83)에 접속된 굴곡부(84)에 대해서는, 처리 가스 노즐(31)의 하방측으로부터 제2 정류판(83)보다도 하류측[제1 배기구(61)측]까지에 걸쳐 신장되도록 형성하고 있다.

또한, 도 21은 마찬가지로 처리 가스 노즐(31)의 기단부측으로부터 노즐 커버(81)를 보았을 때에, 제1 정류판(83)에 접속된 굴곡부(84)에 대해서는, 상류측의 단부가 당해 정류판(83)의 상류측의 단부보다도 처리 가스 노즐(31)측으로 치우친 위치에 배치한 예를 나타내고 있다. 또한, 제2 정류판(83)에 접속된 굴곡부(84)에 대해서는, 하류측의 단부가 제2 정류판(83)의 하류측의 단부보다도 처리 가스 노즐(31)측으로 치우친 위치에 배치하고 있다.

또한, 도 22는 2개의 굴곡부(84, 84)로 이루어지는 구성을 처리 가스 노즐(31)의 기단부측으로부터 보았을 때에, 개략 사다리꼴로 되도록 형성한 예를 나타내고 있다. 구체적으로는, 제1 정류판(83)에 접속된 굴곡부(84)에 대해서는, 상류측의 하단부를 비스듬히 절결하고 있다. 또한, 제2 정류판(83)에 접속된 굴곡부(84)에 대해서는, 하류측의 하단부를 마찬가지로 비스듬히 절결하고 있다.

또한, 도 23은, 커버체(82)의 내부에 처리 가스 노즐(31)을 수납하는 대신에, 당해 커버체(82)를 처리 가스 노즐(31)로서 사용한 예를 나타내고 있다. 즉, 커버체(82)는, 진공 용기(1)의 내벽면측으로부터 기밀하게 삽입된 개략 상자 형상체를 이루고 있고, 내측 영역에는 상술한 가스 공급원으로부터 공급되는 처리 가스가 통류하는 유로가 형성되어 있다. 그리고 상기 유로의 하방측에 있어서의 커버체(82)에는, 당해 커버체(82)의 길이 방향을 따라 가스 토출 구멍(33)이 복수 개소에 형성되어 있고, 커버체(82)의 측면측에는, 상술한 정류판(83, 83)이 접속되어 있다.

또한, 도 24는, 상술한 노즐 커버(81)에 대해, 제1 처리 가스 노즐(31)에 더하여 제2 처리 가스 노즐(32)에도 설치한 예를 나타내고 있다. 이와 같이 노즐 커버(81)를 제2 처리 가스 노즐(32)에도 설치함으로써, Si 함유 가스와 함께 오존 가스에 대해서도 사용량을 억제할 수 있고, 또한 산화 처리에 대해 양호한 처리 속도 및 면내 균일성을 얻을 수 있다. 또한, 도 24에서는, 제2 처리 가스 노즐(32)을 반송구(15)보다도 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측에 배치한 예를 나타내고 있다. 제2 처리 가스 노즐(32)에 노즐 커버(81)를 설치하는 경우에는, 제1 처리 가스 노즐(31)에는 노즐 커버(81)를 설치하지 않아도 된다.

이상의 각 예에 있어서, 중심부 영역(C)에 공급하는 분리 가스의 유량으로서는, 예를 들어 Si 함유 가스의 유량의 1.5배 내지 10배 정도여도 되고, 실제의 유량에서는 500sccm 내지 5000sccm 정도여도 된다.

상술한 처리 가스 노즐[31(32)]에 대해서는, 진공 용기(1)의 내벽면측으로부터 중심부 영역(C)을 향해 삽입하는 대신에, 당해 중심부 영역(C)측으로부터 진공 용기(1)의 내벽면측으로 신장되도록 배치해도 된다. 또한, 가스 토출 구멍(33)에 대해서는, 처리 가스 노즐[31(32)]의 측방측에 배치해도 되고, 당해 처리 가스 노즐[31(32)]의 길이 방향을 따르도록 슬릿 형상의 가스 토출 구멍(가스 토출구)(33)을 형성해도 된다. 또한, 중심부 영역(C)측에 있어서의 가스 토출 구멍(33)의 개구 면적을 외주부측보다도 크게 하는 데 있어서, 상술한 예에서는 당해 가스 토출 구멍(33)의 수량을 많게 하였지만, 각각의 가스 토출 구멍(33)의 개구 직경을 크게 하도록 해도 된다. 또한, 노즐(31, 32, 41, 42)의 선단부를 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)의 단부보다도 중심부 영역(C)측에 배치하였지만, 예를 들어 당해 선단부측에 있어서의 가스 토출 구멍(33)에 대해, 중심부 영역(C)측에 있어서의 웨이퍼(W)의 단부의 상방에 위치하도록 배치해도 된다. 이와 같이 가스 토출 구멍(33)을 배치하는 경우에는, 상술한 래버린스 구조부(110)를 설치하지 않아도 된다.

또한, 정류판(83)으로서는, 평면에서 보았을 때에 부채 형상으로 되도록 형성하였지만, 예를 들어 직사각형으로 되도록 형성해도 된다.

또한, 굴곡부(84)는, 이미 상세하게 서술한 바와 같이, 중심부 영역(C)으로부터 진공 용기(1)의 내벽면측을 보았을 때에, 회전 테이블(2)과 정류판(83)의 간극을 작게 함으로써 당해 중심부 영역(C)측으로부터 외측 테두리측을 향하는 가스의 컨덕턴스를 크게 하기 위한 것으로, 따라서 정류판(83)의 하단부로부터 하방측을 향해 신장되어 있으면 되고, 예를 들어 당해 굴곡부(84)의 하단부가 정류판(83)의 하면과 회전 테이블(2)의 상면 사이에 위치하고 있어도 된다.

구체적으로는, 도 25에 도시하는 바와 같이, 정류판(83)의 하단부면으로부터의 굴곡부(84)의 높이 치수 f는, 예를 들어 18㎜ 이상이면 된다. 또한, 이와 같이 굴곡부(84)의 하단부가 정류판(83)의 하면과 회전 테이블(2)의 상면 사이에 위치하는 경우에는, 이 굴곡부(84)로서는, 회전 테이블(2)의 외주 단부보다도 진공 용기(1)의 내벽면측에 설치하는 대신에, 당해 외주 단부와 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)의 주연 사이에 배치해도 된다.

[실시예]

(실시예 1)

계속해서, 본 발명의 실시예에 대해 행한 실험이나 시뮬레이션에 대해 설명한다. 우선, 노즐 커버(81)나 굴곡부(84)의 유무에 따라서 처리 가스의 농도가 어떻게 되는지 시뮬레이션을 행하였다. 구체적으로는, 이하에 나타내는 노즐 커버(81)를 배치한 조건에 있어서, 처리 가스 노즐(31)보다도 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측으로 11°이격된 위치에 있어서의 가스 중에 포함되는 Si 함유 가스의 함유율을 각각 시뮬레이션하고, 이 함유율을 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라 플롯하였다. 또한, 각 예에 있어서의 Si 함유 가스의 유량으로서는, 0.1slm으로 설정하는 동시에, 이하의 참고예에 대해서는 이 0.1slm의 예와 함께 0.9slm으로 설정한 예에 대해서도 시뮬레이션을 행하였다. 또한, 본 실시예 및 비교예의 정류판(83)에 대해서는, 각도 α 및 각도 β를 각각 15°및 22.5°로 하였다.

(노즐 커버)

본 실시예 : 정류판(83) 및 굴곡부(84)를 구비한 구성

비교예 : 정류판(83)을 구비하고 있지만 굴곡부(84)가 설치되어 있지 않은 구성

참고예 : 노즐 커버 없음

그 결과, 도 26에 도시하는 바와 같이, 정류판(83)과 함께 굴곡부(84)를 설치함으로써, 가스 중에 포함되는 Si 함유 가스의 함유율은, 회전 테이블(2)의 반경 방향에 걸쳐 극히 양호한 값으로 되어 있고, 회전 테이블(2)의 중심부측이라도 0.8(80％) 이상으로 되어 있었다. 한편, 비교예에서는, 회전 테이블(2)의 중심부측에서는 상기 함유율이 0.7(70％) 정도로 본 발명보다도 낮게 되어 있고, 또한 참고예에서는 상기 함유율이 더욱 낮은 값으로 되어 있었다. 따라서, 정류판(83)을 설치함으로써 회전 테이블(2)의 회전 방향에 있어서 처리 가스 농도가 높은 영역이 넓게 형성되고, 또한 정류판(83)과 함께 굴곡부(84)를 설치하면 처리 가스 노즐(31)의 선단측의 처리 가스 농도가 높아지는(희석이 억제되는) 것을 알 수 있었다.

(실시예 2)

다음에, 이하의 시뮬레이션 조건으로 나타내는 바와 같이, 처리 가스 노즐(31)의 길이 치수나 배기구(61)의 위치 관계를 다르게 하였을 때에, 상기 함유율이 어떤 값으로 되는지에 대해, 표 1에 나타내는 실시예 2-1, 실시예 2-2, 실시예 2-3의 시뮬레이션을 행하였다. 또한, 이하에 나타내는 각도 (θ＋β)라 함은, 상술한 바와 같이, 처리 가스 노즐(31)의 중심부를 길이 방향을 따라 통과하는 직선 L2와, 배기구(61)의 개구 테두리에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측의 부위 및 회전 테이블(2)의 회전 중심을 통과하는 직선 L4가 이루는 각도이다. 또한, 치수 e는, 평면에서 보았을 때에 있어서의, 처리 가스 노즐(31)의 선단부로부터 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)에 있어서의 회전 중심측의 단부까지의 거리이다.

(시뮬레이션 조건)

그 결과, 도 27에 나타내는 바와 같이, 처리 가스 노즐(31)을 배기구(61)로부터 상류측으로 이격시키는 동시에, 당해 처리 가스 노즐(31)의 선단부를 중심부 영역(C)에 근접시킴으로써(실시예 2-3, 상술한 도 10의 예), Si 함유 가스의 함유율(박막의 막 두께의 균일성)에 대해, 더욱 양호한 결과로 되어 있고, 중심부 영역(C)측이라도 상기 함유율이 0.85(85％) 이상으로 되어 있었다.

(실시예 3)

계속해서, 이하의 시뮬레이션 조건으로 나타내는 바와 같이, 정류판(83)의 각도 α 및 각도 β를 다양하게 변화시켜, Si 함유 가스의 가스 함유율 및 가스가 흐르는 모습에 대해, 표 2의 실시예 3-1, 실시예 3-2, 실시예 3-3에 나타내는 시뮬레이션을 행하였다. Si 함유 가스의 유량에 대해서는, 각각 0.06slm으로 설정하였다. 또한, 참고예로서, 노즐 커버(81)를 설치하지 않는 예에 대해서도, Si 함유 가스의 유량을 0.9slm으로 설정하여 시뮬레이션을 행하였다.

(시뮬레이션 조건)

그 결과, 도 28a 내지 도 28c에 도시하는 바와 같이, 모든 실시예에 대해, 처리 가스 노즐(31)의 선단부측으로부터 기단부측에 걸쳐 양호한 가스 함유율로 되어 있었다. 한편, 참고예에 대해서는, 도 29에 도시하는 바와 같이, 처리 가스 노즐(31)의 하방측의 영역 이외에서는 상기 함유율은 극히 낮게 되어 있었다. 이때, 각 실시예에 있어서의 Si 함유 가스의 가스 흐름은, 도 30a 내지 도 30c에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라 크게 형성되어 있었다. 또한, 도 29에 도시하는 참고예는, Si 함유 가스의 가스 함유율에 대해, 도 28보다도 저농도측을 확대하고 있고, 도 28과 동일한 스케일로 나타내면 Si 함유 가스의 가스 함유율이 극히 낮게 되어 있다.

여기서, 상술한 바와 같이, 노즐 커버(81)가 고가인 석영제이고, 따라서 가능한 한 소형인 쪽이 바람직한 것을 생각하면, 또한 상기 함유율이 높은 영역이 넓게 형성되어 있는 것이 바람직한 것으로부터 보면, 각 실시예 3-1 내지 3-3 중 실시예 3-3에 있어서의 노즐 커버(81)의 구성이 가장 좋다고 할 수 있다.

(실시예 4)

계속해서, 상술한 실시예 3-3의 구성의 노즐 커버(81)를 사용하는 동시에, Si 함유 가스의 유량을 0.06slm(실시예 4-1), 0.1slm(실시예 4-2), 0.2Slm(실시예 4-3) 및 0.9slm(실시예 4-4)으로 각각 설정하는 동시에, 실시예 3과 마찬가지의 시뮬레이션을 행하였다.

그 결과, 도 31a 내지 도 31c 및 도 32에 도시하는 바와 같이, 모든 예에 대해, 양호한 가스 함유율로 되어 있고, 또한 가스 유량을 증가시킴에 따라, Si 함유 가스의 가스 함유율이 높은 영역이 증가하고 있었다. 또한, Si 함유 가스의 가스 흐름에 대해서는, 도 33a 내지 도 33d에 도시하는 바와 같이, 모든 예에 대해, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라 형성되어 있었다.

(실시예 5)

다음에, 노즐 커버(81)에 대해서는 상술한 실시예 3-3의 구성을 사용하는 동시에, 처리 가스 노즐(31)의 가스 토출 구멍(33)의 배치를 이하의 표 3과 같이 설정하였을 때의 실시예 5-1, 실시예 5-2, 실시예 5-3 및 실시예 5-4의 시뮬레이션에 대해 설명한다. 또한, 이하의 시뮬레이션 조건으로 나타내는 가스 토출 구멍 분포라 함은, 회전 테이블(2)의 외주연보다도 중심부 영역(C)측에 있어서의 처리 가스 노즐(31)을 길이 방향으로 3개의 영역으로 등분하여, 이들 영역의 각각의 가스 토출 구멍(33)의 개구 면적에 대해, 선단부측[중심부 영역(C)측]으로부터 기단부측[진공 용기(1)의 내벽면측]을 향해 비율로 나타낸 분포이다.

(시뮬레이션 조건)

그 결과, 도 34a, 도 34b 및 도 35a, 도 35b에 나타내는 바와 같이, 중심부 영역(C)측에 있어서의 가스 토출 구멍(33)의 개구 면적이 커질수록, 당해 중심부 영역(C)측에 있어서의 Si 함유 가스의 가스 함유율이 높게 되어 있었다.

(실시예 6)

계속해서, 상술한 실시예 3-1 내지 3-3의 노즐 커버(81)를 사용하는 동시에, Si 함유 가스의 유량 및 처리 가스 노즐(31)의 가스 토출 구멍(33)의 개구 치수를 다양하게 변화시켜 실제로 성막 실험을 행한 결과에 대해 설명한다. 그리고 각각의 조건으로 박막을 성막한 후, 이 박막의 막 두께를 각각의 예에 대해 복수 개소에서 측정하여, 성막 속도 및 막 두께의 균일성을 산출하였다. 이때, 노즐 커버(81)에 대해, 실시예 3-1, 3-2, 3-3을 각각「대」,「소」,「중」으로서 나타낸다. 또한, 실시예 6의 실험 조건의 상세에 대해서는, 각 예에서 공통으로 하였으므로 설명을 생략한다. 또한, 참고예로서, 노즐 커버(81)를 설치하지 않고 실험을 행한 예에 대해서도 병기하고 있다.

그 결과, 도 36에 나타내는 바와 같이, 가스 토출 구멍(33)의 개구 직경을 0.15㎜로 설정하였을 때에는, 성막 속도에 대해서는, 모든 실시예에서 양호한 결과가 얻어져 있었다. 그리고 Si 함유 가스의 유량을 0.06slm까지 적게 해도, 0.9slm일 때와 거의 다름없는 결과로 되어 있었다. 이때, 박막의 막 두께에 대해, 당해 박막을 형성하기 위해 회전 테이블(2)을 회전시킨 횟수로 나누면, 회전 테이블(2)의 1회전당 성막량(사이클률)이 산출된다. 즉, 웨이퍼(W)가 처리 영역(P1)을 통과할 때마다 어느 정도의 성막량으로 되어 있는지를 알 수 있다. 그 결과, 본 발명에서는, Si 함유 가스의 유량이 0.06slm인 경우라도, 사이클률은 약 0.18㎚로 되어 있어, ALD법에 의해 성막되는 막 두께의 거의 포화량에 상당하고 있는 것을 알 수 있었다.

또한, 도 37에 나타내는 바와 같이, 막 두께의 균일성에 대해서는, 모든 예에 대해, Si 함유 가스의 유량을 0.1slm 이상으로 설정함으로써, 2％ 이하로 양호한 결과로 되어 있었다.

또한, 가스 토출 구멍(33)의 개구 직경을 0.5㎜로 설정하였을 때에는, 도 38 및 도 39에 도시하는 바와 같이, 상술한 예와 마찬가지의 경향의 결과가 얻어졌다.

본 발명의 일 형태에 관한 성막 장치는, 진공 용기 내에 처리 가스를 공급하기 위한 처리 가스 공급부 중 적어도 하나에 대해, 회전 테이블의 중앙부로부터 주연부를 향해 신장되는 가스 노즐로서 구성하는 동시에, 당해 처리 가스 공급부의 길이 방향을 따르도록 배치된 정류판을 설치하고 있다. 그리고 정류판에 있어서의 회전 테이블의 외주측의 부위에, 회전 테이블의 외주 단부면을 따라 하방으로 신장되는 굴곡부를 각각 형성하고 있다. 그로 인해, 가스 노즐로부터 공급되는 처리 가스와 기판이 접촉하는 영역을 회전 테이블의 회전 방향을 따라 넓게 확보하면서, 당해 가스 노즐의 길이 방향을 따라 처리 가스의 농도를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 처리 가스의 사용량을 억제하면서, 양호한 성막률로 성막 처리를 행할 수 있다. 또한, 처리 가스의 유량을 억제하면서, 기판의 표면에 성막되는 박막에 대해, 면내에 걸쳐 막 두께를 균일하게 할 수 있다.

Claims

진공 용기 내에서 서로 반응하는 복수 종류의 처리 가스를 순서대로 공급하는 사이클을 복수회 행하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서,
상기 진공 용기 내에 설치되고, 기판을 적재하는 기판 적재 영역이 상면에 형성되는 동시에, 이 기판 적재 영역을 공전시키기 위한 회전 테이블과,
이 회전 테이블의 주위 방향으로 서로 이격된 처리 영역에 대해 서로 다른 처리 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 처리 가스 공급부와,
각 처리 영역의 분위기를 분리하기 위해, 각 처리 영역의 사이에 형성된 분리 영역에 대해 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와,
상기 진공 용기 내의 분위기를 진공 배기하기 위한 배기구를 구비하고,
상기 처리 가스 공급부 중 적어도 하나의 처리 가스 공급부는, 상기 회전 테이블의 중앙부로부터 주연부를 향해 신장되는 동시에, 상기 회전 테이블을 향해 처리 가스를 토출하는 가스 토출구가 길이 방향을 따라 형성된 가스 노즐로서 구성되고,
상기 가스 노즐에 있어서의 상방측에는, 당해 가스 노즐로부터 토출된 처리 가스의 희박화를 억제하기 위해 분리 가스가 상면측을 흐르도록, 당해 가스 노즐의 길이 방향을 따라 노즐 커버가 설치되고,
상기 노즐 커버는 상기 가스 노즐을 수납하기 위해 하면측이 개방되는 상자형의 커버체와, 커버체의 하면측 개구 단부에 있어서의 회전 테이블의 회전 방향 상류측 및 하류측에 각각 접속된 판 형상체인 정류판을 구비하고,
상기 노즐 커버의 상방측에는, 분리 가스가 통류하는 통류 공간이 형성되고,
상기 정류판에 있어서의 회전 테이블의 외주측의 테두리부는, 상기 정류판의 하방측의 처리 가스가 회전 테이블의 외측으로 배출되는 것을 억제하기 위해, 당해 회전 테이블의 외주 단부면과 간극을 두고 대향하도록 하방측으로 굴곡된 굴곡부로서 구성되어 있는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 굴곡부는, 상기 회전 테이블의 외주 단부면을 통해 당해 회전 테이블의 하면측으로 굴곡되어 있는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 가스 노즐과, 당해 가스 노즐에 있어서의 상기 회전 테이블의 회전 방향 하류측의 처리 가스 공급부 사이에는, 상기 가스 노즐로부터 상기 진공 용기 내에 공급되는 처리 가스를 배기하기 위해, 상기 회전 테이블과 상기 진공 용기의 내벽면 사이에 배기구가 형성되고,
이 배기구는, 평면에서 보았을 때에, 상기 가스 노즐의 상기 정류판에 있어서의 상기 회전 테이블의 회전 방향 하류측의 단부면보다도 상기 회전 테이블의 회전 방향 하류측으로 이격된 위치에 설치되어 있는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 커버체의 개구 테두리에 있어서의 상기 회전 테이블의 회전 방향 상류측의 부위 및 하류측의 부위는, 상기 정류판의 상면에 각각 접속되어 있는, 성막 장치.
제4항에 있어서, 평면에서 보았을 때에 있어서의 상기 진공 용기의 중심부 영역에 대해 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급로를 구비하고,
상기 커버체에 있어서의 상기 중심부 영역측의 하면측 개구 테두리는, 이 분리 가스 공급로로부터 공급되는 분리 가스가 상기 가스 노즐의 하방측으로 돌아 들어가는 것을 억제하기 위해, 상기 정류판의 하면과 높이가 일치하도록 형성되어 있는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 정류판은, 평면에서 보았을 때에 상기 회전 테이블의 중심부측으로부터 외주부측을 향해 넓어지도록 형성되고,
상기 정류판에 있어서의 상기 회전 테이블의 외주측의 부위와 상기 굴곡부는, 상기 회전 테이블의 회전 방향에 있어서의 길이 치수가 서로 일치되어 있는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 가스 노즐은, 당해 가스 노즐로부터 토출되는 처리 가스가 기판을 따라 통류하도록, 이 가스 노즐의 하단부면과 상기 회전 테이블의 상면 사이의 이격 치수가 상기 회전 테이블의 회전 방향에 있어서 일치하도록 형성되어 있는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 커버체의 내벽면과 상기 가스 노즐의 외벽면 사이의 이격 치수, 상기 정류판과 상기 회전 테이블 사이의 이격 치수 및 상기 회전 테이블의 외주 단부면과 상기 굴곡부 사이의 간극 치수는, 0.5㎜ 내지 3㎜로 각각 설정되어 있는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 가스 토출구는, 상기 회전 테이블의 중심부측에서는, 상기 회전 테이블의 외주부측보다도 개구 면적이 커지도록 형성되어 있는, 성막 장치.