KR101751599B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents

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류지 야마모토
츠카사 가마쿠라
요시로 히로세
사토시 시마모토
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

성막 처리를 실시한 처리실 내에서의 파티클의 발생을 억제한다. 처리실 내에 기판을 반입하는 공정과, 처리실 내에서, 히터를 구비하는 지지대에 의해 기판을 지지하는 공정과, 기판을 지지한 지지대를 제1 포지션에 배치하고, 히터를 온으로 한 상태에서, 처리실 내에 처리 가스를 공급하여, 기판 상에 막을 형성하는 공정과, 막 형성 후의 기판을 처리실 내로부터 반출하는 공정과, 지지대를 제1 포지션보다도 처리실 내의 천장부에 가까운 제2 포지션에 배치하고, 히터를 온으로 한 상태에서, 처리실 내에 반응성 가스를 공급하는 공정을 행한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND PROGRAM}
본 발명은, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 처리실 내의 기판에 대하여 처리 가스를 공급하여, 기판 상에 막을 형성하는 성막 처리가 행하여지는 경우가 있다.
상술한 성막 처리를 행하면, 기판 상뿐만 아니라, 처리실 내의 부재 상에도 퇴적물이 부착된다. 이 퇴적물은, 처리실 내에 파티클(이물)을 발생시켜, 성막 처리의 품질을 저하시키는 하나의 요인이 된다. 본 발명은 성막 처리를 실시한 처리실 내에서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
처리실 내에 기판을 반입하는 공정과,
상기 처리실 내에서, 히터를 구비하는 지지대에 의해 상기 기판을 지지하는 공정과,
상기 기판을 지지한 상기 지지대를 제1 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 공정과,
막 형성 후의 상기 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 공정과,
상기 지지대를 상기 제1 포지션보다도 상기 처리실 내의 천장부에 가까운 제2 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 반응성 가스를 공급하는 공정
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 성막 처리를 실시한 처리실 내에서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 웨이퍼 처리 시에 있어서의 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 웨이퍼 반송 시에 있어서의 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도로서, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스의 변형예 6에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태 성막 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 7의 (a)는 지지대를 웨이퍼 반송 포지션으로 이동시킨 상태를, (b)는 지지대를 웨이퍼 처리 포지션으로 이동시킨 상태를, (c)는 지지대를 퇴적물 개질 포지션으로 이동시킨 상태를, (d)는 지지대를 클리닝 포지션으로 이동시킨 상태를 각각 도시하는 도면이다.
도 8의 (a)는 지지대를 오버슈트 포지션으로 이동시킨 상태를 도시하는 도면이며, (b)는 샤워 헤드의 온도 변화를 예시하는 도면이다.
도 9의 (a)는 BTCSM의 화학 구조식을, (b)는 BTCSE의 화학 구조식을, (c)는 TCDMDS의 화학 구조식을, (d)는 DCTMDS의 화학 구조식을, (e)는 MCPMDS의 화학 구조식을 도시하는 도면이다.
도 10의 (a)는 보라진의 화학 구조식을, (b)는 보라진 화합물의 화학 구조식을, (c)는 n,n',n"-트리메틸보라진의 화학 구조식을, (d)는 n,n',n"-트리-n-프로필보라진의 화학 구조식을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 처리 로의 개략 구성도로서, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 처리 로의 개략 구성도로서, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서, 주로 도 1 내지 도 3을 사용해서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(40)는 처리 용기(202)를 구비하고 있다. 처리 용기(202)는, 예를 들어 횡단면이 원형이며 편평한 밀폐 용기로서 구성되어 있다. 처리 용기(202)는, 예를 들어 알루미늄(Al)이나 스테인리스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다. 처리 용기(202) 내에는, 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)에 대하여 처리가 행하여지는 처리실(201)이 형성되어 있다. 처리 용기(202)나, 후술하는 샤워 헤드(240), 가스 공급관(232a), 배기 챔버(260a), 배기관(261) 등의 둘레에는, 이들 부재를 예를 들어 수십 내지 150℃ 정도로 가열하는 것이 가능한 서브 히터(206a)가 설치되어 있다.
처리실(201) 내에는, 웨이퍼(200)를 지지하는 지지대(203)가 설치되어 있다. 웨이퍼(200)가 직접 접촉하는 지지대(203)의 상면에는, 예를 들어 석영(SiO2), 카본, 세라믹스, 탄화규소(SiC), 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄(AlN) 등에 의해 구성된 지지판으로서의 서셉터(217)가 설치되어 있다.
서셉터(217)의 외주부에는, 웨이퍼(200)의 지지 영역을 둘러싸도록, 원환 형상(링 형상)의 원판으로서 구성된 정류판(컨덕턴스 플레이트)(204)이 설치되어 있다. 정류판(204)의 상면의 높이는, 서셉터(217) 상에 유지된 웨이퍼(200)의 표면(피처리면)의 높이와, 거의 동일해지도록 설정되어 있다. 정류판(204)의 주연부와 처리실(201)(처리 용기(202))의 내벽 측면과의 사이에는, 소정의 폭의 간극(201a)이 형성되어 있다. 간극(201a)은, 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 가스를, 후술하는 배기구(260)를 향해서 흘리기 위한 배출구로서 기능하게 된다.
지지대(203)에는, 웨이퍼(200)를 가열하는 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(206)와, 온도 검출기로서의 온도 센서(206b)가 내장되어 있다. 온도 센서(206b)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(206)에의 통전 상태를 조정함으로써, 서셉터(217) 상에 지지된 웨이퍼(200)의 온도를 원하는 온도로 하는 것이 가능하게 되어 있다. 지지대(203)의 하단부는, 처리 용기(202)의 저부를 관통하고 있다.
처리실(201)의 외부에는, 지지대(203)를 승강시키는 지지대 이동부로서의 승강 기구(207b)가 설치되어 있다. 승강 기구(207b)를 작동시켜서 지지대(203)를 승강시킴으로써, 서셉터(217) 상에 지지되는 웨이퍼(200)를 승강시키는 것이 가능하게 되어 있다. 지지대(203)는, 웨이퍼(200)의 반송 시에는 도 2에서 나타내는 위치(웨이퍼 반송 포지션)까지 하강하고, 웨이퍼(200)의 처리 시에는 도 1에서 나타내는 위치(웨이퍼 처리 포지션)까지 상승한다. 지지대(203) 하단부의 주위는, 벨로즈(203a)에 의해 덮여 있어, 처리실(201) 내는 기밀하게 유지되어 있다.
처리실(201)의 저면(바닥면)에는, 예를 들어 3개의 리프트 핀(208b)이 연직 방향으로 상승되도록 설치되어 있다. 지지대(203)(서셉터(217)도 포함함)에는, 리프트 핀(208b)을 관통시키는 관통 구멍(208a)이, 리프트 핀(208b)에 대응하는 위치에 각각 형성되어 있다. 지지대(203)를 웨이퍼 반송 포지션까지 하강시켰을 때는, 도 2에 도시한 바와 같이, 리프트 핀(208b)의 상단부가 서셉터(217)의 상면으로부터 돌출되어, 리프트 핀(208b)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하게 된다. 지지대(203)를 웨이퍼 처리 포지션까지 상승시켰을 때는, 도 1에 도시한 바와 같이, 리프트 핀(208b)의 상단부가 서셉터(217)의 상면으로부터 매몰되어, 서셉터(217)가 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하게 된다. 리프트 핀(208b)은, 웨이퍼(200)와 직접 접촉하기 때문에, 예를 들어 석영이나 알루미나 등의 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
처리실(201)(처리 용기(202))의 내벽 측면에는, 처리실(201)의 내외에 웨이퍼(200)를 반송하는 웨이퍼 반송구(250)가 형성되어 있다. 웨이퍼 반송구(250)에는 게이트 밸브(44)가 설치되어 있고, 게이트 밸브(44)를 개방함으로써, 처리실(201) 내와 반송실(11) 내를 연통시키는 것이 가능하게 되어 있다. 반송실(11)은 반송 용기(밀폐 용기)(12) 내에 형성되어 있고, 반송실(11) 내에는 웨이퍼(200)를 반송하는 반송 로봇(13)이 설치되어 있다. 반송 로봇(13)에는, 웨이퍼(200)를 반송할 때 웨이퍼(200)를 지지하는 반송 아암(13a)이 구비되어 있다. 지지대(203)를 웨이퍼 반송 포지션까지 하강시킨 상태에서, 게이트 밸브(44)를 개방함으로써, 반송 로봇(13)에 의해 처리실(201) 내와 반송실(11) 내의 사이에서 웨이퍼(200)를 반송하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 반송 로봇(13)은, 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외에 반송하는 반송 유닛(반송 기구)으로서 구성되어 있다. 처리실(201) 내에 반송된 웨이퍼(200)는, 상술한 바와 같이 리프트 핀(208b) 상에 일시적으로 적재된다. 반송실(11)의 웨이퍼 반송구(250)가 형성된 측과 반대측에는, 게이트 밸브(45)를 통해서 로드 로크실(21)이 설치되어 있고, 반송 로봇(13)에 의해 로드 로크실(21) 내와 반송실(11) 내의 사이에서 웨이퍼(200)를 반송하는 것이 가능하게 되어 있다. 로드 로크실(21)은, 미처리 또는 처리완료된 웨이퍼(200)를 일시적으로 수용하는 예비실로서 기능한다.
처리실(201)(처리 용기(202))의 내벽 측면이며, 웨이퍼 반송구(250)의 반대측에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기구(260)가 형성되어 있다. 배기구(260)에는, 배기 챔버(260a)를 통하여 배기관(261)이 접속되어 있다. 배기 챔버(260a)에는, 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(265)가 설치되어 있다. 배기관(261)에는, 처리실(201) 내의 압력을 소정의 압력으로 하도록 제어하는 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(262) 및 원료 회수 트랩(263)을 통해서, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(264)가 접속되어 있다. APC 밸브(262)는, 진공 펌프(264)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있고, 또한, 진공 펌프(264)를 작동시킨 상태에서 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. APC 밸브(262)를 배기 밸브라고 칭할 수도 있다. 주로, 배기 챔버(260a), 압력 센서(265), 배기관(261), APC 밸브(262)에 의해 배기계(배기 라인)가 구성된다. 원료 회수 트랩(263), 진공 펌프(264)를 배기계에 포함해서 생각해도 된다.
처리실(201)의 천장부(상부)에 설치되는 후술하는 샤워 헤드(240)의 상면(천장벽)에는, 처리실(201) 내에 소정의 가스를 공급하는 가스 공급구(210a)와, 처리실(201) 내에 소정의 가스를 공급하는 가스 공급구(210b)가 형성되어 있다. 가스 공급구(210b)는, 가스 공급구(210a)와는 독립해서 형성되어 있다. 또한, 도 1, 도 2에는, 가스 공급구(210b)를 가스 공급구(210a)의 내측에 가스 공급구(210a)와 동심원 형상으로 배치하는 구성을 예시하고 있지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않고, 가스 공급구(210b)를 가스 공급구(210a)의 외측에 형성해도 된다. 가스 공급구(210a, 210b)에 접속되는 각 가스 공급계의 구성에 대해서는 후술한다.
가스 공급구(210a)와 처리실(201)의 사이에는, 가스 분산 기구로서의 샤워 헤드(240)가 설치되어 있다. 샤워 헤드(240)는, 가스 공급구(210a)로부터 공급되는 가스를 분산시키는 분산판(240a)과, 분산판(240a)을 통과한 가스를 더욱 균일하게 분산시켜서 지지대(203) 상의 웨이퍼(200)의 표면에 공급하는 샤워판(240b)을 구비하고 있다. 분산판(240a) 및 샤워판(240b)에는, 각각, 복수의 통기 구멍이 형성되어 있다. 분산판(240a)은, 샤워 헤드(240)의 상면 및 샤워판(240b)과 대향하도록 배치되어 있다. 샤워판(240b)은, 지지대(203) 상의 웨이퍼(200)와 대향하도록 배치되어 있다. 샤워 헤드(240)의 상면과 분산판(240a)의 사이, 및 분산판(240a)과 샤워판(240b)의 사이에는, 각각 공간이 형성되어 있다. 이들 공간은, 각각 가스 공급구(210a)로부터 공급되는 가스를 분산시키는 제1 버퍼 공간(분산실)(240c), 및 분산판(240a)을 통과한 가스를 확산시키는 제2 버퍼 공간(240d)으로서 기능한다.
가스 공급구(210b)는, 샤워 헤드(240)를 연직 방향(두께 방향)으로 관통하여, 가스 공급구(210b)의 하단 개구가 샤워판(240b)의 하면으로부터 지지대(203)를 향해서 돌출되도록 형성되어 있다. 가스 공급구(210b)는, 가스를, 샤워판(240b)의 하방측으로부터, 즉, 샤워 헤드(240)를 통하지 않고 처리실(201) 내에 공급하도록 구성되어 있다.
여기서, 웨이퍼 처리 시에 있어서의 처리실(201) 내의 가스의 흐름에 대해서 설명한다.
가스 공급구(210a)로부터 샤워 헤드(240)의 상부에 공급된 가스는, 제1 버퍼 공간(240c)을 거쳐서 분산판(240a)의 다수의 구멍으로부터 제2 버퍼 공간(240d)에 흘러, 샤워판(240b)의 다수의 구멍을 통과해서 처리실(201) 내에 공급된다. 또한, 가스 공급구(210b)로부터 공급된 가스는, 샤워판(240b)의 하방측으로부터, 즉, 샤워 헤드(240)를 통하지 않고 처리실(201) 내에 공급된다.
처리실(201) 내에 공급된 가스는, 웨이퍼(200) 상에 균일하게 공급되어, 웨이퍼(200)의 직경 방향 외측을 향해서 방사 형상으로 흐른다. 그리고, 웨이퍼(200)에 접촉한 후의 잉여의 가스는, 웨이퍼(200) 외주부에 위치하는 정류판(204) 상을, 웨이퍼(200)의 직경 방향 외측을 향해서 방사 형상으로 흐른다. 그 후, 잉여의 가스는, 정류판(204)의 주연부와 처리실(201)의 내벽 측면과의 사이에 형성된 간극(201a)을 통과하여, 배기구(260)로부터 배기된다.
이어서, 가스 공급구(210a, 210b)에 접속되는 가스 공급계의 구성에 대해서 설명한다.
가스 공급구(210a, 210b)에는, 가스 공급관(232a, 232b)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232a, 232b)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241a, 241b) 및 개폐 밸브인 밸브(243a, 243b)가 각각 설치되어 있다. 가스 공급관(232b)에서의 밸브(243b)의 하류측에는, 플라즈마 생성기인 리모트 플라즈마 유닛(RPU)(244b)이 설치되어 있다. 가스 공급관(232a, 232b)의 밸브(243a, 243b)보다도 하류측에는, 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(232c, 232d)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232c, 232d)에는, 상류측부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(241c, 241d) 및 개폐 밸브인 밸브(243c, 243d)가 각각 설치되어 있다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 제1 원소와 탄소(C)의 화학 결합을 갖는 원료 가스로서, 예를 들어 제1 원소로서의 Si, 알킬렌기 및 할로겐기를 포함하고, Si와 C의 화학 결합(Si-C 결합)을 갖는 알킬렌할로실란 원료 가스, 또는, Si, 알킬기 및 할로겐기를 포함하고, Si-C 결합을 갖는 알킬할로실란 원료 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 가스 공급구(210a), 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다.
여기서, 알킬렌기란, 일반식 CnH2n +2로 표현되는 쇄상 포화 탄화수소(알칸)로부터 수소(H)를 2개 제거한 관능기이며, 일반식 CnH2n으로 표현되는 원자의 집합체이다. 알킬렌기에는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기 등이 포함된다. 또한, 알킬기란, 일반식 CnH2n +2로 표현되는 쇄상 포화 탄화수소로부터 H를 1개 제거한 관능기이며, 일반식 CnH2n +1로 표현되는 원자의 집합체이다. 알킬기에는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등이 포함된다. 또한, 할로겐기에는, 클로로기, 플루오로기, 브로모기, 요오드기 등이 포함된다. 즉, 할로겐기에는, 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등의 할로겐 원소가 포함된다.
알킬렌할로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 Si, 알킬렌기로서의 메틸렌기(-CH2-) 및 할로겐기로서의 클로로기(Cl)를 포함하는 원료 가스, 즉, 메틸렌기를 포함하는 클로로실란 원료 가스나, Si, 알킬렌기로서의 에틸렌기(-C2H4-) 및 할로겐기로서의 클로로기(Cl)를 포함하는 원료 가스, 즉, 에틸렌기를 포함하는 클로로실란 원료 가스를 사용할 수 있다. 메틸렌기를 포함하는 클로로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 메틸렌비스(트리클로로실란) 가스, 즉, 비스(트리클로로실릴)메탄((SiCl3)2CH2, 약칭: BTCSM) 가스 등을 사용할 수 있다. 에틸렌기를 포함하는 클로로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 에틸렌비스(트리클로로실란) 가스, 즉, 1,2-비스(트리클로로실릴)에탄((SiCl3)2C2H4, 약칭: BTCSE) 가스 등을 사용할 수 있다.
도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, BTCSM은, 그 화학 구조식 중(1 분자 중)에 알킬렌기로서의 메틸렌기를 1개 포함하고 있다. 메틸렌기가 갖는 2개의 결합손은, 각각 Si와 결합하고 있어, Si-C-Si 결합을 구성하고 있다.
도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, BTCSE는, 1 분자 중에 알킬렌기로서의 에틸렌기를 1개 포함하고 있다. 에틸렌기가 갖는 2개의 결합손은, 각각 Si와 결합하고 있어, Si-C-C-Si 결합을 구성하고 있다.
알킬할로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 Si, 알킬기로서의 메틸기(-CH3) 및 할로겐기로서의 클로로기(Cl)를 포함하는 원료 가스, 즉, 메틸기를 포함하는 클로로실란 원료 가스를 사용할 수 있다. 메틸기를 포함하는 클로로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 1,1,2,2-테트라클로로-1,2-디메틸디실란((CH3)2Si2Cl4, 약칭: TCDMDS) 가스, 1,2-디클로로-1,1,2,2-테트라메틸디실란((CH3)4Si2Cl2, 약칭: DCTMDS) 가스, 1-모노클로로-1,1,2,2,2-펜타메틸디실란((CH3)5Si2Cl, 약칭: MCPMDS) 가스 등을 사용할 수 있다. TCDMDS 가스, DCTMDS 가스, MCPMDS 가스 등의 알킬할로실란 원료 가스는, BTCSE 가스, BTCSM 가스 등의 알킬렌할로실란 원료 가스와는 달리, Si-Si 결합을 갖는 가스, 즉, 제1 원소 및 할로겐 원소를 포함하고, 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖는 원료 가스이기도 하다.
도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, TCDMDS는, 1 분자 중에 알킬기로서의 메틸기를 2개 포함하고 있다. 2개의 메틸기가 갖는 각 결합손은, 각각 Si와 결합하고 있어, Si-C 결합을 구성하고 있다. TCDMDS는 디실란의 유도체이며, Si-Si 결합을 갖고 있다. 즉, TCDMDS는, Si끼리 결합하고, 또한 Si와 C가 결합한 Si-Si-C 결합을 갖고 있다.
도 9의 (d)에 도시한 바와 같이, DCTMDS는, 1 분자 중에 알킬기로서의 메틸기를 4개 포함하고 있다. 4개의 메틸기가 갖는 각 결합손은, 각각 Si와 결합하고 있어, Si-C 결합을 구성하고 있다. DCTMDS는 디실란의 유도체이며, Si-Si 결합을 갖고 있다. 즉, DCTMDS는, Si끼리 결합하고, 또한 Si와 C가 결합한 Si-Si-C 결합을 갖고 있다.
도 9의 (e)에 도시한 바와 같이, MCPMDS는, 1 분자 중에 알킬기로서의 메틸기를 5개 포함하고 있다. 5개의 메틸기가 갖는 각 결합손은, 각각 Si와 결합하고 있어, Si-C 결합을 구성하고 있다. MCPMDS는 디실란의 유도체이며, Si-Si 결합을 갖고 있다. 즉, MCPMDS는, Si끼리 결합하고, 또한 Si와 C가 결합한 Si-Si-C 결합을 갖고 있다. MCPMDS는, BTCSM, BTCSE, TCDMDS, DCTMDS 등과는 달리, 1 분자 중(화학 구조식 중)의 메틸기 및 클로로기의 Si를 둘러싸는 배치가, 비대칭이 된 애시메트리(asymmetry)의 구조를 갖고 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 도 9의 (a) 내지 (d)와 같은 시메트리(symmetry)의 화학 구조식을 갖는 원료뿐만 아니라, 애시메트리의 화학 구조식을 갖는 원료도 사용할 수 있다.
BTCSM 가스나 BTCSE 가스 등의 알킬렌할로실란 원료 가스나, TCDMDS 가스, DCTMDS 가스, MCPMDS 가스 등의 알킬할로실란 원료 가스는, 1 분자 중에 적어도 2개의 Si를 포함하고, 또한 C 및 Cl을 포함하고, Si-C 결합을 갖는 원료 가스라고도 할 수 있다. 이들 가스는, 후술하는 기판 처리 공정(성막 처리)에서, Si 소스로서도 작용하고, C 소스로서도 작용한다. BTCSM 가스나 BTCSE 가스 등을, 알킬렌클로로실란 원료 가스라고 칭할 수도 있다. TCDMDS 가스나 DCTMDS 가스나 MCPMDS 가스 등을, 알킬클로로실란 원료 가스라고 칭할 수도 있다.
본 명세서에서, 원료 가스란, 기체 상태의 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 원료 등을 말한다. 본 명세서에서 「원료」라는 말을 사용한 경우에는, 「액체 상태인 액체 원료」를 의미하는 경우, 「기체 상태인 원료 가스」를 의미하는 경우, 또는 그 양쪽을 의미하는 경우가 있다. BTCSM 등과 같이, 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 사용하는 경우에는, 액체 원료를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 원료 가스(BTCSM 가스 등)로서 공급하게 된다.
또한, 가스 공급관(232a)으로부터는, 샤워 헤드(240) 내나 처리실(201) 내 등에 퇴적된 퇴적물과 반응하는 반응성 가스로서, 예를 들어 퇴적물과 반응함으로써 퇴적물을 개질시키는 개질 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 가스 공급구(210a), 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. 개질 가스로서는, 예를 들어 산소(O2) 가스를 사용할 수 있다.
또한, 가스 공급관(232a)으로부터는, 샤워 헤드(240) 내나 처리실(201) 내 등에 퇴적된 퇴적물과 반응하는 반응성 가스로서, 예를 들어 퇴적물을 에칭해서 제거하는 클리닝 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 가스 공급구(210a), 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. 클리닝 가스로서는, 예를 들어 불소(F2) 가스를 사용할 수 있다.
또한, 가스 공급관(232a)으로부터는, 후술하는 퇴적물의 개질 처리나 클리닝 처리를 행할 때 샤워 헤드(240) 내나 처리실(201) 내의 각 부재에의 분위기를 통한 열전도를 촉진시키는 가스로서, 예를 들어 상술한 반응성 가스보다도 열전도율이 높은 가스(이하, 가열 촉진 가스라고도 함)가 MFC(241a), 밸브(243a), 가스 공급구(210a), 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. 가열 촉진 가스로서는, 예를 들어 수소(H2) 가스를 사용할 수 있다.
또한, 가스 공급관(232b)으로부터는, 상술한 제1 원소와는 상이한 원소(제2 내지 제4 원소)를 포함하는 반응 가스로서, 예를 들어 질소(N) 함유 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), RPU(244b), 가스 공급구(210b)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. N 함유 가스로서는, 예를 들어 질화수소계 가스를 사용할 수 있다. 질화수소계 가스는, N 및 H의 2 원소만으로 구성되는 물질이라고도 할 수 있으며, 후술하는 성막 처리에 있어서, 질화 가스, 즉, N 소스로서 작용한다. 질화수소계 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스를 사용할 수 있다.
또한, 가스 공급관(232b)으로부터는, 상술한 제1 원소와는 상이한 원소(제2 내지 제4 원소)를 포함하는 반응 가스로서, 예를 들어 산소(O) 함유 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), RPU(244b), 가스 공급구(210b)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. O 함유 가스는, 후술하는 성막 처리에 있어서, 산화 가스, 즉, O 소스로서 작용한다. O 함유 가스로서는, 예를 들어 O2 가스를 사용할 수 있다.
또한, 가스 공급관(232b)으로부터는, 상술한 제1 원소와는 상이한 원소(제2 내지 제4 원소)를 포함하는 반응 가스로서, 예를 들어 질소(N) 및 탄소(C)를 포함하는 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), RPU(244b), 가스 공급구(210b)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. N 및 C를 포함하는 가스로서는, 예를 들어 아민계 가스를 사용할 수 있다.
아민계 가스란, 기체 상태의 아민, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 아민을 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 아민 등의 아민기를 포함하는 가스이다. 아민계 가스는, 에틸아민, 메틸아민, 프로필아민, 이소프로필아민, 부틸아민, 이소부틸아민 등의 아민을 포함한다. 아민이란, 암모니아(NH3)의 수소(H)를 알킬기 등의 탄화수소기로 치환한 형태의 화합물의 총칭이다. 아민은, C를 포함하는 리간드, 즉, 유기 리간드로서, 알킬기 등의 탄화수소기를 포함한다. 아민계 가스는, C, N 및 H의 3 원소를 포함하고 있고, Si를 포함하고 있지 않으므로 Si 비함유의 가스라고도 할 수 있으며, Si 및 금속을 포함하고 있지 않으므로 Si 및 금속 비함유의 가스라고도 할 수 있다. 아민계 가스는, C, N 및 H의 3 원소만으로 구성되는 물질이라고도 할 수 있다. 아민계 가스는, 후술하는 성막 처리에 있어서, N 소스로서도 작용하고, C 소스로서도 작용한다. 본 명세서에서 「아민」이라는 말을 사용한 경우에는, 「액체 상태인 아민」을 의미하는 경우, 「기체 상태인 아민계 가스」를 의미하는 경우, 또는 그 양쪽을 의미하는 경우가 있다.
아민계 가스로서는, 예를 들어 그 화학 구조식 중(1 분자 중)에서의 C를 포함하는 리간드(에틸기)의 수가 복수이며, 1 분자 중에서 N의 수보다도 C의 수가 더 많은 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA) 가스를 사용할 수 있다. TEA와 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 아민을 사용하는 경우에는, 액체 상태의 아민을 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 아민계 가스(TEA 가스)로서 공급하게 된다.
또한, 가스 공급관(232b)으로부터는, 상술한 제1 원소와는 상이한 원소(제2 내지 제4 원소)를 포함하는 반응 가스로서, 예를 들어 보라진환 골격 비함유의 붕소(B) 함유 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), RPU(244b), 가스 공급구(210b)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. 보라진환 골격 비함유의 B 함유 가스로서는, 예를 들어 보란계 가스를 사용할 수 있다.
보란계 가스란, 기체 상태의 보란 화합물, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 보란 화합물을 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 보란 화합물 등이다. 보란 화합물에는, B와 할로겐 원소를 포함하는 할로보란 화합물, 예를 들어 B 및 Cl을 포함하는 클로로보란 화합물이 포함된다. 또한, 보란 화합물에는, 모노보란(BH3)이나 디보란(B2H6)과 같은 보란(붕화수소)이나, 보란의 H를 다른 원소 등으로 치환한 형태의 보란 화합물(보란 유도체)이 포함된다. 보란계 가스는, 후술하는 성막 처리에 있어서 B 소스로서 작용한다. 보란계 가스로서는, 예를 들어 트리클로로보란(BCl3) 가스를 사용할 수 있다. BCl3 가스는, 보라진환 골격을 포함하지 않는 B 함유 가스, 즉, 비보라진계의 B 함유 가스이다.
또한, 가스 공급관(232b)으로부터는, 상술한 제1 원소와는 상이한 원소(제2 내지 제4 원소)를 포함하는 반응 가스로서, 예를 들어 보라진환 골격을 포함하는 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), RPU(244b), 가스 공급구(210b)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. 보라진환 골격을 포함하는 가스로서는, 예를 들어 보라진환 골격 및 유기 리간드를 포함하는 가스, 즉, 유기 보라진계 가스를 사용할 수 있다.
유기 보라진계 가스로서는, 예를 들어 유기 보라진 화합물인 알킬보라진 화합물을 기화한 가스를 사용할 수 있다. 유기 보라진계 가스를, 보라진 화합물 가스, 또는, 보라진계 가스라고 칭할 수도 있다.
여기서, 보라진이란, B, N 및 H의 3 원소로 구성되는 복소환식 화합물이며, 조성식은 B3H6N3으로 나타낼 수 있으며, 도 10의 (a)에 나타내는 화학 구조식으로 나타낼 수 있다. 보라진 화합물은, 3개의 B와 3개의 N으로 구성되는 보라진환을 구성하는 보라진환 골격(보라진 골격이라고도 함)을 포함하는 화합물이다. 유기 보라진 화합물은, C를 포함하는 보라진 화합물이며, C를 포함하는 리간드, 즉, 유기 리간드를 포함하는 보라진 화합물이라고도 할 수 있다. 알킬보라진 화합물은, 알킬기를 포함하는 보라진 화합물이며, 알킬기를 유기 리간드로서 포함하는 보라진 화합물이라고도 할 수 있다. 알킬보라진 화합물은, 보라진에 포함되는 6개의 H 중 적어도 어느 하나를, 1개 이상의 C를 포함하는 탄화수소로 치환한 것이며, 도 10의 (b)에 나타내는 화학 구조식으로 나타낼 수 있다. 여기서, 도 10의 (b)에 나타내는 화학 구조식 중의 R1 내지 R6은, H이거나, 또는 1 내지 4개의 C를 포함하는 알킬기이다. R1 내지 R6은 동일한 종류의 알킬기이어도 되고, 상이한 종류의 알킬기이어도 된다. 단, R1 내지 R6은, 그 모두가 H인 경우를 제외한다. 알킬보라진 화합물은, 보라진환을 구성하는 보라진환 골격을 갖고, B, N, H 및 C를 포함하는 물질이라고도 할 수 있다. 또한, 알킬보라진 화합물은, 보라진환 골격을 갖고 알킬 리간드를 포함하는 물질이라고도 할 수 있다. 또한, R1 내지 R6은, H이거나, 또는 1 내지 4개의 C를 포함하는 알케닐기, 알키닐기이어도 된다. R1 내지 R6은 동일한 종류의 알케닐기, 알키닐기이어도 되고, 상이한 종류의 알케닐기, 알키닐기이어도 된다. 단, R1 내지 R6은, 그 모두가 H인 경우를 제외한다.
보라진계 가스는, 후술하는 성막 처리에 있어서, B 소스로서도 작용하고, N 소스로서도 작용하고, C 소스로서도 작용한다.
보라진계 가스로서는, 예를 들어 n,n',n"-트리메틸보라진(약칭: TMB) 가스, n,n',n"-트리에틸보라진(약칭: TEB) 가스, n,n',n"-트리-n-프로필보라진(약칭: TPB) 가스, n,n',n"-트리이소프로필보라진(약칭: TIPB) 가스, n,n',n"-트리-n-부틸보라진(약칭: TBB) 가스, n,n',n"-트리이소부틸보라진(약칭: TIBB) 가스 등을 사용할 수 있다. TMB는, 도 10의 (b)에 나타내는 화학 구조식 중의 R1, R3, R5가 H이며, R2, R4, R6이 메틸기이며, 도 10의 (c)에 나타내는 화학 구조식으로 나타낼 수 있는 보라진 화합물이다. TEB는, 도 10의 (b)에 나타내는 화학 구조식 중의 R1, R3, R5가 H이며, R2, R4, R6이 에틸기인 보라진 화합물이다. TPB는, 도 10의 (b)에 나타내는 화학 구조식 중의 R1, R3, R5가 H이며, R2, R4, R6이 프로필기이며, 도 10의 (d)에 나타내는 화학 구조식으로 나타낼 수 있는 보라진 화합물이다. TIPB는, 도 10의 (b)에 나타내는 화학 구조식 중의 R1, R3, R5가 H이며, R2, R4, R6이 이소프로필기인 보라진 화합물이다. TIBB는, 도 10의 (b)에 나타내는 화학 구조식 중의 R1, R3, R5가 H이며, R2, R4, R6이 이소부틸기인 보라진 화합물이다.
TMB 등과 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 보라진 화합물을 사용하는 경우에는, 액체 상태의 보라진 화합물을 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 보라진계 가스(TMB 가스 등)로서 공급하게 된다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 상술한 제1 원소와는 상이한 원소(제2 내지 제4 원소)를 포함하는 반응 가스로서, 예를 들어 탄소(C) 함유 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), RPU(244b), 가스 공급구(210b)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. C 함유 가스로서는, 예를 들어 탄화수소계 가스를 사용할 수 있다. 탄화수소계 가스는, C 및 H의 2 원소만으로 구성되는 물질이라고도 할 수 있으며, 후술하는 성막 처리에 있어서 C 소스로서 작용한다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 프로필렌(C3H6) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232c, 232d)으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들어 질소(N2) 가스가, 각각 MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 243d), 가스 공급관(232a, 232b), 가스 공급구(210a, 210b), 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. 가스 공급관(232c, 232d)으로부터 공급하는 불활성 가스는, 퍼지 가스, 희석 가스, 또는, 캐리어 가스로서 작용한다.
가스 공급관(232a)으로부터 원료 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해, 원료 가스 공급계가 구성된다. 가스 공급구(210a), 샤워 헤드(240)를 원료 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 원료 가스 공급계를 원료 공급계라고 칭할 수도 있다. 가스 공급관(232a)으로부터 할로실란 원료 가스를 공급하는 경우, 원료 가스 공급계를, 할로실란 원료 가스 공급계, 또는, 할로실란 원료 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232a)으로부터 개질 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해 개질 가스 공급계가 구성된다. 가스 공급구(210a), 샤워 헤드(240)를 개질 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다.
가스 공급관(232a)으로부터 클리닝 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해 클리닝 가스 공급계가 구성된다. 가스 공급구(210a), 샤워 헤드(240)를 클리닝 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 클리닝 가스 공급계를 불소(F) 함유 가스 공급계, 에칭 가스 공급계, 또는, 에천트 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232a)으로부터 가열 촉진 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해 가열 촉진 가스 공급계가 구성된다. 가스 공급구(210a), 샤워 헤드(240)를 가열 촉진 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 가열 촉진 가스 공급계를, 열전도성 가스 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232b)으로부터 O 함유 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해 O 함유 가스 공급계가 구성된다. RPU(244b), 가스 공급구(210b)를 O 함유 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. O 함유 가스 공급계를, 산화 가스 공급계, 또는, 산화제 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232b)으로부터 N 함유 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해 N 함유 가스 공급계가 구성된다. RPU(244b), 가스 공급구(210b)를 N 함유 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. N 함유 가스 공급계를, 질화 가스 공급계, 또는, 질화제 공급계라고 칭할 수도 있다. 가스 공급관(232b)으로부터 질화수소계 가스를 공급하는 경우, N 함유 가스 공급계를, 질화수소계 가스 공급계, 또는, 질화수소 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232b)으로부터 N 및 C를 포함하는 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해, N 및 C를 포함하는 가스 공급계가 구성된다. RPU(244b), 가스 공급구(210b)를 N 및 C를 포함하는 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 가스 공급관(232b)으로부터 아민계 가스를 공급하는 경우, N 및 C를 포함하는 가스 공급계를, 아민계 가스 공급계, 또는, 아민 공급계라고 칭할 수도 있다. N 및 C를 포함하는 가스는, N 함유 가스이기도 하고, C 함유 가스이기도 하므로, N 및 C를 포함하는 가스 공급계를, N 함유 가스 공급계나, 후술하는 C 함유 가스 공급계에 포함해서 생각할 수도 있다.
가스 공급관(232b)으로부터 B 함유 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해 B 함유 가스 공급계가 구성된다. RPU(244b), 가스 공급구(210b)를 B 함유 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 가스 공급관(232b)으로부터 보란계 가스를 공급하는 경우, B 함유 가스 공급계를, 보란계 가스 공급계, 또는, 보란 화합물 공급계라고 칭할 수도 있다. 가스 공급관(232b)으로부터 보라진계 가스를 공급하는 경우, B 함유 가스 공급계를, 보라진계 가스 공급계, 또는, 보라진 화합물 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232b)으로부터 C 함유 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해 C 함유 가스 공급계가 구성된다. RPU(244b), 가스 공급구(210b)를 C 함유 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 가스 공급관(232b)으로부터 탄화수소계 가스를 공급하는 경우, C 함유 가스 공급계를, 탄화수소계 가스 공급계, 또는, 탄화수소 공급계라고 칭할 수도 있다.
상술한 가스 공급계로부터 공급되는 각종 가스 중, 후술하는 성막 처리에서 사용하는 가스 중 어느 하나, 또는, 모든 가스를, 성막 가스, 또는, 처리 가스라고 칭할 수도 있다. 또한, 상술한 가스 공급계 중, 후술하는 성막 처리에서 사용하는 가스 공급계 중 어느 하나, 또는, 모든 가스 공급계를, 성막 가스 공급계, 또는, 처리 가스 공급계라고 칭할 수도 있다. 또한, 상술한 가스 공급계 중, 반응 가스를 공급하는 가스 공급계 중 어느 하나, 또는, 모든 가스 공급계를, 반응 가스 공급계, 또는, 리액턴트 공급계라고 칭할 수도 있다.
또한, 상술한 가스 공급계 중, 후술하는 퇴적물의 개질 처리, 및, 클리닝 처리에서 사용하는 가스 공급계 중 어느 하나, 또는, 모든 가스 공급계를, 반응성 가스 공급계라고 칭할 수도 있다.
또한, 주로, 가스 공급관(232c, 232d), MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 243d)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성된다. 불활성 가스 공급계를, 퍼지 가스 공급계, 희석 가스 공급계, 또는, 캐리어 가스 공급계라고 칭할 수도 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(280)는, CPU(Central Processing Unit)(280a), RAM(Random Access Memory)(280b), 기억 장치(280c), I/O 포트(280d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(280b), 기억 장치(280c), I/O 포트(280d)는, 내부 버스(280e)를 통해서, CPU(280a)와 데이터 교환 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(280)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(281)가 접속되어 있다.
기억 장치(280c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(280c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 성막 처리, 퇴적물의 개질 처리, 클리닝 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 각종 레시피(성막 레시피, 개질 레시피, 클리닝 레시피) 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 이들 레시피는, 후술하는 성막 처리, 퇴적물의 개질 처리, 클리닝 처리에서의 각 수순을 컨트롤러(280)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이들 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히 프로그램이라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는, 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(280b)은, CPU(280a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크 에리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(280d)는, 상술한 MFC(241a 내지 241d), 밸브(243a 내지 243d), RPU(244b), 온도 센서(206b), 히터(206), 서브 히터(206a), 압력 센서(265), APC 밸브(262), 진공 펌프(264), 게이트 밸브(44, 45), 승강 기구(207b), 반송 로봇(13) 등에 접속되어 있다.
CPU(280a)는, 기억 장치(280c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(281)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(280c)로부터 각종 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(280a)는, 판독한 레시피의 내용에 따르도록, MFC(241a 내지 241d)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243d)의 개폐 동작, RPU(244b)에 의한 플라즈마 생성 동작, APC 밸브(262)의 개폐 동작 및 압력 센서(265)에 기초하는 APC 밸브(262)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(264)의 기동 및 정지, 온도 센서(206b)에 기초하는 히터(206)의 온도 조정 동작, 서브 히터(206a)의 온도 조정 동작, 게이트 밸브(44, 45)의 개폐 동작, 승강 기구(207b)의 승강 동작, 반송 로봇(13)의 이동 탑재 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(280)는, 전용의 컴퓨터로서 구성되어 있는 경우에 한하지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 상술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(282)를 준비하고, 이 외부 기억 장치(282)를 사용해서 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하거나 함으로써, 본 실시 형태의 컨트롤러(280)를 구성할 수 있다. 단, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은, 외부 기억 장치(282)를 통해서 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여, 외부 기억 장치(282)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 기억 장치(280c)나 외부 기억 장치(282)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(280c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(282) 단체만을 포함하는 경우, 또는, 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
(2) 성막 처리
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 막을 형성하는 시퀀스 예에 대해서, 도 4를 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치(40)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
도 4에 도시하는 성막 시퀀스에서는,
기판으로서의 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스로서 BTCSM 가스를 공급하는 스텝과,
웨이퍼(200)에 대하여 반응 가스로서 NH3 가스를 공급하는 스텝,
을 비동시로, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 Si, C 및 N을 포함하는 막으로서, C를 포함하는 실리콘 질화막(SiN막)을 형성한다. C를 포함하는 SiN막을, C가 첨가(도프)된 SiN막, C-doped SiN막, C 함유 SiN막, 또는, 간단히 SiCN막이라고도 한다.
본 명세서에서는, 상술한 성막 시퀀스를 이하와 같이 나타내는 경우도 있다.
(BTCSM→NH3)×n⇒SiCN막
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나, 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등과의 적층체(집합체)」를 의미하는 경우, 즉, 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함해서 웨이퍼라 칭하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)」을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면」을 의미하는 경우가 있다.
따라서, 본 명세서에서 「웨이퍼에 대하여 소정의 가스를 공급한다」라고 기재한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 직접 공급한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등에 대하여, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등의 위, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 마찬가지이며, 그 경우, 상기 설명에서, 「웨이퍼」를 「기판」으로 바꾸어서 생각하면 된다.
(웨이퍼 반입 및 웨이퍼 적재)
승강 기구(207b)를 작동시켜, 지지대(203)를, 도 2에 도시하는 웨이퍼 반송 포지션까지 하강시킨다. 그리고, 게이트 밸브(44)를 개방하여, 처리실(201)과 반송실(11)을 연통시킨다. 그리고, 반송 로봇(13)에 의해 반송실(11) 내로부터 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)를 반송한다. 처리실(201) 내에 반입된 웨이퍼(200)는, 지지대(203)의 상면으로부터 돌출되어 있는 리프트 핀(208b) 상에 일시적으로 적재된다. 반송 로봇(13)의 반송 아암(13a)이 처리실(201) 내로부터 반송실(11) 내에 복귀되면, 게이트 밸브(44)가 폐쇄된다.
승강 기구(207b)를 작동시켜, 지지대(203)를, 도 1에 도시하는 웨이퍼 처리 포지션까지 상승시킨다. 그 결과, 리프트 핀(208b)은 지지대(203)의 상면으로부터 매몰되고, 웨이퍼(200)는, 지지대(203) 상면의 서셉터(217) 상에 적재된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 소정의 처리 압력(성막 압력)이 되도록, 진공 펌프(264)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(265)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(262)가 피드백 제어된다. 진공 펌프(264)는, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 항상 작동시킨 상태를 유지한다.
또한, 웨이퍼(200)의 표면 온도가 소정의 처리 온도(성막 온도)로 되도록 히터(206)에 의해 가열된다. 이때, 웨이퍼(200)의 표면이 원하는 온도 분포가 되도록, 온도 센서(206b)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(206)에의 통전 상태가 피드백 제어된다. 히터(206)에 의한 웨이퍼(200)의 가열은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
또한, 가스 공급관(232a), 샤워 헤드(240), 처리 용기(202), 배기 챔버(260a), 배기관(261) 등의 온도가 소정의 온도(퇴적 억제 온도)로 되도록, 서브 히터(206a)에 의해 가열된다. 서브 히터(206a)에 의한 가열을 행함으로써, 후술하는 성막 처리에 있어서, 이들 부재의 표면에 원료 가스 등이 흡착되는 것을 억제할 수 있다. 서브 히터(206a)에 의한 가열은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다. 또한, 안전성 등을 고려하면, 서브 히터(206a)의 온도는, 예를 들어 수십 내지 150℃ 정도로 하는 것이 바람직하다.
(SiCN막 형성)
그 후, 다음의 2개의 스텝, 즉, 스텝 1, 2를 순차적으로 실행한다.
[스텝 1]
(BTCSM 가스 공급)
이 스텝에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 BTCSM 가스를 공급한다.
여기에서는, 밸브(243a)를 개방하고, 가스 공급관(232a) 내에 BTCSMS 가스를 흘린다. BTCSM 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급구(210a), 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 간극(201a), 배기구(260), 배기 챔버(260a)를 통해서 배기관(261)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 BTCSM 가스가 공급되게 된다. 이때 동시에 밸브(243c)를 개방하고, 가스 공급관(232c) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, MFC(241c)에 의해 유량 조정되어, BTCSM 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(261)으로부터 배기된다.
또한, 가스 공급구(210b) 내로의 BTCSM 가스의 침입을 방지하기 위해서, 밸브(243d)를 개방하여, 가스 공급관(232d) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 가스 공급관(232b), 가스 공급구(210b)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(261)으로부터 배기된다.
MFC(241a)로 제어하는 BTCSM 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 2000sccm, 바람직하게는 10 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241c, 241d)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 2666Pa, 보다 바람직하게는 67 내지 1333Pa의 범위 내의 압력으로 한다. BTCSM 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(206)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 400℃ 이상 800℃ 이하, 보다 바람직하게는 500℃ 이상 700℃ 이하, 더욱 바람직하게는 600℃ 이상 700℃ 이하의 범위 내의 온도가 되는 온도로 설정한다.
웨이퍼(200)의 온도가 400℃ 미만이 되면, 웨이퍼(200) 상에 BTCSM이 화학 흡착되기 어려워져, 실용적인 성막 레이트를 얻을 수 없게 되는 경우가 있다. 웨이퍼(200)의 온도를 400℃ 이상으로 함으로써 웨이퍼(200) 상에 BTCSM을 화학 흡착시키는 것이 가능하게 되어, 성막 레이트를 높이는 것이 가능하게 된다. 웨이퍼(200)의 온도를 500℃ 이상으로 함으로써 웨이퍼(200) 상에 BTCSM을 충분히 흡착시키는 것이 가능하게 되어, 충분한 성막 레이트가 얻어지게 된다. 웨이퍼(200)의 온도를 600℃ 이상, 또한 650℃ 이상으로 함으로써 웨이퍼(200) 상에 BTCSM을 보다 충분히 흡착시키는 것이 가능하게 되어, 보다 충분한 성막 레이트가 얻어지게 된다.
웨이퍼(200)의 온도가 800℃를 초과하면, CVD 반응이 너무 강해짐(과잉 기상 반응이 발생함)으로써, 막 두께 균일성이 악화되기 쉬워져, 그 제어가 곤란해져버린다. 웨이퍼(200)의 온도를 800℃ 이하로 함으로써, 적정한 기상 반응을 발생시킬 수 있음으로써, 막 두께 균일성의 악화를 억제할 수 있어, 그 제어가 가능하게 된다. 특히, 웨이퍼(200)의 온도를 700℃ 이하로 함으로써, 기상 반응보다도 표면반응이 우세해져, 막 두께 균일성을 확보하기 쉬워져, 그 제어가 용이하게 된다.
따라서, 웨이퍼(200)의 온도는, 400℃ 이상 800℃ 이하, 보다 바람직하게는 500℃ 이상 700℃ 이하, 더욱 바람직하게는 600℃ 이상 700℃ 이하의 범위 내의 온도로 하는 것이 좋다. BTCSM 가스는 분해성이 낮고(반응성이 낮고), 열분해 온도가 높으므로, 예를 들어 650 내지 800℃와 같은 비교적 높은 온도대에서 성막하는 경우에도, 적정한 기상 반응을 발생시켜서, 과잉의 기상 반응이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 그것에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 BTCSM 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)(표면의 바탕막) 상에, 제1층으로서, 예를 들어 1 원자층 미만 내지 수 원자층의 두께의 C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층은, Si-C 결합을 포함하는 층이 된다. C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층은, C 및 Cl을 포함하는 Si층이어도 되고, BTCSM의 흡착층이어도 되고, 그 양쪽을 포함하고 있어도 된다.
C 및 Cl을 포함하는 Si층이란, Si에 의해 구성되어 C 및 Cl을 포함하는 연속적인 층 외에, 불연속인 층이나, 이들이 겹쳐서 생긴 C 및 Cl을 포함하는 Si 박막도 포함하는 총칭이다. Si에 의해 구성되어 C 및 Cl을 포함하는 연속적인 층을, C 및 Cl을 포함하는 Si 박막이라고 하는 경우도 있다. C 및 Cl을 포함하는 Si층을 구성하는 Si는, C나 Cl과의 결합이 완전히 끊어져 있지 않은 것 외에, C나 Cl과의 결합이 완전히 끊어져 있는 것도 포함한다.
BTCSM의 흡착층은, BTCSM 분자로 구성되는 연속적인 흡착층 외에, 불연속인 흡착층도 포함한다. 즉, BTCSM의 흡착층은, BTCSM 분자로 구성되는 1 분자층 또는 1 분자층 미만의 두께의 흡착층을 포함한다. BTCSM의 흡착층을 구성하는 BTCSM 분자는, Si와 C의 결합이 일부 끊어진 것이나, Si와 Cl의 결합이 일부 끊어진 것도 포함한다. 즉, BTCSM의 흡착층은, BTCSM의 물리 흡착층이어도 되고, BTCSM의 화학 흡착층이어도 되고, 그 양쪽을 포함하고 있어도 된다.
여기서, 1 원자층 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 원자층을 의미하고 있고, 1 원자층의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 원자층을 의미하고 있다. 1 분자층 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 분자층을 의미하고 있고, 1 분자층의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 분자층을 의미하고 있다. C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층은, C 및 Cl을 포함하는 Si층과 BTCSM의 흡착층과의 양쪽을 포함할 수 있다. 단, 상술한 바와 같이, C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층에 대해서는, 「1 원자층」, 「수 원자층」 등의 표현을 사용하기로 한다.
BTCSM 가스가 자기 분해(열분해)하는 조건 하, 즉, BTCSM 가스의 열분해 반응이 발생하는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 상에 Si가 퇴적됨으로써 C 및 Cl을 포함하는 Si층이 형성된다. BTCSM 가스가 자기 분해(열분해)하지 않는 조건 하, 즉, BTCSM 가스의 열분해 반응이 발생하지 않는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 상에 BTCSM이 흡착됨으로써 BTCSM의 흡착층이 형성된다. 어느 조건 하에서든, BTCSM 가스에서의 Si-C 결합의 적어도 일부는 절단되지 않고 유지되어, 그대로 C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층(C 및 Cl을 포함하는 Si층 또는 BTCSM의 흡착층) 중에 도입되게 된다. 예를 들어, BTCSM 가스의 열분해 반응이 발생하는 조건 하에서, BTCSM 가스에서의 Si-C-Si 결합의 한쪽의 Si-C 결합이 절단되었다고 해도, 다른 쪽의 Si-C 결합은 절단되지 않고 유지되어, C 및 Cl을 포함하는 Si층 중에 그대로 도입되게 된다. 웨이퍼(200) 상에 BTCSM의 흡착층을 형성하는 것보다도, 웨이퍼(200) 상에 C 및 Cl을 포함하는 Si층을 형성하는 것이, 성막 레이트를 더 높게 할 수 있는 점에서는 바람직하다.
웨이퍼(200) 상에 형성되는 제1층의 두께가 수 원자층을 초과하면, 후술하는 스텝 2에서의 개질의 작용이 제1층의 전체에 미치지 않게 된다. 또한, 웨이퍼(200) 상에 형성 가능한 제1층의 두께의 최소값은 1 원자층 미만이다. 따라서, 제1층의 두께는 1 원자층 미만 내지 수 원자층으로 하는 것이 바람직하다. 제1층의 두께를 1 원자층 이하, 즉, 1 원자층 또는 1 원자층 미만으로 함으로써, 후술하는 스텝 2에서의 개질 반응의 작용을 상대적으로 높일 수 있어, 스텝 2에서의 개질 반응에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 스텝 1에서의 제1층의 형성에 필요로 하는 시간을 단축할 수도 있다. 결과적으로, 1 사이클당의 처리 시간을 단축할 수 있어, 전체적인 처리 시간을 단축하는 것도 가능하게 된다. 즉, 성막 레이트를 높게 하는 것도 가능하게 된다. 또한, 제1층의 두께를 1 원자층 이하로 함으로써, 막 두께 균일성의 제어성을 높이는 것도 가능하게 된다.
(잔류 가스 제거)
제1층이 형성된 후, 밸브(243a)를 폐쇄하여, BTCSM 가스의 공급을 정지한다. 이때, APC 밸브(262)는 개방한 상태로 두고, 진공 펌프(264)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층의 형성에 기여한 후의 BTCSM 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 밸브(243c, 243d)는 개방된 상태로 두어, N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행하여지는 스텝 2에서 악영향이 발생하지는 않는다. 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없으며, 예를 들어 처리 용기(202)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양의 N2 가스를 공급함으로써, 스텝 2에서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. N2 가스의 소비를 필요 최소한으로 억제하는 것도 가능하게 된다.
원료 가스로서는, BTCSM 가스 외에, 예를 들어 BTCSE 가스, TCDMDS 가스, DCTMDS 가스, MCPMDS 가스 등을 사용할 수 있다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
[스텝 2]
(NH3 가스 공급)
스텝 1이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 열로 활성화시킨 NH3 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(243b 내지 243d)의 개폐 제어를, 스텝 1에서의 밸브(243a, 243c, 243d)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. NH3 가스는, 가스 공급관(232b), 가스 공급구(210b)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 간극(201a), 배기구(260), 배기 챔버(260a)를 통해서 배기관(261)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스가 공급되게 된다.
MFC(241b)로 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 3000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내에서의 NH3 가스의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 3960Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 이러한 비교적 높은 압력대로 함으로써, NH3 가스를 논 플라즈마로 열적으로 활성화시키는 것이 가능하게 된다. NH3 가스는 열로 활성화시켜서 공급하는 것이, 비교적 소프트한 반응을 발생시킬 수 있어, 후술하는 질화를 비교적 소프트하게 행할 수 있다. 열로 활성화시킨 NH3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 스텝 1과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스를 공급함으로써, 제1층의 적어도 일부가 질화(개질)된다. 제1층이 질화됨으로써, 웨이퍼(200) 상에 제2층으로서, Si, C 및 N을 포함하는 층, 즉, C를 포함하는 실리콘 질화층(SiN층)이 형성되게 된다. C를 포함하는 SiN층을, C가 첨가(도프)된 SiN층, C-doped SiN층, C 함유 SiN층, 또는 간단히 SiCN층이라고도 한다.
제2층을 형성할 때, 제1층 중에 포함되는 Si-C 결합의 적어도 일부는, 절단되지 않고 유지되어, 제2층 중에 그대로 도입되게(잔존하게) 된다.
제1층은, 견고한 Si-C 결합을 많이 포함하여, 층을 구성하는 원자간의 결합이 견고해서 안정된 층이 된다. 그 때문에, NH3 가스를 공급함으로 인한 제1 층 중으로부터의 C의 탈리를 억제하는 것이 용이하게 된다. 결과적으로, 제2층은, 견고한 Si-C 결합을 많이 포함하여, 층을 구성하는 원자간의 결합이 견고한, 안정된 층이 된다. 또한, 층 중에 포함되는 견고한 Si-C 결합의 비율이 크고, 층 중에서의 원자간의 결합이 견고하므로, 제2층은, C의 탈리 확률이 작은 층이 된다.
또한, 제2층을 형성할 때, 제1층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, NH3 가스에 의한 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 즉, 제1층 중의 Cl 등의 불순물은, 제1층 내로부터 뽑히거나 탈리되거나 함으로써, 제1층으로부터 분리된다. 이에 의해, 제2층은, 제1층에 비해 Cl 등의 불순물이 적은 층이 된다.
(잔류 가스 제거)
제2층이 형성된 후, 밸브(243b)를 폐쇄하여, NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제2층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배제하지 않아도 되는 점은, 스텝 1과 마찬가지이다.
N 함유 가스(질화 가스)로서는, NH3 가스 외에, 예를 들어 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스나, 이들 화합물을 포함하는 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, N 함유 가스로서는, 예를 들어 TEA 가스, 디에틸아민((C2H5)2NH, 약칭: DEA) 가스 등의 아민계 가스를 사용할 수도 있다.
불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
(소정 횟수 실시)
상술한 스텝 1, 2를 비동시로 행하는 사이클을 1회 이상(소정 횟수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiCN막을 형성할 수 있다.
상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1 사이클당 형성되는 SiCN층의 두께를 원하는 막 두께보다도 작게 하여, 상술한 사이클을 원하는 막 두께가 될 때까지 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
SiCN막의 형성이 완료된 후, 밸브(243c, 243d)를 개방하고, 가스 공급관(232c, 232d)의 각각으로부터 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기관(261)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다. 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환된다.
(웨이퍼 반출)
그 후, 상술한 웨이퍼 반입 및 웨이퍼 적재 스텝에 나타낸 수순과는 반대의 수순에 의해, SiCN막을 형성한 후의 웨이퍼(200)를, 처리실(201) 내로부터 반송실(11) 내에 반출한다. 그 후, 웨이퍼(200)의 온도가 실온으로 될 때까지, 반송실(11)에 인접하는 냉각실이나 로드 로크실(21) 내 등에서 처리 후의 웨이퍼(200)를 유지한다. 반송실(11) 내나 냉각실 내나 로드 로크실(21) 내의 분위기는, 형성한 SiCN막의 산화를 억제하도록, 예를 들어 대기압 미만의 압력 분위기이며 또한 N2 가스 등의 불활성 가스 분위기로 해 두는 것이 바람직하다.
(3) 퇴적물의 개질 처리
상술한 성막 처리를 행하면, 처리실(201) 내의 부재의 표면 등에, SiCN막 등의 박막을 포함하는 퇴적물이 누적된다. 즉, 이 박막을 포함하는 퇴적물이, 처리실(201) 내의 부재의 표면 등에 부착되어 누적된다. 또한, 퇴적물은, 웨이퍼 처리 포지션에 배치된 지지대(203)와 샤워 헤드(240)의 사이의 영역에 비교적 많이 누적되게 된다. 구체적으로는, 퇴적물은, 지지대(203)의 표면(서셉터(217)의 표면), 정류판(204)의 표면, 처리 용기(202)의 상부 내벽, 샤워 헤드(240)의 표면(샤워판(240b)의 하면), 샤워 헤드(240)의 내부 등에 비교적 많이 누적되게 된다. 이 퇴적물은, C, N, Cl, H 등을 함유하는 물질이므로, 무르고, 박리되기 쉬운 특성을 갖고 있다. 또한, 퇴적물 중의 C 농도가 높아지면, 퇴적물에 가해지는 응력이 증가하여, 퇴적물의 박리나 낙하가 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 퇴적물은, 처리실(201) 내에 파티클을 발생시키는 하나의 요인이 된다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 처리실(201) 내의 부재의 표면 등에 누적된 퇴적물의 양(두께)이, 퇴적물에 박리나 낙하가 발생하는 임계량(임계 두께)에 달하기 전의 타이밍(제1 타이밍), 또는, 후술하는 개질 처리의 작용이 퇴적물의 전체에 미치지 않게 되는 임계량(임계 두께)에 달하기 전의 타이밍(제2 타이밍) 중, 먼저 도래한 타이밍에서 퇴적물의 개질 처리를 행한다.
퇴적물의 개질 처리에서는,
지지대(203)를 웨이퍼 처리 포지션(제1 포지션)보다도 처리실(201) 내의 천장부에 가까운 개질 포지션(제2 포지션에 1개)에 배치하고, 히터(206)를 온으로 한 상태에서, 처리실(201) 내에 반응성 가스로서 개질 가스를 공급한다. 또한, 웨이퍼 처리 포지션(제1 포지션)을 제1 레벨(제1 높이)이라고 칭할 수도 있다. 또한, 개질 포지션(제2 포지션에 1개)을 제2 레벨(제2 높이)이라고 칭할 수도 있다.
이하, 개질 가스로서 O2 가스를 사용해서 행하는 퇴적물의 개질 처리의 일례를, 주로 도 7의 (a), 도 7의 (c)를 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치(40)를 구성하는 각 부의 동작은, 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
SiCN막을 형성한 후의 웨이퍼(200)를 처리 용기(202) 내로부터 반출한 후, 지지대(203) 상에 웨이퍼(200)를 지지하고 있지 않은 상태에서, 게이트 밸브(44)를 폐쇄한다. 그 후, 처리실(201) 내가 소정의 처리 압력(개질 압력)으로 되도록, 진공 펌프(264)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 또한, 지지대(203)의 표면 온도가 소정의 처리 온도(개질 온도)로 되도록, 히터(206)에 의해 가열된다. 처리실(201) 내의 압력 조정, 및, 히터(206)에 의한 지지대(203)의 가열은, 적어도 퇴적물에 대한 개질 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다. 이때, 히터(206)뿐만 아니라, 서브 히터(206a)에 대해서도 온으로 한(작동시킨) 상태로 하는 것이 바람직하다.
(지지대의 이동)
승강 기구(207b)를 작동시켜, 지지대(203)를, 도 7의 (a)에 나타내는 반송 포지션으로부터 도 7의 (c)에 나타내는 개질 포지션으로 이동시킨다. 개질 포지션은, 상술한 바와 같이, 도 7의 (b)에 나타내는 웨이퍼 처리 포지션보다도 처리실(201) 내의 천장부에 가까운 위치, 즉, 샤워 헤드(240)에 가까운 위치로 한다. 개질 처리 포지션에 배치된 지지대(203)와 샤워 헤드(240) 사이의 거리(C)는, 반송 포지션에 배치된 지지대(203)와 샤워 헤드(240) 사이의 거리(A)보다도 짧고, 나아가, 웨이퍼 처리 포지션에 배치된 지지대(203)와 샤워 헤드(240) 사이의 거리(B)보다도 짧아진다(A>B>C).
히터(206)에 의해 가열된 지지대(203)를 개질 포지션에 배치함으로써, 처리실(201)의 천장부의 근방에 설치된 부재가, 히터(206)로부터의 복사, 지지대(203)로부터의 2차 복사, 처리실(201) 내의 분위기를 통한 열전도 등에 의해 가열되게 된다. 지지대(203)를 개질 포지션에 배치한 상태를 소정 시간 유지함으로써, 처리실(201)의 천장부의 근방에 설치된 부재의 온도는, 지지대(203)를 반송 포지션이나 웨이퍼 처리 포지션에 배치한 경우의 온도보다도 높아진다. 결과적으로, 퇴적물이 비교적 누적되기 쉬운 영역의 온도, 즉, 지지대(203)의 표면(서셉터(217)의 표면), 정류판(204)의 표면, 처리 용기(202)의 상부 내벽, 샤워 헤드(240)의 표면(샤워판(240b)의 하면), 샤워 헤드(240)의 내부 등의 온도는, 후술하는 개질 처리를 진행시키는 것이 가능한 소정의 온도(개질 온도)로까지 상승하게 된다.
(퇴적물의 개질)
그 후, 가열된 처리실(201) 내에, 열로 활성화시킨 O2 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(243a 내지 243d)의 개폐 제어를, 상술한 성막 처리의 스텝 1에서의 밸브(243a 내지 243d)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. O2 가스는, 가스 공급관(232a), 가스 공급구(210a), 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 간극(201a), 배기구 (260), 배기 챔버(260a)를 통해서 배기관(261)으로부터 배기된다. 이때, 샤워 헤드(240)의 내부, 샤워 헤드(240)의 표면, 처리 용기(202)의 내벽, 정류판(204)의 표면, 지지대(203)의 표면 등에 누적된 퇴적물에 대하여 열로 활성화된 O2 가스가 공급되게 된다.
MFC(241a)로 제어하는 O2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 3000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내에서의 O2 가스의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 3960Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 이러한 비교적 높은 압력대로 함으로써, O2 가스를 논 플라즈마로 열적으로 활성화시키는 것이 가능하게 된다. 열로 활성화시킨 O2 가스를 처리실(201) 내에 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 60 내지 1200초, 바람직하게는 120 내지 600초의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(206)의 온도는, 지지대(203)가 근방에 배치됨으로써 가열되는 처리실(201)의 천장부(샤워 헤드(240))의 온도가, 예를 들어 400℃ 이상 800℃ 이하, 보다 바람직하게는 500℃ 이상 700℃ 이하, 더욱 바람직하게는 600℃ 이상 700℃ 이하의 범위 내의 온도가 되는 온도로 설정한다.
처리실(201)의 천장부의 온도가 400℃ 미만이 되면, 후술하는 퇴적물의 개질 작용이 얻어지기 어려워진다. 처리실(201)의 천장부의 온도를 400℃ 이상으로 함으로써 퇴적물의 개질 작용을 충분히 높이는 것이 가능하게 된다. 처리실(201)의 천장부의 온도를 500℃ 이상, 또한 600℃ 이상으로 함으로써 퇴적물의 개질 작용을 보다 충분하게 높이는 것이 가능하게 된다.
처리실(201)의 천장부의 온도가 800℃를 초과하면, 처리실(201)의 천장부를 구성하는 부재, 즉, 샤워 헤드(240)의 구성 부재 등이 열에 의해 대미지를 받는 경우가 있다. 또한, 지지대(203)나 서셉터(217) 등이 열에 의해 대미지를 받는 경우도 있다. 또한, 히터(206)에 공급하는 전력량이 과잉이 되어, 개질 처리의 비용이 증대되기도 한다. 처리실(201)의 천장부의 온도를 800℃ 이하로 함으로써, 이들 과제를 해소하는 것이 가능하게 된다. 처리실(201)의 천장부의 온도를 700℃ 이하로 함으로써, 이들 과제를 보다 확실하게 해소하는 것이 가능하게 된다.
상술한 조건 하에서 처리실(201) 내에 O2 가스를 공급함으로써, 지지대(203)의 표면(서셉터(217)의 표면), 정류판(204)의 표면, 처리 용기(202)의 상부 내벽, 샤워 헤드(240)의 표면(샤워판(240b)의 하면), 샤워 헤드(240)의 내부 등에 부착된 퇴적물이 개질되게 된다. 이때, C, N, Cl, H 등이 퇴적물 내로부터 제거되어, CO2, CO, N2O, NO2, NO, N2, Cl2, HCl, H2 등으로서 배출된다. 또한, C, N, Cl, H와의 결합이 끊어짐으로써 남은 퇴적물 중의 Si의 결합손은, O2 가스에 포함되는 O와 결합하여, Si-O 결합이 형성된다. 이와 같이 하여, 퇴적물은, Si-O 결합을 많이 포함하고, C, N, Cl, H의 함유량이 적은 물질로 변화시킬 수 있다. 퇴적물 중에 포함되어 있던 약한 결합이 견고한 Si-O 결합으로 치환됨으로써, 퇴적물은 크게 슈링크(수축)되게 된다. 퇴적물은, 퇴적물을 구성하는 원자간의 결합이 강하여, 밀도가 높은, 견고한 물질, 즉, 박리되기 어려운 물질로 변화시킬 수 있다. 또한, 퇴적물 중의 C 농도가 저감함으로써, 퇴적물에 가해지는 응력이 완화되게 되어, 퇴적물의 박리나 낙하가 발생하기 어려워진다.
개질 가스로서는, O2 가스 외에, 예를 들어 N2O 가스, NO 가스, NO2 가스, O3 가스, H2 가스+O2 가스, H2 가스+O3 가스, H2O, CO 가스, CO2 가스 등의 O 함유 가스를 사용할 수 있다. 또한, 개질 가스로서는, O 함유 가스 외에, 예를 들어 NH3 가스 등의 N 함유 가스를 사용할 수도 있다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
퇴적물의 개질 처리가 완료된 후, 밸브(243a)를 폐쇄하여, O2 가스의 공급을 정지한다. 또한, 승강 기구(207b)를 작동시켜, 지지대(203)를, 개질 포지션으로부터 반송 포지션으로 이동시킨다. 그리고, 상술한 성막 처리에서의 퍼지 및 불활성 가스 치환 스텝과 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내를 퍼지하여, 처리실(201) 내의 분위기를 불활성 가스로 치환시킨다. 그 후, 새로운 웨이퍼(200)에 대하여 상술한 성막 처리를 실시하거나, 또는, 후술하는 클리닝 처리를 실시한다.
(4) 클리닝 처리
상술한 성막 처리, 개질 처리를 소정 횟수 행하면, 지지대(203)의 표면(서셉터(217)의 표면), 정류판(204)의 표면, 처리 용기(202)의 상부 내벽, 샤워 헤드(240)의 표면(샤워판(240b)의 하면), 샤워 헤드(240)의 내부 등에, 개질된 퇴적물이 누적된다. 이 개질된 퇴적물은, 상술한 바와 같이, 개질 전의 퇴적물보다도 박리되기 어렵고 견고한 특성을 갖지만, 그 양(두께)이 임계량(임계 두께)을 초과하면 박리나 낙하가 발생하여, 처리실(201) 내에 파티클을 발생시키는 하나의 요인이 된다. 따라서, 이 개질된 퇴적 막의 양(두께)이 상술한 임계량(임계 두께)에 달하기 전의 타이밍(제3 타이밍)에서, 클리닝 처리를 행한다.
클리닝 처리에서는,
지지대(203)를 웨이퍼 처리 포지션(제1 포지션)보다도 처리실(201) 내의 천장부에 가까운 클리닝 포지션(제2 포지션에 1개)에 배치하고, 히터(206)를 온으로 한 상태에서, 처리실(201) 내에 반응성 가스로서 클리닝 가스를 공급한다. 또한, 웨이퍼 처리 포지션(제1 포지션)을 제1 레벨(제1 높이)이라고 칭할 수도 있다. 또한, 클리닝 포지션(제2 포지션의 하나)을 제3 레벨(제3 높이)이라고 칭할 수도 있다.
이하, 클리닝 가스로서 F2 가스를 사용해서 행하는 클리닝 처리의 일례를, 주로 도 7의 (a), 도 7의 (d)를 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치(40)를 구성하는 각 부의 동작은, 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
퇴적물의 개질 처리를 행하는 경우와 마찬가지로, 지지대(203) 상에 웨이퍼(200)를 지지하고 있지 않은 상태에서, 게이트 밸브(44)를 폐쇄한다. 그 후, 상술한 퇴적물의 개질 처리와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내의 압력 조정, 히터(206)에 의한 지지대(203)의 온도 조정을 각각 행한다.
(지지대의 이동)
승강 기구(207b)를 작동시켜, 지지대(203)를, 도 7의 (a)에 나타내는 반송 포지션으로부터 도 7의 (d)에 나타내는 클리닝 포지션으로 이동시킨다. 클리닝 포지션은, 개질 포지션과 마찬가지로, 도 7의 (b)에 나타내는 웨이퍼 처리 포지션보다도 처리실(201) 내의 천장부에 가까운 위치, 즉, 샤워 헤드(240)에 가까운 위치로 한다. 클리닝 포지션에 배치된 지지대(203)와 샤워 헤드(240) 사이의 거리(C')는, 반송 포지션에 배치된 지지대(203)와 샤워 헤드(240) 사이의 거리(A)보다도 짧고, 나아가, 웨이퍼 처리 포지션에 배치된 지지대(203)와 샤워 헤드(240) 사이의 거리(B)보다도 짧아진다(A>B>C').
또한, 후술하는 바와 같이, 클리닝 온도가 상술한 개질 온도보다도 낮은 경우에는, 클리닝 포지션을, 개질 포지션과는 상이하게 하여, 개질 포지션보다도 처리실(201)의 천장부로부터 이격된 위치로 해도 된다. 이 경우, 클리닝 포지션에 배치된 지지대(203)와 샤워 헤드(240) 사이의 거리(C')는, 상술한 거리(A)보다도 짧고, 나아가, 상술한 거리(B)보다도 짧아지고 또한 상술한 거리(C)보다도 길어진다(A>B>C'>C). 클리닝 포지션을 이러한 위치로 설정함으로써, 히터(206)의 출력을 변경하지 않고, 처리실(201)의 천장부의 온도 상승을 적정하게 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리실(201)의 천장부의 온도 상승을 억제하기 위해서는, 클리닝 포지션을 개질 포지션과 동일하게 하여, 히터(206)의 출력을 저하시켜도 된다(A>B>C=C').
(퇴적물의 에칭)
그 후, 가열된 처리실(201) 내에, 열로 활성화시킨 F2 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(243a 내지 243d)의 개폐 제어를, 상술한 성막 처리의 스텝 1에서의 밸브(243a 내지 243d)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. F2 가스는, 가스 공급관(232a), 가스 공급구(210a), 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 간극(201a), 배기구 (260), 배기 챔버(260a)를 통해서 배기관(261)으로부터 배기된다. 이때, 샤워 헤드(240)의 내부, 샤워 헤드(240)의 표면(샤워판(240b)의 하면), 처리 용기(202)의 상부 내벽, 정류판(204)의 표면, 지지대(203)의 표면(서셉터(217)의 표면) 등에 부착된 퇴적물에 대하여 열로 활성화된 F2 가스가 공급되게 된다.
MFC(241a)로 제어하는 F2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 500 내지 5000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1330 내지 101300Pa, 바람직하게는 13300 내지 53320Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 이러한 비교적 높은 압력대로 함으로써, F2 가스를 논 플라즈마로 열적으로 활성화시키는 것이 가능하게 된다. 열로 활성화시킨 F2 가스를 처리실(201) 내에 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 60 내지 1800초, 바람직하게는 120 내지 1200초의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(206)의 온도는, 지지대(203)가 근방에 배치됨으로써 가열되는 처리실(201)의 천장부(샤워 헤드(240))의 온도가, 예를 들어 200℃ 이상 400℃ 이하, 보다 바람직하게는 200℃ 이상 350℃ 이하의 범위 내의 온도가 되는 온도로 설정한다.
처리실(201)의 천장부의 온도가 200℃ 미만이 되면, 후술하는 클리닝 작용이 얻어지기 어려워진다. 처리실(201)의 천장부의 온도를 200℃ 이상으로 함으로써 클리닝 작용을 충분히 높이는 것이 가능하게 된다.
처리실(201)의 천장부의 온도가 400℃를 초과하면, 처리실(201)의 천장부를 구성하는 부재, 즉, 샤워 헤드(240)의 구성 부재 등이 부식되거나 해서 대미지를 받는 경우가 있다. 또한, 히터(206)에 공급하는 전력량이 과잉으로 되어, 클리닝 처리의 비용이 증대되기도 한다. 처리실(201)의 천장부의 온도를 400℃ 이하로 함으로써, 이들 과제를 해소하는 것이 가능하게 된다. 처리실(201)의 천장부의 온도를 350℃ 이하로 함으로써, 이들 과제를 보다 확실하게 해소하는 것이 가능하게 된다.
상술한 조건 하에서 처리실(201) 내에 F2 가스를 공급함으로써, 지지대(203)의 표면(서셉터(217)의 표면), 정류판(204)의 표면, 처리 용기(202)의 상부 내벽, 샤워 헤드(240)의 표면(샤워판(240b)의 하면), 샤워 헤드(240)의 내부 등에 부착된 개질 후의 퇴적물이, F2 가스와의 열화학 반응에 의해 제거된다. 상술한 바와 같이, 개질 후의 퇴적물은, C가 퇴적물 내로부터 제거되어 있으므로, 개질 전의 C를 많이 포함하는 퇴적물과 비교하여, 에칭 내성이 낮아, 에칭되기 쉬운 특성을 갖고 있다. 그 때문에, 상술한 조건 하에서 개질 후의 퇴적물에 대하여 F2 가스를 공급함으로써, 개질 후의 퇴적물이 효율적으로 제거되게 된다.
클리닝 가스로서는, F2 가스 외에, 불화염소(ClF3) 가스, 불화질소(NF3) 가스, 불화수소(HF) 가스, F2 가스+HF 가스, ClF3 가스+HF 가스, NF3 가스+HF 가스, F2 가스+H2 가스, ClF3 가스+H2 가스, NF3 가스+H2 가스 등의 F 함유 가스를 사용할 수 있다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
클리닝 처리가 완료된 후, 밸브(243a)를 폐쇄하여, F2 가스의 공급을 정지한다. 또한, 승강 기구(207b)를 작동시켜, 지지대(203)를, 클리닝 포지션으로부터 반송 포지션으로 이동시킨다. 그리고, 상술한 성막 처리에서의 퍼지 및 불활성 가스 치환 스텝과 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내를 퍼지하여, 처리실(201) 내의 분위기를 불활성 가스로 치환시킨다. 그 후, 새로운 웨이퍼(200)에 대하여 상술한 성막 처리를 실시한다.
(5) 본 실시 형태에 의한 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 효과 중 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 퇴적물의 개질 처리를 행할 때, 히터(206)에 의해 가열된 지지대(203)를 개질 포지션에 배치함으로써, 퇴적물이 비교적 부착되기 쉬운 영역의 온도, 즉, 지지대(203)의 표면(서셉터(217)의 표면), 정류판(204)의 표면, 처리 용기(202)의 상부 내벽, 샤워 헤드(240)의 표면(샤워판(240b)의 하면), 샤워 헤드(240)의 내부 등의 온도를, 개질 처리를 진행시키는 것이 가능한 온도(개질 온도)로까지 높이는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 비교적 히터(206)에 가까운 위치에 있는 지지대(203)(서셉터(217))의 표면이나 정류판(204)의 표면뿐만 아니라, 처리 용기(202)의 상부 내벽, 샤워 헤드(240)의 표면(샤워판(240b)의 하면), 샤워 헤드(240)의 내부 등에 누적된 퇴적물을, 퇴적물을 구성하는 원자간의 결합이 강하여, 밀도가 높은, 견고한 물질, 즉, 박리되기 어려운 물질로 변화시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 퇴적물 중의 C 농도를 저감시킴으로써, 퇴적물에 가해지는 응력을 완화시킬 수 있어, 퇴적물의 박리나 낙하를 발생시키기 어렵게 할 수 있다. 결과적으로, 퇴적물이 박리됨으로 인한 파티클의 발생을 억제할 수 있어, 성막 처리의 품질을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 클리닝 처리의 빈도를 저감시켜(클리닝 처리의 주기를 연장시켜), 기판 처리 장치의 가동률을 높이는 것도 가능하게 된다.
(b) 클리닝 처리를 행할 때, 히터(206)에 의해 가열된 지지대(203)를 클리닝 포지션에 배치함으로써, 퇴적물이 비교적 부착되기 쉬운 영역의 온도, 즉, 지지대(203)의 표면(서셉터(217)의 표면), 정류판(204)의 표면, 처리 용기(202)의 상부 내벽, 샤워 헤드(240)의 표면(샤워판(240b)의 하면), 샤워 헤드(240)의 내부 등의 온도를, 클리닝 처리를 진행시키는 것이 가능한 온도(클리닝 온도)로까지 높이는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 비교적 히터(206)에 가까운 위치에 있는 지지대(203)(서셉터(217))의 표면이나 정류판(204)의 표면뿐만 아니라, 처리 용기(202)의 상부 내벽, 샤워 헤드(240)의 표면(샤워판(240b)의 하면), 샤워 헤드(240)의 내부 등에 누적된 개질된 퇴적물을 효율적으로 제거하는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 개질된 퇴적물이 박리됨으로 인한 파티클의 발생을 억제할 수 있어, 성막 처리의 품질을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(c) 서브 히터(206a)는, 상술한 바와 같이, 가스 공급관(232a), 샤워 헤드(240), 처리 용기 (202), 배기 챔버(260a), 배기관(261) 등의 부재에의 원료 가스 등의 흡착을 억제할 목적으로 설치된 것이며, 이들 부재를 예를 들어 수십 내지 150℃ 정도로 가열하는 성능밖에 가지고 있지 않다. 서브 히터(206a)의 성능으로는, 샤워 헤드(240) 등의 온도를, 상술한 개질 온도나 클리닝 온도로까지 높이는 것은 불가능하여, 서브 히터(206a)만을 사용해서 개질 처리나 클리닝 처리를 진행시키는 것은 곤란하다. 또한, 서브 히터(206a)에 그러한 기능을 갖게 하는 것(고출력화)은, 기판 처리 장치(40)의 제조 비용의 증대를 초래하게 되고, 나아가, 안전성을 손상시키게 되기도 한다. 본 실시 형태에 따르면, 서브 히터(206a)를 포함하는 기판 처리 장치(40)의 구성에 개변을 가하지 않고, 샤워 헤드(240) 등의 온도를, 상술한 개질 온도, 클리닝 온도로까지 높이는 것이 가능하게 된다. 그 때문에, 기판 처리 장치(40)의 제조 비용, 개조 비용, 메인터넌스 비용의 증가를 피하는 것이 가능하게 된다. 또한, 안전성을 유지하는 것도 가능하게 된다.
(d) 퇴적물의 개질 처리를 행함으로써, 퇴적물 중의 C 농도를 저감시킬 수 있고, 퇴적물의 에칭 내성을 저하시키는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 클리닝 처리의 효율이나 효과를 높이는 것이 가능하게 된다.
(e) 퇴적물의 개질 처리나 클리닝 처리에서는, 지지대(203)를 처리실(201)의 천장부에 가까운 포지션으로 이동시킴으로써, 처리실(201)의 실질적인 용적을 작게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 개질 가스나 클리닝 가스가 공급된 처리실(201) 내의 압력을 높이는 것이 용이하게 된다. 또한, 처리실(201) 내에서의 개질 가스나 클리닝 가스의 농도를 높이는 것도 용이하게 된다. 결과적으로, 퇴적물의 개질 처리나 클리닝 처리의 효율이나 효과를 높이는 것이 가능하게 된다. 개질 가스나 클리닝 가스의 사용량을 감소시켜, 개질 처리나 클리닝 처리의 처리 비용을 저감시키는 것도 가능하게 된다.
(f) 상술한 효과는, 원료 가스로서 BTCSM 가스 이외의 가스를 사용하는 경우나, 반응 가스로서 NH3 가스 이외의 가스를 사용하는 경우에도, 마찬가지로 얻을 수 있다. 예를 들어, 상술한 효과는, 원료 가스나 반응 가스로서 C 비함유의 가스를 사용하고, 웨이퍼(200) 상에 실리콘 질화막(SiN막)이나 실리콘 산화막(SiO막) 등의 C 비함유의 막을 형성하는 경우에도 얻을 수 있다. 즉, 상술한 효과는, 샤워 헤드(240) 내나 처리실(201) 내에 C 비함유의 퇴적물이 부착되는 경우에도, 마찬가지로 얻을 수 있다. 단, 퇴적물의 개질 처리나 클리닝 처리의 작용은, 샤워 헤드(240) 내나 처리실(201) 내에 C를 포함하는 퇴적물이 부착되는 경우에 특히 현저해진다. 즉, 퇴적물의 개질 처리나 클리닝 처리의 기술적 의의는, 웨이퍼(200) 상에 C를 포함하는 막을 형성할 때 특히 커지는 것으로 생각된다.
(g) 상술한 효과는, 개질 가스로서 O2 가스 이외의 가스를 사용하는 경우나, 클리닝 가스로서 F2 가스 이외의 가스를 사용하는 경우에도, 마찬가지로 얻을 수 있다.
(6) 변형예
본 실시 형태에서 나타낸 각 처리는, 상술한 형태에 한정되지 않고, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다.
(변형예 1)
퇴적물의 개질 처리에서는, 히터(206)를 온으로 한 상태에서, 지지대(203)를, 일단, 개질 포지션(제2 포지션)보다도 더 처리실(201) 내의 천장부에 가까운 오버슈트 포지션(제3 포지션)에 배치한 후, 개질 포지션으로 이동시키도록 해도 된다.
도 8의 (a)는 지지대(203)를 오버슈트 포지션으로 이동시킨 상태를 도시하는 모식도이다. 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 오버슈트 포지션에 배치된 지지대(203)와 샤워 헤드(240) 사이의 거리(D)는, 개질 포지션에 배치된 지지대(203)와 샤워 헤드(240) 사이의 거리(C)보다도 짧아진다(C>D).
도 8의 (b)는, 샤워 헤드(240)의 온도 변화를 예시하는 도면이다. 도 8의 (b)의 종축은, 샤워 헤드(240)의 온도, 즉, 처리실(201)의 천장부의 온도를 임의 단위(a.u.)로 나타내고 있다. 도 8의 (b)의 횡축은, 경과 시간을 임의 단위(a.u.)로 나타내고 있다. 도 8의 (b)의 실선은, 지지대(203)를, 반송 포지션으로부터 오버슈트 포지션으로 이동시켜서 유지한 후, 개질 포지션으로 이동시킨 경우를 나타내고 있다. 도 8의 (b)의 일점 쇄선은, 지지대(203)를, 반송 포지션으로부터 오버슈트 포지션으로 이동시키지 않고 개질 포지션으로 이동시켜서 유지한 경우를 나타내고 있다.
본 변형예에서도, 도 7의 (a), 도 7의 (c)를 사용해서 설명한 상술한 개질 처리와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 지지대(203)를 일단 오버슈트 포지션으로 이동시킴으로써(실선), 지지대(203)를 오버슈트 포지션으로 이동시키지 않은 경우(일점 쇄선)보다도, 처리실(201)의 천장부 등의 온도를 신속하게 높이는 것이 가능하게 된다. 즉, 개질 가스의 공급 개시를 소정 시간(도면 중 Δt)만큼 빠르게 할 수 있어, 개질 처리의 전체적인 소요 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.
본 변형예는, 클리닝 처리에 적용하는 것도 가능하다. 즉, 클리닝 처리에서는, 히터(206)를 온으로 한 상태에서, 지지대(203)를, 일단, 클리닝 포지션보다도 더 처리실(201) 내의 천장부에 가까운 오버슈트 포지션(제3 포지션)에 배치한 후, 클리닝 포지션으로 이동시키도록 해도 된다. 이 경우에도, 처리실(201)의 천장부 등의 온도를 신속하게 높일 수 있어, 클리닝 처리의 전체적인 소요 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.
(변형예 2)
퇴적물의 개질 처리에서는, 그 처리의 진행 중에, 히터(206)를 온으로 한 상태에서, 지지대(203)를, 개질 포지션(제2 포지션)과, 개질 포지션과는 상이한 제4 포지션의 사이로 이동시키도록 해도 된다. 여기서, 제4 포지션이란, 상술한 웨이퍼 반송 포지션이나, 웨이퍼 반송 포지션보다도 더 낮은 포지션 등을 포함하는 임의의 포지션을 말한다.
본 변형예에서도, 도 7의 (a), 도 7의 (c)를 사용해서 설명한 상술한 개질 처리와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 히터(206)를 온으로 한 상태에서 지지대(203)를 상술한 바와 같이 이동시킴으로써, 처리실(201)의 천장부뿐만 아니라, 예를 들어 처리실(201)의 저부를 포함하는 처리실(201) 내의 보다 넓은 범위를 가열하는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 처리실(201) 내의 보다 넓은 범위에서 퇴적물의 개질 처리를 진행시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 지지대(203)의 이동은, 간헐적(단계적)으로 행해도 되고, 연속적으로 행해도 된다. 즉, 지지대(203)를 이동시킬 때는, 지지대(203)의 일시 이동과 일시 정지(유지)를 교대로 반복하도록 해도 되고, 지지대(203)를 정지시키지 않고 계속해서 이동시키도록 해도 된다.
지지대(203)를 이동시킬 때는, 지지대(203)의 이동 속도를, 지지대(203)의 위치에 따라서 적정하게 변화시키도록 해도 된다. 예를 들어, 퇴적물의 양이 비교적 많은 처리실(201)의 천장부 부근에서는, 지지대(203)의 이동 속도를 저하시킴(지지대(203)의 체류 시간을 길게 함)으로써, 지지대(203)의 근방에 위치하는 부재의 온도 상승을 촉진시키거나, 개질 시간을 길게 하거나 하여, 퇴적물의 개질 작용을 높이도록 해도 된다. 또한 예를 들어, 퇴적물의 양이 비교적 적은 처리실(201)의 저부 부근에서는, 지지대(203)의 이동 속도를 증가시킴(지지대(203)의 체류 시간을 짧게 함)으로써, 지지대(203)의 근방에 위치하는 부재의 온도 상승을 억제시키거나, 개질 시간을 짧게 하거나 하여, 퇴적물의 개질 작용을 적정하게 억제하도록 해도 된다.
또한, 지지대(203)를 간헐적으로 이동시킬 때는, 지지대(203)의 일시 이동의 거리나 일시 정지의 시간 등을, 지지대(203)의 위치에 따라서 적정하게 변화시키도록 해도 된다. 예를 들어, 퇴적물의 양이 비교적 많은 처리실(201)의 천장부 부근에서는, 지지대(203)의 일시 이동의 거리를 짧게 하거나, 일시 정지의 시간을 길게 하거나 함으로써, 지지대(203)의 근방에 위치하는 부재의 온도 상승을 촉진시키거나, 개질 시간을 길게 하거나 하여, 퇴적물의 개질 작용을 높이도록 해도 된다. 또한 예를 들어, 퇴적물의 양이 비교적 적은 처리실(201)의 저부 부근에서는, 지지대(203)의 일시 이동의 거리를 길게 하거나, 일시 정지의 시간을 짧게 하거나 함으로써, 지지대(203)의 근방에 위치하는 부재의 온도 상승을 억제시키거나, 개질 시간을 짧게 하거나 하여, 퇴적물의 개질 작용을 적정하게 억제하도록 해도 된다.
본 변형예는, 클리닝 처리에 적용하는 것도 가능하다. 즉, 클리닝 처리에서는, 히터(206)를 온으로 한 상태에서, 지지대(203)를, 클리닝 포지션(제2 포지션)과, 클리닝 포지션과는 상이한 제4 포지션의 사이로 이동시키도록 해도 된다. 이 경우에도, 처리실(201) 내의 보다 넓은 영역을 가열하는 것이 가능하게 되어, 처리실(201) 내의 보다 넓은 범위에서 클리닝 처리를 진행시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 이때, 지지대(203)의 이동 속도 등을 지지대(203)의 위치에 따라서 적정하게 변화시킴으로써, 처리실(201) 내의 부재의 부식을 피하면서, 처리실(201) 내의 보다 넓은 영역에서 클리닝 처리를 진행시키는 것도 가능하게 된다.
(변형예 3)
퇴적물의 개질 처리에서는, 처리실(201) 내에 개질 가스를 공급하기 전에, 처리실(201) 내에, 개질 가스보다도 열전도율이 높은 가열 촉진 가스로서, 예를 들어 H2 가스를 공급하는 스텝을 행하도록 해도 된다.
이 스텝에서는, 밸브(243a 내지 243d)의 개폐 제어를, 상술한 성막 처리의 스텝 1에서의 밸브(243a 내지 243d)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. H2 가스는, 가스 공급관(232a), 가스 공급구(210a), 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 간극(201a), 배기구 (260), 배기 챔버(260a)를 통해서 배기관(261)으로부터 배기된다. MFC(241a)로 제어하는 H2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1330 내지 101300Pa, 바람직하게는 13300 내지 53320Pa의 범위 내의 압력으로 한다.
본 변형예에서도, 도 7의 (a), 도 7의 (c)를 사용해서 설명한 상술한 개질 처리와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 처리실(201) 내에 열전도율이 높은 H2 가스를 공급함으로써, 처리실(201) 내에서의 분위기를 통한 열전도 효율을 높이는 것이 가능하게 된다. 즉, 샤워 헤드(240) 등의 처리실(201) 내의 분위기를 통한 가열을 촉진시키는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 처리실(201) 내에 H2 가스를 공급하지 않는 경우보다도, 샤워 헤드(240) 등의 온도를 신속하게 높이는 것이 가능하게 되어, 개질 가스의 공급 개시를 빠르게 하는 것이 가능하게 된다. 즉, 개질 처리의 전체적인 소요 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다. 가열 촉진 가스로서는, H2 가스 외에, 예를 들어 He 가스나 이들의 혼합 가스 등을 적절하게 사용할 수 있다.
또한, 본 변형예에서는, 처리실(201) 내에 가열 촉진 가스를 공급할 때 APC 밸브(262)를 폐쇄하거나, 그 개방도를 작게 설정하여, 가열 촉진 가스를 처리실(201) 내에 실질적으로 봉입하도록 해도 된다. 가열 촉진 가스를 처리실(201) 내에 봉입함으로써, 즉, 가열된 가열 촉진 가스를 처리실(201) 내에 충만시킴으로써, 샤워 헤드(240) 등의 처리실(201) 내의 분위기를 통한 가열을 더욱 촉진시키는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 개질 가스의 공급 개시를 더 빠르게 하여, 개질 처리의 전체적인 소요 시간을 더욱 단축시키는 것이 가능하게 된다.
본 변형예는, 클리닝 처리에 적용하는 것도 가능하다. 즉, 처리실(201) 내에 클리닝 가스를 공급하기 전에, 처리실(201) 내에, 클리닝 가스보다도 열전도율이 높은 가열 촉진 가스를 공급하는 스텝을 행하도록 해도 된다. 이 경우에도, 샤워 헤드(240) 등의 온도를 신속하게 높일 수 있어, 클리닝 처리의 전체적인 소요 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.
(변형예 4)
퇴적물의 개질 처리에서는, 개질 가스로서, 예를 들어 O3 가스 등의 O2 가스보다도 강한 산화력을 갖는 O 함유 가스를 사용해서 퇴적물을 개질하도록 해도 된다. 또한, 개질 가스로서, H2 가스+O2 가스, H2 가스+O3 가스 등을 사용하고, 이들 가스를 반응시킴으로써 생성된 원자 형상 산소(atomic oxygen, O) 등의 수분(H2O) 비함유의 산화종을 사용해서 퇴적물을 개질하도록 해도 된다. 또한, 가스 공급관(232a)에 RPU(244b)와 마찬가지의 플라즈마 생성기를 설치하고, 이 플라즈마 생성기에 의해 개질 가스를 플라즈마로 활성화시켜, 이 플라즈마로 활성화시킨 가스를 사용해서 퇴적물을 개질하도록 해도 된다.
본 변형예에서도, 도 7의 (a), 도 7의 (c)를 사용해서 설명한 상술한 개질 처리와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 이들 가스가 발휘하는 높은 산화력에 의해, 상술한 개질 작용을 더욱 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, O3 가스를 사용하는 경우나, 개질 가스를 플라즈마로 활성화시켜서 사용하는 경우에는, 개질 처리의 처리 온도(개질 온도)를, 예를 들어 상온 정도로까지 저하시키는 것도 가능하게 된다. 또한, H2 가스+O2 가스를 반응시켜서 생성된 원자 형상 산소를 사용하는 경우에는, 개질 처리의 처리 온도(개질 온도)를, 예를 들어 350℃ 정도로까지 저하시키는 것도 가능하게 된다. 이들의 경우, 개질 포지션을, 개질 가스로서 열로 활성화시킨 O2 가스를 사용하는 경우보다도, 처리실(201)의 천장부로부터 이격된 위치, 예를 들어 클리닝 포지션, 웨이퍼 처리 포지션, 웨이퍼 반송 포지션에 가까운 위치로 할 수도 있다.
(변형예 5)
클리닝 처리에서는, 클리닝 가스를 처리실(201) 내에 연속적으로 흘리는 것이 아니라, 간헐적으로 흘리도록 해도 된다. 예를 들어, 처리실(201) 내에 클리닝 가스를 공급하는 스텝과, 처리실(201) 내로의 클리닝 가스의 공급을 정지한 상태에서 처리실(201) 내를 배기하는 스텝을 교대로 소정 횟수 행하도록 해도 된다. 또한, 처리실(201) 내에 클리닝 가스를 공급하는 스텝에서는, APC 밸브(262)를 폐쇄하거나, 그 개방도를 작게 설정하여, 처리실(201) 내나 샤워 헤드(240) 내에 클리닝 가스를 실질적으로 봉입하도록 해도 된다.
본 변형예에서도, 도 7의 (a), 도 7의 (d)를 사용해서 설명한 상술한 클리닝 처리와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 클리닝 가스를 간헐적으로 공급함으로써, 처리실(201) 내나 샤워 헤드(240) 내에 압력 변동을 발생시킬 수 있어, 처리실(201) 내의 퇴적물에 대하여 압력의 변동에 수반되는 충격을 부여할 수 있다. 이에 의해, 퇴적물에 크랙이나 박리 등을 발생시키면서 퇴적물을 에칭할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 클리닝 가스를 봉입함으로써, 처리실(201) 내나 샤워 헤드(240) 내에서의 클리닝 가스의 체류 시간, 즉, 클리닝에 필요한 시간을 충분히 확보하는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리실(201) 내나 샤워 헤드(240) 내의 전역에 가열된 클리닝 가스를 충만시키는 것이 가능하게 된다. 이들에 의해, 처리실(201) 내, 샤워 헤드(240) 내의 전역에서 클리닝 처리를 확실하게 진행시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상술한 가스의 봉입은, 퇴적물의 개질 처리에 적용하는 것도 가능하다. 즉, 처리실(201) 내에 개질 가스를 공급하는 스텝에서는, APC 밸브(262)를 폐쇄하거나, 그 개방도를 작게 설정하여, 개질 가스를 처리실(201) 내나 샤워 헤드(240) 내에 실질적으로 봉입하도록 해도 된다. 이 경우, 처리실(201) 내나 샤워 헤드(240) 내에서의 개질 가스의 체류 시간, 즉, 퇴적물의 개질에 필요한 시간을 충분히 확보하는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리실(201) 내나 샤워 헤드(240) 내의 전역에 가열된 개질 가스를 충만시키는 것이 가능하게 된다. 이들에 의해, 처리실(201) 내, 샤워 헤드(240) 내의 전역에서 퇴적물의 개질 처리를 확실하게 진행시키는 것이 가능하게 된다.
(변형예 6 내지 13)
성막 처리에서는, 이하에 나타내는 성막 시퀀스에 의해, 웨이퍼(200) 상에 실리콘 산탄질화막(SiOCN막), 실리콘 산탄화막(SiOC막), SiCN막, 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막) 등을 형성하도록 해도 된다. 도 5는, 변형예 6의 성막 시퀀스를 도시하는 도면이다. 이 변형예에 의해서도, 샤워 헤드(240) 내나 처리실(201) 내에 C를 포함하는 퇴적물이 부착되므로, 퇴적물의 개질 처리나 클리닝 처리를 행함으로 인한 상술한 효과가 얻어지게 된다.
(BTCSM→NH3→O2)×n⇒SiOCN막(변형예 6)
(BTCSM→O2)×n⇒SiOC막(변형예 7)
(BTCSM→BCl3→NH3)×n⇒SiBCN막(변형예 8)
(BTCSM→TMB)×n⇒SiBCN막(변형예 9)
(BTCSM→TMB→NH3)×n⇒SiBCN막(변형예 10)
(HCDS→C3H6→NH3)×n⇒SiCN막(변형예 11)
(HCDS→C3H6→NH3→O2)×n⇒SiOCN막(변형예 12)
(HCDS→C3H6→BCl3→NH3)×n⇒SiBCN막(변형예 13)
(변형예 14 내지 18)
성막 처리에서는, 이하에 나타내는 성막 시퀀스에 의해, 웨이퍼(200) 상에 제1 막과 제2 막이 나노 레벨로 교대로 적층되어 이루어지는 적층막, 즉, 나노 라미네이트막을 형성하도록 해도 된다. 이하, 제1 막과 제2 막의 적층막을, 「제1 막/제2 막」이라고 표기한다. 이 변형예에 의해서도, 샤워 헤드(240) 내나 처리실(201) 내에 C를 포함하는 퇴적물이 부착되므로, 퇴적물의 개질 처리나 클리닝 처리를 행함으로 인한 상술한 효과가 얻어지게 된다.
〔(BTCSM→NH3)×n1→(BTCSM→NH3→O2)×n2〕×n3⇒SiCN막/SiOCN막(변형예 14)
〔(BTCSM→NH3→O2)×n1→(BTCSM→O2)×n2〕×n3⇒SiOCN막/SiOC막(변형예 15)
〔(BTCSM→NH3)×n1→(BTCSM→O2)×n2〕×n3⇒ SiCN막/SiOC막(변형예 16)
〔(BTCSM→NH3)×n1→(BTCSM→BCl3→NH3)×n2〕×n3⇒SiCN막/SiBCN막(변형예 17)
〔(BTCSM→BCl3→NH3)×n1→(BTCSM→TMB)×n2〕×n3⇒SiBCN막/SiBCN막(변형예 18)
(변형예 19)
도 4에 도시하는 성막 시퀀스나 상술한 각 변형예에서는, C3H6 가스 등의 C 함유 가스를, BTCSM 가스, HCDS 가스 등의 원료 가스나, NH3 가스, O2 가스, TEA 가스, BCl3 가스, TMB 가스 등의 반응 가스와 동시에 공급하도록 해도 된다. 즉, C3H6 가스를 공급하는 스텝을, 원료 가스를 공급하는 스텝, 및, C3H6 가스 이외의 반응 가스를 공급하는 스텝 중 적어도 어느 하나의 스텝과 동시에 행하도록 해도 된다.
본 변형예에서도, 샤워 헤드(240) 내나 처리실(201) 내에 C를 포함하는 퇴적물이 부착되므로, 퇴적물의 개질 처리나 클리닝 처리를 행함으로 인한 상술한 효과가 얻어지게 된다. 또한, C3H6 가스를, BTCSM 가스나 HCDS 가스와 동시에 공급하는 것이 아니라, NH3 가스나 TEA 가스나 O2 가스나 BCl3 가스나 TMB 가스와 동시에 공급하는 것이, 처리실(201) 내에서의 과잉 기상 반응을 피할 수 있어, 퇴적물의 퇴적량을 저감하여, 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 되는 점에서 바람직하다. 또한, C3H6 가스를, NH3 가스나 O2 가스나 BCl3 가스 등과 동시에 공급하는 것이 아니라, TMB 가스나 TEA 가스 등과 동시에 공급하는 것이, 형성되는 막의 조성비의 제어성을 높일 수 있는 점에서 바람직하다.
(변형예 20)
도 4에 도시하는 성막 시퀀스나 상술한 각 변형예에서는, NH3 가스나 O2 가스 등의 반응 가스를, 플라즈마에 의해 활성화(플라즈마 상태로 여기)시켜서 공급하도록 해도 된다. 이 경우, 가스 공급관(232b), 가스 공급구(210b)를 통해서 처리실(201) 내에 반응 가스를 공급할 때, RPU(244b)에 고주파 전력(RF 전력)을 공급하여 RPU(244b)를 작동시켜서 반응 가스를 플라즈마 여기시키면 된다.
(변형예 21)
성막 처리에서 복수종의 반응 가스를 사용하는 경우, 그들의 공급 순서는 상술한 성막 시퀀스에서 나타낸 순서에 한하지 않고, 임의로 변경 가능하다. 또한, 성막 처리에서 복수종의 반응 가스를 사용하는 경우, 웨이퍼(200)에 대하여 복수종의 반응 가스를 임의의 조합으로 동시에 공급하도록 해도 된다. 또한, 성막 처리를 행할 때는, 원료 가스와 반응 가스의 공급 순서를 바꾸어서, 반응 가스를 공급한 후에 원료 가스를 공급하도록 해도 된다. 또한, 성막 처리를 행할 때는, 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스와 반응 가스를 동시에 공급하도록 해도 된다.
(처리 조건)
상술한 성막 시퀀스의 변형예에 있어서, 웨이퍼(200)에 대하여 O2 가스를 공급하는 스텝에서는, MFC(241b)로 제어하는 O2 가스의 공급 유량을, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 도 4에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 2와 마찬가지의 처리 조건으로 한다. O 함유 가스로서는, O2 가스 외에, 예를 들어 N2O 가스, NO 가스, NO2 가스, O3 가스, H2 가스+O2 가스, H2 가스+O3 가스, H2O, CO 가스, CO2 가스 등을 사용할 수 있다.
또한, 웨이퍼(200)에 대하여 BCl3 가스를 공급하는 스텝에서는, MFC(241b)로 제어하는 BCl3 가스의 공급 유량을, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 도 4에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 1과 마찬가지의 처리 조건으로 한다. B 함유 가스로서는, BCl3 가스 외에, 모노클로로보란(BClH2) 가스, 디클로로보란(BCl2H) 가스, 트리플루오로보란(BF3) 가스, 트리브로모보란(BBr3) 가스, 디보란(B2H6) 가스 등을 사용할 수 있다.
또한, 웨이퍼(200)에 대하여 TMB 가스를 공급하는 스텝에서는, MFC(241b)로 제어하는 TMB 가스의 공급 유량을, 예를 들어 1 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 도 4에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 1과 마찬가지의 처리 조건으로 한다. 보라진환 골격을 포함하는 B 함유 가스로서는, TMB 가스 외에, 예를 들어 TEB 가스, TPB 가스, TIPB 가스, TBB 가스, TIBB 가스 등을 사용할 수 있다.
또한, 웨이퍼(200)에 대하여 C3H6 가스를 공급하는 스텝에서는, MFC(241b)로 제어하는 C3H6 가스의 공급 유량을, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 도 4에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 2과 마찬가지의 처리 조건으로 한다. C 함유 가스로서는, C3H6 가스 외에, 예를 들어 아세틸렌(C2H2) 가스, 에틸렌(C2H4) 가스 등의 탄화수소계 가스를 사용할 수 있다.
또한, 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스나 O2 가스 등의 반응 가스를 플라즈마로 활성화(플라즈마 여기)시켜서 공급하는 스텝에서는, MFC(241b)로 제어하는 반응 가스의 공급 유량을, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. RPU(244b)에 공급하는 RF 전력은, 예를 들어 50 내지 1000W의 범위 내의 전력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 500Pa, 바람직하게는 1 내지 100Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내에서의 반응 가스의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 495Pa, 바람직하게는 0.01 내지 99Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 플라즈마를 사용함으로써 처리실(201) 내의 압력을 이러한 비교적 낮은 압력대로 해도, 반응 가스를 활성화시키는 것이 가능하게 된다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 도 4에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 2와 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
기타 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건은, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스에서의 각 스텝의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
상술한 실시 형태에서는, 원료 가스를 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급하고, 반응 가스를 샤워 헤드(240)를 통하지 않고 처리실(201) 내에 공급하는 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반응 가스를 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급하고, 원료 가스를 샤워 헤드(240)를 통하지 않고 처리실(201) 내에 공급하도록 해도 된다. 또한 예를 들어, 원료 가스 및 반응 가스의 각각을 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급하도록 해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 개질 가스, 클리닝 가스 및 열전도성 가스의 각각을 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급하는 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 개질 가스, 클리닝 가스 및 열전도성 가스 중 임의의 가스를 샤워 헤드(240)를 통하지 않고 처리실(201) 내에 공급하도록 해도 된다. 단, 퇴적물의 개질 처리나 클리닝 처리를 샤워 헤드(240) 내에서 확실하게 진행시키기 위해서는, 이들 가스를 샤워 헤드(240)를 통해서 처리실(201) 내에 공급하는 것이 바람직하다.
상술한 실시 형태에서는, 지지대(203)(서셉터(217)) 상에 웨이퍼(200)를 적재하지 않는 상태에서 클리닝 처리를 행하는 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 서셉터(217) 상에 더미 웨이퍼나 보호 커버 등을 적재한 상태에서 클리닝 처리를 행하도록 해도 된다. 이 경우, 클리닝 처리 시에 서셉터(217) 표면을 적정하게 보호하는 것이 가능하게 된다.
퇴적막의 개질 처리는, 성막 처리를 1회 행할 때마다 실시해도 되고, 성막 처리를 복수회, 예를 들어 수회 행할 때마다 실시해도 된다. 또한, 클리닝 처리는, 퇴적물의 개질 처리를 1회 행할 때마다 실시해도 되고, 퇴적물의 개질 처리를 복수회, 예를 들어 수회 행할 때마다 실시해도 된다. 또한, 클리닝 처리는, 퇴적물의 개질 처리를 사전에 행하지 않고 실시해도 된다. 즉, 이들 처리는, 이하에 예시하는 어느 하나의 타이밍에 행하면 된다. 단, 퇴적물의 개질 처리를 행하고 나서 클리닝 처리를 실시하는 것이, 즉, 퇴적물의 에칭 내성을 저하시키고 나서 클리닝 처리를 실시하는 것이, 클리닝 처리를 효율적으로 행할 수 있는 점에서 바람직하다.
(성막 처리)→(퇴적물의 개질 처리)→(클리닝 처리)
(성막 처리)×n→(퇴적물의 개질 처리)→(클리닝 처리)
〔(성막 처리)→(퇴적물의 개질 처리)〕×n→(클리닝 처리)
〔(성막 처리)×n1→(퇴적물의 개질 처리)〕×n2→(클리닝 처리)
(성막 처리)→(클리닝 처리)
(성막 처리)×n→(클리닝 처리)
어떤 경우든, 퇴적물의 개질 처리는, 퇴적물에 박리나 낙하가 발생하는 임계량(임계 두께)에 달하기 전의 타이밍, 또는, 개질 처리의 작용이 퇴적물의 전체에 미치지 않게 되는 임계량(임계 두께)에 달하기 전의 타이밍 중, 먼저 도래한 타이밍에 행하는 것이 바람직하다. 또한, 어떤 경우든, 클리닝 처리는, 퇴적물에 박리나 낙하가 발생하는 임계량(임계 두께)에 달하기 전의 타이밍에 행하는 것이 바람직하다.
또한 예를 들어, 퇴적물의 개질 처리나 클리닝 처리는, 웨이퍼 상에 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등의 금속 원소를 포함하는 금속계 박막을 형성한 후에도, 적절하게 실시 가능하다. 또한, 퇴적물의 개질 처리나 클리닝 처리는, 이들 금속계 박막이 나노 레벨로 교대로 적층되어 이루어지는 금속계 나노 라미네이트막을 형성한 후에도 적절하게 실시 가능하다.
금속계 박막을 형성하는 경우, 원료 가스로서, 예를 들어 티타늄테트라클로라이드(TiCl4) 가스, 티타늄테트라플루오라이드(TiF4) 가스, 지르코늄테트라클로라이드(ZrCl4) 가스, 지르코늄테트라플루오라이드(ZrF4) 가스, 하프늄테트라클로라이드(HfCl4) 가스, 하프늄테트라플루오라이드(HfF4) 가스, 탄탈펜타클로라이드(TaCl5) 가스, 탄탈펜타플루오라이드(TaF5) 가스, 니오븀펜타클로라이드(NbCl5) 가스, 니오븀펜타플루오라이드(NbF5) 가스, 알루미늄트리클로라이드(AlCl3) 가스, 알루미늄트리플루오라이드(AlF3) 가스, 몰리브덴펜타클로라이드(MoCl5) 가스, 몰리브덴펜타플루오라이드(MoF5) 가스, 텅스텐헥사클로라이드(WCl6) 가스, 텅스텐헥사플루오라이드(WF6) 가스 등의 금속 원소 및 할로겐 원소를 포함하는 무기 금속 가스를 사용할 수 있다. 또한, 원료 가스로서, 예를 들어 트리메틸알루미늄(Al(CH3)3, 약칭: TMA) 가스 등의 금속 원소 및 탄소를 포함하는 유기 금속 가스를 사용할 수도 있다. 반응 가스, 개질 가스, 클리닝 가스, 가열 촉진 가스로서는, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 사용할 수 있다.
예를 들어, 이하에 나타내는 성막 시퀀스에 의해, 웨이퍼 상에 탄탈륨 탄질화막(TaCN막), 탄탈륨 알루미늄탄화막(TaAlC막), 티타늄 탄질화막(TiCN막), 티타늄 알루미늄탄화막(TiAlC막) 등의 메탈 카바이드막을 형성할 수 있다. 도 6은, 웨이퍼 상에 TaAlC막을 형성할 때의 성막 시퀀스를 도시하는 도면이다. 이들 성막 시퀀스의 각 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건으로 할 수 있다.
(TaCl5→C3H6→NH3)×n⇒TaCN막
(TaCl5→TMA)×n⇒TaAlC막
(TiCl4→C3H6→NH3)×n⇒TiCN막
(TiCl4→TMA)×n⇒TiAlC막
이들 금속계 박막을 형성하는 경우에도, 샤워 헤드(240) 내나 처리실(201) 내에 퇴적물이 부착되므로, 퇴적물의 개질 처리나 클리닝 처리를 행함으로 인한 상술한 효과가 얻어지게 된다. 즉, 본 발명은 제1 원소로서 반도체 원소나 금속 원소 등의 소정 원소를 포함하고, 제2 내지 제4 원소로서 C, N, O, B 등의 비금속 원소를 포함하는 박막을 형성하는 경우에, 적절하게 적용할 수 있다.
이들 각종 박막의 형성에 사용되는 성막 레시피(성막 처리의 처리 수순이나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)나, 이들 각종 박막을 포함하는 퇴적물의 개질에 사용되는 개질 레시피(개질 처리의 처리 수순이나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)나, 이들 각종 박막을 포함하는 퇴적물의 제거에 사용되는 클리닝 레시피(클리닝 처리의 처리 수순이나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)는, 각종 처리의 내용(형성, 개질, 제거하는 박막의 막종, 조성비, 막질, 막 두께 등)에 따라, 각각 개별로 준비하는(복수 준비하는) 것이 바람직하다. 그리고, 각종 처리를 개시할 때, 처리의 내용에 따라, 복수의 레시피 중에서 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 처리의 내용에 따라 개별로 준비된 복수의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체(외부 기억 장치(282))를 통해서, 기판 처리 장치가 구비하는 기억 장치(280c) 내에 미리 저장(인스톨)해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 처리를 개시할 때, 기판 처리 장치가 구비하는 CPU(280a)가, 기억 장치(280c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서 처리의 내용에 따라, 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성함으로써, 1대의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 박막을 범용적으로 더욱 재현성 좋게 형성, 개질, 제거할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 조작 부담(처리 수순이나 처리 조건 등의 입력 부담 등)을 저감할 수 있어, 조작 미스를 피하면서, 각종 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 프로세스 레시피, 개질 레시피, 클리닝 레시피는, 새롭게 작성하는 경우에 한하지 않고, 예를 들어 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 변경함으로써 준비해도 된다. 레시피를 변경하는 경우에는, 변경 후의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체를 통해서, 기판 처리 장치에 인스톨해도 된다. 또한, 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(281)를 조작하여, 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 직접 변경하도록 해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 낱장식의 기판 처리 장치를 사용해서 성막 처리, 퇴적물의 개질 처리, 클리닝 처리를 행하는 예에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식의 기판 처리 장치를 사용해서 각종 처리를 행하는 경우에도 적절하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 웜월형의 처리 로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 각종 처리를 행하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 콜드월형의 처리 로나 핫월형의 처리 로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 각종 처리를 행하는 경우에도, 적절하게 적용할 수 있다. 이들 경우에 있어서도, 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예를 들어, 도 11에 도시하는 사이드 플로우 타입(크로스 플로우 타입)의 처리 로(302)를 사용하는 경우에도, 본 발명은 적절하게 적용할 수 있다. 처리 로(302)는, 처리실(301)을 형성하는 처리 용기(303)와, 1매 또는 수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 지지하는 지지대(317)와, 지지대(317)에 구비된 히터(306)와, 지지대(317)를 승강시키는 승강 기구(307b)와, 웨이퍼(200)를 처리 용기(303) 내에 반송하는 반송 로봇(313)을 구비하고 있다. 처리 용기(303)의 상부 측벽(측벽에서의 천장부 부근)에는, 상술한 원료 가스, 개질 가스, 클리닝 가스, 가열 촉진 가스를 공급하는 가스 공급 포트(332a)와, 상술한 반응 가스를 공급하는 가스 공급 포트(332b)가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332a)에는, 상술한 실시 형태의 원료 가스 공급계, 개질 가스 공급계, 클리닝 가스 공급계, 가열 촉진 가스 공급계와 마찬가지의 가스 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332b)에는, 상술한 실시 형태의 반응 가스 공급계와 마찬가지의 가스 공급계가 접속되어 있다. 처리 용기(303)에는, 처리실(301) 내를 배기하는 배기 포트(331)가 설치되어 있다. 배기 포트(331)에는, 상술한 실시 형태의 배기계와 마찬가지의 배기계가 접속되어 있다. 처리 용기(303), 가스 공급 포트(332a), 배기 포트(331)의 둘레에는, 이들 부재를 수십 내지 150℃ 정도로 가열하는 서브 히터(306a)가 설치되어 있다.
또한 예를 들어, 도 12에 나타내는 사이드 플로우 타입의 처리 로(402)를 사용하는 경우에도, 본 발명은 적절하게 적용할 수 있다. 처리 로(402)는, 처리실(401)을 형성하는 처리 용기(403)와, 처리 용기(403) 내의 웨이퍼(200)를 향해서 광 조사를 행하는 램프 히터(406)와, 램프 히터(406)의 광을 투과시키는 석영창(403w)을 구비하고 있다. 그 밖에는, 도 11에 도시하는 처리 로(302)와 마찬가지로 구성되어 있다.
이들 기판 처리 장치를 사용하는 경우에도, 상술한 실시 형태나 각 변형예와 마찬가지의 시퀀스, 처리 조건에서 성막 처리, 퇴적물의 개질 처리, 클리닝 처리를 행할 수 있고, 상술한 실시 형태에 의해 얻어지는 효과와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 실시 형태나 변형예 등은, 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 또한, 이때의 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
<본 발명의 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 형태에 대해서 부기한다.
(부기 1)
본 발명의 일 형태에 의하면,
처리실 내에 기판을 반입하는 공정과,
상기 처리실 내에서, 히터를 구비하는 지지대에 의해 상기 기판을 지지하는 공정과,
상기 기판을 지지한 상기 지지대를 제1 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 공정과,
막 형성 후의 상기 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 공정과,
상기 지지대를 상기 제1 포지션보다도 상기 처리실 내의 천장부에 가까운 제2 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 반응성 가스를 공급하는 공정
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기 2)
부기 1에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 반응성 가스를 공급하는 공정은, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스로서 개질 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성할 때 상기 처리실 내에 부착된 퇴적물을 개질하는 공정을 포함한다.
(부기 3)
부기 1 또는 2에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 반응성 가스를 공급하는 공정은, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스로서 클리닝 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성할 때 상기 처리실 내에 부착된 퇴적물을 제거하는 공정을 포함한다.
(부기 4)
부기 3에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 퇴적물을 개질하는 공정에서의 상기 지지대와 상기 천장부 사이의 거리를, 상기 퇴적물을 제거하는 공정에서의 상기 지지대와 상기 천장부 사이의 거리와 상이하게 한다. 보다 바람직하게는, 상기 퇴적물을 개질하는 공정에서의 상기 지지대와 상기 천장부 사이의 거리를, 상기 퇴적물을 제거하는 공정에서의 상기 지지대와 상기 천장부 사이의 거리보다도 짧게 한다. 즉, 상기 퇴적물을 개질하는 공정에서의 상기 지지대를, 상기 퇴적물을 제거하는 공정에서의 상기 지지대의 포지션보다도 상기 처리실 내의 천장부에 가까운 포지션에 배치한다.
(부기 5)
부기 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 반응성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 지지대를 상기 제2 포지션에 유지한다.
(부기 6)
부기 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 반응성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 히터를 온으로 한 상태에서,
상기 지지대를, 일단, 상기 제2 포지션보다도 더 상기 처리실 내의 상기 천장부에 가까운 제3 포지션에 배치(유지)한 후, 상기 제2 포지션에 배치(유지)한다.
(부기 7)
부기 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 반응성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 지지대를, 상기 제2 포지션과, 상기 제2 포지션과는 상이한 제4 포지션의 사이로 이동시킨다. 상기 제4 포지션은, 상기 처리실 내에 상기 기판을 반입할 때 상기 지지대를 배치하는 포지션을 포함한다. 상기 제4 포지션은, 상기 기판을 상기 처리실 내로부터 반출할 때 상기 지지대를 배치하는 포지션을 포함한다. 상기 제4 포지션은, 상기 기판을 상기 처리실 내외로 반송할 때 상기 지지대를 배치하는 포지션을 포함한다.
(부기 8)
부기 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 반응성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스를 공급하기 전에, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스보다도 열전도율이 높은 가스를 공급한다. 보다 바람직하게는, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스를 공급하기 전에, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스보다도 열전도율이 높은 가스를 공급해서 봉입한다.
(부기 9)
부기 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 반응성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스를 공급하기 전에, 상기 처리실 내에 수소 가스 및 헬륨 가스 중 적어도 어느 하나를 공급한다. 보다 바람직하게는, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스를 공급하기 전에, 상기 처리실 내에 수소 가스 및 헬륨 가스 중 적어도 어느 하나를 공급해서 봉입한다.
(부기 10)
부기 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 처리 가스는, 상기 천장부에 설치된 가스 공급부로부터 상기 처리실 내에 공급된다.
바람직하게는, 상기 반응성 가스는, 상기 가스 공급부로부터 상기 처리실 내에 공급된다.
(부기 11)
부기 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 처리 가스는, 상기 천장부에 설치된 샤워 헤드로부터 상기 처리실 내에 공급된다. 바람직하게는, 상기 반응성 가스는, 상기 샤워 헤드로부터 상기 처리실 내에 공급된다.
(부기 12)
부기 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 처리 가스는, 상기 처리실의 측부에 설치된 가스 공급부로부터 상기 처리실 내에 공급된다. 바람직하게는, 상기 반응성 가스는, 상기 가스 공급부로부터 상기 처리실 내에 공급된다.
(부기 13)
부기 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 처리 가스는, 제1 원소와 탄소와의 화학 결합을 갖는 원료 가스를 포함한다. 상기 원료 가스는, 제1 원소, 탄소 및 할로겐 원소를 포함하고, 제1 원소와 탄소와의 화학 결합을 갖는 것이 보다 바람직하다.
(부기 14)
부기 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 처리 가스는, 제1 원소와 탄소와의 화학 결합을 갖는 원료 가스와, 제2 원소를 포함하는 반응 가스와, (제3 원소를 포함하는 반응 가스와,)를 포함한다.
(부기 15)
부기 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 처리 가스는, 제1 원소를 포함하는 원료 가스와, 탄소를 포함하는 반응 가스를 포함한다.
(부기 16)
부기 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 처리 가스는, 제1 원소를 포함하는 원료 가스와, 탄소를 포함하는 반응 가스와, 제2 원소를 포함하는 반응 가스와, (제3 원소를 포함하는 반응 가스와,)를 포함한다.
(부기 17)
본 발명의 다른 형태에 의하면,
처리실 내에 기판을 반입하는 공정과,
상기 처리실 내에서, 히터를 구비하는 지지대에 의해 상기 기판을 지지하는 공정과,
상기 기판을 지지한 상기 지지대를 제1 레벨(제1 높이)에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 공정과,
막 형성 후의 상기 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 공정과,
상기 지지대를 상기 제1 레벨보다도 상기 처리실 내의 천장부에 가까운 제2 레벨(제2 높이)에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 개질 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성할 때 상기 처리실 내에 부착된 퇴적물을 개질하는 공정과,
상기 지지대를 상기 제1 레벨보다도 상기 처리실 내의 상기 천장부에 가까운 제3 레벨(제3 높이)에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 클리닝 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성할 때 상기 처리실 내에 부착된 퇴적물을 제거하는 공정
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법, 및, 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기 18)
부기 17에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 제3 레벨은 상기 제2 레벨과는 상이하다. 보다 바람직하게는, 상기 제3 레벨은 상기 제2 레벨보다도 상기 처리실 내의 상기 천장부에 가깝다.
(부기 19)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리실과,
상기 처리실 내에서 기판을 지지하는 지지대와,
상기 지지대에 구비된 히터와,
상기 지지대를 이동시키는 지지대 이동부와,
상기 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급계와,
상기 처리실 내외에 기판을 반송하는 반송 유닛과,
상기 처리실 내에 기판을 반입하는 처리와, 상기 처리실 내에서, 상기 지지대에 의해 상기 기판을 지지하는 처리와, 상기 기판을 지지한 상기 지지대를 제1 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 처리와, 막 형성 후의 상기 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 처리와, 상기 지지대를 상기 제1 포지션보다도 상기 처리실 내의 천장부에 가까운 제2 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 반응성 가스를 공급하는 처리를 행하게 하도록, 상기 반송 유닛, 상기 지지대 이동부, 상기 히터 및 상기 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 20)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
처리실 내에 기판을 반입하는 수순과,
상기 처리실 내에서, 히터를 구비하는 지지대에 의해 상기 기판을 지지하는 수순과,
상기 기판을 지지한 상기 지지대를 제1 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 수순과,
막 형성 후의 상기 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 수순과,
상기 지지대를 상기 제1 포지션보다도 상기 처리실 내의 천장부에 가까운 제2 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 반응성 가스를 공급하는 수순
을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램, 및 해당 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
13 : 반송 로봇 200 : 웨이퍼(기판)
203 : 지지대 206 : 히터
201 : 처리실 202 : 처리 용기
207b : 승강 기구 210a : 가스 공급구
210b : 가스 공급구 240 : 샤워 헤드
280 : 컨트롤러(제어부)

Claims (22)

  1. 처리실 내에 기판을 반입하는 공정과,
    상기 처리실 내에서, 히터를 구비하는 지지대에 의해 상기 기판을 지지하는 공정과,
    상기 기판을 지지한 상기 지지대를 제1 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 공정과,
    막 형성 후의 상기 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 공정과,
    상기 지지대를 상기 제1 포지션보다도 상기 처리실 내의 천장부에 가까운 제2 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 반응성 가스를 공급하는 공정
    을 포함하고,
    상기 반응성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 히터를 온으로 한 상태에서,
    상기 지지대를, 일단, 상기 제2 포지션보다도 더 상기 처리실 내의 상기 천장부에 가까운 제3 포지션에 배치한 후, 상기 제2 포지션에 배치하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응성 가스를 공급하는 공정은, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스로서 개질 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성할 때 상기 처리실 내에 부착된 퇴적물을 개질하는 공정을 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반응성 가스를 공급하는 공정은, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스로서 클리닝 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성할 때 상기 처리실 내에 부착된 퇴적물을 제거하는 공정을 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 반응성 가스를 공급하는 공정은, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스로서 클리닝 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성할 때 상기 처리실 내에 부착된 퇴적물을 제거하는 공정을 포함하고,
    상기 퇴적물을 개질하는 공정에서의 상기 지지대와 상기 천장부 사이의 거리를, 상기 퇴적물을 제거하는 공정에서의 상기 지지대와 상기 천장부 사이의 거리와 상이하게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 퇴적물을 개질하는 공정에서의 상기 지지대와 상기 천장부 사이의 거리를, 상기 퇴적물을 제거하는 공정에서의 상기 지지대와 상기 천장부 사이의 거리보다도 짧게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반응성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 지지대를 상기 제2 포지션에 유지하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 처리실 내에 기판을 반입하는 공정과,
    상기 처리실 내에서, 히터를 구비하는 지지대에 의해 상기 기판을 지지하는 공정과,
    상기 기판을 지지한 상기 지지대를 제1 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 공정과,
    막 형성 후의 상기 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 공정과,
    상기 지지대를 상기 제1 포지션보다도 상기 처리실 내의 천장부에 가까운 제2 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 반응성 가스를 공급하는 공정
    을 포함하고,
    상기 반응성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 히터를 온으로 한 상태에서,
    상기 지지대를, 상기 제2 포지션과, 상기 제2 포지션과는 상이한 제4 포지션의 사이로 이동시키는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반응성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스를 공급하기 전에, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스보다도 열전도율이 높은 가스를 공급하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반응성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 상기 반응성 가스를 공급하기 전에, 상기 처리실 내에 수소 가스 및 헬륨 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 공급하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 처리 가스는, 상기 천장부에 설치된 가스 공급부로부터 상기 처리실 내에 공급되는, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 처리 가스는, 상기 천장부에 설치된 샤워 헤드로부터 상기 처리실 내에 공급되는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 처리 가스는, 상기 처리실의 측부에 설치된 가스 공급부로부터 상기 처리실 내에 공급되는, 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 처리 가스는, 제1 원소와 탄소와의 화학 결합을 갖는 원료 가스를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 처리 가스는, 제1 원소, 탄소 및 할로겐 원소를 포함하고, 제1 원소와 탄소와의 화학 결합을 갖는 원료 가스를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 처리 가스는, 제1 원소와 탄소와의 화학 결합을 갖는 원료 가스와, 제2 원소를 포함하는 반응 가스를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 처리 가스는, 제1 원소를 포함하는 원료 가스와, 탄소를 포함하는 반응 가스를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 처리 가스는, 제1 원소를 포함하는 원료 가스와, 탄소를 포함하는 반응 가스와, 제2 원소를 포함하는 반응 가스를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 기판을 수용하는 처리실과,
    상기 처리실 내에서 기판을 지지하는 지지대와,
    상기 지지대에 구비된 히터와,
    상기 지지대를 이동시키는 지지대 이동부와,
    상기 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급계와,
    상기 처리실 내외로 기판을 반송하는 반송 유닛과,
    상기 처리실 내에 기판을 반입하는 처리와, 상기 처리실 내에서, 상기 지지대에 의해 상기 기판을 지지하는 처리와, 상기 기판을 지지한 상기 지지대를 제1 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 처리와, 막 형성 후의 상기 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 처리와, 상기 지지대를 상기 제1 포지션보다도 상기 처리실 내의 천장부에 가까운 제2 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 반응성 가스를 공급하는 처리를 행하게 하고, 상기 반응성 가스를 공급하는 처리에서는, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 지지대를, 일단, 상기 제2 포지션보다도 더 상기 처리실 내의 상기 천장부에 가까운 제3 포지션에 배치한 후, 상기 제2 포지션에 배치시키도록, 상기 반송 유닛, 상기 지지대 이동부, 상기 히터 및 상기 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  20. 처리실 내에 기판을 반입하는 단계와,
    상기 처리실 내에서, 히터를 구비하는 지지대에 의해 상기 기판을 지지하는 단계와,
    상기 기판을 지지한 상기 지지대를 제1 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 단계와,
    막 형성 후의 상기 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 단계와,
    상기 지지대를 상기 제1 포지션보다도 상기 처리실 내의 천장부에 가까운 제2 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 반응성 가스를 공급하는 단계와,
    상기 반응성 가스를 공급하는 단계에 있어서, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 지지대를, 일단, 상기 제2 포지션보다도 더 상기 처리실 내의 상기 천장부에 가까운 제3 포지션에 배치한 후, 상기 제2 포지션에 배치시키는 단계
    를 컴퓨터에 실행시키는, 기록 매체에 기록된 프로그램.
  21. 기판을 수용하는 처리실과,
    상기 처리실 내에서 기판을 지지하는 지지대와,
    상기 지지대에 구비된 히터와,
    상기 지지대를 이동시키는 지지대 이동부와,
    상기 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급계와,
    상기 처리실 내외로 기판을 반송하는 반송 유닛과,
    상기 처리실 내에 기판을 반입하는 처리와, 상기 처리실 내에서, 상기 지지대에 의해 상기 기판을 지지하는 처리와, 상기 기판을 지지한 상기 지지대를 제1 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 처리와, 막 형성 후의 상기 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 처리와, 상기 지지대를 상기 제1 포지션보다도 상기 처리실 내의 천장부에 가까운 제2 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 반응성 가스를 공급하는 처리를 행하게 하고, 상기 반응성 가스를 공급하는 처리에서는, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 지지대를, 상기 제2 포지션과, 상기 제2 포지션과는 상이한 제4 포지션의 사이로 이동시키도록, 상기 반송 유닛, 상기 지지대 이동부, 상기 히터 및 상기 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  22. 처리실 내에 기판을 반입하는 단계와,
    상기 처리실 내에서, 히터를 구비하는 지지대에 의해 상기 기판을 지지하는 단계와,
    상기 기판을 지지한 상기 지지대를 제1 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 단계와,
    막 형성 후의 상기 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 단계와,
    상기 지지대를 상기 제1 포지션보다도 상기 처리실 내의 천장부에 가까운 제2 포지션에 배치하고, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 처리실 내에 반응성 가스를 공급하는 단계와,
    상기 반응성 가스를 공급하는 단계에 있어서, 상기 히터를 온으로 한 상태에서, 상기 지지대를, 상기 제2 포지션과, 상기 제2 포지션과는 상이한 제4 포지션의 사이로 이동시키는 단계
    를 컴퓨터에 실행시키는, 기록 매체에 기록된 프로그램.
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