KR101596045B1 - 성막 장치, 기판 처리 장치, 성막 방법 및 기록 매체 - Google Patents

성막 장치, 기판 처리 장치, 성막 방법 및 기록 매체 Download PDF

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Abstract

진공 용기 내에서 제1 및 제2 반응 가스를 공급하여 박막을 성막하는 성막 장치는, 회전 테이블과, 진공 용기를 내식 보호하기 위한 보호 천장판과, 회전 테이블의 주연으로부터 회전 중심을 향해 설치되는 제1 반응 가스 공급부 및 제2 반응 가스 공급부와, 그 사이에 설치되는 제1 분리 가스 공급부를 갖는다. 성막 장치에는 제1 반응 가스 공급부를 포함하고 제1 높이를 갖는 제1 공간과, 제2 반응 가스 공급부를 포함하고 제2 높이를 갖는 제2 공간과, 제1 분리 가스 공급부를 포함하고 제1 및 제2 높이보다 낮게 설치되는 제3 공간이 형성된다. 성막 장치는, 진공 용기를 내식 보호하기 위해 보호 천장판과 함께 회전 테이블, 제1, 제2 및 제3 공간을 둘러싸는 진공 용기 보호부를 더 구비한다.
Figure R1020090082872
진공 용기, 성막 장치, 회전 테이블, 가스 공급부, 기판 처리 장치

Description

성막 장치, 기판 처리 장치, 성막 방법 및 기록 매체 {FILM FORMING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, FILM FORMING METHOD AND RECORDING MEDIUM}
본 출원은, 2008년 9월 4일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2008-227024호에 기초하는 것으로, 그 출원을 우선권 주장하는 것이며, 그 출원의 모든 내용을 참조함으로써 포함하는 것이다.
본 발명은, 성막 장치, 기판 처리 장치, 성막 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것으로, 특히 적어도 2종류의 원료 가스를 교대로 공급하여 박막을 성막하는 성막 장치, 기판 처리 장치, 성막 방법 및 이 성막 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스에 있어서의 성막 방법으로서, 기판인 반도체 웨이퍼(이하「웨이퍼」라 함) 등의 표면에 진공 분위기하에서 제1 반응 가스를 흡착시킨 후, 공급하는 가스를 제2 반응 가스로 절환하여, 양 가스의 반응에 의해 1층 혹은 복수층의 원자층이나 분자층을 형성하고, 이 사이클을 다수회 행함으로써, 이들 층을 적층하여, 기판 상으로의 성막을 행하는 프로세스가 알려져 있다. 이 프로세스 는, 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition)나 MLD(Molecular Layer Deposition) 등이라 불리우고 있고, 사이클수에 따라서 막 두께를 고정밀도로 컨트롤할 수 있는 동시에, 막질의 면내 균일성도 양호하여, 반도체 디바이스의 박막화에 대응할 수 있는 유효한 방법이다.
이러한 성막 방법의 적합한 예로서는, 예를 들어 게이트 산화막에 이용되는 고유전체막의 성막을 들 수 있다. 일례를 들면, 실리콘 산화막(SiO2막)을 성막하는 경우에는, 제1 반응 가스(원료 가스)로서, 예를 들어 비스터셜부틸아미노실란(이하「BTBAS」라 함) 가스 등이 이용되고, 제2 반응 가스(산화 가스)로서 오존 가스 등이 이용된다.
이러한 성막 방법을 실시하는 장치로서는, 진공 용기의 상부 중앙에 가스 샤워 헤드를 구비한 낱장의 성막 장치를 이용하여, 기판의 중앙부 상방측으로부터 반응 가스를 공급하고, 미반응의 반응 가스 및 반응 부생성물을 처리 용기의 저부(底部)로부터 배기하는 방법이 검토되고 있다. 그런데 상기한 성막 방법은, 퍼지 가스에 의한 가스 치환에 긴 시간이 걸리고, 또한 사이클수도 예를 들어 수 백회나 되기 때문에, 처리 시간이 길다고 하는 문제가 있어, 높은 스루풋으로 처리할 수 있는 성막 장치, 성막 방법이 요망되고 있다.
이러한 배경으로부터, 복수매의 기판을 진공 용기 내의 회전 테이블에 회전 방향으로 배치하여 성막 처리를 행하는 장치가 이하와 같이 이미 알려져 있다.
미국 특허 공보 제7,153,542호에는, 편평한 원통 형상의 진공 용기를 좌우로 분리하여, 좌측 영역 및 우측 영역에 반원의 윤곽을 따라 형성된 배기구가 상향으로 배기하도록 설치되는 동시에, 좌측 반원의 윤곽과 우측 반원의 윤곽의 사이, 즉 진공 용기의 직경 영역에는 분리 가스의 토출 구멍이 형성된 분리 영역을 갖는 성막 장치의 예가 개시되어 있다. 우측 반원 영역 및 좌측 반원 영역에는 서로 다른 원료 가스의 공급 영역이 형성되고, 진공 용기 내의 회전 테이블이 회전함으로써 워크 피스가 우측 반원 영역, 분리 영역 및 좌측 반원 영역을 통과하는 동시에, 양 원료 가스는 배기구로부터 배기된다. 그리고 분리 가스가 공급되는 분리 영역의 천장은 원료 가스의 공급 영역보다도 낮게 되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2001-254181호 공보에는, 웨이퍼 지지 부재(회전 테이블) 상에 회전 방향을 따라 4매의 웨이퍼를 등거리로 배치하는 한편, 웨이퍼 지지 부재와 대향하도록 제1 반응 가스 토출 노즐 및 제2 반응 가스 토출 노즐을 회전 방향을 따라 등거리로 배치하고, 또한 이들 노즐의 사이에 퍼지 노즐을 배치하고, 웨이퍼 지지 부재를 수평 회전시키는 구성을 갖는 성막 장치의 예가 개시되어 있다. 각 웨이퍼는 웨이퍼 지지 부재에 의해 지지되고, 웨이퍼의 표면은 웨이퍼 지지 부재의 상면으로부터 웨이퍼의 두께만큼 상방에 위치하고 있다. 또한 각 노즐은 웨이퍼 지지 부재의 직경 방향으로 신장되도록 설치되고, 웨이퍼와 노즐과의 거리는 0.1㎜ 이상인 것이 기재되어 있다. 진공 배기는 웨이퍼 지지 부재의 외연과 처리 용기의 내벽의 사이에서 행해진다. 이러한 장치에 따르면, 퍼지 가스 노즐의 하방이, 말하자면 에어 커튼의 역할을 함으로써 제1 반응 가스와 제2 반응 가스의 혼합을 방지하고 있다.
일본 특허 제3144664호 공보에는, 진공 용기 내를 격벽에 의해 주위 방향으로 복수의 처리실로 분할하는 동시에, 격벽의 하단부에 대해 미세 간극을 통해 회전 가능한 원형의 적재대를 설치하여, 이 적재대 상에 웨이퍼를 복수 배치하는 구성의 예가 개시되어 있다.
일본 특허 출원 공개 평4-287912호 공보에는, 원형의 가스 공급판을 주위 방향으로 8개로 구획하고, AsH3 가스의 공급구, H2 가스의 공급구, TMG 가스의 공급구 및 H2 가스의 공급구를 90도씩 어긋나게 하여 배치하고, 또한 이들 가스 공급구의 사이에 배기구를 설치하고, 이 가스 공급판과 대향시켜 웨이퍼를 지지한 서셉터를 회전시키는 성막 방법의 예가 개시되어 있다.
또한 미국 특허 공보 제6,634,314호에는, 회전 테이블의 상방 영역을 열십(十)자로 4개의 수직벽으로 구획하고, 이와 같이 하여 구획된 4개의 적재 영역에 웨이퍼를 적재하는 동시에, 소스 가스 인젝터, 반응 가스 인젝터, 퍼지 가스 인젝터를 회전 방향으로 교대로 배치하여 열십자의 인젝터 유닛을 구성하고, 이들 인젝터를 상기 4개의 적재 영역에 차례로 위치시키도록 인젝터 유닛을 수평 회전시키고, 또한 회전 테이블의 주변으로부터 진공 배기하는 구성을 갖는 성막 장치의 예가 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 출원 공개 제2007-247066호 공보에는, 타깃(웨이퍼에 상당함)에 복수의 가스를 교대로 흡착시키는 원자층 CVD 방법을 실시하는 데 있어서, 웨이퍼를 적재하는 서셉터를 회전시켜, 서셉터의 상방으로부터 소스 가스와 퍼지 가스를 공급하는 장치가 제안되어 있다. 단락 0023 내지 0025에는, 챔버의 중심으로부터 방사상으로 격벽이 연장되어 있고, 격벽의 하부에 반응 가스 또는 퍼지 가스를 서셉터에 공급하는 가스 유출 구멍이 형성되어 있는 것, 격벽으로부터의 가스 유출 구멍으로부터 불활성 가스를 유출시킴으로써 가스 커튼을 형성하는 것이 기재되어 있다. 배기에 관해서는 단락 0058에 처음 기재되고, 이 기재에 따르면, 소스 가스와 퍼지 가스를 각각 배기 채널(30a, 30b)로부터 따로따로 배기하도록 되어 있다. 또한, 미국 특허 공개 공보 제2007-218701호 및 미국 특허 공개 공보 제2007-218702호에도, 일본 특허 출원 공개 제2007-247066호 공보와 유사한 기술이 제안되어 있다.
그런데, 상기한 8통의 특허 문헌에 개시되어 있는 성막 장치 및 성막 방법을 이용하여, 복수매의 기판을 진공 용기 내의 회전 테이블에 회전 방향으로 배치하여 성막 처리를 행하는 경우, 다음과 같은 문제가 있었다.
미국 특허 공보 제7,153,542호에서 제안된 성막 장치 및 성막 방법을 이용하는 경우, 분리 가스의 토출 구멍과 반응 가스의 공급 영역의 사이에 상향의 배기구를 설치하여, 반응 가스를 이 배기구로부터 분리 가스와 함께 배기하는 방법을 채용하고 있으므로, 워크 피스에 토출된 반응 가스가 상향류가 되어 배기구로부터 흡입되고, 파티클의 감아 올림을 수반하여, 웨이퍼로의 파티클 오염을 야기시키기 쉽다고 하는 문제가 있었다.
일본 특허 출원 공개 제2001-254181호 공보에서 제안된 성막 장치 및 성막 방법을 이용하는 경우, 웨이퍼 지지 부재가 회전하고 있는 경우도 있고, 퍼지 가스 노즐로부터의 에어 커튼 작용만으로는 그 양측의 반응 가스가 통과해 버려, 특히 회전 방향 상류측으로부터 에어 커튼 중을 확산해 버리는 것은 피할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 또한, 제1 반응 가스 토출 노즐로부터 토출된 제1 반응 가스는 회전 테이블에 상당하는 웨이퍼 지지 부재의 중심부를 통해 용이하게 제2 반응 가스 토출 노즐로부터의 제2 반응 가스 확산 영역에 도달해 버린다고 하는 문제가 있었다. 이와 같이 제1 반응 가스와 제2 반응 가스가 웨이퍼 상에서 혼합되어 버리면, 웨이퍼 표면에 반응 생성물이 부착되어, 양호한 ALD(혹은 MLD) 처리를 할 수 없게 된다고 하는 문제가 있었다.
일본 특허 제3144664호 공보에서 제안된 성막 장치 및 성막 방법을 이용하는 경우, 격벽과 적재대 혹은 웨이퍼의 사이의 간극으로부터 프로세스 가스가 인접한 처리실에 확산되고, 또한 복수의 처리실의 사이에 배기실을 설치하고 있으므로, 웨이퍼가 이 배기실을 통과할 때에 상류측 및 하류측의 처리실로부터의 가스가 당해 배기실에서 혼합되어 버린다. 따라서, ALD 방식의 성막 방법에는 적용할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
일본 특허 출원 공개 평4-287912호 공보에서 제안된 성막 장치 및 성막 방법을 이용하는 경우, 2개의 반응 가스의 분리에 대해 현실적인 수단이 전혀 개시되어 있지 않아, 서셉터의 중심 부근에 있어서는 물론, 실제로는 중심 부근 이외에 있어서도 H2 가스의 공급구의 배열 영역을 통해 2개의 반응 가스가 혼합되어 버린다고 하는 문제가 있었다. 또한, 웨이퍼의 통과 영역과 대향하는 면에 배기구를 설치하 면, 서셉터 표면으로부터의 파티클의 감아 올림 등에 의해 웨이퍼의 파티클 오염이 발생하기 쉽다고 하는 치명적인 문제도 있었다.
미국 특허 공보 제6,634,314호에서 제안된 성막 장치 및 성막 방법을 이용하는 경우, 각 적재 영역에 소스 가스 혹은 반응 가스를 공급한 후, 퍼지 가스 노즐에 의해 당해 적재 영역의 분위기를 퍼지 가스로 치환하기 위해 긴 시간이 걸리고, 또한 하나의 적재 영역으로부터 수직벽을 넘어 인접하는 적재 영역으로 소스 가스 혹은 반응 가스가 확산하여, 양 가스가 적재 영역에서 반응할 우려가 크다고 하는 문제가 있었다.
일본 특허 출원 공개 제2007-247066호 공보, 미국 특허 공개 공보 제2007-218701호 또는 미국 특허 공개 공보 제2007-218702호에서 제안된 성막 장치 및 성막 방법을 이용하는 경우, 퍼지 가스 컴파트먼트에 있어서 양측의 소스 가스 컴파트먼트에 있어서의 소스 가스의 혼합을 피할 수 없어, 반응 생성물이 발생하여 웨이퍼에의 파티클 오염이 발생한다고 하는 문제가 있었다.
또한, 미국 특허 공보 제7,153,542호, 일본 특허 출원 공개 제2001-254181호 공보, 일본 특허 제3144664호 공보, 일본 특허 출원 공개 평4-287912호 공보 및 미국 특허 공보 제6,634,314호에서 제안된 성막 장치 및 성막 방법을 이용하는 경우, 제1 반응 가스로서 Cl 등을 포함한 부식성을 갖는 반응 가스를 공급하여 성막을 행하는 경우, 또는 성막 후에 제1 반응 가스를 공급하는 노즐로부터 Cl 등을 포함한 부식성을 갖는 클리닝 가스를 공급하여 클리닝을 행하는 경우, 진공 용기의 천장판 등의 알루미늄재로 이루어지는 부분이 부식되어 버린다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 점에 비추어 이루어진 것이며, 기판의 표면에 서로 반응하는 복수의 반응 가스를 차례로 공급하여 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 데 있어서, 높은 스루풋이 얻어지고, 기판 상에서 복수의 반응 가스가 혼합되는 것을 방지하여 양호한 처리를 행할 수 있고, 진공 용기를 반응 가스 또는 클리닝 가스에 대해 내식 보호할 수 있는 성막 장치, 성막 방법 및 이 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1 형태(aspect)에 따르면, 진공 용기 내에서 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 포함하는 적어도 2종류의 원료 가스를 차례로 공급하고, 또한 상기 적어도 2종류의 상기 원료 가스를 차례로 공급하는 공급 사이클을 실행함으로써 박막을 성막하는 성막 장치에 있어서, 상기 진공 용기 내에 회전 가능하게 설치되고, 기판을 적재하는 기판 적재부를 구비하는 회전 테이블과, 상기 진공 용기를 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스에 대해 내식 보호하기 위해, 상기 회전 테이블 상에 대향하여 설치되는 보호 천장판과, 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 공급하기 위해, 상기 회전 테이블의 주연의 서로 다른 위치로부터 회전 중심을 향해 각각 설치되는 제1 반응 가스 공급부 및 제2 반응 가스 공급부와, 상기 제1 반응 가스와 상기 제2 반응 가스를 분리하는 제1 분리 가스를 공급하기 위해, 상기 제1 반응 가스 공급부와 상기 제2 반응 가스 공급부의 사이의 상기 회전 테이블의 주연의 위치로부터 회전 중심을 향해 설치되는 제1 분리 가스 공급부와, 상기 제1 반응 가스 공급부를 포함하는 상기 보호 천장판의 하면은, 상기 회전 테이블로부터 제1 높이에 설치되는 제1 하면의 영역을 갖고, 상기 제1 하면의 영역과 상기 회전 테이블의 사이에는 제1 공간이 형성되고, 상기 제2 반응 가스 공급부를 포함하는 상기 보호 천장판의 하면은, 상기 제1 하면의 영역과 이격된 위치에 상기 회전 테이블로부터 제2 높이에 설치되는 제2 하면의 영역을 갖고, 상기 제2 하면의 영역과 상기 회전 테이블의 사이에는 제2 공간이 형성되고, 상기 제1 분리 가스 공급부를 포함하고 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따라 상기 제1 분리 가스 공급부의 양측에 위치하는 상기 보호 천장판의 하면은, 상기 회전 테이블로부터 상기 제1 높이 및 상기 제2 높이보다 낮은 제3 높이에 설치되는 제3 하면의 영역을 갖고, 상기 제3 하면의 영역과 상기 회전 테이블의 사이에는, 상기 제1 분리 가스 공급부로부터 공급된 상기 제1 분리 가스가 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간으로 흐르기 위한 상기 제3 높이를 갖는 제3 공간이 형성되고, 상기 진공 용기를 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스에 대해 내식 보호하기 위해, 상기 보호 천장판과 함께 상기 회전 테이블, 상기 제1 공간, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간을 둘러싸도록 설치되는 진공 용기 보호부와, 상기 보호 천장판의 하면은, 상기 회전 테이블의 회전 중심의 상기 기판 적재부측에 상기 제1 반응 가스와 상기 제2 반응 가스를 분리하는 제2 분리 가스를 공급하는 제2 분리 가스 공급부가 설치되는 중심부 영역을 갖고, 상기 제3 공간의 양측으로 토출되는 상기 제1 분리 가스 및 상기 중심부 영역으로부터 토출되는 상기 제2 분리 가스와 함께 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 배기하는 배기구를 구비하는 성막 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 형태(aspect)에 따르면, 상기한 바와 같은 성막 장치와, 상기 성막 장치에 기밀하게 접속되고, 내부에 기판 반송부가 설치된 진공 반송실과, 상기 진공 반송실에 기밀하게 접속되고, 진공 분위기와 대기 분위기의 사이에서 분위기가 절환 가능한 예비 진공실을 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 형태(aspect)에 따르면, 진공 용기를 내식 보호하기 위한 진공 용기 보호부로 둘러싸이는 공간에 있어서 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 포함하는 적어도 2종류의 원료 가스를 차례로 공급하고, 또한 상기 적어도 2종류의 상기 원료 가스를 차례로 공급하는 공급 사이클을 실행함으로써 기판 상에 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 분리하여 공급하면서 박막을 성막하는 성막 방법이며, 상기 진공 용기 내의 회전 테이블에 기판을 적재하고, 상기 회전 테이블을 회전시키고, 제1 반응 가스 공급부로부터 상기 회전 테이블 상면과 상기 진공 용기 보호부의 상기 천장판의 사이에 형성되는 제1 공간으로 상기 제1 반응 가스를 공급하고, 상기 제1 반응 가스 공급부에 대해 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따른 상이한 위치에 설치되는 제2 반응 가스 공급부로부터, 상기 회전 테이블 상면과 상기 진공 용기 보호부의 상기 천장판의 사이에 형성되는 제2 공간으로 상기 제2 반응 가스를 공급하고, 상기 제1 반응 가스 공급부와 상기 제2 반응 가스 공급부의 사이에 설치되는 제1 분리 가스 공급부로부터, 상기 회전 테이블 상면과 상기 진공 용기 보호부의 상기 천장판의 사이에 형성되는 제3 공간이며, 상기 제1 공간 및 상 기 제2 공간보다도 낮은 당해 제3 공간으로 상기 제1 분리 가스를 공급하고, 상기 천장판의 하면이며 상기 회전 테이블 상측의 중심부 영역으로 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 분리하는 제2 분리 가스를 공급하고, 상기 회전 테이블의 회전에 수반하여 상기 기판을 이동시킴으로써, 상기 기판의 표면으로의 상기 제1 반응 가스의 공급, 상기 제1 반응 가스의 정지, 상기 제2 반응 가스의 공급 및 상기 제2 반응 가스의 정지를 반복하여, 상기 제1 분리 가스 및 상기 제2 분리 가스와 함께 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 배기함으로써 박막을 성막하는 성막 방법이 제공된다.
본 발명의 제4 형태(aspect)에 따르면, 컴퓨터에, 성막 장치의 진공 용기를 내식 보호하기 위한 진공 용기 보호부로 둘러싸이는 공간에 있어서 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 포함하는 적어도 2종류의 원료 가스를 차례로 공급하고, 또한 상기 적어도 2종류의 상기 원료 가스를 차례로 공급하는 공급 사이클을 실행함으로써 기판 상에 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 분리하여 공급하면서 박막을 성막하는 성막 처리를 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체이며, 상기 프로그램은, 상기 기판이 적재된 상기 회전 테이블을 회전하는 순서와, 제1 반응 가스 공급부로부터, 상기 회전 테이블 상면과 상기 진공 용기 보호부의 상기 천장판의 사이에 형성되는 제1 공간으로 상기 제1 반응 가스를 공급하는 순서와, 상기 제1 반응 가스 공급부에 대해 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따른 상이한 위치에 설치되는 제2 반응 가스 공급부로부터, 상기 회전 테이블 상면과 상기 진공 용기 보호부의 상기 천장판의 사이에 형성되는 제2 공간으로 상기 제 2 반응 가스를 공급하는 순서와, 상기 제1 반응 가스 공급부와 상기 제2 반응 가스 공급부의 사이에 설치되는 제1 분리 가스 공급부로부터, 상기 회전 테이블 상면과 상기 진공 용기 보호부의 상기 천장판의 사이에 형성되는 제3 공간이며, 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간보다도 낮은 당해 제3 공간으로 상기 제1 분리 가스를 공급하는 순서와, 상기 천장판의 하면이며 상기 회전 테이블 상측의 중심부 영역으로 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 분리하는 제2 분리 가스를 공급하는 순서와, 상기 회전 테이블의 회전에 수반하여 상기 기판을 이동시킴으로써, 상기 기판의 표면으로의 상기 제1 반응 가스의 공급, 상기 제1 반응 가스의 정지, 상기 제2 반응 가스의 공급 및 상기 제2 반응 가스의 정지를 반복하여, 상기 제1 분리 가스 및 상기 제2 분리 가스와 함께 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 배기함으로써 박막을 성막하는 순서를 상기 컴퓨터에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 기판의 표면에 서로 반응하는 복수의 반응 가스를 차례로 공급하여 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 데 있어서, 높은 스루풋이 얻어지고, 기판 상에서 복수의 반응 가스가 혼합되는 것을 방지하여 양호한 처리를 행할 수 있고, 진공 용기를 반응 가스 또는 클리닝 가스에 대해 내식 보호할 수 있는 성막 장치, 성막 방법 및 이 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.
다음에, 본 발명을 실시하기 위한 바람직한 실시 형태에 대해 도면과 함께 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치 및 성막 방법을 설명한다.
우선, 도 1 내지 도 9를 참조하여, 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 구성을 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 종단면도이다. 도 1은 도 3에 있어서의 B-B선에 따른 종단면도이다. 도 2는 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 3은 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 횡단 평면도이다. 도 2 및 도 3은 진공 용기(1)의 천장판(11)이 분리된 상태에 있어서의 사시도 및 횡단 평면도이다. 도 4a 및 도 4b는 본 실시 형태에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면이며, 제1 내지 제3 공간을 도시하는 단면도이다. 도 4a 및 도 4b는 회전 테이블을 포함하여 회전 테이블보다 상측의 부분을 동심원을 따라 절단하여 가로로 전개하여 도시하는 전개도이다. 도 5는 본 실시 형태에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면이며, 제1 반응 가스 공급부를 도시하는 사시도이다. 도 6a 및 도 6b는 본 실시 형태에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면이며, 제3 하면부의 치수예를 설명하기 위한 횡단면도 및 종단면도이다. 도 7은 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 일부를 설명하기 위한 도면이며, 도 3에 있어서의 A-A선을 따른 종단면도이 다. 도 8은 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 일부를 제2 분리 가스, 제3 분리 가스 및 제2 보호 가스가 흐르는 모습을 설명하기 위한 도면이며, 도 3에 있어서의 B-B선을 따른 종단면도이다. 도 9는 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 일부를 도시하는 파단 사시도이다. 도 10은 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 제어부의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 성막 장치는, 진공 장치(1) 및 진공 용기(1)에 수용되는 회전 테이블(2), 제1 반응 가스 공급부(31), 제2 반응 가스 공급부(32), 제1 분리 가스 공급부(41, 42), 보호 천장판(4) 및 진공 용기 보호부(49)를 갖는다.
진공 용기(1)는, 도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 평면 형상이 대략 원형이며 편평한 형상을 갖는다. 진공 용기(1)는, 천장판(11), 용기 본체(12), O링(13), 저면부(14)를 갖는다.
천장판(11)은, 용기 본체(12)로부터 분리 가능하게 구비된다. 천장판(11)은, 내부의 감압 상태에 의해 밀봉 부재, 예를 들어 O링(13)을 통해 용기 본체(12)측으로 압박되어 기밀 상태를 유지한다. 또한, 천장판(11)이 용기 본체(12)로부터 분리되는 경우, 도시하지 않은 구동 기구에 의해 상방으로 들어 올려진다.
다음에, 진공 용기(1)에 수용되는 각 부분 중, 회전 테이블(2)과, 천장판(11)보다 하측이며, 회전 테이블(2)보다도 상측에 설치되는 부분을 설명한다. 즉, 회전 테이블(2), 제1 반응 가스 공급부(31), 제2 반응 가스 공급부(32), 제1 분리 가스 공급부(41, 42), 보호 천장판(4), 제2 분리 가스 공급부(51)에 대해 설 명한다.
회전 테이블(2)은, 도 1에 도시되는 바와 같이, 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 갖도록 설치된다. 회전 테이블(2)은 케이스체(20), 코어부(21), 회전축(22), 구동부(23), 오목부(24)를 구비한다.
회전 테이블(2)은, 중심부에서 원통 형상의 코어부(21)에 고정되고, 코어부(21)는 연직 방향으로 신장되는 회전축(22)의 상단부에 고정된다. 회전축(22)은 진공 용기(1)의 저면부(14)를 관통하고, 그 하단부가 회전축(22)을 연직축 주위로 시계 방향으로 회전시키는 구동부(23)에 장착된다. 회전축(22) 및 구동부(23)는 상면이 개방된 원통 형상의 케이스체(20)에 수납된다. 케이스체(20)는, 케이스체(20)의 상면에 설치된 플랜지 부분이 진공 용기(1)의 저면부(14)의 하면에 기밀하게 장착되어, 케이스체(20)의 내부 분위기와 외부 분위기의 기밀 상태가 유지된다.
오목부(24)는, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 회전 방향(주위 방향)을 따라 복수매, 예를 들어 5매의 기판인 웨이퍼를 적재하기 위해, 회전 테이블(2)의 표면부에 설치된다. 오목부(24)는 원 형상의 형상을 갖는다. 오목부(24)는, 웨이퍼를 위치 결정하여 회전 테이블(2)의 회전에 수반되는 원심력에 의해 튀어나오지 않도록 하기 위한 것이며, 본 발명의 기판 적재부에 상당한다. 또한, 도 3에는 편의상 1개의 오목부(24)에만 웨이퍼(W)를 도시한다.
오목부(24)는, 도 4a에 도시되는 바와 같이, 오목부(24)의 직경이 웨이퍼의 직경보다도 약간, 예를 들어 4㎜ 크고, 또한 그 깊이는 웨이퍼의 두께와 동등한 크 기로 설정된다. 따라서, 웨이퍼를 오목부(24)에 낙하시키면, 웨이퍼의 표면과 회전 테이블(2)의 표면(웨이퍼가 적재되지 않는 영역)의 높이가 일치된다. 웨이퍼의 표면과 회전 테이블(2)의 표면의 사이의 높이의 차가 크면 그 단차 부분에서 압력 변동이 발생하므로, 막 두께의 면내 균일성을 갖추기 위해서는, 웨이퍼의 표면과 회전 테이블(2)의 표면의 높이를 일치시키는 것이 필요하다. 웨이퍼의 표면과 회전 테이블(2)의 표면의 높이를 일치시키는 것은, 오목부(24)(기판 적재부)에 적재된 웨이퍼(기판)의 표면이 회전 테이블(2)의 표면과 동일한 높이이거나, 회전 테이블(2)의 표면보다 웨이퍼(기판)의 표면이 낮은 위치인 것을 의미하지만, 가공 정밀도 등에 따라서 가능한 한 양면의 높이의 차를 0에 가깝게 하는 것이 좋고, 양면의 높이는 5㎜ 이내가 좋다. 오목부(24)의 저면에는, 웨이퍼의 이면을 지지하여 웨이퍼를 승강시키기 위해, 예를 들어 도 9를 이용하여 후술하는 바와 같은 3개의 승강 핀이 관통하는 관통 구멍이 형성된다.
또한, 기판 적재부는, 오목부에 한정되지 않고, 예를 들어 회전 테이블(2)의 표면에 웨이퍼의 주연을 가이드하는 가이드 부재를 웨이퍼의 주위 방향을 따라 복수 배열한 구성이라도 좋고, 혹은 회전 테이블(2)측에 정전 척 등의 척 기구를 설치한 구성이라도 좋다. 회전 테이블(2)측에 척 기구를 설치하여 웨이퍼를 흡착하는 경우에는, 흡착에 의해 웨이퍼가 적재되는 영역이 기판 적재부가 된다.
제1 반응 가스 공급부(31), 제2 반응 가스 공급부(32) 및 2개의 제1 분리 가스 공급부(41, 42)는, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 공급하기 위해, 회전 테이블(2)에 있어서의 오목부(24)의 기판 적재부 와 각각 대향하는 위치에, 진공 용기(1)의 주연[회전 테이블(2)의 주연]의 서로 다른 위치로부터 회전 중심을 향해 각각 설치된다. 제1 반응 가스 공급부(31), 제2 반응 가스 공급부(32) 및 2개의 제1 분리 가스 공급부(41, 42)는, 하방측에 반응 가스를 토출하기 위한 토출 구멍이 길이 방향으로 간격을 두고 천공 형성되는 노즐이다.
제1 반응 가스 공급부(31), 제2 반응 가스 공급부(32) 및 2개의 제1 분리 가스 공급부(41, 42)는, 예를 들어 진공 용기(1)의 측벽에 장착되고, 그 기단부인 가스 도입 포트(31a, 32a, 41a, 42a)는 측벽을 관통한다. 본 실시 형태에서는, 일부 도 5에 도시되는 바와 같이, 가스 도입 포트(31a, 32a, 41a, 42a)는 진공 용기(1)의 측벽으로부터 도입되어 있지만, 환상의 돌출부(53)(후술)로부터 도입해도 좋다. 이 경우, 돌출부(53)의 외주면과 천장판(11)의 외표면에 개방되는 L자형의 도관을 설치하고, 진공 용기(1) 내에서 L자형의 도관의 한쪽의 개구에 제1 반응 가스 공급부(31), 제2 반응 가스 공급부(32) 및 2개의 제1 분리 가스 공급부(41, 42)를 접속하고, 진공 용기(1)의 외부에서 L자형의 도관의 다른 쪽의 개구에 가스 도입 포트(31a, 32a, 41a, 42a)를 접속할 수 있다.
제1 반응 가스 공급부(31) 및 제2 반응 가스 공급부(32)에는, 도 4a 및 도 4b에 도시되는 바와 같이, 하방측에 반응 가스를 토출하기 위한 토출 구멍(33)이 노즐의 길이 방향으로 간격을 두고 천공 형성된다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어 제1 반응 가스 공급부(31), 제2 반응 가스 공급부(32)를 구성하는 가스 노즐의 길이 방향을 따라, 바로 아래를 향한 예를 들어 구경이 0.5㎜인 토출 구멍이 10㎜ 의 간격으로 천공 형성된다.
제1 분리 가스 공급부(41, 42)에는, 도 4a 및 도 4b에 도시되는 바와 같이, 하방측에 분리 가스를 토출하기 위한 토출 구멍(40)이 길이 방향으로 간격을 두고 천공 형성된다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어 제1 분리 가스 공급부(41, 42)를 구성하는 가스 노즐의 길이 방향을 따라, 바로 아래를 향한 예를 들어 구경이 0.5㎜인 토출 구멍이 10㎜의 간격으로 천공 형성된다.
제1 반응 가스 공급부(31), 제2 반응 가스 공급부(32)는, 진공 용기(1)의 외부에 배치되는 제1 반응 가스의 가스 공급원 및 제2 반응 가스의 가스 공급원에 접속되고, 제1 분리 가스 공급부(41, 42)는, 진공 용기(1)의 외부에 배치되는 제1 분리 가스의 가스 공급원에 접속된다. 본 실시 형태에서는, 제2 반응 가스 공급부(32), 제1 분리 가스 공급부(41), 제1 반응 가스 공급부(31) 및 제1 분리 가스 공급부(42)가 이 순서로 시계 방향으로 배치된다.
본 실시 형태에서는, 제1 반응 가스로서, 예를 들어 BTBAS(비스터셜부틸아미노실란) 가스를 이용할 수 있다. 또한, 제2 반응 가스로서, 예를 들어 O3(오존) 가스를 이용할 수 있다. 또한, 제1 분리 가스로서, 예를 들어 N2(질소) 가스를 이용할 수 있다. 또한, 제1 분리 가스는, N2 가스에 한정되지 않고 Ar 등의 불활성 가스를 이용할 수 있지만, 불활성 가스에 한정되지 않고 수소 가스 등이라도 좋고, 성막 처리에 영향을 미치지 않는 가스이면, 가스의 종류에 관해서는 특별히 한정되는 것은 아니다.
보호 천장판(4)은, 도 1에 도시되는 바와 같이, 진공 용기(1)의 천장판(11)과 회전 테이블(2)의 사이에, 회전 테이블(2)에 대향하여 설치된다. 보호 천장판(4)은, 진공 용기(1)를 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스에 대해 내식 보호하기 위한 것이다. 보호 천장판(4)은, 예를 들어 석영 또는 세라믹으로 이루어진다.
보호 천장판(4)의 하면은, 도 2 내지 도 4b에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 상면과 거리 H1만큼 이격된 면인 제1 하면부(제1 하면의 영역)(45), 회전 테이블(2)의 상면과 거리 H2만큼 이격된 면인 제2 하면부(제2 하면의 영역)(45a) 및 제1 하면부(45)와 제2 하면부(45a)의 사이에 형성되고, 회전 테이블의 상면과 거리 H3만큼 이격된 면인 제3 하면부(제3 하면의 영역)(44)의 3개의 영역과, 제1 하면부(45) 및 제2 하면부(45a)에 있어서, 각각의 영역의 회전 중심측에 인접하는 돌출부(53), 또한 코어부(21)에 대응하는 회전 중심측부(5)를 갖는다.
제1 하면부(45), 제2 하면부(45a) 및 제3 하면부(44)는, 각각 제1 반응 가스 공급부(31), 제2 반응 가스 공급부(32) 및 제1 분리 가스 공급부(41)를 포함하는 보호 천장판(4)의 하면의 영역이다. 또한, 제3 하면부(44)는 제1 분리 가스 공급부(41)에 의해 2분 되어 있다.
또한, 보호 천장판(4)의 하면인 제1 하면부(45), 제2 하면부(45a) 및 2개의 제3 하면부(44)의 4개의 영역의 각각은, 도 2 내지 도 4b에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)과의 사이에, 제1 공간(P1), 제2 공간(P2) 및 2개의 제3 공간(D)을 형성한다.
보호 천장판(4)의 제1 하면부(45)는, 도 4a 및 도 4b에 도시되는 바와 같이, 제1 반응 가스 공급부(31)를 포함하는 보호 천장판(4)의 하면의 영역이다. 제2 하면부(45a)는, 도 4a 및 도 4b에 도시되는 바와 같이, 제2 반응 가스 공급부(32)를 포함하는 보호 천장판(4)의 하면의 영역이다. 제3 하면부(44)는, 도 4a 및 도 4b에 도시되는 바와 같이, 제1 분리 가스 공급부(41, 42)를 포함하는 보호 천장판(4)의 하면의 영역이다. 또한, 제1 분리 가스 공급부(41, 42)의 중심축으로부터 부채형의 형상을 갖는 제3 하면부(44)의 회전 테이블(2)의 순회전 방향 및 역회전 방향에 있어서의 양 모서리까지의 거리는 동일한 길이로 설정된다.
이때, 보호 천장판(4)의 제3 하면부(44)는, 각각 제1 분리 가스 공급부(41, 42)에 대한 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에 있어서, 회전 테이블(2)의 주연에 위치하는 부위일수록 폭을 크게 할 수 있다. 회전 테이블(2)이 회전함으로써, 회전 테이블(2)의 주연에 가까운 부위일수록, 회전 방향 상류측으로부터 제3 하면부(44)를 향하는 가스의 흐름이 빠르기 때문이다. 본 실시 형태에서는, 직경 300㎜의 웨이퍼(W)를 피처리 기판으로 하고 있고, 제3 하면부(44)의 주위 방향의 길이[회전 테이블(2)과 동심원의 원호의 길이]는, 회전 중심으로부터 140㎜ 떨어진 돌출부(53)에 가까운 부위에 있어서, 예를 들어 146㎜이고, 오목부(24)(기판 적재부)의 가장 외측의 위치에 있어서, 예를 들어 502㎜이다. 또한, 도 4a에 도시되는 바와 같이, 이 가장 외측의 위치에 있어서 제1 분리 가스 공급부[41(42)]의 양단부로부터 각각 좌우에 위치하는 보호 천장판(4)의 제3 하면부(44)의 주위 방향의 길이 L로 보면, 길이 L은 246㎜이다.
제1 반응 가스 공급부(31)를 포함하는 보호 천장판(4)의 제1 하면부(45)는, 도 1 및 도 4a에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)로부터 제1 높이(H1)에 설치된다. 제2 반응 가스 공급부(32)를 포함하는 제2 하면부(45a)는, 도 1 및 도 4a에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)로부터 제2 높이(H2)에 설치된다. 제1 분리 가스 공급부(41)를 포함하는 제3 하면부(44)는, 도 4a에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)로부터 제3 높이(H3)에 설치된다. 제3 높이(H3)는, 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)보다도 낮다. 또한, 제1 높이(H1)와 제2 높이(H2)의 대소 관계는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 H1=H2로 할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, H3<H1=H2로 할 수 있다.
즉, 도 4a에 도시되는 바와 같이, 제1 분리 가스 공급부(41)에 있어서의 회전 방향 양측에는, 회전 테이블(2)로부터 제3 높이(H3)에 설치되는 보호 천장판(4)의 하면인 제3 하면부(44)가 존재하고, 제3 하면부(44)의 회전 방향 양측에는, 제3 하면부(44)보다 높은 제1 하면부(45) 및 제2 하면부(45a)가 존재한다. 환언하면, 제1 분리 가스 공급부(41)에 있어서의 회전 방향 양측에는 제3 공간(D)이 존재하고, 제3 공간(D)의 회전 방향 양측에는 제1 공간(P1) 및 제2 공간(P2)이 존재한다. 마찬가지로, 제1 공간(P1)의 반대측 및 제2 공간(P2)의 반대측의 사이에는, 제3 공간(D)이 존재한다.
여기서, 제3 공간(D)의 역할인 제1 공간(P1)의 분위기와 제2 공간(P2)의 분위기의 분리 작용에 대해 설명한다.
제3 하면부(44)는, 제1 분리 가스 공급부(41)와 조합함으로써, 제3 공간(D)에 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스의 침입을 저지하여, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스의 혼합을 저지하기 위한 것이다. 즉, 제3 공간(D)에 있어서는, 회전 테이블(2)의 역회전 방향측으로부터의 제2 반응 가스의 침입이 저지되고, 회전 테이블(2)의 순회전 방향측으로부터의 제1 반응 가스의 침입도 저지된다. 「가스의 침입이 저지된다」라 함은, 제1 분리 가스 공급부(41)로부터 토출된 제1 분리 가스가 제3 공간(D)으로 확산되고, 인접하는 제2 하면부(45a)의 하방측 공간인 제2 공간(P2)으로 분출되어, 이에 의해 인접하는 제1 공간(P1) 및 제2 공간(P2)으로부터의 가스가 침입할 수 없는 것을 의미한다. 그리고「가스가 침입할 수 없다」라 함은, 인접하는 제1 공간(P1) 및 제2 공간(P2)으로부터 제3 공간(D)으로 가스가 전혀 들어갈 수 없는 상태만을 의미하는 것이 아니라, 다소 침입은 하지만, 양측으로부터 각각 침입한 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 제3 공간(D)에서 혼합되지 않는 상태도 의미한다. 이들의 상태가 얻어지는 한, 제3 공간(D)의 역할인 제1 공간(P1)의 분위기와 제2 공간(P2)의 분위기의 분리 작용이 확보된다. 또한, 웨이퍼에 흡착된 가스는, 제3 공간(D) 내를 통과할 수 있으므로,「가스의 침입」에 있어서의 가스라 함은, 기상(氣相) 중의 가스를 의미한다.
또한 도 4a에 도시되는 바와 같이, 보호 천장판(4)의 제3 하면부(44)의 회전 테이블(2)로부터의 높이(H3)는, 예를 들어 약 0.5㎜ 내지 약 10㎜이면 좋고, 약 4㎜이면 적합하다. 이 경우, 회전 테이블(2)의 회전수는 예를 들어 1rpm 내지 500rpm으로 설정된다. 제3 하면부(44)의 분리 기능을 확보하기 위해서는, 회전 테이블(2)의 회전수의 사용 범위 등에 따라서, 제3 하면부(44)의 크기나 제3 하면부의 회전 테이블(2)로부터의 높이(H3)를, 예를 들어 실험 등에 기초하여 설정하게 된다. 또한, 제1 분리 가스로서는, N2 가스에 한정되지 않고 Ar 가스 등의 불활성 가스를 이용할 수 있지만, 불활성 가스에 한정되지 않고 수소 가스라도 좋고, 성막 처리에 영향을 미치지 않는 가스이면, 가스의 종류에 관해서는 특별히 한정되는 것은 아니다.
그리고 제1 분리 가스 공급부[41(42)]의 양측에 각각 위치하는 협애한 공간을 형성하는 제3 하면부(44)는, 도 6a 및 도 6b에 제1 분리 가스 공급부(41)를 대표하여 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심(WO)이 통과하는 부분의 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따른 폭 치수[웨이퍼 중심(WO)이 지나는 경로에 대응하는 원호의 길이](L)로서 웨이퍼(W)의 직경의 약 1/10 내지 약 1/1의 길이이면 좋고, 약 1/6 이상이면 바람직하다. 구체적으로는, 웨이퍼(W)가 300㎜의 직경을 갖고 있는 경우, 이 길이(L)는 약 50㎜ 이상이 바람직하다. 제3 하면부(44)의 양측으로부터 제3 하면부(44)의 하방인 제3 공간(D)[제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)보다도 낮은 제3 높이(H3)를 갖는 협애한 공간]으로 반응 가스가 침입하는 것을 유효하게 저지하기 위해서는, 폭 치수(L)가 짧은 경우에는, 그것에 따라서 제3 하면부(44)와 회전 테이블(2)의 사이의 거리인 제3 높이(H3)도 작게 할 필요가 있다. 또한, 제3 하면부(44)와 회전 테이블(2)의 사이의 거리인 제3 높이(H3)를 임의의 치수로 설정하였다고 하면, 회전 테이블(2)의 회전 중심으로부터 이격될수록 회전 테이블(2)의 속도가 빨라지므로, 반응 가스의 침입 저지 효과를 얻기 위해 요구되는 폭 치수(L)는, 회전 중심으로부터 이격될수록 길어진다. 이러한 관점에서 고찰하면, 웨이 퍼(W)의 중심(WO)이 통과하는 부분에 있어서의 폭 치수(L)가 50㎜보다도 작으면, 제3 하면부(44)와 회전 테이블(2)의 거리인 제3 높이(H3)를 상당히 작게 할 필요가 있으므로, 회전 테이블(2)을 회전하였을 때에 회전 테이블(2) 혹은 웨이퍼(W)와 제3 하면부(44)의 충돌을 방지하기 위해, 회전 테이블(2)의 요동을 최대한 억제하는 고안이 요구된다. 또한, 회전 테이블(2)의 회전수가 높을수록 제3 하면부(44)의 상류측으로부터 제3 하면부(44)의 하방측으로 반응 가스가 침입하기 쉬워지므로, 폭 치수(L)를 50㎜보다도 작게 하면, 회전 테이블(2)의 회전수를 낮게 해야 해, 스루풋의 점에서 좋은 계책이 아니다. 따라서, 폭 치수(L)가 50㎜ 이상인 것이 바람직하다. 그러나 제3 하면부(44)의 사이즈는, 상기한 사이즈에 한정되는 일 없이, 사용되는 프로세스 파라미터나 웨이퍼 사이즈에 따라서 조정하면 된다. 또한, 협애한 공간인 제3 공간(D)이, 제3 공간(D)으로부터 제1(제2) 공간[P1(P2)]으로의 분리 가스의 흐름이 형성될 정도의 높이를 갖고 있는 한에 있어서, 상술한 설명으로부터 명백해진 바와 같이, 협애한 공간[제3 공간(D)]의 높이(제3 높이)(H3)도 또한, 사용되는 프로세스 파라미터나 웨이퍼 사이즈에 부가하여, 예를 들어 제3 하면부(44)의 면적에 따라서 조정하면 된다.
보호 천장판(4)의 돌출부(53)는, 제1 하면부(45) 및 제2 하면부(45a)에 있어서, 도 1에 도시되는 바와 같이, 각각의 영역의 회전 중심측과, 코어부(21)의 외주측의 사이에 있고, 회전 테이블(2)과 대향하는 영역이다. 또한, 보호 천장판(4)의 돌출부(53)는, 2개의 제3 하면부(44)에 있어서, 도 7에 도시되는 바와 같이, 각각의 영역의 회전 중심측과 연속해서 일체로 형성되고, 그 하면은 제3 하면부(44)와 동일한 높이로 형성된다. 단, 보호 천장판(4)의 돌출부(53)와 제3 하면부(44)는 반드시 일체가 아니어도 되며, 별개의 부재라도 좋다.
보호 천장판(4)의 회전 중심측부(5)는, 돌출부(53)의 회전 중심측에 위치하는 영역이다. 본 실시 형태에 있어서, 회전 중심측부(5)와 돌출부(53)의 경계는, 예를 들어 회전 중심으로부터 140㎜의 반경을 갖는 원주 상에 설치할 수 있다.
제2 분리 가스 공급부(51)는, 도 1 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 진공 용기(1)의 천장판(11)을 관통하여, 보호 천장판(4)의 중심부에 접속된다. 제2 분리 가스 공급부(51)는, 보호 천장판(4)과 코어부(21)의 사이의 공간인 중심부 영역(C)으로 제2 분리 가스를 공급하기 위한 것이다. 제2 분리 가스로서, 특별히 한정되는 것은 없지만, 예를 들어 N2 가스가 이용된다.
중심부 영역(C)으로 공급된 제2 분리 가스는, 돌출부(53)와 회전 테이블(2)의 좁은 간극(50)을 통해 회전 테이블(2)의 기판 적재부측의 표면을 따라 주연을 향해 토출된다. 돌출부(53)로 둘러싸이는 공간에는 제2 분리 가스가 채워지므로, 제1 공간(P1)과 제2 공간(P2)의 사이에서 회전 테이블(2)의 중심부를 통해 제1 반응 가스와 제2 반응 가스가 혼합하는 것을 저지한다. 즉, 성막 장치는, 제1 공간(P1)과 제2 공간(P2)의 분위기를 분리하기 위해 회전 테이블(2)의 회전 중심부와 진공 용기(11)에 의해 구획되고, 제2 분리 가스가 공급되는 동시에 회전 테이블(2)의 표면에 분리 가스를 토출하는 토출구가 회전 방향을 따라 형성된 중심부 영역(C)을 구비한다. 또한, 토출구는 돌출부(53)와 회전 테이블(2)의 좁은 간극(50) 에 상당한다.
다음에, 진공 용기(1)에 수용되는 각 부분 중, 회전 테이블(2)의 외주면측 및 회전 테이블(2)의 하측이며 저면부(14)보다도 상측에 있는 부재에 대해 설명한다. 즉, 진공 용기 보호부(49), 용기 본체(12), 배기 공간(6)에 대해 설명한다.
진공 용기 보호부(49)는, 도 1 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 보호 천장판(4)의 하측에 설치되고, 보호 천장판(4)과 함께 회전 테이블(2), 제1 공간(P1), 제2 공간(P2) 및 제3 공간(D)을 둘러싸도록 설치된다. 진공 용기 보호부(49)는, 진공 용기(1)를 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스에 대해 내식 보호하기 위한 것이다. 진공 용기 보호부(49)는, 보호 원통(49a) 및 보호 저판(49b)으로 이루어진다. 보호 원통(49a) 및 보호 저판(49b)은, 보호 천장판(4)과 마찬가지로, 예를 들어 석영 또는 세라믹으로 이루어진다.
보호 원통(49a)은, 도 1 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)과 용기 본체(12)의 사이에 있어서, 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향하도록 설치된다. 또한, 보호 저판(49b)은 도 1 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)과 용기 본체(12)의 사이에 있어서, 회전 테이블(2)의 하면에 대향하도록 설치된다.
보호 원통(49a) 및 보호 저판(49b)은, 보호 천장판(4)과 마찬가지로, 회전 테이블(2)의 외주측을 돌아 들어가 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 서로 혼입되는 것을 저지하는 동시에, 제1 반응 가스 공급부(31) 및 제2 반응 가스 공급부(32)로부터 부식성을 갖는 반응 가스 또는 클리닝 가스를 공급한 경우에 진공 용기(1) 를 내식 보호하는 목적으로 설치된다. 단, 보호 천장판(4), 보호 원통(49a) 및 보호 저판(49b)은, 서로 분리하여 떼어낼 수 있으므로, 보호 천장판(4), 보호 원통(49a) 및 보호 저판(49b)의 사이에는 약간 간극이 있다.
용기 본체(12)의 내주벽은, 제3 공간(D)에 있어서, 도 7에 도시되는 바와 같이, 보호 원통(49a)의 외주면과 접근하여 대향하도록 수직면으로서 형성된다. 또한, 용기 본체(12)의 내주벽은, 제3 공간(D) 이외의 부위에 있어서도, 도 1에 도시되는 바와 같이, 보호 원통(49a)의 외주면과 접근하여 대향하도록 수직면으로서 형성되지만, 내주벽의 하단부에 있어서의 부위로부터 저면부(14)를 관통하도록 종단면 형상이 직사각형으로 절결된 구조를 갖는다. 이 절결된 부분은, 후술하는 배기 공간(6)이다.
제1 보호 가스 공급부(55)는, 도 1에 도시되는 바와 같이, 진공 용기(1)의 용기 본체(12)의 내주벽에 있어서, 보호 원통(49a)의 외주면에 대향하는 위치이며 회전 방향의 복수 부위에 설치된다. 제1 보호 가스 공급부(55)는, 진공 용기(1)의 천장판(11)과 보호 천장판(4)의 사이에 진공 용기(1)를 내식 보호하는 제1 보호 가스를 공급하기 위한 것이다. 구체적으로는, 제1 보호 가스는 진공 용기(1)의 천장판(11)과 보호 천장판(4)의 간극에 공급되어, 진공 용기(1)의 천장판(11)이 내식 보호된다. 또한, 제1 보호 가스는, 진공 용기(1)의 용기 본체(12)의 내주벽과 진공 용기 보호부(49)의 보호 원통(49a)의 간극에도 공급되어, 진공 용기(1)의 용기 본체(12)가 내식 보호된다. 제1 보호 가스로서, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 N2 가스가 이용된다.
여기서, 제1 보호 가스가 진공 용기(1)를 보호하는 보호 작용에 대해 설명한다.
보호 천장판(4), 보호 원통(49a), 보호 저판(49b)은, 회전 테이블(2), 제1 공간(P1), 제2 공간(P2), 제3 공간(D)을 둘러싸도록 설치된다. 보호 천장판(4), 보호 원통(49a), 보호 저판(49b)이 분리 가능하게 접촉된 상태로 구성되므로, 보호 천장판(4), 보호 원통(49a), 보호 저판(49b)의 사이에 간극이 있다.
보호 천장판(4) 및 보호 원통(49a)과 진공 용기(1)의 천장판(11) 및 용기 본체(12)의 사이의 압력이, 보호 천장판(4), 보호 원통(49a) 및 보호 저판(49b)으로 둘러싸이는 공간의 압력보다 높아지도록, 보호 천장판(4) 및 보호 원통(49a)과 진공 용기(1)의 천장판(11) 및 용기 본체(12)의 사이에 제1 보호 가스를 공급함으로써, 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 보호 천장판(4) 및 보호 원통(49a)과 진공 용기(1)의 천장판(11) 및 용기 본체(12)의 사이에 침입하는 것을 저지할 수 있다. 구체적으로는, 제1 보호 가스 공급부(55)로부터 공급하는 제1 보호 가스의 공급량 및 후술하는 진공 배기 수단의 배기량을 조절함으로써, 보호 천장판(4) 및 보호 원통(49a)과 진공 용기(1)의 천장판(11) 및 용기 본체(12)의 사이의 압력을, 보호 천장판(4), 보호 원통(49a) 및 보호 저판(49b)으로 둘러싸이는 공간의 압력보다 높게 할 수 있고, 예를 들어 100㎩ 높게 할 수 있다.
제1 반응 가스 또는 제2 반응 가스로서 염소 등을 포함하는 반응 가스를 이 용하여 성막을 행하는 경우, 또는 제1 반응 가스 공급부(31) 또는 제2 반응 가스 공급부(32)를 통해 제1 반응 가스 또는 제2 반응 가스 대신에 염소 등을 포함하는 클리닝 가스를 이용하여 회전 테이블(2) 등의 클리닝을 행하는 경우, 제1 보호 가스를 공급함으로써, 진공 용기(1)의 천장판(11) 및 용기 본체(12)를 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스에 대해 내식 보호할 수 있다.
배기 공간(6)의 저부에는, 도 1 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 예를 들어 2개의 배기구(61, 62)가 설치된다. 배기구(61, 62)는 각각 배기관(63)을 통해 진공 배기 수단인 예를 들어 공통의 진공 펌프(64)에 접속된다. 또한, 배기구(61)와 진공 펌프(64)의 사이에 있어서, 압력 조정 수단(65)이 배기관(63)에 설치된다. 압력 조정 수단(65)은, 배기구(61, 62)마다 설치해도 좋고, 공통화되어도 좋다. 배기구(61, 62)는 제3 공간(D)의 분리 작용이 확실하게 행해지도록, 평면에서 보아 제3 공간(D)의 회전 방향 양측에 설치되고, 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스의 배기를 전용으로 행한다. 본 실시 형태에 있어서, 한쪽의 배기구(61)는 제1 반응 가스 공급부(31)와, 제1 반응 가스 공급부(31)에 대해 회전 방향 하류측에 인접하는 제3 공간(D)의 사이에 설치되고, 다른 쪽의 배기구(62)는 제2 반응 가스 공급부(32)와, 제2 반응 가스 공급부(32)에 대해 회전 방향 하류측에 인접하는 제3 공간(D)의 사이에 설치된다.
배기구의 설치수는 2개로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 제1 분리 가스 공급부(42)를 포함하는 제3 공간(D)과 제3 공간(D)에 대해 회전 방향 하류측에 인접하는 제2 반응 가스 공급부(32)의 사이에 배기구를 더 설치하여 3개로 해도 좋 고, 4개 이상이라도 좋다. 본 예에서는 배기구(61, 62)는, 진공 용기(1)의 저면부(14)이며 회전 테이블(2)보다도 낮은 위치에 설치함으로써 진공 용기(1)의 내주벽과 보호 원통(49a)의 간극, 보호 천장판(4)과 보호 원통(49a)의 간극, 및 보호 원통(49a)과 보호 저판(49b)의 간극으로부터 배기하도록 하고 있지만, 진공 용기(1)의 저면부(14)에 설치하는 것에는 한정되지 않고, 진공 용기(1)의 측벽에 설치해도 좋다. 또한, 배기구(61, 62)는 진공 용기의 측벽에 설치하는 경우에는, 회전 테이블(2)보다도 높은 위치에 설치하도록 해도 좋다. 이와 같이 배기구(61, 62)를 설치함으로써, 회전 테이블(2) 상의 가스는, 회전 테이블(2)의 외측을 향해 흐르기 때문에 회전 테이블(2)에 대향하는 천장면으로부터 배기하는 경우에 비해 파티클의 감아 올림이 억제된다고 하는 관점에 있어서 유리하다.
다음에, 진공 용기(1)에 수용되는 각 부분 중, 진공 용기 보호부(49)보다 하측이며 진공 용기(1)의 저면부(14)까지의 부분을 설명한다. 즉, 히터 유닛(가열부)(7), 커버부(71), 저면부(14), 제3 분리 가스 공급부(72), 제2 보호 가스 공급부(73)를 설명한다.
히터 유닛(7)은, 도 1 및 도 5에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)과, 진공 용기(1)의 저면부(14)의 사이의 공간에 설치된다. 히터 유닛(7)은, 회전 테이블(2)을 통해 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼를 프로세스 레시피로 정해진 온도로 가열하기 위한 것이다. 히터 유닛(7)은, 회전 테이블(2)의 하방측에 설치하는 대신에, 회전 테이블(2)의 상방측에 설치해도 좋고, 상하 양측에 설치해도 좋다. 또한, 히터 유닛(7)은 저항 발열체를 이용하는 것에 제한되는 일은 없으며, 적외선 램프를 이용하는 것이라도 좋다. 또한, 히터 유닛(7)의 하반부의 부분에는, 히터 유닛(7)으로부터 발생한 열 중, 하측을 향해 발생된 열을 상측으로 반사하여 열효율을 향상시키기 위한 리플렉터(반사판)가 설치되어도 좋다.
커버부(71)는 회전 테이블(2)의 주연측 또한 하방측에 있어서, 회전 테이블(2)의 하방 공간과 배기 공간(6)을 구획하는 동시에, 진공 용기 보호부(49)의 보호 저판(49b)을 적재하기 위해 설치된다. 또한, 커버부(71)는 히터 유닛(7)을 전체 둘레에 걸쳐 둘러싸도록 형성된다. 커버부(71)는 보호 저판(49b)과 접촉되어, 커버부(71)의 내주측에 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 침입하는 것을 방지한다.
저면부(14)는 히터 유닛(7)이 배치되는 공간보다 회전 중심측의 부위에 있어서, 회전 테이블(2)의 하면의 중심부 부근 및 코어부(21)에, 좁은 간극을 갖고 접근한다. 저면부(14)는 저면부(14)를 관통하는 회전축(22)의 관통 구멍에 있어서도, 관통 구멍의 내주면과 회전축(22)의 간극은 좁다. 또한, 관통 구멍은 케이스체(20)에 연통된다.
제3 분리 가스 공급부(72)는 케이스체(20)에 설치된다. 제3 분리 가스 공급부(72)는, 제3 분리 가스를 좁은 공간 내에 공급하기 위한 것이다. 제3 분리 가스로서 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 N2 가스가 이용된다.
제2 보호 가스 공급부(73)는, 진공 용기(1)의 저면부(14)에 있어서, 히터 유닛(7)의 하방측의 위치이며 회전 방향의 복수 부위에 설치된다. 제2 보호 가스 공 급부(73)는, 히터 유닛(7)이 배치되는 공간에 제2 보호 가스를 공급하기 위한 것이다. 제2 보호 가스로서 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 N2 가스가 이용된다.
도 8에 제3 분리 가스 및 제2 보호 가스의 흐름을 화살표로 나타내는 바와 같이, 제3 분리 가스 공급부(72), 제2 보호 가스 공급부(73)를 설치함으로써, 케이스체(20) 내로부터 히터 유닛(7)의 배치 공간에 이르기까지의 공간에, 예를 들어 N2 가스가 공급되고, N2 가스가 회전 테이블(2)과 커버부(71)의 간극으로부터 배기 공간(6)을 통해 배기구(61, 62)로 배기된다. 이에 의해, 제1 공간(P1) 및 제2 공간(P2)의 한쪽으로부터 회전 테이블(2)의 하방을 통해 다른 쪽으로 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 돌아 들어가는 것이 저지되므로, 제3 분리 가스는 분리 가스로서의 작용을 갖는다. 또한, 제1 공간(P1) 및 제2 공간(P2)으로부터 보호 저판(49b)의 하방에 있는 히터 유닛(7)이 배치된 공간에 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 침입하는 것을 저지할 수 있으므로, 제2 보호 가스는 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 히터 유닛(7)에 흡착되는 것을 방지하는 작용도 갖는다.
다음에, 진공 용기(1)의 외부에 설치되는 부분 및 외부에 설치되는 부분으로의 반송을 위한 부분에 대해 설명한다.
진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2, 도 3 및 도 9에 도시되는 바와 같이, 외부의 반송 아암(10)과 회전 테이블(2)의 사이에서 웨이퍼의 전달을 행하기 위한 반송구(15)가 형성되고, 반송구(15)는 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐된다. 회전 테이블(2)에 있어서의 기판 적재부인 오목부(24)는, 반송구(15)의 위치에서 반송 아암(10)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해지므로, 회전 테이블(2)의 하방측에 있어서 전달 위치에 대응하는 부위에, 오목부(24)를 관통하여 웨이퍼를 이면으로부터 들어올리기 위한 전달용의 승강 핀(16)의 승강 기구가 설치된다.
또한, 본 실시 형태에 관한 성막 장치는, 도 1 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 MCU(Micro Controller Unit) 등의 컴퓨터로 형성된 제어부(100)가 설치된다. 제어부(100)에는, 도 10에 도시되는 바와 같이, CPU(Central Processing Unit)나 MPU(Micro Processing Unit) 등으로 형성된 프로세서를 구비하여 성막 장치의 각 부를 제어하는 프로세스 컨트롤러(100a)와, 사용자 인터페이스부(100b)와, 기억부(100c)가 설치된다.
사용자 인터페이스부(100b)는, 공정 관리자가 성막 장치를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작을 행하는 키보드나, 성막 장치의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 구성된다.
기억부(100c)에는, 성막 장치에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(100a)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 저장된다. 그리고 필요에 따라서, 사용자 인터페이스부(100b)로부터의 지시 등에 의해 임의의 레시피를 기억부(100c)로부터 불러내어 프로세스 컨트롤러(100a)에 실행시킴으로써, 프로세스 컨트롤러(100a)의 제어하에서 성막 장치에 원하는 기능을 실행시켜 원하는 처리를 행하게 한다. 즉, 프로그램은, 컴퓨터에 성막 장치의 성막 처리에 관한 기능을 실현시키거나, 컴퓨터에 성 막 장치의 성막 처리에 관한 순서를 실행시키거나, 컴퓨터를 성막 장치의 성막 처리를 실행하는 수단으로서 기능시키도록 성막 장치를 제어하는 것이다. 또한, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는, 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램 기록 매체[예를 들어, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플로피 디스크(등록 상표) 등]에 저장된 상태인 것을 프로세스 컨트롤러(100a)에 인스톨하여 이용하거나, 혹은 다른 장치로부터, 예를 들어 전용 회선을 통해 수시로 전송시켜 온라인으로 이용하는 것도 가능하다.
다음에, 도 9, 도 11 및 도 12를 이용하여 본 실시 형태에 관한 성막 장치를 이용한 성막 방법에 대해 설명한다.
도 11은, 본 실시 형태에 관한 성막 장치를 이용한 성막 방법의 순서를 설명하기 위한 공정도이다. 또한, 도 12는 본 실시 형태에 관한 성막 장치를 이용한 성막 방법을 설명하기 위한 도면이며, 제1 반응 가스, 제2 반응 가스 및 제1 분리 가스가 흐르는 모습을 도시하는 도면이다. 도 12는, 도 3과 마찬가지로 진공 용기(1)의 천장판(11)이 분리된 상태에 있어서의 평면도이다.
본 실시 형태에 있어서의 성막 방법은, 도 11에 도시되는 바와 같이, 진공 용기 내의 회전 테이블에 기판을 적재하는 적재 공정과, 회전 테이블을 회전시키는 회전 공정과, 제1 반응 가스 공급부 및 제2 반응 가스 공급부의 각각으로부터 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 공급하고, 제1 분리 가스 등을 공급하고, 회전 테이블(2)의 회전에 수반하여 기판을 이동시키고, 기판의 표면으로의 제1 반응 가스의 공급, 제1 반응 가스의 정지, 제2 반응 가스의 공급 및 제2 반응 가스의 정지를 반 복하여 박막을 성막하는 성막 공정과, 제1 반응 가스 공급부 및 제2 반응 가스 공급부로부터의 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스의 공급을 정지하고, 기판의 가열을 정지하고, 각 분리 가스, 각 보호 가스의 공급을 정지하고, 회전 테이블의 회전을 정지하고, 기판을 반송 아암에 의해 반출하는 반출 공정을 포함한다.
우선, 적재 공정을 행한다. 적재 공정은, 도 11의 단계 S11에 나타내어지는 바와 같이, 진공 용기 내의 회전 테이블에 기판을 적재하는 공정이다.
구체적으로는, 도 9에 도시되는 바와 같이, 게이트 밸브를 개방하고, 외부로부터 반송 아암(10)에 의해 반송구(15)를 통해 웨이퍼(W)를 회전 테이블(2)의 오목부(24)로 전달한다. 이 전달은, 도 9에 도시되는 바와 같이, 오목부(24)가 반송구(15)에 면하는 위치에 정지하였을 때에, 오목부(24)의 저면의 관통 구멍을 통해 진공 용기의 저부측으로부터 승강 핀(16)이 승강함으로써 행해진다. 이러한 웨이퍼(W)의 전달을 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시키면서 행하여, 회전 테이블(2)의 5개의 오목부(24) 내에 각각 웨이퍼(W)를 적재한다.
다음에, 회전 공정을 행한다. 회전 공정은, 도 11의 단계 S12에 나타내어지는 바와 같이, 회전 테이블(2)을 회전시키는 공정이다.
다음에, 성막 공정을 행한다. 성막 공정은, 도 11의 단계 S13 내지 단계 S17에 나타내어지는 바와 같이, 제1 보호 가스 공급부, 제2 보호 가스 공급부의 각각으로부터 제1 보호 가스 및 제2 보호 가스를 공급하는 공정(S13)과, 제1 분리 가스 공급부, 제2 분리 가스 공급부 및 제3 분리 가스 공급부의 각각으로부터 제1 분리 가스, 제2 분리 가스 및 제3 분리 가스를 공급하는 공정(S14)과, 히터 유닛에 의해 기판을 가열하는 공정(S15)과, 제1 반응 가스 공급부(31) 및 제2 반응 가스 공급부(32)의 각각으로부터 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 공급하는 공정(S16)과, 회전 테이블(2)의 회전에 수반하여 기판을 이동시키고, 기판의 표면으로의 제1 반응 가스의 공급, 제1 반응 가스의 정지, 제2 반응 가스의 공급 및 제2 반응 가스의 정지를 반복하여 박막을 성막하는 공정(S17)을 포함한다.
우선, 진공 펌프(64)에 의해 진공 용기(1) 내를 미리 설정한 압력으로 진공화하는 동시에, 제1 보호 가스 공급부(31), 제2 보호 가스 공급부(32)의 각각으로부터 제1 보호 가스 및 제2 보호 가스인 N2를 공급한다(S13).
다음에, 제1 분리 가스 공급부, 제2 분리 가스 공급부 및 제3 분리 가스 공급부의 각각으로부터 제1 분리 가스, 제2 분리 가스 및 제3 분리 가스인 N2를 공급한다(S14).
다음에, 히터 유닛에 의해 웨이퍼(W)를 가열한다(S15). 이 공정에서는, 웨이퍼(W)가 회전 테이블(2)에 적재된 후, 히터 유닛(7)에 의해 예를 들어 300℃로 가열된다. 한편, 회전 테이블(2)이, 히터 유닛(7)에 의해 미리 예를 들어 300℃로 가열되어 있고, 웨이퍼(W)가 이 회전 테이블(2)에 적재됨으로써 가열되는 공정을 행할 수도 있다.
다음에, 제1 반응 가스 공급부(31) 및 제2 반응 가스 공급부(32)의 각각으로부터 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 공급한다(S16). 웨이퍼(W)의 온도가 온도 센서에 의해 설정 온도로 된 것을 확인한 후, 제1 반응 가스 공급부(31) 및 제2 반 응 가스 공급부(32)로부터 각각 BTBAS 가스 및 O3 가스를 토출시킨다.
또한, S13, S14, S15, S16은, 순서에 따라 행하는 방법에 한정되는 것은 아니며, 순서를 바꾸어 개시하는 것도 가능하고, 동시에 개시하는 것도 가능하다. 예를 들어, 제1 반응 가스 공급부(31) 및 제2 반응 가스 공급부(32)로부터 각각 BTBAS 가스 및 O3 가스를 토출시키는 동시에, 제1 분리 가스 공급부(41, 42)로부터 제1 분리 가스인 N2 가스를 토출하는 순서로 행하는 것도 가능하다.
이와 같이 하여, 단계 S13 내지 단계 S16의 공정을 행함으로써, 회전 테이블(2)의 회전에 수반하여 기판을 이동시키고, 기판의 표면으로의 제1 반응 가스의 공급, 제1 반응 가스의 정지, 제2 반응 가스의 공급 및 제2 반응 가스의 정지를 반복하여 박막을 성막한다(S17).
웨이퍼(W)는 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 제1 반응 가스 공급부(31)가 설치되는 제1 공간(P1)과 제2 반응 가스 공급부(32)가 설치되는 제2 공간(P2)을 교대로 통과하기 때문에, BTBAS 가스가 흡착되고, 계속해서 O3 가스가 흡착되고, BTBAS 분자가 산화되어 산화 실리콘의 분자층이 1층 혹은 복수층 형성되고, 이와 같이 하여 산화 실리콘의 분자층이 차례로 적층되어 소정의 막 두께의 실리콘 산화막이 성막된다.
이때 제2 분리 가스 공급부(51)로부터도 분리 가스인 N2 가스를 공급하고, 이에 의해 중심부 영역(C)으로부터, 즉 돌출부(53)와 회전 테이블(2)의 중심부와의 사이로부터 회전 테이블(2)의 표면을 따라 N2 가스가 토출된다. 본 예에서는 제1 반응 가스 공급부(31) 및 제2 반응 가스 공급부(32)가 배치되는 제1 하면부(45) 및 제2 하면부(45a)의 하방측의 공간을 따른 진공 용기(1)의 내주벽에 있어서는, 이미 서술한 바와 같이 내주벽이 절결되어 넓게 되어 있고, 이 넓은 공간의 하방에는 배기구(61, 62)가 위치하고 있으므로, 제3 하면부(44)의 하방측의 협애한 공간 및 중심부 영역(C)의 각 압력보다도 제1 하면부(45) 및 제2 하면부(45a)의 하방측의 공간의 압력의 쪽이 낮아진다. 이 제3 하면부(44)의 하방측의 공간 및 중심부 영역(C)의 각 압력보다도 제1 하면부(45) 및 제2 하면부(45a)의 하방측의 공간의 압력의 쪽이 낮아지는 것은, 제3 하면부(44)의 하방측의 협애한 공간이, 제1(제2) 반응 가스 공급부[31(32)]가 배치되어 있는 공간 또는 제1(제2) 공간[P1(P2)]과 협애한 공간의 사이의 압력차가 제3 높이(H3)에 의해 유지될 수 있도록 형성되어 있기 때문이기도 하다.
가스를 각 부위로부터 토출하였을 때의 가스의 흐름의 상태를 모식적으로 도 12에 도시한다. 제2 반응 가스 공급부(32)로부터 하방측으로 토출되고, 회전 테이블(2)의 표면[오목부(24)에 적재된 웨이퍼(W)의 표면, 웨이퍼(W)가 적재되지 않는 오목부(24) 및 오목부(24) 이외의 표면]에 닿고, 회전 테이블(2)의 표면을 따라 회전 방향 상류측을 향하는 O3 가스는, 회전 방향 상류측으로부터 흘러 온 N2 가스에 의해 되돌아오면서, 보호 천장판(4)의 외주측과 보호 원통(49a)의 상단부측의 간극 또는 보호 원통(49a)의 하단부측과 보호 저판(49b)의 외주측의 간극을 통해 배기 공간(6)으로 유입되고, 배기구(62)에 의해 배기된다.
또한, 제2 반응 가스 공급부(32)로부터 하방측으로 토출되고, 회전 테이블(2)의 표면에 닿고, 회전 테이블(2)의 표면을 따라 회전 방향 하류측을 향하는 O3 가스는, 중심부 영역(C)으로부터 토출되는 N2 가스의 흐름과 배기구(62)의 흡인 작용에 의해 당해 배기구(62)를 향하려고 하지만, 일부는 하류측에 인접하는 제3 공간(D)을 향해 부채형의 제3 하면부(44)의 하방측으로 유입하려고 한다. 그런데 이 제3 하면부(44)의 높이 및 회전 방향의 길이는, 각 가스의 유량 등을 포함하는 운전시의 프로세스 파라미터에 있어서 제3 하면부(44)의 하방측으로의 가스의 침입을 방지할 수 있는 치수로 설정되어 있기 때문에, 도 4b에도 도시되는 바와 같이, O3 가스는 부채형 제3 하면부(44)의 하방측으로 거의 유입할 수 없거나 혹은 약간 유입되었다고 해도 제1 분리 가스 공급부(41) 부근까지는 도달할 수 있는 것이 아니며, 제1 분리 가스 공급부(41)로부터 토출된 N2 가스에 의해 회전 방향 상류측, 즉 제2 공간(P2)측으로 되돌아와 버려, 중심부 영역(C)으로부터 토출되어 있는 N2 가스와 함께, 보호 천장판(4)의 외주측과 보호 원통(49a)의 상단부측과의 간극 또는 보호 원통(49a)의 하단부측과 보호 저판(49b)의 외주측과의 간극을 통과하여 배기 공간(6)을 통해 배기구(62)로 배기된다.
또한, 제1 반응 가스 공급부(31)로부터 하방측으로 토출되고, 회전 테이블(2)의 표면을 따라 회전 방향 상류측 및 하류측을 각각 향하는 BTBAS 가스는, 그 회전 방향 상류측 및 하류측에 인접하는 부채형의 제3 하면부(44)의 하방측으로 전혀 침입할 수 없거나 혹은 침입하였다고 해도 제1 공간(P1)측으로 되돌아와, 중심부 영역(C)으로부터 토출되어 있는 N2 가스와 함께, 보호 천장판(4)의 외주측과 보호 원통(49a)의 상단부측과의 간극 또는 보호 원통(49a)의 하단부측과 보호 저판(49b)의 외주측과의 간극을 통과하여 배기 공간(6)을 통해 배기구(61)로 배기된다. 즉, 각 제3 공간(D)에 있어서는, 분위기 중을 흐르는 반응 가스인 BTBAS 가스 혹은 O3 가스의 침입을 저지하지만, 웨이퍼에 흡착되어 있는 가스 분자는 그대로 분리 영역, 즉 부채형의 제3 하면부(44)의 하방을 통과하여 성막에 기여하게 된다.
또한, 제1 공간(P1)의 BTBAS 가스 및 제2 공간(P2)의 O3 가스는, 중심부 영역(C) 내에 침입하려고 하지만, 도 8 및 도 12에 도시되는 바와 같이, 중심부 영역(C)으로부터는 제2 분리 가스가 회전 테이블(2)의 주연을 향해 토출되고 있으므로, 제2 분리 가스에 의해 침입이 저지되거나, 혹은 다소 침입하였다고 해도 되돌아와, 이 중심부 영역(C)을 통과하여 제1 공간(P1) 및 제2 공간(P2)으로 유입되는 것이 저지된다.
그리고 제3 공간(D)에 있어서는, 보호 원통(49a)과 회전 테이블(2)의 외측 단부면과의 사이의 간극이 이미 서술한 바와 같이 좁게 되어 있어 가스의 통과를 실질적으로 저지하고 있으므로, 제1 공간(P1)의 BTBAS 가스[제2 공간(P2)의 O3 가스]는, 회전 테이블(2)의 외측을 통해 제2 공간(P2)[제1 공간(P1)]으로 유입되는 것도 저지된다. 따라서 2개의 제3 공간(D)에 의해 제1 공간(P1)의 분위기와 제2 공간(P2)의 분위기가 완전히 분리되어, BTBAS 가스는 배기구(61)로, 또한 O3 가스는 배기구(62)로 각각 배기된다. 이 결과, 제1 반응 가스인 BTBAS 가스 및 제2 반응 가스인 O3 가스는, 분위기 중에 있어서도 웨이퍼 상에 있어서도 혼합되는 일이 없다. 또한, 본 예에서는, 제2 분리 가스인 N2 가스가, 회전 테이블(2)의 하방측으로 공급되므로, 배기 공간(6)으로 유입된 가스가 회전 테이블(2)의 하방측을 빠져나가, 예를 들어 제2 반응 가스인 BTBAS 가스가 제2 반응 가스인 O3 가스의 공급 영역으로 유입되는 등의 우려도 전혀 없다.
또한, 보호 천장판(4) 및 보호 원통(49a)과 진공 용기(1)의 천장판(11) 및 용기 본체(12)의 사이에 제1 보호 가스를 공급함으로써, 보호 천장판(4) 및 보호 원통(49a)과 진공 용기(1)의 천장판(11) 및 용기 본체(12)의 사이의 압력을, 보호 천장판(4), 보호 원통(49a) 및 보호 저판(49b)으로 둘러싸이는 공간의 압력보다 예를 들어 100㎩ 높게 할 수 있어, 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 보호 천장판(4) 및 보호 원통(49a)과 진공 용기(1)의 천장판(11) 및 용기 본체(12)의 사이에 침입하는 것을 저지할 수 있다.
또한, 보호 천장판(4) 및 보호 원통(49a)과 진공 용기(1)의 천장판(11) 및 용기 본체(12)의 사이의 압력, 보호 천장판(4), 보호 원통(49a) 및 보호 저판(49b)으로 둘러싸이는 공간의 압력을 압력계를 이용하여 계측하고, 감시함으로써, 보호 천장판(4) 및 보호 원통(49a)과 진공 용기(1)의 천장판(11) 및 용기 본체(12)의 사이의 압력을, 보호 천장판(4), 보호 원통(49a) 및 보호 저판(49b)으로 둘러싸이는 공간의 압력보다 100㎩ 높게 할 수 있다. 이와 같이 하여, 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 서로 분리하여, 진공 용기(1)를 내식 보호하면서 성막을 행할 수 있다.
성막 처리 후, 반출 공정을 행한다. 반출 공정은, 도 11의 단계 S18 내지 단계 S20에 나타내어지는 바와 같이, 제1 반응 가스 공급부(31) 및 제2 반응 가스 공급부(32)로부터의 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스의 공급을 정지하는 공정(S18)과, 기판의 가열을 정지하고, 제1 분리 가스, 제2 분리 가스 및 제3 분리 가스의 공급을 정지하고, 제1 보호 가스 및 제2 보호 가스의 공급을 정지하고, 회전 테이블(2)의 회전을 정지하는 공정(S19)과, 기판을 반송 아암(10)에 의해 반송구(15)를 통해 반출하는 공정(S20)을 포함한다.
또한, 복수회의 성막 처리가 종료된 후, 성막 장치 내의 불필요한 퇴적물을 클리닝하는 클리닝 처리를 행한다. 이때, 회전 테이블(2) 등 불필요한 부분에 퇴적된 불필요한 퇴적물을 에칭하기 위한 에칭제(etchant)로서 기능하는 부식성의 반응 가스를 제1 반응 가스 공급부(31) 및 제2 반응 가스 공급부(32)로부터 공급한다. 에칭 가스로서, 염소 등을 포함하는 부식성을 갖는 가스가 이용되지만, 회전 테이블(2), 제1 공간(P1), 제2 공간(P2) 및 제3 공간(D)이, 보호 천장판(4) 및 진공 용기 보호부(49)에 의해 둘러싸여, 보호 천장판(4) 및 진공 용기 보호부(49)와 진공 용기(1)의 사이에 부식성의 반응 가스가 침입하지 않도록 되어 있으므로, 진공 용기(1)를 부식 열화시키는 일없이 클리닝 처리를 행할 수 있다.
여기서 처리 파라미터의 일례에 대해 기재해 두면, 회전 테이블(2)의 회전수 는, 300㎜ 직경의 웨이퍼(W)를 피처리 기판으로 하는 경우, 예를 들어 1rpm 내지 500rpm, 프로세스 압력은 예를 들어 1067㎩(8Torr), 웨이퍼(W)의 가열 온도는 예를 들어 350℃, BTBAS 가스 및 O3 가스의 유량은 예를 들어 각각 100sccm 및 10000sccm, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터의 N2 가스의 유량은 예를 들어 20000sccm, 진공 용기(1)의 중심부의 제2 분리 가스 공급부(51)로부터의 N2 가스의 유량은 예를 들어 5000sccm이다. 또한, 1매의 웨이퍼에 대한 반응 가스 공급의 사이클수, 즉 웨이퍼가 제1 공간(P1) 및 제2 공간(P2)의 각각을 통과하는 횟수는 목표 막 두께에 따라서 바뀌지만, 다수회 예를 들어 600회이다.
본 실시 형태에 따르면, 회전 테이블(2)의 회전 방향으로 복수의 웨이퍼(W)를 배치하고, 회전 테이블(2)을 회전시켜 제1 공간(P1)과 제2 공간(P2)을 차례로 통과시켜 이른바 ALD(혹은 MLD)를 행하도록 하고 있기 때문에, 높은 스루풋으로 성막 처리를 행할 수 있다. 그리고 회전 방향에 있어서 제1 공간(P1)과 제2 공간(P2)의 사이에 낮은 천장면을 구비한 제3 공간(D)을 마련하는 동시에 회전 테이블(2)의 회전 중심부와 진공 용기(1)에 의해 구획한 중심부 영역(C)으로부터 회전 테이블(2)의 주연을 향해 분리 가스를 토출하고, 제3 공간(D)의 양측으로 확산되는 분리 가스 및 중심부 영역(C)으로부터 토출되는 분리 가스와 함께, 반응 가스가, 보호 천장판(4)과 보호 원통(49a)의 간극 및 보호 원통(49a)과 보호 저판(49b)의 간극을 통해 배기되므로, 양 반응 가스의 혼합을 방지할 수 있고, 이 결과 양호한 성막 처리를 행할 수 있고, 회전 테이블(2) 상에 있어서 반응 생성물이 발생되는 일이 전혀 없거나 최대한 억제되어, 파티클의 발생이 억제된다. 또한 본 발명은, 회전 테이블(2)에 1개의 웨이퍼(W)를 적재하는 경우에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 보호 천장판(4) 및 진공 용기 보호부(49)에 의해 진공 용기(1)가 내식 보호되어 있기 때문에, 염소 등을 포함하는 부식성을 갖는 가스를 이용하여, 회전 테이블 등의 클리닝을 행할 수 있다.
본 발명에서 적용되는 처리 가스로서는, 상술한 예 외에, DCS(디클로로실란), HCD(헥사클로로디실란), TMA(트리메틸알루미늄), 3DMAS(트리디메틸아미노실란), TEMAZ(테트라키스에틸메틸아미노지르코늄), TEMAH(테트라키스에틸메틸아미노하프늄), Sr(THD)2(스트론튬비스테트라메틸헵탄디오나토), Ti(MPD)(THD)2(티타늄메틸펜탄디오나토 비스테트라메틸헵탄디오나토), 모노아미노실란 등을 들 수 있다.
또한, 실리콘 산화막 대신에 실리콘 질화막을 형성할 수도 있고, 이 경우, SiH2Cl2 등의 염소를 포함하는 부식성을 갖는 가스를 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스로서 이용할 수 있다. 또한, 회전 테이블 등의 클리닝을 행하는 경우, ClF3 등의 염소를 포함하는 부식성을 갖는 가스를 제1 반응 가스 공급부 및 제2 반응 가스 공급부로부터 공급할 수 있다.
이상, 본 실시 형태에 관한 성막 장치에 따르면, 높은 스루풋이 얻어지고, 기판 상에서 복수의 반응 가스가 혼합되는 것을 방지하여 양호한 처리를 행할 수 있고, 진공 용기를 복수의 반응 가스에 대해 내식 보호할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서, 2종류의 반응 가스를 이용 하는 예를 나타내지만, 본 발명은 2종류의 반응 가스를 이용하는 것에 한정되지 않고, 3종류 이상의 반응 가스를 차례로 기판 상에 공급하는 경우에도 적용할 수 있다. 예를 들어, 제1 반응 가스, 제2 반응 가스 및 제3 반응 가스의 3종류의 가스를 반응 가스로서 이용하는 경우, 제1 반응 가스 공급부, 제1 분리 가스 공급부, 제2 반응 가스 공급부, 제1 분리 가스 공급부, 제3 반응 가스 공급부 및 제1 분리 가스 공급부의 순서가 되도록 진공 용기(1)의 주위 방향으로 각 가스 공급부를 배치하고, 각 가스 공급부를 포함하는 보호 천장판(4)의 하면의 영역이 형성되도록 배치할 수 있다.
(제1 실시 형태의 제1 변형예)
다음에, 도 13을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태의 제1 변형예에 관한 성막 장치를 설명한다.
도 13은, 본 변형예에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면이며, 제3 하면부에 있어서의 보호 천장판의 형상의 다른 예를 도시하는 종단면도이다. 단, 이하의 서술에서는, 먼저 설명한 부분에는 동일한 번호를 부여하고, 설명을 생략하는 경우가 있다(이하의 변형예, 실시 형태에 대해서도 동일).
본 변형예에 관한 성막 장치는, 제3 공간(D)에 있어서의 보호 천장판(4)의 내부에 제1 분리 가스의 통류실(47)이 회전 테이블(2)의 반경 방향으로 형성되는 점에서, 제1 실시 형태에 관한 성막 장치와 상이하다.
도 13을 참조하면, 제1 실시 형태에 있어서, 제1 분리 가스 공급부의 양측에 제3 하면이 배치되도록, 제1 분리 가스 공급부에 대응한 부분에 홈이 형성되는 것 과 달리, 본 변형예에 있어서는 제3 공간(D)에 있어서의 보호 천장판(4)의 내부에 제1 분리 가스의 통류실(47)이 회전 테이블(2)의 반경 방향으로 형성되어, 통류실(47)의 저부에 길이 방향을 따라 다수의 가스 토출 구멍(40)이 천공 형성된다.
따라서, 통류실(47) 외에, 제1 분리 가스 공급부를 새롭게 설치할 필요가 없어, 제1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있는 동시에 부품 개수를 줄일 수 있다.
또한, 본 변형예에서는, 제1 분리 가스 공급부가 제3 하면부(44)를 형성하는 보호 천장판(4)에 매립되는 예를 나타냈지만, 제3 공간(D) 및 제1 분리 가스 공급부의 조합 구조에 대해서는, 진공 용기(1)의 천장판(11)과 보호 천장판(4)의 사이에 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 침입하지 않는 것이면, 보호 천장판(44)을 제1 분리 가스 공급부에 있어서 2개의 부분으로 분할하여, 제1 분리 가스 공급부를 양측으로부터 끼워 넣는 배치를 취할 수도 있다.
(제1 실시 형태의 제2 변형예)
다음에, 도 14a 내지 도 14c를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태의 제2 변형예에 관한 성막 장치를 설명한다.
도 14a 내지 도 14c는, 본 변형예에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면이며, 제3 하면부에 있어서의 보호 천장판의 하면의 형상의 다른 예를 도시하는 종단면도이다.
본 변형예에 관한 성막 장치는, 제3 공간(D)에 있어서의 제3 하면부가 곡면인 점에서, 제1 실시 형태에 관한 성막 장치와 상이하다.
도 14a 내지 도 14c를 참조하면, 제1 실시 형태에 있어서, 제1 분리 가스 공급의 양측에 있어서의 제3 하면부는 평면인 것과 달리, 본 변형예에 있어서는, 제1 분리 가스 공급부(41)의 양측에 있어서의 제3 하면부(44)는 곡면이다.
제3 하면부(44)는 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 분리할 수 있는 것이면, 제1 실시 형태와 같이 평면인 경우에 한정되는 것은 아니며, 도 14a에 도시되는 바와 같이 오목면이라도 좋고, 도 14b에 도시되는 바와 같이 볼록면이라도 좋고, 도 14c에 도시되는 바와 같이 파형 형상이라도 좋다. 예를 들어, 도 14a에 도시되는 바와 같이 오목면인 경우, 제3 하면부(44)가 제1 하면부(45) 또는 제2 하면부(45a)와 인접하는 단부에 있어서, 회전 테이블(2)로부터 제3 하면부(44)까지의 높이를 낮출 수 있으므로, 제3 하면부(44)로의 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스의 침입을 보다 효율적으로 저지할 수 있다. 또한, 예를 들어, 도 14b에 도시되는 바와 같이 볼록면인 경우, 볼록면의 정점에 대응하는 제3 하면부(44)에 있어서, 회전 테이블(2)로부터 제3 하면부(44)까지의 높이를 낮게 할 수 있으므로, 제3 하면부(44)로의 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스의 침입을 보다 효율적으로 저지할 수 있다. 또한, 예를 들어, 도 14c에 도시되는 바와 같이 파형 형상인 경우, 도 14b에 도시되는 바와 같은 볼록면의 정점을 복수 설치하는 것에 대응하기 위해, 제3 하면부(44)로의 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스의 침입을 보다 효율적으로 저지할 수 있다.
(제1 실시 형태의 제3 변형예)
다음에, 도 15a 내지 도 15c 및 도 16a 내지 16d를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태의 제3 변형예에 관한 성막 장치를 설명한다.
도 15a 내지 도 15c는, 본 변형예에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면이며, 제1 반응 가스 공급부의 가스 토출 구멍의 형상의 다른 예를 도시하는 저면도이다. 또한, 도 16a 내지 도 16d는, 본 발명의 제1 실시 형태의 제3 변형예에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면이며, 제3 하면부의 형상의 다른 예를 도시하는 저면도이다. 또한, 도 15a 내지 도 15c에 있어서는, 제3 하면부(44) 및 토출 구멍(33)의 배치 위치가 도시된다.
본 변형예에 관한 성막 장치는, 제1 분리 가스 공급부에 형성되는 토출 구멍이, 회전 테이블(2)의 주연으로부터 회전 중심으로 직선 형상으로 배열되지 않는 점에서, 제1 실시 형태에 관한 성막 장치와 상이하다.
도 15a 내지 도 15c를 참조하면, 제1 분리 가스 공급부에 형성되는 토출 구멍(33)이, 제1 실시 형태에 있어서, 회전 테이블의 주연으로부터 회전 중심으로 직선 형상으로 배열되도록 배치되는 것과 달리, 본 변형예에 있어서는, 회전 테이블(2)의 주연으로부터 회전 중심으로 직선 형상으로 배열되도록 배치되지 않는다.
토출 구멍(33)은, 기판에 대해 제1 분리 가스를 균일하게 공급할 수 있는 것이면, 제1 실시 형태와 같이 회전 테이블(2)의 주연으로부터 회전 중심으로 직선 형상으로 배열되도록 배치되는 데 한정되는 것은 아니며, 이하와 같이 배치되어도 좋다.
도 15a에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 직경에 대해 비스듬히 향한 직사각형 형상을 갖는 슬릿으로 이루어지는 다수의 토출 구멍(33)이, 직경 방향으 로 소정의 간격을 두고 배치된다. 또한, 도 15b에 도시되는 바와 같이, 다수의 원형 형상을 갖는 토출 구멍(33)이 사행(蛇行)되도록 배치된다. 또한, 도 15c에 도시되는 바와 같이, 다수의 원호 형상을 갖는 슬릿으로 이루어지는 토출 구멍(33)이 회전 테이블(2)의 회전 중심에 대해 동심으로 배치된다.
또한, 제3 하면부(44)는 중공이면 좋고, 중공 내에 제1 분리 가스를 도입하도록 구성해도 좋다. 이 경우도, 복수의 가스 토출 구멍(33)을, 도 15a, 도 15b, 도 15c에 도시하는 바와 같이 배열할 수 있다.
또한, 본 변형예에서는, 제3 하면부(44)는 대략 부채형의 상면 형상을 갖지만, 도 16a에 도시하는 직사각형, 또는 정사각형의 상면 형상을 가지면 좋다. 또한, 제3 하면부(44)는 도 16b에 도시하는 바와 같이, 상면은 전체적으로 부채형이며, 오목 형상으로 만곡한 측면(44Sc)을 갖고 있어도 좋다. 덧붙여, 제3 하면부(44)는, 도 16c에 도시하는 바와 같이 상면은 전체적으로 부채형이며, 볼록 형상으로 만곡한 측면(44Sv)을 갖고 있어도 좋다. 또한, 도 16d에 도시하는 바와 같이, 제3 하면부(44)의 회전 테이블(2)(도 1)의 회전 방향의 상류측의 부분이 오목 형상의 측면(44Sc)을 갖고, 제3 하면부(44)의 회전 테이블(2)(도 1)의 회전 방향의 하류측의 부분이 평면 형상의 측면(44Sf)을 갖고 있어도 상관없다. 또한, 도 16a 내지 도 16d에 있어서, 점선은 제3 하면부(44)에 형성된 홈부(43)(도 4a, 도 4b)를 나타내고 있다. 이들의 경우, 홈부(43)에 수용되는 제1 분리 가스 공급부(41, 42)(도 2)는 진공 용기(1)의 중앙부, 예를 들어 돌출부(53)(도 1)로부터 신장된다.
이와 같이 토출 구멍(33)이 배치됨으로써, 제3 하면부(44)에 있어서 제1 분 리 가스가 보다 균일하게 공급되므로, 제3 하면부(44)로의 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스의 침입을 보다 효율적으로 저지할 수 있다.
(제1 실시 형태의 제4 변형예)
다음에, 도 17을 참조하여, 제1 실시 형태의 제4 변형예에 관한 성막 장치를 설명한다.
도 17은, 본 변형예에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 횡단 평면도이다. 또한, 도 17은 진공 용기(1)의 천장판(11)이 분리된 상태에 있어서의 평면도이다.
본 변형예에 관한 성막 장치는, 제2 반응 가스 공급부가 반송구보다도 회전 테이블의 회전 방향 상류측에 설치되는 점에서, 제1 실시 형태에 관한 성막 장치와 상이하다.
도 17을 참조하면, 제1 실시 형태에 있어서, 제2 반응 가스 공급부가 반송구보다도 회전 테이블의 회전 방향 하류측에 설치되는 것과 달리, 본 변형예에 있어서는, 제2 반응 가스 공급부(32)가 반송구(15)보다도 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에 설치된다.
이러한 레이아웃이라도, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 보다 효율적으로 분리할 수 있는 동시에, 제1 분리 가스의 제1 하면부(45) 및 제2 하면부(45a)로의 침입을 저지할 수 있으므로, 제1 하면부(45) 및 제2 하면부(45a)에 있어서, 각각 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 보다 효율적으로 웨이퍼에 공급할 수 있다.
(제1 실시 형태의 제5 변형예)
다음에, 도 18을 참조하여, 제1 실시 형태의 제5 변형예에 관한 성막 장치를 설명한다.
도 18은, 본 변형예에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 횡단 평면도이다. 도 18은 진공 용기(1)의 천장판(11)이 분리된 상태에 있어서의 평면도이다.
본 변형예에 관한 성막 장치는, 제3 하면부가 주위 방향으로 2개로 분할되고, 그 사이에 제1 분리 가스 공급부가 설치되는 점에서, 제1 실시 형태에 관한 성막 장치와 상이하다.
도 18을 참조하면, 제1 실시 형태에 있어서, 제3 하면부의 모든 부분에서 회전 테이블로부터 보호 천장판의 하면까지의 높이가 동일한 것과 달리, 본 변형예에 있어서는 제1 분리 가스 공급부(41, 42)를 포함하고, 회전 테이블(2)로부터 제3 높이(H3)보다 높게 설치되는 제3 하면부(44a)와, 제3 하면부(44a)에 인접하고, 회전 테이블로부터 제3 높이(H3)에 설치되는 제3 하면부(44b)를 구비한다.
이러한 영역을 마련함으로써, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 보다 효율적으로 분리할 수 있는 동시에, 제1 분리 가스의 제1 하면부(45) 및 제2 하면부(45a)로의 침입을 저지할 수 있으므로, 제1 하면부(45) 및 제2 하면부(45a)에 있어서, 각각 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 보다 효율적으로 웨이퍼에 공급할 수 있다.
또한, 제3 하면부(44b)와 제1 분리 가스 공급부(41, 42)의 거리나, 제3 하면부(44b)의 형상 및 크기는, 제1 반응 가스, 제2 반응 가스 및 제1 분리 가스의 토 출 유량 등을 고려하여 최적으로 설계할 수 있다.
(제1 실시 형태의 제6 변형예)
다음에, 도 19를 참조하여, 제1 실시 형태의 제6 변형예에 관한 성막 장치를 설명한다.
도 19는, 본 변형예에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
본 변형예에 관한 성막 장치는, 제2 하면부 대신에, 제6 하면부와 제7 하면부를 구비하는 점에서, 제1 실시 형태에 관한 성막 장치와 상이하다.
도 19를 참조하면, 제1 실시 형태에 있어서, 제2 하면부의 모든 부분에서 회전 테이블로부터 보호 천장판의 하면까지의 높이가 동일한 것과 달리, 본 변형예에 있어서는, 제2 하면부 대신에, 제2 반응 가스 공급부(32)를 포함하고, 회전 테이블(2)로부터 제2 높이(H2)보다 낮게 설치되는 제6 하면부(45b)와, 제6 하면부(45b)에 인접하고, 회전 테이블(2)로부터 제2 높이(H2)에 설치되는 제7 하면부(45a)를 구비한다.
따라서, 제6 하면부(45b)는 제1 분리 가스 공급부(41 또는 42) 대신에 제2 반응 가스 공급부(32)를 설치한 것 이외에는, 제3 하면부(44)와 완전히 동일하다.
이와 같이, 제6 하면부(45b)를 설치함으로써, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 보다 효율적으로 분리할 수 있는 동시에, 제1 분리 가스 및 제1 반응 가스의 제6 하면부(45b)로의 침입을 저지할 수 있으므로, 제6 하면부(45b)에 있어서, 제2 반응 가스를 보다 효율적으로 웨이퍼에 공급할 수 있다.
또한, 제6 하면부(45b)는 도 15a 내지 도 15c에 일례를 도시하는 중공의 제3 하면부(44)와 동일하게 구성되어도 좋다.
또한, 본 변형예에서는, 제2 하면부 대신에, 제6 하면부와 제7 하면부를 구비하지만, 제1 하면부 대신에, 제1 반응 가스 공급부를 포함하고, 회전 테이블로부터 제1 높이(H1)보다 낮게 설치되는 제4 하면부와, 제4 하면부에 인접하고, 회전 테이블로부터 제1 높이(H1)에 설치되는 제5 하면부를 구비할 수도 있다. 제4 하면부를 설치하는 것에 의해서도, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 보다 효율적으로 분리할 수 있는 동시에, 제1 분리 가스 및 제1 반응 가스의 제4 하면부로의 침입을 저지할 수 있으므로, 제4 하면부에 있어서, 제1 반응 가스를 보다 효율적으로 웨이퍼에 공급할 수 있다.
(제1 실시 형태의 제7 변형예)
다음에, 도 20을 참조하여, 제1 실시 형태의 제7 변형예에 관한 성막 장치를 설명한다.
도 20은, 본 변형예에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 횡단 평면도이다. 또한, 도 20은 진공 용기의 천장판이 분리된 상태에 있어서의 평면도이다.
본 변형예에 관한 성막 장치는, 제1 반응 가스 공급부 및 제2 반응 가스 공급부의 양측에도 낮은 천장이 설치되는 점에서, 제1 실시 형태에 관한 성막 장치와 상이하다.
도 20을 참조하면, 제1 실시 형태에 있어서, 제1 분리 가스 공급부의 양측에 협애한 공간을 형성하기 때문에 제1 하면부 및 제2 하면부보다 낮은 천장면인 제3 하면부가 설치되는 것과 달리, 본 변형예에 있어서는, 제1 반응 가스 공급부(31) 및 제2 반응 가스 공급부(32)의 양측에도 제3 하면부와 마찬가지로 낮은 천장면인 제3 하면부(44c 내지 44f)가 설치되고, 이들 제3 하면부(44c 내지 44f)가 연속되는 구성을 갖는다.
도 20에 도시되는 바와 같이, 제1 분리 가스 공급부[41(42)], 제1 반응 가스 공급부(31) 및 제2 반응 가스 공급부(32)가 설치되는 영역 이외에는, 회전 테이블(2)에 대향하는 영역 전체면에 있어서, 제3 하면부가 설치되는 구성을 갖는다. 이 구성은, 다른 관점에서 보면, 제1 분리 가스 공급부[41(42)]의 양측의 제3 하면부(44)가 제1 및 제2 반응 가스 공급부(31, 32)까지 넓혀진 예이다. 이 경우에는, 제1 분리 가스 공급부[41(42)]의 양측으로 제1 분리 가스가 확산되고, 제1 반응 가스 공급부(31) 및 제2 반응 가스 공급부(32)의 양측으로 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 확산되어, 양 가스가 제3 하면부(44c 내지 44f)의 하방측이며 제3 하면부(44c 내지 44f)와 회전 테이블(2)의 사이의 공간(협애한 공간)에서 합류하지만, 이들 가스는 제1(제2) 반응 가스 공급부[31(32)]와 제1 분리 가스 공급부[42(41)]의 사이에 위치하는 배기구[61(62)]로부터 배기된다. 이와 같이, 본 변형예에 있어서도, 제1 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다.
또한, 제3 하면부(44c 내지 44f)는, 도 15a 내지 도 15c 중 어느 하나에 도시하는 중공의 하면부를 조합함으로써 구성하고, 제1 반응 가스 공급부(31), 제2 반응 가스(32), 제1 분리 가스 공급부(41, 42)를 이용하지 않고, 제1 반응 가스, 제2 반응 가스 및 분리 가스를, 대응하는 중공의 제3 하면부(44c 내지 44f)의 토출 구멍(33)으로부터 각각 가스를 토출하도록 해도 좋다.
(제1 실시 형태의 제8 변형예)
다음에, 도 21을 참조하여, 제1 실시 형태의 제8 변형예에 관한 성막 장치를 설명한다.
도 21은, 본 변형예에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 종단면도이다.
본 변형예에 관한 성막 장치는, 진공 용기의 중심부에 있어서 진공 용기의 저면부와 보호 천장판의 사이에 지지 기둥을 개재시켜 반응 가스의 혼합을 방지하는 점에서, 제1 실시 형태에 관한 성막 장치와 상이하다.
도 21을 참조하면, 제1 실시 형태에 있어서, 회전 테이블의 회전축은 진공 용기의 중심부에 설치되고, 회전 테이블의 중심부와 보호 천장판의 사이의 공간으로 분리 가스가 퍼지되는 것과 달리, 본 변형예에 있어서는, 진공 용기(1)의 중앙 영역의 상면에 오목부(80a)가 형성되고, 진공 용기(1)의 중심부에 있어서 수용 공간(80)의 저부와 오목부(80a)의 상면의 사이에 지지 기둥(81)이 설치된다.
도 21에 도시되는 바와 같이, 진공 용기(1)의 중앙 영역의 저면부(14)가 하방측으로 돌출되고, 구동부의 수용 공간(80)이 형성되는 동시에, 진공 용기(1)의 중앙 영역의 상면에 오목부(80a)가 형성되고, 진공 용기(1)의 중심부에 있어서 수용 공간(80)의 저부와 오목부(80a)의 상면의 사이에 보호 천장판(4)을 통해 지지 기둥(81)을 개재시킴으로써 제1 반응 가스 공급부(31)로부터의 BTBAS 가스와 제2 반응 가스 공급부(32)로부터의 O3 가스가 중심부를 통해 혼합되는 것을 방지하고 있다.
회전 테이블(2)을 회전시키는 기구에 대해서는, 지지 기둥(81)을 둘러싸도록 회전 슬리브(82)를 설치하고, 이 회전 슬리브(82)를 따라 링 형상의 회전 테이블(2)을 설치하고 있다. 그리고 수용 공간(80)에 모터(83)에 의해 구동되는 구동 기어부(84)를 설치하고, 이 구동 기어부(84)에 의해 회전 슬리브(82)를 회전시키도록 하고 있다. 부호 86, 87 및 88은 베어링부이다. 또한, 수용 공간(80)의 저부에 제3 분리 가스를 공급하는 제3 분리 가스 공급부(72)를 접속하는 동시에, 오목부(80a)의 측면과 회전 슬리브(82)의 상단부의 사이의 공간에 제2 분리 가스를 공급하기 위한 제2 분리 가스 공급부(51)를 진공 용기(1)의 상부에 접속하고 있다. 도 21에서는, 오목부(80a)의 측면과 회전 슬리브(82)의 상단부의 사이의 공간에 제2 분리 가스를 공급하기 위한 개구부(51a)는, 좌우 2군데에 기재되어 있지만, 회전 슬리브(82)의 근방 영역을 통해 BTBAS 가스와 O3 가스가 혼합되지 않도록 하기 위해, 개구부(51a)[제2 분리 가스 공급부(51)]의 배열수를 설계하는 것이 바람직하다.
또한, 도 21의 실시 형태에서는, 회전 테이블(2)측으로부터 보면, 오목부(80a)의 측면과 회전 슬리브(82)의 상단부의 사이의 공간은 분리 가스 토출 구멍에 상당하고, 그리고 이 분리 가스 토출 구멍, 회전 슬리브(82) 및 지지 기둥(81) 및 보호 천장판(4)에 의해 진공 용기(1)의 중심부에 위치하는 중심부 영역(C)이 구 성된다.
(제2 실시 형태)
다음에, 도 22를 참조하여, 제2 실시 형태에 관한 기판 처리 장치를 설명한다.
도 22는 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 22에 도시되는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치는, 반송 용기(101), 대기 반송실(102), 반송 아암(103), 로드 로크실(본 발명에 있어서의 예비 진공실에 상당함)(104, 105), 진공 반송실(106), 반송 아암(107), 성막 장치(108, 109)를 구비한다.
반송 용기(101)는, 예를 들어 25매의 웨이퍼를 수납하는 후프라 불리우는 밀폐형의 반송 용기이다. 대기 반송실(102)은 반송 아암(103)이 배치되는 대기 반송실이다. 로드 로크실(104, 105)은, 대기 분위기와 진공 분위기의 사이에서 분위기가 절환 가능하다. 진공 반송실(106)은 2기(基)의 반송 아암(107)이 배치된 진공 반송실이다. 성막 장치(108, 109)는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치이다.
반송 용기(101)는, 도시하지 않은 적재대를 구비한 반입 반출 포트에 외부로부터 반송되어, 설치된다. 반송 용기(101)가 설치된 후, 도시하지 않은 개폐 기구에 의해 대기 반송실(102)의 덮개가 개방되고, 반송 아암(103)에 의해 반송 용기(101) 내로부터 웨이퍼가 취출된다. 반송 용기(101) 내로부터 취출된 웨이퍼는, 로드 로크실(104 또는 105) 내로 반입된다. 다음에, 로드 로크실(104 또는 105)의 내부가 대기 분위기로부터 진공 분위기로 절환된다. 다음에, 반송 아암(107)에 의해 웨이퍼가 로드 로크실(104 또는 105)로부터 취출되고, 성막 장치(108 또는 109)로 반입된다. 그 후, 성막 장치(108 또는 109)에 있어서, 이미 서술한 성막 방법을 행함으로써 성막 처리가 실시된다.
본 실시 형태에서는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 예를 들어 5매 처리용의 성막 장치를 복수개, 예를 들어 2개 구비함으로써, ALD 또는 MLD의 성막 처리를 높은 스루풋으로 실시하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치(108, 109)를 이용하므로, 성막 장치의 내부에 있어서, 회전 테이블, 제1 공간, 제2 공간, 제3 공간을 둘러싸도록 보호 천장판 및 진공 용기 보호부가 설치됨으로써, 진공 용기를 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스에 대해 내식 보호하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 서술하였지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 특허 청구 범위 내에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 종단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 횡단 평면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면으로, 제1 내지 제3 공간을 도시하는 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면으로, 제1 반응 가스 공급부를 도시하는 사시도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면으로, 제3 하면부의 치수예를 설명하기 위한 횡단면도 및 종단면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 일부를 설명하기 위한 도면으로, 도 3에 있어서의 A-A선을 따른 종단면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 일부를 제2 분리 가스, 제3 분리 가스 및 제2 보호 가스가 흐르는 모습을 설명하기 위한 도면으로, 도 3에 있어서의 B-B선을 따른 종단면도.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 일부를 도시하는 파단 사시도.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 제어부의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치를 이용한 성막 방법의 순서를 설명하기 위한 공정도.
도 12는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치를 이용한 성막 방법을 설명하기 위한 도면으로, 제1 반응 가스, 제2 반응 가스 및 제1 분리 가스가 흐르는 모습을 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 제1 실시 형태의 제1 변형예에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면으로, 제3 하면부에 있어서의 보호 천장판의 형상의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 본 발명의 제1 실시 형태의 제2 변형예에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면으로, 제3 하면부에 있어서의 보호 천장판의 하면의 형상의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 15a, 도 15b 및 도 15c는 본 발명의 제1 실시 형태의 제3 변형예에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면으로, 제1 반응 가스 공급부의 가스 토출 구멍의 형상의 다른 예를 도시하는 저면도.
도 16a, 도 16b, 도 16c 및 도 16d는 본 발명의 제1 실시 형태의 제3 변형예에 관한 성막 장치를 설명하기 위한 도면으로, 제3 하면부의 형상의 다른 예를 도시하는 저면도.
도 17은 본 발명의 제1 실시 형태의 제4 변형예에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 횡단 평면도.
도 18은 본 발명의 제1 실시 형태의 제5 변형예에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 횡단 평면도.
도 19는 본 발명의 제1 실시 형태의 제6 변형예에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 사시도.
도 20은 본 발명의 제1 실시 형태의 제7 변형예에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 횡단 평면도.
도 21은 본 발명의 제1 실시 형태의 제8 변형예에 관한 성막 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 종단면도.
도 22는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 진공 용기
2 : 회전 테이블
4 : 보호 천장판
7 : 히터 유닛
10 : 반송 아암
12 : 용기 본체
13 : O링
16 : 승강 핀
20 : 케이스체
22 : 회전축
23 : 구동부
31a, 32a, 41a, 42a : 가스 도입 포트
49a : 보호 원통
49b : 보호 저판
82 : 회전 슬리브
W : 웨이퍼

Claims (20)

  1. 진공 용기 내에서 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 포함하는 적어도 2종류의 원료 가스를 차례로 공급하고, 또한 상기 적어도 2종류의 상기 원료 가스를 차례로 공급하는 공급 사이클을 실행함으로써 박막을 성막하는 성막 장치에 있어서,
    상기 진공 용기 내에 회전 가능하게 설치되고, 기판을 적재하는 기판 적재부를 구비하는 회전 테이블과,
    상기 진공 용기를 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스에 대해 내식 보호하기 위해, 상기 회전 테이블 상에 대향하여 설치되는 보호 천장판과,
    상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 공급하기 위해, 상기 회전 테이블의 주연의 서로 다른 위치로부터 회전 중심을 향해 각각 설치되는 제1 반응 가스 공급부 및 제2 반응 가스 공급부와,
    상기 제1 반응 가스와 상기 제2 반응 가스를 분리하는 제1 분리 가스를 공급하기 위해, 상기 제1 반응 가스 공급부와 상기 제2 반응 가스 공급부의 사이의 상기 회전 테이블의 주연의 위치로부터 회전 중심을 향해 설치되는 제1 분리 가스 공급부와,
    상기 제1 반응 가스 공급부를 포함하는 상기 보호 천장판의 하면은, 상기 회전 테이블로부터 제1 높이에 설치되는 제1 하면의 영역을 갖고,
    상기 제1 하면의 영역과 상기 회전 테이블의 사이에는 제1 공간이 형성되고,
    상기 제2 반응 가스 공급부를 포함하는 상기 보호 천장판의 하면은, 상기 제1 하면의 영역과 이격된 위치에 상기 회전 테이블로부터 제2 높이에 설치되는 제2 하면의 영역을 갖고,
    상기 제2 하면의 영역과 상기 회전 테이블의 사이에는 제2 공간이 형성되고,
    상기 제1 분리 가스 공급부를 포함하고 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따라 상기 제1 분리 가스 공급부의 양측에 위치하는 상기 보호 천장판의 하면은, 상기 회전 테이블로부터 상기 제1 높이 및 상기 제2 높이보다 낮은 제3 높이에 설치되는 제3 하면의 영역을 갖고,
    상기 제3 하면의 영역과 상기 회전 테이블의 사이에는, 상기 제1 분리 가스 공급부로부터 공급된 상기 제1 분리 가스가 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간으로 흐르기 위한 상기 제3 높이를 갖는 제3 공간이 형성되고,
    상기 진공 용기를 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스에 대해 내식 보호하기 위해, 상기 보호 천장판과 함께 상기 회전 테이블, 상기 제1 공간, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간을 둘러싸도록 설치되는 진공 용기 보호부와,
    상기 보호 천장판의 하면은, 상기 회전 테이블의 회전 중심의 상기 기판 적재부측에 상기 제1 반응 가스와 상기 제2 반응 가스를 분리하는 제2 분리 가스를 공급하는 제2 분리 가스 공급부가 설치되는 중심부 영역을 갖고,
    상기 제3 공간의 양측으로 토출되는 상기 제1 분리 가스 및 상기 중심부 영역으로부터 토출되는 상기 제2 분리 가스와 함께 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 배기하기 위한 배기구를 구비하고,
    제1 공간, 제3 공간, 제2 공간은 회전 테이블의 회전 방향을 따라 연속적으로 형성되어, 회전 테이블의 상면으로부터 보호 천장판의 하면의 높이가 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따라 다른, 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보호 천장판 및 상기 진공 용기 보호부는 석영 또는 세라믹으로 이루어지는, 성막 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 진공 용기의 천장판과 상기 보호 천장판의 사이에, 상기 진공 용기를 내식 보호하는 제1 보호 가스를 공급하는 제1 보호 가스 공급부를 구비하는, 성막 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 진공 용기의 저면과 상기 진공 용기 보호부의 사이에, 상기 진공 용기를 보호하는 제2 보호 가스를 공급하는 제2 보호 가스 공급부를 구비하는, 성막 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 회전 테이블의 회전 중심의 하측에 상기 제1 반응 가스와 상기 제2 반응 가스를 분리하는 제3 분리 가스를 공급하는 제3 분리 가스 공급부를 구비하는, 성막 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 진공 용기의 중심부이며 상기 보호 천장판의 하면과 상기 진공 용기의 저면의 사이에 설치된 지지 기둥과,
    상기 지지 기둥을 둘러싸고, 연직축의 주위로 회전 가능한 회전 슬리브를 구비하고,
    상기 회전 슬리브는 상기 회전 테이블의 회전축인, 성막 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기판 적재부에 적재된 상기 기판의 표면은 상기 회전 테이블의 표면과 동일한 높이이거나, 상기 회전 테이블의 상기 표면보다 상기 기판의 상기 표면이 낮은 위치인, 성막 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 반응 가스 공급부, 상기 제2 반응 가스 공급부 및 상기 제1 분리 가스 공급부로 가스를 각각 도입하기 위한 가스 도입 포트는, 상기 회전 테이블의 회전 중심측 또는 주연측에 설치되는, 성막 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 분리 가스 공급부에는 상기 회전 테이블의 회전 중심측으로부터 주연측을 향해 토출 구멍이 배열되는, 성막 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 진공 용기의 저면의 주연이며, 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간의 부근에 각각 설치된 제1 배기구 및 제2 배기구를 구비하는, 성막 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제3 공간의 압력은 상기 제1 공간의 압력 및 상기 제2 공간의 압력보다 높은, 성막 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제3 하면의 영역은 상기 회전 테이블의 회전 중심으로부터 주연에 위치할수록 폭이 넓은 형상을 갖는, 성막 장치.
  13. 제1항에 기재된 성막 장치와,
    상기 성막 장치에 기밀하게 접속되고, 내부에 기판 반송부가 설치된 진공 반송실과,
    상기 진공 반송실에 기밀하게 접속되고, 진공 분위기와 대기 분위기의 사이에서 분위기가 절환 가능한 예비 진공실을 구비하는, 기판 처리 장치.
  14. 진공 용기를 내식 보호하기 위한 진공 용기 보호부로 둘러싸이는 공간에 있어서, 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 포함하는 적어도 2종류의 원료 가스를 차례로 공급하고, 또한 상기 적어도 2종류의 상기 원료 가스를 차례로 공급하는 공급 사이클을 실행함으로써 기판 상에 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 분리하여 공급하면서 박막을 성막하는 성막 방법이며,
    상기 진공 용기 내의 회전 테이블에 기판을 적재하고,
    상기 회전 테이블을 회전시키고,
    제1 반응 가스 공급부로부터, 상기 회전 테이블 상면과 상기 진공 용기 보호부의 천장판의 사이에 형성되는 제1 공간에 상기 제1 반응 가스를 공급하고,
    상기 제1 반응 가스 공급부에 대해 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따른 상이한 위치에 설치되는 제2 반응 가스 공급부로부터, 상기 회전 테이블 상면과 상기 진공 용기 보호부의 상기 천장판의 사이에 형성되는 제2 공간으로 상기 제2 반응 가스를 공급하고,
    상기 제1 반응 가스 공급부와 상기 제2 반응 가스 공급부의 사이에 설치되는 제1 분리 가스 공급부로부터, 상기 회전 테이블 상면과 상기 진공 용기 보호부의 상기 천장판의 사이에 형성되는 제3 공간이며, 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간보다도 낮은 당해 제3 공간으로 상기 제1 분리 가스를 공급하고,
    상기 천장판의 하면이며 상기 회전 테이블 상측의 중심부 영역으로 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 분리하는 제2 분리 가스를 공급하고,
    상기 회전 테이블의 회전에 수반하여 상기 기판을 이동시킴으로써, 상기 기판의 표면으로의 상기 제1 반응 가스의 공급, 상기 제1 반응 가스의 정지, 상기 제2 반응 가스의 공급 및 상기 제2 반응 가스의 정지를 반복하여, 상기 제1 분리 가스 및 상기 제2 분리 가스와 함께 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 배기함으로써 박막을 성막하고,
    제1 공간, 제3 공간, 제2 공간은 회전 테이블의 회전 방향을 따라 연속적으로 형성되어, 회전 테이블의 상면으로부터 보호 천장판의 하면의 높이가 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따라 다른, 성막 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 진공 용기 보호부와 상기 진공 용기의 사이의 공간인 보호 공간에 상기 진공 용기를 내식 보호하는 제1 보호 가스를 유통시키고, 상기 보호 공간의 압력을 상기 진공 용기 보호부로 둘러싸이는 공간의 압력보다 높게 하여 행하는, 성막 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 반응 가스를 공급할 때에, 상기 회전 테이블 상측의 상기 제1 반응 가스를 공급하는 영역의 일부이며 상기 제1 반응 가스 공급부를 포함하는 부분에 있어서의 상기 회전 테이블 상면으로부터 상기 진공 용기 보호 부의 상기 천장판까지의 높이를, 상기 제1 반응 가스를 공급하는 영역의 다른 부분에 있어서의 상기 회전 테이블 상면으로부터 상기 진공 용기 보호부의 상기 천장판까지의 높이보다 낮게 하여 행하는, 성막 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제2 반응 가스를 공급할 때에, 상기 회전 테이블 상측의 상기 제2 반응 가스를 공급하는 영역의 일부이며 상기 제2 반응 가스 공급부를 포함하는 부분에 있어서의 상기 회전 테이블 상면으로부터 상기 진공 용기 보호부의 상기 천장판까지의 높이를, 상기 제2 반응 가스를 공급하는 영역의 다른 부분에 있어서의 상기 회전 테이블 상면으로부터 상기 진공 용기 보호부의 상기 천장판까지의 높이보다 낮게 하여 행하는, 성막 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 회전 테이블을 가열하면서 행하는, 성막 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 진공 용기 보호부와 상기 진공 용기의 저면의 사이에 제2 보호 가스를 유통시키는, 성막 방법.
  20. 컴퓨터에, 성막 장치의 진공 용기를 내식 보호하기 위한 진공 용기 보호부로 둘러싸이는 공간에 있어서 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 포함하는 적어도 2종류의 원료 가스를 차례로 공급하고, 또한 상기 적어도 2종류의 상기 원료 가스를 차례로 공급하는 공급 사이클을 실행함으로써 기판 상에 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 분리하여 공급하면서 박막을 성막하는 성막 처리를 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체이며, 상기 프로그램은,
    상기 기판이 적재된 회전 테이블을 회전하는 순서와,
    제1 반응 가스 공급부로부터, 상기 회전 테이블 상면과 상기 진공 용기 보호부의 천장판의 사이에 형성되는 제1 공간으로 상기 제1 반응 가스를 공급하는 순서와,
    상기 제1 반응 가스 공급부에 대해 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따른 상이한 위치에 설치되는 제2 반응 가스 공급부로부터, 상기 회전 테이블 상면과 상기 진공 용기 보호부의 상기 천장판의 사이에 형성되는 제2 공간으로 상기 제2 반응 가스를 공급하는 순서와,
    상기 제1 반응 가스 공급부와 상기 제2 반응 가스 공급부의 사이에 설치되는 제1 분리 가스 공급부로부터, 상기 회전 테이블 상면과 상기 진공 용기 보호부의 상기 천장판의 사이에 형성되는 제3 공간이며, 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간보다도 낮은 당해 제3 공간으로 상기 제1 분리 가스를 공급하는 순서와,
    상기 천장판의 하면이며 상기 회전 테이블 상측의 중심부 영역으로 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 분리하는 제2 분리 가스를 공급하는 순서와,
    상기 회전 테이블의 회전에 수반하여 상기 기판을 이동시킴으로써, 상기 기판의 표면으로의 상기 제1 반응 가스의 공급, 상기 제1 반응 가스의 정지, 상기 제2 반응 가스의 공급 및 상기 제2 반응 가스의 정지를 반복하여, 상기 제1 분리 가스 및 상기 제2 분리 가스와 함께 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 배기함으로써 박막을 성막하는 순서를 상기 컴퓨터에 실행시키고,
    상기 성막 장치는 제1 공간, 제3 공간, 제2 공간이 회전 테이블의 회전 방향을 따라 연속적으로 형성되어, 회전 테이블의 상면으로부터 보호 천장판의 하면의 높이가 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따라 다른, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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