KR101538204B1 - 기판 처리 장치 및 성막 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 장치는, 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 설치되어, 반응 가스를 각각 공급하고, 기판에 가스 처리를 행하기 위한 복수의 처리 영역과, 상기 처리 용기 내에 설치된 회전 테이블이며, 상기 회전 테이블의 상면측의 적재 영역에 적재된 기판을, 상기 복수의 처리 영역을 순차 통과시키도록 회전하는 회전 테이블과, 상기 복수의 처리 영역의 적어도 하나에 설치되고, 상기 적재 영역의 이동 방향과 교차하도록 신장됨과 동시에, 그 길이 방향을 따라서 토출구가 형성된 반응 가스 공급용의 가스 노즐과, 상기 복수의 처리 영역의 분위기를 서로 분리하기 위한 분리 가스가 공급되고, 상기 회전 방향에 있어서 이들 처리 영역의 사이에 위치하는 분리 영역과, 상기 처리 용기 내를 배기하기 위한 배기구와, 상기 가스 노즐에 대하여 상기 회전 테이블의 회전 방향 상류측 및 회전 방향 하류측에 각각 설치되는 측벽부와, 가스 노즐의 상측에 설치되고, 상기 회전 방향 상류측으로부터 흐르는 분리 가스를, 그 상방 영역에서 하류측으로 통류시키는 상벽부를 포함하는, 가스 노즐의 주위에 반응 가스를 체류시키기 위한 커버 부재를 구비한다. 상기 커버 부재에는, 상기 회전 방향 상류측의 측벽부의 하부로부터, 회전 방향 상류측으로부터 흐르는 분리 가스를 상기 커버 부재의 상방으로 가이드하기 위한 가이드 면이 설치되고, 가스 노즐과 회전 방향 상류측의 측벽부의 간격은 8㎜ 이상이다.

Description

기판 처리 장치 및 성막 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND FILM FORMING APPARATUS}
본 출원은, 2011년 9월 12일에 출원된, 일본국 우선권출원 2011-198360에 근거하고 있고, 여기에 본 명세서의 일부를 구성하는 것으로서 동 우선권 출원의 내용을 원용한다. 본 발명은, 기판 처리 장치 및 성막 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 다층 배선 구조에 있어서, 하층측의 배선층과 상층측의 배선층 사이의 층간 절연막에 이들 배선층끼리를 접속하기 위한 콘택트 홀을 형성한 콘택트 구조에서는, 이 콘택트 홀 내에 매립하는 금속 재료로서 알루미늄, 텅스텐, 구리를 사용하는 경우가 있다. 이 콘택트 홀의 내벽면에는, 이들 알루미늄, 텅스텐, 구리가 층간 절연막 내에 확산하는 것을 방지하기 위한 배리어막으로서, 예를 들어 TiN(티탄나이트라이드, 질화 티탄)막이 형성된다.
이러한 배리어막을 콘택트 홀의 내벽면에 형성함에 있어서, 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition)법이나 MLD(Molecular Layer Deposition)법이 검토되고 있다. 이들 성막 방법에 있어서 TiN막을 성막하는 경우에는, 예를 들어 TiCl4(사염화 티탄) 가스를 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 기재함)에 공급해서 Ti 분자를 흡착시키고, 계속해서 예를 들어 NH3(암모니아) 가스를 웨이퍼에 공급하고, 상기 Ti 분자를 질화해서 TiN의 분자층을 형성한다. 이들 반응 가스를 교대로 공급함으로써, 상기 TiN의 분자층이 순차 적층된다.
이러한 처리를 행하는 장치로서, 처리 용기 내에 설치되는 웨이퍼를 적재하는 회전 테이블과, 상기의 각 반응 가스가 회전 테이블 상에 공급되는 처리 영역과, 회전 테이블의 회전 방향에 있어서 처리 영역 간에 설치되어 분리 가스가 공급되는 분리 영역을 구비하는 장치를 사용하는 것이 검토되고 있다. 이 장치에서는, 회전 테이블의 회전에 의해 웨이퍼가 상기의 각 가스가 공급되는 처리 영역을 순서대로 통과한다. 회전 테이블의 회전 중에 웨이퍼는 가열되고, 처리 영역의 각 가스는 웨이퍼로부터 열에너지를 받아서 활성화되어, 상기와 같이 분자의 흡착이나 질화가 행해진다.
그러나, 이 장치에 있어서 각 반응 가스가 처리 용기 내를 확산함으로써, 충분한 열에너지를 받지 못했거나, 분리 가스에 의해 그 농도가 희석되는 경우가 있다. 그것에 의해, 충분히 상기 질화를 행할 수 없거나, Ti 분자가 흡착되지 않거나 함으로써, 원하는 막질이 얻어지지 않게 될 우려가 있다.
일본 특허 출원 공개 제2011-100956호에는, 가스 노즐의 상측 및 측면을 덮음과 동시에, 그 하단부로부터 회전 테이블의 상류측 및 하류측으로 돌출된 정류 부재를 구비한 성막 장치에 대해서 기재되어 있다. 그러나, 가스 노즐로부터 회전 방향 상류측으로 보아, 상기 정류 부재의 가스 노즐의 측면을 덮는 벽면까지의 거리에 대해서는 기재되어 있지 않다. 이 거리가 짧으면, 반응 가스의 가스 노즐의 하방의 압력의 상승에 의해, 반응 가스는 회전 방향 상류측을 향해서 흐르고, 분리 가스와 함께 정류 부재의 상방으로 올라 타고 회전 방향 상류측으로 흘러버린다. 따라서, 처리 영역에 있어서의 반응 가스의 농도를 높여, 확실하게 기판에 처리를 행할 수 있는 장치가 요구되고 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 설치되어, 반응 가스를 각각 공급하고, 기판에 가스 처리를 행하기 위한 복수의 처리 영역과, 상기 처리 용기 내에 설치된 회전 테이블이며, 상기 회전 테이블의 상면측의 적재 영역에 적재된 기판을, 상기 복수의 처리 영역을 순차 통과시키도록 회전하는 회전 테이블과, 상기 복수의 처리 영역의 적어도 하나에 설치되고, 상기 적재 영역의 이동 방향과 교차하도록 신장되는 동시에, 그 길이 방향을 따라서 토출구가 형성된 반응 가스 공급용의 가스 노즐과, 상기 복수의 처리 영역의 분위기를 서로 분리하기 위한 분리 가스가 공급되고, 상기 회전 방향에 있어서 이들 처리 영역의 사이에 위치하는 분리 영역과, 상기 처리 용기 내를 배기하기 위한 배기구와, 상기 가스 노즐에 대하여 상기 회전 테이블의 회전 방향 상류측 및 회전 방향 하류측에 각각 설치되는 측벽부와, 가스 노즐의 상측에 설치되고, 상기 회전 방향 상류측으로부터 흐르는 분리 가스를, 그 상방 영역에서 하류측으로 통류시키는 상벽부를 포함하고, 가스 노즐의 주위에 반응 가스를 체류시키기 위한 커버 부재를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다. 상기 커버 부재에는, 상기 회전 방향 상류측의 측벽부의 하부로부터, 회전 방향 상류측으로부터 흐르는 분리 가스를 상기 커버 부재의 상방으로 가이드하기 위한 가이드 면이 설치되고, 가스 노즐과 회전 방향 상류측의 측벽부의 간격은 8㎜ 이상이다.
도 1은 본 발명에 관한 성막 장치의 종단면도.
도 2는 상기의 성막 장치의 내부의 개략 구성을 도시하는 사시도.
도 3은 상기 성막 장치의 평면도.
도 4는 체류 공간 형성 부재의 표면측 사시도.
도 5는 체류 공간 형성 부재의 이면측 사시도.
도 6는 체류 공간 형성 부재의 A-A 화살표 종단 측면도.
도 7은 상기 성막 장치의 가스의 흐름을 도시하는 설명도.
도 8은 상기 체류 공간 형성 부재의 주위의 가스의 흐름을 도시하는 설명도.
도 9은 다른 체류 공간 형성 부재를 구비하는 회전 테이블의 평면도.
도 10은 상기 체류 공간 형성 부재의 B-B 화살표 종단 측면도.
도 11은 또 다른 체류 공간 형성 부재의 사시도.
도 12는 상기 체류 공간 형성 부재의 종단 사시도.
도 13은 상기 체류 공간 형성 부재의 종단 측면도.
도 14는 상기 체류 공간 형성 부재의 종단 측면도.
도 15는 상기 체류 공간 형성 부재의 변형예를 도시하는 종단 측면도.
도 16은 상기 체류 공간 형성 부재의 다른 변형예를 도시하는 종단 측면도.
도 17은 상기 체류 공간 형성 부재의 또 다른 변형예를 도시하는 종단 측면도.
도 18은 평가 시험의 결과를 도시하는 그래프도.
도 19는 평가 시험에 있어서의 웨이퍼 표면의 저항값의 분포도.
도 20은 평가 시험에 있어서의 웨이퍼 표면의 저항값의 분포도
이하, 본 발명의 실시 형태에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 기판 처리 장치의 실시 형태인 성막 장치(1)에 대해서 설명한다. 이 성막 장치(1)는, 기판인 반도체 웨이퍼 W에 ALD(Atomic Layer Deposition) 및 MLD(Molecular Layer Deposition)를 행한다. 도 1, 도 2, 도 3은 각각 성막 장치(1)의 종단 측면도, 개략 사시도, 횡단 평면도이다. 성막 장치(1)는, 대략 원형 형상의 편평한 진공 용기(처리 용기)(11)와, 진공 용기(11) 내에 수평으로 설치된 원형의 회전 테이블(2)을 구비하고 있다. 진공 용기(11)의 주위는 대기 분위기이며, 진공 용기(11) 내는 웨이퍼 W 처리시에 진공 분위기로 된다. 진공 용기(11)는, 천장판(12)과, 진공 용기(11)의 측벽 및 저부를 이루는 용기 본체(13)에 의해 구성되어 있다. 도 1중 11a는, 진공 용기(11) 내를 기밀하게 유지하기 위한 시일 부재이며, 13a는 용기 본체(13)의 중앙부를 막는 커버이다.
회전 테이블(2)은 회전 구동 기구(14)에 접속되고, 회전 구동 기구(14)에 의해 그 중심축 주위로 둘레 방향으로 회전한다. 회전 테이블(2)의 표면측(일면측)에는, 상기 회전 방향을 따라서 5개의 기판 적재 영역인 오목부(21)가 형성되어 있고, 이 오목부(21)에 기판인 웨이퍼 W가 적재된다. 그리고, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 오목부(21)의 웨이퍼 W가 상기 중심축 주위로 공전한다. 도면 중 15는 웨이퍼 W의 반송구이다. 도 3 중 16은 반송구(15)를 개폐 가능한 셔터이다(도 2에서는 생략하고 있음). 각 오목부(21)의 저면에는 도시하지 않은 3개의 구멍이 회전 테이블(2)의 두께 방향으로 형성되어 있고, 이 구멍을 통해서 승강 가능한 도시하지 않은 승강 핀이 회전 테이블(2)의 표면에서 돌출 함몰하여, 웨이퍼 W의 반송 기구3A와 오목부(21) 사이에서 웨이퍼 W의 전달을 행한다.
회전 테이블(2) 상에는, 당해 회전 테이블(2)의 외주로부터 중심을 향해서 신장되는 막대 형상의 제1 반응 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(32), 제2 반응 가스 노즐(33) 및 분리 가스 노즐(34)이, 이 순서로 둘레 방향으로 배치되어 있다. 이들 가스 노즐(31 내지 34)의 하방에는, 노즐 길이 방향을 따라서 다수의 토출구(35)가 형성되고, 회전 테이블(2)의 직경에 따라 각각 가스를 공급한다. 성막 처리 시에는 제1 반응 가스 노즐(31)은 TiCl4 가스를, 제2 반응 가스 노즐(33)은 NH3 가스를 각각 토출한다. 분리 가스 노즐(32, 34)은 N2(질소) 가스를 토출한다. 또한, 제2 반응 가스 노즐(33)의 주위에는 체류 공간 형성 부재(5)가 설치되어 있고, 이 부재 및 체류 공간에 대해서는 후에 상세하게 설명한다.
진공 용기(11)의 천장판(12)은, 하방으로 돌출하는 부채 형상의 2개의 돌출형상부(36)를 구비하고, 돌출형상부(36)는 둘레 방향으로 간격을 두고 형성되어 있다. 상기 분리 가스 노즐(32, 24)은, 각각 돌출형상부(36)에 매립되는 동시에, 당해 돌출형상부(36)를 둘레 방향으로 분할하도록 설치되어 있다. 상기 제1 반응 가스 노즐(31) 및 제2 반응 가스 노즐(33)은, 각 돌출형상부(36)로부터 이격되어서 설치되어있다.
제1 반응 가스 노즐(31)의 하방의 가스 공급 영역을 제1 처리 영역 P1로 한다. 또한, 제2 반응 가스 노즐(33)의 주위의 체류 공간 내를 제2 처리 영역 P2로 한다. 돌출형상부(36, 36)의 하방은 분리 영역 D, D로서 구성되어 있다. 성막 처리 시에 분리 가스 노즐(32, 34)로부터 상기 분리 영역 D에 공급된 N2 가스가, 당해 분리 영역 D를 둘레 방향으로 확산되고, 회전 테이블(2) 상에서 TiCl4 가스와 NH3 가스가 혼합되는 것을 방지하여, 배기구(37, 37)에 흘러가게 한다. 이들 배기구(37)는, 진공 용기(11)의 저면에 있어서 처리 영역 P1, P2와, 회전 테이블(2)의 회전 방향으로 보아 당해 처리 영역 P1, P2에 인접하는 분리 영역 D 사이에서, 회전 테이블(2)의 직경 방향 외측을 향한 위치에 개방되어 있다.
또한, 이 성막 처리 시에는, 회전 테이블(2)의 중심부 영역(38)에 N2 가스가 공급된다. 천장판(12)에 있어서, 원형으로 하방으로 돌출한 돌출형상부(39)의 하방을 통하여, 이 N2 가스가 회전 테이블(2)의 직경 방향 외측으로 공급되어, 상기 중심부 영역(38)에서의 TiCl4 가스와 NH3 가스의 혼합이 방지된다. 돌출형상부(39)의 외주에는 돌출형상부(36, 36)의 내주가 접속되어 있다. 또한, 도시는 생략되어 있지만, 커버(13a) 내 및 회전 테이블(2)의 이면측에도 N2 가스가 공급되어, 반응 가스가 퍼지되게 되어 있다.
진공 용기(11)의 저부, 즉 회전 테이블(2)의 하방에는 회전 테이블(2)로부터 이격된 위치에 히터(41)가 설치되어 있다. 히터(41)의 회전 테이블(2)로의 복사열에 의해 회전 테이블(2)이 승온되어, 오목부(21)에 적재된 웨이퍼 W가 가열된다. 도면 중 42는 히터(41) 표면에 성막되는 것을 방지하기 위한 실드이다.
계속해서, 체류 공간 형성 부재(커버 부재)(5)에 대해서 설명한다. 도 4, 도 5는 각각 체류 공간 형성 부재(5)의 상측 사시도, 하측 사시도이다. 또한, 도 3의 A-A 화살표 단면을 도 6에 도시하고 있다. 이들의 각 도면도 참조하면서 설명을 계속한다. 체류 공간 형성 부재(5)는 제2 반응 가스 노즐(33)의 주위를 둘러싸고, NH3 가스의 체류 공간(51)을 형성하는 역할을 갖고 있다. 이 체류 공간(51)은, 제2 반응 가스 노즐(33)로부터 공급되는 NH3 가스를 당해 제2 반응 가스 노즐(33)의 주위에 체류시켜서, 제2 반응 가스 노즐(33)의 주위의 NH3 가스의 농도를 높이고, NH3 가스에 의한 질화 처리를 확실하게 행하는 역할을 갖는다.
체류 공간 형성 부재(5)는, 평면에서 보아 부채 형상으로 구성되어 있고, 회전 테이블(2)의 중앙부측으로부터 외주측을 향해서 넓어지도록 형성되어 있다. 그리고, 도시하지 않은 고정구에 의해 진공 용기(11) 내에 회전 테이블(2)로부터 부상한 상태로 고정되어 있다. 체류 공간 형성 부재(5)는, 제2 반응 가스 노즐(33)의 상측을 덮는 상벽부(52)와, 상기 반응 가스 노즐(33)의 회전 방향 상류측의 측면을 덮는 상류 측벽부(53)와, 반응 가스 노즐(33)의 회전 방향 하류측의 측부를 덮는 하류 측벽부(54)와, 회전 테이블(2)의 외주측에 설치되는 외주 측벽부(55)와, 회전 테이블(2)의 중앙측에 설치되는 중앙 측벽부(56)를 구비하고 있고, 이들 벽부에 둘러싸여서 상기 체류 공간(51)이 형성되어 있다. 체류 공간(51)은 평면에서 보아 부채 형상이다. 외주 측벽부(55)에는 반응 가스 노즐(33)을 체류 공간(51)에 삽입하기 위한 절결(55a)이 설치되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이 상벽부(52)에 대하여 제2 반응 가스 노즐(33)은 이격되어서 설치되어 있고, 상벽부(52)와 제2 반응 가스 노즐(33) 사이를 NH3 가스가 유통할 수 있게 되어 있다. 도 6중 h1로 나타내는 상기 상벽부(52)와 제2 반응 가스 노즐(33)의 간격은, 예를 들어 1㎜ 내지 20㎜, 이 예에서는 2㎜로 설정되어 있다. 또한, 체류 공간(51)에 충분한 농도의 가스를 체류시키기 위해서, 도 6중 h2로 나타내는 상벽부(52)와 회전 테이블(2)의 간격은, 예를 들어 12㎜ 내지 30㎜로 설정된다. 상벽부(52)는, 그 상측에 수평한 수평면(52a)을 구비하고 있다. 수평면(52a)은, 진공 용기(11)의 천장판(12)로부터 이격되어서 형성되고, 천장판(12)과 수평면(52a) 사이는 N2 가스의 통류 공간(57)으로서 구성되어 있다.
상류 측벽부(53)는 수직면(53a)과, 이 수직면(53a)에 연속하고, 회전 방향 하류측을 향함에 따라서 상승하는 경사면(53b)을 구비하고 있고, 경사면(53b)의 하류측은 상기 수평면(52a)에 연속하고 있다. 수직면(53a) 및 경사면(53b)은 회전 방향 상류측으로부터 흐르는 N2 가스가 올라 타고 상기 수평면(52a) 상으로 가이드하는 가이드 면으로서 형성되어 있다. 또한, 체류 공간(51)으로의 N2 가스의 유입을 방지하고, 체류 공간(51)의 NH3 가스의 농도를 높게 하기 위해서, 회전 테이블(2)로부터 상류 측벽부(53)까지의 높이 h3은 1㎜ 내지 5㎜로 설정되어 있다.
그런데, 제2 반응 가스 노즐(33)로부터 토출된 NH3 가스는 회전 테이블(2)에 충돌하여, 회전 방향 상류측 및 하류측으로 확산된다. 이때 제2 반응 가스 노즐(33)과 상류 측벽부(53)의 거리가 작으면, 회전 방향 상류측으로 향해서 흐른 NH3 가스가 상류 측벽부(53)와 회전 테이블(2)의 간극으로부터 체류 공간(51)의 외측으로 누출되고, N2 가스와 함께 상류 측벽부(53)에 의해 통류 공간(57)으로 가이드 되어 버린다. 즉, 체류 공간(51)의 NH3 가스 농도가 저하해 버린다. 따라서, 이러한 체류 공간(51)의 NH3 가스 농도의 저하를 방지하기 위해서 제2 반응 가스 노즐(33)과 상류 측벽부(53)의 내측의 측벽(53c)의 거리 L1을 적절하게 설정하는 것이 필요하게 된다.
상기와 같이 체류 공간(51)은 부채 형상으로 형성되어 있기 때문에, 도 6중의 거리 L1은 반응 가스 노즐(33)의 길이 방향의 각 위치에 있어서 상이하고, 회전 테이블(2)의 중심측을 향할수록 작아지지만, 이 반응 가스 노즐(33)의 길이 방향의 각 위치에 있어서 8㎜ 이상이 되도록 설정된다. 또한, 상기와 같이 도 6은 도 3에 쇄선으로 나타내는 A-A 단면이며, 도 3에서 나타낸 제2 반응 가스 노즐(33)의 측벽의 점 T1과 상류 측벽부(53)의 내벽의 점 T2의 쇄선에 따른 길이는 예를 들어341.55㎜이다.
잉여의 NH3 가스를 배기시키는 동시에 체류 공간(51)의 NH3 가스의 농도의 저하를 방지하기 위해서, 도 6에 h4로 나타내는 회전 테이블(2)로부터 하류 측벽부(54)까지의 높이는 예를 들어 1㎜ 내지 5㎜가 되도록 설정되어 있다. 또한, 도 3에서 나타낸 제2 반응 가스 노즐(33)의 측벽의 점 T3과 하류 측벽부(54)의 내벽의 점 T4의 거리는 예를 들어 30.34㎜이다.
계속해서, 이 성막 장치(1)의 작용에 대해서 설명한다. 반송구(15)로부터 웨이퍼 반송 기구(3A)가 웨이퍼 W를 보유 지지한 상태에서 진공 용기(11) 내에 진입하고, 반송구(15)에 면하는 위치에 있어서의 오목부(21)의 구멍으로부터 회전 테이블(2) 상에 도시하지 않은 승강 핀이 돌출해서 웨이퍼 W를 밀어 올리고, 오목부(21)와 웨이퍼 반송 기구(3A) 사이에서 웨이퍼 W가 전달된다. 각 오목부(21) 내에 웨이퍼 W가 적재되면, 배기구(37, 37)에 각각 접속된 진공 펌프에 의해 배기가 행해져서 진공 용기(11) 내가 배기되고, 진공 용기(11) 내가 소정의 압력의 진공 분위기로 된다. 그리고, 도 7중 화살표(43)로 나타낸 바와 같이 회전 테이블(2)이 평면에서 보아 시계 방향으로 회전함과 동시에 히터(41)가 승온하여, 복사열에 의해 회전 테이블(2)의 웨이퍼 W가 예를 들어 350℃로 가열된다.
계속해서, 각 가스 노즐(31 내지 34)로부터 가스가 공급되고, 웨이퍼 W는 제1 반응 가스 노즐(31)의 하방의 제1 처리 영역 P1과 제2 반응 가스 노즐(33)의 하방의 제2 처리 영역 P2를 교대로 통과한다. 도 7에서는, 실선의 화살표로 반응 가스의 흐름을, 점선의 화살표로 분리 가스의 흐름을 각각 나타내고 있다. 제1 처리 영역 P1에서 웨이퍼 W에 TiCl4 가스가 공급되어서 그 분자가 흡착되고, 계속해서 체류 공간(51)(제2 처리 영역 P2)으로 NH3 가스가 공급되어, 웨이퍼 W 표면의 Ti 분자가 질화된다. 그것에 의해 웨이퍼 W에 TiN의 분자층이 1층 혹은 복수층 형성되고, 회전 테이블(2)의 회전이 계속됨으로써 TiN의 분자층이 순차 적층된다.
또한, 분리 가스 노즐(32, 34)로부터 상기 분리 영역 D에 공급된 N2 가스가, 당해 분리 영역 D를 둘레 방향으로 확산되고, 회전 테이블(2) 상에서 TiCl4 가스와 NH3 가스가 혼합되는 것을 방지한다. 또한, 이 성막 처리 시에는, 회전 테이블(2)의 중심부 영역(38)에 N2 가스가 공급된다. 천장판(12)에 있어서, 원형 형상으로 하방으로 돌출한 돌출형상부(39)의 하방을 통하여, 이 N2 가스가 회전 테이블(2)의 직경 방향 외측으로 공급되어, 회전 테이블(2)의 표면측 중앙부에서의 TiCl4 가스와 NH3 가스의 혼합이 방지된다. 또한, 도시는 생략하고 있지만, 커버(13a) 내 및 회전 테이블(2)의 이면측에도 N2 가스가 공급되어, 반응 가스가 퍼지되도록 되어 있다.
도 8에서는 체류 공간 형성 부재(5) 주위의 가스의 흐름을 화살표로 나타내고 있다. 도 7과 마찬가지로 실선의 화살표는 반응 가스인 NH3 가스의 흐름을, 점선의 화살표는 N2 가스의 흐름을 각각 나타내고 있다. 체류 공간 형성 부재(5)를 향해서, 회전 방향 상류측으로부터 흐르는 N2 가스는 체류 공간 형성 부재(5)의 상류 측벽부(53)의 경사면(53b)에 올라 타고, 체류 공간 형성 부재(5) 상의 통류 공간(57)으로 가이드된다. 이 통류 공간(57)의 회전 방향 하류측에 개방된 배기구(37)에 의해 배기가 행해지고 있기 때문에, 상기 N2 가스는 통류 공간(57)을 상기 하류측으로 흘러, 상기 배기구(37)에 유입해서 진공 용기(11)로부터 제거된다.
체류 공간(51)에 있어서는 반응 가스 노즐(33)로부터 토출된 NH3 가스가 회전 테이블(2)에 충돌하고, 회전 방향 상류측 및 하류측을 향해서 확산된다. 이때, 체류 공간 형성 부재(5)의 각 벽부에 의해 NH3 가스의 확산이 억제되고, 반응 가스 노즐(33)의 주위의 체류 공간(51)에 있어서의 NH3 가스의 농도가 높아진다. 체류 공간(51)이 좁은 폐쇄된 공간이기 때문에, 토출된 NH3 가스는 체류 공간(51)을 형성하는 벽부 및 회전 테이블(2)에 충돌하면서 흐르는 난류로 된다. 그리고, 상술한 바와 같이 반응 가스 노즐(33)과 상기 상류 측벽부(53)의 측벽(53c)의 간격이 크게 설정되어 있기 때문에, 회전 방향 상류측을 향해서 흐르는 NH3 가스에 의해, 상기 간격에 있어서의 NH3 가스의 분압이 과도하게 높아지는 것이 억제되는 결과로서, 당해 NH3 가스가 체류 공간(51)의 외측으로 유출해서 상류 측벽부(53)의 표면으로 돌아 들어가는 것이 억제된다.
그리고, 체류 공간(51)에 체류되는 NH3 가스는 웨이퍼 W 및 회전 테이블(2)에 의해 가열되어서 활성화되고, 웨이퍼 W 표면의 Ti 분자에 흡착되어서, TiN막이 형성된다. 반응 가스 노즐(33)로부터 회전 방향 상류측을 향한 잉여의 NH3 가스는, 상기 배기구(37)에 의해 배기가 행해지고 있기 때문에, 회전 방향 하류측으로 끌어당겨져 반응 가스 노즐(33)과 체류 공간 형성 부재(5)의 간극으로부터 다시 상기 하류측으로 향하고, 하류 측벽부(52)와 회전 테이블(2)의 간극을 통과해서 체류 공간(51)의 외부로 유출한다. 그리고, 상기 배기구(37)에 의해 배기되어서 제거된다. 반응 가스 노즐(33)로부터 회전 방향 하류측을 향한 잉여의 NH3 가스에 대해서도 마찬가지로 하류 측벽부(52)와 회전 테이블(2)의 간극을 통과해서 배기구(37)로부터 제거된다. 상기와 같이, 체류 공간(51) 내에서 NH3 가스는 난류로 되기 때문에, 반응 가스 노즐(33)로 부터 토출되고 나서 배기될때 까지의 시간이 길어진다. 이러한 NH3 가스의 흐름도 체류 공간(51)의 NH3 가스의 농도 및 분압이 높아지는 것에 기여하게 된다.
소정의 횟수, 회전 테이블(2)이 회전해서 소정의 막 두께의 TiN막이 형성되면, 각 가스의 공급이 정지되고, 히터(41)의 출력이 저하되여, 웨이퍼 W의 온도가 저하된다. 그리고, 승강 핀이 오목부(21) 내의 웨이퍼 W를 밀어 올리고, 상기 웨이퍼 반송 기구(3A)가 밀어 올려진 웨이퍼 W를 수취하여, 진공 용기(11)의 밖으로 반출한다.
이 성막 장치(1)에 따르면 체류 공간 형성 부재(5)가 설치됨에 따라, 제2 반응 가스 노즐(33)의 주위로부터의 NH3 가스의 확산이 억제됨과 동시에 반응 가스 노즐(33)의 주위에 N2 가스가 유입되어 NH3 가스가 희석되는 것이 억제된다. 또한, 반응 가스 노즐(33)의 주위, 즉 웨이퍼 W 표면에 있어서의 NH3 가스의 체류 시간을 길게 할 수 있다. 그것에 의해, 당해 제2 반응 가스 노즐(33)의 주위에 있어서의 NH3 가스의 분압 및 농도를 높게 할 수 있는 동시에, 상기 NH3 가스를 충분히 가열하여 활성화시켜 웨이퍼 W에 대한 반응성을 높일 수 있다. 따라서, 보다 확실하게 질화 처리를 행할 수 있고, 웨이퍼 W에 형성되는 TiN막의 막질의 향상을 도모할 수 있다.
상기의 예에서는 제2 반응 가스 노즐(33)의 주위에 체류 공간 형성 부재(5)를 설치하고 있지만, 제1 반응 가스 노즐(31)의 주위 및 제2 반응 가스 노즐(33)의 주위에 체류 공간 형성 부재(5)를 설치해도 되고, 제1 반응 가스 노즐(31)의 주위에만 체류 공간 형성 부재(5)를 설치해도 된다. 제1 반응 가스 노즐(31)의 주위에 체류 공간 형성 부재(5)를 설치한 경우에는, 제1 반응 가스 노즐(31)의 주위에 TiCl4 가스의 분압 및 농도를 높게 할 수 있는 동시에 TiCl4 분자를 충분히 가열할 수 있으므로, 웨이퍼 W로의 TiCl4 분자의 흡착을 확실하게 행할 수 있다.
또한, 성막 장치(1)는 TiN막을 형성하는 것에 한정되지 않는다. 제1, 제2 반응 가스 노즐(31, 33)로부터 각각 예를 들어 비스터셜부틸아미노실란(BTBAS) 가스, 오존(O3) 가스를 각각 토출하여, 웨이퍼 W에 산화 실리콘막을 형성하는 경우에도, 체류 공간 형성 부재(5)를 적용해서 BTBAS 가스의 분자의 웨이퍼 W로의 흡착 및 O3 가스에 의한 산화를 보다 확실하게 행할 수 있다.
계속해서 체류 공간 형성 부재의 다른 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 9는 체류 공간 형성 부재(6)가 설치된 회전 테이블(2)의 평면도이며, 도 10은 도 9의 B-B 화살표 종단 측면도이다. 체류 공간 형성 부재(6)에 대해서, 체류 공간 형성 부재(5)와의 차이점을 설명한다. 체류 공간 형성 부재(6)에 의해 형성되는 체류 공간(61)은 높은 천장을 갖는 제1 영역(62)과, 낮은 천장을 갖는 제2 영역(63)에 의해 구성되어 있다. 제1 영역(62) 및 제2 영역(63)은 각각 부채 형상으로 형성되고, 제1 영역(62)은 회전 방향 하류측에, 제2 영역(63)은 회전 방향 상류측에 위치하고 있다.
제2 반응 가스 노즐(33)은 제1 영역(62)에 설치되어, 제1 영역(62)과 제2 영역(63)의 경계를 따라 신장되어 있다. 제1 영역(62)과 제2 영역(63) 사이에서 NH3 가스가 유통될 수 있도록, 제2 영역(63)의 천장부와 제2 반응 가스 노즐(33)의 측부는 이격되어 있고, 도 10에 나타내는 상기 천장부와 노즐의 측부의 거리 L2는, 이 예에서는 2.5㎜로 설정되어 있다. 제2 반응 가스 노즐(33)과 상류 측벽부(53)의 측벽(53c)의 거리 L1은, 체류 공간 형성 부재(5)와 동일하게 설정되어 있다. 또한, 체류 공간 형성 부재(5)에 대해서 앞서 서술한 기타의 각 치수에 대해서도, 체류 공간 형성 부재(6)에서는 체류 공간 형성 부재(5)와 동일하게 설정되어 있다.
또한, 이와 같이 제1 영역(62)의 천장과 제2 영역(63)의 천장의 높이가 다름으로써, 상벽부(53)의 상면에는 단차(64)가 형성되어 있다. 통류 공간(57)에 유입된 N2 가스는, 이 단차(64)를 타고 넘어 회전 방향 하류측을 향해서 흘러서 배기된다. 체류 공간 형성 부재(6)의 주위에 있어서, N2 가스 및 NH3 가스는, 앞서 서술한 체류 공간 형성 부재(5)의 주위와 동일하게 흐르지만, 제2 영역(63)은 천장을 낮게 구성하고 있음으로써, NH3 가스의 분압 및 농도를 보다 높게 할 수 있다. 따라서, 이 체류 공간 형성 부재(6)는, NH3 가스에 의한 질화 처리를 보다 확실하게 행할 수 있다.
또 다른 체류 공간 형성 부재의 구성예에 대해서, 상술한 체류 공간 형성 부재와의 차이점을 중심으로 설명한다. 도 11, 도 12, 도 13은, 체류 공간 형성 부재(7)의 각기 사시도, 종단 사시도, 종단 측면도이다. 이 체류 공간 형성 부재(7)에 있어서의 상류 측벽부(53), 하류 측벽부(54), 외주 측벽부(55) 및 중앙 측벽부(56)는 수직의 판형상으로 구성되고, 이들 각 벽부(53 내지 56)의 각 하부로부터 수평 방향 외측으로 정류판(71)이 돌출되어 있다. 외주 측벽부(55)로부터 회전 테이블(2) 외측을 향해서 돌출된 정류판(71)의 선단부는 하방측으로 굴곡되어, 기립판(72)으로서 구성되어 있다. 도 12에 나타낸 바와 같이 기립판(72)은 회전 테이블(2)의 외측을 덮고, 체류 공간(51)의 NH3 가스의 농도를 보다 높이는 역할을 갖는다. 또한, 상술한 체류 공간 형성 부재(5, 6)에 이러한 기립판(72)을 설치해도 된다.
이렇게 체류 공간 형성 부재(7)를 둘러싸도록 설치되는 정류판(71)에 있어서, 상류 측벽부(53)로부터 회전 방향 상류측으로 돌출된 부분을 정류판(73)으로 한다. 또한, 하류 측벽부(54)로부터 회전 방향 상류측으로 돌출된 부분을 정류판(74)으로한다. 상기 정류판(73)의 표면(73a)은, 도 13에 나타낸 바와 같이 회전 방향 상류측으로부터 흐르는 N2 가스를 타고 넘게 하여 통류 공간(57)으로 가이드하는 가이드 면을 구성하고 있다. 도 13에 나타내는 정류판(73)의 길이 L3은, 예를 들어 5㎜ 내지 100㎜이다.
정류판(74)은 하방의 NH3 가스 농도를 높여서 반응을 촉진시키는 역할을 갖는다. 이 체류 공간 형성 부재(7)에 있어서도 제2 반응 가스 노즐(33)과 상류 측벽부(53)의 간격 L1은 체류 공간 형성 부재(5)와 동일하게 구성되어 있다. 이러한 체류 공간 형성 부재(7)를 사용해도 체류 공간 형성 부재(5)와 동일한 효과가 얻어진다.
그런데, 상술한 각 예에서는 체류 공간(51)에 있어서, 회전 방향 하류측에 반응 가스 노즐(33)이 배치되어 있지만, 상술한 가스 노즐과 상류 측벽부의 간격 L1이 상술한 범위로 설정되는 것이라면 이렇게 반응 가스 노즐을 배치하는 것에 한정되지 않는다. 즉, 도 14에 도시한 바와 같이 체류 공간(51)에 있어서 회전 방향 상류측에 반응 가스 노즐을 배치해도 되고, 체류 공간(51)을 회전 방향으로 등분하도록 반응 가스 노즐을 배치해도 된다. 또한, 예를 들어 도 15에 나타낸 바와 같이 정류판(73)의 회전 방향의 길이보다도 체류 공간(51)의 회전 방향의 길이가 짧아도 된다. 또한, 이와 같이 정류판(71)을 구비하도록 체류 공간 형성 부재를 구성한 경우에 있어서도, 도 16에 나타낸 바와 같이 체류 공간 형성 부재(6)와 동일하게, 회전 테이블(2)로부터의 천장의 높이가 서로 다른 영역(62, 63)에 의해 체류 공간(61)을 구성할 수 있다. 또한, 체류 공간(51)은 평면에서 보아 부채 형상으로 형성하는 것에 한정되지 않고, 예를 들어 도 17에 나타낸 바와 같이 평면에서 보아다각형 형상으로 구성해도 된다. 또한, 상기의 예에서는 성막 장치로의 각 체류 공간 형성 부재의 적용 예에 대해서 도시했지만, 성막 장치에 적용하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 한쪽의 처리 영역에서는 반응 가스를 웨이퍼 W에 공급하여 웨이퍼 W에 성막을 행하고, 다른 쪽의 처리 영역에서는 불활성 가스를 공급하여, 웨이퍼 W에 형성된 막의 어닐 처리를 행하는 장치에 적용해도 되고, 한쪽의 처리 영역에서 그와 같이 성막을 행하고, 다른 쪽의 처리 영역에서는 산화용 가스를 공급하는 동시에 그 산화용 가스를 플라즈마화하여 막의 산화를 행하는 장치에 적용할 수도 있고, 각 처리 영역에서 웨이퍼 W에 가스를 공급함으로써, 웨이퍼 W에 형성된 막의 에칭 처리를 행하는 장치에 적용할 수도 있다.
(평가 시험 1)
본 발명과 관련하여 행한 평가 시험에 대해서 설명한다. 시뮬레이션에 의해 상기의 체류 공간 형성 부재(5)를 구비한 성막 장치(1)에 있어서, 분리 가스 노즐(32, 34)로부터의 N2 가스의 유량을 변화시켜, 체류 공간(51) 내의 처리 영역 P2에 있어서의 소정의 위치의 저항값 ohm/sq(square)를 측정했다. 이 저항값이 클수록 N2 가스의 체류 공간(51) 내로의 진입량이 많은 것을 나타낸다. 상기 N2 가스의 유량은 5000sccm, 8000sccm, 10000sccm로 각각 설정했다. 이 실험을 평가 시험 1-1로 한다.
또한, 시뮬레이션에 의해 체류 공간 형성 부재(5)가 설치되지 않는 것을 제외하고, 평가 시험 1-1과 동일한 조건에서 저항값을 측정했다. 이 실험을 평가 시험 1-2로 한다.
도 18의 그래프는 평가 시험 1-1, 1-2의 결과를 나타낸 그래프이다. 그래프의 횡축은 상기 N2 가스의 유량이며, 종축은 상기 저항값이다. N2 가스 유량의 설정 유량에 관계없이, 평가 시험 1-1은 평가 시험 1-2보다도 낮은 저항값을 나타내고 있다. 또한, 평가 시험 1-2에서는 N2 가스의 유량이 증가하는 것에 따라서 저항값이 점차 상승하고 있다. 그러나, 평가 시험 1-1에서는 N2 가스의 유량을 바꾸어도 저항값의 변동량이 작다. 즉, 평가 시험 1-1에서는 N2 가스의 처리 영역 P2로의 유입이 억제되고 있다. 따라서, 이 평가 시험 1로부터 앞서 서술한 체류 공간 형성 부재(5)의 효과가 나타났다.
(평가 시험 2)
시뮬레이션에 의해, 상술한 제2 반응 가스 노즐(33)의 주위에 체류 공간 형성 부재(5)를 설치한 성막 장치(1)를 정하고, 처리 영역 P2에 있어서의 웨이퍼 W의 저항값을 측정했다. 이 저항값의 측정 개소는 웨이퍼 W의 면내에 간격을 두고 다수 설정했다. 이것을 평가 시험 2-1로 한다. 또한, 시뮬레이션에 의해, 체류 공간 형성 부재(5)를 설치하지 않는 것 외는 평가 시험 2-1과 동일한 조건에서 웨이퍼 W의 면내의 저항값을 측정하는 시험을 행했다. 이것을 평가 시험 2-2로 한다.
평가 시험 2-1에 있어서의 각 측정 개소의 저항값의 평균은 229.0ohm/sq, 평가 시험 2-2에 있어서의 각 측정 개소의 저항값의 평균은 259.0ohm/sq이었다. 이렇게 평가 시험 2-2보다도 평가 시험 2-1에서는 저항값이 낮기 때문에, 처리 영역 P2로의 N2 가스의 유입이 억제되고 있는 것이 나타났다. 또한, 도 19, 도 20은 각각 평가 시험 2-1, 2-2에서 측정된 저항값에 기초하여, 웨이퍼 W 면 내의 저항값의 분포를 등고선에 의해 나타낸 도면이다. 실선의 등고선으로 둘러싸이는 영역은 비교적 저항값이 높은 영역을 나타내고, 점선의 등고선으로 둘러싸이는 영역은 비교적 저항값이 낮은 영역을 나타내고 있다. 또한, 이들의 영역의 경계를 쇄선의 등고선으로 나타내고 있다.
평가 시험 2-2에서는 평가 시험 2-1에 비해 등고선의 간격이 촘촘하게 되어 있고, 웨이퍼 W 면 내에서 저항값 분포의 편차가 크게 되어 있다. 따라서, 이 평가 시험 2에 의해 체류 공간 형성 부재를 설치함으로써, 웨이퍼 W 표면으로의 N2 가스의 공급을 억제할 수 있는 것과, 그것에 의한 웨이퍼 W 표면의 가스의 분포의 편차를 억제할 수 있는 것이 나타났다. 즉, 체류 공간 형성 부재를 설치함으로써, 웨이퍼 W 면 내에 고농도의 반응 가스를 균일성 높게 공급하고, 이 반응 가스에 의한 처리를 확실하게 균일성 높게 행할 수 있다.
본 개시의 일측면에 따르면, 처리 영역에 있어서의 반응 가스의 농도 및 분압을 높이고, 상기 반응 가스에 의한 기판의 처리를 확실하게 행할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
본 개시의 일측면에 따르면, 가스 노즐의 주위에 반응 가스를 체류시키는 커버 부재가 설치되고, 이 커버 부재의 회전 방향 상류측의 측벽부와 가스 노즐의 간격이 넓게 설정된다. 그것에 의해, 커버 부재 내에 공급되는 반응 가스가 회전 방향 상류측으로부터 커버 부재의 상방으로 돌아 들어가는 것을 억제하면서, 반응 가스를 가스 노즐의 주위에 체류시킬 수 있다. 그 결과로서, 처리 영역의 반응 가스의 농도 및 분압이 저하하는 것을 억제할 수 있으므로, 기판에 확실하게 처리를 행할 수 있고, 또 성막을 행할 때에 기판에 형성되는 막질의 저하를 방지할 수 있다.
이상, 기판 처리 장치 및 성막 장치를 실시예에 의해 설명했지만, 본 발명은, 상술한 실시예에 제한되는 일은 없고, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없어, 상술한 실시예에 다양한 변형, 개량 및 치환을 가할 수 있다.

Claims (7)

  1. 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 설치되고, 반응 가스를 각각 공급하여, 기판에 가스 처리를 행하기 위한 복수의 처리 영역과,
    상기 처리 용기 내에 설치된 회전 테이블이며, 상기 회전 테이블의 상면측의 적재 영역에 적재된 기판을, 상기 복수의 처리 영역을 순차 통과시키도록 회전하는 회전 테이블과,
    상기 복수의 처리 영역의 적어도 하나에 설치되고, 회전 테이블의 회전 방향과 교차하도록 신장되는 동시에, 길이 방향을 따라서 토출구가 형성된 반응 가스 공급용의 가스 노즐과,
    상기 복수의 처리 영역의 분위기를 서로 분리하기 위한 분리 가스가 공급되고, 상기 회전 방향에 있어서 이들 처리 영역의 사이에 위치하는 분리 영역과,
    상기 처리 용기 내를 배기하기 위한 배기구와,
    상기 가스 노즐에 대하여 상기 회전 테이블의 회전 방향 상류측 및 회전 방향 하류측에 각각 설치되는 측벽부와, 가스 노즐의 상측에 설치되고, 상기 회전 방향 상류측으로부터 흐르는 분리 가스를, 상방 영역에서 하류측으로 통류시키는 상벽부와, 회전 테이블의 외주측에 설치되는 외주 측벽부와, 회전 테이블의 중앙측에 설치되는 중앙 측벽부를 포함하고, 가스 노즐의 주위에 반응 가스를 체류시키기 위한 커버 부재를 구비하고,
    상기 커버 부재에는, 상기 회전 방향 상류측의 측벽부의 하부로부터, 회전 방향 상류측으로부터 흐르는 분리 가스를 상기 커버 부재의 상방으로 가이드하기 위한 가이드 면이 설치되고, 가스 노즐과 회전 방향 상류측의 측벽부의 간격은 8㎜이상으로 하여, 가스 노즐이 커버 부재 내에서 회전 방향 하류측에 배치되는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 커버 부재는, 상기 가스 노즐이 위치하는 제1 영역과, 당해 제1 영역의 회전 방향 상류측에 위치하고, 제1 영역보다도 천장의 높이가 낮게 형성된 제2 영역을 형성하도록 상기 가스 노즐의 주위에 설치되는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가이드 면은, 회전 방향 상류측을 향해서 내려가는 경사면으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 경사면은, 상기 커버 부재에 있어서의 회전 방향 상류측의 측벽부의 표면을 구성하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 회전 방향 상류측의 측벽부는, 회전 방향 상류측을 향해서 돌출된 정류판을 구비하고, 당해 정류판의 표면이 상기 가이드 면을 구성하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 가스 노즐과 상벽부 사이에는 반응 가스가 유통되기 위한 공간이 설치되는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  7. 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 설치되고, 반응 가스를 각각 공급하여, 기판에 반응 생성물의 층을 적층하여, 박막을 형성하기 위한 복수의 처리 영역과,
    상기 처리 용기 내에 설치된 회전 테이블이며, 상기 회전 테이블의 상면측의 적재 영역에 적재된 기판을, 상기 복수의 처리 영역을 순차 통과시키도록 회전하는 회전 테이블과,
    상기 복수의 처리 영역의 적어도 하나에 설치되고, 회전 테이블의 회전 방향과 교차하도록 신장되는 동시에, 길이 방향을 따라서 토출구가 형성된 반응 가스 공급용의 가스 노즐과,
    상기 복수의 처리 영역의 분위기를 서로 분리하기 위한 분리 가스가 공급되고, 상기 회전 방향에 있어서 이들 처리 영역의 사이에 위치하는 분리 영역과,
    상기 처리 용기 내를 배기하기 위한 배기구와,
    상기 가스 노즐에 대하여 상기 회전 테이블의 회전 방향 상류측 및 회전 방향 하류측에 각각 설치되는 측벽부와, 가스 노즐의 상측에 설치되고, 상기 회전 방향 상류측으로부터 흐르는 분리 가스를, 상방 영역에서 하류측으로 통류시키는 상벽부와, 회전 테이블의 외주측에 설치되는 외주 측벽부와, 회전 테이블의 중앙측에 설치되는 중앙 측벽부를 포함하고, 가스 노즐의 주위에 반응 가스를 체류시키기 위한 커버 부재를 구비하고,
    상기 커버 부재에는, 상기 회전 방향 상류측의 측벽부의 하부로부터, 회전 방향 상류측으로부터 흐르는 분리 가스를 상기 커버 부재의 상방으로 가이드하기 위한 가이드 면이 설치되고, 가스 노즐과 회전 방향 상류측의 측벽부의 간격은 8㎜이상으로 하여, 가스 노즐이 커버 부재 내에서 회전 방향 하류측에 배치되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5107185B2 (ja) * 2008-09-04 2012-12-26 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、基板処理装置、成膜方法及びこの成膜方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体
JP5445044B2 (ja) * 2008-11-14 2014-03-19 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP5131240B2 (ja) * 2009-04-09 2013-01-30 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP5423529B2 (ja) * 2010-03-29 2014-02-19 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP5712879B2 (ja) * 2011-09-22 2015-05-07 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び基板処理装置
JP5884500B2 (ja) * 2012-01-18 2016-03-15 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP5954202B2 (ja) * 2013-01-29 2016-07-20 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
TWI627305B (zh) * 2013-03-15 2018-06-21 應用材料股份有限公司 用於轉盤處理室之具有剛性板的大氣蓋
JP6115244B2 (ja) * 2013-03-28 2017-04-19 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP6221932B2 (ja) * 2014-05-16 2017-11-01 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP5837962B1 (ja) * 2014-07-08 2015-12-24 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびガス整流部
KR102297567B1 (ko) 2014-09-01 2021-09-02 삼성전자주식회사 가스 주입 장치 및 이를 포함하는 박막 증착 장비
US10954597B2 (en) * 2015-03-17 2021-03-23 Asm Ip Holding B.V. Atomic layer deposition apparatus
JP6851173B2 (ja) * 2016-10-21 2021-03-31 東京エレクトロン株式会社 成膜装置および成膜方法
JP6925214B2 (ja) * 2017-09-22 2021-08-25 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置
JP6906439B2 (ja) * 2017-12-21 2021-07-21 東京エレクトロン株式会社 成膜方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011040574A (ja) * 2009-08-11 2011-02-24 Tokyo Electron Ltd 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP2011124384A (ja) * 2009-12-10 2011-06-23 Tokyo Electron Ltd 成膜装置
JP2011132589A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Tokyo Electron Ltd 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP2011151343A (ja) * 2009-12-25 2011-08-04 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8187679B2 (en) * 2006-07-29 2012-05-29 Lotus Applied Technology, Llc Radical-enhanced atomic layer deposition system and method
JP5445044B2 (ja) 2008-11-14 2014-03-19 東京エレクトロン株式会社 成膜装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011040574A (ja) * 2009-08-11 2011-02-24 Tokyo Electron Ltd 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP2011124384A (ja) * 2009-12-10 2011-06-23 Tokyo Electron Ltd 成膜装置
JP2011132589A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Tokyo Electron Ltd 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP2011151343A (ja) * 2009-12-25 2011-08-04 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置

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Publication number Publication date
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