KR101749434B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 양호한 막질을 얻는 기판 처리 장치를 제공한다. 처리실에 수용한 기판을 제1 온도로 유지하면서, 상기 처리실에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정과, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열한 불활성 가스를 상기 처리실에 공급하여, 상기 처리실에 잔류하는 상기 원료 가스를 제거하는 제1 제거 공정과, 반응 가스를 상기 처리실에 공급하는 반응 가스 공급 공정과, 불활성 가스를 상기 처리실에 공급하여, 상기 처리실에 잔류하는 상기 반응 가스를 제거하는 제2 제거 공정을 행한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND PROGRAM}
본 발명은 기판 위에 박막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.
최근 들어, 플래시 메모리 등의 반도체 장치는 고집적화의 경향이 있다. 그에 수반하여, 패턴 사이즈가 현저하게 미세화되고 있다. 이러한 패턴을 형성할 때, 제조 공정의 일 공정으로서, 기판에 산화 처리나 질화 처리 등의 소정의 처리를 행하는 공정이 실시되는 경우가 있다.
상기 패턴을 형성하는 방법의 하나로서, 회로간에 홈을 형성하고, 거기에 라이너 막이나 배선을 형성하는 공정이 존재한다. 이 홈은, 최근의 미세화에 수반하여, 높은 애스펙트비가 되도록 구성되어 있다.
본 발명의 주목적은, 기판 위에 균일한 막 두께로 고품질의 박막을 형성하는 것이 가능한 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 바람직한 일 형태에 의하면, 처리실에 수용한 기판을 제1 온도로 유지하면서, 상기 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 제1 온도 보다 높은 제2 온도로 가열한 불활성 가스를 공급하는 제1 불활성 가스 공급 공정과, 상기 기판에 대하여 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 공정과, 상기 기판에 대하여 불활성 가스를 공급하는 제2 불활성 가스 공급 공정을 순서대로 행하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
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본 발명에 따르면, 기판 위에 균일한 막 두께로 고품질의 박막을 형성하는 것이 가능한 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정에서의 각 부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 도 3에서의 성막 공정(S104)의 상세를 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 불활성 가스 공급부(249)의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
<본 발명의 제1 실시 형태>
미세화된 패턴을 형성할 때, 회로간에 홈을 형성하고, 거기에 라이너 막이나 배선을 형성하는 공정이 존재한다. 이 홈은, 최근의 미세화에 수반하여, 높은 애스펙트비가 되도록 구성되어 있다. 상기의 막을 형성하는 방법으로서, 예를 들어, 성막에 기여하는 복수의 원료가 되는 처리 가스를 1종류씩 교대로 기판 위에 공급하여 기판에 대한 흡착 반응 및 표면 반응을 이용해서 기판 위에 막을 형성하는 방법이 있다.
이 방법에서는, 예를 들어 원료 가스 또는 반응 가스를 처리 가스로서 사용할 때는, 각 가스 중 어느 하나의 반응 촉진 온도에 맞춰서 기판을 지지하는 서셉터의 온도를 설정한다. 일반적으로는, 반응 가스의 반응 촉진 온도에 맞추고 있는 경우가 많다. 그러나, 반응 가스의 반응 촉진 온도가 원료 가스의 열분해 온도보다 높은 경우, 원료 가스가 기판에 흡착되기 전에 분해되거나 하여, 막질에 영향이 있다는 문제가 있다.
가스의 균일 공급 및 처리의 고속화를 실현하기 위해서는, 2종류의 가스의 공통 샤워 헤드를 사용함과 함께, 각 가스를 공급하는 동안에 대유량의 퍼지 가스를 흘리는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 퍼지 가스에 의해 샤워 헤드가 냉각되어, 온도에 관한 최적의 프로세스 윈도우에서 벗어나버리는 경우를 생각할 수 있다. 나아가, 샤워 헤드의 버퍼실이나 샤워 헤드 분산판이 냉각되어 부생성물이 부착되는 온도까지 저하되어버린다. 부착된 부생성물은, 파티클이 되어, 기판의 특성에 악영향을 미치는 경우가 있다. 나아가, 버퍼실이나 샤워 헤드 분산판의 온도가 저하됨으로써, 최적의 프로세스 윈도우에서 벗어나버려, 원하는 막질을 얻을 수 없게 되는 경우가 있다. 발명자들은 예의 연구하여, 이하와 같이 본 과제를 해결하는 방법을 알아내었다.
(1) 기판 처리 장치의 구성 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 대해서, 도면을 사용하여 이하에 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
본 실시 형태에 따른 처리 장치(100)에 대하여 설명한다. 기판 처리 장치(100)는, 박막을 형성하는 장치이며, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 기판을 한번에 1장씩 처리하는 낱장식 기판 처리 장치로서 구성되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는, 처리 용기(202)를 구비하고 있다. 처리 용기(202)는, 예를 들어 횡단면이 원형이며 편평한 밀폐 용기로서 구성되어 있다. 또한, 처리 용기(202)의 측벽이나 저벽은, 예를 들어 알루미늄(Al)이나 스테인리스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다. 처리 용기(202) 내에는, 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 처리하는 처리실(201), 반송 공간(203)이 형성되어 있다. 처리 용기(202)는, 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b), 천장부인 샤워 헤드(230)로 구성된다. 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b)의 사이에는 구획판(204)이 설치된다. 상부 처리 용기(202a) 및 샤워 헤드(230)에 둘러싸인 공간이며, 구획판(204)보다 상방의 공간을 처리실 공간이라 칭하고, 하부 용기(202b)에 둘러싸인 공간이며, 구획판보다 하방의 공간을 반송 공간이라 칭한다. 상부 처리 용기(202a) 및 샤워 헤드(230)로 구성되고, 처리 공간을 둘러싸는 구성을 처리실(201)이라 칭한다. 나아가, 반송 공간을 둘러싸는 구성을 처리실 내 반송실(203)이라 칭한다. 각 구조의 사이에는, 처리 용기(202) 내를 기밀하게 하기 위한 O링(208)이 설치되어 있다.
하부 용기(202b)의 측면에는, 게이트 밸브(205)에 인접한 기판 반입출구(206)가 설치되어 있고, 웨이퍼(200)는, 기판 반입출구(206)를 통해 도시하지 않은 반송실과의 사이를 이동한다. 하부 용기(202b)의 저부에는, 리프트 핀(207)이 복수 설치되어 있다. 또한, 하부 용기(202b)는 접지되어 있다.
처리실(201) 내에는, 웨이퍼(200)를 지지하는 기판 지지부(210)가 위치하도록 구성된다. 기판 지지부(210)는 웨이퍼(200)를 적재하는 적재면(211)과, 적재면(211)을 표면에 갖는 적재대(212), 기판 적재대(212)에 내포된 가열원으로서의 히터(213)를 주로 갖는다. 기판 적재대(212)에는, 리프트 핀(207)이 관통하는 관통 구멍(214)이 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 형성되어 있다.
기판 적재대(212)는, 샤프트(217)에 의해 지지된다. 샤프트(217)는, 처리 용기(202)의 저부를 관통하고 있고, 나아가 처리 용기(202)의 외부에서 승강 기구(218)에 접속되어 있다. 승강 기구(218)를 작동시켜서 샤프트(217) 및 기판 적재대(212)를 승강시킴으로써, 기판 적재면(211) 위에 적재되는 웨이퍼(200)를 승강시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 샤프트(217) 하단부의 주위는 벨로즈(219)에 의해 덮여 있어, 처리 용기(202) 내는 기밀하게 유지되어 있다.
기판 적재대(212)는, 웨이퍼(200)의 반송 시에는, 기판 적재면(211)이 기판 반입출구(206)의 위치(웨이퍼 반송 위치)가 되도록 기판 적재대(212)까지 하강하고, 웨이퍼(200)의 처리 시에는, 도 1에서 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(200)가 처리실(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 위치)까지 상승한다.
구체적으로는, 기판 적재대(212)를 웨이퍼 반송 위치까지 하강시켰을 때에는, 리프트 핀(207)의 상단부가 기판 적재면(211)의 상면으로부터 돌출되어, 리프트 핀(207)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 되어 있다. 또한, 기판 적재대(212)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때에는, 리프트 핀(207)은 기판 적재면(211)의 상면으로부터 매몰되어, 기판 적재면(211)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 되어 있다. 또한, 리프트 핀(207)은, 웨이퍼(200)와 직접 접촉하기 때문에, 예를 들어, 석영이나 알루미나 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
(가스 도입구)
처리실(201)의 상부에 설치되는 후술하는 샤워 헤드(230)의 상면(천장벽)에는, 처리실(201) 내에 각종 가스를 공급하기 위한 가스 도입구(241)가 형성되어 있다. 가스 도입구(241)에 접속되는 가스 공급계의 구성에 대해서는 후술한다.
(샤워 헤드)
가스 도입구(241)와 처리실(201)의 사이에는, 처리실(201)에 연통하는 가스 분산 기구로서의 샤워 헤드(230)가 설치되어 있다. 가스 도입구(241)는, 샤워 헤드(230)의 덮개(231)에 접속되어 있다. 가스 도입구(241)로부터 도입되는 가스는 덮개(231)에 형성된 구멍(231a)을 통해 샤워 헤드(230)의 버퍼실(232) 내의 버퍼 공간에 공급된다. 버퍼실(232)은, 덮개(231)와 후술하는 분산판(234)으로 형성된다.
샤워 헤드의 덮개(231)는, 도전성이 있는 금속으로 형성되며, 버퍼실(232) 버퍼 공간 또는 처리실(201) 내에서 플라즈마를 생성하기 위한 전극으로서 사용된다. 덮개(231)와 상부 용기(202a)의 사이에는 절연 블록(233)이 설치되어, 덮개(231)와 상부 용기(202a)의 사이를 절연하고 있다. 나아가, 덮개(231)에는 샤워 헤드 덮개 가열부인 저항 히터(232a)가 설치되어 있다.
샤워 헤드(230)는, 버퍼 공간과 처리실(201)의 처리 공간의 사이에, 가스 도입구(241)로부터 도입되는 가스를 분산시키기 위한 분산판(234)을 구비하고 있다. 분산판(234)에는, 복수의 관통 구멍(234a)이 형성되어 있다. 분산판(234)은, 기판 적재면(211)과 대향하도록 배치되어 있다. 분산판은, 관통 구멍(234a)이 형성된 볼록 형상부와, 볼록 형상부의 주위에 설치된 플랜지부를 갖고, 플랜지부는 절연 블록(233)에 지지되어 있다.
버퍼실(232)에는, 공급된 가스의 흐름을 형성하는 가스 가이드(235)가 설치된다. 가스 가이드(235)는, 구멍(231a)을 정점으로 해서 분산판(234) 방향을 향함에 따라 직경이 넓어지는 원추 형상이다. 가스 가이드(235)의 하단의 수평 방향의 직경은 관통 구멍(234a)군의 최외주보다 더 외주에 형성된다.
버퍼실(232)의 상방에는, 샤워 헤드용 배기 구멍(231b)을 통해 배기관(236)이 접속되어 있다. 배기관(236)에는, 배기의 온/오프를 전환하는 밸브(237), 배기 버퍼실(232) 내를 소정의 압력으로 제어하는 APC(Auto Pressure Controller) 등의 압력 조정기(238), 진공 펌프(239)가 순서대로 직렬로 접속되어 있다.
배기 구멍(231b)은, 가스 가이드(235)의 상방에 있기 때문에, 후술하는 샤워 헤드 배기 공정에서는 다음과 같이 가스가 흐르도록 구성되어 있다. 구멍(231a)으로부터 공급된 불활성 가스는, 가스 가이드(235)에 의해 분산되어, 버퍼실(232)의 공간 중앙 및 하방으로 흐른다. 그 후 가스 가이드(235)의 단부에서 되돌아와, 배기 구멍(231b)으로부터 배기된다. 주로, 배기관(236), 밸브(237), 압력 조정기(238)를 통합하여 제1 배기계라 칭한다.
(공급계)
샤워 헤드(230)의 덮개(231)에 접속된 가스 도입구(241)에는, 공통 가스 공급관(242)이 접속되어 있다. 공통 가스 공급관(242)에는, 제1 가스 공급관(243a), 제2 가스 공급관(244a), 제3 가스 공급관(245a)이 접속되어 있지 않다. 제2 가스 공급관(244a)은, 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 통해 접속된다.
제1 가스 공급관(243a)을 포함하는 제1 가스 공급계(243)로부터는, 제1 원소 함유 가스가 주로 공급되고, 제2 가스 공급관(244a)을 포함하는 제2 가스 공급계(244)로부터는 주로 제2 원소 함유 가스가 공급된다. 제3 가스 공급관(245a)을 포함하는 제3 가스 공급계(245)로부터는, 웨이퍼를 처리할 때에는 주로 불활성 가스가 공급되고, 처리실을 클리닝할 때는 클리닝 가스가 주로 공급된다.
(제1 가스 공급계)
제1 가스 공급관(243a)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 제1 가스 공급원(243b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(243c), 및 개폐 밸브인 밸브(243d)가 설치되어 있다.
제1 가스 공급관(243a)으로부터, 제1 원소를 함유하는 가스(이하, 「제1 원소 함유 가스」)가 매스 플로우 컨트롤러(243c), 밸브(243d), 공통 가스 공급관(242)을 통해 샤워 헤드(230)에 공급된다.
제1 원소 함유 가스는, 처리 가스의 하나이며, 원료 가스(소스 가스)이다. 여기서, 제1 원소는, 예를 들어 티타늄(Ti)이다. 즉, 제1 원소 함유 가스는, 예를 들어 티타늄 함유 가스이다. 티타늄 함유 가스로서는, 예를 들어 TiCl4(사염화티타늄) 가스를 사용할 수 있다. 또한, 제1 원소 함유 가스는, 상온 상압에서 고체, 액체, 및 기체 중 어느 것이어도 된다. 제1 원소 함유 가스가 상온 상압에서 액체인 경우에는, 제1 가스 공급원(243b)과 매스 플로우 컨트롤러(243c)의 사이에, 도시하지 않은 기화기를 설치하면 된다. 여기에서는 기체로서 설명한다. 또한, 티타늄 함유 가스는, 전구체로서 작용한다.
제1 가스 공급관(243a)의 밸브(243d)보다 하류측에는, 제1 불활성 가스 공급관(246a)의 하류단이 접속되어 있다. 제1 불활성 가스 공급관(246a)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 불활성 가스 공급원(246b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(246c), 및 개폐 밸브인 밸브(246d)가 설치되어 있다.
여기서, 불활성 가스는, 예를 들어, 질소(N2) 가스이다. 또한, 불활성 가스로서, N2 가스 이외에, 예를 들어 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
제1 불활성 가스 공급관(246a)으로부터는, 불활성 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(246c), 밸브(246d), 제1 가스 공급관(243a)을 통해, 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 불활성 가스는, 후술하는 박막 형성 공정(S104)에서는 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용한다.
주로, 제1 가스 공급관(243a), 매스 플로우 컨트롤러(243c), 밸브(243d)에 의해, 제1 원소 함유 가스 공급계(243)(제1 가스 공급계, 원료 가스(소스 가스) 공급계, 티타늄 함유 가스 공급계라고도 함)가 구성된다.
또한, 주로, 제1 불활성 가스 공급관(246a), 매스 플로우 컨트롤러(246c) 및 밸브(246d)에 의해 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한, 불활성 가스 공급원(246b), 제1 가스 공급관(243a)을 제1 불활성 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 된다.
나아가, 제1 가스 공급원(243b), 제1 불활성 가스 공급계를, 제1 원소 함유 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 된다.
(제2 가스 공급계)
제2 가스 공급관(244a)의 하류에는 리모트 플라즈마 유닛(244e), 가열 수단(가열계)으로서의 히터(244f), 온도 유지용 히터(244g)가 설치되어 있다. 상류에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 제2 가스 공급원(244b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(244c), 및 개폐 밸브인 밸브(244d)가 설치되어 있다.
제2 가스 공급관(244a)으로부터는, 제2 원소를 함유하는 가스(이하, 「제2 원소 함유 가스」)가 매스 플로우 컨트롤러(244c), 밸브(244d), 리모트 플라즈마 유닛(244e), 공통 가스 공급관(242)을 통해, 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 제2 원소 함유 가스는, 리모트 플라즈마 유닛(244e)에 의해 플라즈마 상태로 된다. 또한, 제2 원소 함유 가스는, 히터(244f)에 의해 반응 촉진 온도 또는 열분해 온도 이상으로 가열되고, 온도 유지용 히터(244g)에 의해 열분해 이상의 온도로 유지되어 처리실(201)에 공급된다. 이와 같이 하여, 제2 원소 함유 가스는, 웨이퍼(200) 위에 공급된다.
제2 원소 함유 가스는, 처리 가스의 하나이다. 또한, 제2 원소 함유 가스는, 반응 가스(리액턴트 가스)로서 생각해도 된다.
여기서, 제2 원소 함유 가스는, 제1 원소와 다른 제2 원소를 함유한다. 제2 원소로서는, 예를 들어, 질소(N)이다. 본 실시 형태에서는, 제2 원소 함유 가스는, 예를 들어 질소 함유 가스인 것으로 한다. 구체적으로는, 질소 함유 가스로서는, 암모니아(NH3) 가스가 사용된다.
주로, 제2 가스 공급관(244a), 매스 플로우 컨트롤러(244c), 밸브(244d)에 의해, 제2 원소 함유 가스 공급계(244)(제2 가스 공급계, 반응 가스(리액턴트 가스) 공급계, 질소 함유 가스 공급계라고도 함)가 구성된다.
또한, 제2 가스 공급관(244a)의 밸브(244d)보다 하류측에는, 제2 불활성 가스 공급관(247a)의 하류단이 접속되어 있다. 제2 불활성 가스 공급관(247a)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 불활성 가스 공급원(247b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(247c), 및 개폐 밸브인 밸브(247d)가 설치되어 있다.
제2 불활성 가스 공급관(247a)으로부터는, 불활성 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(247c), 밸브(247d), 제2 가스 공급관(244a), 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 통해, 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 불활성 가스는, 후술하는 박막 형성 공정(S104)에서는 캐리어 가스 또는 희석 가스, 또는 기판 가열용 가스로서 작용한다.
가열 가스로서 작용하는 경우, 후술하는 처리실 배기 공정에서, 불활성 가스를 히터(244f)에 의해 리액턴트 가스의 반응 촉진 온도 또는 열분해 온도 이상으로 가열한다. 가열된 불활성 가스는, 온도 유지용 히터(244g)에 의해 리액턴트 가스의 반응 촉진 온도 또는 열분해 온도 이상의 온도로 유지되어 처리실(201)에 공급된다. 이와 같이 하여, 불활성 가스는 웨이퍼(200) 위에 공급된다.
주로, 제2 불활성 가스 공급관(247a), 매스 플로우 컨트롤러(247c) 및 밸브(247d)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한, 불활성 가스 공급원(247b), 제2 가스 공급관(244a), 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 제2 불활성 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 된다.
나아가, 제2 가스 공급원(244b), 리모트 플라즈마 유닛(244e), 제2 불활성 가스 공급계를, 제2 원소 함유 가스 공급계(244)에 포함시켜 생각해도 된다.
(제3 가스 공급계)
제3 가스 공급관(245a)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 제3 가스 공급원(245b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(245c), 및 개폐 밸브인 밸브(245d)가 설치되어 있다.
제3 가스 공급관(245a)으로부터, 퍼지 가스로서의 불활성 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(245c), 밸브(245d), 공통 가스 공급관(242)을 통해 샤워 헤드(230)에 공급된다.
여기서, 불활성 가스는, 예를 들어, 질소(N2) 가스이다. 또한, 불활성 가스로서, N2 가스 이외에, 예를 들어 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
제3 가스 공급관(245a)의 밸브(245d)보다 하류측에는, 클리닝 가스 공급관(248a)의 하류단이 접속되어 있다. 클리닝 가스 공급관(248a)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 클리닝 가스 공급원(248b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(248c), 및 개폐 밸브인 밸브(248d)가 설치되어 있다.
삭제
주로, 제3 가스 공급관(245a), 매스 플로우 컨트롤러(245c), 밸브(245d)에 의해, 제3 가스 공급계(245)(제3 불활성 가스 공급계라고도 함)가 구성된다.
또한, 주로, 클리닝 가스 공급관(248a), 매스 플로우 컨트롤러(248c) 및 밸브(248d)에 의해 클리닝 가스 공급계가 구성된다. 또한, 클리닝 가스원(248b), 제3 가스 공급관(245a)을 클리닝 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 된다.
나아가, 제3 가스 공급원(245b), 클리닝 가스 공급계를, 제3 가스 공급계(245)에 포함시켜 생각해도 된다.
제3 가스 공급관(245a)으로부터는, 기판 처리 공정에서는 불활성 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(245c), 밸브(245d), 공통 가스 공급관(242)을 통해, 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 또한, 클리닝 공정에서는, 클리닝 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(248c), 밸브(248d), 공통 가스 공급관(242)을 통해, 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
제3 가스 공급원(245b)으로부터 공급되는 불활성 가스는, 후술하는 박막 형성 공정(S104)에서는, 처리실(202)이나 샤워 헤드(230) 내에 쌓인 가스를 퍼지하는 퍼지 가스로서 작용한다. 또한, 클리닝 공정에서는, 클리닝 가스의 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용해도 된다.
클리닝 가스 공급원(248b)으로부터 공급되는 클리닝 가스는, 클리닝 공정에서는 샤워 헤드(230)나 처리실(202)에 부착된 부생성물 등을 제거하는 클리닝 가스로서 작용한다.
여기서, 클리닝 가스는, 예를 들어 3불화질소(NF3) 가스이다. 또한, 클리닝 가스로서, 예를 들어, 불화수소(HF) 가스, 3불화염소(ClF3) 가스, 불소(F2) 가스 등을 사용해도 되고, 또한 이들을 조합하여 사용해도 된다.
(제2 배기계)
처리실(201)(상부 용기(202a))의 내벽 상면에는, 처리실(201)의 분위기를 배기하는 배기구(221)가 형성되어 있다. 배기구(221)에는 배기관(222)이 접속되어 있고, 배기관(222)에는, 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 제어하는 APC(Auto Pressure Controller) 등의 압력 조정기(223), 진공 펌프(224)가 순서대로 직렬로 접속되어 있다. 주로, 배기구(221), 배기관(222), 압력 조정기(223)에 의해 제2 배기계(배기 라인)가 구성된다. 또한, 진공 펌프(224)를 제2 배기계에 포함해도 된다.
(플라즈마 생성부)
샤워 헤드의 덮개(231)에는, 정합기(251), 고주파 전원(252)이 접속되어 있다. 고주파 전원(252), 정합기(251)로 임피던스를 조정함으로써, 샤워 헤드(230), 처리실(201)에 플라즈마가 생성된다.
(컨트롤러)
기판 처리 장치(100)는, 기판 처리 장치(100)의 각 부의 동작을 제어하는 컨트롤러(260)를 갖고 있다. 컨트롤러(260)는, 연산부(261) 및 기억부(262)를 적어도 갖는다. 기억부(262)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억부(262) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 또한, 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(260)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히 프로그램이라고도 한다. 또한, 본 명세서에서 프로그램이라는 용어를 사용한 경우에는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는, 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 도시하지 않은 RAM은, 연산부(261)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크 에리어)으로서 구성되어 있다.
컨트롤러는, 상술한 매스 플로우 컨트롤러(243c, 244c, 245c, 246c, 247c, 248c), 밸브(237, 243d, 244d, 245d, 246d, 247d, 248d), 게이트 밸브(205), 정합기(251), 고주파 전원(252), 히터(244f), 온도 유지용 히터(244g), 압력 조정기(238), APC 밸브(223), 진공 펌프(239, 224), 승강 기구(218)에 접속되어 있다. 컨트롤러(260)는, 상위 컨트롤러나 사용자의 지시에 따라서 기억부로부터 기판 처리 장치의 프로그램이나 제어 레시피를 호출하여, 매스 플로우 컨트롤러(243c, 244c, 245c, 246c, 247c, 248c)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(237, 243d, 244d, 245d, 246d, 247d, 248d), 게이트 밸브(205)의 개폐 동작, 정합기(251)의 제어, 고주파 전원(252)의 제어, 히터(244f), 온도 유지용 히터(244g)의 온도 조정 동작, 압력 조정기(238), APC 밸브(223)의 개폐 동작 및 압력 조정기(238), APC 밸브(223)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(239, 224)의 기동 및 정지, 승강 기구(218)에 의한 샤프트(217) 및 지지대(212)의 승강 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다.
(2)기판 처리 공정
이어서, 기판 처리 장치(100)를 사용하여, 웨이퍼(200) 위에 박막을 형성하는 공정에 대해서, 도 2, 도 3, 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 2는 기판 처리 공정에서의 각 부의 동작을 설명하는 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 설명하는 흐름도이며, 도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 공정(S104)의 흐름도이다. 또한, 이하의 설명에서, 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(260)에 의해 제어된다.
여기에서는, 제1 원소 함유 가스로서 TiCl4 가스를 사용하고, 제2 원소 함유 가스로서 암모니아(NH3) 가스를 사용하여, 웨이퍼(200) 위에 박막으로서 티타늄 질화막을 형성하는 예에 대하여 설명한다. 또한, 예를 들어, 웨이퍼(200) 위에는, 미리 소정의 막이 형성되어 있어도 된다. 또한, 웨이퍼(200) 또는 소정의 막에는 미리 소정의 패턴이 형성되어 있어도 된다.
(기판 반입·적재 공정(S102))
처리 장치(100)에서는 기판 적재대(212)를 웨이퍼(200)의 반송 위치까지 하강시킴으로써, 기판 적재대(212)의 관통 구멍(214)에 리프트 핀(207)을 관통시킨다. 그 결과, 리프트 핀(207)이 기판 적재대(212) 표면보다 소정의 높이만큼 돌출된 상태가 된다. 계속해서, 게이트 밸브(205)를 개방하고, 도시하지 않은 웨이퍼 이동 탑재기를 사용하여, 처리실 내에 웨이퍼(200)(처리 기판)를 반입하여, 리프트 핀(207) 위로 웨이퍼(200)를 이동 탑재한다. 이에 의해, 웨이퍼(200)는, 기판 적재대(212)의 표면으로부터 돌출된 리프트 핀(207) 위로 수평 자세로 지지된다.
처리 용기(202) 내에 웨이퍼(200)를 반입하면, 웨이퍼 이동 탑재기를 처리 용기(202)의 밖으로 퇴피시키고, 게이트 밸브(205)를 폐쇄하여 처리 용기(202) 내를 밀폐한다. 그 후, 기판 적재대(212)를 상승시킴으로써, 기판 적재대(212)에 설치된 기판 적재면(211) 위에 웨이퍼(200)를 적재한다.
또한, 웨이퍼(200)를 처리 용기(202) 내에 반입할 때에는, 배기계에 의해 처리 용기(202) 내를 배기하면서, 불활성 가스 공급계로부터 처리 용기(202) 내에 불활성 가스로서의 N2 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 즉, 진공 펌프(224)를 작동시켜 APC 밸브(223)를 개방함으로써 처리 용기(202) 내를 배기한 상태에서, 적어도 제3 가스 공급계의 밸브(245d)를 개방함으로써, 처리 용기(202) 내에 N2 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 처리 용기(202) 내로의 파티클의 침입이나, 웨이퍼(200) 위로의 파티클의 부착을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 진공 펌프(224)는, 적어도 기판 반입·적재 공정(S102)에서부터 후술하는 기판 반출 공정(S106)이 종료될 때까지의 동안에는, 항상 작동시킨 상태로 한다.
웨이퍼(200)를 기판 적재대(212)의 위에 적재할 때는, 기판 적재대(212)의 내부에 매립된 히터(213)에 전력을 공급하여, 웨이퍼(200)의 표면이 소정의 온도가 되도록 제어된다. 이때, 히터(213)의 온도는, 도시하지 않은 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(213)에 대한 통전 상태를 제어함으로써 조정된다.
(성막 공정(S104))
이어서, 박막 형성 공정(S104)을 행한다. 박막 형성 공정(S104)의 기본적인 흐름에 대하여 설명하고, 본 실시 형태의 특징 부분에 대해서는 상세를 후술한다.
박막 형성 공정(S104)에서는, 샤워 헤드(230)의 버퍼실(232)을 통해, 처리실(201) 내에 TiCl4 가스를 공급한다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 위에 티타늄 함유층이 흡착한다. TiCl4 가스를 공급하고, 소정의 시간 경과 후, TiCl4 가스의 공급을 정지하고, 퍼지 가스에 의해, 버퍼실(232), 처리실(201)로부터 TiCl4 가스를 배출한다. 퍼지 가스를 처리실에 공급할 때는, 분산판(234)을 냉각하지 않도록, 또한, 웨이퍼(200)의 온도를 상승시키도록, 배관 가열부(245e)에 의해 원하는 온도로 가열되어 있다.
TiCl4 가스를 배출한 후, 버퍼실(232)을 통해, 처리실(201) 내에 플라즈마 여기에 의해 활성화된 NH3 가스를 공급한다. NH3 가스는, 웨이퍼(200) 위에 흡착된 티타늄 함유층과 반응하여, 질화티타늄막을 형성한다. 소정의 시간 경과 후, NH3 가스의 공급을 정지하고, 처리실(201) 내에 가열되지 않은 상태의 퍼지 가스를 공급하여 샤워 헤드(230), 처리실(201)로부터 잔류하는 NH3 가스를 배출한다.
성막 공정(S104)에서는, 이상을 반복함으로써, 원하는 막 두께의 질화티타늄막을 형성한다. 또한, 성막 공정 동안에, 버퍼실(232)의 내벽에 부생성물이 가능한 한 부착되지 않도록, 샤워 헤드 덮개 가열부(232a)가 버퍼실(232)을 가열한다.
(기판 반출 공정(S106))
이어서, 기판 적재대(212)를 하강시켜, 기판 적재대(212)의 표면으로부터 돌출시킨 리프트 핀(207) 위에 웨이퍼(200)를 지지시킨다. 그 후, 게이트 밸브(205)를 개방하여, 웨이퍼 이동 탑재기를 사용해서 웨이퍼(200)를 처리 용기(202)의 밖으로 반출한다. 그 후, 기판 처리 공정을 종료하는 경우에는, 제3 가스 공급계로부터 처리 용기(202) 내에 불활성 가스를 공급하는 것을 정지한다.
(처리 횟수 판정 공정(S108))
기판을 반출한 후, 박막 형성 공정이 소정의 횟수에 도달했는지 여부를 판정한다. 소정의 횟수에 도달했다고 판단되면, 내벽 퇴적막 제거 공정으로 이행한다. 소정의 횟수에 도달하지 않았다고 판단되면, 다음으로 대기하고 있는 웨이퍼(200)의 처리를 개시하기 위해서, 기판 반입·적재 공정(S102)으로 이행한다.
(내벽 퇴적막 제거 공정(S110))
성막 공정(S104)에서는, 버퍼실(232)의 내벽에 부생성물이 부착되지 않도록, 버퍼실(232)을 가열하고 있었지만, 가스 쌓임이나 가스의 양에 따라서는, 부생성물이 버퍼실(232)의 내벽에 부착된다. 본 공정에서는, 처리 횟수 판정 공정(S108) 후, 성막 공정(S104)의 과정에서 버퍼실(232)이나 분산판(234)에 부착된 부생성물에 의한 퇴적막을 제거한다. 제거 공정의 상세는 후술한다.
(처리 횟수 판정 공정(S112))
기판을 반출한 후, 내벽 퇴적막 제거 공정이 소정의 횟수에 도달했는지 여부를 판정한다. 소정의 횟수에 도달했다고 판단되면, 클리닝 공정으로 이행한다. 소정의 횟수에 도달하지 않았다고 판단되면, 다음으로 대기하고 있는 웨이퍼(200)의 처리를 개시하기 위해서, 기판 반입·적재 공정(S102)으로 이행한다.
(클리닝 공정(S114))
처리 횟수 판정 공정(S108)에서 박막 형성 공정이 소정의 횟수에 도달했다고 판단하면, 샤워 헤드(230), 처리실(201) 내의 클리닝 공정을 행한다. 여기에서는, 클리닝 가스 공급계의 밸브(248d)를 개방하여, 샤워 헤드(230)를 통해 클리닝 가스를 처리실(201)에 공급한다.
클리닝 가스가 샤워 헤드(230), 처리실(201)을 채우면, 고주파 전원(252)에서 전력을 인가함과 함께 정합기(251)에 의해 임피던스를 정합시켜, 샤워 헤드(230), 처리실(201)에 클리닝 가스의 플라즈마를 생성한다. 생성된 클리닝 가스 플라즈마는, 샤워 헤드(230), 처리실(201) 내의 벽에 부착된 부생성물을 제거한다.
계속해서, 성막 공정(S104)의 상세에 대하여 도 4를 사용하여 설명한다.
(제1 처리 가스 공급 공정(S202))
기판 적재부(211)의 웨이퍼(200)를 가열하여 원하는 제1 온도에 도달하면, 밸브(243d)를 개방하여, 가스 도입 구멍(241), 버퍼실(232), 복수의 관통 구멍(234a)을 통해, 처리실(201) 내에 제1 처리 가스로서의 TiCl4를 공급 개시한다. 버퍼실(232) 내에서는 가스 가이드(235)에 의해 TiCl4 가스가 균일하게 분산된다. 균일하게 분산된 가스는 복수의 관통 구멍(234a)을 통해, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200) 위로 균일하게 공급된다. 이때 웨이퍼(200)는 제1 온도를 유지하고 있다. 여기서, 제1 온도란, TiCl4 가스의 응축 온도보다 높고 실질적인 열분해가 시작되는 온도보다 낮은 온도이며, 예를 들어 100℃ 이상 300℃ 이하의 일정한 값이다. TiCl4 가스의 열분해가 실질적으로 시작됨으로써, Cl 등이 막 중에 들어가서, 막의 면내 분포를 악화시킬 가능성이 있기 때문이다. 제1 온도는, 보다 바람직하게는 200℃이다.
이때, TiCl4 가스의 유량이 소정의 유량이 되도록, 매스 플로우 컨트롤러(243c)를 조정한다. 또한, TiCl4의 공급 유량은, 예를 들어 100sccm 이상 5000sccm 이하의 값으로 조정된다. 또한, TiCl4 가스와 함께, 제1 불활성 가스 공급계로부터 캐리어 가스로서 N2 가스를 흘려도 된다. 또한, 배기 펌프(224)를 작동시켜, APC 밸브(223)의 밸브 개방도를 적정하게 조정함으로써, 처리 용기(202) 내의 압력을 소정의 압력으로 한다.
처리실(201) 내에 공급된 TiCl4 가스는, 웨이퍼(200) 위로 공급된다. 웨이퍼(200) 표면의 위에는, TiCl4 가스가 웨이퍼(200) 위에 접촉함으로써 「제1 원소 함유층」으로서의 티타늄 함유층이 형성된다.
소정의 시간 경과 후, 밸브(243d)를 폐쇄하여, TiCl4 가스의 공급을 정지한다.
(제1 샤워 헤드 배기 공정(S204))
TiCl4 가스의 공급을 정지한 후, 밸브(244d)를 폐쇄시킨 상태에서, 밸브(247c)를 개방, 밸브(245d)를 개방하여, 샤워 헤드(230) 내의 분위기를 배기한다. 이때, 진공 펌프(239)는 사전에 작동시켜 둔다. 제2 불활성 가스(247b)로부터 공급되는 불활성 가스는, 히터(244f)에 의해 가열되어, 처리실(201)에 공급된다. 나아가, 제3 가스 공급원(245b)으로부터 공급된 불활성 가스는, 히터(245e)에 의해, 상기한 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열되어, 샤워 헤드(230) 및 처리실(201)에 공급된다. 기판(200)은, 공급된 불활성 가스에 의해, 제2 원소 함유 가스인 플라즈마 여기에 의해 활성화된 NH3 가스의 반응 촉진 온도 근방까지 가열된다. 가열된 기판(200)의 표면에 형성된 제1 원소 함유층에서는, 제1 원소 함유 가스에 포함되는 불순물이 탈리되기 쉬운 상태가 된다. 여기서, 제2 온도란, 제1 온도보다 높고, 반응 가스로서의 NH3 가스의 반응 촉진 온도와 동일하거나, 보다 낮은 온도이며, 예를 들어, 100℃보다 높고 600℃ 이하의 범위의 값이며, 바람직하게는 200℃ 이상 500℃ 이하의 범위의 값이며, 보다 바람직하게는 400℃ 이상 430℃ 이하의 범위의 값이며, 최적으로는 400℃로 설정된다. 이 제2 온도는, NH3 가스의 반응 촉진 온도나 형성된 막이 적용되는 반도체 디바이스 등의 요구되는 특성에 기초하여 결정되는 값이다. 여기서, NH3 가스는 약 350 이상 600℃ 이하의 범위의 온도대에서, 보다 반응이 촉진되는 것으로 생각되며, 또한, 반도체 디바이스의 열 내성을 고려하면, 보다 바람직하게는, 제2 온도는 100℃보다 높고 430℃ 이하 정도라고 생각된다.
이때, 버퍼실(232)에서의 제1 배기계로부터의 배기 컨덕턴스가, 처리실을 개재한 배기 펌프(244)의 컨덕턴스보다 높아지도록, 밸브(237)의 개폐 밸브 및 진공 펌프(239)를 제어한다. 이렇게 조정함으로써, 버퍼실(232)의 중앙으로부터 샤워 헤드 배기 구멍(231b)을 향한 가스 흐름이 형성된다. 이와 같이 하여, 버퍼실(232)의 벽에 부착된 가스나, 버퍼 공간 내에 부유하는 가스가, 처리실(201)에 진입하지 않고 제1 배기계로부터 배기된다.
(제1 처리실 배기 공정(S206))
소정의 시간 경과 후, 계속해서 제2 배기계의 배기 펌프(224)를 작동시키면서, 처리 공간에서 제2 배기계로부터의 배기 컨덕턴스가, 샤워 헤드(230)를 개재한 제1 배기계로부터의 배기 컨덕턴스보다 높아지도록 APC 밸브(223)의 밸브 개방도 및 밸브(237)의 밸브 개방도를 조정한다. 이렇게 조정함으로써, 처리실(201)을 경유한 제2 배기계를 향한 가스 흐름이 형성된다. 따라서, 버퍼실(232)에 공급된 불활성 가스를 확실하게 기판 위에 공급하는 것이 가능하게 되어, 기판 위의 잔류 가스의 제거 효율이 높아진다. 또한, 이때에도 불활성 가스는 가열되어 처리실(201) 내를 배기하고 있다.
처리실 배기 공정에서 공급된 불활성 가스는, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 티타늄 함유층의 형성에 기여한 후의 TiCl4 가스를, 웨이퍼(200) 위로부터 제거한다. 나아가, 밸브(237)를 개방하여, 압력 조정기(238), 진공 펌프(239)를 제어하여, 샤워 헤드(230) 내에 잔류한 TiCl4 가스를 제거한다. 소정의 시간 경과 후, 밸브(245d)를 폐쇄하여 불활성 가스의 공급을 정지함과 함께, 밸브(237)를 폐쇄하여 샤워 헤드(230)와 진공 펌프(239)의 사이를 차단한다.
더 바람직하게는, 소정의 시간 경과 후, 제2 배기계의 배기 펌프(224)를 계속해서 작동시키면서, 밸브(237)를 폐쇄하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 처리실(201)을 경유한 제2 배기계를 향한 흐름이 제1 배기계의 영향을 받지 않으므로, 보다 확실하게 불활성 가스를 기판 위에 공급하는 것이 가능하게 되어, 기판 위의 잔류 가스의 제거 효율이 더 높아진다.
또한, 제1 샤워 헤드 배기 공정(S204) 후에 계속해서 제1 처리실 배기 공정(S206)을 행함으로써, 다음의 효과를 발견할 수 있다. 즉, 샤워 헤드 배기 공정(S204)에서 버퍼실(232) 내의 잔류물을 제거하고 있으므로, 처리실 배기 공정(S206)에서 가스 흐름이 웨이퍼(200) 위를 경유했다고 해도, 잔류 가스가 기판 위에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
(제2 처리 가스 공급 공정(S208))
제1 처리실 배기 공정 후, 밸브(244d)를 개방하여, 가스 도입 구멍(241), 버퍼실(232), 복수의 관통 구멍(234a)을 통해, 처리실(201) 내에 질소 함유 가스로서 NH3 가스를 공급한다. 버퍼실(232), 관통 구멍(234a)을 통해 처리실에 공급하므로, 기판 위에 균일하게 NH3 가스를 공급할 수 있다. 이 때문에, 막 두께를 균일하게 할 수 있다. 이때, 반응 가스인 NH3 가스는, 히터(244e)에 의해, 상기 제1 온도보다 높은 제3 온도로 가열되어 있다. 여기서, 제3 온도란, 예를 들어 실온 내지 600℃의 범위의 값이며, 바람직하게는 350℃ 내지 500℃의 범위의 값이며, 보다 바람직하게는 400℃ 내지 430℃의 범위의 값이며, 최적으로는 400℃로 설정된다. 이 제3 온도는, NH3 가스의 반응 촉진 온도나 형성된 막이 적용되는 반도체 디바이스 등의 요구되는 특성에 기초하여 결정되는 값이다. 여기서, NH3 가스는 약 350 내지 600℃의 범위의 온도대에서, 보다 반응이 촉진된다고 생각되며, 또한, 반도체 디바이스의 열 내성을 고려하면, 보다 바람직하게는, 제3 온도는 실온 내지 430℃ 정도라고 생각된다. 제2 온도와 제3 온도는 상이한 온도이어도 되고, 동일한 온도이어도 된다.
이때, NH3 가스의 유량이 소정의 유량이 되도록, 매스 플로우 컨트롤러(244c)를 조정한다. 또한, 질소 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100sccm 이상 5000sccm 이하이다. 또한, NH3 가스와 함께, 제2 불활성 가스 공급계로부터 캐리어 가스로서 N2 가스를 흘려도 된다. 또한, APC 밸브(223)의 밸브 개방도를 적정하게 조정함으로써, 처리 용기(202) 내의 압력을 소정의 압력으로 한다.
플라즈마 여기에 의해 활성화된 NH3 가스는 웨이퍼(200) 위에 공급된다. 이미 형성되어 있는 티타늄 함유층과 플라즈마 여기에 의해 활성화된 NH3 가스가 반응함으로써, 웨이퍼(200) 위에는, 예를 들어 티타늄 원소 및 질소 원소를 함유하는 질화티타늄층이 형성된다.
소정의 시간 경과 후, 밸브(244d)를 폐쇄하여, NH3 가스의 공급을 정지한다.
이렇게 후술하는 제2 처리 가스인 NH3 가스를 공급하기 직전에 기판을 가열함으로써, 다음의 효과를 도출할 수 있다. 미리 NH3 가스를 반응 촉진하기 쉬운 온도로 함으로써 반응 가스 공급 공정 시간을 단축할 수 있다. 한편, 이 공정이 없이, 반응 가스 공급 공정 중에 반응 촉진 온도까지 상승시키는 경우, 본 발명에 비해 시간이 걸린다.
또한, 사전에 제2 처리 가스인 NH3 가스를 가열함으로써, 막내 불순물을 탈리되기 쉬운 상태로 하고 있다. 이에 반해, 본 공정이 없이, 반응 가스 공급 공정 중에 반응 촉진 온도까지 상승시키는 경우, 원하는 온도에 도달하기 전에 불순물 상에서 반응 가스가 반응하여, 그것이 캡된 상태가 되어 불순물이 탈리되지 않는 경우를 생각할 수 있다. 그 결과, 전극 형성 공정의 경우에는 막 저항값의 상승이 있어, 절연막이나 희생막 형성 공정에서는 웨트 에치 레이트의 상승으로 이어져버린다. 예를 들어 본 실시 형태와 같이, 질화티타늄막을 원료 가스인 TiCl4 가스와 반응 가스인 NH3 가스로 형성하는 경우, TiCl4 가스 중의 Cl이 불순물로서 잔류해버린다. 다음의 반응 가스 공급 공정에서는, 반응 가스의 반응 촉진 온도보다 기판 온도가 낮기 때문에, 막 중에 잔류한 Cl과의 반응이 약하다. 따라서, Cl을 제거할 수 없다. 나아가, 제거할 수 없는 상태에서 기판 온도가 상승하고, 그 과정에서 N과 Ti가 결합하기 때문에, 결과적으로 Cl이 막 중에 잔류해버린다. 그러나, 본 발명에서는, 그러한 경우가 없다.
(제2 샤워 헤드 배기 공정(S210))
NH3 가스의 공급을 정지한 후, 밸브(237)를 개방하여, 샤워 헤드(230) 내의 분위기를 배기한다. 구체적으로는, 버퍼실(232) 내의 분위기를 배기한다. 이때, 제3 가스 공급계(245)로부터 가열된 퍼지 가스가 공급되어, 분산판(234)의 온도를 유지하면서 버퍼실(232) 내의 분위기를 배기한다. 제2 샤워 헤드 배기 공정(210)에 대해서는, 후에 상세하게 설명한다.
버퍼실(232)에서의 제1 배기계로부터의 배기 컨덕턴스가, 처리실을 개재한 배기 펌프(244)의 컨덕턴스보다 높아지도록, 밸브(237)의 개폐 밸브 및 진공 펌프(239)를 제어한다. 이렇게 조정함으로써, 버퍼 공간(232)의 중앙으로부터 샤워 헤드 배기 구멍(231b)을 향한 가스 흐름이 형성된다. 이와 같이 하여, 버퍼실(232)의 벽에 부착된 가스나, 버퍼 공간 내에 부유하는 가스가, 처리실(201)에 진입하지 않고 제1 배기계로부터 배기된다.
(제2 처리실 배기 공정(S212))
소정의 시간 경과 후, 제2 배기계의 배기 펌프(224)를 작동시키면서, 처리 공간에서 제2 배기계로부터의 배기 컨덕턴스가, 샤워 헤드(230)를 개재한 제1 배기계로부터의 배기 컨덕턴스보다 높아지도록 APC 밸브(223)의 밸브 개방도 및 밸브(237)의 밸브 개방도를 조정한다. 이렇게 조정함으로써, 처리실(201)을 경유한 제2 배기계를 향한 가스 흐름이 형성된다. 따라서, 버퍼실(232)에 공급된 불활성 가스를 확실하게 기판 위에 공급하는 것이 가능하게 되어, 기판 위의 잔류 가스의 제거 효율이 높아진다.
처리실 배기 공정에서 공급된 불활성 가스는, 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서 웨이퍼(200)에 결합할 수 없었던 티타늄 성분을, 웨이퍼(200) 위로부터 제거한다. 나아가, 밸브(237)를 개방하고, 압력 조정기(238), 진공 펌프(239)를 제어하여, 샤워 헤드(230) 내에 잔류한 산소 가스를 제거한다. 소정의 시간 경과 후, 밸브(246d)를 폐쇄하여 불활성 가스의 공급을 정지함과 함께, 밸브(237)를 폐쇄하여 샤워 헤드(203)와 진공 펌프(239)의 사이를 차단한다.
더 바람직하게는, 소정의 시간 경과 후, 제2 배기계의 배기 펌프(224)를 계속해서 작동시키면서, 밸브(237)를 폐쇄하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 버퍼실(232) 내의 잔류 가스나 공급된 불활성 가스는, 처리실(201)을 경유한 제2 배기계를 향한 흐름이 제1 배기계의 영향을 받지 않으므로, 보다 확실하게 불활성 가스를 기판 위에 공급하는 것이 가능하게 되기 때문에, 기판 위에서, 제1 가스와 전부 반응할 수 없었던 잔류 가스의 제거 효율이 더 높아진다.
또한, 샤워 헤드 배기 공정(S204) 후에 계속해서 처리실 배기 공정(S206)을 행함으로써, 다음의 효과를 발견할 수 있다. 즉, 샤워 헤드 배기 공정(S204)에서 버퍼실(232) 내의 잔류물을 제거하고 있으므로, 처리실 배기 공정(S206)에서 가스 흐름이 웨이퍼(200) 위를 경유했다고 해도, 잔류 가스가 기판 위에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
(판정(S214))
그동안, 컨트롤러(260)는 상기 S202 내지 S212를 1 사이클로 하여, 소정 횟수 실시했는지 여부를 판정한다.
소정 횟수 실시하지 않았을 때(S214에서 "아니오"인 경우), 제1 처리 가스 공급 공정(S202), 제1 샤워 헤드 배기 공정(S204), 제1 처리실 배기 공정(S206), 제2 처리 가스 공급 공정(S208), 제2 샤워 헤드 배기 공정(S210), 제2 처리실 배기 공정(S212)의 사이클을 반복한다. 소정 횟수 실시했을 때(S214에서 "예"인 경우), 성막 공정(S104)을 종료한다.
이어서, 도 2에 도시하는 내벽 퇴적막 제거 공정(S110)의 상세에 대하여 설명한다.
기판(200)에 대한 성막 처리를 종료하고, 기판을 처리실(201)로부터 배출한 후, 내벽 퇴적막 제거 공정(S110)을 행한다. 서셉터 히터(213) 및 샤워 헤드 덮개 히터인 저항 히터(232a)은 계속해서 ON 상태를 유지해도 된다. 샤워 헤드 배기 밸브(237), 처리실 배기 밸브(224)를 개방하여, 제3 가스 공급원(245b)으로부터 퍼지 가스로서의 N2 가스를 공급한다. 이때, 제어부로서의 컨트롤러(260)는, 샤워 헤드(230)의 배기량이 처리실(201)의 배기량보다 많아지도록, 샤워 헤드 배기 밸브(237), 처리실 배기 밸브(224)를 제어하여, 샤워 헤드(230) 분위기가 처리실(201)에 유입되지 않도록 한다.
여기서, 퍼지 가스의 배관 가열부(245e)를 오프인 상태로 유지하여, 퍼지 가스를 가열하지 않는 상태로 하고 있다. 공급된 퍼지 가스와 처리실 내벽의 온도 차에 의해 발생하는 열응력에 의해, 처리실 내벽에 퇴적된 막이 막 박리를 일으킨다. 박리된 막은, 배기관(236)으로부터 배기된다. 샤워 헤드(230)의 배기량이 처리실(201)의 배기량보다 많아지도록 배기량을 컨트롤러(260)로 제어하고 있으므로, 샤워 헤드(230) 내에서 박리된 막이 분산판(234)의 구멍(234a)에 공급되는 경우가 없다. 따라서, 박리된 막에 의해 구멍(234a)이 막히지 않도록 할 수 있다.
박리된 막의 대부분이 제거되어, 배기관(236)으로부터 배기될 정도로 시간이 경과하면, 샤워 헤드 배기 밸브(237)를 폐쇄한다. 폐쇄함으로써, 퍼지 가스의 흐름이 버퍼실(232)로부터 처리실(201) 방향으로의 흐름이 만들어지게 된다. 퍼지 가스는, 샤워 헤드(230) 내의 버퍼실(232)로부터 분산판 구멍(234a)을 통과하기 때문에, 분산판 구멍(234a) 내의 부착물을 박리하면서, 분산판 구멍(234a) 구멍으로부터 처리실(201)측으로 밀어낸다. 밀려나온 부착물은, 처리실 배기계(제2 배기계)로부터 배기된다. 이때, 더 바람직하게는 서셉터 히터(213)를 온으로 한다. 서셉터 히터를 온으로 함으로써, 분산판(234)이 가열되어, 퍼지 가스와의 온도 차가 보다 현저해진다. 즉, 열응력이 보다 커진다. 따라서, 분산판 구멍(234a) 중의 부착물이 보다 박리되기 쉽게 할 수 있다.
<제2 실시 형태>
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 도 5를 사용하여 설명한다. 여기에서는, 제1 실시 형태와 상이한 부위에 대하여 설명하고, 제1 실시 형태와 동일한 부위에 대해서는 적절히 생략한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 제1 가스 공급계(243), 제2 가스 공급계(244), 제3 가스 공급계(245)를 합쳐서, 공통 가스 공급관(242)에 접속하는 것이다.
제1 실시 형태에서의 제1 샤워 헤드 배기 공정(S204) 및 제1 처리실 배기 공정(S206)에서는, 퍼지 가스로서의 N2 가스를 히터(245e)로 가열하여 공급한다. 반응 가스를 처리실(201) 내에 공급하는 제2 처리 가스 공급 공정(S208)에서는, 반응 가스가 히터(244e)에 의해 가열되어, 처리실(201)에 공급된다. 공통 가스 공급관(242)에는 원료 가스 공급원(243b)으로부터 원료 가스가 흐르기 때문에, 공통 가스 공급관(242) 자체를 가열하는 것은 바람직하지 않다. 이 때문에, 히터(244e)에 의해 가열된 반응 가스는, 공통 가스 공급관(242) 내에서 온도가 내려가버릴 우려가 있다.
그러나, 본 실시 형태에서는, 제1 샤워 헤드 배기 공정(S204) 및 제1 처리실 배기 공정(S206)에서 히터(244g')에 의해 가열된 퍼지 가스를 공급하여 공통 가스 공급관을 사전 가열하고 있기 때문에, 가열된 반응 가스의 온도가 저하되지 않고, 처리실(201) 내에 공급할 수 있다.
<제3 실시 형태>
이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 여기에서는, 제1 실시 형태와 상이한 부위에 대하여 설명하고, 제1 실시 형태와 동일한 부위에 대해서는 적절히 생략한다. 도 6은, 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 단면도이며, 도 7은, 본 실시 형태의 특징부인, 불활성 가스 공급부(249)의 구성도이다. 불활성 가스 공급부(249)는, 제1 퍼지 가스 공급계와 제2 퍼지 가스 공급계로 나뉘어져 있고, 어느 한쪽의 퍼지 가스 공급관에 히터를 설치하는 구성으로 하고 있다. 본 예에서는, 제2 퍼지 가스 공급계에 히터(249a)를 설치하고 있다. 본 실시 형태에서의 제1 퍼지 가스 공급 공정에서는, 제1 퍼지 가스 공급계의 밸브(1)를 개방하고, 밸브(2)를 폐쇄하여 불활성 가스인 N2 가스를 퍼지 가스로서 가열하지 않고 처리실(201) 내에 공급한다. 제2 처리 가스 공급 공정(S208)에서는, 제1 퍼지 가스 공급계의 밸브(1)를 폐쇄하고, 제2 퍼지 가스 공급계의 밸브(2)를 개방하여, 퍼지 가스를 히터(249a)로 가열하여 처리실(201) 내에 공급한다. 또한, 여기에서는 제1 퍼지 가스 공급계와 제2 퍼지 가스 공급계를 하나의 공통 공급관을 통해 처리실(201)에 공급했지만, 그것에 한정되는 것은 아니며, 제1 퍼지 가스 공급계와 제2 퍼지 가스 공급계를 독립시켜서 처리실에 공급시켜도 된다.
<제4 실시 형태>
이어서, 본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 설명한다. 여기에서는, 제1 실시 형태와 상이한 부위에 대하여 설명하고, 제1 실시 형태와 동일한 부위에 대해서는 적절히 생략한다. 본 실시 형태는, 도 8에 도시한 바와 같이, 한번에 복수 장의 기판을 배열하여 처리하는 복수장식 장치(8)에서도 실시 가능하게 하고 있다. 원료 가스를 기판에 공급하는 원료 가스 공급 영역(81), 기판 위로부터 원료 가스를 퍼지(제거)하는 제1 퍼지 영역(82), 반응 가스를 기판에 공급하는 반응 가스 공급 영역(83), 기판 위로부터 반응 가스를 퍼지(제거)하는 제2 퍼지 영역(84)을 서셉터가 회전하는 서셉터 회전 방향(85)으로 순서대로 배치한 복수장식 장치(8)에 있어서, 반응 가스 공급 영역(83)에 가스를 공급하는 반응 가스 공급부(86)와, 제1 퍼지 영역(82)에 퍼지 가스를 공급하는 제1 퍼지 가스 공급부(87) 각각에, 가열 히터(88, 89)를 설치하는 기판 처리 장치이다.
플라즈마를 생성하는 반응 가스 공급 영역(83)의 서셉터 회전 방향(85) 상류에 설치된 제1 퍼지 가스 공급 영역(82)에 퍼지 가스를 공급하는 공급계에 히터(88)를 설치한다. 나아가 반응 가스 공급 영역(83)에 반응 가스를 공급하는 공급계에 히터(89)를 설치한다. 이와 같은 구성에 의해, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 퍼지 영역(82)과 반응 가스 공급 영역(83)에서 기판을 가열하고, 제2 퍼지 영역(84)에서 기판 온도를 저하시키는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 의해, 온도에 관한 최적의 프로세스 윈도우에서 벗어나지 않고, 또한, 샤워 헤드의 버퍼실이나 샤워 헤드 분산판이 냉각되어 부생성물이 부착되는 온도까지 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 부착된 부생성물은, 파티클이 되어, 기판의 특성에 악영향을 미치는 것도 억제할 수 있다. 나아가, 버퍼실이나 샤워 헤드 분산판의 온도가 저하되는 것이 억제되기 때문에, 최적의 프로세스 윈도우에서 벗어나지 않아, 원하는 막질을 얻을 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 컨트롤러(260)(조작부)는, 전용의 시스템에 의하지 않고, 통상의 컴퓨터 시스템을 사용하여 실현 가능하다. 예를 들어, 범용 컴퓨터에, 상술한 처리를 실행하기 위한 프로그램을 저장한 기록 매체(플렉시블 디스크, CD-ROM, USB 등)으로부터 당해 프로그램을 인스톨함으로써, 상술한 처리를 실행하는 컨트롤러를 구성할 수 있다.
그리고, 이러한 프로그램(예를 들어, 인스톨러)을 공급하기 위한 수단은 임의이다. 상술한 바와 같이, 소정의 기록 매체를 통해 공급할 수 있을 뿐 아니라, 예를 들어, 통신 회선, 통신 네트워크, 통신 시스템 등을 통해 공급해도 된다. 이 경우, 예를 들어, 통신 네트워크의 게시판에 당해 프로그램을 게시하고, 이것을 네트워크를 통해 반송파에 중첩하여 제공해도 된다. 그리고, 이렇게 제공된 프로그램을 기동하여, OS의 제어 하에서, 다른 어플리케이션 프로그램과 마찬가지로 실행함으로써, 상술한 처리를 실행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에서는 제2 원소 함유 가스로서의 NH3 가스를 플라즈마 여기에 의해 활성화하여 사용하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 플라즈마 여기에 의한 활성화를 행하지 않고, 가열만으로 사용하는 것도 가능하다. 그때는, 플라즈마 여기에 의한 활성화를 행하는 경우의 가열 온도보다 높은 온도이며, 예를 들어 600℃ 등에서 NH3 가스를 가열하여 사용함으로써 반응을 촉진할 수 있다. 성막 후의 질화티타늄막이 사용되는 반도체 디바이스의 특성(열 내성)에 따라, 각각 선택하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
본 발명의 바람직한 주된 형태를 이하에 부기한다.
부기 1
처리실에 수용한 기판을 제1 온도로 유지하면서, 상기 처리실에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정과, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열한 불활성 가스를 상기 처리실에 공급하여, 상기 처리실에 잔류하는 상기 원료 가스를 제거하는 제1 제거 공정과, 반응 가스를 상기 처리실에 공급하는 반응 가스 공급 공정과, 불활성 가스를 상기 처리실에 공급하여, 상기 처리실에 잔류하는 상기 반응 가스를 제거하는 제2 제거 공정을 행하는 반도체 장치의 제조 방법.
부기 2
상기 제2 제거 공정에서는, 상기 불활성 가스를 상기 제2 온도보다 낮은 온도로 유지하면서 상기 처리실에 공급하는 부기 1에 기재된 반도체 장치의 제조 방법.
부기 3
상기 반응 가스 공급 공정에서는, 상기 반응 가스를 상기 제1 온도보다 높은 제3 온도로 가열하면서 상기 처리실에 공급하는 부기 1에 기재된 반도체 장치의 제조 방법.
부기 4
상기 제2 제거 공정에서는, 상기 불활성 가스를 상기 제3 온도보다 낮은 온도로 유지하면서 상기 처리실에 공급하는 부기 3에 기재된 반도체 장치의 제조 방법.
부기 5
상기 제2 온도와 상기 제3 온도는 동등한 온도인 부기 3에 기재된 반도체 장치의 제조 방법.
부기 6
상기 제3 온도는, 상기 반응 가스의 열분해 온도 이상의 온도인 부기 3에 기재된 반도체 장치의 제조 방법.
부기 7
기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계와, 상기 처리실에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급계와, 상기 처리실에 접속되어 상기 처리실에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급관을 갖는 불활성 가스 공급계와, 상기 기판을 가열하는 제1 가열계와, 상기 불활성 가스 공급관에 설치되어 상기 불활성 가스를 가열하는 제2 가열계와, 상기 원료 가스 공급계, 상기 반응 가스 공급계, 상기 불활성 가스 공급계, 상기 제1 가열계 및 상기 제2 가열계를 제어하여, 상기 처리실에 수용한 기판을 제1 온도로 유지하면서, 상기 처리실에 상기 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 처리와, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열한 상기 불활성 가스를 상기 처리실에 공급하여, 상기 처리실에 잔류하는 상기 원료 가스를 제거하는 제1 제거 처리와, 상기 반응 가스를 상기 처리실에 공급하는 반응 가스 공급 처리와, 상기 불활성 가스를 상기 처리실에 공급하여, 상기 처리실에 잔류하는 상기 반응 가스를 제거하는 제2 제거 처리를 순서대로 행하도록 구성되는 제어부를 갖는 기판 처리 장치.
부기 8
상기 반응 가스 공급계는 상기 처리실에 접속되어 상기 처리실에 상기 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급관을 갖고, 상기 반응 가스 공급관에는 상기 반응 가스를 가열하는 제3 가열계가 설치되고, 상기 제어부는, 또한 상기 제3 가열계를 제어하여, 상기 반응 가스 공급 처리에서는 상기 제1 온도보다 높은 제3 온도로 가열한 상기 반응 가스를 상기 처리실에 공급하도록 구성되는 부기 7에 기재된 기판 처리 장치.
부기 9
처리실에 수용한 기판을 제1 온도로 유지하면서, 상기 처리실에 원료 가스를 공급하는 수순과, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열한 불활성 가스를 상기 처리실에 공급하여, 상기 처리실에 잔류하는 상기 원료 가스를 제거하는 수순과, 반응 가스를 상기 처리실에 공급하는 수순과, 불활성 가스를 상기 처리실에 공급하여, 상기 처리실에 잔류하는 상기 반응 가스를 제거하는 수순을 순서대로 행하도록 컴퓨터에 실행시키는 프로그램.
부기 10
처리실에 수용한 기판을 제1 온도로 유지하면서, 상기 처리실에 원료 가스를 공급하는 수순과, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열한 불활성 가스를 상기 처리실에 공급하여, 상기 처리실에 잔류하는 상기 원료 가스를 제거하는 수순과, 반응 가스를 상기 처리실에 공급하는 수순과, 불활성 가스를 상기 처리실에 공급하여, 상기 처리실에 잔류하는 상기 반응 가스를 제거하는 수순을 순서대로 행하도록 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
부기 11
원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부와, 반응 가스 및 그 캐리어 가스를 공급함과 함께, 상기 반응 가스 및/또는 캐리어 가스를 가열하는 가열부를 갖는 반응 가스 공급부와, 상기 원료 가스 공급부 및 반응 가스 공급부가 접속되어, 기판을 처리하는 처리 공간을 갖는 기판 처리실과, 제어부를 갖는 기판 처리 장치이며, 상기 제어부는, 상기 원료 가스를 상기 처리실에 공급한 후에 상기 원료 가스 잔류물을 제거할 때, 상기 캐리어 가스를 상기 가열부에 의해 가열한 상태에서 공급하여, 퍼지 공정을 실시하도록 제어하는 기판 처리 장치.
부기 12
상기 반응 가스를 공급할 때는, 상기 반응 가스를 열분해 온도 이상에서 공급하는 부기 11에 기재된 기판 처리 장치.
부기 13
상기 반응 가스 공급부는, 반응 가스원에 접속되는 반응 가스 공급관과, 캐리어 가스원에 접속되는 캐리어 가스 공급관을 갖고, 상기 히터는, 반응 가스 공급관과 캐리어 가스 공급관의 접속부와 처리실의 사이에 설치되는 부기 11에 기재된 기판 처리 장치.
부기 14
상기 히터와 상기 처리실의 사이에는, 상기 가열된 가스 온도를 유지하는 제2 히터를 설치하는 부기 13에 기재된 기판 처리 장치.
부기 15
상기 반응 가스를 공급하여, 잔류물을 배기할 때, 상기 기판이 상기 반응 가스의 열분해 온도 미만이 되도록 퍼지 가스를 공급하는 부기 11 내지 14에 기재된 기판 처리 장치.
부기 16
원료 가스 공급 영역, 제1 퍼지 영역, 반응 가스 공급 영역, 제2 퍼지 영역을 회전 방향으로 순서대로 배치한 복수장식 장치에 있어서, 반응 가스 공급 영역에 가스를 공급하는 반응 가스 공급부와, 제1 퍼지 영역에 퍼지 가스를 공급하는 제1 퍼지 가스 공급부 각각에, 가열 히터를 설치하는 기판 처리 장치.
서셉터 히터에 의해 가열하는 기판 온도를 성막 원료 가스의 흡착 반응에 적합한 온도로 하고, 또한 반응 가스를 가열·공급함으로써 성막 반응에 필요한 열 에너지를 기판 표면의 성막면에 부여할 수 있다.
100 : 기판 처리 장치 200 : 웨이퍼
201 : 처리실 202 : 처리 용기
213 : 히터 230 : 샤워 헤드
231 : 덮개(샤워 헤드) 232 : 버퍼실
243 : 제1 가스 공급계 244 : 제2 가스 공급계
245 : 제3 가스 공급계 260 : 컨트롤러

Claims (18)

  1. 기판을 제1 온도로 유지하면서, 상기 기판에 대하여, 처리 용기에 연통하는 공통 가스 공급관에 접속된 원료 가스 공급관으로부터, 원료 가스를, 상기 공통 가스 공급관을 통하여 공급하는 원료 가스 공급 공정과,
    상기 기판에 대하여, 상기 공통 가스 공급관의 상기 원료 가스 공급관이 접속된 위치보다 상류측에 접속된 반응 가스 공급관으로부터, 반응 가스를, 상기 공통 가스 공급관을 통하여 공급하는 반응 가스 공급 공정
    을 순서대로 행하는 공정을 갖고,
    상기 원료 가스 공급 공정과 상기 반응 가스 공급 공정 사이에, 상기 기판에 대하여, 상기 반응 가스 공급관에 접속된 제1 불활성 가스 공급관으로부터, 가열계에 의해 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열된 제1 불활성 가스를, 상기 반응 가스 공급관 및 상기 공통 가스 공급관을 통하여 공급하는 제1 불활성 가스 공급 공정과,
    상기 반응 가스 공급 공정 후에, 상기 기판에 대하여, 상기 원료 가스 공급관에 접속된 제2 불활성 가스 공급관으로부터, 제2 불활성 가스를 상기 원료 가스 공급관 및 상기 공통 가스 공급관을 통하여 공급하는 제2 불활성 가스 공급 공정
    을 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응 가스 공급 공정에서는, 상기 기판에 대하여, 상기 가열계에 의해 상기 제1 온도보다 높은 제3 온도로 가열된 상기 반응 가스를 공급하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 불활성 가스 공급 공정에서는, 상기 기판에 대하여 상기 제3 온도보다 낮은 제4 온도로 유지한 상기 제2 불활성 가스를 공급하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제4 온도는 상기 제2 온도보다 낮은 온도인, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 온도와 상기 제3 온도는 동일한 온도인, 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제3 온도는, 상기 반응 가스의 열분해 온도 이상의 온도인, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 온도는, 상기 원료 가스의 응축 온도보다 높고 실질적으로 열분해가 시작되는 온도보다 낮은 온도인, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원료 가스 공급 공정, 상기 제1 불활성 가스 공급 공정, 상기 반응 가스 공급 공정, 상기 제2 불활성 가스 공급 공정을 순서대로, 복수회 반복하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 기판을 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에, 반응 가스, 원료 가스, 제1 불활성 가스, 제2 불활성 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 가스 공급계
    를 구비하고,
    상기 가스 공급계는,
    상기 처리 용기에 연통하는 공통 가스 공급관과,
    상기 반응 가스 및 상기 제1 불활성 가스를 가열하는 가열계와,
    상기 공통 가스 공급관에 접속되어, 상기 반응 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 반응 가스 공급관과,
    상기 반응 가스 공급관에 접속되어, 상기 제1 불활성 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 제1 불활성 가스 공급관과,
    상기 가열계보다 하류측에서 상기 공통 가스 공급관에 접속되어, 상기 원료 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 원료 가스 공급관과,
    상기 원료 가스 공급관에 접속되어, 상기 제2 불활성 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 제2 불활성 가스 공급관
    을 갖는 기판 처리 장치를 사용하여,
    상기 처리 용기 내에 수용된 기판을 제1 온도로 유지하면서, 상기 기판에 대하여, 상기 원료 가스 공급관으로부터 상기 공통 가스 공급관을 통하여 상기 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정과,
    상기 기판에 대하여, 상기 제1 불활성 가스 공급관으로부터, 상기 가열계에 의해 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열된 상기 제1 불활성 가스를, 상기 반응 가스 공급관 및 상기 공통 가스 공급관을 통하여 공급하는 상기 제1 불활성 가스 공급 공정과,
    상기 기판에 대하여, 상기 반응 가스 공급관으로부터, 상기 공통 가스 공급관을 통하여 상기 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 공정과,
    상기 기판에 대하여, 상기 제2 불활성 가스 공급관으로부터, 상기 제2 불활성 가스를, 상기 원료 가스 공급관 및 상기 공통 가스 공급관을 통하여 공급하는 제2 불활성 가스 공급 공정
    을 순서대로 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 기판을 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에, 반응 가스, 원료 가스, 제1 불활성 가스, 제2 불활성 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 가스 공급계
    를 구비하고,
    상기 가스 공급계는,
    상기 처리 용기에 연통하는 공통 가스 공급관과,
    상기 반응 가스 및 상기 제1 불활성 가스를 가열하는 가열계와,
    상기 공통 가스 공급관에 접속되어, 상기 반응 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 반응 가스 공급관과,
    상기 반응 가스 공급관에 접속되어, 상기 제1 불활성 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 제1 불활성 가스 공급관과,
    상기 가열계보다 하류측에서 상기 공통 가스 공급관에 접속되어, 상기 원료 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 원료 가스 공급관과,
    상기 원료 가스 공급관에 접속되어, 상기 제2 불활성 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 제2 불활성 가스 공급관
    을 갖는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가열계는, 상기 반응 가스 공급관에 설치된 제1 가열부와, 상기 공통 가스 공급관의 적어도 일부를 덮도록 설치되는 제2 가열부를 갖는, 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가스 공급계는, 또한, 상기 반응 가스 공급관의 상기 제2 가열부가 설치된 위치에 접속되어, 제3 불활성 가스를 공급하는 제3 불활성 가스 공급관을 갖고,
    상기 가열계는, 또한, 상기 제3 불활성 가스 공급관에 설치된 제3 가열부를 갖는, 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 가열부는, 상기 제3 불활성 가스 공급관의 적어도 일부를 덮도록 설치되는, 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가스 공급계는, 또한, 상기 제3 가열부의 하류에서 상기 제3 불활성 가스 공급관에 접속되어, 클리닝 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 클리닝 가스 공급관을 갖는, 기판 처리 장치.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급계를 제어하여, 상기 가열계에 의해 상기 반응 가스 공급관을 상기 공통 가스 공급관보다 높은 온도로 가열하도록 구성되는 제어부를 더 갖는, 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 공통 가스 공급관의 상기 반응 가스 공급관과의 접속부보다 하류측에는, 상기 공통 가스 공급관을 가열하는 가열부를 설치하지 않는, 기판 처리 장치.
  17. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급계를 제어하여, 상기 처리 용기 내에 수용된 기판을 제1 온도로 유지하면서, 상기 기판에 대하여, 상기 원료 가스 공급관으로부터 상기 공통 가스 공급관을 통하여 상기 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 처리와,
    상기 기판에 대하여, 상기 제1 불활성 가스 공급관으로부터, 상기 가열계에 의해 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열된 상기 제1 불활성 가스를, 상기 반응 가스 공급관 및 상기 공통 가스 공급관을 통하여 공급하는 상기 제1 불활성 가스 공급 처리와,
    상기 기판에 대하여, 상기 반응 가스 공급관으로부터, 상기 공통 가스 공급관을 통하여 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 처리와, 상기 기판에 대하여, 상기 제2 불활성 가스 공급관으로부터, 상기 제2 불활성 가스를, 상기 원료 가스 공급관 및 상기 공통 가스 공급관을 통하여 공급하는 제2 불활성 가스 공급 처리
    를 순서대로 행하도록 구성되는 제어부
    를 더 갖는, 기판 처리 장치.
  18. 기판을 제1 온도로 유지하면서, 상기 기판에 대하여, 처리 용기에 연통하는 공통 가스 공급관에 접속된 원료 가스 공급관으로부터, 원료 가스를, 상기 공통 가스 공급관을 통하여 공급하는 원료 가스 공급 수순과,
    상기 기판에 대하여, 상기 공통 가스 공급관의 상기 원료 가스 공급관이 접속된 위치보다 상류측에 접속된 반응 가스 공급관으로부터, 반응 가스를, 상기 공통 가스 공급관을 통하여 공급하는 반응 가스 공급 수순
    을 순서대로 행하는 수순을 갖고,
    상기 원료 가스 공급 수순과 상기 반응 가스 공급 수순 사이에, 상기 기판에 대하여, 상기 반응 가스 공급관에 접속된 제1 불활성 가스 공급관으로부터, 가열계에 의해 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열된 제1 불활성 가스를, 상기 반응 가스 공급관 및 상기 공통 가스 공급관을 통하여 공급하는 제1 불활성 가스 공급 수순과,
    상기 반응 가스 공급 수순 후에, 상기 기판에 대하여, 상기 원료 가스 공급관에 접속된 제2 불활성 가스 공급관으로부터, 제2 불활성 가스를 상기 원료 가스 공급관 및 상기 공통 가스 공급관을 통하여 공급하는 제2 불활성 가스 공급 수순
    을 순서대로 행하도록 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5940199B1 (ja) * 2015-06-26 2016-06-29 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6294365B2 (ja) * 2016-01-29 2018-03-14 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム及び記録媒体
JP6242933B2 (ja) 2016-03-31 2017-12-06 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
JP6851173B2 (ja) * 2016-10-21 2021-03-31 東京エレクトロン株式会社 成膜装置および成膜方法
JP7289031B2 (ja) * 2017-07-28 2023-06-09 東京エレクトロン株式会社 基板の裏面堆積のシステム及び方法
KR102536220B1 (ko) * 2018-03-30 2023-05-26 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록매체
KR102568797B1 (ko) * 2018-06-21 2023-08-21 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 시스템
WO2019245592A1 (en) * 2018-06-22 2019-12-26 Versum Materials Us, Llc Purge system for gas supply equipment capable of high-temperature high-pressure purging
JP7321730B2 (ja) * 2019-03-14 2023-08-07 キオクシア株式会社 半導体装置の製造方法
JP7407521B2 (ja) * 2019-04-26 2024-01-04 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP7114763B1 (ja) * 2021-02-15 2022-08-08 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム、および基板処理方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005072490A (ja) * 2003-08-27 2005-03-17 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc 高誘電体膜の形成方法、半導体装置の製造方法並びに半導体製造装置
US20090035951A1 (en) 2007-07-20 2009-02-05 Hitachi Kokusai Electric Inc. Manufacturing method of semiconductor device
JP2009049367A (ja) * 2007-07-20 2009-03-05 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体デバイスの製造方法
CN102345111A (zh) 2010-07-29 2012-02-08 东京毅力科创株式会社 成膜方法和成膜装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6238588B1 (en) * 1991-06-27 2001-05-29 Applied Materials, Inc. High pressure high non-reactive diluent gas content high plasma ion density plasma oxide etch process
JPH09232290A (ja) 1996-02-19 1997-09-05 Sony Corp 半導体製造装置
JP2005142355A (ja) 2003-11-06 2005-06-02 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
US7314835B2 (en) 2005-03-21 2008-01-01 Tokyo Electron Limited Plasma enhanced atomic layer deposition system and method
JP5109299B2 (ja) * 2005-07-07 2012-12-26 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
TWI433239B (zh) * 2008-03-17 2014-04-01 Tokyo Electron Ltd 熱處理裝置、熱處理裝置之溫度調整方法、及程式
JP2011151294A (ja) 2010-01-25 2011-08-04 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法
JP2011159905A (ja) 2010-02-03 2011-08-18 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP5541223B2 (ja) * 2010-07-29 2014-07-09 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
US20140037846A1 (en) * 2012-08-01 2014-02-06 Synos Technology, Inc. Enhancing deposition process by heating precursor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005072490A (ja) * 2003-08-27 2005-03-17 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc 高誘電体膜の形成方法、半導体装置の製造方法並びに半導体製造装置
US20090035951A1 (en) 2007-07-20 2009-02-05 Hitachi Kokusai Electric Inc. Manufacturing method of semiconductor device
JP2009049367A (ja) * 2007-07-20 2009-03-05 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体デバイスの製造方法
CN102345111A (zh) 2010-07-29 2012-02-08 东京毅力科创株式会社 成膜方法和成膜装置

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