KR101614276B1

KR101614276B1 - 기판 처리 장치, 개체 및 반도체 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR101614276B1
Application number: KR1020130108828A
Authority: KR
Inventors: 카즈유키 토요다; 오사무 카사하라; 테츠아키 이나다; 쥰이치 타나베; 타츠시 우에다
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2016-04-21
Also published as: KR20140041340A

Abstract

본 발명은 복수의 처리 영역을 포함하는 기판 처리 장치에서 각 처리 영역에서의 처리 시간이 다른 경우에도 대응 가능한 기판 처리 장치가 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위해, 복수의 기판을 재치(載置) 가능한 기판 재치부; 상기 기판 재치부를 소정의 각속도로 회전시키는 것에 의해 복수의 영역을 통과시켜 상기 기판을 처리하는 처리실; 상기 처리실의 상측에 설치된 개체(蓋體); 상기 개체에 고정되고, 상기 영역의 중심으로부터 방사 형상으로 연장하도록 구성되는 가스 가이드부; 및 상기 복수의 영역 내의 분위기를 배기하는 배기관;을 포함하고, 상기 복수의 영역은 각각 가스가 공급되는 가스 공급 영역을 포함하고, 상기 처리실은 상기 기판 재치부의 일부가 상기 가스 공급 영역을 통과하는 시간에 대응한 상기 각속도로 설정된 상태에서 상기 기판 재치부가 회전되도록 구성되고, 상기 가스 가이드부에 설치된 최단(最端)의 분출공이 상기 기판 재치부를 회전시킬 때에 상기 기판이 통과하는 경로보다 외주가 되도록 구성되고, 상기 분출공으로부터 상기 기판에 공급된 상기 가스가 상기 기판 재치부의 외주와 상기 처리실의 측벽 사이에 설치되는 공간을 개재하여 상기 배기관으로부터 배기되도록 구성되는 기판 처리 장치가 제공된다.

Description

기판 처리 장치, 개체 및 반도체 장치의 제조 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, LID AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 디바이스 작성 공정에서 실리콘 웨이퍼 등의 처리 기판을 가열하면서 상기 처리 기판의 표면에 박막을 형성하는 기판 처리 장치, 기판 처리 장치에 탑재되는 개체(蓋體), 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

예컨대 플래시 메모리나 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등의 반도체 장치를 제조할 때, 기판 상에 박막을 형성하는 기판 처리 공정이 실시되는 경우가 있다.

박막을 형성하는 공정에서는 형성하는 박막의 종류나 그 막 두께에 의해 다양한 처리 조건이 설정된다. 처리 조건이란 예컨대 기판 온도, 가스의 종류, 기판의 처리 시간, 처리실의 압력 등을 말한다.

전술의 기판 상에 박막을 형성하는 공정의 일 공정을 실시하는 기판 처리 장치의 하나로서 기판 재치대(載置臺) 상에 재치된 복수의 기판에 대하여 동시에 박막을 형성하는 것이 가능한 박막 증착 장치가 알려져 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).

이 박막 증착 장치는 복수의 처리 영역에 등분할(等分割)된 처리실을 포함하고, 각각의 영역에 다른 가스종을 공급한다. 복수의 기판이 기판 처리 장치 내에서 복수로 분할된 처리 영역을 통과하는 것에 의해 박막을 형성한다.

1. 일본 특표 2008-524842호 공보

하지만 전술한 박막 증착 장치에서는 처리 조건 중 하나인 기판의 처리 시간이 각 처리 영역에서 일정해진다. 그렇기 때문에 예컨대 각 처리 영역에서 다른 처리 시간으로 기판을 처리하는 경우, 원하는 막을 형성하는 것은 곤란했다. 그래서 본 발명에서는 각 처리 영역에서의 처리 시간이 다른 경우에도 대응 가능한 기판 처리 장치, 기판 처리 장치에 탑재되는 개체 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태에 의하면, 복수의 기판을 재치(載置) 가능한 기판 재치부; 상기 기판 재치부를 소정의 각속도로 회전시키는 것에 의해 복수의 영역을 통과시켜 상기 기판을 처리하는 처리실; 상기 처리실의 상측에 설치된 개체(蓋體); 상기 개체에 고정되고, 상기 영역의 중심으로부터 방사 형상으로 연장하도록 구성되는 가스 가이드부; 및 상기 복수의 영역 내의 분위기를 배기하는 배기관;을 포함하고, 상기 복수의 영역은 각각 가스가 공급되는 가스 공급 영역을 포함하고, 상기 처리실은 상기 기판 재치부의 일부가 상기 가스 공급 영역을 통과하는 시간에 대응한 상기 각속도로 설정된 상태에서 상기 기판 재치부가 회전되도록 구성되고, 상기 가스 가이드부에 설치된 최단(最端)의 분출공이 상기 기판 재치부를 회전시킬 때에 상기 기판이 통과하는 경로보다 외주가 되도록 구성되고, 상기 분출공으로부터 상기 기판에 공급된 상기 가스가 상기 기판 재치부의 외주와 상기 처리실의 측벽 사이에 설치되는 공간을 개재하여 상기 배기관으로부터 배기되도록 구성되는 기판 처리 장치가 제공된다.

또한 본 발명의 다른 형태에 의하면, 복수의 기판이 재치되는 회전 가능한 기판 재치부를 소정의 각속도로 회전시키는 것에 의해 복수의 영역을 통과시켜 상기 기판을 처리하는 처리실에 탑재되는 개체로서, 상기 영역의 중심으로부터 방사 형상으로 연장하도록 구성되는 가스 가이드부;를 적어도 포함하고, 상기 복수의 영역은 각각의 가스가 공급되는 가스 공급 영역을 포함하고, 상기 기판 재치부의 일부가 상기 가스 공급 영역을 통과하는 시간에 대응한 상기 각속도로 설정된 상태에서 상기 기판 재치부가 회전되도록 구성되고, 상기 가스 가이드부에 설치된 최단의 분출공이 상기 기판 재치부를 회전시킬 때에 상기 기판이 통과하는 경로보다 외주가 되도록 구성되고, 상기 분출공으로부터 상기 기판에 공급된 상기 가스가 상기 기판 재치부의 외주와 상기 처리실의 측벽 사이에 설치되는 공간을 개재하여 배기관으로부터 배기되도록 구성되는 상기 처리실에 탑재되는 개체가 제공된다.

또한 본 발명의 다른 형태에 의하면, 복수의 기판을 재치 가능한 기판 재치부의 일부가 가스 공급 영역을 통과하는 시간에 대응한 각속도로 설정된 상태에서 상기 기판 재치부가 회전되도록 구성되고, 개체의 중심으로부터 방사 형상으로 연장하도록 상기 개체에 고정되는 가스 가이드부에 설치된 최단의 분출공이 상기 기판 재치부를 회전시킬 때에 상기 기판이 통과하는 경로보다 외주가 되도록 구성되고, 상기 분출공으로부터 상기 기판에 공급된 가스가 상기 기판 재치부의 외주와 처리실의 측벽 사이에 설치되는 공간을 개재하여 배기되도록 구성되는 상기 처리실에 복수의 기판을 반입하는 공정; 상기 복수의 기판을 상기 기판 재치부에 재치하는 공정; 상기 기판 재치부를 회전하면서 상기 가스 공급 영역에 가스를 공급하는 공정; 및 상기 처리실로부터 기판을 반출하는 공정;을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 각 처리 영역에서의 처리 시간이 다른 경우에도 대응 가능한 기판 처리 장치, 기판 처리 장치에 탑재되는 개체 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 클러스터형 기판 처리 장치의 횡단면(橫斷面) 개략도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 반응 용기의 개략 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 처리로의 횡단면 개략도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 처리로의 종단면(縱斷面) 개략도이며, 도 3에 도시하는 처리로의 A-A’선 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 처리 가스 공급부로부터 공급된 처리 가스를 플라즈마 상태로 하는 플라즈마 생성부로서의 빗형[Comb-shaped] 전극의 개요 구성도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 처리로의 횡단면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 가스 공급 영역에서의 처리 시간을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정에서 성막 공정에서의 기판으로의 처리를 도시하는 플로우 차트.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 처리로의 횡단면도.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 샤워 헤드의 도면.
도 13은 비교예에서의 처리로의 횡단면도.
도 14는 비교예에서의 처리로의 종단면도.
도 15는 비교예에서의 처리로의 가스 공급 상태를 도시하는 횡단면도.
도 16은 비교예에서의 가스 공급 영역에서의 처리 시간을 도시하는 도면.
도 17은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 처리로의 종단면도.
도 18은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 처리로의 횡단면도.

이하에 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

(1) 기판 처리 장치의 구성

도 1은 본 실시 형태에 따른 클러스터형의 기판 처리 장치의 횡단면도다. 또한 본 발명이 적용되는 기판 처리 장치에서는 반도체 기판으로서의 기판(200)을 반송하는 캐리어로서 FOUP(Front Opening Unified Pod: 이하, 포드라고 부른다)가 사용된다. 본 실시 형태에 따른 클러스터형 기판 처리 장치의 반송 장치는 진공측과 대기(大氣)측으로 나뉜다. 본 명세서에서 「진공」이란 공업적 진공을 의미한다. 또한 설명의 편의 상, 도 1의 진공 반송실(103)로부터 대기 반송실(121)로 향하는 방향을 전측(前側)이라고 부른다.

(진공측의 구성)

클러스터형의 기판 처리 장치(100)는 그 내부를 진공 상태 등의 대기압 미만의 압력(예컨대 100Pa)으로 감압 가능한 로드록 챔버 구조로 구성된 제1 반송실로서의 진공 반송실(103)을 구비한다. 진공 반송실(103)의 광체(101)(筐體)는 평면시(平面視)가 예컨대 육각형으로 상하 양(兩) 단(端)이 폐색(閉塞)된 상자 형상으로 형성된다.

진공 반송실(103)의 광체(101)를 구성하는 6매의 측벽 중 전측에 위치하는 2매의 측벽에는 게이트 밸브(126, 127)를 개재하여 로드록 실(122, 123)이 진공 반송실(103)과 연통(連通) 가능하도록 각각 설치된다.

진공 반송실(103)의 다른 4매의 측벽 중 2매의 측벽에는 게이트 밸브(244a, 244b)를 개재하여 프로세스 챔버(202a, 202b)가 진공 반송실(103)과 연통 가능하도록 각각 설치된다. 프로세스 챔버(202a, 202b)에는 후술하는 처리 가스 공급부, 불활성 가스 공급부, 배기부 등이 설치된다. 프로세스 챔버(202a, 202b)는 후술하는 바와 같이 1개의 반응 용기 내에 복수의 처리 영역 및 처리 영역과 같은 수의 퍼지 영역이 교호(交互)적으로 배열된다. 그리고 반응 용기(203) 내에 설치되는 기판 지지부로서의 서셉터(217)(기판 재치부, 회전 트레이라고도 부른다)를 회전시켜서 기판인 기판(200)이 처리 영역 및 퍼지 영역을 교호적으로 통과하도록 구성된다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해 기판(200)에 처리 가스 및 불활성 가스가 교호적으로 공급되어 다음과 같은 기판 처리가 수행된다. 구체적으로는 기판(200) 상에 박막을 형성하는 처리나, 기판(200) 표면을 산화, 질화, 탄화 등 하는 처리나, 기판(200) 표면을 에칭하는 처리 등의 각종 기판 처리가 수행된다.

진공 반송실(103)의 나머지의 2매의 측벽에는 게이트 밸브(244c, 244d)를 개재하여 냉각실(202c, 202d)이 진공 반송실(103)과 연통 가능하도록 각각 설치된다.

진공 반송실(103) 내에는 제1 반송 기구로서의 진공 반송 로봇(112)이 설치된다. 진공 반송 로봇(112)은 로드록 실(122, 123)과, 프로세스 챔버(202a, 202b)와, 냉각실(202c, 202d) 사이에서 예컨대 2매의 기판(200)(도 1에 점선으로 도시한다)을 동시에 반송 가능하도록 구성된다. 진공 반송 로봇(112)은 엘리베이터(115)에 의해 진공 반송실(103)의 기밀성을 유지하면서 승강 가능하도록 구성된다. 또한 로드록 실(122, 123)의 게이트 밸브(126, 127), 프로세스 챔버(202a, 202b)의 게이트 밸브(244a, 244b), 냉각실(202c, 202d)의 게이트 밸브(244c, 244d)의 각각의 근방에는 기판(200)의 유무를 검지하는 도시되지 않는 기판 검지 센서가 설치된다. 기판 검지 센서를 기판 검지부라고도 부른다.

로드록 실(122, 123)은 내부가 진공 상태 등의 대기압 미만의 압력(감압)으로 감압 가능한 로드록 챔버 구조로 구성된다. 즉, 로드록 실 전측에는 게이트 밸브(128, 129)를 개재하여 후술하는 제2 반송실로서의 대기 반송실(121)이 설치된다. 이로 인해 게이트 밸브(126~129)를 닫고 로드록 실(122, 123) 내부를 진공 배기한 후, 게이트 밸브(126, 127)를 여는 것에 의해 진공 반송실(103)의 진공 상태를 보지(保持)하면서 로드록 실(122, 123)과 진공 반송실(103) 사이에서 기판(200)을 반송 가능하도록 한다. 또한 로드록 실(122, 123)은 진공 반송실(103) 내에 반입하는 기판(200)을 일시적으로 수납하는 예비실로서 기능한다. 이 때 로드록 실(122) 내 기판 재치부(140) 상과 로드록 실(123) 내 기판 재치부(141) 상에 각각 기판(200)이 재치되도록 구성된다.

(대기측의 구성)

기판 처리 장치(100)의 대기측에는 대략 대기압 하에서 이용되는 제2 반송실로서의 대기 반송실(121)이 설치된다. 즉, 로드록 실(122, 123) 전측[진공 반송실(103)과 다른 측]에는 게이트 밸브(128, 129)를 개재하여 대기 반송실(121)이 설치된다. 또한 대기 반송실(121)은 로드록 실(122, 123)과 연통 가능하도록 설치된다.

대기 반송실(121)에는 기판(200)을 이재(移載)하는 제2 반송 기구로서의 대기 반송 로봇(124)이 설치된다. 대기 반송 로봇(124)은 대기 반송실(121)에 설치된 도시되지 않는 엘리베이터에 의해 승강되도록 구성되는 것과 함께, 도시되지 않는 리니어 액츄에이터에 의해 좌우 방향에 왕복 이동되도록 구성된다. 또한 대기 반송실(121)의 게이트 밸브(128, 129)의 근방에는 기판(200)의 유무를 검지하는 도시되지 않는 기판 검지 센서가 설치된다. 기판 검지 센서를 기판 검지부라고도 부른다.

또한 대기 반송실(121) 내에는 기판(200)의 위치 보정 장치로서 노치(notch) 맞춤 장치(106)가 설치된다. 노치 맞춤 장치(106)는 기판(200)의 결정(結晶) 방향이나 위치 맞춤 등을 기판(200)의 노치로 파악하고, 그 파악한 정보에 기초하여 기판(200)의 위치를 보정한다. 또한 노치 맞춤 장치(106) 대신에 도시되지 않는 오리엔테이션 플랫(Orientation Flat) 맞춤 장치가 설치되어도 좋다. 그리고 대기 반송실(121)의 상부에는 클린 에어를 공급하는 도시되지 않는 클린 유닛이 설치된다.

대기 반송실(121)의 광체(125) 전측에는 기판(200)을 대기 반송실(121) 내외에 반송하는 기판 반송구(134)와, 포드 오프너(108)가 설치된다. 기판 반송구(134)를 개재하여 포드 오프너(108)와 반대측, 즉 광체(125)의 외측에는 로드 포트(105)(I/O스테이지)가 설치된다. 로드 포트(105) 상에는 복수 매의 기판(200)을 수납하는 포드(109)가 재치된다. 또한 대기 반송실(121) 내에는 기판 반송구(134)를 개폐하는 덮개(도시되지 않음)나, 포드(109)의 캡 등을 개폐시키는 개폐 기구(도시되지 않음)와, 개폐 기구를 구동(驅動)하는 개폐 기구 구동부(도시되지 않음)가 설치된다. 포드 오프너(108)는 로드 포트(105)에 재치된 포드(109)의 캡을 개폐하는 것에 의해 포드(109)에 대한 기판(200)의 출입을 가능하게 한다. 또한 포드(109)는 도시되지 않는 반송 장치(RGV)에 의해 로드 포트(105)에 대하여 반입(공급) 및 반출(배출)되도록 이루어진다.

주로 진공 반송실(103), 로드록 실(122, 123), 대기 반송실(121) 및 게이트 밸브(126~129)에 의해 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 반송 장치가 구성된다.

또한 기판 처리 장치(100)의 반송 장치의 구성 각(各) 부(部)에는 후술하는 제어부(221)가 전기적으로 접속된다. 그리고 전술한 구성 각 부의 동작을 각각 제어하도록 구성된다.

(기판 반송 동작)

다음으로 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100) 내에서의 기판(200)의 반송 동작을 설명한다. 또한 기판 처리 장치(100)의 반송 장치의 구성 각 부의 동작은 제어부(221)에 의해 제어된다.

우선 예컨대 25매의 미처리의 기판(200)을 수납한 포드(109)가 도시되지 않는 반송 장치에 의해 기판 처리 장치(100)에 반입된다. 반입된 포드(109)는 로드 포트(105) 상에 재치된다. 개폐 기구는 덮개 및 포드(109)의 캡을 제거하여 기판 반송구(134) 및 포드(109)의 기판 출입구를 개방한다.

포드(109)의 기판 출입구를 개방하면, 대기 반송실(121) 내에 설치된 대기 반송 로봇(124)은 포드(109)로부터 기판(200)을 1매 픽업하고 노치 맞춤 장치(106) 상에 재치한다.

노치 맞춤 장치(106)는 재치된 기판(200)을 수평의 종횡 방향(X방향, Y방향) 및 원주 방향으로 움직여서 기판(200)의 노치 위치 등을 조정한다. 노치 맞춤 장치(106)로 1매째의 기판(200)의 위치를 조정 중에 대기 반송 로봇(124)은 2매째의 기판(200)을 포드(109)로부터 픽업하여 대기 반송실(121) 내에 반입하고 대기 반송실(121) 내에서 대기한다.

노치 맞춤 장치(106)에 의해 1매째의 기판(200)의 위치 조정이 종료한 후, 대기 반송 로봇(124)은 노치 맞춤 장치(106) 상의 1매째의 기판(200)을 픽업한다. 대기 반송 로봇(124)은 그 때 대기 반송 로봇(124)이 보지하는 2매째의 기판(200)을 노치 맞춤 장치(106) 상에 재치한다. 그 후, 노치 맞춤 장치(106)는 재치된 2매째의 기판(200)의 노치 위치 등을 조정한다.

다음으로 게이트 밸브(128)가 열리고, 대기 반송 로봇(124)은 1매째의 기판(200)을 로드록 실(122) 내에 반입하여 기판 재치부(140) 상에 재치한다. 이 이재 작업 중에는 진공 반송실(103)측의 게이트 밸브(126)는 폐색되고, 진공 반송실(103) 내의 감압 분위기는 유지된다. 1매째의 기판(200)의 기판 재치부(140) 상으로의 이재가 완료하면 게이트 밸브(128)가 폐색되고, 로드록 실(122) 내가 도시되지 않는 배기 장치에 의해 부압이 되도록 배기된다.

이후, 대기 반송 로봇(124)은 전술한 동작을 반복한다. 단, 로드록 실(122)이 부압 상태의 경우, 대기 반송 로봇(124)은 로드록 실(122) 내로의 기판(200)의 반입을 실행하지 않고, 로드록 실(122)의 직전 위치에서 정지해서 대기한다.

로드록 실(122) 내가 미리 설정된 압력값(예컨대 100Pa)으로 감압되면, 게이트 밸브(126)가 열려서 로드록 실(122)과 진공 반송실(103)이 연통된다. 계속해서 진공 반송실(103) 내에 배치된 진공 반송 로봇(112)은 기판 재치부(140)로부터 1매째의 기판(200)을 픽업해서 진공 반송실(103) 내에 반입한다.

진공 반송 로봇(112)이 기판 재치부(140)로부터 1매째의 기판(200)을 픽업한 후, 게이트 밸브(126)가 닫히고, 로드록 실(122) 내가 대기압으로 복귀시켜지고, 로드록 실(122) 내에 다음 기판(200)을 반입하기 위한 준비가 수행된다. 그것과 병행해서 소정의 압력(예컨대 100Pa)의 프로세스 챔버(202a)의 게이트 밸브(244a)가 열리고, 진공 반송 로봇(112)이 1매째의 기판(200)을 프로세스 챔버(202a) 내에 반입한다. 이 동작을 프로세스 챔버(202a) 내에 기판(200)이 임의의 매수(예컨대 5매) 반입될 때까지 반복한다. 프로세스 챔버(202a) 내로의 임의의 매수(예컨대 5매)의 기판(200)의 반입이 완료되면, 게이트 밸브(244a)가 닫힌다. 그리고 프로세스 챔버(202a) 내에 후술하는 가스 공급부로부터 처리 가스가 공급되고, 기판(200)에 소정의 처리가 수행된다.

프로세스 챔버(202a)에서 소정의 처리가 종료되고, 후술하는 바와 같이 프로세스 챔버(202a) 내에서 기판(200)의 냉각이 종료되면, 게이트 밸브(244a)가 열린다. 그 후, 진공 반송 로봇(112)에 의해 처리 완료된 기판(200)이 프로세스 챔버(202a) 내로부터 진공 반송실(103)로 반출된다. 반출된 후, 게이트 밸브(244a)가 닫힌다.

계속해서 게이트 밸브(127)가 열리고 프로세스 챔버(202a)로부터 반출한 기판(200)은 로드록 실(123) 내에 반입되어 기판 재치부(141) 상에 재치된다. 또한 로드록 실(123)은 도시되지 않는 배기 장치에 의해 미리 설정된 압력값으로 감압된다. 그리고 게이트 밸브(127)가 닫히고, 로드록 실(123)에 접속된 도시되지 않는 불활성 가스 공급부로부터 불활성 가스가 도입되어 로드록 실(123) 내의 압력이 대기압으로 복귀한다.

로드록 실(123) 내의 압력이 대기압으로 복귀하면, 게이트 밸브(129)가 열린다. 계속해서 대기 반송 로봇(124)이 기판 재치부(141) 상으로부터 처리 완료된 기판(200)을 픽업하여 대기 반송실(121) 내에 반출한 후, 게이트 밸브(129)가 닫힌다. 그 후, 대기 반송 로봇(124)은 대기 반송실(121)의 기판 반송구(134)를 통해서 처리 완료된 기판(200)을 포드(109)에 수납한다. 여기서 포드(109)의 캡은 최대 25매의 기판(200)이 복귀될 때까지 계속 열어도 좋고, 속이 빈 포드(109)에 수납하지 않고 기판을 반출한 포드(109)에 두어도 좋다.

전술의 공정에 의해 포드(109) 내의 모든 기판(200)에 소정의 처리가 수행되고, 처리 완료된 25매의 모든 기판(200)이 소정의 포드(109)에 수납되면, 포드(109)의 캡과, 기판 반송구(134)의 덮개가 개폐 기구에 의해 닫힌다. 그 후, 포드(109)는 로드 포트(105) 상으로부터 다음 공정으로 도시되지 않는 반송 장치에 의해 반송된다. 이상의 동작이 반복되는 것에 의해 기판(200)이 25매씩 순차 처리된다.

(2) 프로세스 챔버의 구성

계속해서 본 실시 형태에 따른 처리로로서의 프로세스 챔버(202a)의 구성에 대하여 주로 도 2 내지 도 4를 이용하여 설명한다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 반응 용기의 개략 사시도다. 도 3은 본 실시 형태에 따른 처리로의 횡단면 개략도다. 도 4는 본 실시 형태에 따른 처리로의 종단면 개략도이며, 도 3에 도시하는 처리로의 A-A’선 단면도다. 또한 프로세스 챔버(202b)에 대해서는 프로세스 챔버(202a)와 마찬가지로 구성되기 때문에 설명을 생략한다.

(반응 용기)

도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이 처리로로서의 프로세스 챔버(202a)는 원통 형상의 처리실 벽(203a)과, 후술하는 개체(300)와, 저벽(203b)(底壁)으로 구성되는 기밀을 유지하는 반응 용기(203)를 구비한다. 반응 용기(203) 내에는 기판(200)의 처리 공간(201)이 형성된다. 반응 용기(203) 내의 처리 공간(201)의 상측에는 중심부로부터 방사 형상으로 연장하는 4매의 칸막이 판(205)이 설치된다.

4매의 칸막이 판(205)(분할 구조체)은 처리 공간(201)을 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)으로 구분하도록(분할하도록) 구성된다. 즉, 4매의 칸막이 판(205)은 처리 공간(201)을, 반응 용기(203) 내를 제1 처리 영역(201a)과 제1 퍼지 영역(204a)과 제2 처리 영역(201b)과 제2 퍼지 영역(204b)으로 분할하는 분할 구조체로서 이용된다. 바람직하게는 처리 공간은 2개 이상의 처리 영역으로 분할하도록 2개 이상의 분할 구조체가 구성되면 좋다. 이 칸막이 판(205)은 반응 용기(203)의 덮개가 되는 원판(300)에 원판(300)의 중심으로부터 방사 형상으로 설치된다. 원판(300)은 칸막이 판 사이의 각도를 임의로 설정할 수 있도록 설치 가능한 구조로 이루어진다.

또한 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)은 후술하는 서셉터(217)의 회전 방향을 따라 이 순서대로 배열되도록, 즉 처리 영역과 퍼지 영역이 교호(交互)적으로 배열되도록 구성된다. 바꾸어 말하면, 인접하는 분할 구조체 사이에 가스 공급 영역인 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)이 배치된다.

후술하는 바와 같이 서셉터(217)를 회전시키는 것에 의해 서셉터(217) 상에 재치된 기판(200)은 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)의 순서대로 이동된다. 또한 후술하는 바와 같이 제1 처리 영역(201a) 내에는 제1 가스로서의 제1 처리 가스가 공급되고, 제2 처리 영역(201b) 내에는 제2 가스로서의 제2 처리 가스가 공급되고, 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내에는 불활성 가스가 공급되도록 구성된다. 그렇기 때문에 서셉터(217)를 회전시키는 것에 의해, 기판(200) 상에는 제1 처리 가스, 불활성 가스, 제2 처리 가스, 불활성 가스가 이 순서대로 공급된다. 서셉터(217) 및 가스 공급계의 구성에 대해서는 후술한다.

칸막이 판(205)의 단부(端部)와 반응 용기(203)의 측벽(203a) 사이에는 소정의 폭의 극간(隙間)이 설치되고, 이 극간을 가스가 통과할 수 있도록 구성된다. 이 극간을 개재하여 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내로부터 제1 처리 영역(201a) 내 및 제2 처리 영역(201b) 내를 향하여 불활성 가스를 분출시킨다. 이와 같이 하는 것에 의해 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내로의 처리 가스의 침입을 억제할 수 있고, 처리 가스의 반응이나, 그 반응에 의한 이물(異物)의 생성을 억제한다.

(서셉터)

도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이 칸막이 판(205)의 하측, 즉 처리 공간(201) 내의 저측(底側) 중앙에는 반응 용기(203)의 지름 방향 중심에 회전축의 중심을 포함하고, 원하는 각속도로 회전하도록 구성된 서셉터(217)가 설치된다. 서셉터(217)를 기판 지지부라고도 부른다. 서셉터(217)는 기판(200)의 금속 오염을 저감할 수 있도록 예컨대 질화알루미늄(AlN), 세라믹스, 석영 등의 비금속 재료로 형성된다. 또한 서셉터(217)와 반응 용기(203)는 전기적으로 절연(絶緣)된다. 서셉터(217)의 상방(上方)에는 서셉터(217)와 대향하도록 반응 용기(203)의 덮개로서 기능하는 개체(300)가 설치된다. 이 개체(300)는 처리실 벽(203a)으로부터 제거 가능하도록 구성되고, 칸막이 판(205)이 설치된다.

서셉터(217)의 외주와 처리실 벽(203a) 사이에는 후술하는 배기관(231)에 연통하는 가스 배기 공간(211)이 설치되고, 이 공간을 개재하여 가스가 배기된다.

서셉터(217)는 반응 용기(203) 내에서 복수 매(본 실시 형태에서는 예컨대 5매)의 기판(200)을 동일 면 상, 또는 동일 원주 상에 배열하여 지지하도록 구성된다. 여기서의 동일 면 상은 완전한 동일 면에 한정되지 않는다. 예컨대 서셉터(217)를 상면에서 보았을 때에 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 복수 매의 기판(200)이 서로 중첩되지 않도록 배열되면 좋다.

또한 서셉터(217) 표면에서의 기판(200)의 지지 위치에는 도시되지 않는 원 형상의 요부(凹部)를 설치해도 좋다. 이 요부는 그 지름이 기판(200)의 지름보다 약간 크게 되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이 요부 내에 기판(200)을 재치하는 것에 의해 기판(200)의 위치 결정을 용이하게 수행할 수 있다. 또한 서셉터가 회전할 때, 기판(200)에 원심력이 발생하지만, 기판(200)을 요부 내에 재치하는 것에 의해 원심력에 의한 기판(200)의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 서셉터(217)에는 서셉터(217)를 승강시키는 승강 기구(268)가 설치된다. 서셉터(217)에는 관통공(217a)이 복수 설치된다. 전술한 반응 용기(203)의 저면에는 기판 승강핀(266)이 복수 설치된다. 기판 승강핀(266)은 반응 용기(203) 내로의 기판(200)의 반입·반출 시에 기판(200)을 승강시켜서 기판(200)의 이면(裏面)을 지지한다. 관통공(217a) 및 기판 승강핀(266)은 기판 승강핀(266)이 상승되었을 때 또는 승강 기구(268)에 의해 서셉터(217)가 하강되었을 때에, 기판 승강핀(266)이 서셉터(217)와는 접촉하지 않는 상태에서 관통공(217a)을 통과하도록 서로 배치된다.

승강 기구(268)에는 서셉터(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치된다. 회전 기구(267)의 도시되지 않는 회전축은 서셉터(217)에 접속되고, 회전 기구(267)를 작동시키는 것에 의해 서셉터(217)를 회전시킬 수 있도록 구성된다. 회전 기구(267)에는 후술하는 제어부(221)가 커플링부(도시되지 않음)를 개재하여 접속된다. 커플링부는 회전측과 고정측 사이를 금속 브러쉬 등에 의해 전기적으로 접속하는 슬립링 기구로서 구성된다. 이에 의해 서셉터(217)의 회전이 방해되지 않도록 이루어진다. 제어부(221)는 서셉터(217)를 소정의 속도로 소정 시간 회전시키도록, 회전 기구(267)로의 통전 상태를 제어하도록 구성된다. 전술한 바와 같이 서셉터(217)를 회전시키는 것에 의해 서셉터(217) 상에 재치된 기판(200)은 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b) 및 제2 퍼지 영역(204b)을 이 순서대로 이동하게 된다.

(가열부)

서셉터(217)의 내부에는 가열부로서의 히터(218)가 일체(一體)적으로 매립되고, 기판(200)을 가열할 수 있도록 구성된다. 히터(218)에 전력이 공급되면, 기판(200) 표면이 소정 온도(예컨대 실온으로부터 1000℃ 정도)까지 가열되도록 이루어진다. 또한 히터(218)는 서셉터(217)에 재치된 각각의 기판(200)을 개별로 가열하도록 동일 면 상에 복수(예컨대 5개) 설치해도 좋다.

서셉터(217)에는 온도 센서(274)가 설치된다. 히터(218) 및 온도 센서(274)에는 전력 공급선(222)을 개재하여 온도 조정기(223), 전력 조정기(224) 및 히터 전원(225)이 전기적으로 접속된다. 온도 센서(274)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(218)로의 통전 상태가 제어되도록 구성된다.

(가스 공급부)

반응 용기(203)의 상방에는 제1 처리 가스 도입 기구(251)와 제2 처리 가스 도입 기구(252)와 불활성 가스 도입 기구(253)를 구비하는 가스 공급 기구(250)가 설치된다. 가스 공급 기구(250)는 반응 용기(203)의 상측에 개설된 개구(開口)에 기밀하게 설치된다. 제1 처리 가스 도입 기구(251)의 측벽에는 제1 가스 분출구(254)가 설치된다. 제2 처리 가스 도입 기구(252)의 측벽에는 제2 가스 분출구(255)가 설치된다. 불활성 가스 도입 기구(253)의 측벽에는 제1 불활성 가스 분출구(256) 및 제2 불활성 가스 분출구(257)가 각각 대향하도록 설치된다. 제1 가스 분출구(254), 제2 가스 분출구(255), 제1 불활성 가스 분출구(256) 및 제2 불활성 가스 분출구(257)는 예컨대 망목(網目) 구조나 슬릿으로 구성된다. 가스 공급 기구(250)는 제1 처리 가스 도입 기구(251)로부터 제1 처리 영역(201a) 내에 제1 처리 가스를 공급하고, 제2 처리 가스 도입 기구(252)로부터 제2 처리 영역(201b) 내에 제2 처리 가스를 공급하고, 불활성 가스 도입 기구(253)로부터 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내에 불활성 가스를 공급하도록 구성된다. 가스 공급 기구(250)는 각 처리 가스 및 불활성 가스를 혼합시키지 않고 개별로 공급할 수 있다. 또한 가스 공급 기구(250)는 각 처리 가스 및 불활성 가스를 병행해서 공급할 수 있도록 구성된다.

제1 처리 가스 도입 기구(251)는 후술하는 제1 가스 공급관(232a)에 접속되는 상류측 도입 기구(251a)와 제1 가스 분출구(254)를 구비하고, 개체(300)에 고정되는 하류측 도입 기구(251b)를 포함한다. 하류측 도입 기구(251b)는 버퍼 공간을 포함한다. 버퍼 공간을 형성하는 벽에는 제1 가스 분출구(254)가 설치되고, 제1 가스를 균일하게 분출하도록 구성된다. 상류측 도입 기구(251a)와 하류측 도입 기구(251b)는 분리 가능하며, 그것들을 조합하는 것에 의해 제1 가스 도입 기구(251)를 구성한다. 하류측 도입 기구(251b)는 개체(300)에 설치된다. 상류측 도입 기구(251a)와 하류측 도입 기구(251b)는 분리 가능하기 때문에, 메인터넌스 시에는 상류측 도입 기구를 가스 공급관에 고정하면서 개체(300)와 하류측 도입 기구가 일체가 되어 처리실로부터 제거 가능한 구조로 이루어진다.

제2 가스 도입 기구(252)는 후술하는 가스 공급관(232b)에 접속되는 상류측 도입 기구(252a)와, 제2 가스 분출구(255)를 구비하고, 개체(300)에 고정되는 하류측 도입 기구(252b)를 포함한다. 하류측 도입 기구(252b)는 버퍼 공간을 포함한다. 버퍼 공간을 형성하는 벽에는 제2 가스 분출구(255)가 설치되고, 제2 가스를 균일하게 분출하도록 구성된다. 상류측 도입 기구(252a)와 하류측 도입 기구(252b)는 분리 가능하며, 그것들을 조합하는 것에 의해 제2 가스 도입 기구(252)를 구성한다. 하류측 도입 기구(252b)는 개체(300)에 설치된다. 상류측 도입 기구(252a)와 하류측 도입 기구(252b)는 분리 가능하기 때문에, 메인터넌스 시에는 상류측 도입 기구(252a)를 가스 공급관에 고정하면서 개체(300)와 하류측 도입 기구(252b)가 일체가 되어 처리실로부터 제거 가능한 구조로 이루어진다.

제3 가스 도입 기구(253)는 후술하는 가스 공급관(232c)에 접속되는 상류측 도입 기구(253a)와, 제1 불활성 가스 분출구(256) 및 제2 불활성 가스 분출구(257)를 구비하고, 개체(300)에 고정되는 하류측 도입 기구(253b)를 포함한다. 하류측 도입 기구(253b)는 버퍼 공간을 포함한다. 버퍼 공간을 형성하는 벽에는 제1 불활성 가스 분출구(256) 및 제2 불활성 가스 분출구(257)가 설치되고, 불활성 가스 분출구로부터 불활성 가스를 균일하게 분출하도록 구성된다. 상류측 도입 기구(253a)와 하류측 도입 기구(253b)는 분리 가능하며, 그것들을 조합하는 것에 의해 제2 가스 도입 기구(253)를 구성한다. 하류측 도입 기구(253b)는 개체(300)에 설치된다. 상류측 도입 기구(253a)와 하류측 도입 기구(253b)는 분리 가능하기 때문에, 메인터넌스 시에는 상류측 도입 기구(253a)를 가스 공급관에 고정하면서 개체(300)와 하류측 도입 기구(253b)가 일체가 되어 처리실로부터 제거 가능한 구조로 이루어진다. 메인터넌스 시에는 개체(300)로 일체가 되어서 처리실로부터 제거 가능한 구조로 이루어진다.

하류 가스 도입 기구(251b), 하류 가스 도입 기구(252b), 하류 가스 도입 기구(253b) 각각은 공급하는 가스의 종류, 형성하는 막, 형성 방법 등의 처리 조건에 따라 버퍼 공간의 용적이나 분출구의 위치, 분출구의 크기 등이 변경 가능하다.

여기서는 하류 가스 도입 기구(251b), 하류 가스 도입 기구(252b), 하류 가스 도입 기구(253b)를 각각 다른 부품으로서 설명하였지만, 메인터넌스 시에 가스 공급관과 가스 도입 기구를 분리할 수 있는 구조라면 좋고, 일체이어도 좋다.

또한 상류측 도입 기구와 하류측 도입 기구의 2개의 부품으로 가스 도입 기구를 설명하였지만 이에 한정되지 않고, 상류측 도입 기구와 하류측 도입 기구 사이에 각각의 구성을 접속하는 부품이 있어도 좋다.

(처리 가스 공급부)

제1 처리 가스 도입 기구(251)의 상류측에는 제1 가스 공급관(232a)이 접속된다. 제1 가스 공급관(232a)의 상류측에는 상류 방향으로부터 순서대로 원료 가스 공급원(233a), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(234a)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(235a)가 설치된다.

제1 가스 공급관(232a)으로부터는 제1 가스(제1 처리 가스)로서 예컨대 실리콘 함유 가스가 매스 플로우 컨트롤러(234a), 밸브(235a), 제1 가스 도입부(251) 및 제1 가스 분출구(254)를 개재하여 제1 처리 영역(201a) 내에 공급된다. 실리콘 함유 가스로서는 예컨대 트리시릴아민[(SiH₃)₃N, 약칭: TSA] 가스를 이용할 수 있다. 또한 제1 처리 가스는 상온 상압에서 고체, 액체 및 기체라면 좋지만, 여기서는 기체로서 설명한다. 제1 처리 가스가 상온 상압에서 액체의 경우에는 원료 가스 공급원(233a)과 매스 플로우 컨트롤러(234a) 사이에 도시되지 않는 기화기를 설치하면 좋다.

또한 실리콘 함유 가스로서는 TSA 외에 예컨대 유기 실리콘 재료인 헥사메틸디실라잔(C₆H₁₉NSi₂, 약칭: HMDS), 트리스디메틸아미노실란(Si[N(CH₃)₂]₃H, 약칭: 3DMAS), 비스터셔리부틸아미노실란(SiH₂[NH(C₄H₉)]₂, 약칭: BTBAS) 등을 이용할 수 있다.

제2 처리 가스 도입 기구(252)의 상류측에는 제2 가스 공급관(232b)이 접속된다. 제2 가스 공급관(232b)의 상류측에는 상류 방향으로부터 순서대로 원료 가스 공급원(233b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(234b)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(235b)가 설치된다.

제2 가스 공급관(232b)에서는 제2 가스(제2 처리 가스)로서 예컨대 산소 함유 가스인 산소(O₂) 가스가 매스 플로우 컨트롤러(234b), 밸브(235b), 제2 처리 가스 도입 기구(252) 및 제2 가스 분출구(255)를 개재하여 제2 처리 영역(201b) 내에 공급된다. 제2 처리 가스인 산소 가스는 후술하는 플라즈마 생성부(206)에 의해 플라즈마 상태가 되어 기판(200)에 공급된다. 또한 제2 처리 가스인 산소 가스는 히터(218)의 온도 및 반응 용기(203) 내의 압력을 소정의 범위로 조정하고 열로 활성화시켜도 좋다. 또한 산소 함유 가스로서는 오존(O₃) 가스나 수증기(H₂O)를 이용해도 좋다.

주로 제1 처리 가스 도입 기구(251), 제1 가스 공급관(232a), 매스 플로우 컨트롤러(234a) 및 밸브(235a)에 의해 제1 처리 가스 공급부(실리콘 함유 가스 공급계라고도 부른다)가 구성된다. 또한 원료 가스 공급원(233a), 제1 처리 가스 도입 기구(251), 제1 가스 분출구(254)를 제1 처리 가스 공급부에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 주로 제2 처리 가스 도입 기구(252), 제2 가스 공급관(232b), 매스 플로우 컨트롤러(234b) 및 밸브(235b)에 의해 제2 처리 가스 공급부(산소 함유 가스 공급계라고도 부른다)가 구성된다. 또한 원료 가스 공급원(233b), 제2 처리 가스 도입 기구(252), 제2 가스 분출구(255)를 제2 처리 가스 공급부에 포함시켜서 생각해도 좋다. 그리고 주로 제1 가스 공급계 및 제2 가스 공급계에 의해 처리 가스 공급부가 구성된다. 제1 처리 가스 공급부와 제2 처리 가스 공급부를 처리 가스 공급부라고 부른다.

(불활성 가스 공급부)

불활성 가스 도입 기구(253)의 상류측에는 제1 불활성 가스 공급관(232c)이 접속된다. 제1 불활성 가스 공급관(232c)의 상류측에는 상류 방향으로부터 순서대로 불활성 가스 공급원(233c), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(234c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(235c)가 설치된다.

제1 불활성 가스 공급관(232c)으로부터는 불활성 가스로서 예컨대 질소(N₂) 가스가 매스 플로우 컨트롤러(234c), 밸브(235c), 불활성 가스 도입 기구(253), 제1 불활성 가스 분출구(256) 및 제2 불활성 가스 분출구(257)를 개재하여 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내에 각각 공급된다. 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내에 공급되는 불활성 가스는 후술하는 성막 공정(S106)에서 퍼지 가스로서 작용한다. 또한 불활성 가스로서는 N₂가스 외에 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.

제1 가스 공급관(232a)의 밸브(235a)보다 하류측에는 제2 불활성 가스 공급관(232d)의 하류단이 접속된다. 제2 불활성 가스 공급관(232d)의 상류단은 제1 불활성 가스 공급부의 매스 플로우 컨트롤러(234c)와 밸브(235c) 사이에 접속된다. 제2 불활성 가스 공급관(232d)에는 개폐 밸브인 밸브(235d)가 설치된다.

또한 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(235b)보다 하류측에는 제3 불활성 가스 공급관(232e)의 하류단이 접속된다. 제3 불활성 가스 공급관(232a)의 상류단은 제1 불활성 가스 공급부의 매스 플로우 컨트롤러(234c)와 밸브(235c) 사이에 접속된다. 제3 불활성 가스 공급관(232e)에는 개폐 밸브인 밸브(235e)가 설치된다.

제3 불활성 가스 공급관(232e)으로부터는 불활성 가스로서 예컨대 N₂가스가 매스 플로우 컨트롤러(234c), 밸브(235e), 제2 가스 공급관(232b), 제2 처리 가스 도입 기구(252) 및 제2 가스 분출구(255)를 개재하여 제2 처리 영역(201b) 내에 공급된다. 제2 처리 영역(201b) 내에 공급되는 불활성 가스는 제1 처리 영역(201a) 내에 공급되는 불활성 가스와 마찬가지이고, 성막 공정(S106)에서는 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용한다.

주로 제1 불활성 가스 공급관(232c), 매스 플로우 컨트롤러(234c) 및 밸브(235c)에 의해 제1 불활성 가스 공급부가 구성된다. 또한 불활성 가스 공급원(233c), 불활성 가스 도입 기구(253), 제1 불활성 가스 분출구(256), 제2 불활성 가스 분출구(257)를 제1 불활성 가스 공급부에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 주로 제2 불활성 가스 공급관(232d) 및 밸브(235d)에 의해 제2 불활성 가스 공급부가 구성된다. 또한 불활성 가스 공급원(233c), 매스 플로우 컨트롤러(234c), 제1 가스 공급관(232a), 제1 가스 도입부(251) 및 제1 가스 분출구(254)를 제2 불활성 가스에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 주로 제3 불활성 가스 공급관(232e) 및 밸브(235e)에 의해 제3 불활성 가스 공급부가 구성된다. 또한 불활성 가스 공급원(233c), 매스 플로우 컨트롤러(234c), 제2 가스 공급관(232b), 제2 처리 가스 도입 기구(252) 및 제2 가스 분출구(255)를 제3 불활성 가스 공급부에 포함시켜서 생각해도 좋다. 그리고 주로 제1 불활성 가스 공급부, 제2 불활성 가스 공급부, 제3 불활성 가스 공급부에 의해 불활성 가스 공급부가 구성된다.

(플라즈마 생성부)

도 3에 도시하는 바와 같이 제2 처리 영역(201b)의 상방에는 공급된 처리 가스를 플라즈마 상태로 하는 플라즈마 생성부(206)가 설치된다. 플라즈마 상태로 하는 것에 의해 저온으로 기판(200)의 처리를 수행할 수 있다. 플라즈마 생성부(206)는 도 5에 도시하는 바와 같이 적어도 한 쌍이 대향하는 빗형 전극(207a, 207b)을 구비한다. 빗형 전극(207a, 207b)에는 절연 트랜스(208)의 ２차측(次側) 출력이 전기적으로 접속된다. 고주파 전원(209)이 출력하는 교류 전력이 정합기(210)를 개재하여 빗형 전극(207a, 207b)에 공급되면, 빗형 전극(207a, 207b)의 주변에 플라즈마가 생성되도록 구성된다.

빗형 전극(207a, 207b)은 서셉터(217)에 지지된 기판(200)의 처리면으로부터 5mm 이상 25mm 이하의 높이 위치에 기판(200)의 처리면과 대향하도록 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 빗형 전극(207a, 207b)을 기판(200)의 처리면 근방에 설치하면, 활성화시킨 처리 가스가 기판(200)에 도달하기 전에 실활(失活)하는 것을 억제할 수 있다.

또한 빗형 전극(207a, 207b)의 전극의 개수나, 폭, 각 전극의 간격은 처리 조건 등에 의해 적절히 변경할 수 있다. 또한 플라즈마 생성부(206)의 구성은 제2 처리 영역(201b) 내에 빗형 전극(207a, 207b)을 구비하는 전술한 구성에 한정되지 않는다. 즉, 서셉터(217)에 지지된 기판(200)의 처리면에 플라즈마를 공급할 수 있으면 좋고, 처리 가스 공급부의 도중 등에 설치된 리모트 플라즈마 기구이어도 좋다. 리모트 플라즈마 기구를 이용한 경우, 제2 처리 영역(201b)을 작게 하는 것이 가능해진다.

플라즈마 생성부는 적어도 한 쌍이 대향하는 빗형 전극(207a, 207b)을 구비하고, 주로 빗형 전극(207a, 207b), 절연 트랜스(208), 정합기(210)로 구성된다. 또한 플라즈마 생성부에 고주파 전원(209)을 포함시켜도 좋다.

(배기부)

도 4에 도시하는 바와 같이 반응 용기(203)에는 처리 영역(201a, 201b) 내 및 퍼지 영역(204a, 204b) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치된다. 배기관(231)에는 반응 용기(203) 내[처리 영역(201a, 201b) 내 및 퍼지 영역(204a, 204b) 내]의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller)밸브(243)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되고, 반응 용기(203) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성된다. 또한 APC밸브(243)는 밸브를 개폐하여 반응 용기(203) 내의 진공 배기·진공 배기 정지를 할 수 있고, 또한 밸브 개도(開度)를 조절하여 압력 조정 가능하도록 이루어진 개폐 밸브다. 주로 배기관(231), APC밸브(243) 및 압력 센서(245)에 의해 배기부가 구성된다. 또한 진공 펌프(246)를 배기부에 포함시켜서 생각해도 좋다.

(제어부)

도 6에 도시하는 바와 같이 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(221)는 CPU(221a)(Central Processing Unit), RAM(221b)(Random Access Memory), 기억 장치(221c), I/O 포트(221d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(221b), 기억 장치(221c), I/O 포트(221d)는 내부 버스(221e)를 개재하여 CPU(221a)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(221)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(228)가 접속된다.

기억 장치(221c)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(221c) 내에는 기판 처리 장치(100)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 순서나 처리 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하도록 격납된다. 또한 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(221)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 이용한 경우는 프로세스 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다. 또한 RAM(221b)는 CPU(221a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.

I/O 포트(221d)는 전술한 매스 플로우 컨트롤러(234a, 234b, 234c), 밸브(235a, 235b, 235c, 235d, 235e), 압력 센서(245), APC밸브(243), 진공 펌프(246), 히터(218), 온도 센서(274), 회전 기구(267), 승강 기구(268), 고주파 전원(209), 정합기(210), 히터 전원(225) 등에 접속된다.

CPU(221a)는 기억 장치(221c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(228)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(221c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 그리고 CPU(221a)는 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, 매스 플로우 컨트롤러(234a, 234b, 234c)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(235a, 235b, 235c, 235d, 235e)의 개폐 동작, APC밸브(243)의 개폐 및 압력 센서(245)에 기초하는 압력 조정 동작, 온도 센서(274)에 기초하는 히터(218)의 온도 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동·정지, 회전 기구(267)의 회전 속도 조절 동작, 승강 기구(268)의 승강 동작, 고주파 전원(209)의 전력 공급, 히터 전원(225)에 의한 전력 공급 등의 제어를 수행하거나, 정합기(210)에 의한 임피던스 제어를 수행하도록 구성된다.

또한 컨트롤러(221)는 전용의 컴퓨터로서 구성되는 경우에 한정되지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 격납한 외부 기억 장치(229)[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, 이와 같은 외부 기억 장치(229)를 이용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(221)를 구성할 수 있다. 또한 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(229)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 외부 기억 장치(229)를 개재하지 않고 프로그램을 공급해도 좋다. 또한 기억 장치(221c)나 외부 기억 장치(229)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 이용한 경우는 기억 장치(221c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(229) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다.

계속해서 도 7 및 도 8을 이용하여 본 발명의 실시 형태에 따른 개체(300), 분할 구조체(칸막이 판), 서셉터가 회전하는 각속도, 각 영역에서의 처리 시간의 관계에 대하여 구체적으로 설명한다. 여기서는 설명의 편의 상, 플라즈마 생성부의 기재를 생략해서 설명한다. 또한 여기서는 설명의 편의 상 다음과 같이 각 구성 요건의 번호를 다음과 같이 치환해서 설명한다. 구체적으로는 가스 공급 영역으로서 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)을 이용하여 설명하였지만, 여기서는 제1 처리 영역(201a)을 가스 공급 영역A, 제1 퍼지 영역(204a)을 가스 공급 영역B, 제2 처리 영역(201b)을 가스 공급 영역C, 제2 퍼지 영역(204b)을 가스 공급 영역D로 치환해서 설명한다. 마찬가지로 4매의 칸막이 판(205)(분할 구조체)을 칸막이 판(53), 칸막이 판(54), 칸막이 판(55), 칸막이 판(56)으로 치환해서 설명한다. 마찬가지로 기판(200)을 기판(9)으로 치환해서 설명한다.

도 7은 개체(300)에 설치된 칸막이 판(53)(분할 구조체), 칸막이 판(54), 칸막이 판(55), 칸막이 판(56)으로 구획된 가스 공급 영역과, 각 영역에서의 기판(200)의 통과 시간의 관계를 알 수 있도록 도시한 도면이다. 영역A에는 하류 가스 도입 기구(251b)의 버퍼 공간, 제1 가스 분출공(254)을 개재하여 가스가 공급된다. 영역B에는 하류 가스 도입 기구(253b)의 버퍼 공간, 제1 불활성 가스 분출구(256)를 개재하여 불활성 가스가 공급된다. 영역C에는 하류 가스 도입 기구(252b)의 버퍼 공간, 제2 가스 분출공(255)을 개재하여 가스가 공급된다. 영역D에는 하류 가스 도입 기구(253b)의 버퍼 공간, 제1 불활성 가스 분출구(257)를 개재하여 불활성 가스가 공급된다.

도 8은 기판을 주체로 한 경우의 가스 공급 타이밍 차트다. 각 가스 공급 영역을 기판이 통과하는 시간이 다른 경우, 바꿔 말하면 기판이 가스에 노출되는 시간이 다른 경우를 상정한다.

본 실시예에서는 예컨대 칸막이 판(53)과 칸막이 판(54) 사이의 가스 공급 영역A에서 기판(200)이 통과하는 시간, 즉 가스 공급 영역A에서의 기판(200)의 처리 시간을 1s로 한다. 칸막이 판(54)과 칸막이 판(55) 사이의 가스 공급 영역B에서 기판(200)이 통과하는 시간, 즉 가스 공급 영역B에서의 기판(200)의 처리 시간을 0.8s로 한다. 칸막이 판(55)과 칸막이 판(56) 사이의 가스 공급 영역C에서 기판(200)이 통과하는 시간, 즉 가스 공급 영역C에서의 기판(200)의 처리 시간을 0.2s로 한다. 칸막이 판(56)과 칸막이 판(53) 사이의 가스 공급 영역D에서 기판(200)이 통과하는 시간, 즉 가스 공급 영역D에서의 기판(200)의 처리 시간을 0.4s로 한다.

이들의 처리 시간의 비율은 5:4:1:2가 된다. 가스 공급 영역A 내지 가스 공급 영역D의 각도를 각각의 가스 공급 영역에서의 처리 시간의 비율로 전 영역분인 360°를 분할하면, 가스 공급 영역A는 150°, 가스 공급 영역B는 120°, 가스 공급 영역C는 30°, 가스 공급 영역D는 60°가 된다. 이와 같이 가스 공급 영역을 개재한 인접하는 분할 구조체가 이루는 각각의 각도는 각각의 가스 공급 영역을 통과하는 시간에 비례한 각도로 설정된다.

칸막이 판(53~56)으로 분할되는 각 가스 공급 가스 공급 영역A 내지 영역D를 각 칸막이 판의 위치를 조절하여 각 영역에서의 과잉 처리 시간을 배제한 것을 도 8에 도시한다. 이와 같이 하는 것에 의해 처리 시간에 따른 적절한 통과 시간으로 할 수 있다. 그 결과, 본 실시예에서는 1회전(1사이클)의 시간을 2.4s로 할 수 있었다. 따라서 후술하는 비교예의 1사이클에 걸리는 시간 4s에 대하여 1.6s 단축할 수 있었다. 이에 의해 회전 트레이(20)의 회전을 종래의 15회전/분에서 25회전/분으로 빨리할 수 있기 때문에 1뱃치당의 스루풋을 높게 하는 것이 가능해진다. 또한 잉여 처리 시간을 배제하는 것이 가능하기 때문에 그 잉여 시간으로 소비했던 가스의 낭비를 억제할 수 있다.

이와 같이 360°를 각 영역에서의 처리 시간의 비율로 분할하여 각 가스 공급 영역을 이루는 각도θ을 설정한다. 이와 같이 분할 구조체가 이루는 각도를 적절하게 설정하는 것에 의해 과잉 처리 시간을 없애고, 1사이클에 걸리는 처리 시간을 최단화(最短化)(최적화)할 수 있다.

그 외의 막종을 형성할 때에는 다른 막종을 형성하는 처리 조건에 맞춰서 분할 구조체가 이루는 각도가 설정된 개체(300)로 교환한다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해 개체를 교환만 하고 다양한 막종 형성 프로세스에 대응할 수 있다.

또한 이 때 하류측 도입 기구(251b), 하류측 도입 기구(252b), 하류측 도입 기구(253b)도 함께 교환해도 좋다. 함께 교환하는 것에 의해 보다 적절하게 프로세스 조건을 조정할 수 있다.

또한 도 7에서는 각 영역의 회전 각은 각 영역을 구성하는 칸막이 판의 두께의 중앙으로부터 인접하는 칸막이 판의 중앙까지의 각도지만, 칸막이 판의 측면과 인접하는 칸막이 판의 측면과 이루는 각도를 이 회전 각으로 해도 좋다는 것은 말할 필요도 없다.

또한 분할 구조체(53, 54, 55, 56)와 가스 공급 영역은 교호적으로 설치된다. 이와 같은 구조에 의해 연속 처리가 가능해지기 때문에 스루풋을 향상시킬 수 있다.

(3) 기판 처리 공정

계속해서 제1 실시 형태에 걸리는 반도체 제조 공정의 일 공정으로서 전술한 반응 용기(203)를 구비하는 프로세스 챔버(202b)를 이용하여 실시되는 기판 처리 공정에 대하여 도 9 및 도 10을 이용하여 설명한다. 도 9는 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트이며, 도 10은 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정에서 성막 공정에서의 기판으로의 처리를 도시하는 플로우 차트다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치(10)의 프로세스 챔버(202)의 구성 각 부의 동작은 컨트롤러(221)에 의해 제어된다.

여기서는 제1 가스로서 실리콘 함유 가스인 트리시릴아민(TSA)을 이용하여 제2 처리 가스로서 산소 함유 가스인 산소 가스를 이용하여 기판(200) 상에 절연막으로서 산화실리콘막(SiO₂막, 이하, 단순히 SiO막이라고도 부른다)을 형성하는 예에 대하여 설명한다.

[기판 반입·재치 공정(S102)]

우선 기판(200)의 반송 위치까지 기판 승강핀(266)을 상승시키고, 서셉터(217)의 관통공(217a)에 기판 승강핀(266)을 관통시킨다. 그 결과, 기판 승강핀(266)이 서셉터(217) 표면보다 소정의 높이 분량만큼만 돌출한 상태가 된다. 계속해서 게이트 밸브(244a)를 열고, 제1 기판 이재기(112)를 이용하여 반응 용기(203) 내에 소정 매수(예컨대 5매)의 기판(200)(처리 기판)을 반입한다. 그리고 서셉터(217)의 도시되지 않는 회전축을 중심으로 하여 각 기판(200)이 중첩되지 않도록 서셉터(217)의 동일 면 상에 재치한다. 이에 의해 기판(200)은 서셉터(217)의 표면으로부터 돌출한 기판 승강핀(266) 상에 수평 자세로 지지된다.

반응 용기(203) 내에 기판(200)을 반입하면, 제1 기판 이재기(112)를 반응 용기(203) 외에 퇴피시키고, 게이트 밸브(244a)를 닫고 반응 용기(203) 내를 밀폐한다. 그 후, 기판 승강핀(266)을 하강시켜서 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)의 각 저면의 서셉터(217)에 설치된 재치부(217b) 상에 기판(200)을 재치한다.

또한 기판(200)을 반응 용기(203) 내에 반입할 때에는 배기부에 의해 반응 용기(203) 내를 배기하면서 불활성 가스 공급부로부터 반응 용기(203) 내에 퍼지 가스로서의 N₂가스를 공급하는 것이 바람직하다. 즉, 진공 펌프(246)를 작동시켜 APC밸브(243)를 여는 것에 의해 반응 용기(203) 내를 배기하면서, 적어도 제1 불활성 가스 공급부의 밸브(235c)를 여는 것에 의해 반응 용기(203) 내에 N₂가스를 공급하는 것이 바람직하다. 이에 의해 처리 영역(201) 내로의 파티클의 침입이나 기판(200) 상으로의 파티클의 부착을 억제하는 것이 가능해진다. 여기서 또한 제2 불활성 가스 공급부 및 제3 불활성 가스 공급부로부터 불활성 가스를 공급해도 좋다. 또한 진공 펌프(246)은 적어도 기판 반입·재치 공정(S102) 내지 후술하는 기판 반출 공정(S112)이 종료할 때까지의 사이는 상시 작동시킨 상태로 한다.

[승온·압력 조정 공정(S104)]

계속해서 서셉터(217)의 내부에 매립된 히터(218)에 전력을 공급하여 기판(200)의 표면이 소정의 온도(예컨대 200℃ 이상이며 400℃ 이하)가 되도록 가열한다. 이 때 히터(218)의 온도는 온도 센서(274)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(218)로의 통전 상태를 제어하는 것에 의해 조정된다.

또한 실리콘으로 구성되는 기판(200)의 가열 처리에서는 표면 온도를 750℃ 이상에까지 가열하면, 기판(200)의 표면에 형성된 소스 영역이나 드레인 영역 등에 불순물의 확산이 발생하여, 회로 특성이 열화하고, 반도체 디바이스의 성능이 저하하는 경우가 있다. 기판(200)의 온도를 전술과 같이 제한하는 것에 의해, 기판(200)의 표면에 형성된 소스 영역이나 드레인 영역에서의 불순물의 확산, 회로 특성의 열화, 반도체 디바이스의 성능의 저하를 억제할 수 있다.

또한 반응 용기(203) 내가 원하는 압력(예컨대 0.1Pa~300Pa, 바람직하게는 20Pa~40Pa)이 되도록 반응 용기(203) 내를 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기한다. 이 때 반응 용기(203) 내의 압력은 도시되지 않는 압력 센서로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC밸브(243)의 개도를 피드백 제어한다.

또한 기판(200)을 가열하면서 회전 기구(267)를 작동하여 서셉터(217)의 회전을 시작한다. 이 때 서셉터(217)의 회전 속도는 컨트롤러(221)에 의해 제어된다. 서셉터(217)를 회전시키는 것에 의해 기판(200)은 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)의 순서대로 이동을 시작하고, 각 영역을 기판(200)이 통과한다.

[성막 공정(S106)]

다음으로 제1 처리 영역(201a) 내에 제1 처리 가스로서 TSA가스를 공급하고, 제2 처리 영역(201b) 내에 제2 처리 가스로서의 산소 가스를 공급하여, 기판(200) 상에 SiO막을 성막하는 공정을 예로 하여 성막 공정을 설명한다. 또한 이하의 설명에서는 TSA가스, 산소 가스, 불활성 가스를 병행해서 각각의 영역에 공급한다. 바꾸어 말하면, TSA가스의 공급, 산소 가스의 공급, 불활성 가스의 공급은 적어도 기판에 대한 처리가 완료할 때까지 계속해서 수행된다. 제1 처리 가스인 TSA가스는 원료 가스라고도 부른다. 제2의 처리 가스인 산소 가스는 원료 가스와 반응하는 성질을 가지기 때문에 반응 가스라고도 부른다.

기판(200)을 가열하여 원하는 온도에 도달하고, 서셉터(217)가 원하는 회전 속도에 도달하면, 적어도 밸브(235a, 235b, 235c)를 동시에 열어 처리 가스 및 불활성 가스의 처리 영역(201) 및 퍼지 영역(204)으로의 공급을 시작한다.

즉, 밸브(235a)를 열어 제1 처리 영역(201a) 내에 TSA가스를 공급하고, 밸브(235b)를 열어 제2 처리 영역(201b) 내에 산소 가스를 공급하는 것에 의해, 처리 가스 공급부로부터 처리 가스를 공급한다. 또한 밸브(235c)를 열어 제1 퍼지 영역(204a) 및 제2 퍼지 영역(204b) 내에 불활성 가스인 N₂가스를 공급하는 것에 의해, 불활성 가스 공급부로부터 불활성 가스를 공급한다.

제1 처리 영역(201a) 및 제2 처리 영역(201b)에는 기판 처리에 영향이 미치는 양의 불활성 가스가 혼입하지 않도록 처리 가스의 공급량을 조정한다. 이와 같이 하면, 처리 영역에서의 기판 처리에서 불활성 가스가 기판(200)에 형성된 막과 공급된 가스 사이의 반응을 방해하지 않기 때문에, 불활성 가스가 처리 영역에 공급되는 경우와 비교해서 성막 속도를 향상시킬 수 있다.

이 때 APC밸브(243)를 적절히 조정하여 반응 용기(203) 내의 압력을 예컨대 10Pa~1,000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 이 때 히터(218)의 온도는 기판(200)의 온도가 예컨대 200℃~400℃의 범위 내의 온도가 될 수 있는 온도로 설정한다.

압력을 조정할 때, 밸브(235a)를 열고, 제1 가스 공급관(232a)으로부터 제1 가스 도입 기구(251) 및 제1 가스 분출구(254)를 개재하여 제1 처리 영역(201a)에 TSA가스를 공급하면서 배기관(231)으로부터 배기한다. 이 때 TSA가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 매스 플로우 컨트롤러(232c)를 조정한다. 또한 매스 플로우 컨트롤러(232c)로 제어하는 TSA가스의 공급 유량은 예컨대 100sccm~5,000sccm의 범위 내의 유량으로 한다.

또한 밸브(235b)를 열고, 제2 가스 공급관(233a)으로부터 제2 가스 도입 기구(252) 및 제2 가스 분출구(255)를 개재하여 제2 처리 영역(201b)에 산소 가스를 공급하면서 배기관(231)으로부터 배기한다. 이 때 산소 가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 매스 플로우 컨트롤러(233c)를 조정한다. 또한 매스 플로우 컨트롤러(233c)로 제어하는 산소 가스의 공급 유량은 예컨대 1,000sccm~10,000sccm의 범위 내의 유량으로 한다.

또한 밸브(235a, 235b, 235c)를 열고, 퍼지 가스로서의 불활성 가스인 N₂가스를 제1 불활성 가스 공급관(234a)으로부터 불활성 가스 도입 기구(253), 제1 불활성 가스 분출구(256) 및 제2 불활성 가스 분출구(257)를 개재하여 제1 퍼지 영역(204a) 및 제2 퍼지 영역(204b)에 각각 공급하면서 배기한다. 이 때 N₂가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 매스 플로우 컨트롤러(234c)를 조정한다. 또한 칸막이 판(205)의 단부와 반응 용기(203)의 측벽의 극간을 개재하여 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내로부터 제1 처리 영역(201a) 내 및 제2 처리 영역(201b) 내를 향하여 불활성 가스를 분출시키는 것에 의해, 제1 퍼지 영역(204a) 내 및 제2 퍼지 영역(204b) 내로의 처리 가스의 침입을 억제할 수 있다.

가스의 공급 시작과 함께, 제2 처리 영역(201b)의 상방에 설치된 플라즈마 생성부(206)에 고주파 전원(209)으로부터 고주파 전력을 공급한다. 제2 처리 영역(201b) 내에 공급되고 플라즈마 생성부(206)의 하방을 통과한 산소 가스는 제2 처리 영역(201b) 내에서 플라즈마 상태가 되고, 이에 포함되는 활성종이 기판(200)에 공급된다.

산소 가스는 반응 온도가 높아 상술한 바와 같은 기판(200)의 처리 온도, 반응 용기(203) 내의 압력으로는 반응하기 어렵지만, 제1 실시 형태와 같이 산소 가스를 플라즈마 상태로 하여 이에 포함되는 활성종을 공급하면, 예컨대 400℃ 이하의 온도대에서도 성막 처리를 수행할 수 있다. 또한 제1 처리 가스와 제2 처리 가스가 요구하는 처리 온도가 다른 경우, 처리 온도가 낮은 쪽의 처리 가스의 온도에 맞춰서 히터(218)를 제어하여 처리 온도를 높게 할 필요가 있는 타방(他方)의 처리 가스를 플라즈마 상태로 하여 공급하면 좋다. 이와 같이 플라즈마를 이용하는 것에 의해 기판(200)을 저온으로 처리할 수 있고, 예컨대 알루미늄 등의 열에 약한 배선 등을 포함하는 기판(200)에 대한 열 손상을 억제하는 것이 가능해진다. 또한 처리 가스의 불완전 반응에 의한 생성물 등의 이물의 발생을 억제할 수 있고, 기판(200) 상에 형성하는 박막의 균질성이나 내전압 특성 등을 향상시킬 수 있다. 또한 플라즈마 상태로 한 산소 가스의 높은 산화력에 의해 산화 처리 시간을 단축할 수 있는 등, 기판 처리의 생산성을 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이 서셉터(217)를 회전시키는 것에 의해, 기판(200)은 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b), 제2 퍼지 영역(204b)의 순서대로 이동을 반복한다. 그 때, 예컨대 도 7에 기재되는 바와 같이 서셉터의 일부는 제1 처리 영역(201a)을 1초로 통과하고, 제1 퍼지 영역(204a)을 0.8초로 통과하고, 제2 처리 영역(201b)을 0.2초로 통과하고, 제2 퍼지 영역을 0.4초로 통과하도록 설정한다.

각 영역을 통과할 때, 도 10에 도시하는 바와 같이 기판(200)에는 TSA가스의 공급, N₂가스의 공급(퍼지), 플라즈마 상태가 된 산소 가스의 공급, N₂가스의 공급(퍼지)이 교호적으로 소정 횟수 실시된다. 여기서 성막 처리 시퀀스의 상세에 대하여 도 10을 이용하여 설명한다.

[제1 처리 가스 영역 통과(S202)]

우선 제1 처리 영역(201a)을 통과한 기판(200) 표면 및 서셉터(217)의 기판이 재치되지 않은 부분에 TSA가스가 공급되어 기판(200) 상에 실리콘 함유층이 형성된다. 제1 처리 영역(201a)에는 제1 처리 가스 도입 기구(251)로부터 제1 가스 분출구(254)를 통해서 수평 방향으로 가스가 분출된다.

[제1 퍼지 영역 통과(S204)]

다음으로 실리콘 함유층이 형성된 기판(200)이 제1 퍼지 영역(204a)을 통과한다. 이 때 제1 퍼지 영역을 통과하는 기판(200)에 대하여 불활성 가스인 N₂가스가 공급된다.

[제2 처리 가스 영역 통과(S206)]

다음으로 제2 처리 영역(201b)을 통과한 기판(200) 및 서셉터(217)의 기판이 재치되지 않은 부분에 산소 가스가 공급된다. 기판(200) 상에는 실리콘 산화층(SiO층)이 형성된다. 즉, 산소 가스는 제1 처리 영역(201a)에서 기판(200) 상에 형성된 실리콘 함유층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 실리콘 함유층은 산화되어 실리콘 및 산소를 포함하는 SiO층으로 개질된다. 제2 처리 영역(201b)에는 제2 처리 가스 도입 기구(252)로부터 제2 가스 분출구(255)를 통해서 수평 방향으로 가스가 분출된다.

[제2 퍼지 영역 통과(S208)]

그리고 제2 처리 영역(201b)에서 SiO층이 형성된 기판(200)이 제2 퍼지 영역(204b)을 통과한다. 이 때 제2 퍼지 영역을 통과하는 기판(200)에 대하여 불활성 가스인 N₂가스가 공급된다.

[사이클 수의 확인(S210)]

이와 같이 서셉터(217)의 1회전을 1사이클로 하고, 즉 제1 처리 영역(201a), 제1 퍼지 영역(204a), 제2 처리 영역(201b) 및 제2 퍼지 영역(204b)의 기판(200)의 통과를 1사이클로 하고, 이 사이클을 적어도 1회 이상 수행하는 것에 의해 기판(200) 상에 소정 막 두께의 SiO막을 성막할 수 있다. 여기서는 전술한 사이클을 소정 횟수 실시하였는지 여부를 확인한다. 사이클을 소정의 횟수 실시한 경우, 원하는 막 두께에 도달할 수 있었다고 판단하고, 성막 처리를 종료한다. 사이클을 소정의 횟수 실시하지 않은 경우, 즉 원하는 막 두께에 도달할 수 없었다고 판단하고, S202에 돌아가 사이클 처리를 계속한다.

S210에서 전술한 사이클을 소정 횟수 실시하고, 기판(200) 상에 원하는 막 두께의 SiO막이 형성되었다고 판단한 후, 적어도 밸브(235a) 및 밸브(235b)를 닫고, TSA가스 및 산소 가스의 제1 처리 영역(201a) 및 제2 처리 영역(201b)으로의 공급을 정지한다. 이 때 플라즈마 생성부(206)에의 전력 공급도 정지한다. 또한 히터(218)의 통전량을 제어하여 온도를 낮게 하거나, 또는 히터(218)로의 통전을 정지한다. 또한 서셉터(217)의 회전을 정지한다.

[기판 반출 공정(S108)]

성막 공정 S106이 종료하면, 다음과 같이 기판을 반출한다. 우선 기판 승강핀(266)을 상승시키고, 서셉터(217)의 표면에서 돌출시킨 기판 승강핀(266) 상에 기판(200)을 지지시킨다. 그리고 게이트 밸브(244a)를 열고, 제1 기판 이재기(112)를 이용하여 기판(200)을 반응 용기(203) 외에 반출하고, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 종료한다. 또한 상기에서 기판(200)의 온도, 반응 용기(203) 내의 압력, 각 가스의 유량, 플라즈마 생성부(206)에 인가하는 전력, 처리 시간 등의 처리 조건 등은 개질 대상의 막의 재료나 막 두께 등에 의해 임의로 조정한다.

<본 발명의 제2 실시 형태>

도 7을 이용하여 제2 실시 형태를 설명한다. 여기서는 가스 공급 영역A 내지 가스 공급 영역D의 각 영역에서의 처리 시간의 비율을 서셉터(20)(회전 트레이 또는 회전 기구라고도 부른다)가 각속도ω로 회전한다. 또한 기판(9)의 한 1점(예컨대 기판의 중심점)이 n번째의 가스 공급 영역을 통과하는 시간을 tn이라고 하고, n번째의 가스 공급 영역의 각도를 θn으로 한다. 이 때 시간T로 일주시키면, θn은 각속도ω과 처리 시간tn의 곱[積]으로서 나타낼 수 있다. 이와 같은 구성으로 하면, 재현성 좋게 처리 가스의 종류에 의한 처리 시간에 따른 가스 공급 영역에 설정할 수 있기 때문에, 다른 프로세스로 변경한 경우에도 과잉의 처리 시간을 삭감하는 것이 가능해져 스루풋을 향상시킬 수 있다.

도 11은 처리 영역의 형성을 샤워 헤드로 수행하는 경우를 도시한 도면이다. 가스 공급 영역A는 칸막이 판(53, 56)을 포함하는 샤워 헤드(29)로 구성되고, 가스 공급 영역B는 칸막이 판(53, 54)에 의해 개재된 영역에서 구성되고, 가스 공급 영역C는 칸막이 판(54, 55)을 포함하는 샤워 헤드(30)로 구성되고, 가스 공급 영역D는 칸막이 판(55, 56)으로 개재된 영역으로 구성된다. 이와 같이 샤워 헤드를 이용한 경우에는 가스가 분출하는 작은 구멍과 기판의 거리가 가깝기 때문에 보다 균일한 처리가 실현된다.

도 12는 샤워 헤드(29)를 비스듬히 밑에서 본 사시도다. 처리 가스는 복수의 작은 구멍(58)으로부터 공급된다. 처리 가스가 주위에 누설되는 것을 억제하기 위해서 칸막이 판(59)이 샤워 헤드(29)의 복수의 작은 구멍(58)을 둘러싸도록 설치된다.

이와 같이 반응실 내부의 가스 공급 영역을 형성하는 칸막이 판의 위치를 바꾸어서 복수의 가스 공급 영역의 크기를 가변으로 하는 것에 의해 각 영역에서의 과잉 처리 시간을 삭감하여 기판의 처리 능력을 향상할 수 있다.

<제3 실시예>

계속해서 도 17 및 도 18을 이용하여 제3 실시예를 설명한다. 제1 실시예에서는 가스 분출구로부터 각 영역에 공급하였지만, 제3 실시예에서는 도 17 및 도 18에 기재와 같이, 가스 분출구에 노즐을 설치하는 점에서 다르다. 제1 실시예와 같은 번호의 구성은 본 실시예에서도 마찬가지의 구성이기 때문에 설명을 생략한다. 본 실시예의 설명에서는 차이점을 중심으로 이하에 설명한다.

도 18에 기재와 같이 각각의 처리 영역에 가스 가이드부로서의 노즐(258)이 설치된다. 노즐(258)의 내 노즐(258a)의 일단(一端)에는 제1 가스 분출구(254)가 접속된다. 노즐(258b)의 일단에는 제2 가스 분출구(255)가 접속된다. 노즐(258c)의 일단에는 제1 불활성 가스 분출구(256)가 접속된다. 노즐(258d)의 일단에는 제2 불활성 가스 분출구(257)가 접속된다. 각 노즐의 타단(他端)은 노즐 고정부(259)에 의해 개체(300)에 고정된다. 노즐 고정부(259)가 노즐을 고정하는 것에 의해 경년 변화에 의해 노즐이 변형해도, 노즐과 기판 재치면(기판 재치부의 표면)과의 거리를 상시 일정하게 하고, 기판 처리 조건을 일정하게 하는 것을 가능하게 한다. 따라서 재현성 좋은 기판 처리가 가능해진다.

노즐 고정부(259)는 웨이퍼(9)가 통과하는 경로(260)의 외주와 대향하는 천정면(天井面)에 설치되고, 노즐(258)은 처리 영역 중심으로부터 방사 형상으로 연장하도록 구성된다. 웨이퍼(9)가 통과하는 경로란 1점 차선(差線)의 범위이며, 기판 재치부(217)가 회전하였을 때의 웨이퍼(9)의 경로다.

노즐(258)의 선단(先端)은 웨이퍼 통과 경로(260)보다 외주에 도달하도록 구성되고, 노즐에 설치된 분출공 내, 최단(最端)의 분출공이 웨이퍼 통과 경로(260)보다 외주가 되도록 노즐 고정부(259)로 개체(300)에 고정된다. 노즐(258)에 설치된 가스 분출공에 의해 기판 재치부의 외주에 가스를 인도할 수 있기 때문에, 기판 재치부의 외주에서도 내주와 마찬가지로 가스를 공급할 수 있다. 따라서 실시예1의 구성과 비교해서 기판 면내에 대하여 보다 균일하게 가스를 공급하는 것이 가능해진다.

기판 재치부의 외주에서도 내주와 마찬가지로 가스를 공급할 수 있기 때문에 실시예1에서 제1 처리 영역에 공급하는 가스와 제2의 처리 영역의 가스의 반응성이 높은 경우에 발생하는 웨이퍼 재치부 외주의 가스의 부족을 억제할 수 있다. 여기서 말하는 가스의 부족이란 처리 영역의 중앙으로부터 공급된 가스의 대부분이 내주에서 반응하여, 그 결과 외주까지 가스가 충분히 전달되지 않는 것을 말한다. 이 경우, 웨이퍼 면내에서 외주와 내주에서 막 두께가 달라진다는 문제가 생긴다. 이에 대하여 본 실시예에서는 내주와 외주의 막 두께 차이를 억제하여 웨이퍼 면내를 균일하게 처리할 수 있다.

또한 노즐(258)은 개체(300)에 고정되기 때문에 실시예1의 형태로부터 본 실시예의 노즐이나 노즐 고정부가 탑재된 개체(300)를 교환하는 것에 의해, 기판 재치부 외주에서 가스의 부족이 염려되는 프로세스에 대하여 용이하게 대응하는 것이 가능해진다.

또한 여기서는 노즐을 가스 가이드부의 일 예로서 설명하였지만 이에 한정되지 않고, 가스를 외주까지 인도하는 구조라면 좋다. 예컨대 요 형상[凹狀]의 홈[溝]을 방사 형상으로 연장시킬 수 있는 구조로 해도 좋다.

이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 갖가지 변경이 가능하다.

또한 본 실시 형태에서는 4개의 분할 구조를 이용하여 설명하였지만 이에 한정되지 않고, 형성하는 막종이나 그 프로세스에 따른 수라면 좋고, 4개보다 많아도 좋다.

또한 본 실시 형태에서는 분할 구조체로서 칸막이 판을 이용하였지만, 인접하는 처리 가스 공급 영역 사이에서 가스를 혼합시키지 않는 구조라면 좋다. 예컨대 퍼지 가스 공급 영역의 천정을 낮게 하여 퍼지 가스의 유속을 높이는 구조나, 퍼지 가스 전용의 배기부를 설치하여 처리 가스를 혼합시키지 않는 가스 흐름을 설치하는 구조이어도 좋다.

또한 본 실시 형태에서는 가스 공급 영역을 개재하는 복수의 분할 구조체가 이루는 각도를 고정하였지만 이에 한정되지 않고, 예컨대 각도를 가변하도록 구성해도 좋다. 이와 같은 구조로 하는 것에 의해 설치 후에도 각각의 가스 공급 영역의 크기를 변화시킬 수 있고, 또한 각각의 가스 공급 영역에서의 기판으로의 가스 공급 시간을 조정할 수 있다.

또한 각도를 가변하도록 구성하는 경우, 가스 공급 영역을 개재하는 분할 구조체 모든 각도를 개별로 조정 가능한 구조로 해도 좋다. 이와 같은 구조로 하는 것에 의해 각 가스 공급 영역에서 유연한 처리가 가능해진다. 또한 대상의 가스 공급 영역만 분할 구조체 사이의 각도를 조정할 수 있고, 조정 대상이 되는 분할 구조체의 각도가 변경되었을 경우에 영역의 크기가 변화하는 가스 공급 영역과 영역의 크기가 변화하지 않는 가스 공급 영역을 설정하는 것이 가능해진다. 바꾸어 말하면, 분할 구조체의 각도를 변화시킨 경우에 영향을 받지 않는 다른 가스 공급 영역에서의 기판의 통과 시간을 바꾸지 않아도 대상의 가스 공급 영역만 기판의 통과 시간을 조정할 수 있다.

계속해서 본 실시 형태의 비교예에 대하여 설명한다.

비교예의 매엽(枚葉) 장치에 대하여 도 13 내지 도 16을 이용하여 설명한다. 도 13 및 도 14는 회전 트레이(20) 상에 재치한 복수의 기판(9)을 트레이(20)(기판 재치대)를 회전하면서 기판(9)의 표면에 박막을 성막하는 장치의 단면(斷面)을 도시한 것이다.

도 13은 회전 트레이(20)측으로부터 반응실(1)의 상측의 구조를 본 도 14의 view d-d′이고, 도 14는 반응실(1) 내부의 회전 트레이(20) 및 히터(6) 등을 포함시켜서 도시한 도 13의 view c-c′이다.

반응실(1)은 반응실 벽(3)으로 기밀하도록 구성되고, 반응실(1)의 하부에는 회전 트레이(20) 상의 기판(9)을 가열하기 위한 히터(6)가 설치된다. 상기 히터(6)의 상부에는 회전 트레이(20)가 회전 가능하도록 설치되고, 회전 구동부(19)가 회전축(21)을 구동하는 것에 의해 회전 트레이(20)를 회전하는 구조로 이루어진다.

반응실(1)의 상부에는 처리 영역을 나누기 위해서 칸막이 판(31~34)이 설치되고, 각 칸막이 판의 하면과 회전 트레이(20)의 극간을 좁게 하는 것에 의해 각각의 처리 구역에 공급되는 다른 종류의 가스가 혼합하기 어려운 구조로 이루어진다. 각 칸막이 판과 회전 트레이(20)의 거리는 1~3mm 정도로 한다. 반응실(1) 내의 각 처리 영역으로의 가스의 공급은 반응실(1)의 상부에 설치한 가스 공급 노즐(28)로부터 수행한다. 또한 가스 공급 노즐(28)로의 가스 공급은 반응실의 외측에 설치한 복수의 가스 도입구(10)로부터 수행한다.

반응실(1)의 측면에는 반응실에 도입된 가스를 배기하기 위한 배기구(15)가 설치된다.

도 15는 도 14의 view e-e′에서 칸막이 판(31~34)으로 구획된 가스 공급 영역과 각 영역에서의 기판(9)의 통과 시간의 관계를 알 수 있도록 도시한 도면이다. 도 16은 각 가스 공급 가스 공급 영역A 내지 D에서의 처리 시간과 기판(9)이 각 가스 공급 영역을 통과하는 시간과의 관계를 도시한 타이밍 차트다. 부호 35, 36, 37, 38은 각 가스 공급 영역A, B, C, D에서의 처리 필요 시간이며, 각각 1s, 0.8s, 0.2s, 0.4s다. 또한 부호 41, 42, 43은 각 가스 공급 영역B, C, D에서의 실제의 처리에는 불필요한 과잉 처리 시간이며, 각각 0.2s, 0.8s, 0.6s다.

가스 공급 포트(10)로부터 도입된 처리 가스는 가스 공급 노즐(28)에 설치한 버퍼실(48)을 경유하여 작은 구멍(49)으로부터 각 가스 공급 영역에 공급된다. 상기 작은 구멍(49)으로부터 공급된 처리 가스는 가스 흐름(11)으로부터 가스 흐름(14)에 나타내는 방향에 흘러 배기구로부터 배기된다.

도 15에서 가스 공급 영역D에 있는 기판(9)은 화살표(39)의 방향으로 1회전 하는 동안에 가스 공급 영역A, 가스 공급 영역B, 가스 공급 영역C, 가스 공급 영역D가 순서대로 처리가 수행되지만, 각 영역에서 필요한 처리 시간은 다른 때문에 가장 긴 처리가 필요한 영역에 맞춰서 회전 트레이(20)의 회전수가 결정된다.

하지만 본 비교예에서는 도 15에 도시하는 바와 같이 처리 필요 시간에 대응하지 않는 상태에서 각 가스 공급 영역A 내지 D를 90°씩에 등분할하기 때문에 회전 트레이의 회전 속도는 각 영역에서의 처리 시간 중 가장 긴 처리 시간에 맞출 필요가 있다. 이 경우, 각 영역에서 1초로 할 필요가 있기 때문에 회전 트레이(20)가 1회전(처리1사이클)에 4초 필요해져, 회전 트레이(20)는 15회전/분으로 할 필요가 있었다.

이에 대하여 본 실시 형태에 의하면, 처리 조건의 하나인 기판의 처리 시간이 각 처리 영역에서 유연하게 대응할 수 있기 때문에 각 처리 영역에서 다른 처리 시간으로 기판을 처리하는 경우에도 원하는 성막에 대응 가능하다.

<본 발명의 바람직한 형태>

이하에 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 부기(附記)한다.

(부기1)

본 발명의 일 형태에 의하면, 처리실 내에 설치되어 복수의 기판을 원주 형상으로 재치(載置) 가능한 기판 재치부;

상기 기판 재치부를 소정의 각속도로 회전시키는 회전 기구;

상기 처리실의 개체(蓋體)의 중심으로부터 방사 형상으로 설치되어 상기 처리실을 복수로 분할하는 분할 구조체; 및

인접하는 상기 분할 구조체 사이에 각각 배치되는 가스 공급 영역;을 포함하고,

상기 가스 공급 영역 중 하나를 개재하여 인접하는 상기 분할 구조체가 이루는 각도는 상기 기판 재치부의 일부가 상기 가스 공급 영역을 통과하는 시간과 상기 각속도에 대응한 각도로 설정되는 기판 처리 장치.

(부기2)

상기 개체는 제거 가능한 구조인 부기1에 기재된 기판 처리 장치.

(부기3)

상기 가스 공급 영역의 각각에는 가스 도입 기구가 설치되고, 상기 가스 도입 기구는 가스 공급관에 접속되는 상류측 도입 기구와, 가스 분출공을 구비한 하류측 도입 기구를 포함하고,

상기 상류측 도입 기구와 상기 하류측 도입 기구는 분리 가능한 부기2 또는 부기3에 기재된 기판 처리 장치.

(부기4)

상기 하류측 도입 기구는 상기 개체에 고정되는 부기3에 기재된 기판 처리 장치.

(부기5)

상기 개체는 상기 처리실의 처리실 벽으로부터 분리 가능한 부기2 내지 부기4 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치.

(부기6)

상기 가스 도입 기구에는 방사 형상으로 형성되는 가스 가이드부가 접속되고, 상기 가스 가이드부는 상기 개체에 고정되도록 구성되는 부기3 내지 부기5 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치.

(부기7)

처리실 내에 설치되어 복수의 기판을 원주 형상으로 재치 가능한 기판 재치부; 상기 기판 재치부를 회전시키는 회전 기구; 상기 처리실의 개체의 중심으로부터 방사 형상으로 설치된, 상기 처리실을 복수로 분할하는 분할 구조체; 및 인접하는 상기 분할 구조체의 사이에 각각 배치되는 가스 공급 영역;을 포함하고, 상기 가스 공급 영역 중 하나를 개재하여 인접하는 상기 분할 구조체가 이루는 각각의 각도는 상기 기판 재치부의 일부가 상기 각각의 가스 공급 영역을 통과하는 시간에 비례한 각도로 설정되는 기판 처리 장치.

(부기8)

상기 각각의 가스 공급 영역을 통과하는 시간은 각각의 가스 공급 영역마다 다르게 설정되는 부기6에 기재된 기판 처리 장치.

(부기9)

상기 개체는 상기 처리실의 처리실 벽으로부터 분리 가능한 부기6 또는 부기7에 기재된 기판 처리 장치.

(부기10)

복수의 기판이 재치되는 회전 가능한 기판 재치부를 포함하는 처리실에 탑재되는 개체로서, 원판; 및 상기 처리실에 탑재되었을 때에 상기 처리실을 복수의 가스 공급 영역으로 분할하고, 상기 원판의 중심으로부터 방사 형상으로 설치된 분할 구조체;를 포함하고, 상기 가스 공급 영역 중 하나를 개재하여 인접하는 상기 분할 구조체가 이루는 각도는, 상기 기판 재치부의 일부가 상기 가스 공급 영역을 통과하는 시간과 상기 기판 재치부가 회전하는 각속도에 대응한 각도로 설정되는 개체.

(부기11)

처리실의 개체의 중심으로부터 방사 형상으로 설치된 분할 구조체에 의해 분할된 처리 영역과 복수의 기판이 재치되는 회전 가능한 기판 재치부를 포함하고, 상기 가스 공급 영역 중 하나를 개재하여 인접하는 상기 분할 구조체가 이루는 각도는 상기 기판 재치부의 일부가 상기 가스 공급 영역을 통과하는 시간과 상기 각속도에 대응한 각도로 설정되는 상기 처리실에 복수의 기판을 반입하는 공정; 상기 복수의 기판을 상기 기판 재치부에 재치하는 공정; 상기 기판 재치부를 회전하면서 상기 처리 영역에 가스를 공급하는 공정; 및 상기 처리실로부터 기판을 반출하는 공정;을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.

9: 기판 29: 샤워 헤드
35: 처리 시간 41: 과잉 처리 시간
42: 과잉 처리 시간 43: 과잉 처리 시간
58: 작은 구멍 53: 칸막이 판(분할 구조체)
54: 칸막이 판(분할 구조체) 55: 칸막이 판(분할 구조체)
56: 칸막이 판(분할 구조체) 200: 기판
201: 처리실 203: 반응 용기
205: 칸막이 판(분할 구조체) 217: 기판 재치부(서셉터, 회전 트레이)
300: 개체

Claims

복수의 기판을 재치(載置) 가능한 기판 재치부;
상기 기판 재치부를 소정의 각속도로 회전시키는 것에 의해 복수의 영역을 통과시켜 상기 기판을 처리하는 처리실;
상기 처리실의 상측에 설치된 개체(蓋體);
상기 개체에 고정되고, 상기 영역의 중심으로부터 방사 형상으로 연장하도록 구성되는 가스 가이드부; 및
상기 복수의 영역 내의 분위기를 배기하는 배기관;
을 포함하고,
상기 복수의 영역은 각각 가스가 공급되는 가스 공급 영역을 포함하고,
상기 처리실은 상기 기판 재치부의 일부가 상기 가스 공급 영역을 통과하는 시간에 대응한 상기 각속도로 설정된 상태에서 상기 기판 재치부가 회전되도록 구성되고,
상기 가스 가이드부에 설치된 최단(最端)의 분출공이 상기 기판 재치부를 회전시킬 때에 상기 기판이 통과하는 경로보다 외주가 되도록 구성되고,
상기 분출공으로부터 상기 기판에 공급된 상기 가스가 상기 기판 재치부의 외주와 상기 처리실의 측벽 사이에 설치되는 공간을 개재하여 상기 배기관으로부터 배기되도록 구성되는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 가스 공급 영역의 각각에는 가스 도입 기구가 설치되고, 상기 가스 도입 기구는 가스 공급관에 접속되는 상류측 도입 기구와, 가스 분출공을 구비한 하류측 도입 기구를 포함하고,
상기 상류측 도입 기구와 상기 하류측 도입 기구는 분리 가능한 기판 처리 장치.
제2항에 있어서, 상기 하류측 도입 기구는 상기 개체에 고정되는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 개체는 상기 처리실로부터 분리 가능한 기판 처리 장치.
삭제
복수의 기판이 재치되는 회전 가능한 기판 재치부를 소정의 각속도로 회전시키는 것에 의해 복수의 영역을 통과시켜 상기 기판을 처리하는 처리실에 탑재되는 개체로서,
상기 영역의 중심으로부터 방사 형상으로 연장하도록 구성되는 가스 가이드부;를 적어도 포함하고,
상기 복수의 영역은 각각의 가스가 공급되는 가스 공급 영역을 포함하고,
상기 기판 재치부의 일부가 상기 가스 공급 영역을 통과하는 시간에 대응한 상기 각속도로 설정된 상태에서 상기 기판 재치부가 회전되도록 구성되고,
상기 가스 가이드부에 설치된 최단의 분출공이 상기 기판 재치부를 회전시킬 때에 상기 기판이 통과하는 경로보다 외주가 되도록 구성되고,
상기 분출공으로부터 상기 기판에 공급된 상기 가스가 상기 기판 재치부의 외주와 상기 처리실의 측벽 사이에 설치되는 공간을 개재하여 배기관으로부터 배기되도록 구성되는 상기 처리실에 탑재되는 개체.
복수의 기판을 재치 가능한 기판 재치부의 일부가 가스 공급 영역을 통과하는 시간에 대응한 각속도로 설정된 상태에서 상기 기판 재치부가 회전되도록 구성되고, 개체의 중심으로부터 방사 형상으로 연장하도록 상기 개체에 고정되는 가스 가이드부에 설치된 최단의 분출공이 상기 기판 재치부를 회전시킬 때에 상기 기판이 통과하는 경로보다 외주가 되도록 구성되고, 상기 분출공으로부터 상기 기판에 공급된 가스가 상기 기판 재치부의 외주와 처리실의 측벽 사이에 설치되는 공간을 개재하여 배기되도록 구성되는 상기 처리실에 복수의 기판을 반입하는 공정;
상기 복수의 기판을 상기 기판 재치부에 재치하는 공정;
상기 기판 재치부를 회전하면서 상기 가스 공급 영역에 가스를 공급하는 공정; 및
상기 처리실로부터 기판을 반출하는 공정;을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 가스 공급 영역은 기판을 처리하는 처리 영역과 공급된 가스를 퍼지하는 퍼지 영역이 교호적으로 배열되도록 구성되어 있는 기판 처리 장치.
제8항에 있어서, 상기 개체의 중심부로부터 방사 형상으로 설치되고, 상기 처리실을 각 영역으로 분할하는 분할 구조체를 더 포함하고,
상기 분할 구조체의 단부(端部)와 상기 처리실의 측벽 사이에는 소정의 극간(隙間)이 설치되고, 상기 소정의 극간을 상기 퍼지 영역에 공급된 불활성 가스가 통과할 수 있도록 하고, 상기 퍼지 영역으로부터 상기 처리 영역을 향하여 상기 불활성 가스를 분출시키도록 구성되어 있는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 기판 재치부는 상기 기판을 지지하는 요부(凹部)를 포함하고, 상기 요부는 상기 기판의 지름보다도 크도록 구성되어 있는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 가스 공급 영역을 상기 기판이 통과하는 시간은 각각의 가스 공급 영역마다 다르도록 설정되는 기판 처리 장치.
컴퓨터에
복수의 기판을 재치 가능한 기판 재치부의 일부가 가스 공급 영역을 통과하는 시간에 대응한 각속도로 설정된 상태에서 상기 기판 재치부가 회전되도록 구성되고, 개체의 중심으로부터 방사 형상으로 연신하도록 상기 개체에 고정되는 가스 가이드부에 설치된 최단의 분출공이 상기 기판 재치부를 회전시킬 때에 상기 기판이 통과하는 경로보다 외주가 되도록 구성되고, 상기 분출공으로부터 상기 기판에 공급된 가스가 상기 기판 재치부의 외주와 처리실의 측벽 사이에 설치되는 공간을 개재하여 배기되도록 구성되는 상기 처리실에, 복수의 기판을 반입하는 단계;
상기 처리실 내에 반입된 상기 복수의 기판을 상기 기판 재치부에 재치하는 단계;
상기 복수의 기판을 재치한 후, 상기 기판 재치부를 회전하면서 상기 가스 공급 영역에 가스를 공급하는 단계; 및
상기 가스 공급 영역에 상기 가스를 공급한 후, 상기 처리실로부터 기판을 반출하는 단계;
를 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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