KR101553230B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 공급관으로부터 공급되는 가스를 처리 용기에 도달하기 전에 혼합하여 처리 용기에 공급되는 가스에 농도 구배가 발생하는 것을 억제한다.
기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관; 상기 공통관의 상류에 접속되고 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부; 상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 상기 제1 면과는 반대편인 제2 면에 접속되고 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및 상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면 중 상기 제1 공급관이 접속된 면에 접속되고 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;을 포함하고, 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측(外周側)의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 공통관의 중심선과 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 중심선의 거리보다 작게 형성된다.
기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관; 상기 공통관의 상류에 접속되고 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부; 상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 상기 제1 면과는 반대편인 제2 면에 접속되고 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및 상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면 중 상기 제1 공급관이 접속된 면에 접속되고 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;을 포함하고, 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측(外周側)의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 공통관의 중심선과 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 중심선의 거리보다 작게 형성된다.
Description
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
반도체 제조 장치 등의 기판 처리 장치로서 매엽식(枚葉式)의 기판 처리 장치가 알려져 있다. 이 매엽식의 기판 처리 장치에서 기판을 처리하는 처리 용기에 접속된 1개의 가스 공급관으로부터 복수의 처리 가스를 공급하는 방식의 장치가 알려져 있다(예컨대 특허문헌 1).
복수의 처리 가스를 처리 용기에 접속된 1개의 가스 공급관(이하, 「공통관」이라고 부른다)으로부터 공급하는 방식의 장치에서는 공통관의 상류측에 각 처리 가스의 공급관이 접속된다. 이 각 처리 가스의 공급관으로부터 동시에 가스를 공급하는 경우, 각각의 공급관으로부터 공급되는 가스를 처리 용기에 도달하기 전에 혼합하여 처리 용기에 공급되는 가스에 농도 구배(勾配)가 발생하는 것을 억제하는 것이 바람직하다. 여기서 각각의 공급관으로부터 동시에 공급되는 가스란 다른 처리 가스인 경우도 있고, 처리 가스와 불활성 가스인 경우도 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하고, 복수의 공급관으로부터 공급되는 가스를 처리 용기에 도달하기 전에 혼합하여 처리 용기에 공급되는 가스에 농도 구배가 발생하는 것을 억제하는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관; 상기 공통관의 상류에 접속되고 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부; 상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 상기 제1 면과는 반대편인 제2 면에 접속되고 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및 상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면 중 상기 제1 공급관이 접속된 면에 접속되고 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;을 포함하고, 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측(外周側)의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 공통관의 중심선과 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 중심선의 거리보다 작은 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관; 상기 공통관의 상류에 접속되고 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부; 상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 상기 제1 면과는 반대편인 제2 면에 접속되고 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및 상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면 중 상기 제1 공급관이 접속된 면에 접속되고 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;을 포함하고, 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 제1 공급관의 지름 및 상기 제2 공급관의 지름의 2배 이하의 값으로 이루어지는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관; 상기 공통관의 상류에 접속되고 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부; 상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 상기 제1 면과는 반대편인 제2 면에 접속되고 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및 상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면 중 상기 제1 공급관이 접속된 면에 접속되고 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;을 포함하고, 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 공통관의 중심선과 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 중심선의 거리보다 작게 구성된 공급계를 개재하여 상기 처리 용기에 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 있어서, 상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관; 상기 공통관의 상류에 접속되고 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부; 상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 상기 제1 면과는 반대편인 제2 면에 접속되고 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및 상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면 중 상기 제1 공급관이 접속된 면에 접속되고 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;을 포함하고, 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 공통관의 중심선과 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 중심선의 거리보다 작게 구성된 공급계를 개재하여 상기 처리 용기에 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 순서를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 복수의 공급관으로부터 공급되는 가스를 처리 용기에 도달하기 전에 혼합하여 처리 용기에 공급되는 가스에 농도 구배가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시하는 기판 처리 장치의 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트.
도 3은 도 2에 도시하는 성막 공정의 상세를 도시하는 플로우 차트.
도 4는 도 2에 도시하는 성막 공정에서의 가스 공급 타이밍을 도시하는 시퀀스도.
도 5는 도 1에 도시하는 버퍼부 부근의 사시도.
도 6은 도 5를 공통관, 버퍼부 및 공급관의 각각의 중심을 통과하는 수직면으로 절단한 단면도.
도 7은 도 6을 그 절단면으로부터 평면시한 설명도.
도 8은 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 버퍼부 부근의 사시도.
도 9는 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 버퍼부 부근의 사시도.
도 10은 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 버퍼부 부근의 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 기판 처리 장치의 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트.
도 3은 도 2에 도시하는 성막 공정의 상세를 도시하는 플로우 차트.
도 4는 도 2에 도시하는 성막 공정에서의 가스 공급 타이밍을 도시하는 시퀀스도.
도 5는 도 1에 도시하는 버퍼부 부근의 사시도.
도 6은 도 5를 공통관, 버퍼부 및 공급관의 각각의 중심을 통과하는 수직면으로 절단한 단면도.
도 7은 도 6을 그 절단면으로부터 평면시한 설명도.
도 8은 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 버퍼부 부근의 사시도.
도 9는 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 버퍼부 부근의 사시도.
도 10은 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 버퍼부 부근의 사시도.
이하, 본 발명의 제1 실시 형태를 설명한다.
<장치 구성>
본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 구성을 도 1에 도시한다. 기판 처리 장치(100)는 도 1에 도시되는 바와 같이 매엽식의 기판 처리 장치로서 구성된다.
〔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 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 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 칸막이판(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 저부(底部)에는 리프트 핀(207)이 복수 설치된다.
처리 공간(201) 내에는 웨이퍼(200)를 지지하는 기판 지지부(210)가 설치된다. 기판 지지부(210)는 웨이퍼(200)를 재치하는 재치면(211)과, 가열원(源)으로서의 히터(213)를 주로 포함한다. 기판 지지부(210)에는 리프트 핀(207)이 관통하는 관통공(214)이 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 설치된다.
기판 지지부(210)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 지지부(210)를 승강시키는 것에 의해 기판 재치면(211) 상에 재치되는 웨이퍼(200)를 승강시킨다. 또한 샤프트(217) 하단부의 주위는 벨로즈(219)에 의해 피복되어 처리 용기(202) 내는 기밀하게 유지된다.
기판 지지부(210)는 웨이퍼(200)의 반송 시에는 기판 재치면(211)이 기판 반입 출구(206)와 대향하는 위치(웨이퍼 반송 위치)까지 하강하고, 웨이퍼(200)의 처리 시에는 도 1에 도시되는 바와 같이 웨이퍼(200)가 처리 공간(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 위치)가 될 때까지 상승한다.
구체적으로는 기판 지지부(210)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 지지부(210)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 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.
처리 공간(201)의 상방(上方)이며, 웨이퍼(200)의 중심[기판 재치면(211)의 중심]과 같은 축 상에는 후술하는 가스 공급계가 접속된다. 처리 공간(201)의 천정면(235)(天井面)은 웨이퍼(200)의 중심[기판 재치면(211)의 중심]과 같은 축 상의 위치를 정점(頂点)으로 하는 원추 형상으로 이루어진다.
〔가스 공급계〕
가스 공급계는 복수의 처리 가스가 통과하는 공통관(240)과, 처리 공간(201)의 내부이며 공통관(240)의 하류측에 접속된 분산판(241)과, 공통관(240)의 상류측에 접속된 버퍼부(242)와, 버퍼부(242)에 접속된 제1 공급관(243)과, 버퍼부(242))에 접속된 제2 공급관(244)을 적어도 구비한다. 여기서 복수의 처리 가스란 서로 반응성을 가지는 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 포함한다. 본 실시 형태에서는 제1 처리 가스를 TiCl4(4염화티타늄)로 하고, 제2 처리 가스를 NH3(암모니아)로 한다. TiCl4은 제1 공급관(243)으로부터 공급되고, NH3은 제2 공급관(244)으로부터 공급된다.
분산판(241)은 대략 반구(半球)를 나타내고, 그 내부는 중공(中空)으로 이루어진다. 분산판(241)에는 공(孔) 또는 슬릿이 복수 설치된다. 공통관(240)으로부터 분산판(241)의 내부에 유입한 가스는 분산판(241)의 공 또는 슬릿에 의해 분산되어 처리 공간(201) 전체에 공급된다. 버퍼부(242)의 형상에 대해서는 후술한다.
제1 공급관(243)은 배관(243a)을 포함하고, 배관(243a)에는 상류 방향부터 순서대로 가스 공급원(243b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(243c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(243d)가 설치된다. 가스 공급원(243b)은 TiCl4의 공급원이며, 밸브(243d)를 여는 것에 의해 매스 플로우 컨트롤러(243c)로 소정의 유량으로 조정된 TiCl4가스가 버퍼부(242)에 공급된다.
또한 제1 공급관(243)은 배관(243e)을 포함한다. 배관(243e)은 배관(243a)과 밸브(243d)의 하류측에서 접속된다. 배관(243e)에는 상류측부터 순서대로 가스 공급원(243f), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(243g)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(243h)가 설치된다. 가스 공급원(243f)은 불활성 가스의 공급원이며, 밸브(243d)를 여는 것에 의해 매스 플로우 컨트롤러(243g)로 소정의 유량으로 조정된 불활성 가스가 버퍼부(242)에 공급된다. 본 실시 형태에서는 불활성 가스로서 N2(질소)를 이용한다.
제2 공급관(244)은 배관(244a)을 포함하고, 배관(244a)에는 상류 방향부터 순서대로 가스 공급원(244b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(244c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(244d)가 설치된다. 가스 공급원(244b)은 NH3의 공급원이며, 밸브(244d)를 여는 것에 의해 매스 플로우 컨트롤러(244c)로 소정의 유량으로 조정된 NH3가스가 버퍼부(242)에 공급된다.
또한 제2 공급관(244)은 배관(244e)을 포함한다. 배관(244e)은 배관(244a)과 밸브(244d)의 하류측에서 접속된다. 배관(244e)에는 상류측부터 순서대로 가스 공급원(244f), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(244g)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(244h)가 설치된다. 가스 공급원(244f)은 불활성 가스(N2)의 공급원이며, 밸브(244d)를 여는 것에 의해 매스 플로우 컨트롤러(244g)로 소정의 유량으로 조정된 불활성 가스가 버퍼부(242)에 공급된다. 또한 불활성 가스로서 N2가스 외에 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
〔가스 배기계〕
처리 용기(202)[처리 공간(201)]의 분위기를 배기하는 배기계는 처리 용기(202)[처리 공간(201)]에 접속된 배기관(222)을 포함한다. 배기관(222)에는 그 상류측부터 순서대로 압력 제어기인 APC(223)(Auto Pressure Controller)와 개폐 밸브인 밸브(224)가 설치된다. 배기관(222)의 한층 더 하류에는 도시되지 않는 배기 펌프가 접속된다.
밸브(224)를 여는 것에 의해 배기 펌프에 의해 처리 용기(202) 내의 분위기가 배기된다. 이 때 APC(223)에 의해 배기관(222)의 컨덕턴스를 조정하는 것에 의해 처리 용기(202) 내를 소정의 압력으로 제어한다.
〔컨트롤러〕
기판 처리 장치(100)는 기판 처리 장치(100)의 각(各) 부(部)의 동작을 제어하는 컨트롤러(260)를 포함한다. 컨트롤러(260)는 연산부(261) 및 기억부(262)를 적어도 포함한다. 컨트롤러(260)는 전술한 각 구성으로 접속되고, 상기 컨트롤러나 사용자의 지시에 따라 기억부로부터 프로그램이나 레시피를 호출하고, 그 내용에 따라 각 구성의 동작을 제어한다.
또한 컨트롤러(260)는 전용의 컴퓨터로서 구성되어도 좋고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어도 좋다. 예컨대, 전술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(263)(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기(磁氣) 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리(USB Flash Drive)나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)을 마련하여, 외부 기억 장치(263)을 이용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 설치함으로써 본 실시 형태의 컨트롤러(260)를 구성할 수 있다.
또한 컴퓨터 프로그램을 공급하기 위한 수단은, 외부 기억 장치(263)을 개재하여 공급하는 경우에 한하지 않는다. 예컨대, 인터넷이나 전용회선 등의 통신수단을 이용하여, 외부 기억 장치(263)를 개재하지 않고 프로그램을 공급해도 좋다. 또한 기억부(262)나 외부 기억 장치(263)은, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단지 기록 매체라 한다. 또한 본 명세서에 있어서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는, 기억부(262) 단체(單體)만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(263) 단체(單體)만을 포함하는 경우 및 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
<기판 처리 공정>
다음으로 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(260)에 의해 제어된다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트다.
이하, 제1 공급관(243)으로부터 공급되는 TiCl4과, 제2 공급관(244)으로부터 공급되는 NH3을 이용하여, TiN막(질화 티타늄 막)을 형성하는 예에 대하여 설명한다.
〔기판 반입 공정(S102)〕
우선, 기판 지지부(210)를 웨이퍼(200)의 반송 위치까지 하강시키는 것에 의해 기판 지지부(210)의 관통공(214)에 리프트 핀(207)을 관통시킨다. 그 결과, 리프트 핀(207)이 기판 재치면(211)보다 소정의 높이만큼만 돌출한 상태가 된다. 계속해서 게이트 밸브(205)를 열고 반송 공간(203)을 이재실(移載室)(도시되지 않음)과 연통(連通)시킨다. 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 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 지지부(210)를 상승시키는 것에 의해 기판 지지부(210)의 기판 재치면(211) 상에 웨이퍼(200)를 재치시키고, 또한 기판 지지부(210)를 상승시키는 것에 의해 전술한 처리 공간(201) 내의 처리 위치까지 웨이퍼(200)를 상승시킨다.
또한 웨이퍼(200)를 기판 지지부(210) 상에 재치할 때에는 기판 지지부(210)의 내부에 매립된 히터(213)에 전력을 공급하여 웨이퍼(200)의 온도를 소정의 온도로 조정한다. 웨이퍼(200)의 온도는 예컨대 실온 이상 500℃ 이하이며, 바람직하게는 실온 이상이며 400℃ 이하다. 이 때 히터(213)의 온도는 도시되지 않는 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(213)로의 통전 상태를 제어하는 것에 의해 조정된다.
〔성막 공정(S104)〕
다음으로 박막 형성 공정(S104)을 수행한다. 도 3은 도 2의 성막 공정(S104)의 상세를 도시하는 플로우 차트다. 또한 도 4는 도 2의 성막 공정(S104)에서의 가스 공급 타이밍을 도시하는 시퀀스도이다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 성막 공정(S104)에 대하여 상세히 설명한다. 또한 성막 공정(S104)은 다른 처리 가스(TiCl4과 NH3)를 교호(交互)적으로 공급하는 공정을 반복하는 사이클릭 처리이다.
〔제1 처리 가스 공급 공정(S202)〕
웨이퍼(200)를 가열하고 원하는 온도에 도달하면, 제1 공급관(243)의 밸브(243d)를 여는 것과 함께 매스 플로우 컨트롤러(243c)를 조정하여 소정 유량의 TiCl4가스를 제1 공급관(243)으로부터 공급한다. 제1 공급관(243)으로부터 공급되는 TiCl4가스의 유량은 예컨대 1,000sccm 내지 3,000sccm로 하고, 본 실시 형태에서는 1,000sccm로 한다. TiCl4가스의 공급에 의해 웨이퍼(200) 상에 예컨대 1원자층 미만 내지 수원자층 정도의 두께의 Ti함유층이 형성된다.
또한 이 유량은, 매스 플로우 컨트롤러(243c)로 직접 조정되는 유량이어도 좋고, 매스 플로우 컨트롤러(243c)와 밸브(243d)의 사이에 가스 저장용의 탱크를 설치하여 당해 탱크로부터 분출되는 유량이어도 좋다. 어느 경우에도, 대(大)유량을 단기간(예컨대 0.1sec)에 공급한다.
이 때 제1 공급관(243)의 밸브(243h)를 여는 것과 함께 매스 플로우 컨트롤러(243g)를 조정하여 소정 유량의 N2가스를 제1 공급관(243)으로부터 TiCl4가스와 함께 공급한다. 제1 공급관(243)으로부터 공급되는 N2가스의 유량은 예컨대 1,000sccm 내지 2,000sccm로 하고, 본 실시 형태에서는 1,500sccm로 한다. 또한 제2 공급관(244)의 밸브(244h)를 여는 것과 함께 매스 플로우 컨트롤러(244g)를 조정하여 소정 유량의 N2가스를 제2 공급관(244)으로부터 공급한다. 제2 공급관(244)으로부터 공급되는 N2가스의 유량은 제1 공급관(243)으로부터 공급되는 유량과 마찬가지로 예컨대 1,000sccm 내지 2,000sccm로 하고, 본 실시 형태에서는 1,500sccm로 한다. 또한 각 공급관(243, 244)으로부터의 N2가스의 공급은 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에 앞서 시작해도 좋다.
TiCl4가스의 공급을 시작하고 소정 시간이 경과한 후, 밸브(243d)를 닫고 TiCl4가스의 공급을 정지한다. 한편, 밸브(243h)와 밸브(244h)는 연 상태로 한다.
〔퍼지 공정(S204)〕
퍼지 공정(S204)에서는 밸브를 연 상태로 유지되는 밸브(243h)와 밸브(244h)를 개재하여 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)으로부터 N2가스를 공급하여, 처리 용기(202)에 잔류하는 TiCl4가스를 처리 용기(202)로부터 배출한다. 이 때의 N2가스의 유량도 예컨대 1,500sccm로 한다.
〔제2 처리 가스 공급 공정(S206)〕
이어서 제2 공급관(244)의 밸브(244d)를 여는 것과 함께 매스 플로우 컨트롤러(244c)를 조정하여 소정 유량의 NH3가스를 제2 공급관(244)으로부터 공급한다. 제2 공급관(244)으로부터 공급되는 NH3가스의 유량은 예컨대 2,000sccm 내지 7,000sccm로 하고, 바람직하게는 3,000sccm 내지 6,000sccm로 한다. 공급된 NH3가스는 웨이퍼(200) 상에 형성된 Ti함유층 중 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 Ti함유층은 질화되어 질화 티타늄층(TiN층)이 형성된다.
또한 이 유량은, 매스 플로우 컨트롤러(244c)로 직접 조정되는 유량이어도 좋고, 매스 플로우 컨트롤러(244c)와 밸브(244d)의 사이에 가스 저장용의 탱크를 설치하여 당해 탱크로부터 분출되는 유량이어도 좋다. 어느 경우에도, 대(大)유량을 단기간(예컨대 0.5sec)에 공급한다.
이 공정(S206)에서도 제1 공급관(243)의 밸브(243h)와 제2 공급관(244)의 밸브(244h)는 밸브를 연 상태로 하여 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)의 각각으로부터 예컨대 1,500sccm의 N2가스를 공급한다.
NH3가스의 공급을 시작하고 소정 시간이 경과한 후, 밸브(244d)를 닫고 NH3가스의 공급을 정지한다. 한편, 밸브(243h)와 밸브(244h)는 이 때에도 연 상태로 한다.
〔퍼지 공정(S208)〕
퍼지 공정(S208)에서도 공정(S204)과 마찬가지로 밸브를 연 상태로 유지되는 밸브(243h)와 밸브(244h)를 개재하여 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)으로부터 N2가스를 공급하여, 처리 용기(202)에 잔류하는 NH3가스를 처리 용기(202)로부터 배출한다. 이 때의 N2가스의 유량도 예컨대 1,500sccm로 한다.
〔사이클 횟수 판정 공정(S210)〕
이어서 컨트롤러(260)는 상기 1사이클을 소정 횟수(X사이클) 실시하였는지에 대한 여부를 판정한다. 소정 횟수 실시하지 않았을 때(S210에서 No의 경우), 제1 처리 가스 공급 공정(S202), 퍼지 공정(S204), 제2 처리 가스 공급 공정(S206), 퍼지 공정(S208)의 사이클을 반복한다. 소정 횟수 실시하였을 때(S210에서 Yes의 경우), 도 3에 도시하는 처리를 종료한다.
이와 같이 본 실시 형태에서는 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)의 쌍방(雙方)으로부터 성막 공정(S104)에서 상시적으로 소정 유량의 N2가스가 공급된다. 그렇기 때문에 불필요한 처리 가스(성막에 기여하지 않은 TiCl4 및 NH3)가 신속하게 처리 용기(202)로부터 배출되기 때문에 퍼지 공정을 단축할 수 있어(또는 불필요로 할 수 있어) 스루풋을 향상시킬 수 있다.
도 2의 설명으로 돌아가, 이어서 기판 반출 공정(S106)을 실행한다.
〔기판 반출 공정(S106)〕
기판 반출 공정(S106)에서는 기판 지지부(210)를 하강시켜, 기판 재치면(211)의 표면으로부터 돌출시킨 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 지지시킨다. 이에 의해 웨이퍼(200)는 처리 위치로부터 반송 위치가 된다. 그 후, 게이트 밸브(205)를 열고, 웨이퍼 이재기를 이용하여 웨이퍼(200)를 처리 용기(202) 외로 반출한다.
〔처리 횟수 판정 공정(S108)〕
웨이퍼(200)를 반출한 후, 박막 형성 공정이 소정의 횟수에 도달하였는지에 대한 여부를 판정한다. 소정의 횟수에 도달하였다고 판단되면, 클리닝 공정으로 이행한다. 소정의 횟수에 도달하지 않았다고 판단되면, 다음으로 대기 중인 웨이퍼(200)의 처리를 시작하기 위해서 기판 반입·재치 공정(S102)으로 이행한다.
〔클리닝 공정110〕
처리 횟수 판정 공정(S108)에서 박막 형성 공정이 소정의 횟수에 도달하였다고 판단되면, 클리닝 공정을 수행한다. 클리닝 공정에서는 클리닝 가스를 이용하여 처리 용기(202) 내의 벽에 부착한 부생성물을 제거한다. 또한 도시는 생략하지만, 클리닝 공정에 이용하는 클리닝 가스는 제1 공급관(243) 또는 제2 공급관(244)에 클리닝 가스 공급원을 접속하여 그들로부터 공급해도 좋고, 다른 공급계를 별도로 설치해도 좋다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)의 쌍방으로부터 성막 공정(S104)에서 상시적으로 소정 유량의 N2가스가 공급된다. 각각의 공급관(243, 244)으로부터 공급된 N2가스는 공급관(243, 244)의 일방(一方)으로부터 공급되는 처리 가스(TiCl4 및 NH3)와 함께 공통관(240)을 개재하여 처리 용기(202)에 공급된다. 그렇기 때문에 각 공급관(243, 244)으로부터 공급된 가스를 균일하게 혼합하여 처리 용기(202)에 공급되는 가스에 농도 구배가 발생하는 것을 억제하는 것이 바람직하다.
그래서 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)에서는 공통관(240)의 상류에 버퍼부(242)를 설치하고, 이 버퍼부(242)에서 각 공급관(243, 244)으로부터 공급된 가스를 혼합하도록 구성하였다.
도 5는 버퍼부(242) 부근의 사시도이다. 또한 도 6은 도 5에 도시하는 사시도를 공통관(240), 버퍼부(242) 및 공급관(243, 244)의 각각의 중심을 통과하는 수직면으로 절단한 단면도이다. 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이 버퍼부(242)는 공통관(240)의 지름보다 폭이 넓은 원주 형상을 나타낸다.
버퍼부(242)에서 그 저면(242a)(底面, 제1 면)의 중심에는 공통관(240)이 접속된다. 또한 버퍼부(242)에서 그 상면(242b)(제1 면과 반대편의 제2 면)에는 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)이 접속된다. 각 공급관(243, 244)은 공통관(240)을 개재하여[구체적으로는 공통관(240)의 연장선을 개재하여] 대칭이 되도록 배치된다. 또한 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)은 버퍼부(242)에서 그 상면의 주연부(周緣部)보다 내측에 접속된다.
도 7은 도 6에 도시하는 단면도를 그 절단면으로부터 평면시한 설명도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이 제1 공급관(243) 및 제2 공급관(244)은 버퍼부(242)의 상면(242b)에서 공통관(240)보다 외주측의 위치에 접속된다. 이에 의해 각 공급관(243, 244)의 가스 공급구(243i, 244i)는 그와 대향하는 위치에 버퍼부(242)의 내주(內周) 벽면[저면(242a)]이 설치된다.
이어서 각 부의 치수에 대하여 설명한다. 도 7에 도시하는 바와 같이 버퍼부(242)는 그 높이(h)[저면(242a)과 상면(242b) 사이의 거리, 보다 구체적으로는 내벽 저면과 내벽 상면 사이의 거리]가 공통관(240)의 중심선과 제1 공급관(243)의 중심선의 거리(d1) 및 공통관(240)의 중심선과 제2 공급관(244)의 중심선의 거리(d2)보다 작아지도록 형성된다.
구체적인 치수에 대하여 예시하면, 제1 공급관(243)의 지름(내경)φ1 및 제2 공급관(244)의 지름(내경)φ2은 모두 11mm이며, 공통관(240)의 지름(내경)φc는 22mm이며, 버퍼부(242)의 지름φb는 60mm이다. 또한 공통관(240)의 높이[버퍼부(242)로부터 분산판(241)까지의 길이]는 60mm이며, 버퍼부(242)의 높이(h)는 10mm이다. 또한 제1 공급관(243)의 중심선으로부터 제2 공급관(244)의 중심선까지의 거리는 40mm이다. 따라서 전술한 거리(d1, d2)는 각각 20mm이며, 버퍼부(242)의 높이(h)는 그보다 작다. 또한 각 공급관(243, 244)과 버퍼부(242)의 주연부 사이에는 5mm 정도의 공간[도 7에 부호(242c)로 도시한다]이 형성된다.
이와 같이 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)을 버퍼부(242)에 공통관(240)보다 외주측의 위치에 접속하는 것과 함께, 버퍼부(242)를 그 높이(h)가 공통관(240)의 중심선과 제1 공급관(243)의 중심선의 거리(d1) 및 공통관(240)의 중심선과 제2 공급관(244)의 중심선의 거리(d2)보다 작아지도록 형성하는 것에 의해, 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)으로부터 공급된 가스는 도 6에 화살표로 도시하는 바와 같이 버퍼부(242) 내에서 자연스럽게 확산되기 전에 버퍼부(242)의 내주 벽면[각 공급관(243, 244)의 가스 공급구(243i, 244i)와 대향하는 면]에 충돌하기 쉬워져, 버퍼부(242) 내에서 효과적으로 또한 신속하게 분산하여 혼합이 촉진된다. 이에 의해 각 공급관(243, 244)으로부터 공급되는 가스를 처리 용기(202)에 도달하기 전에 혼합하여 처리 용기(202)에 공급되는 가스에 농도 구배가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
특히 본 실시 형태에서의 성막 공정에서는 제1 공급관(243)으로부터 공급되는 가스의 유량이 제2 공급관(244)으로부터 공급되는 가스의 유량보다 큰 경우[TiCl4 공급 시는 제1 공급관(243)으로부터 공급되는 가스의 총유량이 TiCl4과 N2를 합하여 2,500sccm이 되는 것에 비해 제2 공급관(244)로부터 공급되는 가스의 총유량은 N2 1,500sccm이 된다]와 그 반대의 경우[NH3 공급 시는 제1 공급관(243)으로부터 공급되는 가스의 총유량이 N2 1,500sccm이 되는 것에 비해 제2 공급관(244)로부터 공급되는 가스의 총유량은 NH3 및 N2를 합하여 6,500sccm이 된다]가 수시로 전환되지만, 어떠한 경우에도 각 공급관(243, 244)으로부터 공급된 가스는 버퍼부(242)의 내주 벽면에 일단 충돌하는 것에 의해 버퍼부(242)의 내부에서 분산되기 때문에, 혼합하는 데 있어서는 각 공급관(243, 244)에서의 유량의 전환의 영향을 받기 어려워 가스를 균일하게 혼합할 수 있다.
또한 공급관(243, 244)으로부터 공급된 가스가 버퍼부(242)의 내주 벽면에 굳이 충돌하도록 버퍼부(242)의 높이를 설정하는 것에 의해 버퍼부(242)의 높이(두께)가 억제되어 소형화할 수 있다. 또한 예컨대 공통관(240)의 측면에 각 가스 공급관(243, 244)을 접속한 경우에 비해 공통관(240) 내부에서의 가스의 회전이 억제되기 때문에 공통관(240)을 통과한 가스가 웨이퍼(200)에 의해 균일하게 공급되는 것을 기대할 수 있다.
또한 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)은 버퍼부(242)에서 그 주연부보다 내측에 접속된다. 바꿔 말하면, 각 공급관(243, 244)과 버퍼부(242)의 주연부 사이에 공간(242c)을 형성하도록 구성하였기 때문에 버퍼부(242)의 내주 벽면에 충돌한 가스가 버퍼부(242) 내에서 보다 효과적으로(보다 다방향으로) 분산하여 혼합이 한층 더 촉진된다.
또한 전술한 바와 같이 버퍼부(242)의 높이(h)가 공통관(240)의 중심선과 제1 공급관(243)의 중심선의 거리(d1) 및 공통관(240)의 중심선과 제2 공급관(244)의 중심선의 거리(d2)보다 작아지도록 형성하는 것이 바람직하지만, 다른 관점에서 버퍼부(242)의 높이(h)를 결정하는 것에 의해서도 마찬가지의 효과를 기대할 수 있다. 예컨대 버퍼부(242)의 높이(h)를 각 공급관(243, 244)의 지름φ1, φ2과 대략 마찬가지로 하거나, 또는 높이(h)를 지름φ1, φ2의 2배 이하의 값으로 하는 것에 의해, 각 공급관(243, 244)으로부터 공급된 가스가 실속(失速)하기 전에 버퍼부(242)의 내주 벽면에 충돌하여 분산하는 것을 기대할 수 있다.
또한 전술한 바와 같이, 각 가스 공급관(243, 244)으로부터 단기간에 대(大)유량(예컨대, 적어도 1,000sccm 이상)의 가스를 공급함으로써, 가스가 버퍼부(242)의 내주벽면에 충돌하여 분산되기 쉽게 되고, 혼합이 더 촉진된다. 또한 웨이퍼(200)의 처리시간도 단축할 수 있다.
또한 전술에서 공통관(240)에 대하여 버퍼부(242)와 각 공급관(243, 244)을 연직 방향으로 접속하도록 하였지만, 예컨대 공통관(240)을 90° 굴곡하여 버퍼부(242)와 각 공급관(243, 244)을 수평 방향으로 접속해도 좋다. 또한 버퍼부(242)를 원주로 하였지만, 공통관(240)보다 폭이 넓으면 다른 형상이어도 좋고, 예컨대 평면시에서 방형(方形)이나 타원을 나타내는 기둥 형상이어도 좋다. 버퍼부(242)를 평면시에서 타원 등으로 하는 경우에는 그 단변(短邊)은 공급관(240)의 지름과 같거나 그 이상의 길이로 한다. 또한 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)을 버퍼부(242)의 주연부보다 내측에 접속하는 것에 의해 공간(242c)을 형성하도록 하였지만, 각 공급관(243, 244)을 버퍼부(242)의 주연부에 접촉하도록 배치하고 공간(242c)을 형성하지 않아도 좋다.
이어서 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 대하여 설명한다. 도 8은 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 버퍼부(242) 부근의 사시도이다. 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서는 전술한 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)을 각각 복수 개(도시된 예에서는 각각 2개씩) 포함하고, 각 공급관(243, 244)이 버퍼부(242)의 상면(242b)에서 공통관(240)(구체적으로는 그 연장선)을 중심으로 하는 동심원 상에 교호적으로 접속된다. 구체적으로는 총 4개의 공급관(243, 244)이 공통관(240)을 중심으로 하는 동심원 상에 90° 간격으로 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)이 교호적으로 배치된다. 각 공급관(243, 244)도 버퍼부(242)의 상면(242b)에서 공통관(240)보다 외주측의 위치이며, 또한 상면(242b)의 주연부보다 내측에 접속된다. 공급관(243, 244)의 각각을 흐르는 가스의 유량은 예컨대 제1 실시 형태에서 제시한 예의 2분의 1로 한다. 또한 그 외의 구성에 대해서는 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
제2 실시 형태에서는 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)을 각각 복수 개 포함하고, 각 공급관(243, 244)이 버퍼부(242)의 상면(242b)에서 공통관(240)을 중심으로 하는 동심원 상에 교호적으로 접속되도록 구성하였기 때문에 각 공급관(243, 244)으로부터 공급되는 가스를 보다 균일하게 혼합할 수 있다.
이어서 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 대하여 설명한다. 도 9는 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 버퍼부(242) 부근의 사시도이다. 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서는 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)을 버퍼부(242)의 저면(242a)에 접속하도록 하였다. 즉 본 실시 형태에서는 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)은 버퍼부(242)에서 공통관(240)이 접속되는 면과 마찬가지의 면에 접속된다. 또한 그 외의 구성에 대해서는 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다. 또한 본 실시 형태에서도 제2 실시 형태와 같이 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)을 각각 복수 개 설치해도 좋다.
제3 실시 형태에서는 제1 공급관(243)과 제2 공급관(244)을 버퍼부(242)에서 공통관(240)이 접속되는 면과 같은 면에 접속하도록 구성한 것에 의해 공급관(243, 244)으로부터 공급되는 가스가 흐르는 방향이 버퍼부(242)에서 반대 방향으로 변환되기 때문에 그 사이에 가스를 보다 효과적으로 혼합할 수 있다. 또한 공통관(240)의 유로(流路) 방향에 가스 공급계의 길이가 증대하는 것을 억제할 수 있기 때문에 공통관(240)의 길이를 예컨대 공통관(240)의 측면에 각 가스 공급관을 접속한 경우와 동등하게 확보할 수 있고, 공통관(240)의 내부에서도 가스를 충분히 혼합할 수 있다.
이어서 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 대하여 설명한다. 도 10은 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 버퍼부(242) 부근의 사시도이다. 제4 실시 형태에서는 제3 실시 형태의 공급계에 제3 공급관(245)을 추가하였다. 제3 공급관(245)은 버퍼부(242)의 상면(242b)에 플라즈마 생성부인 RPU(246)(리모트 플라즈마 유닛)을 개재하여 접속된다. 즉, 버퍼부(242)와 제3 공급관(245) 사이에는 RPU(246)가 설치된다. 여기서 공통관(240)과 RPU(246)과 제3 공급관(245)은 동일 축선 상에 배치된다.
제3 공급관(245)의 상류측에는 도시되지 않는 가스 공급원과 매스 플로우 컨트롤러와 밸브가 설치된다. 제3 공급관(245)으로부터 공급된 가스는 RPU로 플라즈마화되어 버퍼부(242)와 공통관(240)을 개재하여 처리 용기(202)에 공급된다. 다른 구성은 제3 실시 형태와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
또한 제3 공급관(245)으로부터는 예컨대 NF3(3불화질소) 등의 클리닝 가스를 공급할 수 있다. 또한 산화막을 형성하는 경우에는 제3 공급관(245)으로부터 산소 등의 산화제를 공급해도 좋다. 또한 질화막을 형성하는 경우에는 제3 공급관(245)으로부터 질소 등의 질화제를 공급해도 좋다. 단, 제3 공급관(245)으로부터 공급하는 가스는 제1 공급관(243) 및 제2 공급관(244)으로부터 공급되는 가스와 혼합시킬 필요가 없는 가스(공급 타이밍이 다른 가스)인 것이 바람직하다.
일반적으로 플라즈마는 실활(失活)하기 쉽지만, 제4 실시 형태에서는 공통관(240)과 RPU(246)과 제3 공급관(245)이 동일 축선 상에 배치되고, 또한 RPU(246)이 버퍼부(242)의 직상(直上)에 배치되기 때문에, 제3 실시 형태의 효과에 더해 플라즈마화된 가스를 실활하기 전에 신속하게 처리 용기(202)에 공급할 수 있다.
이상, 본 발명의 갖가지 전형적인 실시 형태로서 성막 기술에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 실시 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 상기에서 예시한 박막 이외의 성막 처리나, 확산 처리, 산화 처리, 질화 처리, 리소그래피 처리 등의 다른 기판 처리를 수행하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 어닐링 처리 장치 외에 박막 형성 장치, 에칭 장치, 산화 처리 장치, 질화 처리 장치, 도포 장치, 가열 장치 등의 다른 기판 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 이들의 장치가 혼재(混在)해도 좋다. 또한 일 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 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〕
이하에 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 부기(附記)한다.
〔부기1〕
기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하는 기판 처리 장치로서, 상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관; 상기 공통관의 상류측에 접속된 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부; 상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 이와 반대편의 제2 면에 접속된 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및 상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에 접속된 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;을 포함하고, 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 공통관의 중심선과 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 중심선의 거리보다 작은 기판 처리 장치.
〔부기2〕
상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 버퍼부의 상기 제1 면에 접속되는 부기1에 기재된 기판 처리 장치.
〔부기3〕
상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 각각으로부터 불활성 가스가 상시 공급되는 것과 함께 상기 제1 공급관 및 제2 공급관으로부터 상기 불활성 가스와 함께 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 교호적으로 공급되는 부기1 또는 부기2에 기재된 기판 처리 장치.
〔부기4〕
상기 제1 공급관과 상기 제2 공급관을 각각 복수 개 포함하고, 상기 제1 공급관과 상기 제2 공급관이 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관을 중심으로 하는 동심원 상에 교호적으로 접속되는 부기1 내지 부기3 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치.
〔부기5〕
상기 제1 공급관 또는 상기 제2 공급관 중 적어도 어느 하나는 상기 버퍼부에서 상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 주연부보다 내측에 접속되는 부기1 내지 부기4 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치.
〔부기6〕
상기 버퍼부의 제2 면이며 상기 공급관과 동일 축선 상에 제3 공급관이 접속된 부기1 내지 부기5 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치.
〔부기7〕
상기 버퍼부와 상기 제3 공급관 사이에 플라즈마 생성부가 설치되는 부기6에 기재된 기판 처리 장치.
〔부기8〕
기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하는 기판 처리 장치로서, 상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관; 상기 공통관의 상류측에 접속된 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부; 상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 이와 반대편의 제2 면에 접속된 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및 상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에 접속된 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;을 포함하고, 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 제1 공급관의 지름 및 상기 제2 공급관의 지름의 2배 이하의 값으로 이루어지는 기판 처리 장치.
〔부기9〕
기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 반도체 장치의 제조 방법으로서, 상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관; 상기 공통관의 상류측에 접속된 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부; 상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 이와 반대편의 제2 면에 접속된 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및 상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에 접속된 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;을 포함하고, 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 공통관의 중심선과 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 중심선의 거리보다 작게 구성된 공급계를 개재하여 상기 처리 용기에 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
〔부기10〕
기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하기 위한 프로그램으로서, 상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관; 상기 공통관의 상류측에 접속된 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부; 상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 이와 반대편의 제2 면에 접속된 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및 상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에 접속된 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;을 포함하고, 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 공통관의 중심선과 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 중심선의 거리보다 작게 구성된 공급계를 개재하여 상기 처리 용기에 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 순서를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램.
〔부기11〕
기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서, 상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관; 상기 공통관의 상류측에 접속된 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부; 상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 이와 반대편의 제2 면에 접속된 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및 상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에 접속된 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;을 포함하고, 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 공통관의 중심선과 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 중심선의 거리보다 작게 구성된 공급계를 개재하여 상기 처리 용기에 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 순서를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
100: 기판 처리 장치 200: 웨이퍼(기판)
202: 반응 용기 240: 공통관
242: 버퍼부 242a: 버퍼부의 저면(제1 면)
242b: 버퍼부의 저면(제1 면) 243: 제1 공급관
244: 제2 공급관 245: 제3 공급관
246: RPU
202: 반응 용기 240: 공통관
242: 버퍼부 242a: 버퍼부의 저면(제1 면)
242b: 버퍼부의 저면(제1 면) 243: 제1 공급관
244: 제2 공급관 245: 제3 공급관
246: RPU
Claims (12)
- 기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하는 기판 처리 장치에 있어서,
상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관;
상기 공통관의 상류에 접속되고 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부;
상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 상기 제1 면과는 반대편인 제2 면에 접속되고 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및
상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면 중 상기 제1 공급관이 접속된 면에 접속되고 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;
을 포함하고,
상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측(外周側)의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 공통관의 중심선과 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 중심선의 거리보다 작은 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 버퍼부의 상기 제1 면에 접속되는 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 각각으로부터 불활성 가스가 상시 공급되는 것과 함께, 상기 제1 공급관 및 제2 공급관으로부터 상기 불활성 가스와 함께 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 교호(交互)적으로 공급되는 기판 처리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제1 공급관으로부터 공급되는 가스의 총 유량과 상기 제2 공급관으로부터 공급되는 가스 총 유량의 대소(大小) 관계가 상기 기판의 처리 중에 전환되는 기판 처리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제1 공급관으로부터 공급되는 가스의 총 유량과 상기 제2 공급관으로부터 공급되는 가스의 총 유량은 모두 1,000sccm 이상인 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 공급관과 상기 제2 공급관을 각각 복수 개 포함하고, 상기 제1 공급관과 상기 제2 공급관이 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관을 중심으로 하는 동심원 상에 교호적으로 접속되는 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 공급관 또는 상기 제2 공급관 중 적어도 하나는 상기 버퍼부에서 상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 주연부보다 내측에 접속되는 기판 처리 장치. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 버퍼부의 제2 면이며 상기 공급관과 동일 축선 상에 제3 공급관이 접속된 기판 처리 장치. - 제8항에 있어서,
상기 버퍼부와 상기 제3 공급관 사이에 플라즈마 생성부가 설치되는 기판 처리 장치. - 기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하는 기판 처리 장치에 있어서,
상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관;
상기 공통관의 상류에 접속되고 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부;
상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 상기 제1 면과는 반대편인 제2 면에 접속되고 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및
상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면 중 상기 제1 공급관이 접속된 면에 접속되고 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;
을 포함하고,
상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 제1 공급관의 지름 및 상기 제2 공급관의 지름의 2배 이하의 값으로 이루어지는 기판 처리 장치. - 기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관; 상기 공통관의 상류에 접속되고 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부; 상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 상기 제1 면과는 반대편인 제2 면에 접속되고 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및 상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면 중 상기 제1 공급관이 접속된 면에 접속되고 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;을 포함하고, 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 공통관의 중심선과 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 중심선의 거리보다 작게 구성된 공급계를 개재하여 상기 처리 용기에 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법. - 기판의 처리 용기에 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 있어서,
상기 처리 용기에 접속된 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스가 통과하는 공통관; 상기 공통관의 상류에 접속되고 상기 공통관의 지름보다 폭이 넓은 버퍼부; 상기 버퍼부의 상기 공통관이 접속된 제1 면 또는 상기 제1 면과는 반대편인 제2 면에 접속되고 상기 제1 처리 가스가 통과하는 제1 공급관; 및 상기 버퍼부의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면 중 상기 제1 공급관이 접속된 면에 접속되고 상기 제2 처리 가스가 통과하는 제2 공급관;을 포함하고, 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서 상기 공통관보다 외주측의 위치에 접속되고, 상기 버퍼부는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이의 거리가 상기 공통관의 중심선과 상기 제1 공급관 및 상기 제2 공급관의 중심선의 거리보다 작게 구성된 공급계를 개재하여 상기 처리 용기에 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 순서를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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