KR101691255B1

KR101691255B1 - 성막 장치

Info

Publication number: KR101691255B1
Application number: KR1020140034555A
Authority: KR
Inventors: 유 와무라; 도모노리 구와모토
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2016-12-29
Also published as: JP6115244B2; JP2014192501A; KR20140118829A; US20140290578A1; US9435026B2

Abstract

원료 가스인 Hf계 가스를 제1 처리 가스 노즐로부터 웨이퍼 W측으로 토출하는 데 있어서, 당해 제1 처리 가스 노즐의 좌우 양측에, 냉매 통류로가 각각 둘러쳐진 정류 부재를 각각 배치한다. 그리고, 원료 가스의 액화 온도보다도 높고, 또한 원료 가스의 열분해 온도보다도 낮은 온도의 냉매를 냉매 통류로에 통류시킨다. 그리고, 정류 부재를 통해, 제1 처리 가스 노즐을 냉각한다.

Description

성막 장치{FILM DEPOSITION APPARATUS}

본 출원은, 2013년 3월 28일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2013-69414호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허 출원 제2013-69414호의 전체 내용을 여기에 원용한다.

본 발명은, 서로 반응하는 복수의 처리 가스를 기판에 순서대로 공급하여 박막을 성막하는 성막 장치에 관한 것이다.

기판 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고 함)에 산화하프늄(Hf-O) 등의 고유전율막을 성막하는 방법으로서, 서로 반응하는 복수 예를 들어 2종류의 처리 가스를 교대로 공급하는 프로세스가 알려져 있다. 이 방법은, 웨이퍼 상에 원자층 혹은 분자층을 순차 적층해서 박막을 형성하는 방법이며, 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition)법이라고 하는 총칭으로 불린다. 산화하프늄막을 성막하는 경우에는, 원료 가스 및 산화 가스로서 각각 예를 들어 TDMAH(테트라키스디메틸아미노하프늄) 가스 및 오존(O₃) 가스가 사용됨과 함께, 성막 온도는 예를 들어 250℃ 정도로 설정된다. ALD법에 의해 고유전율막을 성막하는 장치로서는, 웨이퍼를 공전시키기 위한 회전 테이블과, 회전 테이블 상의 웨이퍼의 이동로를 따라서 서로 이격해서 배열하는 가스 인젝터를 진공 용기 내에 배치한 구성이 알려져 있다.

여기서, 고유전율막이 적용되는 디바이스에 따라서는, 예를 들어 누설 전류를 억제하기 위해 불순물을 가능한 한 적게 하는 것이 요구되어 있고, 그를 위해서는 성막 온도를 보다 고온으로 하는 것이 득책이다. 그러나, 성막 온도를 원료 가스의 열분해 온도 이상으로 높게 하면, 원료 가스의 열분해에 의해 가스 인젝터의 내벽에 분해물이 부착되어 버린다. 이것은, 가스 인젝터 내부의 압력이 진공 용기 내의 압력보다도 높아지는 경향이 있기 때문이다. 가스 인젝터의 내벽에 분해물이 부착되면, 성막 처리의 도중에 박리되어 파티클의 원인이 될 우려가 있다. 따라서, 파티클의 양을 저감하기 위해서는, 가스 인젝터의 유지 보수 빈도가 높아져 버린다. 그로 인해, 양질인 막질의 고유전율막을 성막하는 것과, 가스 인젝터 내에서의 분해한 부착물의 부착을 억제하는 것은, 말하자면 상반된 관계로 되어 있고, 양질인 박막을 형성하면서 분해한 부착물의 부착을 억제하는 것은 매우 곤란하다.

특허 제3952341호에는, CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 사용해서 박막의 성막을 행하는 데 있어서, 인젝터의 표면에서 사염화 주석과 수증기의 반응을 억제하기 위해, 질소 가스를 당해 인젝터의 표면으로부터 토출하는 기술에 대해 기재되어 있다. 일본 특허 공표 제2008-508744 및 일본 특허 공표 제2008-538256에는, 인젝터 헤드나 인젝터를 냉각하는 기술에 대해 기재되어 있다. 그러나, 이들 특허문헌에는, ALD법에 의해 박막의 성막을 행할 때에 있어서의 원료 가스의 열분해에 대해서는 검토되어 있지 않다. 또한, 일본 특허 공개 제2011-100956에는, 이미 설명한 회전 테이블을 구비한 장치에 정류 부재를 조합한 예에 대해 기재되어 있지만, 고유전율막을 성막할 때의 과제에 대해서는 기재되어 있지 않다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 회전 테이블에 의해 공전하고 있는 기판에 대해 가스 인젝터로부터 원료 가스를 공급하는 데 있어서, 당해 가스 인젝터의 표면에서의 원료 가스의 부착을 억제할 수 있는 성막 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 형태에 따른 성막 장치는,

진공 용기와,

상기 진공 용기 내에 설치되고, 기판을 적재하는 기판 적재 영역을 공전시키기 위한 회전 테이블과,

이 회전 테이블 상의 기판을 가열하기 위한 가열 기구와,

상기 기판 적재 영역에 원료 가스를 공급하기 위해, 상기 회전 테이블 상의 기판의 이동로와 교차하는 방향으로 신장됨과 함께, 상기 교차하는 방향을 따라서 가스 토출구가 형성된 가스 인젝터와,

상기 가스 인젝터에 있어서의 상기 회전 테이블의 회전 방향 상류측 및 하류측에서 당해 가스 인젝터의 길이 방향을 따라서 각각 신장하도록 배치되고, 냉매 통류로가 형성된 정류 부재와,

상기 냉매 통류로에 냉매를 통류시키기 위한 냉매 공급 포트 및 냉매 배출 포트와,

상기 가스 인젝터에 대해 상기 회전 테이블의 주위 방향으로 이격한 위치에 설치되고, 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 상기 기판 적재 영역에 공급하기 위한 반응 가스 공급부와,

상기 진공 용기 내를 진공 배기하는 배기구를 구비한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치의 일례를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 상기 성막 장치를 나타내는 횡단 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 상기 성막 장치의 일부를 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 상기 성막 장치에 설치되는 정류 부재를 도시하는 종단면도이다.
도 5는 상기 정류 부재에 있어서의 냉매의 유로를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 6은 원료 가스의 온도 구배를 모식적으로 도시하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 작용을 도시하는 모식도이다.
도 8은 상기 정류 부재의 다른 예를 나타내는 분해 사시도이다.
도 9는 상기 다른 예에 있어서의 정류 부재를 도시하는 종단면도이다.
도 10은 상기 다른 예에 있어서의 냉매의 유로를 도시하는 모식도이다.
도 11은 상기 정류 부재의 다른 예를 나타내는 종단면도이다.
도 12는 상기 정류 부재의 또 다른 예를 나타내는 종단면도이다.
도 13은 상기 정류 부재의 또 다른 예를 나타내는 분해 사시도이다.
도 14는 상기 또 다른 예에 있어서의 정류 부재를 도시하는 종단면도이다.
도 15는 상기 정류 부재의 다른 예를 나타내는 분해 사시도이다.
도 16은 상기 다른 예의 정류 부재를 도시하는 종단면도이다.

본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치의 일례에 대해, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 이 장치는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 평면 형상이 대략 원형인 진공 용기(1)와, 당해 진공 용기(1) 내에서 연직축 주위로 회전 가능하게 구성된 회전 테이블(2)을 구비하고 있고, 서로 반응하는 2종류의 처리 가스를 교대로 웨이퍼 W에 공급하여 예를 들어 산화하프늄막을 형성하도록 구성되어 있다. 그리고, 이 성막 장치에서는, 이후에 상세하게 설명하는 바와 같이, 원료 가스의 열분해 온도 이상의 고온으로 성막 처리를 행하면서, 원료 가스를 공급하기 위한 가스 인젝터의 표면에서 원료 가스가 열분해되는 것을 억제하고 있다. 이하에, 이 성막 장치의 구체적 구성에 대해 상세하게 설명한다.

진공 용기(1)의 천장판(11)의 중심부에는, 후술하는 처리 영역 P1, P2를 구획하기 위해, 당해 진공 용기(1) 내에 분리 가스(N₂ 가스)를 통류시키는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있다. 천장판(11)의 하면측의 부위는, 이 분리 가스 공급관(51)으로부터 질소 가스가 공급되는 영역을 둘러싸도록, 하방측을 향해 링 형상으로 돌출되어 돌출부(벽면부)(5)를 이루고 있다. 회전 테이블(2)의 하측에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 가열 기구인 히터 유닛(7)이 설치되어 있고, 당해 회전 테이블(2)을 통해 웨이퍼 W를 성막 온도 예를 들어 250℃ 내지 500℃의 가열 온도로 가열하도록 구성되어 있다. 도 1 중, 히터 유닛(7)과 회전 테이블(2) 사이에 설치된 커버 부재(7a)가 도시되어 있고, 당해 커버 부재(7a)의 주연부가 회전 테이블(2)의 외주 단부보다도 외측으로 돌출되도록 구성되어 있다.

회전 테이블(2)은, 예를 들어 석영 등에 의해 구성되어 있고, 중심부에서 대략 원통 형상의 코어부(21)에 고정되어 있다. 이 회전 테이블(2)은 코어부(21)의 하면에 접속된 회전축(22)에 의해, 연직축 주위 이 예에서는 시계 방향으로 회전 가능하게 구성되어 있다. 도 1 중, 회전축(22)을 연직축 주위로 회전시키는 구동부(23)가 설치되어 있고, 부호 20은 회전축(22) 및 구동부(23)를 수납하는 케이스체이다.

회전 테이블(2)의 표면부에는, 도 2 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 직경 치수가 예를 들어 300㎜의 웨이퍼 W를 적재하기 위한 기판 적재 영역을 이루는 오목부(24)가 당해 회전 테이블(2)의 회전 방향(주위 방향)을 따라서 복수 개소 예를 들어 5개소에 형성되어 있다. 오목부(24)의 통과 영역과 각각 대향하는 위치에는, 각각 예를 들어 석영으로 이루어지는 4개의 노즐(31, 32, 41, 42)이 진공 용기(1)의 주위 방향으로 서로 간격을 두고 방사상으로 배치되어 있다. 이들 노즐(31, 32, 41, 42)은, 예를 들어 진공 용기(1)의 외주벽(12)으로부터 중심부를 향해, 회전 테이블(2) 상에서의 웨이퍼 W의 이동로와 교차하도록 수평 또한 직선적으로 신장하도록 각각 설치되어 있다. 그리고, 각 노즐(31, 32, 41, 42)은, 진공 용기(1)의 내벽면과 당해 노즐(31, 32, 41, 42) 사이에 설치된 도시하지 않은 O링 등의 시일 부재를 통해, 회전 테이블(2)에 대한 높이 위치나 경사 각도를 각각 조정 가능하게 구성되어 있다.

이 예에서는, 후술하는 반송구(15)로부터 볼 때 시계 방향[회전 테이블(2)의 회전 방향]으로 분리 가스 노즐(41), 제1 처리 가스 노즐(가스 인젝터)(31), 분리 가스 노즐(42) 및 제2 처리 가스 노즐(32)이 이 순서로 배열되어 있다. 이들 가스 노즐(31, 32, 41, 42)의 예를 들어 하면측에는, 가스 토출 구멍(33)이 각각 형성되어 있고, 이 가스 토출 구멍(33)은 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라서 복수 개소에 예를 들어 등간격으로 배치되어 있다. 처리 가스 노즐(31, 32)은, 각각 제1 처리 가스 공급부 및 제2 처리 가스(반응 가스) 공급부를 이루고, 분리 가스 노즐(41, 42)은, 각각 분리 가스 공급부를 이루고 있다.

다음에, 각 노즐(31, 32, 41, 42)로부터 각각 토출되는 각 가스의 종별에 대해 설명한다. 구체적으로는, 제1 처리 가스 노즐(31)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 가스 공급로(34)를 통해, 하프늄(Hf)을 포함하는 제1 처리 가스(원료 가스) 예를 들어 TDMAH 가스의 공급원(상세하게는 가열된 액체 원료가 저류된 저류부에 캐리어 가스를 불어 넣는 구성)(35)에 접속되어 있다. 가스 공급로(34)는, 도시하지 않은 히터 등의 가열 기구에 의해, 당해 가스 공급로(34) 내를 통류하는 원료 가스에 대해, 상기 액체 원료의 액화 온도(응축 온도)보다 높고, 또한 당해 액체 원료의 열분해 온도보다 낮은 가열 온도로 가열하도록 구성되어 있다. 이 예에서는, 상기 가열 온도는, 예를 들어 80℃ 내지 150℃로 설정되어 있다. 제1 처리 가스 노즐(31)의 하방 영역은, 웨이퍼 W에 제1 처리 가스를 흡착시키기 위한 제1 처리 영역 P1을 이룬다. 도 2는, 가스 공급로(34)에 개재 설치된 밸브(36)도 도시되어 있다.

제2 처리 가스 노즐(32)은, 웨이퍼 W의 표면에 흡착된 제1 처리 가스의 성분의 반응을 행하는 제2 처리 영역 P2를 당해 노즐(32)의 하방측에 형성하기 위해, 제2 처리 가스 예를 들어 오존(O₃) 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 제1 처리 영역 P1과 제2 처리 영역 P2를 서로 분리하기 위한 분리 영역 D를 형성하기 위해, 분리 가스인 질소 가스의 공급원(도시하지 않음)에 각각 접속되어 있다.

계속해서, 이미 설명한 제1 처리 가스 노즐(31)에 관한 구성의 설명으로 되돌아가면, 당해 제1 처리 가스 노즐(31)에는, 당해 제1 처리 노즐(31)로부터 토출되는 가스를 회전 테이블(2)을 따라서 통류시키기 위해, 대략 상자형으로 형성된 정류 부재(81)가 이 제1 처리 가스 노즐(32)의 양단부 및 상부를 둘러싸도록 설치되어 있다. 구체적으로는, 이 정류 부재(81)는, 평면으로부터 보았을 때에 대략 부채형 형상을 이루도록, 회전 테이블(2)의 외주측으로부터 중심부측을 향해 이동함에 따라서 외주의 길이가 짧아지도록 형성되어 있다. 정류 부재는 하측 부재(82)와 상측 부재(83)에 의해 구성되어 있다. 상측 부재(83)는, 이 하측 부재(82)의 상방측에 용접되어 있다. 그리고, 정류 부재(81)의 하면측에는, 제1 처리 가스 노즐(31)을 수납하기 위해, 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라서 홈부(84)가 형성되어 있다. 이 예에서는, 정류 부재(81)는, 제1 처리 가스 노즐(31)의 길이 방향을 따라서 신장하도록 형성됨과 함께, 예를 들어 알루미늄 등의 금속에 의해 구성되어 있다.

제1 처리 가스 노즐(31)로부터 볼 때 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측의 부위 및 회전 방향 하류측의 부위에 있어서의 정류 부재(81)에 각각 부호 「81a」 및 「81b」를 부여하면, 이들 정류 부재(81a, 81b)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 평면으로부터 보았을 때의 회전 테이블(2)의 주위 방향에 있어서의 길이 치수 d가 서로 정렬되도록 구성되어 있다. 제1 처리 가스 노즐(31)은 정류 부재(81a, 81b)의 사이에서 반경 방향으로 연장되고, 회전 테이블(2)의 중심 근방의 부분에서 종단한다. 이들 정류 부재(81a, 81b)는, 제1 처리 가스 노즐(31)의 선단부에 대향하는 부위(대향부)를 통해 서로 접속되어 있다.

홈부(84)보다도 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측의 정류 부재(81b)의 외주면에 있어서의 홈부(84) 근방의 위치에는, 당해 정류 부재(81b)에 냉매를 공급하기 위한 냉매 공급 포트(85)가 형성되어 있다. 또한, 홈부(84)보다도 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측의 정류 부재(81a)의 외주면에 있어서의 상기 상류측의 테두리부 근방에는, 상기 냉매를 당해 정류 부재(81)로부터 배출하기 위한 냉매 배출 포트(86)가 형성되어 있다. 그리고, 이들 정류 부재(81a, 81b)에는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 냉매 공급 포트(85)로부터 공급되는 냉매를 냉매 배출 포트(86)에 배출하기 위한 냉매 통류로(87)가 주름 상자 형상으로 배치되어 있다. 즉, 이 냉매 통류로(87)는, 하측 부재(82)의 상면 및 상측 부재(83)의 하면에 각각 홈 형상의 냉매 통류로(87)를 형성하고, 이들 부재(82, 83)의 상하면을 서로 용접함으로써, 포트(85, 86) 사이에서 냉매가 통류하도록 구성되어 있다.

구체적으로는, 냉매 통류로(87)는, 도 5에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 홈부(84)보다도 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측의 정류 부재(81b)에 있어서의 하측 부재(82)에서는, 냉매 공급 포트(85)로부터 회전 테이블(2)의 회전 중심을 향해, 제1 처리 가스 노즐(31)을 따르도록 수평하게 신장하고 있다. 이 냉매 통류로(87)의 중심 단부에 가까운 부분은, 제1 처리 가스 노즐(31)의 선단부에 근접하는 위치에서 전방측의 영역을 향해 굴곡됨과 함께, 상기 전방측의 영역에서 상기 회전 중심을 향해 더 굴곡되어 있다. 그리고, 냉매 통류로(87)의 선단부는, 제1 처리 가스 노즐(31) 근방의 위치에서 하측 부재(82)의 상면에서 개방되어 있다.

그리고, 상측 부재(83)에서는, 냉매 통류로(87)는, 평면으로부터 보았을 때에 제1 처리 가스 노즐(31)과 교차하도록 형성되어 있고, 일단부측이 상기 정류 부재(81b)에 있어서의 냉매 통류로(87)의 개구 단부와 겹치는 위치에서 하방측으로 개방되어 있다. 상측 부재(83)에 있어서의 냉매 통류로(87)의 타단부측은, 회전 테이블(2)의 외측 테두리 근방의 위치에서, 제1 처리 가스 노즐(31)보다도 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에서 하방측으로 개방되어 있다.

홈부(84)보다도 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측의 정류 부재(81a)에서는, 냉매 통류로(87)는 상측 부재(83)에 있어서의 냉매 통류로(87)의 개구부에 대응하는 위치에서 상면측이 개방됨과 함께, 상기 회전 중심측의 영역으로 수평하게 신장하여, 당해 영역에서 냉매 배출 포트(86)를 향해 굴곡되어 있다. 이렇게 해서 냉매 통류로(87)는 냉매 공급 포트(85)로부터 냉매 배출 포트(86)를 향해 정류 부재(81) 내에 둘러쳐져 있다. 따라서, 이들 정류 부재(81a, 81b)에서는, 냉매 공급 포트(85) 및 냉매 배출 포트(86)가 공통화되어 있다.

이상 설명한 냉매 통류로(87)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 칠러 등의 온도 조정 기구를 구비한 냉매 공급원(88)에 접속되어 있고, 임의의 냉각 온도로 냉각된 냉매가 포트(85, 86) 사이에서 순환하도록 구성되어 있다. 이 예에서는, 냉각 온도는, 예를 들어 가스 공급로(34)의 가열 온도(원료 가스의 액화 온도보다도 높고, 원료 가스의 열분해 온도보다도 낮은 온도)와 같은 온도로 되어 있고, 구체적으로는 150℃ 내지 200℃로 되어 있다. 또한, 냉매는, 예를 들어 불소계 열매체[Galden(등록 상표)]나 순수 혹은 질소 가스 등이며, 이 예에서는 불소계 열매체로 되어 있다.

진공 용기(1)의 측벽면에는, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 냉매 공급원(88)으로부터 각각 신장하는 냉매 공급관(89a) 및 냉매 배출관(89b)이 기밀하게 설치되어 있고, 이들 공급관(89a) 및 배출관(89b)은, 예를 들어 스테인리스 등의 금속에 의해 각각 구성됨과 함께, 각각 각 포트(85, 86)에 기밀하게 접속되어 있다. 구체적으로는, 정류 부재(81)를 진공 용기(1)에 설치한 후, 진공 용기(1)의 측벽면을 통해 이들 공급관(89a) 및 배출관(89b)을 각 포트(85, 86)에 삽입함으로써, 냉매 공급원(88)과 냉매 통류로(87)가 서로 접속된다. 또한, 이미 설명한 도 4는, 도 3에 있어서의 A-A선에서 정류 부재(81)를 절단한 종단면도를 도시하고 있다.

정류 부재(81)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 중심측의 단부는, 걸림 지지부(지지부)(91)를 이루어 종단하고 있다. 그리고, 이미 설명한 돌출부(5)에 있어서의 걸림 지지부(91)에 대향하는 부위는, 당해 걸림 지지부(91)와 걸어 지지하도록, 피걸림 지지부(92)를 이루는 오목부가 형성되어 있고, 이 피걸림 지지부(92)에 의해 정류 부재(81)의 선단측이 지지되도록 구성되어 있다. 또한, 정류 부재(81)의 하면측에 있어서의 회전 테이블(2)의 외측 테두리 근방의 위치에는, 당해 하면측으로부터 하방측을 향해 신장하는 지지부(93)가 서로 이격되도록 예를 들어 2개소에 형성되어 있다. 그리고, 정류 부재(81)의 기단부측은, 지지부(93)에 의해, 이미 설명한 커버 부재(7a)를 통해 지지되어 있다.

이상 설명한 정류 부재(81)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측의 단부 및 회전 방향 하류측의 단부에는, 도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 당해 단부로부터 수평 방향을 향해 각각 신장하는 정류판(97)이 형성되어 있다. 정류판(97)은, 예를 들어 알루미늄 등의 금속에 의해 구성됨과 함께, 각각 회전 테이블(2)의 반경 방향에 걸쳐서 형성되어 있다. 따라서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측으로부터 정류 부재(81)를 향해 통류하는 질소 가스는, 당해 정류 부재(81)의 하방 영역을 피하도록, 정류 부재(81)와 천장판(11) 사이의 영역을 통하여 배기구(61)에 배기된다. 그로 인해, 정류 부재(81)의 하방 영역에서는, 질소 가스에 의한 Hf계 가스의 희석이 억제된다. 또한, 도 5에서는, 상기 정류판(97)의 묘화를 생략하고 있다.

천장판(11)의 하면측에는, 평면에서 보았을 때에 대략 부채형 형상으로 되도록 형성된 볼록 형상부(4)가 배치되어 있고, 이미 설명한 분리 가스 노즐(41, 42)은, 이 볼록 형상부(4)의 내부에 각각 수납되어 있다. 따라서, 이미 설명한 분리 영역 D에서의 진공 용기(1)의 천장판(11)에는, 각 처리 가스끼리의 혼합을 저지하기 위해, 볼록 형상부(4)의 하면인 낮은 천장면이 배치되어 있다.

회전 테이블(2)의 외주측에는, 당해 회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 내벽면 사이를 막도록 링 형상 부재(100)가 배치되어 있고, 이 링 형상 부재(100)에는, 이미 설명한 도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 처리 영역 P1 및 제2 처리 영역 P2에 각각 대응하도록 배기구(61, 62)가 형성되어 있다. 제1 배기구(61)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 처리 영역 P1과, 이 제1 처리 영역 P1의 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측에 위치하는 분리 영역 D 사이에 설치되어 있다. 제2 배기구(62)는, 제2 처리 영역 P2와, 이 제2 처리 영역 P2의 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측에 위치하는 분리 영역 D 사이에 설치되어 있다. 배기관(63)은 나비 밸브 등의 압력 조정부(65)를 통해, 배기 기구인 예를 들어 진공 펌프(64)에 접속되어 있는 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)로부터 신장하고 있다.

진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 외부의 반송 아암(도시하지 않음)과 회전 테이블(2) 사이에 있어서 웨이퍼 W의 전달을 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있고, 이 반송구(15)는 게이트 밸브 G에 의해 기밀하게 개폐 가능하게 구성되어 있다. 또한, 이 반송구(15)에 대향하는 위치에서의 회전 테이블(2)의 하방측에는, 회전 테이블(2)의 관통구를 통해 웨이퍼 W를 이면측으로부터 들어올리기 위한 승강 핀(모두 도시하지 않음)이 설치되어 있다. 도 1에 있어서, 각각 진공 용기(1) 내에 질소 가스를 공급하기 위한 공급관(72, 73)이 설치되어 있음과 함께, 코어부(21) 및 진공 용기(1)의 천장판(11)으로부터 각각 수직으로 신장하는 벽면부(111, 112)가 각각 설치되어 있다.

또한, 이 성막 장치에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(120)가 설치되어 있고, 이 제어부(120)의 메모리 내에는 후술하는 성막 처리를 행하기 위한 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은, 장치의 동작을 실행하도록 스텝군이 짜여져 있고, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체인 기억부(121)로부터 제어부(120) 내에 인스톨된다.

다음에, 본 발명의 실시 형태의 작용에 대해 설명한다. 우선, 게이트 밸브 G를 개방하여, 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시키면서, 반송구(15)를 통해 회전 테이블(2) 상에 예를 들어 5매의 웨이퍼 W를 순서대로 적재한다. 계속해서, 게이트 밸브 G를 폐쇄하고, 진공 펌프(64)에 의해 진공 용기(1) 내를 진공 상태로 함과 함께, 회전 테이블(2)을 예를 들어 2rpm 내지 240rpm으로 시계 방향으로 회전시킨다. 그리고, 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼 W를 이미 설명한 성막 온도로 가열한다. 가스 공급로(34)에 대해서는, 당해 가스 공급로(34) 내를 통류하는 Hf계 가스가 액화되지 않도록, 또한 열분해되지 않도록 가열한다.

계속해서, 정류 부재(81)에 대해 이미 설명한 냉각 온도로 온도 조정된 냉매를 통류시켜, 정류 부재(81)나 제1 처리 가스 노즐(31)의 온도가 안정될 때까지의 시간이 경과한 후, 처리 가스 노즐(31, 32)로부터 각각 Hf계 가스 및 오존 가스를 토출한다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 분리 가스(질소 가스)를 소정의 유량에 의해 진공 용기(1) 내로 토출한다. 그리고, 압력 조정부(65)에 의해 진공 용기(1) 내를 미리 설정한 처리 압력[예를 들어 133Pa(1.0Torr)]으로 조정한다.

여기서, 가스 공급원(35)으로부터 Hf계 가스가 진공 용기(1)를 향해 통류하는 데 있어서, 당해 진공 용기(1) 내의 성막 온도(웨이퍼 W의 가열 온도)는 이미 설명한 바와 같이 Hf계 가스의 열분해 온도(예를 들어 250℃)보다도 높다. 따라서, 정류 부재(81)에 냉매를 통류시키지 않은 경우에는, Hf계 가스는, 제1 처리 가스 노즐(31)의 기단부측에 도달했을 때, 혹은 당해 노즐(31) 내를 통류함에 따라서, 도 6에 파선으로 나타내는 바와 같이, 급격하게 승온해 간다. 그로 인해, 정류 부재(81)에 냉매를 통류시키지 않은 경우에는, Hf계 가스가 웨이퍼 W에 접촉하기 전에, 예를 들어 제1 처리 가스 노즐(31)의 표면에서 열분해를 일으켜 잔류물이 부착되어 버린다. 이 경우에는, 상기 부착물이 파티클의 원인이 되거나, 혹은 제1 처리 가스 노즐(31)의 유지 보수(청소나 교환)을 빈번하게 행하거나 하게 된다.

그러나, 이미 설명한 바와 같이 제1 처리 가스 노즐(31)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측에는, 냉매 통류로(87)가 매설된 정류 부재(81a, 81b)를 각각 배치하고 있다. 그로 인해, 제1 처리 가스 노즐(31) 내를 통류하는 Hf계 가스는, 도 6에 실선으로 나타내는 바와 같이, 당해 노즐(31) 내에서는 승온이 억제된다. 구체적으로는, 제1 처리 가스 노즐(31) 내의 Hf계 가스는, 당해 Hf계 가스의 액화 온도보다도 높고, 또한 열분해 온도보다도 낮은 온도로 유지된다.

그로 인해, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 하방측으로 토출되는 Hf계 가스는, 웨이퍼 W의 표면에서 급격하게 열분해 온도를 초과하므로, 웨이퍼 W의 표면에는, Hf계 가스의 열분해에 의해 생성한 생성물이 흡착층으로서 형성된다. 또한, 웨이퍼 W의 표면에 흡착되지 않고 Hf계 가스가 상방측의 영역에 날아올랐다고 해도, 당해 영역에는 이미 설명한 바와 같이 열분해 온도보다도 낮은 온도로 냉각된 정류 부재(81)가 위치하고 있고, 또한 제1 처리 가스 노즐(31)도 이 정류 부재(81)에 의해 냉각되어 있다. 따라서, 진공 용기(1) 내에서의 Hf계 가스는 정류 부재(81)나 제1 처리 가스 노즐(31)에의 부착이 억제된다. 또한, 제1 처리 가스 노즐(31)의 좌우 양측에 있어서의 정류 부재(81a, 81b)에 의해 Hf계 가스가 웨이퍼 W를 따라서 통류하는 것으로부터도, Hf계 가스는, 도 7에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 당해 진공 용기(1) 내에서 체류하는 동안에 상기 웨이퍼 W 혹은 후속하는 웨이퍼 W의 표면에 흡착된다.

한편, 제2 처리 영역 P2에서는, 제2 처리 가스 노즐(32)로부터 공급되는 오존 가스가 웨이퍼 W의 표면에서의 흡착층에 접촉해서 반응(산화)한다. 이 웨이퍼 W는, 이미 설명한 바와 같이 Hf계 가스의 열분해 온도 이상의 고온으로 가열되어 있으므로, 흡착층과 오존 가스가 반응해서 반응층이 형성될 때에, 당해 반응층에는 불순물이 남기 어렵다. 즉, 흡착층에는 Hf계 가스에 유래하는 유기물 등이 잔류하고 있을지도 모르지만, 오존 가스에 의해 하프늄 원소가 반응할 때, Hf계 가스의 열분해 온도 이상의 고온에서는, 상기 유기물과의 결합이 끊어지기 쉽다. 그로 인해, 웨이퍼 W의 표면에 형성되는 반응층은 하프늄과 산소에 의해 구성되어, 불순물의 함유율이 낮게 억제된다.

이렇게 해서 회전 테이블(2)의 회전을 계속함으로써, 각 웨이퍼 W에 대해, 흡착층의 흡착 및 당해 흡착층의 산화가 이 순서로 다수회에 걸쳐서 행해져, 반응층(반응 생성물)이 다층에 걸쳐서 적층되어 박막이 형성된다.

이상의 일련의 프로세스를 행하고 있는 동안, 제1 처리 영역 P1과 제2 처리 영역 P2 사이에 질소 가스를 분리 가스로서 공급하고 있으므로, 제1 처리 가스와 제2 처리 가스가 서로 혼합되지 않도록 각 가스가 배기된다. 또한, 회전 테이블(2)의 하방측으로 퍼지 가스를 공급하고 있으므로, 회전 테이블(2)의 하방측으로 확산시키고자 하는 가스는, 상기 퍼지 가스에 의해 배기구(61, 62)측으로 되밀린다.

상술한 실시 형태에 따르면, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 Hf계 가스를 진공 용기(1) 내에 공급하는 데 있어서, 당해 제1 처리 가스 노즐(31)을 덮도록 정류 부재(81)를 배치하고 있다. 그리고, 이 정류 부재(81)에 냉매를 통류시켜, 당해 정류 부재(81)를 통해 제1 처리 가스 노즐(31)을 냉각하고 있다. 그로 인해, Hf계 가스는, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 토출될 때까지, 열분해 온도보다도 낮은 온도로 유지된다. 바꾸어 말하면, Hf계 가스는, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 토출된 후, 열분해 온도를 향해 가열되고, 웨이퍼 W의 표면에서 열분해 온도를 초과하는 성막 온도에 도달한다. 그로 인해, 웨이퍼 W를 Hf계 가스의 열분해 온도보다도 높은 성막 온도로 가열하면서, 제1 처리 가스 노즐(31)의 표면에서의 Hf계 가스의 열분해를 억제할 수 있다. 따라서, 제1 처리 가스 노즐(31)의 표면에서의 부착물의 부착을 억제할 수 있으므로, 파티클의 발생을 억제할 수 있음과 함께, 유지 보수에 대해서도 그다지 빈번히 행하지 않게 된다. 그로 인해, 파티클의 발생이나 유지 보수의 빈도를 억제할 수 있으므로, 성막 온도를 더 높일 수 있다고 할 수 있다. 따라서, 불순물이 적은 고품질의 박막을 성막할 수 있음과 함께, 박막의 성막에 사용할 수 있는 레시피의 마진을 더 증가시킬 수 있다.

또한, 정류 부재(81)나 제1 처리 가스 노즐(31)의 표면에서의 부착물의 부착을 억제할 수 있으므로, Hf계 가스가 쓸데없이 소비되는 것을 억제하고 있다. 그로 인해, Hf계 가스의 사용 효율[성막에 기여하는 양÷진공 용기(1) 내에 공급된 양]의 고효율화를 도모할 수 있음과 함께, Hf계 가스의 공급 속도를 증가시키지 않아도 성막 속도를 높일 수 있다. 또한, 성막에 필요로 하는 재료 비용의 저감화를 도모할 수 있다.

그리고, 정류 부재(81)에 공급하는 냉매로서 이미 설명한 불소계 유체나 순수 등을 사용하는 경우에는, 당해 정류 부재(81)는 무거워지므로, 일측 지지로는 지지하기 어렵다. 한편, 이미 설명한 바와 같이, 정류 부재(81)에 있어서의 선단측 및 기단부측에 각각 걸림 지지부(91) 및 지지부(93)를 형성하여, 당해 정류 부재(81)의 길이 방향에 있어서의 일단부측 및 타단부측에서 정류 부재(81)를 지지하고 있다. 그리고, 상기 일단부측 및 타단부측은, 이상 설명한 성막 장치에 있어서의 성막 처리에 관한 영역에 대해 이격하고 있다. 그로 인해, 성막 처리에 악영향을 미치지 않고, 혹은 악영향을 억제하면서, 정류 부재(81)를 지지할 수 있다. 바꾸어 말하면, 정류 부재(81)는 회전 테이블(2)에 의해 웨이퍼 W를 공전시키면서 성막 처리를 행하는 성막 장치에서는, 당해 성막 처리를 방해하지 않고 제1 처리 가스 노즐(31)을 냉각하는 구성으로서 최적인 형태로 되어 있다. 따라서, 성막 처리를 행하고 있을 때에 정류 부재(81)가 휘거나 파손되거나 하는 것을 억제할 수 있음과 함께, 장치 구성을 간략화할 수 있다.

계속해서, 정류 부재(81)의 다른 예에 대해 설명한다. 도 8은, 제1 처리 가스 노즐(31)에 대해, 좌우 양측의 정류 부재(181a, 181b)의 사이의 간극 영역 S를 통하여 웨이퍼 W측으로부터 가능한 한 보이지 않도록 구성한 정류 부재(181)의 예를 나타내고 있다. 즉, 제1 처리 가스 노즐(31)의 좌우 양측의 정류 부재(181a, 181b)에 대해서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 냉매 통류로(187)를 통류하는 냉매에 의해 직접 냉각되어 있다. 한편, 제1 처리 가스 노즐(31)에 대해서는, 이들 정류 부재(181a, 181b)에 의해 간접적으로 냉각되어 있다. 바꾸어 말하면, 제1 처리 가스 노즐(31)은, 웨이퍼 W로부터의 복사열에 의해 승온하고자 할 때, 좌우 양측의 정류 부재(181a, 181b)에 대해 방열하고 있으므로, 이들 정류 부재(181a, 181b)보다도 높은 온도가 되기 쉽다. 그로 인해, 제1 처리 가스 노즐(31)의 승온을 가능한 한 억제하기 위해서는, 이하에 설명하는 바와 같이, 상기 복사열이 가능한 한 당해 노즐(31)에 도달하지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 제1 처리 가스 노즐(31)보다도 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에 있어서의 하측 부재(182)에 대해서는, 회전 테이블(2)의 반경 방향에 걸쳐서, 당해 노즐(31)측의 하단부가 노즐(31)보다도 하측 위치에서 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측을 향해 수평하게 신장하고 있다. 또한, 제1 처리 가스 노즐(31)보다도 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측에 있어서의 하측 부재(182)에 대해서는, 회전 테이블(2)의 반경 방향에 걸쳐서, 제1 처리 가스 노즐(31)측의 하단부가 당해 노즐(31)측을 향해 노즐(31)보다도 하측 위치에서 수평 방향으로 신장하고 있다.

냉매 통류로(187)에 대해서는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 좌우 양측의 정류 부재(181a, 181b)에서는, 상측 부재(183)를 통해 서로 접속되는 것 대신에, 제1 처리 가스 노즐(31)보다도 회전 테이블(2)의 회전 중심측의 부위를 통해 서로 접속된다. 상측 부재(183)에 대해서는, 하측 부재(182)에 대해 착탈 가능한 판상체로 구성되어 있다. 그로 인해, 하측 부재(182)에는, 제1 처리 가스 노즐(31)의 폭 치수보다도 넓은 간극이 형성되고, 상측 부재(183)는, 이 넓은 간극을 덮도록 배치되어 있다. 도 8 및 도 9에 있어서, 하측 부재(182)에 대한 상측 부재(183)의 위치를 규제하기 위해 당해 하측 부재(182)의 상단부 주연부에 주위 방향에 걸쳐서 형성된 벽면부(94)가 도시되어 있다. 또한, 이 벽면부(94)에 대해, 도 8에서는 전방측[회전 테이블(2)의 외측 테두리측]의 일부를 모식적으로 절결해서 묘화하고 있다.

이렇게 해서 정류 부재(181a, 181b) 사이의 이격 치수(간극 영역 S의 폭 치수) k1은, 제1 처리 가스 노즐(31)에 있어서의 가스 토출 구멍(33)의 개구 직경을 「k2」로 하면, 이 개구 직경 k2보다도 크게 되어 있다. 이 예에서는, 이격 치수 k1은, 개구 직경 k2의 2배 내지 4배로 되어 있다. 따라서, 제1 처리 가스 노즐(31)은, 이미 설명한 도 4에 비해 웨이퍼 W측으로부터 보기 어렵게 되어 있다. 즉, 정류 부재(181)에는, 제1 처리 가스 노즐(31)의 가스 토출 구멍(33)의 배열 영역과 대향하도록, 슬릿 형상의 간극이 형성되어 있다. 그로 인해, 이미 설명한 예보다도 당해 노즐(31)의 표면에 부착물이 부착되기 더 어렵게 된다. 이 예에서는, 상기 개구 직경 k2는, 예를 들어 0.5㎜로 되어 있고, 이격 치수 k1은, 예를 들어 1 내지 2㎜로 되어 있다.

여기서, 정류 부재(181a, 181b)를 서로 근접시키면, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 토출되는 Hf계 가스는, 웨이퍼 W측으로 통류하기 어렵게 되므로, Hf계 가스가 웨이퍼 W 상에 퇴적하지 않고 확산하고자 한다. 그러나, 제1 처리 가스 노즐(31)의 상방측에는 상측 부재(183)를 배치하고 있고, 상방측으로 확산하는 것이 억제되므로, Hf계 가스는 웨이퍼 W측을 향해 통류한다.

정류 부재(181)를 도 8과 같이 구성하는 경우에 대해, 당해 정류 부재(181) 및 제1 처리 가스 노즐(31)의 설치 방법에 대해 설명한다. 구체적으로는, 처음에 하측 부재(82)를 회전 테이블(2) 상에 설치한다. 계속해서, 제1 처리 가스 노즐(31)을 진공 용기(1) 내에 삽입함과 함께, 이 노즐(31)의 높이 위치나 경사 각도를 조정한다. 계속해서, 상측 부재(183)를 하측 부재(182)에 끼워 넣는다. 이렇게 해서 웨이퍼 W로부터 제1 처리 가스 노즐(31)이 가능한 한 보이지 않도록 구성하면서, 노즐(31) 및 정류 부재(181)를 용이하게 설치할 수 있다.

이상의 도 8 내지 도 10과 같이 상측 부재(183)를 하측 부재(182)에 대해 착탈 가능하게 구성하는 경우에는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 제1 처리 가스 노즐(31)에 대향하는 상측 부재(283)의 하단부 및 하측 부재(282)의 상단부를 각각 원호 형상으로 형성하고, 노즐(31)에 대해 정류 부재(281)를 가능한 한 근접시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 정류 부재(281)를 구성한 경우에는, 제1 처리 가스 노즐(31)의 승온을 더 억제할 수 있다.

또한, 도 12와 같이, 하측 부재(182)와 상측 부재(183)를 일체적으로 정류 부재(381)로 구성하여, 정류 부재(381)를 진공 용기(1)에 설치한 후, 제1 처리 가스 노즐(31)을 당해 진공 용기(1) 내 및 정류 부재(381) 내에 삽입하도록 해도 좋다. 도 12에서는, 간극 영역 S의 폭 치수에 대해서는, 이미 설명한 도 8 내지 도 10이나 도 11의 예와 마찬가지로 설정하고 있다.

도 13 및 도 14는, 제1 처리 가스 노즐(31)과 정류 부재(481)를 동일한 재질(예를 들어 석영)에 의해 구성함과 함께, 이들 노즐(31)과 정류 부재(481)를 일체화된 예를 나타내고 있다. 즉, 정류 부재(481)는 중공 형상으로 형성됨과 함께, 하면측 중앙부가 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라서 라인 형상으로 개방되어 있고, 또한 하측 부재(482)에 있어서의 외주측 측벽부에 대해서도 하단부측 중앙부가 대략 원형으로 절결되어 있다. 또한, 하측 부재(482)의 하면측 개구부(95)에 대향하도록, 상측 부재(483)로부터 하측을 향해 신장하도록 벽면부(96)가 형성되어 있고, 이 벽면부(96)는 정류 부재(481)에 있어서의 외주측의 측벽부로부터, 회전 테이블(2)의 회전 중심측의 측벽부보다도 약간 상기 외주측에 이격한 위치까지 걸쳐서 형성되어 있다.

그리고, 상기 개구부(95)에 하측으로부터 제1 처리 가스 노즐(31)을 삽입함과 함께, 당해 노즐(31)에 접촉하는 정류 부재(481)의 저면부 및 벽면부(96)의 하단부를 각각 노즐(31)에 용접한다. 또한, 하측 부재(482)와 상측 부재(483)에 대해서도 서로 용접함으로써, 이미 설명한 바와 같이 이들 노즐(31)과 정류 부재(481)가 일체화된다. 공급관(89a) 및 배출관(89b)에 대해서도, 노즐(31)이나 정류 부재(481)와 동일한 재질에 의해 구성됨과 함께, 정류 부재(481)에 용접된다.

이렇게 해서 냉매 공급 포트(85)로부터 정류 부재(481) 내에 냉매를 공급하면, 이 냉매는 벽면부(96)보다도 좌측[회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측]에 있어서 노즐(31)의 길이 방향을 따라서 정류 부재(481) 내를 통류해 간다. 그리고, 냉매는 벽면부(96)의 안측의 영역을 돌아 들어가, 노즐(31)보다도 우측의 영역에서 냉매 배출 포트(86)를 향해 통류한다. 이와 같이 정류 부재(481)를 석영에 의해 구성함으로써, 웨이퍼 W에의 메탈 오염물을 억제할 수 있다.

도 13 및 도 14와 같이 정류 부재(481)를 대략 중공으로 형성하는 경우에는, 도 15 및 도 16과 같이, 정류 부재(81)의 하면측에 이미 설명한 홈부(84)를 형성하고, 당해 정류 부재(581)와 노즐(31)을 서로 이격시키도록 구성해도 좋다. 또한, 도 15 및 도 16에 있어서, 이미 설명한 예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여해서 설명을 생략한다.

이상의 각 예에서는, 제1 처리 가스 노즐(31)의 좌우 양측의 정류 부재(81a, 181a, …, 581a, 81b, 181b, …, 581b)에 있어서의 냉매 통류로(87, 187)를 서로 공통화했지만, 정류 부재(81a-581a, 81b-581b)에 각각 각 포트(85, 86)를 개별로 형성해도 좋다. 따라서, 정류 부재(81-581)에 대해서는 상측 부재(83-583)를 설치하지 않고, 즉 제1 처리 가스 노즐(31)의 좌우 양측만 정류 부재(81a-581a, 81b-581b)를 배치해도 좋다.

또한, 정류 부재(81-581)를 지지하는 구성에 대해서는, 정류 부재(81-581)에 있어서의 외주측에서는 각각 진공 용기(1)의 내벽면으로부터 신장하는 공급관(89a) 및 배출관(89b)이 설치되어 있으므로, 선단부측에만 걸림 지지부(91)를 설치해도 좋다. 제1 처리 가스 노즐(31)에 있어서의 가스 토출 구멍(33)에 대해서는, 당해 노즐(31)의 하면측에 형성하는 것 대신에, 예를 들어 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측을 향하도록 형성하고, 정류 부재(81a-581a)의 측면부를 경유해서 웨이퍼 W측에 공급되도록 구성해도 좋다. 또한, 제1 처리 가스 노즐(31)에 있어서의 가스 토출 구멍(33)으로서는, 당해 노즐(31)의 길이 방향을 따라서 신장하도록 슬릿 형상으로 형성해도 좋다. 또한, 이미 설명한 도 2 등에서 설명한 정류판(97)에 대해, 이상 설명한 도 8 내지 도 16의 각 예의 정류 부재(81)에 적용해도 좋다.

이상 설명한 성막 처리를 행할 때에 사용하는 원료 가스(제1 처리 가스)로서는, Hf계 가스 대신에, 예를 들어 Zr(지르코늄)계 가스, Sr(스트론튬)계 가스, Al(알루미늄)계 가스 혹은 Si(실리콘)계 가스 등을 사용해도 좋다. 웨이퍼 W의 가열 온도는, 각 가스의 열분해 온도 이상으로 설정된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태는, 회전 테이블에 의해 공전하고 있는 기판에 대해 가스 인젝터로부터 원료 가스를 공급하는 데 있어서, 당해 가스 인젝터에 있어서의 회전 테이블의 회전 방향 상류측 및 회전 방향 하류측에서 가스 인젝터를 따라서 신장하는 정류 부재를 배치하고 있다. 그리고, 정류 부재의 내부에 냉매를 통류시켜, 당해 정류 부재를 통해 가스 인젝터를 냉각하고 있다. 그로 인해, 가스 인젝터의 표면에서, 원료 가스의 열분해에 의한 부착을 억제할 수 있다.

Claims

진공 용기 내에서 기판에 박막을 성막하기 위한 성막 장치에 있어서,
기판을 적재하는 기판 적재 영역을 공전시키기 위한 회전 테이블과,
이 회전 테이블 상의 기판을 가열하기 위한 가열 기구와,
상기 기판 적재 영역에 원료 가스를 공급하기 위해, 상기 회전 테이블 상의 기판의 이동로와 교차하는 방향으로 신장되는 막대 형상의 관 형상체인 가스 인젝터로서, 가스 인젝터의 길이 방향을 따라서 가스 토출구가 형성된 가스 인젝터와,
상기 가스 인젝터에 있어서의 상기 회전 테이블의 회전 방향 상류측으로부터 당해 가스 인젝터의 상부측을 통해서 회전 방향 하류측에 걸쳐, 당해 가스 인젝터의 길이 방향을 따라서 각각 신장하도록 형성됨과 함께, 당해 가스 인젝터보다도 회전 방향 상류측 및 회전 방향 하류측의 각각에 냉매 통류로가 형성된 정류 부재와,
상기 냉매 통류로에 냉매를 통류시키기 위한 냉매 공급 포트 및 냉매 배출 포트와,
상기 가스 인젝터에 대해 상기 회전 테이블의 주위 방향으로 이격한 위치에 설치되고, 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 상기 기판 적재 영역에 공급하기 위한 반응 가스 공급부와,
상기 진공 용기 내를 진공 배기하는 배기구를 구비하고,
상기 정류 부재는, 상기 가스 인젝터가 신장하는 방향을 따라서 하면측이 개방되는 홈부가 형성되고,
상기 가스 인젝터는 상기 홈부 내에 수납됨과 함께, 진공 용기의 측벽에 일단부측이 고정되고, 당해 측벽을 관통하는 유로를 통해 원료 가스가 공급되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 정류 부재는, 판상체로 이루어지고,
상기 냉매 통류로는, 상기 판상체의 내부에 형성되며,
상기 냉매 공급 포트 및 냉매 배출 포트는, 상기 정류 부재에 있어서의 진공 용기의 측벽과 대향하는 부위에 형성되고,
상기 측벽의 외측으로부터 당해 측벽을 관통하는 통류로, 상기 냉매 공급 포트, 상기 냉매 통류로 및 냉매 배출 포트를 통해서 냉매가 통류하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 정류 부재는, 상기 가스 인젝터의 상기 가스 토출구의 구경보다도 넓은 간극이 당해 가스 인젝터의 상방측에 형성된 하측 부재와, 이 하측 부재에 대해 착탈 가능하게 설치되고, 상기 넓은 간극을 덮는 상측 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
진공 용기 내에서 기판에 박막을 성막하기 위한 성막 장치에 있어서,
기판을 적재하는 기판 적재 영역을 공전시키기 위한 회전 테이블과,
이 회전 테이블 상의 기판을 가열하기 위한 가열 기구와,
상기 기판 적재 영역에 원료 가스를 공급하기 위해, 상기 회전 테이블 상의 기판의 이동로와 교차하는 방향으로 신장되는 가스 인젝터로서, 가스 토출구가 상기 교차하는 방향인 가스 인젝터의 길이 방향을 따라서 형성된 가스 인젝터와,
상기 가스 인젝터에 있어서의 상기 회전 테이블의 회전 방향 상류측 및 하류측에서 당해 가스 인젝터의 길이 방향을 따라서 각각 신장하도록 배치되고, 냉매 통류로가 형성된 정류 부재와,
상기 냉매 통류로에 냉매를 통류시키기 위한 냉매 공급 포트 및 냉매 배출 포트와,
상기 가스 인젝터에 대해 상기 회전 테이블의 주위 방향으로 이격한 위치에 설치되고, 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 상기 기판 적재 영역에 공급하기 위한 반응 가스 공급부와,
상기 진공 용기 내를 진공 배기하는 배기구를 구비하고,
상기 정류 부재에 있어서의 상기 가스 인젝터의 하방측에는, 상기 가스 인젝터의 가스 토출구의 구경보다도 넓고, 또한 당해 가스 토출구의 배열 영역과 대향하는 슬릿 형상의 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
진공 용기 내에서 기판에 박막을 성막하기 위한 성막 장치에 있어서,
기판을 적재하는 기판 적재 영역을 공전시키기 위한 회전 테이블과,
이 회전 테이블 상의 기판을 가열하기 위한 가열 기구와,
상기 기판 적재 영역에 원료 가스를 공급하기 위해, 상기 회전 테이블 상의 기판의 이동로와 교차하는 방향으로 신장되는 가스 인젝터로서, 가스 토출구가 상기 교차하는 방향인 가스 인젝터의 길이 방향을 따라서 형성된 가스 인젝터와,
상기 가스 인젝터에 있어서의 상기 회전 테이블의 회전 방향 상류측 및 하류측에서 당해 가스 인젝터의 길이 방향을 따라서 각각 신장하도록 배치되고, 냉매 통류로가 형성된 정류 부재와,
상기 냉매 통류로에 냉매를 통류시키기 위한 냉매 공급 포트 및 냉매 배출 포트와,
상기 가스 인젝터에 대해 상기 회전 테이블의 주위 방향으로 이격한 위치에 설치되고, 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 상기 기판 적재 영역에 공급하기 위한 반응 가스 공급부와,
상기 진공 용기 내를 진공 배기하는 배기구를 구비하고,
상기 진공 용기의 천장판의 중심부에는, 상기 진공 용기의 천장면으로부터 하방측을 향해 상기 정류 부재에 있어서의 회전 중심측의 단부인 선단부에 대향하도록 신장하는 벽면부가 설치되고,
상기 정류 부재의 상기 선단부에는, 당해 정류 부재를 상기 벽면부에 의해 지지하기 위한 지지부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
기판에 대해 박막의 성막 처리를 행하고 있을 때의 상기 가열 기구에 의한 기판의 가열 온도는, 원료 가스의 열분해 온도 이상인 것을 특징으로 하는, 성막 장치.