KR101552532B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 Download PDF

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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

본 발명은 클리닝 가스를 샤워 헤드 내의 원하는 개소에 효율적으로 공급할 수 있도록 한다.
가스 분산 기구로서의 샤워 헤드를 개재하여 처리 공간에 가스를 공급하여 상기 처리 공간 내의 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 공급관; 상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 배기관; 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관을 접속하는 접속관; 상기 가스 공급관의 상기 접속관과의 접속 개소보다 가스 공급 방향 하류측에 접속되고, 상기 가스 공급관 내에 상기 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계; 및 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관에 접속되고 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관의 양방(兩方)으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급계로서, 상기 가스 공급관의 상기 접속관과의 접속 개소보다 가스 공급 방향 상류측에 설치된 클리닝 가스 공급계;를 구비한다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM}
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치의 제조 공정에서는 웨이퍼 등의 기판에 대하여 성막 처리 등의 프로세스 처리를 수행하는 기판 처리 장치가 이용된다. 기판 처리 장치로서는 기판을 1매씩 처리하는 매엽식(枚葉式)이 알려져 있다. 매엽식의 기판 처리 장치 중에는 기판에 대한 가스 공급의 균일화를 도모하기 위해서 가스 분산 기구로서의 샤워 헤드를 개재하여 처리 공간에 처리 가스를 공급하고, 그 처리 공간 내의 기판을 처리하도록 구성된 것이 있다.
이와 같은 기판 처리 장치에서는 샤워 헤드나 처리 공간 등에 부착된 불필요한 막(반응 부생성물 등)을 제거하기 위해서 클리닝 가스를 이용한 클리닝 처리가 수행된다. 클리닝 처리를 수행하는 매엽식의 기판 처리 장치로서는 예컨대 특허문헌1 및 특허문헌2에 기재되는 기술이 알려져 있다.
1. 일본 특개 2005-109194호 공보 2. 일본 특개 2011-228546호 공보
전술과 같은 샤워 헤드를 포함하는 매엽식의 기판 처리 장치에서는 처리 가스(성막에 기여하는 가스)를 샤워 헤드로부터 처리 공간에 효율적으로 공급하는 것이 바람직하다. 한편, 클리닝 처리에서는 샤워 헤드 내에 부착된 막을 빠짐없이 제거하기 위해서 클리닝 가스를 처리 공간뿐만 아니라 샤워 헤드의 원하는 개소(箇所)(예컨대 반응 생성물이 형성되기 쉬운 개소)에도 효율적으로 공급하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명은 클리닝 가스를 샤워 헤드 내의 원하는 개소에 효율적으로 공급하는 것에 의해 클리닝 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
가스 분산 기구로서의 샤워 헤드를 개재하여 처리 공간에 가스를 공급하여 상기 처리 공간 내의 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 공급관;
상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 배기관;
상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관을 접속하는 접속관;
상기 가스 공급관의 상기 접속관과의 접속 개소보다 가스 공급 방향 하류측에 접속되고, 상기 가스 공급관 내에 상기 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계; 및
상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관에 접속되고 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관의 양방(兩方)으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급계로서, 상기 가스 공급관의 상기 접속관과의 접속 개소보다 가스 공급 방향 상류측에 설치된 클리닝 가스 공급계;
를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면,
가스 분산 기구로서의 샤워 헤드에 접속되는 가스 공급관과 상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 배기관을 접속하는 접속관의 상기 가스 공급관으로의 접속 개소보다 가스 공급 방향 하류측에서 상기 가스 공급관에 접속되는 처리 가스 공급계로부터, 상기 가스 공급관과 상기 샤워 헤드를 개재하여 처리 공간 내에 가스를 공급하고, 상기 처리 공간 내의 기판을 처리하는 공정; 및
상기 접속관보다 상기 가스 공급관에서의 가스 공급 방향 상류측에서 상기 가스 공급관에 접속되는 클리닝 가스 공급계로부터, 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관의 양방을 통하여 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 공정;
을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면,
가스 분산 기구로서의 샤워 헤드에 접속되는 가스 공급관과 상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 배기관을 접속하는 접속관의 상기 가스 공급관으로의 접속 개소보다 가스 공급 방향 하류측에서 상기 가스 공급관에 접속되는 처리 가스 공급계로부터, 상기 가스 공급관과 상기 샤워 헤드를 개재하여 처리 공간 내에 가스를 공급하고, 상기 처리 공간 내의 기판을 처리하는 순서; 및
상기 접속관보다 상기 가스 공급관에서의 가스 공급 방향 상류측에서 상기 가스 공급관에 접속되는 클리닝 가스 공급계로부터, 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관의 양방을 통하여 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 순서;
를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 격납된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 클리닝 가스를 샤워 헤드 내의 원하는 개소에 효율적으로 공급할 수 있고, 이에 의해 클리닝 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 매엽식의 기판 처리 장치의 개략 구성도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트.
도 3은 도 2에서의 성막 공정의 상세를 도시하는 플로우 차트.
도 4는 도 1에서의 제2 배기관의 변형예를 도시하는 도면.
도 5는 도 1에서의 제2 배기관의 다른 변형예를 도시하는 도면.
도 6은 도 2에서의 클리닝 공정의 일 구체예의 상세를 도시하는 플로우 차트.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 매엽식의 기판 처리 장치의 개략 구성도.
<본 발명의 제1 실시 형태>
이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는 처리 대상이 되는 기판에 대하여 1매씩 처리를 수행하는 매엽식의 기판 처리 장치로서 구성된다. 처리 대상이 되는 기판으로서는 예컨대 반도체 장치(반도체 디바이스)가 제작되는 반도체 웨이퍼 기판(이하, 단순히 「웨이퍼」라고 부른다)을 들 수 있다. 이와 같은 기판에 대하여 수행하는 처리로서는 에칭, 애싱, 성막 처리 등을 들 수 있지만, 본 실시 형태에서는 특히 성막 처리를 수행한다.
이하, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 매엽식의 기판 처리 장치의 개략 구성도다.
〔처리 용기〕
도 1에 도시하는 바와 같이 기판 처리 장치(100)는 처리 용기(202)를 구비한다. 처리 용기(202)는 예컨대 횡단면(橫斷面)이 원형이며 편평한 밀폐 용기로서 구성된다. 또한 처리 용기(202)는 예컨대 알루미늄(Al)이나 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성된다. 처리 용기(202) 내에는 웨이퍼(200)를 처리하는 처리 공간(201)과, 웨이퍼(200)를 처리 공간(201)에 반송할 때에 웨이퍼(200)가 통과하는 반송 공간(203)이 형성된다. 처리 용기(202)는 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b)로 구성된다. 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b) 사이에는 칸막이 판(204)이 설치된다.
하부 용기(202b)의 측면에는 게이트 밸브(205)에 인접한 기판 반입 출구(206)가 설치되고, 웨이퍼(200)는 기판 반입 출구(206)를 개재하여 도시되지 않는 반송실과의 사이를 이동한다. 하부 용기(202b)의 저부에는 리프트 핀(207)이 복수 설치된다. 또한 하부 용기(202b)는 접지(接地)된다.
〔기판 지지부〕
처리 공간(201)의 하부에는 웨이퍼(200)를 지지하는 기판 지지부(210)가 설치된다. 기판 지지부(210)는 웨이퍼(200)를 재치하는 기판 재치면(211)과, 기판 재치면(211)을 표면에 가지는 기판 재치대(212)와, 기판 재치대(212)에 내포된 가열원(源)으로서의 히터(213)를 주로 포함한다. 기판 재치대(212)에는 리프트 핀(207)이 관통하는 관통공(214)이 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 설치된다.
기판 재치대(212)는 샤프트(217)에 의해 지지된다. 샤프트(217)는 처리 용기(202)의 저부를 관통하고, 또한 처리 용기(202)의 외부에서 승강 기구(218)에 접속된다. 승강 기구(218)를 작동시켜서 샤프트(217) 및 기판 재치대(212)를 승강시키는 것에 의해 기판 재치면(211) 상에 재치되는 웨이퍼(200)를 승강시키는 것이 가능하도록 이루어진다. 또한 샤프트(217)의 하단부의 주위는 벨로즈(219)에 의해 피복되고, 처리 용기(202) 내는 기밀하게 보지(保持)된다.
기판 재치대(212)는 웨이퍼(200)의 반송 시에는 기판 재치면(211)이 기판 반입 출구(206)에 대향하는 위치(웨이퍼 반송 위치)까지 하강하고, 웨이퍼(200)의 처리 시에는 도 1에서 도시되는 바와 같이 웨이퍼(200)가 처리 공간(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 위치)가 될 때까지 상승한다. 구체적으로는 기판 재치대(212)를 웨이퍼 반송 위치까지 하강시켰을 때에는 리프트 핀(207)의 상단부가 기판 재치면(211)의 상면으로부터 돌출하여 리프트 핀(207)이 웨이퍼(200)를 하방(下方)으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 기판 재치대(212)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승 시켰을 때에는 리프트 핀(207)은 기판 재치면(211)의 상면으로부터 매몰하여 기판 재치면(211)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 리프트 핀(207)은 웨이퍼(200)와 직접 접촉하기 때문에 예컨대 석영이나 알루미나 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
〔샤워 헤드〕
처리 공간(201)의 상부(가스 공급 방향 상류측)에는 가스 분산 기구로서의 샤워 헤드(230)가 설치된다. 샤워 헤드(230)의 덮개(231)에는 가스 도입공(241)이 설치되고, 상기 가스 도입공(241)에는 후술하는 가스 공급계가 접속된다. 가스 도입공(241)으로부터 도입되는 가스는 샤워 헤드(230)의 버퍼 공간(232)에 공급된다.
샤워 헤드(230)의 덮개(231)는 도전성이 있는 금속으로 형성되고, 버퍼 공간(232) 또는 처리 공간(201) 내에서 플라즈마를 생성하기 위한 전극으로서 이용된다. 덮개(231)와 상부 용기(202a) 사이에는 절연 블록(233)이 설치되어, 덮개(231)와 상부 용기(202a) 사이를 절연한다.
샤워 헤드(230)는 가스 도입공(241)을 개재하여 공급계로부터 공급되는 가스를 분산시키기 위한 분산판(234)을 구비한다. 이 분산판(234)의 상류측이 버퍼 공간(232)이며, 하류측이 처리 공간(201)이다. 분산판(234)에는 복수의 관통공(234a)이 설치된다. 분산판(234)은 기판 재치면(211)과 대향하도록 배치된다.
버퍼 공간(232)에는 공급된 가스의 흐름을 형성하는 가스 가이드(235)가 설치된다. 가스 가이드(235)는 가스 도입공(241)을 정점(頂点)으로 하여 분산판(234) 방향을 향함에 따라 지름이 커지는 원추 형상으로 이루어진다. 가스 가이드(235)는 그 하단이 분산판(234)의 가장 외주측에 형성되는 관통공(234a)보다 외주측에 위치하도록 형성된다.
〔플라즈마 생성부〕
샤워 헤드(230)의 덮개(231)에는 정합기(251), 고주파 전원(252)이 접속된다. 그리고 고주파 전원(252), 정합기(251)로 임피던스를 조정하는 것에 의해 샤워 헤드(230), 처리 공간(201)에 플라즈마가 생성된다.
〔가스 공급계〕
샤워 헤드(230)의 덮개(231)에 설치된 가스 도입공(241)에는 공통 가스 공급관(242)이 접속된다. 공통 가스 공급관(242)은 가스 도입공(241)으로의 접속에 의해 샤워 헤드(230) 내의 버퍼 공간(232)에 연통(連通)한다. 또한 공통 가스 공급관(242)에는 제1 가스 공급관(243a)과, 제2 가스 공급관(244a)과, 제3 가스 공급관(245a)과, 접속관(249a)이 접속된다. 제2 가스 공급관(244a)은 리모트 플라즈마 유닛(244e)(RPU)을 개재하여 공통 가스 공급관(242)에 접속된다.
이들 중 제1 가스 공급관(243a)을 포함하는 원료 가스 공급계(243)로부터는 원료 가스가 주로 공급되고, 제2 가스 공급관(244a)을 포함하는 반응 가스 공급계(244)로부터는 주로 반응 가스가 공급된다. 제3 가스 공급관(245a)을 포함하는 퍼지 가스 공급계(245)로부터는 웨이퍼를 처리할 때에는 주로 불활성 가스가 공급되고, 샤워 헤드(230)나 처리 공간(201)을 클리닝할 때에는 클리닝 가스가 주로 공급된다.
〔원료 가스 공급계〕
제1 가스 공급관(243a)에는 상류 방향부터 순서대로 원료 가스 공급원(243b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(243c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(243d)가 설치된다. 그리고 제1 가스 공급관(243a)으로부터는 원료 가스가 MFC(243c), 밸브(243d), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
원료 가스는 처리 가스 중 하나이며 예컨대 Ti(티타늄) 원소를 포함하는 금속 액체 원료인 TiCl4(Titanium Tetrachloride)을 기화시켜서 얻어지는 원료 가스(즉 TiCl4가스)이다. 또한 원료 가스는 상온 상압에서 고체, 액체 및 기체 중 어느 것이어도 좋다. 원료 가스가 상온 상압에서 액체인 경우에는 제1 가스 공급원(243b)과 매스 플로우 컨트롤러(243c) 사이에 도시되지 않는 기화기를 설치하면 좋다. 여기서는 기체로서 설명한다.
주로 제1 가스 공급관(243a), MFC(243c), 밸브(243d)에 의해 원료 가스 공급계(243)가 구성된다. 또한 원료 가스 공급계(243)는 원료 가스 공급원(243b), 후술하는 제1 불활성 가스 공급계를 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 원료 가스 공급계(243)는 처리 가스 중 하나인 원료 가스를 공급하기 때문에 처리 가스 공급계 중 하나에 해당된다.
제1 가스 공급관(243a)의 밸브(243d)보다 하류측에는 제1 불활성 가스 공급관(246a)의 하류단이 접속된다. 제1 불활성 가스 공급관(246a)에는 상류 방향부터 순서대로 불활성 가스 공급원(246b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(246c) 및 개폐 밸브인 밸브(246d)가 설치된다. 그리고 제1 불활성 가스 공급관(246a)으로부터는 불활성 가스가 MFC(246c), 밸브(246d), 제1 가스 공급관(243a), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
불활성 가스는 원료 가스의 캐리어 가스로서 작용하고 원료와는 반응하지 않는 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예컨대 질소(N2) 가스를 이용할 수 있다. 또한 N2가스 외에 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
주로 제1 불활성 가스 공급관(246a), MFC(246c) 및 밸브(246d)에 의해 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한 제1 불활성 가스 공급계는 불활성 가스 공급원(246b), 제1 가스 공급관(243a)을 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 제1 불활성 가스 공급계는 원료 가스 공급계(243)에 포함시켜서 생각해도 좋다.
〔반응 가스 공급계〕
제2 가스 공급관(244a)에는 상류 방향부터 순서대로 반응 가스 공급원(244b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(244c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(244d)가 설치된다. 제2 가스 공급관(244a)의 밸브(244d)보다 하류측에는 RPU(244e)가 설치된다. 그리고 제2 가스 공급관(244a)으로부터는 반응 가스가 MFC(244c), 밸브(244d), RPU(244e), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 반응 가스는 리모트 플라즈마 유닛(244e)에 의해 플라즈마 상태가 되고, 웨이퍼(200) 상에 조사(照射)된다.
반응 가스는 처리 가스 중 하나이며 예컨대 암모니아(NH3) 가스가 이용된다.
주로 제2 가스 공급관(244a), MFC(244c), 밸브(244d)에 의해 반응 가스 공급계(244)가 구성된다. 또한 반응 가스 공급계(244)는 반응 가스 공급원(244b), RPU(244e), 후술하는 제2 불활성 가스 공급계를 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 반응 가스 공급계(244)는 처리 가스 중 하나인 반응 가스를 공급하기 때문에 처리 가스 공급계 중 다른 하나에 해당된다.
제2 가스 공급관(244a)의 밸브(244d)보다 하류측에는 제2 불활성 가스 공급관(247a)의 하류단이 접속된다. 제2 불활성 가스 공급관(247a)에는 상류 방향부터 순서대로 불활성 가스 공급원(247b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(247c) 및 개폐 밸브인 밸브(247d)가 설치된다. 그리고 제2 불활성 가스 공급관(247a)으로부터는 불활성 가스가 MFC(247c), 밸브(247d), 제2 가스 공급관(244a), RPU(244e), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
불활성 가스는 반응 가스의 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용한다. 구체적으로는 예컨대 질소(N2) 가스를 이용할 수 있다. 또한 N2가스 외에 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용해도 좋다.
주로 제2 불활성 가스 공급관(247a), MFC(247c) 및 밸브(247d)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한 제2 불활성 가스 공급계는 불활성 가스 공급원(247b), 제2 가스 공급관(243a), RPU(244e)를 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 제2 불활성 가스 공급계는 반응 가스 공급계(244)에 포함시켜서 생각해도 좋다.
〔퍼지 가스 공급계〕
제3 가스 공급관(245a)에는 상류 방향부터 순서대로 퍼지 가스 공급원(245b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(245c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(245d)가 설치된다. 그리고 제3 가스 공급관(245a)으로부터는 기판 처리 공정에서는 퍼지 가스로서의 불활성 가스가 MFC(245c), 밸브(245d), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 또한 클리닝 공정에서는 필요에 따라 클리닝 가스의 캐리어 가스 또는 희석 가스로서의 불활성 가스가 MFC(245c), 밸브(245d), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
퍼지 가스 공급원(245b)으로부터 공급되는 불활성 가스는 기판 처리 공정에서는 처리 용기(202)이나 샤워 헤드(230) 내에 잔류하는 가스를 퍼지하는 퍼지 가스로서 작용한다. 또한 클리닝 공정에서는 클리닝 가스의 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용해도 좋다. 구체적으로는 불활성 가스로서 예컨대 질소(N2) 가스를 이용할 수 있다. 또한 N2가스 외에 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용해도 좋다.
주로 제3 가스 공급관(245a), MFC(245c), 밸브(245d)에 의해 퍼지 가스 공급계(245)가 구성된다. 또한 퍼지 가스 공급계(245)는 퍼지 가스 공급원(245b), 후술하는 클리닝 가스 공급계를 포함시켜서 생각해도 좋다.
〔클리닝 가스 공급계〕
제3 가스 공급관(245a)의 밸브(245d)보다 하류측에는 클리닝 가스 공급관(248a)의 하류단이 접속된다. 클리닝 가스 공급관(248a)에는 상류 방향부터 순서대로 클리닝 가스 공급원(248b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(248c) 및 개폐 밸브인 밸브(248d)가 설치된다. 그리고 제3 가스 공급관(245a)으로부터는 클리닝 공정에서는 클리닝 가스가 MFC(248c), 밸브(248d), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 또한 클리닝 가스 공급계는 공통 가스 공급관(242)과 후술하는 접속관(249a)을 개재하여 후술하는 제2 배기관(262)에도 접속된다. 클리닝 공정에서는 클리닝 가스가 공통 가스 공급관(242), 접속관(249a) 및 제2 배기관(262)을 통과하는 경로로부터도 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
클리닝 가스 공급원(248b)으로부터 공급되는 클리닝 가스는 클리닝 공정에서는 샤워 헤드(230)나 처리 용기(202)에 부착된 부생성물 등을 제거하는 클리닝 가스로서 작용한다. 구체적으로는 클리닝 가스로서 예컨대 3불화질소(NF3) 가스를 이용할 수 있다. 또한 예컨대 불화수소(HF) 가스, 3불화염소(ClF3) 가스, 불소(F2) 가스 등을 이용해도 좋고, 또한 이들을 조합시켜서 이용해도 좋다.
주로 클리닝 가스 공급관(248a), MFC(248c) 및 밸브(248d)에 의해 클리닝 가스 공급계가 구성된다. 또한 클리닝 가스 공급계는 클리닝 가스 공급원(248b), 제3 가스 공급관(245a)을 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 클리닝 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계(245)에 포함시켜서 생각해도 좋다.
〔가스 배기계〕
처리 용기(202)의 분위기를 배기하는 배기계는 처리 용기(202)에 접속된 복수의 배기관을 포함한다. 구체적으로는 반송 공간(203)에 접속되는 배기관(261)(제1 배기관)과, 버퍼 공간(232)에 접속되는 배기관(262)(제2 배기관)과, 처리 공간(201)에 접속되는 배기관(263)(제3 배기관)을 포함한다. 또한 각 배기관(261, 262, 263)의 하류측에는 배기관(264)(제4 배기관)이 접속된다.
〔제1 가스 배기계〕
제1 배기관(261)은 반송 공간(203)의 측면 또는 저면(底面)에 접속된다. 제1 배기관(261)에는 고진공 또는 초고진공을 실현하는 진공 펌프로서 터보 분자 펌프(265)(TMP: Turbo Molecular Pump)가 설치된다. 제1 배기관(261)에서 TMP(265)의 하류측에는 밸브(266)가 설치된다. 또한 제1 배기관(261)에서 TMP(265)의 상류측에는 밸브(267)가 설치된다. 또한 제1 배기관(261)에서 밸브(267)의 상류측에는 바이패스 관(261a)이 접속된다. 바이패스 관(261a)에는 밸브(261b)가 설치된다. 바이패스 관(261a)의 하류측은 제4 배기관(264)에 접속된다.
주로 제1 배기관(261), TMP(265), 밸브(266, 267), 바이패스 관(261a) 및 밸브(261b)에 의해 제1 가스 배기계가 구성된다.
〔제2 가스 배기계〕
제2 배기관(262)은 버퍼 공간(232)의 상면[구체적으로는 가스 가이드(235)의 상방(上方)의 위치]에 접속된다. 즉 제2 배기관(262)은 샤워 헤드(230)에 접속되고, 이에 의해 샤워 헤드(230) 내의 버퍼 공간(232)에 연통한다. 또한 제2 배기관(262)에는 밸브(268)가 설치된다. 이 밸브(268)는 제2 배기관(262)의 가스 유로 개폐를 수행한다. 또한 밸브(268)는 가스 유로 개폐의 개도(開度) 조정 기능에 대응하는 것이어도 좋다.
주로 제2 배기관(262) 및 밸브(268)에 의해 제2 가스 배기계가 구성된다.
〔제3 가스 배기계〕
제3 배기관(263)은 처리 공간(201)의 측방에 접속된다. 제3 배기관(263)에는 처리 공간(201) 내를 소정의 압력으로 제어하는 압력 제어기인 APC(269)(Auto Pressure Controller)가 설치된다. APC(269)는 개도 조정 가능한 밸브 디스크(도시되지 않음)를 포함하고, 후술하는 컨트롤러로부터의 지시에 따라 제3 배기관(263)의 컨덕턴스를 조정한다. 제3 배기관(263)에서 APC(269)의 상류측에는 밸브(271)가 설치된다.
주로 제3 배기관(263), APC(269) 및 밸브(271)에 의해 제3 가스 배기계가 구성된다.
제4 배기관(264)은 드라이 펌프(272)(DP: Dry Pump)가 설치된다. 도시와 같이, 제4 배기관(264)에는 그 상류측으로부터 제2 배기관(262), 제3 배기관(263), 제1 배기관(261), 바이패스 관(261a)이 접속되고, 또한 이들의 하류에 DP(272)가 설치된다. DP(272)는 제2 배기관(262), 제3 배기관(263), 제1 배기관(261) 및 바이패스 관(261a)의 각각을 개재하여 버퍼 공간(232), 처리 공간(201) 및 반송 공간(203)의 각각의 분위기를 배기한다. 또한 DP(272)는 TMP(265)가 작동할 때에 그 보조 펌프로서도 기능한다.
〔접속관(분기관)〕
가스 공급계에서의 공통 가스 공급관(242)에는 접속관(249a)이 접속된다. 접속관(249a)은 공통 가스 공급관(242)과 제2 배기관(262)을 접속한다. 접속관(249a)은 클리닝 가스 공급계[구체적으로는 클리닝 공정에서 클리닝 가스가 공급되는 제3 가스 공급관(245a)]의 공통 가스 공급관(242)으로의 접속 개소보다 가스 공급 방향 하류측에서 공통 가스 공급관(242)에 접속된다. 또한 접속관(249a)은 공통 가스 공급관(242)으로부터 분기된 분기관이라고도 할 수 있다.
일단측(一端側)이 공통 가스 공급관(242)에 접속되는 접속관(249a)은 타단측(他端側)이 제2 가스 배기계에서의 제2 배기관(262)에 접속된다. 단, 접속관(249a)은 제2 배기관(262)에 설치된 밸브(268)보다 가스 배기 방향 상류측에서 제2 배기관(262)에 접속된다. 즉 제2 가스 배기계에서의 밸브(268)는 접속관(249a)의 제2 배기관(262)으로의 접속 개소보다 가스 배기 방향 하류측에서 가스 유로 개폐를 수행한다.
이와 같이 접속관(249a)은 샤워 헤드(230) 내의 버퍼 공간(232)을 거치지 않고, 공통 가스 공급관(242)(특히 클리닝 가스 공급계보다 가스 공급 방향 하류측)과 제2 배기관(262)[특히 밸브(268)보다 가스 배기 방향 상류측]을 연통시킬 수 있도록 구성된다.
또한 접속관(249a)에는 밸브(249b)가 설치된다. 이 밸브(249b)는 접속관(249a)의 가스 유로 개폐를 수행한다. 또한 밸브(249b)는 가스 유로 개폐의 개도 조정 기능에 대응하는 것이어도 좋다.
주로 접속관(249a) 및 밸브(249b)에 의해 클리닝 가스 보조 공급계(249)가 구성된다. 이와 같은 구성의 클리닝 가스 보조 공급계(249)는 클리닝 공정에서 클리닝 가스 공급계가 수행하는 샤워 헤드(230) 내로의 클리닝 가스의 공급을 필요에 따라 보조한다.
〔컨트롤러〕
기판 처리 장치(100)는 기판 처리 장치(100)의 각(各) 부(部)의 동작을 제어하는 컨트롤러(280)를 포함한다. 컨트롤러(280)는 연산부(281) 및 기억부(282)를 적어도 포함한다. 컨트롤러(280)는 전술한 각 구성에 접속되고, 상기 컨트롤러나 사용자의 지시에 따라 기억부(282)로부터 프로그램이나 레시피를 호출하고, 그 내용에 따라 각 구성의 동작을 제어한다. 구체적으로는 컨트롤러(280)는 게이트 밸브(205), 승강 기구(218), 히터(213), 고주파 전원(252), 정합기(251), MFC(243c 내지 248c), 밸브(243d 내지 248d), APC(269), TMP(265), DP(272), 밸브(266, 267, 268, 271, 261b) 등의 동작을 제어한다.
또한 컨트롤러(280)는 전용의 컴퓨터로서 구성해도 좋고, 범용의 컴퓨터로서 구성해도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 격납한 외부 기억 장치(283)[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光)디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리]를 준비하고, 외부 기억 장치(283)를 이용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(280)를 구성할 수 있다.
또한 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(283)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 외부 기억 장치(283)를 개재하지 않고 프로그램을 공급해도 좋다. 또한 기억부(282)나 외부 기억 장치(283)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 이용한 경우는 기억부(282) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(283) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로 반도체 장치의 제조 방법의 일 공정으로서 기판 처리 장치(100)를 사용하여 웨이퍼(200) 상에 박막을 형성하는 공정에 대하여 설명한다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
여기서는 원료 가스(제1 처리 가스)로서 TiCl4을 기화시켜서 얻어지는 TiCl4가스를 이용하고 반응 가스(제2 처리 가스)로서 NH3가스를 이용하고, 이들을 교호(交互)적으로 공급하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 금속 박막으로서 TiN막을 형성하는 예에 대하여 설명한다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트다. 도 3은 도 2의 성막 공정의 상세를 도시하는 플로우 차트다.
〔기판 반입·재치 공정(S101)〕
기판 처리 장치(100)에서는 우선 기판 재치대(212)를 웨이퍼(200)의 반송 위치까지 하강시키는 것에 의해 기판 재치대(212)의 관통공(214)에 리프트 핀(207)을 관통시킨다. 그 결과, 리프트 핀(207)이 기판 재치대(212) 표면보다 소정의 높이만큼만 돌출한 상태가 된다. 계속해서 게이트 밸브(205)를 열고 반송 공간(203)을 이재실(移載室)(도시되지 않음)과 연통시킨다. 그리고 이 이재실로부터 웨이퍼 이재기(도시되지 않음)를 이용하여 웨이퍼(200)를 반송 공간(203)에 반입하고, 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 이재한다. 이에 의해 웨이퍼(200)는 기판 재치대(212)의 표면으로부터 돌출한 리프트 핀(207) 상에 수평 자세로 지지된다.
처리 용기(202) 내에 웨이퍼(200)를 반입하면, 웨이퍼 이재기를 처리 용기(202) 외로 퇴피시키고, 게이트 밸브(205)를 닫고 처리 용기(202) 내를 밀폐한다. 그 후, 기판 재치대(212)를 상승 시키는 것에 의해 기판 재치대(212)에 설치된 기판 재치면(211) 상에 웨이퍼(200)를 재치시키고, 또한 기판 재치대(212)를 상승시키는 것에 의해 전술한 처리 공간(201) 내의 처리 위치까지 웨이퍼(200)를 상승시킨다.
웨이퍼(200)를 처리 용기(202) 내에 반입할 때에는 밸브(266)와 밸브(267)를 열림 상태로 하여(밸브를 열어), 반송 공간(203)과 TMP(265) 사이를 연통시키는 것과 함께 TMP(265)와 DP(272) 사이를 연통시킨다. 한편, 밸브(266)와 밸브(267) 이외의 배기계의 밸브는 닫힘 상태로 한다(밸브를 닫는다). 이에 의해 TMP(265)[및 DP(272)]에 의해 반송 공간(203)의 분위기가 배기된다.
웨이퍼(200)가 반송 공간(203)에 반입된 후, 처리 공간(201) 내의 처리 위치까지 상승하면, 밸브(266)와 밸브(267)를 닫힘 상태로 한다. 이에 의해 반송 공간(203)과 TMP(265) 사이 및 TMP(265)와 배기관(264) 사이가 차단되어 TMP(265)에 의한 반송 공간(203)의 배기가 종료된다. 한편, 밸브(271)를 열고 처리 공간(201)과 APC(269) 사이를 연통시킨다. APC(269)는 배기관(263)의 컨덕턴스를 조정하는 것에 의해 DP(272)에 의한 처리 공간(201)의 배기 유량을 제어하여 처리 공간(201)을 소정의 압력으로 유지한다. 또한 다른 배기계의 밸브는 닫힘 상태를 유지한다.
또한 이 공정에서 처리 용기(202) 내를 배기하면서 불활성 가스 공급계로부터 처리 용기(202) 내에 불활성 가스로서의 N2가스를 공급해도 좋다. 즉 TMP(265) 또는 DP(272)로 처리 용기(202) 내를 배기하면서 적어도 제3 가스 공급계의 밸브(245d)를 여는 것에 의해 처리 용기(202) 내에 N2가스를 공급해도 좋다. 이에 의해 웨이퍼(200) 상으로의 파티클의 부착을 억제하는 것이 가능해진다.
또한 웨이퍼(200)를 기판 재치대(212) 상에 재치할 때에는 기판 재치대(212)의 내부에 매립된 히터(213)에 전력을 공급하여 웨이퍼(200)의 표면이 소정의 처리 온도가 되도록 제어된다. 이 때 히터(213)의 온도는 도시되지 않는 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(213)로의 통전 상태를 제어하는 것에 의해 조정된다.
이와 같이 하여 기판 반입·재치 공정(S101)에서는 처리 공간(201) 내를 소정의 처리 압력이 되도록 제어하는 것과 함께 웨이퍼(200)의 표면 온도가 소정의 처리 온도가 되도록 제어한다. 여기서 소정의 처리 온도, 처리 압력이란 후술하는 성막 공정(S102)에서 TiN막을 형성 가능한 처리 온도, 처리 압력이다. 예컨대 원료 가스 공급 공정(S201)에서 공급하는 원료 가스가 자기분해(自己分解)하지 않을 정도의 처리 온도, 처리 압력이다. 구체적으로는 처리 온도는 예컨대 실온 이상 500℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 400℃ 이하, 처리 압력은 50Pa 내지 5,000Pa로 할 수 있다. 이 처리 온도, 처리 압력은 후술하는 성막 공정(S102)에서도 유지된다.
〔성막 공정(S102)〕
기판 반입·재치 공정(S101)이 종료된 후,다음으로 성막 공정(S102)을 수행한다. 이하, 도 3을 참조하여 성막 공정(S102)에 대하여 구체적으로 설명한다. 또한 성막 공정(S102)은 다른 처리 가스를 교호적으로 공급하는 공정을 반복하는 사이클릭 처리다.
〔원료 가스 공급 공정(S201)〕
성막 공정(S102)에서는 우선 원료 가스 공급 공정(S201)을 수행한다. 원료 가스 공급 공정(S201) 시에는 원료(TiCl4)를 기화시켜서 원료 가스(즉 TiCl4가스)를 미리 생성(예비 기화)시킨다. 원료 가스의 예비 기화는 전술한 기판 반입·재치 공정(S101)과 병행하여 수행해도 좋다. 원료 가스를 안정적으로 생성시키기 위해서는 소정의 시간을 필요로 하기 때문이다.
그리고 원료 가스를 생성하면, 밸브(243d)를 여는 것과 함께 원료 가스의 유량이 소정 유량이 되도록 매스 플로우 컨트롤러(243c)를 조정하는 것에 의해 처리 공간(201) 내로의 원료 가스(TiCl4가스)의 공급을 시작한다. 원료 가스의 공급 유량은 예컨대 100sccm 내지 3,000sccm이다. 원료 가스는 샤워 헤드(230)에 의해 분산되어 처리 공간(201) 내의 웨이퍼(200) 상에 균일하게 공급된다.
이 때 제1 불활성 가스 공급계의 밸브(246d)를 열고 제1 불활성 가스 공급관(246a)으로부터 불활성 가스(N2가스)를 공급한다. 불활성 가스의 공급 유량은 예컨대 500sccm 내지 5,000sccm이다. 또한 퍼지 가스 공급계의 제3 가스 공급관(245a)으로부터 불활성 가스를 흘려도 좋다.
잉여 원료 가스는 제3 가스 배기계의 제3 배기관(263) 내를 흘러, 제4 배기관(264)으로부터 배기된다. 구체적으로는 밸브(271)가 열림 상태가 되고, APC(269)에 의해 처리 공간(201)의 압력이 소정의 압력이 되도록 제어된다. 또한 밸브(271) 이외의 배기계의 밸브는 모두 닫힘 상태가 된다.
이 때의 처리 공간(201) 내의 처리 온도, 처리 압력은 제1 원료 가스가 자기분해하지 않을 정도의 처리 온도, 처리 압력이다. 이에 의해 웨이퍼(200) 상에는 원료 가스의 가스 분자가 흡착된다.
원료 가스의 공급을 시작하고 소정 시간이 경과한 후, 밸브(243d)를 닫고, 원료 가스의 공급을 정지한다. 원료 가스 및 캐리어 가스의 공급 시간은 예컨대 0.1초 내지 20초다.
〔퍼지 공정(S202)〕
원료 가스의 공급을 정지한 후는 제3 가스 공급관(245a)으로부터 불활성 가스(N2가스)를 공급하여 샤워 헤드(230) 및 처리 공간(201)의 퍼지를 수행한다. 이 때도 밸브(271)는 열림 상태가 되어 APC(269)에 의해 처리 공간(201)의 압력이 소정의 압력이 되도록 제어된다. 한편, 밸브(271) 이외의 가스 배기계의 밸브는 모두 닫힘 상태가 된다. 이에 의해 원료 가스 공급 공정(S201)에서 웨이퍼(200)에 흡착하지 못한 원료 가스는 DP(272)에 의해 제3 배기관(263)을 개재하여 처리 공간(201)으로부터 제거된다.
이어서 제3 가스 공급관(245a)으로부터 불활성 가스(N2가스)를 공급하여 샤워 헤드(230)의 퍼지를 수행한다. 이 때의 가스 배기계의 밸브는 밸브(271)가 닫힘 상태가 되는 한편, 밸브(268)가 열림 상태가 된다. 다른 가스 배기계의 밸브는 닫힘 상태이다. 즉 샤워 헤드(230)의 퍼지를 수행할 때에는 처리 공간(201)과 APC(269) 사이를 차단하는 것과 함께 APC(269)과 제4 배기관(264) 사이를 차단하여 APC(269)에 의한 압력 제어를 정지하는 한편, 버퍼 공간(232)과 DP(272) 사이를 연통한다. 이에 의해 샤워 헤드(230)[버퍼 공간(232)] 내에 잔류한 원료 가스는 제2 배기관(262)을 개재하여 DP(272)에 의해 샤워 헤드(230)로부터 배기된다.
샤워 헤드(230)의 퍼지가 종료되면, 밸브(271)를 열림 상태로 하여 APC(269)에 의한 압력 제어를 다시 시작하는 것과 함께 밸브(268)를 닫힘 상태로 하여 샤워 헤드(230)와 배기관(264) 사이를 차단한다. 다른 가스 배기계의 밸브는 닫힘 상태이다. 이 때도 제3 가스 공급관(245a)으로부터의 불활성 가스의 공급은 계속되고, 샤워 헤드(230) 및 처리 공간(201)의 퍼지가 계속된다.
또한 여기서는 퍼지 공정(S202)에서 제2 배기관(262)을 개재한 퍼지의 전후에 배기관(263)을 개재한 퍼지를 수행하였지만, 제2 배기관(262)을 개재한 퍼지만 수행해도 좋다. 또한 배기관(262)을 개재한 퍼지와 제3 배기관(263)을 개재한 퍼지를 동시에 수행해도 좋다.
퍼지 공정(S202)에서의 불활성 가스(N2가스)의 공급 유량은 예컨대 1,000sccm 내지 10,000sccm이다. 또한 불활성 가스의 공급 시간은 예컨대 0.1초 내지 10초다.
〔반응 가스 공급 공정(S203)〕
샤워 헤드(230) 및 처리 공간(201)의 퍼지가 완료되면, 계속해서 반응 가스 공급 공정(S203)을 수행한다. 반응 가스 공급 공정(S203)에서는 밸브(244d)를 열고 리모트 플라즈마 유닛(244e), 샤워 헤드(230)를 개재하여 처리 공간(201) 내로의 반응 가스(NH3가스)의 공급을 시작한다. 이 때 반응 가스의 유량이 소정 유량이 되도록 매스 플로우 컨트롤러(244c)를 조정한다. 반응 가스의 공급 유량은 예컨대 1,000sccm 내지 10,000sccm이다.
플라즈마 상태의 반응 가스는 샤워 헤드(230)에 의해 분산되어 처리 공간(201) 내의 웨이퍼(200) 상에 균일하게 공급되고, 웨이퍼(200) 상에 흡착하는 원료 가스의 가스 분자와 반응하여, 웨이퍼(200) 상에 1원자층 미만(1Å 미만) 정도의 TiN막을 생성한다.
이 때 제2 불활성 가스 공급계의 밸브(247d)를 열고 제2 불활성 가스 공급관(247a)으로부터 불활성 가스(N2가스)를 공급한다. 불활성 가스의 공급 유량은 예컨대 500sccm 내지 5,000sccm이다. 또한 퍼지 가스 공급계의 제3 가스 공급관(245a)으로부터 불활성 가스를 흘려도 좋다.
잉여 반응 가스나 반응 부생성물은 제3 가스 배기계의 제3 배기관(263) 내를 흘러, 제4 배기관(264)으로부터 배기된다. 구체적으로는 밸브(271)가 열림 상태가 되고, APC(269)에 의해 처리 공간(201)의 압력이 소정의 압력이 되도록 제어된다. 또한 밸브(271) 이외의 배기계의 밸브는 모두 닫힘이 된다.
반응 가스의 공급을 시작하고 소정 시간이 경과한 후, 밸브(244d)를 닫고 반응 가스의 공급을 정지한다. 반응 가스 및 캐리어 가스의 공급 시간은 예컨대 0.1초 내지 20초다.
〔퍼지 공정(S204)〕
반응 가스의 공급을 정지한 후에는 퍼지 공정(S204)을 수행하여 샤워 헤드(230) 및 처리 공간(201)에 잔류하는 반응 가스나 반응 부생성물을 제거한다. 이 퍼지 공정(S204)은 이미 설명한 퍼지 공정(S202)과 마찬가지로 수행하면 좋기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
〔판정 공정(S205)〕
이상의 원료 가스 공급 공정(S201), 퍼지 공정(S202), 반응 가스 공급 공정(S203), 퍼지 공정(S204)을 1사이클로 하고, 컨트롤러(280)는 이 처리 사이클을 소정 횟수(n사이클) 실시하였는지에 대한 여부를 판정한다(S205). 처리 사이클을 소정 횟수 실시하면, 웨이퍼(200) 상에 소망 막 두께의 질화티타늄(TiN)막이 형성된다.
〔기판 반출 공정(S103)〕
이상의 각 공정(S201 내지 S205)으로 이루어지는 성막 공정(S102)이 종료된 후, 도 2에 도시하는 바와 같이 다음으로 기판 반출 공정(S103)을 수행한다.
기판 반출 공정(S103)에서는 기판 재치대(212)를 하강시키고, 기판 재치대(212)의 표면으로부터 돌출시킨 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 지지시킨다. 이에 의해 웨이퍼(200)는 처리 위치로부터 반송 위치로 이동한다. 그 후, 게이트 밸브(205)를 열고 웨이퍼 이재기를 이용하여 웨이퍼(200)를 처리 용기(202) 외로 반출한다. 이 때 밸브(245d)를 닫고 제3 가스 공급계로부터 처리 용기(202) 내에 불활성 가스를 공급하는 것을 정지한다.
기판 반출 공정(S103)에서 웨이퍼(200)가 처리 위치로부터 반송 위치까지 이동하는 동안, 밸브(271)를 닫힘 상태로 하여 APC(269)에 의한 압력 제어를 정지한다. 한편, 밸브(261b)를 열림 상태로 하여 반송 공간(203)과 DP(272) 사이를 연통하고, 반송 공간(203)을 DP(272)에 의해 배기한다. 이 때 그 외의 배기계의 밸브는 닫힘 상태가 된다.
이어서 웨이퍼(200)가 반송 위치까지 이동하면, 밸브(261b)를 닫힘 상태로 하여 반송 공간(203)과 배기관(264) 사이를 차단한다. 한편, 밸브(266)와 밸브(267)를 열림 상태로 하여 TMP(265)[및 DP(272)]에 의해 반송 공간(203)의 분위기를 배기한다. 이 상태에서 게이트 밸브(205)를 열고 웨이퍼(200)를 처리 용기(202)로부터 이재실로 반출한다.
〔처리 횟수 판정 공정(S104)〕
웨이퍼(200)를 반출한 후, 컨트롤러(280)는 기판 반입·재치 공정(S101), 성막 공정(S102) 및 기판 반출 공정(S103)의 일련의 각 공정의 실시 횟수가 소정의 횟수에 도달하였는지에 대한 여부를 판정한다(S104). 소정의 횟수에 도달하였다고 판단되면, 클리닝 공정(S105)으로 이행한다. 소정의 횟수에 도달하지 않았다고 판단되면, 다음으로 대기하는 웨이퍼(200)의 처리를 시작하기 위해서 기판 반입·재치 공정(S101)으로 이행한다.
〔클리닝 공정(S105)〕
클리닝 공정(S105)에서는 클리닝 가스 공급계의 밸브(248d)를 열고 샤워 헤드(230)를 개재하여 클리닝 가스를 처리 공간(201)에 공급한다. 이 때 고주파 전원(252)으로 전력을 인가하는 것과 함께 정합기(251)에 의해 임피던스를 조정하여 샤워 헤드(230) 및 처리 공간(201) 내의 클리닝 가스를 플라즈마 여기(勵起)한다. 플라즈마 여기된 클리닝 가스는 샤워 헤드(230) 및 처리 공간(201) 내의 벽에 부착된 부생성물을 제거한다.
(3) 클리닝 공정
여기서 기판 처리 장치(100)가 수행하는 클리닝 공정(S105)에 대하여 구체예를 들어 더욱 구체적으로 설명한다. 여기서는 특히 클리닝 공정(S105)을 수행할 때의 클리닝 가스의 흐름에 대하여 도 1을 참조하여 제1 구체예, 제2 구체예, 제3 구체예로 나누어서 설명한다.
〔제1 구체예〕
클리닝 공정(S105) 시에 컨트롤러(280)는 클리닝 가스 공급계의 밸브(248d)를 열고 클리닝 가스 공급원(248b)으로부터의 클리닝 가스를 제3 가스 공급관(245a)을 개재하여 공통 가스 공급관(242) 내에 공급한다. 이에 의해 클리닝 가스는 공통 가스 공급관(242) 내를 지나서 샤워 헤드(230) 내의 버퍼 공간(232)에 공급된다.
또한 이와 함께, 컨트롤러(280)는 클리닝 가스 보조 공급계(249)의 밸브(249b)를 여는 것과 함께 제2 가스 배기계에서의 밸브(268)를 닫힘 상태로 한다. 이에 의해 클리닝 가스 공급원(248b)으로부터 공통 가스 공급관(242) 내에 공급된 클리닝 가스는 공통 가스 공급관(242)과 접속관(249a)의 접속 개소로부터 접속관(249a) 내에도 분기되어 흐르고, 그 접속관(249a) 내를 통과한 후, 또한 제2 가스 배기계의 제2 배기관(262) 내를 지나서 샤워 헤드(230) 내의 버퍼 공간(232)에 공급된다.
즉 클리닝 공정(S105)의 제1 구체예에서는 샤워 헤드(230) 내로의 가스 공급을 위해서 상기 샤워 헤드(230)에 접속되는 공통 가스 공급관(242)과, 샤워 헤드(230) 내로부터의 가스 배기를 위해서 상기 샤워 헤드(230)에 접속되는 제2 배기관(262)의 양방으로부터[바꿔 말하면, 공통 가스 공급관(242)과 제2 배기관(262)을 동시에 이용하여] 샤워 헤드(230) 내에 클리닝 가스를 공급한다.
또한 클리닝 가스의 배기는 제3 가스 배기계에서의 밸브(271)를 열림 상태로 하여 APC(269)를 경유하여 수행한다.
이상과 같은 제1 구체예에 의하면, 샤워 헤드(230) 내에서는 공통 가스 공급관(242)이 접속되는 개소의 근방뿐만 아니라 제2 배기관(262)이 접속되는 개소의 근방에도 클리닝 가스가 적극적으로 공급된다. 제2 배기관(262)은 퍼지 공정(S202, S204)에서 처리 가스의 배기로가 되기 위해서 샤워 헤드(230)에서 제2 배기관(262)이 접속된 개소의 근방은 불필요한 막(반응 부생성물 등)이 부착될 가능성이 높다. 한편, 제2 배기관(262)과 공통 가스 공급관(242) 사이에는 가스 가이드(235)가 개재하기 때문에 공통 가스 공급관(242)으로부터 공급된 클리닝 가스는 제2 배기관(262)이 접속된 개소의 근방에는 회입되기 어렵다. 하지만 전술한 바와 같이 공통 가스 공급관(242)뿐만 아니라 접속관(249a) 및 제2 배기관(262)도 이용하여 클리닝 가스를 공급하면, 샤워 헤드(230)의 내부의 원하는 개소, 특히 클리닝 가스가 회입되기 어렵고 클리닝하기 어려운 개소[가스 가이드(235)보다 상부의 공간], 또한 막이 부착하기 쉽고 또한 클리닝하기 어려운 개소[제2 배기관(262)의 접속 개소 근방]의 클리닝 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 제2 배기관(262)을 이용하기 때문에 전용의 클리닝 가스 공급로를 별도 설치할 필요도 없고, 샤워 헤드(230)에 접속하는 가스 경로의 복잡화 등을 최대한 억제할 수 있다.
제2 배기관(262)을 이용하여 샤워 헤드(230) 내에 클리닝 가스를 공급하는 경우에는 도 4에 도시하는 바와 같이 제2 배기관(262)의 샤워 헤드(230)로의 접속 개소가 공통 가스 공급관(242)의 관 외주를 둘러싸는 환 형상[環狀]으로 형성되거나, 또는 도 5에 도시하는 바와 같이 제2 배기관(262)의 샤워 헤드(230)로의 접속 개소가 공통 가스 공급관(242)의 주위에 배치되는 복수 개의 관로(管路)에 의해 구성되어도 좋다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 샤워 헤드(230) 내에 대하여 클리닝 가스를 한층 더 균일하게 공급할 수 있고, 이에 의해 클리닝 효율을 향상시킬 수 있기 때문이다. 또한 클리닝 가스가 분산하여 공급되기 때문에 피(被) 클리닝 개소의 오버 에칭도 억제할 수 있다.
〔제2 구체예〕
클리닝 공정(S105)의 제2 구체예에서는 공통 가스 공급관(242)으로부터 샤워 헤드(230) 내에 클리닝 가스를 공급하는 제1 클리닝 처리와, 공통 가스 공급관(242)과 제2 배기관(262)의 양방으로부터 샤워 헤드(230) 내에 클리닝 가스를 공급하는 제2 클리닝 처리를 선택적으로(비동시에) 수행한다.
제1 클리닝 처리 시, 컨트롤러(280)는 클리닝 가스 공급계의 밸브(248d)를 열고 클리닝 가스 공급원(248b)으로부터의 클리닝 가스를 제3 가스 공급관(245a)을 개재하여 공통 가스 공급관(242) 내에 공급한다. 단, 클리닝 가스 보조 공급계(249)의 밸브(249b) 및 제2 가스 배기계에서의 밸브(268)에 대해서는 닫힘 상태로 한다. 이에 의해 클리닝 가스는 공통 가스 공급관(242) 내를 지나서 그 공통 가스 공급관(242)만으로부터 샤워 헤드(230) 내의 버퍼 공간(232)에 공급된다. 이에 의해 제1 클리닝 처리에서는 주로 처리 공간(201) 내에 대하여 공통 가스 공급관(242)을 이용한 메인 스트림만으로부터의 클리닝을 수행한다.
한편, 제2 클리닝 처리 시, 컨트롤러(280)는 전술한 제1 구체예의 경우와 마찬가지로 공통 가스 공급관(242)뿐만 아니라 접속관(249a) 및 제2 배기관(262)도 이용하여 클리닝 가스를 샤워 헤드(230) 내의 버퍼 공간(232)에 공급한다. 이에 의해 제2 클리닝 처리에서는 처리 공간(201)과 더불어 샤워 헤드(230) 내의 상부 공간(클리닝하기 어려운 개소)[가스 가이드(235)보다 상부의 공간]에 대해서도 적극적으로 공통 가스 공급관(242), 접속관(249a) 및 제2 배기관(262)을 이용한 클리닝을 수행한다.
제1 클리닝 처리 및 제2 클리닝 처리 중 어느 경우에도 클리닝 가스의 배기는 제3 가스 배기계에서의 밸브(271)를 열림 상태로 하고 APC(269)를 경유하여 수행한다.
제1 클리닝 처리와 제2 클리닝 처리의 선택(변경)은 다음과 같이 수행할 수 있다. 도 6은 클리닝 공정의 일 구체예의 상세를 도시하는 플로우 차트다.
예컨대 컨트롤러(280)는 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이 우선 제1 클리닝 처리를 수행하고(S301), 그 제1 클리닝 처리를 소정 시간 수행한 후에 제2 클리닝 처리를 시작한다(S302). 각각의 시간은 미리 적절히 설정된 것이라면 좋다.
이와 같이 하면, 보다 막 부착이 심한 개소[처리 공간(201)]의 클리닝을 실행한 후에 샤워 헤드(230) 전체의 클리닝을 시작하기 때문에 클리닝 공정(S105)전체의 시간 단축을 도모할 수 있고, 또한 피 클리닝 개소의 오버 에칭도 억제할 수 있다.
또한 예컨대 컨트롤러(280)는 제1 클리닝 처리와 제2 클리닝 처리의 실행 빈도를 다르게 해도 좋다. 보다 구체적으로는 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이 컨트롤러(280)는 클리닝 공정(S105) 시에 제1 클리닝 처리의 실행 카운트 수가 소정 횟수인지에 대한 여부를 판단하고(S401), 소정 횟수에 달하지 않은 경우에는 제1 클리닝 처리를 수행한다(S402). 그리고 제1 클리닝 처리를 소정 시간 수행한 후에 제1 클리닝 처리의 실행 카운트 수를 1회 분량 가산한다(S403). 또한 제1 클리닝 처리의 실행 카운트 수가 소정 횟수에 달하는 경우에는 제1 클리닝 처리가 아닌 제2 클리닝 처리를 수행한다(S404). 그리고 제2 클리닝 처리를 소정 시간 수행한 후에 제1 클리닝 처리의 실행 카운트 수를 리셋한다(S405).
이와 같이 제1 클리닝 처리와 제2 클리닝 처리의 실행 빈도를 다르게 하면, 제2 클리닝 처리에 대해서는 매회가 아닌 필요하다고 생각되는 경우에만 수행하기 때문에 클리닝 공정(S105) 전체의 시간 단축과 더불어 클리닝 가스의 소비량 저감을 도모할 수 있고, 또한 피 클리닝 개소의 오버 에칭도 억제할 수 있다.
이상과 같은 제1 클리닝 처리와 제2 클리닝 처리의 선택은 도 6의 (a)에 도시한 경우와 도 6의 (b)에 도시한 경우 중 어느 하나의 기법으로 고정적으로 수행하는 것이 아니라, 적절히 절체(切替)하는 것도 가능하다. 예컨대 ULT-SiO와 같은 저온처리로 처리 공간(201)과 샤워 헤드(230) 내부의 온도 차이가 비교적 작고, 샤워 헤드(230) 내에도 처리 공간(201)과 마찬가지로 막 부착이 발생하기 쉬운 경우에는 제1 구체예 또는 제2 구체예의 도 6의 (a)와 같이 제2 클리닝 처리를 매회 수행하는 한편, TiN성막과 같이 비교적 고온의 처리이며 처리 공간(201)과 샤워 헤드(230) 내부에서 비교적 큰 온도 차이를 두는 경우[처리 공간(201)에 대하여 샤워 헤드(230)에 막 부착하기 어려운 경우]에는 샤워 헤드(230)에 접속하는 제2 배기관(262)도 이용한 제2 클리닝 처리의 빈도를 줄인다.
또한 제1 클리닝 처리와 제2 클리닝 처리를 선택적으로 수행하는 경우에는 각각 클리닝 가스의 유량을 다르게 해도 좋다. 즉 컨트롤러(280)는 제1 클리닝 처리를 수행하는 경우와 제2 클리닝 처리를 수행하는 경우에서 클리닝 가스 공급계로부터 공급하는 클리닝 가스의 유량을 다르게 해도 좋다. 보다 구체적으로는 샤워 헤드(230)에 접속하는 제2 배기관(262)도 이용한 제2 클리닝 처리를 수행하는 경우에는 제1 클리닝 처리를 수행하는 경우에 비해 클리닝 가스의 유량을 크게 할 수 있다.
이와 같이 하면, 제1 클리닝 처리와 제2 클리닝 처리를 선택적으로 수행하는 경우에도 클리닝 가스의 소비량 저감을 도모할 수 있고, 또한 클리닝 가스의 공급량 부족을 미연에 방지할 수 있다.
〔제3 구체예〕
클리닝 공정(S105)의 제3 구체예에서는 제2 클리닝 처리를 수행하는 경우에 컨트롤러(280)가 제2 가스 배기계에서의 밸브(268)를 소정 개도 연다. 이에 의해 접속관(249a)을 거쳐서 제2 배기관(262)에 공급된 클리닝 가스는 그 일부가 샤워 헤드(230) 내에 공급되는 한편, 잔부(殘部)가 제2 배기관(262)으로부터 제4 배기관(264)에 흘러, 이에 의해 샤워 헤드(230)에 접속되는 제2 가스 배기계에 대해서도 함께 클리닝된다.
이 때 컨트롤러(280)는 밸브(268)의 개도 조정을 수행하는 것에 의해 샤워 헤드(230) 내에 공급되는 클리닝 가스와, 제2 배기관(262)으로부터 제4 배기관(264)에 흐르는 클리닝 가스에 대하여, 각각의 유량 밸런스를 조정한다. 또한 이 때 컨트롤러(280)는 제3 가스 배기계에서의 밸브(271)를 닫힘 상태로 하는 것에 의해 제2 가스 배기계에 대한 클리닝 효율의 향상을 도모해도 좋다.
또한 밸브(268)를 열림 상태로 하여 제2 가스 배기계에 대한 클리닝을 수행하는 경우에 대해서도 전술한 제2 구체예의 경우와 마찬가지로 그 실행 빈도에 차이를 두어도 좋다. 구체적으로는 실행 빈도로서 제1 클리닝 처리의 실행 횟수>밸브(268)를 닫은 상태에서의 제2 클리닝 처리[제2 배기관(262)을 이용한 샤워 헤드(230) 내 상부의 적극 클리닝]
Figure 112014052455011-pat00001
밸브(268)를 연 상태에서의 제2 클리닝 처리(제2 가스 배기계에 대한 클리닝의 동시 실시)가 되도록 설정할 수 있다.
또한 여기서는 컨트롤러(280)가 밸브(268)의 개도 조정을 수행하는 경우에 대하여 설명하였지만, 컨트롤러(280)는 밸브(268)의 개도 조정과 함께 클리닝 가스 보조 공급계(249)에서의 밸브(249b)의 개도 조정을 수행해도 좋다. 이와 같이 하는 것에 의해 공통 가스 공급관(242)을 이용한 메인 스트림에 의한 클리닝 가스와, 접속관(249a) 및 제2 배기관(262)을 이용하여 샤워 헤드(230) 내에 공급되는 클리닝 가스와, 제2 배기관(262)으로부터 제4 배기관(264)에 흐르는 클리닝 가스에 대하여, 각각의 유량 밸런스를 조정하는 것이 가능해진다.
이는 제3 구체예의 경우뿐만 아니라 제1 구체예 또는 제2 구체예의 경우에도 적용 가능하다. 즉 컨트롤러(280)가 밸브(249b)의 개도 조정을 수행하는 것에 의해 공통 가스 공급관(242)을 이용한 메인 스트림에 의한 클리닝 가스와, 접속관(249a) 및 제2 배기관(262)을 이용하여 샤워 헤드(230) 내에 공급되는 클리닝 가스에 대하여, 각각의 유량 밸런스를 조정하는 것이 가능해진다.
(4) 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과를 갖는다.
(a) 본 실시 형태에 의하면, 기판 처리 장치(100)가 접속관(249a) 및 밸브(249b)에 의한 클리닝 가스 보조 공급계(249)를 구비하고, 그 접속관(249a)이 샤워 헤드(230) 내의 버퍼 공간(232)을 거치지 않고 공통 가스 공급관(242)(특히 클리닝 가스 공급계보다 가스 공급 방향 하류측)과 제2 배기관(262)[특히 밸브(268)보다 가스 배기 방향 상류측]을 연통시킬 수 있도록 구성된다. 그리고 접속관(249a)에는 그 접속관(249a)의 가스 유로 개폐를 수행하는 밸브(249b)가 설치된다. 그렇기 때문에 기판 처리 장치(100)는 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정인 클리닝 공정(S105)에서 샤워 헤드(230) 내로의 가스 공급을 위해서 상기 샤워 헤드(230)에 접속되는 공통 가스 공급관(242)과, 샤워 헤드(230) 내로부터의 가스 배기를 위해서 상기 샤워 헤드(230)에 접속되는 제2 배기관(262)의 양방으로부터 샤워 헤드(230) 내에 클리닝 가스를 공급할 수 있다. 즉 샤워 헤드(230) 내에서는 공통 가스 공급관(242)이 접속되는 개소의 근방뿐만 아니라 제2 배기관(262)이 접속되는 개소의 근방에도 클리닝 가스가 적극적으로 공급된다.
따라서 본 실시 형태에 의하면, 공통 가스 공급관(242)뿐만 아니라 접속관(249a) 및 제2 배기관(262)도 이용하여 샤워 헤드(230)의 내부에 클리닝 가스를 공급할 수 있기 때문에 샤워 헤드(230)의 내부의 원하는 개소, 특히 클리닝하기 어려운 개소, 또한 막이 부착하기 쉽고 또한 클리닝하기 어려운 개소에 대하여 효율적으로 클리닝 가스를 도달시킬 수 있어, 결과적으로 클리닝 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한 본 실시 형태에 의하면, 샤워 헤드(230) 내로부터의 가스 배기를 위해서 상기 샤워 헤드(230)에 접속되는 제2 배기관(262)을 이용하기 때문에 전용의 클리닝 가스 공급로를 샤워 헤드(230)에 대하여 별도로 접속시킬 필요도 없어, 샤워 헤드(230)에 접속하는 가스 경로[즉 기판 처리 장치(100)의 장치 구성]의 복잡화 등을 최대한 억제할 수 있다. 즉 본 실시 형태에 의하면, 장치 구성의 복잡화 등을 최대한 억제하면서 클리닝 가스를 샤워 헤드(230) 내의 원하는 개소에 빠짐없이 공급하는 것에 의해 클리닝 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
(b) 또한 본 실시 형태에 의하면, 제2 배기관(262)을 이용하여 샤워 헤드(230) 내에 클리닝 가스를 공급하는 경우에서 제2 배기관(262)의 접속 개소 형상을 환 형상으로 형성하거나, 또는 제2 배기관(262)의 접속 개소를 복수 개의 관로에 의해 구성하면, 그와 같은 구성을 구비하지 않을 경우에 비해 샤워 헤드(230) 내에 대하여 클리닝 가스를 한층 더 균일하게 공급할 수 있고, 이에 의해 클리닝 효율의 향상을 한층 더 도모할 수 있다.
(c) 또한 본 실시 형태에 의하면, 클리닝 공정(S105) 시에 컨트롤러(280)가 제1 클리닝 처리와 제2 클리닝 처리 중 어느 것을 수행할지를 절체할 수 있기 때문에 상황에 따라 필요하다고 생각되는 클리닝 처리를 수행하는 것이 가능해지고, 이 점에 의해서도 클리닝 효율의 향상을 도모할 수 있다.
(d) 또한 본 실시 형태에 의하면, 제1 클리닝 처리와 제2 클리닝 처리의 실행 빈도를 다르게 하는 것에 의해 현저한 클리닝 효율 향상을 기대할 수 있는 것과 함께, 클리닝 가스의 소비량 저감을 도모할 수 있고, 또한 피 클리닝 개소의 오버 에칭도 억제할 수 있다.
(e) 또한 본 실시 형태에 의하면, 제1 클리닝 처리와 제2 클리닝 처리의 실행 빈도를 다르게 하는 경우에서 제1 클리닝 처리를 소정 횟수 수행하면 제2 클리닝 처리를 수행하기 때문에 제2 클리닝 처리에 대해서는 매회가 아닌 필요하다고 생각되는 경우에만 수행하고, 클리닝 공정(S105) 전체의 시간 단축과 함께 클리닝 가스의 소비량 저감을 도모할 수 있고, 또한 피 클리닝 개소의 오버 에칭도 억제할 수 있다.
(f) 또한 본 실시 형태에 의하면, 제1 클리닝 처리와 제2 클리닝 처리를 선택적으로 수행하는 경우에서 제1 클리닝 처리를 소정 시간 수행한 후에 제2 클리닝 처리를 시작하기 때문에 클리닝 공정(S105) 전체의 시간 단축을 도모할 수 있고, 또한 피 클리닝 개소의 오버 에칭도 억제할 수 있다.
(g) 또한 본 실시 형태에 의하면, 제1 클리닝 처리와 제2 클리닝 처리 중 어느 것을 수행할지를 절체하는 경우, 제1 클리닝 처리를 수행하는 경우와 제2 클리닝 처리를 수행하는 경우에서 클리닝 가스 공급계로부터 공급하는 클리닝 가스의 유량을 다르게 하기 때문에 클리닝 가스의 소비량 저감을 도모할 수 있고, 또한 클리닝 가스의 공급량의 부족을 미연에 방지할 수 있다.
(h) 또한 본 실시 형태에 의하면, 제2 클리닝 처리를 수행하는 경우에 컨트롤러(280)가 제2 가스 배기계에서의 밸브(268)(본 발명에 따른 「제1 밸브」에 상당)를 소정 개도 열기 때문에 샤워 헤드(230) 내에 대한 클리닝과 함께 그 샤워 헤드(230)에 접속되는 제2 가스 배기계에 대해서도 클리닝하는 것이 실현 가능해진다.
(i) 또한 본 실시 형태에 의하면, 제2 클리닝 처리를 수행하는 경우에 컨트롤러(280)가 클리닝 가스 보조 공급계(249)에서의 밸브(249b)(본 발명에 따른 「제2 밸브」에 상당)의 개도 조정을 수행하기 때문에 공통 가스 공급관(242)을 이용한 메인 스트림에 의한 클리닝 가스나, 접속관(249a) 및 제2 배기관(262)을 이용하여 공급하는 클리닝 가스 등에 대하여 각각의 유량 밸런스를 조정하는 것이 가능해진다. 이에 의해 그와 같은 구성을 구비하지 않을 경우에 비해 샤워 헤드(230) 내의 원하는 개소에 클리닝 가스를 빠짐없이 공급하는 데 있어서 상당히 유효해지고, 결과적으로 클리닝 효율의 향상을 한층 더 기대할 수 있다.
<본 발명의 제2 실시 형태>
다음으로 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다. 단, 여기서는 주로 전술한 제1 실시 형태의 경우와의 차이점에 대하여 설명한다.
〔장치 구성〕
도 7은 제2 실시 형태에 따른 매엽식의 기판 처리 장치의 개략 구성도다. 또한 도면에서 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)와 마찬가지의 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 첨부한다.
제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(102)는 가스 공급계가 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)와 다르다. 구체적으로는 공통 가스 공급관(242)에 원료 가스 공급계(243), 반응 가스 공급계(244), 퍼지 가스 공급계(245) 및 접속관(249a)을 포함하는 클리닝 가스 보조 공급계(249)가 접속된다는 점은 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)와 마찬가지이지만, 클리닝 가스 공급계(248)에 대해서도 공통 가스 공급관(242)에 접속된다는 점에서 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)와는 다르다. 그렇기 때문에 퍼지 가스 공급계(245)에는 클리닝 가스 공급계가 포함되지 않는다.
〔클리닝 가스 공급계〕
공통 가스 공급관(242)에는 리모트 플라즈마 유닛(248e)(RPU)을 개재하여 클리닝 가스 공급관(248a)의 하류단이 접속된다. 클리닝 가스 공급관(248a)에는 상류 방향부터 순서대로 클리닝 가스 공급원(248b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(248c) 및 개폐 밸브인 밸브(248d)가 설치된다. 그리고 클리닝 가스 공급관(248a)은 클리닝 공정에서는 클리닝 가스가 MFC(248c), 밸브(248d), RPU(248e), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
클리닝 가스 공급원(248b)으로부터 공급되는 클리닝 가스는 클리닝 공정에서는 샤워 헤드(230)나 처리 용기(202)에 부착된 부생성물 등을 제거하는 클리닝 가스로서 작용한다. 구체적으로는 클리닝 가스로서 예컨대 3불화질소(NF3) 가스를 이용할 수 있다. 또한 예컨대 불화수소(HF) 가스, 3불화염소(ClF3) 가스, 불소(F2) 가스 등을 이용해도 좋고, 또한 이들을 조합시켜서 이용해도 좋다. 단, 클리닝 가스는 RPU(248e)에 의해 플라즈마 상태가 될 수 있는 것을 이용한다. 또한 본 실시 형태에서는 클리닝 가스를 RPU(248e)에 의해 플라즈마 여기하기 위해서 처리 용기(202)에 접속된 정합기(251)나 고주파 전원(252)을 클리닝 공정에서 사용할 필요는 없다. 그 대신에 예컨대 반응 가스 공급 공정에서 정합기(251)나 고주파 전원(252)을 사용하여 반응 가스를 플라즈마 여기해도 좋다. 또한 정합기(251)나 고주파 전원(252)을 설치하지 않아도 좋다.
주로 클리닝 가스 공급관(248a), MFC(248c), 밸브(248d), RPU(248e)에 의해 클리닝 가스 공급계(248)가 구성된다. 또한 클리닝 가스 공급계(248)는 클리닝 가스 공급원(248b), 후술하는 제3 불활성 가스 공급계를 포함시켜서 생각해도 좋다.
클리닝 가스 공급관(248a)의 밸브(248d)보다 하류측에는 제3 불활성 가스 공급관(248f)의 하류단이 접속된다. 제3 불활성 가스 공급관(248f)에는 상류 방향부터 순서대로 불활성 가스 공급원(248g), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(248h)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(248i)가 설치된다. 그리고 제3 불활성 가스 공급관(248f)으로부터는 불활성 가스가 MFC(248h), 밸브(248i), 클리닝 가스 공급관(248a), RPU(248e)를 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
불활성 가스는 클리닝 가스의 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용한다. 구체적으로는 예컨대 질소(N2) 가스를 이용할 수 있다. 또한 N2가스 외에 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용해도 좋다.
주로 제3 불활성 가스 공급관(248f), MFC(248h) 및 밸브(248i)에 의해 제3 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한 제3 불활성 가스 공급계는 불활성 가스 공급원(248g), 클리닝 가스 공급관(248a)을 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 제3 불활성 가스 공급계는 클리닝 가스 공급계(248)에 포함시켜서 생각해도 좋다. 단, 제3 불활성 가스 공급계는 반드시 구비할 필요는 없고, 퍼지 가스 공급계(245)로 대용하는 것도 가능하다.
〔접속관(분기관)〕
공통 가스 공급관(242)에 접속되는 접속관(249a)은 적어도 클리닝 가스 공급계(248)에서의 RPU(248e)보다 가스 공급 방향 하류측에서 공통 가스 공급관(242)에 접속된다. 또한 접속관(249a)은 공통 가스 공급관(242)으로부터 분기된 분기관이라고도 할 수 있다.
또한 접속관(249a)은 적어도 처리 가스 공급계의 공통 가스 공급관(242)으로의 접속 개소보다 가스 공급 방향 상류측에서 공통 가스 공급관(242)에 접속된다. 여기서 말하는 처리 가스 공급계는 원료 가스 공급계(243)와 반응 가스 공급계(244)의 양방에 상당한다. 따라서 접속관(249a)은 원료 가스 공급계(243)에서의 제1 가스 공급관(243a)의 공통 가스 공급관(242)으로의 접속 개소보다 가스 공급 방향 상류측에서, 또한 반응 가스 공급계(244)에서의 제2 가스 공급관(244a)의 공통 가스 공급관(242)으로의 접속 개소보다 가스 공급 방향 상류측에서 공통 가스 공급관(242)에 접속된다.
〔기판 처리 공정〕
이어서 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(102)가 수행하는 기판 처리 공정에 대하여 설명한다.
기판 처리 장치(102)에서도 전술한 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로 원료 가스 공급 공정(S201), 퍼지 공정(S202), 반응 가스 공급 공정(S203), 퍼지 공정(S204)을 1사이클로 하여 이 처리 사이클을 소정 횟수(n사이클) 실시하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 원하는 막 두께의 질화티타늄(TiN)막을 형성한다(도 3 참조).
이와 같은 처리 사이클에서 원료 가스 공급 공정(S201)에서는 원료 가스 공급계(243)로부터 공통 가스 공급관(242)에 원료 가스(TiCl4가스)를 공급하고, 반응 가스 공급 공정(S203)에서는 반응 가스 공급계(244)로부터 공통 가스 공급관(242)에 반응 가스(NH3가스)를 공급한다. 이 때 공통 가스 공급관(242)에는 원료 가스 공급계(243)나 반응 가스 공급계(244) 등뿐만 아니라 클리닝 가스 보조 공급계(249)를 구성하는 접속관(249a)도 접속한다. 그렇기 때문에 클리닝 가스 보조 공급계(249)에서의 밸브(249b)가 닫힘 상태이어도 처리 사이클을 반복 수행하면, 접속관(249a)의 내부나 밸브(249b)의 설치 개소 등에까지 원료 가스(TiCl4가스) 또는 반응 가스(NH3가스)가 유입된다는 사태가 발생할 수 있다.
하지만 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(102)에서는 원료 가스 공급계(243) 및 반응 가스 공급계(244)의 공통 가스 공급관(242)으로의 접속 개소보다 가스 공급 방향 상류측에서 접속관(249a)이 공통 가스 공급관(242)에 접속된다. 그렇기 때문에 처리 사이클을 반복 수행해도 접속관(249a)의 내부나 밸브(249b)의 설치 개소 등에 원료 가스(TiCl4가스) 또는 반응 가스(NH3가스)가 유입되지 않고, 접속관(249a)나 밸브(249b) 등으로의 불필요한 막 부착을 억제할 수 있다.
〔클리닝 공정〕
이어서 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(102)가 수행하는 클리닝 공정에 대하여 설명한다.
기판 처리 장치(102)에서는 클리닝 공정(도 2의 S105 참조) 시에 클리닝 가스 공급계(248)의 밸브(248d)를 열고 클리닝 가스 공급원(248b)으로부터의 클리닝 가스를 클리닝 가스 공급관(248a)에 공급한다. 그리고 클리닝 가스 공급관(248a)에 공급된 클리닝 가스는 RPU(248e)를 개재하여 공통 가스 공급관(242)에 공급된다. 이 때 클리닝 가스는 RPU(248e)에 의해 플라즈마 여기되어 플라즈마화된 상태가 된다.
플라즈마 상태의 클리닝 가스는 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 이 때 RPU(248e)보다 가스 공급 방향 하류측에서는 접속관(249a)이 공통 가스 공급관(242)에 접속된다. 따라서 클리닝 가스 보조 공급계(249)에서의 밸브(249b)가 열림 상태이면(전술한 제1 실시 형태에서의 제1 구체예의 경우, 또는 제2 구체예 또는 제1 구체예로 수행하는 제2 클리닝 처리의 경우), 샤워 헤드(230) 내에는 접속관(249a) 및 제2 배기관(262)을 개재하여 플라즈마 상태의 클리닝 가스가 공급된다.
이와 같이 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(102)에서는 샤워 헤드(230) 내에 플라즈마 여기된 클리닝 가스를 공급한다. 이에 의해 플라즈마 여기하지 않은 클리닝 가스를 공급하는 경우에 비해 샤워 헤드(230) 내에 대한 클리닝 효율이 향상된다.
또한 샤워 헤드(230) 내에서는 플라즈마 여기된 클리닝 가스가 공통 가스 공급관(242)이 접속되는 개소의 근방뿐만 아니라 제2 배기관(262)이 접속되는 개소의 근방에도 적극적으로 공급된다. 이에 의해 제2 배기관(262)이 접속되는 개소의 근방에 대해서는 플라즈마 상태의 클리닝 가스를 실활(失活)하지 않고 도달시키는 것이 가능해진다. 즉 공통 가스 공급관(242)뿐만 아니라 접속관(249a) 및 제2 배기관(262)도 이용하여 플라즈마 여기된 클리닝 가스를 공급하는 것에 의해 그 클리닝 가스가 실활하기 전에 샤워 헤드(230) 내의 상부[특히 막 부착하기 쉬운 제2 배기관(262)의 접속 개소 근방]에도 도달한다.
〔실시 형태에 따른 효과〕
본 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과를 갖는다.
(j) 본 실시 형태에 의하면, 클리닝 가스 공급계(248)가 RPU(248e)를 구비하고, 그 RPU(248e)가 클리닝 가스를 플라즈마 여기하기 때문에 플라즈마 여기하지 않은 클리닝 가스를 공급하는 경우에 비해 샤워 헤드(230) 내에 대한 클리닝 효율이 향상된다.
(k) 또한 본 실시 형태에 의하면, RPU(248e)보다 공통 가스 공급관(242)에서의 가스 공급 방향 하류측에서 접속관(249a)이 공통 가스 공급관(242)에 접속되기 때문에 그 접속관(249a) 및 제2 배기관(262)을 이용하여 샤워 헤드(230) 내에 플라즈마 여기된 클리닝 가스를 공급하는 것이 가능해진다. 이에 의해 샤워 헤드(230) 내에서의 제2 배기관(262)의 접속 개소 근방에 대해서도 플라즈마 상태의 클리닝 가스를 실활하지 않고 도달시킬 수 있다. 즉 단순히 샤워 헤드(230) 내에 플라즈마 상태의 클리닝 가스를 공급하는 것에 그치지 않고, 그 플라즈마 상태의 클리닝 가스가 실활하기 전에 샤워 헤드(230)의 내부의 원하는 개소, 특히 막이 부착하기 쉽고 또한 클리닝하기 어려운 개소에 대하여 도달시킬 수 있다. 이와 같이 클리닝 가스의 플라즈마 여기와, 접속관(249a) 및 제2 배기관(262)을 이용한 샤워 헤드(230) 내로의 클리닝 가스 공급을 조합하여 수행하면, 플라즈마 상태의 클리닝 가스를 실활하지 않고 샤워 헤드(230) 내의 원하는 개소에 도달시킬 수 있어 결과적으로 상당히 현저한 클리닝 효율의 향상을 기대할 수 있다.
(l) 또한 본 실시 형태에 의하면, 원료 가스 공급계(243) 및 반응 가스 공급계(244)의 공통 가스 공급관(242)으로의 접속 개소보다 가스 공급 방향 상류측에서 접속관(249a)이 공통 가스 공급관(242)에 접속되기 때문에 처리 사이클을 반복 수행해도 접속관(249a)나 밸브(249b) 등으로의 불필요한 막 부착을 억제할 수 있다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 전술한 각 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 갖가지 변경이 가능하다.
예컨대 제1 실시 형태에서는 클리닝 가스 공급원(248b)으로부터 플라즈마화하지 않은 상태의 클리닝 가스를 샤워 헤드(230) 내에 공급하는 것에 대하여 제2 실시 형태에서는 클리닝 가스 공급원(248b)으로부터의 클리닝 가스를 RPU(248e)가 플라즈마화한 후에 샤워 헤드(230) 내에 공급하는 경우를 예로 들었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 제2 실시 형태의 경우에도 클리닝 가스가 샤워 헤드(230), 처리 공간(201)을 충족시키면, 고주파 전원(252)으로 전력을 인가하는 것과 함께 정합기(251)에 의해 임피던스를 조정하여, 샤워 헤드(230), 처리 공간(201)에 클리닝 가스의 플라즈마를 생성해도 좋다. 또한 제1 실시 형태에서 반드시 클리닝 가스를 플라즈마 여기하지 않아도 좋다.
예컨대 전술한 각 실시 형태에서는 기판 처리 장치(100, 102)가 수행하는 처리로서 성막 처리를 예로 들었지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 즉 성막 처리 외에 산화막, 질화막을 형성하는 처리, 금속을 포함하는 막을 형성하는 처리이어도 좋다. 또한 기판 처리의 구체적인 내용은 불문이며, 성막 처리뿐만 아니라 어닐링 처리, 산화 처리, 질화 처리, 확산 처리, 리소그래피 처리 등의 다른 기판 처리에도 바람직하게 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 다른 기판 처리 장치, 예컨대 어닐링 처리 장치, 산화 처리 장치, 질화 처리 장치, 노광 장치, 도포 장치, 건조 장치, 가열 장치, 플라즈마를 이용한 처리 장치 등의 다른 기판 처리 장치에도 바람직하게 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 이들의 장치가 혼재해도 좋다. 또한 어떤 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한 어떤 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한 각 실시 형태의 구성의 일부에 대하여 다른 구성의 추가 삭제, 치환을 하는 것도 가능하다.
<본 발명의 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 부기(附記)한다.
[부기1]
본 발명의 일 형태에 의하면,
가스 분산 기구로서의 샤워 헤드를 개재하여 처리 공간에 가스를 공급하여 상기 처리 공간 내의 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 공급관;
상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 배기관; 및
상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관에 접속되고 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관의 양방으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급계;
를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기2]
바람직하게는,
상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관을 접속하는 접속관을 구비하고,
상기 클리닝 가스 공급계는 상기 접속관보다 상기 가스 공급관에서의 가스 공급 방향 상류측에서 상기 가스 공급관에 접속되는 부기1에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기3]
바람직하게는,
상기 접속관의 상기 가스 배기관으로의 접속 개소보다 상기 가스 배기관의 가스 배기 방향 하류측에 설치되어 상기 가스 배기관의 가스 유로 개폐를 수행하는 제1 밸브; 및
상기 접속관에 설치되어 상기 접속관의 가스 유로 개폐를 수행하는 제2 밸브;
를 구비하는 부기2에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기4]
바람직하게는,
상기 클리닝 가스 공급계가 상기 가스 공급관 내에 공급한 클리닝 가스를 플라즈마 여기하는 플라즈마 유닛을 구비하는 것과 함께,
상기 접속관은 상기 플라즈마 유닛보다 상기 가스 공급관에서의 가스 공급 방향 하류측에서 상기 가스 공급관에 접속되는 부기2 또는 부기3에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기5]
바람직하게는,
상기 가스 공급관에 접속되어 상기 가스 공급관 내에 상기 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계를 구비하는 것과 함께,
상기 접속관은 상기 처리 가스 공급계의 상기 가스 공급관으로의 접속 개소보다 가스 공급 방향 상류측에서 상기 가스 공급관에 접속되는 부기2 내지 부기4 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기6]
바람직하게는,
상기 가스 배기관은 상기 샤워 헤드와의 접속 개소 형상이 상기 가스 공급관의 관 외주를 둘러싸는 환 형상으로 형성되는 부기1 내지 부기5 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기7]
바람직하게는,
상기 가스 배기관은 상기 샤워 헤드와의 접속 개소가 상기 가스 공급관의 주위에 배치되는 복수 개의 관로에 의해 구성되는 부기1 내지 부기5 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기8]
바람직하게는,
상기 클리닝 가스 공급계에 의한 상기 가스 공급관 내로의 클리닝 가스 공급 동작, 상기 제1 밸브에 의한 상기 가스 배기관의 가스 유로 개폐 동작 및 상기 제2 밸브에 의한 상기 접속관의 가스 유로 개폐 동작을 제어하는 컨트롤러를 구비하는 것과 함께,
상기 컨트롤러는 상기 제2 밸브를 닫고 상기 클리닝 가스 공급계로부터의 클리닝 가스를 상기 가스 공급관으로부터 상기 샤워 헤드 내에 공급하는 제1 클리닝 처리와, 상기 제1 밸브를 닫고 상기 제2 밸브를 열어 상기 클리닝 가스 공급계로부터의 클리닝 가스를 상기 가스 공급관 및 상기 가스 배기관의 양방으로부터 상기 샤워 헤드 내에 공급하는 제2 클리닝 처리를 수행하는 부기3 내지 부기7 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기9]
바람직하게는,
상기 컨트롤러는 상기 제1 클리닝 처리와 상기 제2 클리닝 처리의 실행 빈도를 다르게 하는 부기8에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기10]
바람직하게는,
상기 컨트롤러는 상기 제1 클리닝 처리를 소정 횟수 수행하면 상기 제2 클리닝 처리를 수행하는 부기8 또는 부기9에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기11]
바람직하게는,
상기 컨트롤러는 상기 제1 클리닝 처리를 소정 시간 수행한 후에 상기 제2 클리닝 처리를 시작하는 부기8 내지 부기10 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기12]
바람직하게는,
상기 컨트롤러는 상기 제1 클리닝 처리를 수행하는 경우와 상기 제2 클리닝 처리를 수행하는 경우에서 상기 클리닝 가스 공급계로부터 공급하는 클리닝 가스의 유량을 다르게 하는 부기8 내지 부기11 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기13]
바람직하게는,
상기 컨트롤러는 상기 제2 밸브를 열 때의 개도 조정을 수행하는 부기8 내지 부기12 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기14]
바람직하게는,
상기 컨트롤러는 상기 제2 클리닝 처리를 수행하는 경우에 상기 제1 밸브를 소정 개도 여는 부기8 내지 부기13 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기15]
본 발명의 다른 일 형태에 의하면,
가스 분산 기구로서의 샤워 헤드를 개재하여 처리 공간에 가스를 공급하여 상기 처리 공간 내의 기판을 처리하는 기판 처리 공정; 및
상기 샤워 헤드 내로의 가스 공급을 위해서 상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 공급관과, 상기 샤워 헤드 내로부터의 가스 배기를 위해서 상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 배기관의 양방으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 공정;
을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
[부기16]
바람직하게는,
상기 클리닝 공정에서는 상기 가스 공급관으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 제1 클리닝 처리와, 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관의 양방으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 제2 클리닝 처리를 선택적으로 수행하는 부기15에 기재된 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
[부기17]
본 발명의 다른 일 형태에 의하면,
가스 분산 기구로서의 샤워 헤드를 개재하여 처리 공간에 가스를 공급하여 상기 처리 공간 내의 기판을 처리하는 기판 처리 순서; 및
상기 샤워 헤드 내로의 가스 공급을 위해서 상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 공급관과, 상기 샤워 헤드 내로부터의 가스 배기를 위해서 상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 배기관의 양방으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 순서;
를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 제공된다.
[부기18]
바람직하게는,
상기 클리닝 순서에서는 상기 가스 공급관으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 제1 클리닝 처리와, 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관의 양방으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 제2 클리닝 처리를 선택적으로 수행하는 부기17에 기재된 프로그램이 제공된다.
[부기19]
본 발명의 다른 일 형태에 의하면,
가스 분산 기구로서의 샤워 헤드를 개재하여 처리 공간에 가스를 공급하여 상기 처리 공간 내의 기판을 처리하는 기판 처리 순서; 및
상기 샤워 헤드 내로의 가스 공급을 위해서 상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 공급관과, 상기 샤워 헤드 내로부터의 가스 배기를 위해서 상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 배기관의 양방으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 순서;
를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 격납된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
[부기20]
바람직하게는,
상기 클리닝 순서에서는 상기 가스 공급관으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 제1 클리닝 처리와, 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관의 양방으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 제2 클리닝 처리를 선택적으로 수행하는 부기19에 기재된 프로그램이 격납된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
100, 102: 기판 처리 장치 200: 웨이퍼(기판)
201: 처리 공간 230: 샤워 헤드
232: 버퍼 공간 242: 공통 가스 공급관
262: 제2 배기관 249a: 접속관
249b, 268: 밸브

Claims (18)

  1. 가스 분산 기구로서의 샤워 헤드를 개재하여 처리 공간에 가스를 공급하여 상기 처리 공간 내의 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
    상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 공급관;
    상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 배기관;
    상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관을 접속하는 접속관;
    상기 가스 공급관의 상기 접속관과의 접속 개소보다 가스 공급 방향 하류측에 접속되고, 상기 가스 공급관 내에 상기 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계; 및
    상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관에 접속되고 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관의 양방(兩方)으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급계로서, 상기 가스 공급관의 상기 접속관과의 접속 개소보다 가스 공급 방향 상류측에 설치된 클리닝 가스 공급계;
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접속관의 상기 가스 배기관으로의 접속 개소(箇所)보다 상기 가스 배기관의 가스 배기 방향 하류측에 설치되어 상기 가스 배기관의 가스 유로 개폐를 수행하는 제1 밸브; 및
    상기 접속관에 설치되어 상기 접속관의 가스 유로 개폐를 수행하는 제2 밸브;
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클리닝 가스 공급계가 상기 가스 공급관 내에 공급한 클리닝 가스를 플라즈마 여기(勵起)하는 플라즈마 유닛을 구비하는 것과 함께,
    상기 접속관은 상기 플라즈마 유닛보다 상기 가스 공급관에서의 가스 공급 방향 하류측에서 상기 가스 공급관에 접속되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가스 배기관은 상기 샤워 헤드와의 접속 개소 형상이 상기 가스 공급관의 관 외주를 둘러싸는 환 형상[環狀]으로 형성되는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스 배기관은 상기 샤워 헤드와의 접속 개소가 상기 가스 공급관의 주위에 배치되는 복수 개의 관로에 의해 구성되는 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 클리닝 가스 공급계에 의한 상기 가스 공급관 내로의 클리닝 가스 공급 동작, 상기 제1 밸브에 의한 상기 가스 배기관의 가스 유로 개폐 동작 및 상기 제2 밸브에 의한 상기 접속관의 가스 유로 개폐 동작을 제어하는 컨트롤러를 구비하는 것과 함께,
    상기 컨트롤러는 상기 제2 밸브를 닫고 상기 클리닝 가스 공급계로부터의 클리닝 가스를 상기 가스 공급관으로부터 상기 샤워 헤드 내에 공급하는 제1 클리닝 처리와, 상기 제1 밸브를 닫고 상기 제2 밸브를 열어 상기 클리닝 가스 공급계로부터의 클리닝 가스를 상기 가스 공급관 및 상기 가스 배기관의 양방으로부터 상기 샤워 헤드 내에 공급하는 제2 클리닝 처리를 수행하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 클리닝 처리와 상기 제2 클리닝 처리의 실행 빈도를 다르게 하는 기판 처리 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 클리닝 처리를 소정 횟수 수행하면 상기 제2 클리닝 처리를 수행하는 기판 처리 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 클리닝 처리를 소정 시간 수행한 후에 상기 제2 클리닝 처리를 시작하는 기판 처리 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 클리닝 처리를 수행하는 경우와 상기 제2 클리닝 처리를 수행하는 경우에서 상기 클리닝 가스 공급계로부터 공급하는 클리닝 가스의 유량을 다르게 하는 기판 처리 장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제2 클리닝 처리를 수행할 때의 상기 클리닝 가스의 유량을 상기 제1 클리닝 처리를 수행할 때의 유량보다 크게 하는 기판 처리 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제2 밸브를 열 때의 개도(開度) 조정을 수행하는 기판 처리 장치.
  13. 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제2 클리닝 처리를 수행하는 경우에 상기 제1 밸브를 소정 개도 여는 기판 처리 장치.
  14. 가스 분산 기구로서의 샤워 헤드에 접속되는 가스 공급관과 상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 배기관을 접속하는 접속관의 상기 가스 공급관으로의 접속 개소보다 가스 공급 방향 하류측에서 상기 가스 공급관에 접속되는 처리 가스 공급계로부터, 상기 가스 공급관과 상기 샤워 헤드를 개재하여 처리 공간 내에 가스를 공급하고, 상기 처리 공간 내의 기판을 처리하는 공정; 및
    상기 접속관보다 상기 가스 공급관에서의 가스 공급 방향 상류측에서 상기 가스 공급관에 접속되는 클리닝 가스 공급계로부터, 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관의 양방을 통하여 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 공정;
    을 구비한 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 클리닝 공정에서는 상기 가스 공급관으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 제1 클리닝 처리와, 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관의 양방으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 제2 클리닝 처리를 선택적으로 수행하는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 가스 분산 기구로서의 샤워 헤드에 접속되는 가스 공급관과 상기 샤워 헤드에 접속되는 가스 배기관을 접속하는 접속관의 상기 가스 공급관으로의 접속 개소보다 가스 공급 방향 하류측에서 상기 가스 공급관에 접속되는 처리 가스 공급계로부터, 상기 가스 공급관과 상기 샤워 헤드를 개재하여 처리 공간 내에 가스를 공급하고, 상기 처리 공간 내의 기판을 처리하는 순서; 및
    상기 접속관보다 상기 가스 공급관에서의 가스 공급 방향 상류측에서 상기 가스 공급관에 접속되는 클리닝 가스 공급계로부터, 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관의 양방을 통하여 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 순서;
    를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 격납된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 클리닝 순서에서는 상기 가스 공급관으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 제1 클리닝 처리와, 상기 가스 공급관과 상기 가스 배기관의 양방으로부터 상기 샤워 헤드 내에 클리닝 가스를 공급하는 제2 클리닝 처리를 선택적으로 수행하는 프로그램이 격납된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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