KR101657388B1 - 성막 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반응 가스의 분산성이 높고, 면내 균일성이 양호한 막을 성막할 수 있는 성막 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
진공 분위기인 처리실 내의 배치부(2)와 천장부(31) 사이에 배치되는 기판(W)에 대하여 복수 종류의 반응 가스나 치환용 가스를 순서대로 공급하여 성막 처리를 행하는 성막 장치에 있어서, 중앙 가스 토출부(4b)는, 기판(W)의 중앙부 상측에 배치되며, 가로방향 외측을 향해 가스를 확산시키기 위한 가스 토출구(42)가 형성되고, 주위 가스 공급부(5)는, 상기 중앙 가스 토출부(4b)를 둘러싸도록 배치되며, 평면도로 보았을때 기판(W)의 외주측 및 중앙부측을 향해 각각 가로방향으로 가스를 확산시키도록 둘레 방향을 따라서 형성된 복수의 가스 토출구(511, 512)를 갖는다.

Description

성막 장치{FILM-FORMING APPARATUS}
본 발명은, 기판에 대하여 서로 반응하는 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 공급하여 막을 형성하는 성막 장치에 관한 것이다.
기판, 예컨대 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고 함)에 막을 성막하는 방법으로서, 서로 반응하는 복수 종류의 반응 가스를 웨이퍼에 대하여 순서대로 공급하는 소위 ALD(Atomic Layer Deposition)법이나 MLD(Multi Layer Deposition)법 등으로 불리는 방법이 알려져 있다.
이러한 성막 방법에 있어서 웨이퍼에 반응 가스를 공급하는 여러가지 가스 공급 기구가 제안된다. 예컨대 특허문헌 1에는, 중앙으로부터 외주로 갈수록 끝이 넓어지는 형상의 경사면 구조를 갖는 분산 가이드의 중앙부에, 원통형의 중간 분산체를 배치하고, 이 중간 분산체의 측면 및 저면의 각각에 복수 형성된 개공(開孔)을 통해 분산 가이드 내에 가스를 도입하는 박막 형성 장치가 기재된다.
또한 인용문헌 2에는, 중앙으로부터 외주로 갈수록 끝이 넓어지는 형상의 경사면 구조를 가지며, 이 경사면의 기울기가 상이한 2개의 혼(horn)을 포개지는 상자형으로 배치하고, 내측의 혼 및 내측의 혼과 외측의 혼으로 둘러싸인 공간으로부터 각각 가스를 하방측을 향해 도입하는 기상 성장 장치가 기재된다.
한편 최근에는, 나노미터의 오더로 성막되는 막의 웨이퍼면 내에서의 균일성(예컨대 후술하는 M-m값)을 5% 정도 이내로 하는 것이 요구되는 경우가 있다. 그러나, 인용문헌 1, 2에 기재되어 있는 바와 같이, 분산 가이드나 혼의 중앙부로부터 집중적으로 반응 가스를 공급하는 방법에서는, 이러한 고정밀도의 면내 균일성을 실현하는 것이 어렵다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2005-113268호 공보 : 단락 0071, 도 1A, 1B 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 평7-22323호 공보 : 단락 0003, 0018, 도 1, 8
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 반응 가스의 분산성이 높고, 면내 균일성이 양호한 막을 성막할 수 있는 성막 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 성막 장치는, 진공 분위기인 처리실 내의 기판에 대하여 서로 반응하는 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 공급하고, 하나의 반응 가스의 공급과 다음 반응 가스의 공급 사이에 치환용 가스를 공급하여 성막 처리를 행하는 성막 장치에 있어서,
상기 처리실에 설치되며, 기판이 배치되는 배치부와,
상기 배치부에 대향하여 설치되며, 중앙으로부터 외주로 갈수록 끝이 넓어지는 형상의 경사면 구조를 갖는 천장부와,
상기 처리실 내의 진공 배기를 행하는 배기부와,
상기 배치부에 배치된 기판의 중앙부 상측에 배치되며, 가로방향 외측을 향해 가스를 확산시키기 위한 가스 토출구가 형성된 중앙 가스 토출부와,
상기 기판의 중앙부보다 외주측 부위의 상측이자 그 기판의 둘레 가장자리 상측보다 중앙쪽 위치에서 상기 중앙 가스 토출부를 둘러싸도록 배치된 주위 가스 공급부를 구비하고,
상기 주위 가스 공급부는, 평면도로 보았을때 기판의 외주측 및 중앙부측을 향해 각각 가로방향으로 가스를 확산시키도록 둘레 방향을 따라서 형성된 복수의 가스 토출구를 갖는 것을 특징으로 한다.
전술한 성막 장치는 이하의 특징을 구비할 수 있다.
(a) 상기 중앙 가스 토출부의 가스 토출구는, 가로방향 외측을 향해 가스를 토출하도록 둘레 방향을 따라서 형성되는 것. 또한, 상기 주위 가스 공급부의 가스 토출구는, 상기 기판의 외주측 및 중앙부측을 향해 각각 가로방향으로 가스를 토출하도록 형성되는 것.
(b) 상기 주위 가스 공급부는, 상기 중앙 가스 토출부를 둘러싸도록 환형으로 형성된 환형부를 구비하고, 상기 가스 토출구는, 그 환형부의 내주면측 및 외주면측에 각각 둘레 방향을 따라서 간격을 두고 형성되는 것.
(c) (b)에 있어서 상기 환형부는 중공형으로 형성되고, 이 환형부 내에 둘레 방향으로 간격을 두고 설치된 복수의 가스 분산부를 구비하는 것. 또한 각 가스 분산부는, 그 가스 분산부의 둘레 방향을 따라서 간격을 두고 형성되며, 상기 환형부 내에 가스를 유출시키기 위한 복수의 가스 토출구를 구비하는 것.
(d) 상기 주위 가스 공급부는, 상기 중앙 가스 토출부를 둘러싸도록 서로 간격을 두고 배치된 복수의 가스 분산부로 이루어지며, 상기 가스 토출구는 각 가스 분산부의 둘레 방향을 따라서 간격을 두고 복수 형성되는 것.
(e) 상기 중앙 가스 토출부 또는 가스 분산부는, 상기 천장부로부터 처리실 내를 향해서 돌출되고, 둘레 방향을 따라서 간격을 두고 가스 토출구가 복수 형성된 헤드부와, 이 헤드부 내에, 상기 가스 토출구가 나열되는 방향을 따라서 선회하는 가스의 선회류를 형성하는 선회류 형성부를 구비하는 것.
본 발명은, 기판의 중앙부 상측에 배치된 중앙 가스 토출부로부터는 가로방향 외측을 향해 확산되도록 가스가 토출되고, 또한 상기 중앙부보다 외주측의 상측이자 그 기판의 둘레 가장자리 상측보다 중앙쪽 위치에서 상기 중앙 가스 토출부를 둘러싸도록 배치된 주위 가스 공급부로부터는, 평면도로 보았을때 기판의 외주측 및 중앙부측을 향해 각각 가로방향으로 확산되도록 가스가 토출된다. 그 결과, 상기 천장부의 하방측의 공간 내에 균일하게 반응 가스가 공급되기 때문에, 면내 균일성이 높은 막을 기판 상에 성막할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 성막 장치의 종단면도이다.
도 2는 상기 성막 장치의 일부 확대 종단면도이다.
도 3은 상기 성막 장치에 설치되어 있는 상판 부재(top plate)의 사시도이다.
도 4는 상기 상판 부재에 설치되어 있는 가스 분산기의 단면도이다.
도 5는 상기 가스 분산기의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 상기 성막 장치의 작용을 나타내는 제1 설명도이다.
도 7은 상기 성막 장치의 작용을 나타내는 제2 설명도이다.
도 8은 상기 성막 장치의 작용을 나타내는 제3 설명도이다.
도 9는 상기 성막 장치의 작용을 나타내는 제4 설명도이다.
도 10은 상기 상판 부재에 설치된 가스 토출부로부터 가스가 공급되는 모습을 나타낸 설명도이다.
도 11은 환형부로 이루어진 주위 가스 공급부의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 12는 다른 예에 따른 성막 장치의 종단 측면도이다.
도 13은 또 다른 예에 따른 성막 장치의 종단 측면도이다.
도 14는 비교예에 따른 성막 장치의 종단 측면도이다.
도 15는 실시예 및 비교예에 따른 성막 결과를 나타내는 설명도이다.
본 발명의 실시형태에 따른 성막 장치의 구성에 관해, 도 1∼도 4, 도 10을 참조하여 설명한다. 본 성막 장치는, 성막 대상이 되는 원형의 기판이며, 예컨대 직경이 300 mm인 웨이퍼(W)의 표면에, 서로 반응하는 염화티탄(TiCl4) 가스(원료 가스)와 암모니아(NH3) 가스(질화 가스)를 교대로 공급하여 ALD(MLD)법에 의해 질화티탄(TiN)막을 성막하는 장치로서 구성된다.
도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이 성막 장치는 알루미늄 등의 금속에 의해 구성되고, 평면형상이 대략 원형인 진공 용기이며, 처리실을 구성하는 처리 용기(1)와, 이 처리 용기(1) 내에 설치되며, 웨이퍼(W)가 배치되는 배치대(배치부)(2)와, 배치대(2)와 대향하도록 설치되며, 배치대(2)와의 사이에 처리 공간(313)을 형성하기 위한 상판 부재(31)를 구비하고 있다. 처리 용기(1)의 측면에는, 배치대(2)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행할 때, 외부의 진공 반송로에 설치된 웨이퍼 반송 기구를 처리 용기(1) 내에 진입시키기 위한 반입 반출구(11)와, 이 반입 반출구(11)를 개폐하는 게이트 밸브(12)가 설치된다.
상기 반입 반출구(11)보다 상부측의 위치에는, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지고, 종단면의 형상이 각형(angular)인 덕트(duct)를 환형(annular)으로 만곡시켜 구성한 배기 덕트(13)가, 처리 용기(1)의 본체를 구성하는 측벽의 위에 겹쳐 쌓이도록 설치된다. 배기 덕트(13)의 내주면에는, 둘레 방향을 따라서 신장되는 슬릿형의 개구부(131)가 형성되어 있고, 처리 공간(313)으로부터 흘러나온 가스는 이 개구부(131)를 통해 배기 덕트(13) 내에 배기된다. 배기 덕트(13)의 외벽면에는 배기구(132)가 형성되어 있고, 이 배기구(132)에는 진공 펌프 등으로 이루어진 배기부(65)가 접속된다. 배기구(132)나 배기부(65)는, 처리 공간(313) 내의 진공 배기를 행하는 배기부에 해당한다.
처리 용기(1) 내에는, 상기 배기 덕트(13)의 내측의 위치에 배치대(2)가 배치된다. 배치대(2)는, 웨이퍼(W)보다 약간 큰 원판으로 이루어지며, 예컨대 질화알루미늄(AlN), 석영유리(SiO2) 등의 세라믹스나 알루미늄(Al), 하스텔로이(등록상표) 등의 금속에 의해 구성된다. 배치대(2)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 예컨대 350℃∼450℃의 성막 온도로 가열하기 위한 히터(21)가 매설된다. 또한 필요에 따라서, 웨이퍼(W)를 그 배치대(2)의 상면측의 배치 영역 내에 고정하기 위한 미도시된 정전척이 설치되어도 좋다. 또, 도 1 이외의 종단면도에서는 히터(21)의 기재는 생략한다.
이 배치대(2)에는, 상기 배치 영역의 외주측의 영역 및 배치대(2)의 측둘레면을 둘레 방향에 걸쳐 덮도록 구성된 커버 부재(22)가 설치된다. 커버 부재(22)는 예컨대 알루미나 등으로 이루어지며, 상하 단부가 각각 개방된 개략 원통형으로 형성되고, 그 상단부는 둘레 방향에 걸쳐 내측을 향하여 수평 방향으로 굴곡된다. 이 굴곡부는, 배치대(2)의 둘레 가장자리부에서 걸려 고정되어 있고, 그 굴곡부의 두께 치수는, 웨이퍼(W)의 두께 치수(0.8 mm)보다 두꺼우며, 예컨대 1 mm∼5 mm의 범위내의 3 mm로 된다.
배치대(2)의 하면측 중앙부에는, 배치대(2)의 저면을 관통하여 상하 방향으로 신장되는 지지 부재(23)가 접속된다. 이 지지 부재(23)의 하단부는, 처리 용기(1)의 하방측에 수평으로 배치되는 판형의 지지판(232)을 통해 승강 기구(24)에 접속된다. 승강 기구(24)는, 반입 반출구(11)로부터 진입해 온 웨이퍼 반송 기구와의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하는 전달 위치(도 1에 일점쇄선으로 기재함)와, 이 전달 위치의 상방측이자 웨이퍼(W)에 대한 성막이 행해지는 처리 위치와의 사이에서 배치대(2)를 승강시킨다.
이 지지 부재(23)가 관통하는 배치대(2)의 저면과, 지지판(232)의 사이에는, 처리 용기(1) 내의 분위기를 외부와 분리시키고, 지지판(232)의 승강 동작에 따라 신축하는 벨로우즈(bellows)(231)가, 상기 지지 부재(23)를 둘레 방향의 외부측으로부터 덮도록 설치된다.
배치대(2)의 하방측에는, 외부의 웨이퍼 반송 기구와의 웨이퍼(W)의 전달 시에, 웨이퍼(W)를 하면측으로부터 지지하여 들어올리는 예컨대 3개의 지지핀(25)이 설치된다. 지지핀(25)은 승강 기구(26)에 접속되어 승강 가능하게 되어 있고, 배치대(2)를 수직 방향으로 관통하는 관통 구멍(201)을 통해 배치대(2)의 상면으로부터 돌출시키고 집어넣음으로써, 웨이퍼 반송 기구와의 사이에서의 웨이퍼(W)의 전달을 행한다.
배기 덕트(13)의 상면측에는, 원형의 개구를 막도록 원판형의 지지판(32)이 설치되어 있고, 이들 배기 덕트(13)와 지지판(32) 사이에는 처리 용기(1) 내부에 기체가 밀폐되도록 유지하기 위한 O링(133)이 설치된다. 지지판(32)의 하면측에는, 후술하는 처리 공간(313)에 반응 가스나 치환 가스를 공급하기 위한 금속제의 상판 부재(31)가 설치되어 있고, 상판 부재(31)는 볼트(323)에 의해 지지판(32)에 지지 고정된다.
상판 부재(31)의 하면측에는 오목부가 형성되어 있고, 이 오목부의 중앙측 영역은 평탄하게 된다. 이 평탄한 영역의 외주측에는, 중앙측으로부터 외주측으로 갈수록 점차 넓어지는 형상의 경사면이 형성된다. 이 경사면의 더욱 외측에는 평탄한 림(rim)(314)이 설치된다.
배치대(2)를 처리 위치까지 상승시켰을 때, 상판 부재(31)는, 배치대(2)에 설치된 커버 부재(22)의 상면과, 림(314)의 하면이 간극을 통해 서로 대향하도록 배치된다. 상판 부재(31)의 오목부와 배치대(2)의 상면에 의해 둘러싸인 공간은, 웨이퍼(W)에 대한 성막이 행해지는 처리 공간(313)이 된다. 상기 오목부가 설치된 상판 부재(31)는, 본 성막 장치의 천장부를 구성하고 있다.
또한 도 2에 나타낸 바와 같이, 상판 부재(31)의 림(314)의 하면과, 커버 부재(22)의 굴곡부의 상면 사이에는 높이 h의 간극이 형성되도록 처리 위치의 높이 위치가 설정된다. 상기 배기 덕트(13)의 개구부(131)는, 이 간극을 향해 개방된다. 림(314)과 커버 부재(22)의 간극의 높이 h는, 예컨대 0.2 mm∼10.0 mm의 범위의 0.5 mm로 설정된다.
상판 부재(31)를 하방측으로부터 평면으로 보았을 때, 오목부의 중앙부에는 처리 공간(313) 내에 가스를 토출하는 중앙 가스 토출부(4b)가 설치되어 있고, 또한 이 중앙 가스 토출부(4b)의 주위에는, 예컨대 8개의 가스 분산부(4a)가 간격을 두고 환형으로 배치된다. 본 성막 장치에 있어서, 이들 중앙 가스 토출부(4b), 가스 분산부(4a)는 공통의 구조를 갖는 가스 분산기(4)에 의해 구성된다. 이하, 도 4의 (a)∼(c)의 단면도를 참조하면서 가스 분산기(4)의 구조를 설명한다. 여기서, 도 4의 (a)∼(c)에는, 후술하는 주위 가스 공급부(5)에 의해 덮힌 가스 분산부(4a)의 단면도가 나타나 있지만, 본 예의 중앙 가스 토출부(4b)는 주위 가스 공급부(5)에 의해 덮여 있지 않은 점 외에는, 가스 분산부(4a)와 공통의 구성을 구비하고 있다.
도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 가스 분산기(4)는, 내부가 중공인 원통형의 헤드부(41)와, 헤드부(41)의 상면측에 형성된 개구를 막도록 헤드부(41) 상에 설치되고, 가스를 선회류(swirling flow)로 하여 헤드부(41) 내에 도입하는 선회류 형성부(40)를 구비하고 있다.
헤드부(41)는, 편평한 원통형의 금속제 부재이며, 상판 부재(31)의 하면으로부터 하방측을 향해 돌출되도록 상기 오목부 내에 설치된다. 원통형의 헤드부(41)의 측면에는, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수의 가스 토출구(42)가 형성된다. 가스 토출구(42)는 예컨대 3개 이상 형성하는 것이 바람직하며, 본 예에서는 8개 형성된다. 또한, 헤드부(41)의 하면은 막혀 있어 가스 토출구(42)가 형성되어 있지 않은 한편, 헤드부(41)의 상면측은 개방되어 있어 선회류 형성부(40)에 접속된다.
선회류 형성부(40)는, 관형의 외측 관형부(43) 내측에 이 외측 관형부(43)보다 직경이 작은 내측 관형부(44)를 배치한 이중 원통형의 금속제 부재이며, 외측 관형부(43)의 하단부와 내측 관형부(44)의 하단부는 연결부(451)에 의해 연결된다. 또한, 내측 관형부(44)의 상단부는 외측 관형부(43)의 상단부보다 상방측으로 신장되어 나와 돌출된다. 한편, 상판 부재(31)측에는 내측 관형부(44)의 상단부나 외측 관형부(43)의 외곽선을 따르도록 형성된 삽입 구멍이 형성된다.
그리고, 외측 관형부(43) 및 내측 관형부(44)가 상판 부재(31)의 삽입 구멍 내에 삽입되는 것에 의해, 미리 설정된 위치에 각각의 가스 분산기(4)가 배치된다. 예컨대 외측 관형부(43)의 외주면과 상기 삽입 구멍의 내주면에는 각각, 도시하지 않은 수나사, 암나사 홈이 형성되어 있고, 이에 따라 삽입 구멍 내에 삽입된 외측 관형부(43)가 상판 부재(31)에 지지, 고정된다.
내측 관형부(44)의 상면은, 상판 부재(31) 내에 형성된 가스 공급로(312)를 향해 개방되어 있고, 이 개구부를 통해 내측 관형부(44) 내에 가스가 유입된다. 한편, 내측 관형부(44)의 하단부로부터 내측 관형부(44)의 길이 방향의 1/3 정도의 상방측의 높이 위치에는 칸막이판(441)이 설치되어 있어, 내측 관형부(44) 내에 유입된 가스가 직접 헤드부(41)로 흘러나오지 않도록 된다.
칸막이판(441)의 상방측의 내측 관형부(44)의 벽부에는, 내측 관형부(44)와 외측 관형부(43) 사이에 형성되는 환형 공간(45)에 가스를 도입하기 위한 상부측 도입로(442)가 설치된다. 환형 공간(45)은, 내측 관형부(44)의 외주면과 외측 관형부(43)의 내주면과 연결부(451)의 상면과 삽입 구멍의 벽면(상판 부재(31))으로 둘러싸인 공간이며, 가스 공급로(312)로부터 상부측 도입로(442)를 통해 환형 공간(45) 내에 가스가 도입된다.
상기 칸막이판(441)의 하방측의 내측 관형부(44)의 벽부에는, 환형 공간(45) 내의 가스를 칸막이판(441)의 하방측에 도입하기 위한 하부측 도입로(46)가 형성된다. 도 4의 (a)에, 하부측 도입로(46)가 형성되는 A-A' 위치의 횡단면을 나타낸 바와 같이, 하부측 도입로(46)는 내측 관형부(44)의 내벽의 접선 방향을 따라서 가스를 도입하도록, 예컨대 4개가 형성된다. 하부측 도입로(46)로부터 내측 관형부(44) 내에 진입한 가스는, 내측 관형부(44)의 내벽을 따라서 칸막이판(441)의 하방측의 공간을 흐르고, 이에 따라 선회류가 형성된다. 여기서, 도 4의 (a)의 횡단면도에는, 상부측 도입로(442)의 형성되는 위치가 파선으로 나타나 있다. 또, 하부측 도입로(46)는 복수개 설치하지 않아도 좋으며, 예컨대 1개의 하부측 도입로(46)에서, 내측 관형부(44)의 내벽의 접선 방향을 따라서 가스를 도입하는 것만으로도 선회류를 형성할 수는 있다.
칸막이판(441)의 하방측의 내측 관형부(44)에는, 하방측으로 갈수록 점차 넓어지는 끝이 넓은 형상의 안내벽(47)이 형성되어 있고, 하부측 도입로(46)로부터 도입된 가스의 선회류는, 이 안내벽(47)에 안내되어 그 직경을 서서히 넓히면서 헤드부(41) 내에 유입된다. 그 결과, 헤드부(41) 내에 유입된 가스는, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이 가스 토출구(42)의 나열 방향을 따라서 헤드부(41)의 측벽의 내측을 선회하고, 각각의 가스 토출구(42)로부터 가로방향을 향해 균일하게 가스가 토출된다. 또, 가스 분산기(4)에 선회류 형성부(40)를 설치하는 것은 필수가 아니며, 예컨대 도 5에 나타낸 바와 같이 가스 공급로(312)의 하단의 개구부로부터 직접 헤드부(41) 내에 가스가 도입되어도 좋다.
상기 구성을 구비한 가스 분산기(4)는, 도 3, 도 10에 나타낸 바와 같이, 중앙부에 1개 설치된 중앙 가스 토출부(4b)와, 이 중앙 가스 토출부(4b)를 둘레 방향을 따라서 둘러싸도록 서로 간격을 두고 환형으로 배치된 8개의 가스 분산부(4a)를 각각 구성하고 있다. 그리고 환형으로 배치된 가스 분산부(4a)는, 공통의 주위 가스 공급부(5)에 의해 덮여 있다. 본 예에서는, 8개의 가스 분산부(4a)가 설치되어 있지만, 가스 분산부(4a)는 적어도 3개 설치되어 있으면 된다.
주위 가스 공급부(5)는, 그 주위 가스 공급부(5)의 내주벽(52) 및 외주벽(53)을 구비하는 편평한 이중 원통형의 부재(환형부)이며, 이들 내주벽(52)과 외주벽(53) 사이에 끼인 공간의 하면은 바닥판(54)으로 막혀 있다. 한편, 내주벽(52)과 외주벽(53) 사이에 끼인 공간의 상면은 개방되어 있고, 내주벽(52)의 상단 및 외주벽(53)의 상단부는, 각각 상판 부재(31)의 하면측에 형성된 홈부 내에 삽입된다. 예컨대 내주벽(52)의 상단부의 내주면이나 외주벽(53)의 상단부의 외주면에는 수나사 홈이 형성되어 있고, 이들 내주벽(52), 외주벽(53)의 상단부가 삽입되는 홈부에는 암나사 홈이 형성되고 있고, 이에 따라 홈부 내에 삽입된 내주벽(52)이나 외주벽(53)이 상판 부재(31)에 지지, 고정된다.
도 3, 도 10에 나타낸 바와 같이, 내주벽(52) 및 외주벽(53)은, 이들 주벽(52, 53) 사이에 끼인 공간의 평면형상이, 가스 분산부(4a)가 환형으로 배치된 영역에 대응하는 형상이 되도록 형성된다. 그리고, 주위 가스 공급부(5)가 상판 부재(31)의 하면에 부착되는 것에 의해, 중공형의 주위 가스 공급부(5)의 내측(내주벽(52), 외주벽(53), 바닥판(54) 및 상판 부재(31)로 둘러싸인 공간 내)에 각 가스 분산부(4a)가 배치된다(도 2, 도 4의 (b)).
도 3, 도 4의 (b), 도 10에 나타낸 바와 같이, 내주벽(52), 외주벽(53)에는, 상판 부재(31)에 지지된 기단부측(상부측)의 위치에, 가로방향으로 신장되는 슬릿형의 가스 토출구(511, 512)가, 각 주벽(52, 53)의 둘레 방향을 따라서 서로 간격을 두고 복수 형성된다. 각 가스 분산부(4a)로부터 주위 가스 공급부(5) 내에 유입된 가스는, 이 주위 가스 공급부(5) 내에서 확산되고, 각 가스 토출구(511, 512)로부터 가로방향으로 토출되어 처리 공간(313)에 유입된다.
여기서 도 2에 나타낸 바와 같이, 중앙 가스 토출부(4b)의 중심으로부터, 주위 가스 공급부(5)의 내주벽(52)까지의 수평 방향의 거리를 x1, 외주벽(53)까지의 수평 방향의 거리를 x2(x2>x1), 웨이퍼(W)의 반경을 r로 했을 때, x1/r의 값이 0.13∼0.6의 범위, x2/r의 값이 0.26∼0.73의 범위가 되도록 주위 가스 공급부(5)를 구성하는 것이 바람직하다. x1/r의 값이 0.13보다 작거나 또는 x2/r의 값이 0.26보다 작은 경우는, 웨이퍼(W)의 중심부의 가스 농도가 지나치게 높아져 버려 바람직하지 않다. 또한, x1/r의 값이 0.6보다 크거나 또는 x2/r의 값이 0.73보다 큰 경우는, 웨이퍼(W)의 주변부의 가스 농도가 지나치게 높아져 버려 바람직하지 않다. 중앙 가스 토출부(4b), 주위 가스 공급부(5)의 내주벽(52)측, 외주벽(53)측에 각각 형성된 가스 토출구(42, 511, 512)로부터, 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 떨어진 위치에 가스가 토출됨으로써, 넓은 범위에 균일하게 가스가 공급된다.
또한, 배치대(2) 상의 웨이퍼(W)의 상면으로부터, 중앙 가스 토출부(4b)의 가스 토출구(42)까지의 높이 t1, 및 주위 가스 공급부(5)의 가스 토출구(511, 512)까지의 높이 t2는, 10∼50 mm 정도이고, 보다 바람직하게는 15∼20 mm 정도로 설정된다. 이 높이가 50 mm보다 커지면, 가스의 치환 효율이 저하되는 한편, 10 mm보다 작아지면, 중앙 가스 토출부(4b)나 주위 가스 공급부(5)를 설치할 스페이스가 없어지거나, 처리 공간(313) 내를 가스가 흐르기 어려워지거나 한다.
중앙 가스 토출부(4b), 가스 분산부(4a)가 설치된 상판 부재(31)에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 가스 분산기(4)(중앙 가스 토출부(4b), 가스 분산부(4a))에 가스를 공급하기 위한 가스 공급로(312)가 형성된다. 이들 가스 공급로(312)는, 상판 부재(31)의 상면과 지지판(32)의 하면 사이에 형성된 가스의 확산 공간(311)에 접속된다.
도 1에 나타낸 바와 같이 지지판(32)에는, 상기 확산 공간(311)에 암모니아 가스 및 치환용 질소 가스를 공급하기 위한 암모니아 공급로(321), 및 마찬가지로 확산 공간(311)에 염화티탄 가스 및 치환용 질소 가스를 공급하기 위한 염화티탄 공급로(322)가 형성된다. 암모니아 공급로(321) 및 염화티탄 공급로(322)는, 배관을 통해 암모니아 가스 공급부(62), 염화티탄 가스 공급부(64)에 접속되어 있고, 이들 배관은 각각 도중에 분기되어 질소 가스 공급부(61, 63)에 접속된다. 각 배관에는, 가스의 급단(給斷)을 수행하는 개폐 밸브(602)와, 가스 공급량의 조정을 행하는 유량 조정부(601)가 설치된다. 또 도시의 편의상, 도 1에서 질소 가스 공급부(61, 63)는 별개로 나타냈지만, 이들은 공통의 질소 공급원을 이용해도 좋다.
이상에 설명한 구성을 구비한 성막 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이 제어부(7)와 접속된다. 제어부(7)는 예컨대 도시하지 않은 CPU와 기억부를 구비한 컴퓨터로 이루어지며, 기억부에는 성막 장치의 작용, 즉 배치대(2) 상에 배치된 웨이퍼(W)를 처리 위치까지 상승시키고, 처리 공간(313) 내에 미리 결정된 순서로 반응 가스 및 치환용 가스를 공급하여 TiN의 성막을 실행하고, 성막이 행해진 웨이퍼(W)를 처리 공간(313) 외부로 반출하기까지의 제어에 관한 단계(명령) 세트가 짜여진 프로그램이 기록된다. 이 프로그램은, 예컨대 하드디스크, 컴팩트디스크, 마그넷옵티컬디스크, 메모리카드 등의 기억 매체에 저장되고, 그것으로부터 컴퓨터에 인스톨된다.
계속해서, 본 성막 장치의 작용에 관해 도 6∼도 10을 참조하면서 설명한다. 처음에, 미리 처리 용기(1) 내부를 진공 분위기로 감압한 후, 배치대(2)를 전달 위치까지 강하시킨다. 그리고, 게이트 밸브(12)를 개방하여 웨이퍼 반송 기구의 반송 아암을 진입시키고, 지지핀(25)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행한다. 그 후, 지지핀(25)을 강하시키고, 히터(21)에 의해 전술한 성막 온도로 가열된 배치대(2) 상에 웨이퍼(W)를 배치한다.
계속해서, 게이트 밸브(12)를 폐쇄하고, 배치대(2)를 처리 위치까지 상승시키고, 처리 용기(1) 내의 압력 조정을 행한 후, 염화티탄 가스 공급부(64)로부터 염화티탄 가스를 공급한다(도 6). 공급된 염화티탄 가스는, 염화티탄 공급로(322)→확산 공간(311)→가스 공급로(312)를 통해 각 가스 분산부(4a), 중앙 가스 토출부(4b)에 유입된다.
중앙 가스 토출부(4b) 내에 유입된 염화티탄 가스는, 가스 토출구(42)를 통해 처리 공간(313)에 공급된다. 한편, 각 가스 분산부(4a) 내에 유입된 염화티탄 가스는, 헤드부(41)를 통해 주위 가스 공급부(5) 내에 유입되고, 또한 주위 가스 공급부(5)에 형성된 가스 토출구(511, 512)를 통해 처리 공간(313) 내에 공급된다.
처리 공간(313)에 공급된 염화티탄 가스는, 상판 부재(31)의 중앙부측으로부터 외주부측을 향하여, 처리 공간(313)에서 직경 방향으로 방사형으로 확산해 간다. 또한, 처리 공간(313) 내를 흐르는 염화티탄 가스는 하방측을 향해서도 확산되며, 배치대(2) 상의 웨이퍼(W)의 표면에 접촉하면, 염화티탄 가스는 웨이퍼(W)에 흡착한다. 그리고, 처리 공간(313) 내를 흘러 림(314)과 커버 부재(22) 사이의 간극에 도달한 염화티탄 가스는, 그 간극으로부터 처리 용기(1) 내에 흘러나온 후 배기 덕트(13)를 통해 외부에 배출된다.
다음으로, 염화티탄 가스의 공급을 정지하고, 질소 가스 공급부(63)로부터 치환용 가스인 질소 가스를 공급한다(도 7). 질소 가스는, 염화티탄 가스와 동일한 경로를 통하여 처리 공간(313) 내에 공급되고, 그 경로 및 처리 공간(313) 내의 염화티탄 가스가 질소 가스와 치환된다.
그 후, 질소 가스의 공급을 정지하고, 암모니아 가스 공급부(62)로부터 암모니아 가스를 공급한다(도 8). 공급된 암모니아 가스는, 암모니아 공급로(321)→확산 공간(311)→가스 공급로(312)를 통해, 각 가스 분산부(4a), 중앙 가스 토출부(4b)에 유입된다. 그리고, 중앙 가스 토출부(4b)로부터는 직접, 가스 분산부(4a)로부터는 주위 가스 공급부(5)를 통해 처리 공간(313) 내에 암모니아 가스가 공급되는 것은, 염화티탄 가스의 경우와 동일하다.
처리 공간(313) 내를 흐르는 암모니아 가스가 웨이퍼(W)의 표면에 도달하면, 먼저 웨이퍼(W)에 흡착되어 있는 염화티탄 가스의 성분을 질화하여 질화티탄이 형성된다. 그 후, 가스 공급로(312)에 공급되는 가스를 질소 가스 공급부(61)로부터의 치환용 질소 가스로 전환하여, 암모니아 가스의 공급 경로 및 처리 공간(313) 내의 암모니아 가스를 질소 가스와 치환한다(도 9).
이와 같이 하여, 염화티탄 가스→질소 가스→암모니아 가스→질소 가스의 순서로 반응 가스(염화티탄 가스, 암모니아 가스)와 치환용 가스(질소 가스)를 반복하여 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 질화티탄(TiN)의 분자층이 적층되고, 질화티탄의 막이 성막된다.
다음으로, 도 10을 참조하면서, 이들 반응 가스나 치환용 가스의 공급시의 중앙 가스 토출부(4b), 가스 분산부(4a) 및 주위 가스 공급부(5)의 작용을 설명한다. 우선, 가스 공급로(312)로부터 중앙 가스 토출부(4b)에 공급된 가스는, 헤드부(41)의 둘레 방향을 따라서 간격을 두고 형성된 복수의 가스 토출구(42)로부터, 가로방향 외측을 향해 처리 공간(313) 내에 균일하게 토출된다.
한편, 가스 공급로(312)로부터 각 가스 분산부(4a)에 공급된 가스는, 중앙 가스 토출부(4b)의 경우와 마찬가지로 헤드부(41)의 둘레 방향을 따라서 간격을 두고 형성된 가스 토출구(42)로부터, 가로방향 외측을 향해 주위 가스 공급부(5) 내에 균일하게 유출된다.
주위 가스 공급부(5) 내에 유출된 가스는, 그 주위 가스 공급부(5)의 공간 내에서 확산되고, 내주벽(52)(내주면)의 둘레 방향을 따라서 간격을 두고 형성된 가스 토출구(511)로부터는, 중앙 가스 토출부(4b)가 배치되어 있는 방향을 향해 가로방향으로 균일하게 가스가 토출된다. 또한 외주벽(53)(외주면)의 둘레 방향을 따라서 간격을 두고 형성된 가스 토출구(512)로부터는, 웨이퍼(W)의 외주측을 향해 가로방향으로 균일하게 가스가 토출된다.
도 10에는, 상판 부재(31)를 하면측으로부터 봤을 때, 중앙 가스 토출부(4b), 가스 분산부(4a) 및 주위 가스 공급부(5)로부터 가스가 토출되는 모습을 화살표로 나타내고, 또한 이 상판 부재(31)의 하방측에 배치되는 웨이퍼(W)의 외측 가장자리를 일점쇄선으로 나타낸다. 웨이퍼(W)와의 위치 관계에 기초하여 설명하면, 중앙 가스 토출부(4b)는, 배치대(2) 상의 웨이퍼(W)의 중앙부의 상측에 배치되고, 이 위치로부터 가로방향 외측을 향해 가스를 토출한다. 주위 가스 공급부(5)는 웨이퍼(W)의 중앙부보다 외주측의 부위의 상측이자 그 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리 상측보다 중앙쪽 위치에서, 내주면(내주벽(52))측의 가스 토출구(511)는 웨이퍼(W)의 중앙부측을 향해 가로방향으로 가스를 토출하고, 외주면(외주벽(53))측의 가스 토출구(512)는 웨이퍼(W)의 외주측을 향해 가로방향으로 가스를 토출한다.
이와 같이 처리 공간(313)에는, 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 서로 떨어진 위치에 설치된 중앙 가스 토출부(4b)와 이 중앙 가스 토출부(4b)를 둘러싸는 주위 가스 공급부(5)로부터 분산되어 균일하게 가스가 공급된다. 그리고, 이와 같이 다수의 가스 토출구(42, 511, 512)로부터 분산되어 가로방향으로 가스를 공급함으로써, 반응 가스(염화티탄 가스, 암모니아 가스)의 경우에는, 각 가스 토출구(42, 511, 512)로부터 토출되는 가스의 유량은 작아진다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 표면에 도달할 때의 반응 가스의 유속이 낮아지고, 막 두께의 면내 균일성이 향상된다.
한편, 치환용 가스(질소 가스)의 경우에는, 처리 공간(313) 내의 용량에 대하여 충분한 유량을 공급함으로써, 넓은 영역에 미리 분산시킨 상태로 가스가 공급되기 때문에, 처리 공간(313) 내의 반응 가스를 신속하게 제거하고, 치환용 가스와 치환할 수 있다.
이렇게 하여 염화티탄 가스의 공급과 암모니아 가스의 공급을 예컨대 수십회∼수백회 반복하여 원하는 막 두께의 질화티탄의 막을 성막했다면, 치환용 질소 가스를 공급하여 최후의 암모니아 가스를 배출한 후, 배치대(2)를 전달 위치까지 강하시킨다. 그리고 게이트 밸브(12)를 개방하여 반송 아암을 진입시키고, 반입시와는 반대의 순서로 지지핀(25)으로부터 반송 아암에 웨이퍼(W)를 전달하여 성막후의 웨이퍼(W)를 반출시킨 후, 다음 웨이퍼(W)의 반입을 기다린다.
본 실시형태에 따른 성막 장치에 의하면 이하의 효과가 있다. 웨이퍼(W)의 중앙부 상측에 배치된 중앙 가스 토출부(4b)로부터는 가로방향 외측을 향해 가스가 토출되고, 또한 상기 중앙부보다 외주측의 상측이자 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리 상측보다 중앙쪽 위치에서, 중앙 가스 토출부(4b)를 둘러싸도록 배치된 주위 가스 공급부(5)로부터는, 평면도로 보았을때 웨이퍼(W)의 외주측 및 중앙부측을 향해 각각 가로방향으로 가스가 토출된다. 그 결과, 상판 부재(31)의 하방측의 처리 공간(313) 내에 균일하게 저속의 반응 가스가 공급되기 때문에, 면내 균일성이 높은 막을 웨이퍼(W) 상에 성막할 수 있다.
여기서 도 11에 나타낸 예와 같이, 주위 가스 공급부(5a)는 둘레 방향으로 분할된 평면형상이 부채형인 분할 유닛(50)을 둘레 방향으로 환형으로 나열되도록 구성되어도 좋다. 또한, 도 10이나 도 11에는, 이들 주위 가스 공급부(5, 5a)를 하나의 가상원의 둘레 위에 설치한 예를 나타냈지만, 이들 주위 가스 공급부(5, 5a)를 동심원형으로 복수개 배치하고, 각 주위 가스 공급부(5, 5a) 내에 복수의 가스 분산부(4a)를 환형으로 배치해도 좋다.
또한 주위 가스 공급부(5, 5a)로서, 편평한 이중 원통형의 부재(환형부)를 설치하는 것은 필수적인 요건이 아니며, 도 12의 성막 장치에 나타낸 바와 같이, 중앙 가스 토출부(4b)를 둘레 방향으로 둘러싸도록 서로 간격을 두고 환형으로 배치된 가스 분산부(4a)를 처리 공간(313) 내에 드러낸 상태로 설치해도 좋다. 이 경우에는, 이들 가스 분산부(4a)가 주위 가스 공급부(5)에 해당한다. 또한, 이와는 반대로, 주위 가스 공급부(5)의 내측에 가스 분산부(4a)를 설치하지 않고, 가스 공급로(312)의 하단의 개구부로부터 직접 주위 가스 공급부(5)의 내부의 공간을 향해 가스를 공급해도 좋다(도 13).
그 밖에, 가스 분산기(4)의 헤드부(41)에 형성된 토출구(42)의 구성은, 도 4에 예시한 것으로 한정되지 않는다. 예컨대 헤드부(41)의 측면의 둘레 방향으로 신장되는 1개의 슬릿을 형성하고, 이 헤드부(41)의 측면을 메쉬형의 부재로 덮고, 각 메쉬를 가스 토출구로서 구성해도 좋다. 또한, 중앙 가스 토출부(4b)를 복수개의 가스 분산기(4)로 구성해도 좋고, 웨이퍼(W)의 중앙부 상측이자 주위 가스 공급부(5)의 내측의 집중된 영역에, 복수개의 가스 분산기(4)를 배치함으로써 중앙 가스 토출부(4b)를 구성해도 좋다.
또한, 가스 분산기(4)에 헤드부(41)를 설치하는 것도 필수적인 요건은 아니며, 도 4의 (a), (b)에 나타낸 선회류 형성부(40)만을 이용하여 가스 분산기를 구성해도 좋다. 이와 같이 선회류 형성부(40)만으로 이루어진 가스 분산기를 중앙 가스 토출부로서 이용하는 경우에는, 하부측 도입로(46)의 출구로부터 토출된 가스는, 선회류를 형성하면서 가로방향 외측을 향해 확산된다. 또한 이 가스 분산기(선회류 형성부(40))를, 환형부가 설치되지 않은 주위 가스 공급부의 가스 분산부로서 이용하는 경우에는, 중앙 가스 토출부를 둘러싸도록 서로 간격을 두고 배치된 복수의 가스 분산기의 각각으로부터 선회류를 형성하면서 가스가 토출된다. 그리고, 각 선회류의 가스가 가로방향으로 확산되어 합류하고, 평면도로 보았을때 웨이퍼(W)의 외주측 및 중앙부측을 향해 가스가 확산되게 된다. 이러한 경우에는, 선회류 형성부(40)의 하단의 개구가 가스 토출구가 된다.
그 밖에, 상판 부재(31)의 형상에 관해서도 도 1, 도 2 등에 나타낸 예에 한정되지 않고, 예컨대 오목부의 중앙에 평탄한 영역을 설치하지 않고, 오목부의 중심으로부터 둘레 가장자리를 향하여 넓어지는 경사면에 주위 가스 공급부(5)를 설치해도 좋다. 또한, 림(314)이 형성되지 않은 상판 부재(31)를 이용해도 되는 것은 물론이다.
또한 본 발명의 성막 장치에서는, 전술한 TiN막의 성막 외에, 금속 원소, 예컨대 주기율표의 제3 주기의 원소인 Al, Si 등, 주기율표의 제4 주기의 원소인 Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge 등, 주기율표의 제5 주기의 원소인 Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag 등, 주기율표의 제6 주기의 원소인 Ba, Hf, Ta, W, Re, lr, Pt 등의 원소를 포함하는 막을 성막해도 좋다. 금속 원료를 웨이퍼(W) 표면에 흡착시키는 것은, 이들 금속 원소의 유기 금속 화합물이나 무기 금속 화합물 등을 반응 가스(원료 가스)로서 이용하는 경우를 포함할 수 있다. 금속 원료의 구체예로는, 전술한 TiCl4 외에, BTBAS((비스타샬부틸아미노)실란), DCS(디클로로실란), HCD(헥사디클로로실란), TMA(트리메틸알루미늄), 3DMAS(트리스디메틸아미노실란) 등을 들 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 표면에 흡착한 원료 가스를 반응시켜 원하는 막을 얻는 반응에는, 예컨대 O2, O3, H2O 등을 이용한 산화 반응, H2, HCOOH, CH3COOH 등의 유기산, CH3OH, C2H5OH 등의 알콜류 등을 이용한 환원 반응, CH4, C2H6, C2H4, C2H2 등을 이용한 탄화 반응, NH3, NH2NH2, N2 등을 이용한 질화 반응 등의 각종 반응을 이용해도 좋다.
또한, 반응 가스로서, 3종류의 반응 가스나 4종류의 반응 가스를 이용해도 좋다. 예컨대 3종류의 반응 가스를 이용하는 경우의 예로는, 티탄산스트론튬(SrTiO3)을 성막하는 경우가 있으며, 예컨대 Sr 원료인 Sr(THD)2(스트론튬비스테트라메틸헵탄디오나이트)와, Ti 원료인 Ti(OiPr)2(THD)2(티타늄비스이소프로폭사이드비스테트라메틸헵탄디오나이트)와, 이들의 산화 가스인 오존 가스가 이용된다. 이 경우에는, Sr 원료 가스→치환용 가스→산화 가스→치환용 가스→Ti 원료 가스→치환용 가스→산화 가스→치환용 가스의 순으로 가스가 전환된다. 또한, 성막 처리를 행하는 기판으로서 원형의 웨이퍼(W)에 관해 설명했지만, 예컨대 직사각형의 유리 기판(LCD용 기판)에 대하여 본 발명을 적용해도 좋다.
실시예
(실험)
상이한 타입의 상판 부재(31)를 구비한 성막 장치를 이용하여, 처리 공간(313) 내에 염화티탄 가스와 암모니아 가스를 공급하여 질화티탄의 막을 성막하고, 그 면내 균일성을 측정했다.
A. 실험 조건
(실시예 1) 도 2, 도 10에 나타낸 바와 같이, 중앙 가스 토출부(4b), 가스 분산부(4a) 및 환형부로 이루어진 주위 가스 공급부(5)를 구비한 상판 부재(31)를 이용하여 질화티탄의 막을 성막했다. 성막된 막의 막 두께를 분광 엘립소메트리식의 막 두께계에 의해 측정하여, 하기 (1)식에 의해 면내 균일성(M-m값)을 계산했다.
(M-m값)={(최대 막 두께(M값)-최소 막 두께(m값))/(2×평균 막 두께)}×100(%) … (1)
(실시예 2) 도 12에 나타낸 바와 같이, 주위 가스 공급부(5)로서 환형부를 설치하지 않고, 중앙 가스 토출부(4b)와, 가스 분산부(4a)로 이루어진 주위 가스 공급부(5)가 배치된 상판 부재(31)를 이용하여 질화티탄의 막을 성막하고, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 면내 균일성을 계산했다. 상판 부재(31)를 평면도로 보았을때의 가스 분산부(4a)의 배치는, 도 10에 나타낸 가스 분산부(4a)와 동일하다.
(비교예 1) 도 14에 나타낸 바와 같이, 하면측의 중앙부를 향해 개방된 1개의 가스 공급로(312)를 구비한 상판 부재(31)를 이용하여 성막하고, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 면내 균일성을 계산했다.
B. 실험 결과
실시예 1, 2 및 비교예 1에서 성막된 막의 막 두께의 변위를 도 15의 (a)∼(c)에 각각 나타낸다. 각 도면의 횡축은 웨이퍼(W)의 직경 방향의 위치이고, 종축은 M-m값에 대한 막 두께의 상대적인 변화를 나타내고 있다.
도 15의 (a), (b)에 나타낸 결과에 의하면, 환형부로 이루어진 주위 가스 공급부(5) 내에 가스 분산부(4a)를 배치한 실시예 1에서는 M-m값이 2.2%가 되는 한편, 가스 분산부(4a)를 환형으로 배치하여 주위 가스 공급부(5)를 구성한 실시예 2에서는 M-m값이 4.1%가 되어, 모두 5% 이내의 높은 면내 균일성이 달성되었다. 또한, 실시예 1과 실시예 2를 비교하면, 주위 가스 공급부(5)의 내측에 가스 분산부(4a)를 배치한 실시예 1의 면내 균일성이 높게 된다.
한편, 상판 부재(31)의 중앙부에 형성된 개구로부터 가스를 공급한 비교예 1에서는, 가스가 공급되는 개구부의 하측 위치의 막 두께가 가장 두껍고, 웨이퍼(W)의 외주측으로 갈수록 막 두께가 급격하게 얇아지는 산모양의 막 두께 분포가 확인되었다. 그리고, 비교예 1의 M-m값은 11%가 되어, 요구치(5%)의 2배 이상이 되었다. 이것은, 반응 가스가 고속으로 웨이퍼(W)에 도달하는 영역과, 그 외측의 영역과의 사이에서 원료 가스의 흡착량이 변화해 버렸기 때문이라고 생각된다.

Claims (8)

  1. 진공 분위기인 처리실 내의 기판에 서로 반응하는 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 공급하고, 하나의 반응 가스의 공급과 다음 반응 가스의 공급 사이에 치환용 가스를 공급하여 성막 처리를 행하는 성막 장치에 있어서,
    상기 처리실에 설치되며, 기판이 배치되는 배치부;
    상기 배치부에 대향하여 설치되는 천장부;
    상기 처리실 내의 진공 배기를 행하는 배기부;
    상기 배치부에 배치된 기판의 중앙부 상측에 배치되며, 가로방향 외측을 향해 가스를 토출하도록 둘레 방향을 따라서 복수의 가스 토출구가 형성된 중앙 가스 토출부; 및
    상기 기판의 중앙부보다 외주측 부위의 상측이자 상기 기판의 둘레 가장자리 상측보다 중앙쪽 위치에서, 상기 중앙 가스 토출부를 둘러싸도록 배치된 주위 가스 공급부
    를 구비하고,
    상기 주위 가스 공급부는, 평면도로 보았을때 상기 기판의 외주측 및 중앙부측을 향해 각각 가로방향으로 가스를 토출하도록 둘레 방향을 따라서 형성된 복수의 가스 토출구를 갖고,
    상기 중앙 가스 토출부의 가스 토출구 및 상기 주위 가스 공급부의 가스 토출구는, 각 가스 토출구로부터의 가스 토출 방향의 연장선과 배치부에 배치된 기판이 교차하지 않는 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주위 가스 공급부는 상기 중앙 가스 토출부를 둘러싸도록 환형으로 형성된 환형부를 구비하고, 상기 주위 가스 공급부의 가스 토출구는 상기 환형부의 내주면측 및 외주면측에 각각 둘레 방향을 따라서 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 환형부는 중공형으로 형성되고, 상기 환형부 내에 둘레 방향으로 간격을 두고 설치된 복수의 가스 분산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    각각의 상기 가스 분산부는, 상기 가스 분산부의 둘레 방향을 따라서 간격을 두고 형성되고 상기 환형부 내에 가스를 유출시키기 위한 복수의 가스 토출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 주위 가스 공급부는 상기 중앙 가스 토출부를 둘러싸도록 서로 간격을 두고 배치된 복수의 가스 분산부로 이루어지며, 상기 가스 토출구는 각 가스 분산부의 둘레 방향을 따라서 간격을 두고 복수 형성되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 가스 토출부 또는 가스 분산부는, 상기 천장부로부터 처리실 내를 향해서 돌출되고 둘레 방향을 따라서 간격을 두고 가스 토출구가 복수 형성된 헤드부, 및 상기 헤드부 내에 상기 가스 토출구가 나열되는 방향을 따라서 선회하는 가스의 선회류를 형성하는 선회류 형성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
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