KR101846846B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판의 면내에 균일한 막을 형성하는 기술을 제공한다.
기판을 재치하는 기판 재치부; 기판 재치부의 적어도 일부와 대향하는 것과 함께, 중앙에 가스 공급 경로를 포함하는 챔버 덮개; 가스 공급 경로와 연통하는 가스 공급 구조; 가스 공급 구조에 접속되고 플라즈마 생성부를 포함하는 반응 가스 공급부; 가스 공급 구조 내 및 가스 공급 경로 내에 설치되고 반응 가스 공급부로 연통하는 튜브; 및 가스 공급 구조에 접속되고 튜브의 외주측이며 가스 공급 구조의 내측으로 가스를 공급하는 가스 공급부; 를 포함한다

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND NON-TRANSITORY COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM}
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
최근 플래시 메모리 등의 반도체 장치는 고집적화의 경향에 있다. 이에 따라 패턴 사이즈가 현저하게 미세화되고 있다. 이들의 패턴을 형성할 때, 제조 공정의 하나로서 기판에 산화 처리나 질화 처리 등의 소정의 처리를 수행하는 공정이 실시되는 경우가 있다. 이러한 처리에서는 플라즈마 상태의 가스를 사용한다.
미세화에 따라 상기 패턴은 기판의 면내(面內)에서 균일하게 형성하는 것이 한층 더 요구되고 있지만 플라즈마가 기판의 면내에 균일하게 공급되지 않는 경우가 있다. 그러한 경우, 기판의 면내에 균일한 막을 형성하는 것이 곤란하였다.
본 발명은 전술한 과제에 비추어 보아 기판의 면내에 균일한 막을 형성하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 기판을 재치(載置)하는 기판 재치부; 상기 기판 재치부의 적어도 일부와 대향하는 것과 함께, 중앙에 가스 공급 경로를 포함하는 챔버 덮개; 상기 가스 공급 경로와 연통(連通)하는 가스 공급 구조; 상기 가스 공급 구조에 접속되고 플라즈마 생성부를 포함하는 반응 가스 공급부; 상기 가스 공급 구조 내 및 상기 가스 공급 경로 내에 설치되고 상기 반응 가스 공급부에 연통하는 튜브; 및 상기 가스 공급 구조에 접속되고 상기 튜브의 외주측(外周側)이며 상기 가스 공급 구조의 내측에 가스를 공급하는 가스 공급부;를 포함하는 기술이 제공된다.
본 발명에 의하면 기판의 면내에 균일한 막을 형성하는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 A-A'선의 단면도.
도 3은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트.
도 4는 도 3의 성막 공정의 상세를 도시하는 플로우 차트.
도 5는 성막 공정에서의 밸브의 동작 등을 도시한 도면.
도 6a는 가스 분산 채널(231b) 내의 챔버 리드 어셈블리 구조의 벽 및 튜브(261)를 따른 가스의 유속을 도시하는 도면, 도 6b는 도 6a의 a-a' 단면도, 도 6c는 도 6a의 b-b' 단면도.
도 7은 튜브의 하단의 상한 위치를 도시하기 위한 도면.
도 8은 튜브의 하단의 하한 위치를 도시하기 위한 도면.
도 9는 튜브의 선단(先端)의 형상의 다른 형태를 설명하기 위한 도면.
도 10은 튜브의 선단의 형상의 또 다른 형태를 설명하기 위한 도면.
도 11은 도 5의 성막 공정의 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 12는 튜브의 선단의 형상의 비교예를 설명하기 위한 도면.
(제1 실시 형태)
이하, 본 발명의 제1 실시 형태를 설명한다.
<장치 구성>
본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 구성을 도 1에 도시한다. 기판 처리 장치(100)는 도 1에 도시되는 바와 같이 매엽식(枚葉式)의 기판 처리 장치로서 구성되다.
(처리 용기)
도 1에 도시하는 바와 같이 기판 처리 장치(100)는 처리 용기(202)를 구비한다. 처리 용기(202)는 예컨대 횡단면(橫斷面)이 원형이며 편평(扁平)한 밀폐 용기로서 구성된다. 또한 처리 용기(202)는 예컨대 알루미늄(Al)이나 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성된다. 처리 용기(202) 내에는 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 처리하는 반응 존(201)(반응실)과 웨이퍼(200)를 반응 존(201)에 반송할 때에 웨이퍼(200)가 통과하는 반송 공간(203)이 형성된다. 처리 용기(202)는 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b)로 구성된다.
하부 용기(202b)의 측면에는 게이트 밸브(205)에 인접한 기판 반입출구(206)가 설치되고 웨이퍼(200)는 기판 반입출구(206)를 개재하여 도시되지 않는 반송실과의 사이를 이동한다. 하부 용기(202b)의 저부(底部)에는 리프트 핀(207)이 복수 설치된다.
반응 존(201) 내에는 웨이퍼(200)를 재치하는 기판 재치부로서의 서셉터(212)가 설치된다. 서셉터(212)는 웨이퍼(200)를 재치하는 재치면(211)과 서셉터(212)에 내포된 가열원으로서의 히터(213)를 주로 포함한다. 서셉터(212)에는 리프트 핀(207)이 관통하는 관통공(214)이 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 설치된다.
서셉터(212)는 샤프트(217)에 의해 지지된다. 샤프트(217)는 처리 용기(202)의 저부를 관통하고, 또한 처리 용기(202)의 외부에서 승강 기구(218)에 접속된다. 승강 기구(218)를 작동시켜 샤프트(217) 및 서셉터(212)를 승강시키는 것에 의해 기판 재치면(211) 상에 재치되는 웨이퍼(200)를 승강시키는 것이 가능해진다. 또한 샤프트(217) 하단부의 주위는 벨로즈(219)에 의하여 피복되고, 처리 용기(202) 내는 기밀하게 보지(保持)된다.
서셉터(212)는 웨이퍼(200)의 반송 시에는 기판 재치면(211)이 기판 반입출구(206)에 대향하는 위치(웨이퍼 반송 위치 또는 웨이퍼 반송 포지션이라고 부른다)까지 하강하고, 웨이퍼(200)의 처리 시에는 도 1에 도시되는 바와 같이 웨이퍼(200)가 반응 존(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 위치 또는 웨이퍼 포지션이라고 부른다)가 될 때까지 상승한다.
구체적으로는 서셉터(212)를 웨이퍼 반송 위치까지 하강시켰을 때에는 리프트 핀(207)의 상단부가 기판 재치면(211)의 상면(上面)으로부터 돌출하여 리프트 핀(207)이 웨이퍼(200)를 하방(下方)으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 서셉터(212)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때에는 리프트 핀(207)은 기판 재치면(211)의 상면으로부터 매몰하여 기판 재치면(211)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 리프트 핀(207)은 웨이퍼(200)와 직접 접촉하기 때문에 예컨대 석영이나 알루미나 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
반응 존(201)의 상방에는 챔버 리드 어셈블리(231)(챔버 덮개부)가 배치된다. 챔버 리드 어셈블리(231)의 철부(231a)(凸部)는 상부 용기(202a)의 일부를 구성하는 천판(204)(天板)의 중앙에 설치된 공(204a)(孔)을 관통하여 후술하는 가스 공급 구조에 접속된다. 또한 저열 전도 부재로 하는 것에 의해 히터(213)에서 발생하는 열이 후술하는 천판(204)나 가스 공급관에 전달되기 어렵도록 이루어진다
챔버 리드 어셈블리(231)(챔버 덮개)의 중앙에는 철부(231a)로부터 챔버 리드 어셈블리(231)의 하방을 향하여 가스 공급 경로로서의 가스 분산 채널(231b)이 설치된다. 가스 분산 채널(231b)은 가스 공급 구조와 반응 존(201)을 연통시킨다. 가스 분산 채널(231b)의 측벽(231c)은 가스 분산 채널(231b)이 기판 재치면(211)에 근접할수록 지름이 커지도록 구성되어 웨이퍼(200) 상에 균일하게 가스가 공급된다. 즉 챔버 리드 어셈블리(231)는 후술하는 가스 공급 구조로서의 상부(241)와의 접속 부분으로부터 하방에 걸쳐서 서서히 지름아 커지는 구성으로 이루어진다.
가스 분산 채널(231b)은 기판 재치면(211)의 방향에 수직으로 연재하고, 또한 챔버 리드 어셈블리(231)를 관통하여 변(邊)(231e)까지 연장한다. 가스 분산 채널(231b)의 일부분은 상부(241) 내에서는 중심축(250)을 따라 원통 형상으로 이루어진다. 가스 분산 채널(231b)의 다른 부분은 가스 분산 채널(231b)의 측벽(231c)에서 중심축(250)으로부터 이간되도록 테이퍼 형상으로 구성된다. 또한 하부(231d) 내에서는 중심축(250)으로부터 측벽(231c)보다 더 이간되도록 이루어진다. 가스 분산 채널(231b)은 하부(231d)를 초월하여 반응 존(201)까지 연장하고 초크(251)까지 연재(延在)한다. 초크(251)는 반응 존(201)과 처리 용기(202) 사이의 가스의 흐름을 조절한다.
하나의 실시예로서 서셉터(212)가 반응 존(201) 내의 프로세스 포지션의 위치에 있는 경우, 변(231e)과 서셉터(212) 상의 기판 재치면(211) 사이의 최소 공간은 0.02인치 내지 2.0인치 사이다. 바람직하게는 0.02인치 내지 0.2인치 사이다. 이 공간은 공급되는 가스나 변(231e)과 서셉터(212) 사이의 열의 전도를 고려한 프로세스 조건에 의존하여 변화한다.
챔버 리드 어셈블리(231) 내의 천판(204)과 접촉하는 면에는 천판(204)의 면을 따라 공극(空隙)으로 구성되는 열 감쇠부(減衰部)(235)가 설치된다. 열 감쇠부(235)는 히터(213)에서 발생하는 열이 챔버 리드 어셈블리(231) 및 천판(204)을 개재하여 가스 공급부의 밸브에 고열이 전달되지 않도록 열 에너지를 감쇠시킨다. 예컨대 밸브가 고온에 노출된 경우, 밸브의 내구성이 현저하게 낮아진다. 열 감쇠부를 설치하는 것에 의해 밸브의 수명을 연장한다.
(공급계)
철부(231a)에 설치된 가스 분산 채널(231b)에는 상부(241)가 접속된다. 상부(241)는 통(筒) 형상으로 구성된다. 상부(241)의 플랜지와 철부(231a)의 상면은 도시되지 않는 나사 등으로 고정된다. 상부(241)의 측벽에는 적어도 2개 가스 공급관이 접속된다.
상부(241)에는 제1 가스 공급관(243a), 제2 가스 공급관(244a) 및 제3 가스 공급관(245a)이 접속된다. 제2 가스 공급관(244a)은 플라즈마 생성부로서의 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 개재하여 상부(241)에 접속된다.
보다 구체적으로는 제1 가스 공급관(243a)은 버퍼실(241a)에 접속된다. 제2 가스 공급관(244a)은 상부(241)의 천정(天井)에 설치된 공(241b)에 접속된다. 제3 가스 공급관(245a)은 버퍼실(241c)에 접속된다.
상부(241)의 측면에 접속되는 가스 공급관으로서 불활성 가스가 공급되는 제3 가스 공급관(245a)이 가장 상방에 설치된다. 이와 같이 하는 것에 의해 제1 가스 공급관(243a)이나 튜브(261)로부터 공급되는 처리 가스가 상부(241)의 상방 공간에 회입(回入)되는 것을 방지한다. 처리 가스의 회입을 막는 것에 의해 각 가스에 기인하는 상방 공간을 구성하는 상부(241)의 내벽 등으로의 성막을 억제하여 파티클의 발생을 저감한다.
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 불활성 가스 공급부로서의 제3 가스 공급계(245)로부터는 웨이퍼를 처리할 때에는 주로 불활성 가스가 공급된다.
계속해서 버퍼실(241a) 및 버퍼실(241c)과 튜브(261)의 관계에 대하여 도 2를 이용하여 설명한다. 버퍼실(241a)과 버퍼실(241c)은 마찬가지의 구성이기 때문에 여기서는 버퍼실(241c)을 중심으로 설명하고, 버퍼실(241a)의 설명은 생략한다. 도 2는 도 1의 A-A'선의 단면도다.
부호(241d)는 상부(241)의 외벽 및 부호(241e)는 상부(241)의 내벽을 나타낸다. 외벽(241d)과 내벽(241e) 사이에 버퍼실(241c)이 설치된다. 내벽(241e)에는 공간(241g)과의 연통공(241f)이 복수 설치된다. 버퍼실(241c)은 복수의 연통공(241f)을 개재하여 상부(241)의 내측의 공간(241g)에 연통된다. 연통공(241f)은 버퍼 공간(241c)의 가스를 원활하게 공간(241g)에 공급할 수 있도록 가스가 흐르는 방향과 순방향(順方向)으로 형성된다.
또한 내측 공간(241g)과 대향하는 내벽(241e)의 벽이나 튜브(261)의 벽에 가스가 흐르는 순방향으로 나선 형상의 홈[溝]을 설치해도 좋다. 홈을 설치하는 것에 의해 소용돌이 형상의 흐름을 재현성 좋게 형성하는 것이 가능해진다. 이와 같이 하면 공급되는 가스가 웨이퍼(200)의 에지 부분까지 공급되므로 보다 균일한 막 형성이 가능해진다.
계속해서 가스의 흐름을 설명한다. 공급관(245a)으로부터 공급된 가스는 버퍼 공간(241c)에 공급된다. 이때 공급관(245a)은 내벽(241e)에 대한 접선 방향으로 가스를 공급한다. 버퍼 공간(241c)에 공급된 가스는 화살표 방향으로 가스가 흐르고, 연통공(241f)을 개재하여 내측 공간(241g)에 공급한다. 이러한 구조로 하는 것에 의해 튜브(261)의 외측인 공간(241g)에 화살표 방향의 소용돌이를 형성하는 것이 가능해진다. 버퍼 공간(241c), 내벽(241e), 연통공(241f)에 의해 구성되는 와류(渦流) 형성부라고 부른다.
도 6은 도 2의 구조를 이용한 경우의 가스의 흐름을 도시하는 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다. 도 6a는 가스 분산 채널(231b) 내의 챔버 리드 어셈블리 구조의 벽 및 튜브(261)를 따른 가스의 유속을 도시하고, 도 6b는 도 6a의 a-a' 단면도다. 구체적으로는 상부(241) 내의 가스 분산 채널의 단면도다. 도 6c는 도 6a의 b-b' 단면도다.
이들 모두 화살표의 굵기가 굵을수록 유속이 크다는 것을 나타낸다. 이 결과에서 가스의 흐름은 중심축(250)에 가까울수록[튜브(261)에 가까울수록] 유속이 작다는 것을 알 수 있다. 즉 측벽(231c)을 따른 가스의 유속은 튜브(261)에 따른 가스의 유속보다 크다. 또한 가스가 기판(200)에 근접할수록 유속이 늦어진다는 것을 알 수 있다. 즉 가스 분산 채널(231b)의 지름이 클수록 유속이 작다. 이와 같이 도 2에 도시하는 구조로 가스를 공급하는 것에 의해 가스 분산 채널(231b) 내의 가스 의 흐름이 형성된다는 것을 알 수 있다. 변(231e)의 하방에서는 가스 분산 채널(231b)의 지름이 더 커지기 때문에, 가스의 흐름은 변(231e)의 하방에서 한층 더 확산된다. 따라서 제1 가스 공급관(243a), 제3 가스 공급관(245a)으로부터 공급되는 가스를 웨이퍼의 면내에 균일하게 반송하는 것이 가능해진다. 여기서 변(231e)이란 측벽(231c) 내지 하부(231d) 사이이며 가스 분산 채널(231b)의 지름이 바뀌는 변을 말한다.
또한 예컨대 플라즈마 상태의 가스를 도 2에 도시하는 제1 가스 공급관(243a)이나 제3 가스 공급관(245a)으로부터 공급한 경우, 플라즈마가 웨이퍼(200)에 도달하기 전에 실활(失活)될 것으로 생각된다.
예컨대 도 2의 구조에 플라즈마를 공급한 경우, 가스가 연통공(241f)이나 버퍼 공간(241c)을 구성하는 벽에 충돌하기 때문에 내측 공간(241g)에 공급되기 전에 실활될 우려가 있다.
도 6으로 돌아가면 내측 공간(241g)에 공급된 가스는 화살표의 흐름과 같이 소용돌이 형상으로 가스가 흐르기 때문에, 가스의 유속이 빠르면 분해된 가스의 성분이 벽면 등에 충돌할 것으로 생각된다. 이에 따라 내측 공간(241g)에 공급된 플라즈마는 웨이퍼(200)에 공급되기 전에 실활된다.
그래서 본 실시 형태에서는 가스 분산 채널(231b)의 대략 중앙부에 후술하는 튜브(261)를 설치하였다. 이 튜브(261) 내에 플라즈마가 흐르도록 하고, 가스의 유속이 늦어지는 개소(箇所)까지 플라즈마를 반송한다. 이와 같이 하는 것에 의해 플라즈마가 실활되는 것을 억제하여 웨이퍼(200) 상에 플라즈마를 반송할 수 있다.
(튜브)
가스 공급관(244a)은 상부(241)의 공(241b)을 개재하여 튜브(261)에 접속된다. 튜브(261)의 하단(261a)은 반응 존(201)을 향하여 연장된다. 튜브(261)는 예컨대 석영으로 구성된다.
튜브(261)의 하단(261a)은 가스 분산 채널(251)의 지름이 커지기 시작하는 영역(도 7 참조) 내지 가스가 흐르는 방향이 채널(251)로 변화되는 영역 사이(도 8 참조)에 설정된다. 즉 하단(261a)의 하한은 하부(231d)의 중심축(250) 방향으로의 연장선(252) 상에 설정된다.
여기서 「가스 분산 채널(251)의 지름이 커지기 시작하는 영역」이란 내측 공간(241g)의 지름보다 큰 영역을 말하고, 예컨대 상부(241)와 철부(231a)가 접속되는 부분을 포함하는 영역을 말한다. 또한 「가스가 흐르는 주 방향이 채널(251)로 변화되는 영역」이란 가스 분산 채널(231b)의 지름이 더 커지는 영역을 말하고, 예컨대 변(231e) 근방의 영역을 말한다. 따라서 정량적으로는 높이 방향에서 철부(231a)의 상단으로부터 변(231e) 사이에 선단(261a)이 유지되도록 설정한다. 이와 같은 위치로 하는 것에 의해 플라즈마의 실활을 억제하는 것과 함께, 전술한 소용돌이 형상의 불활성 가스의 흐름에 플라즈마를 올리는(乘) 것에 의해 웨이퍼의 외주로의 플라즈마 반송이 가능해진다.
(제1 가스 공급계)
제1 가스 공급관(243a)에는 상류 방향부터 순서대로 제1 가스 공급원(243b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(243c) 및 개폐 밸브인 밸브(243d)가 설치된다.
제1 가스 공급관(243a)으로부터 제1 원소를 함유하는 가스(이하, 「제1 원소 함유 가스」)가 매스 플로우 컨트롤러(243c), 밸브(243d) 및 상부(241)를 개재하여 반응 존(201)에 공급된다.
제1 원소 함유 가스는 원료 가스, 즉 처리 가스의 중 하나다. 여기서 제1 원소는 예컨대 티타늄(Ti)이다. 즉 제1 원소 함유 가스, 예컨대 티타늄 함유 가스다. 또한 제1 원소 함유 가스는 상온 상압에서 고체, 액체 및 기체 중 어느 하나이어도 좋다. 제1 원소 함유 가스가 상온 상압에서 액체인 경우에는 제1 가스 공급원(243b)과 매스 플로우 컨트롤러(243c) 사이에 도시되지 않는 기화기(氣化器)를 설치하면 좋다. 여기서는 기체로서 설명한다.
제1 가스 공급관(243a)의 밸브(243d)보다 하류측에는 제1 불활성 가스 공급관(246a)의 하류단이 접속된다. 제1 불활성 가스 공급관(246a)에는 상류 방향부터 순서대로 불활성 가스 공급원(246b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(246c) 및 개폐 밸브인 밸브(246d)가 설치된다.
여기서 불활성 가스는 예컨대 질소(N2) 가스다. 또한 불활성 가스로서 N2 가스 외에 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스 및 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
주로 제1 가스 공급관(243a), 매스 플로우 컨트롤러(243c) 및 밸브(243d)에 의해 제1 원소 함유 가스 공급계(243)(티타늄 함유 가스 공급계 또는 원료 가스 공급부라고도 부른다)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 제1불활성 가스 공급계에 포함하여 생각해도 좋다.
또한 제1 가스 공급원(243b), 제1 불활성 가스 공급계를 제1 원소 함유 가스 공급계(243)에 포함하여 생각해도 좋다.
(제2 가스 공급계)
제2 가스 공급관(244a)에는 하류에 리모트 플라즈마 유닛(244e)이 설치된다. 상류에는 상류 방향부터 순서대로 제2 가스 공급원(244b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(244c) 및 개폐 밸브인 밸브(244d)가 설치된다.
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), 상부(241) 및 튜브(261)를 개재하여 반응 존(201) 내로 공급된다. 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 통과한 제2 가스는 플라즈마 상태로 변화되고 웨이퍼(200) 상에 공급된다.
제2 원소 함유 가스는 처리 가스 중 하나다. 또한 제2 원소 함유 가스는 반응 가스 또는 개질 가스로서 생각해도 좋다.
여기서 제2 원소 함유 가스는 제1 원소와 다른 제2 원소를 함유한다. 제2 원소는 예컨대 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C) 중 어느 하나다. 본 실시 형태에서는 제2 원소 함유 가스는 예컨대 질소 함유 가스로 한다. 구체적으로는 질소 함유 가스로서 암모니아(NH3) 가스가 이용된다.
주로 제2 가스 공급관(244a), 매스 플로우 컨트롤러(244c) 및 밸브(244d)에 의해 제2 원소 함유 가스 공급계(244)(질소 함유 가스 공급계 또는 반응 가스 공급부라고도 한다)가 구성된다.
또한 제2 가스 공급관(244a)의 밸브(244d)보다 하류측에는 제2 불활성 가스 공급관(247a)의 하류단이 접속된다. 제2 불활성 가스 공급관(247a)에는 상류 방향부터 순서대로 불활성 가스 공급원(247b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(247c) 및 개폐 밸브인 밸브(247d)가 설치된다.
제2 불활성 가스 공급관(247a)으로부터는 불활성 가스가 매스 플로우 컨트롤러(247c), 밸브(247d), 제2 가스 공급관(244a), 리모트 플라즈마 유닛(244e) 및 튜브(261)를 개재하여 반응 존(201) 내에 공급된다. 불활성 가스는 박막 형성 공정(S104)에서는 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용한다.
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) 및 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 제2 불활성 가스 공급계에 포함하여 생각해도 좋다.
또한 제2 가스 공급원(244b), 리모트 플라즈마 유닛(244e) 및 제2 불활성 가스 공급계를 제2 원소 함유 가스 공급계(244)에 포함하여 생각해도 좋다.
(제3 가스 공급계)
제3 가스 공급관(245a)에는 상류 방향부터 순서대로 제3 가스 공급원(245b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(245c) 및 개폐 밸브인 밸브(245d)가 설치된다.
제3 가스 공급관(245a)으로부터 퍼지 가스로서의 불활성 가스가 매스 플로우 컨트롤러(245c), 밸브(245d) 및 버퍼실(241c)을 개재하여 소용돌이 형상의 가스의 흐름이 되어 반응 존(201)에 공급된다.
여기서 불활성 가스는 예컨대 질소(N2) 가스다. 또한 불활성 가스로서 N2 가스 외에 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스 및 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
주로 제3 가스 공급관(245a), 매스 플로우 컨트롤러(245c) 및 밸브(245d)에 의해 제3 가스 공급계(245)(가스 공급부 또는 불활성 가스 공급부라고도 부른다)가 구성된다.
제3 가스 공급관(245a)으로부터는 기판 처리 공정에서는 불활성 가스가 매스 플로우 컨트롤러(245c), 밸브(245d)를 개재하여 반응 존(201) 내에 공급된다.
불활성 가스 공급원(245b)으로부터 공급되는 불활성 가스는 기판 처리 공정에서는 처리 용기(202), 가스 분산 채널(231b) 및 상부(241)의 상방 공간을 퍼지하는 퍼지 가스로서 작용한다. 또한 튜브(261)로부터 공급되는 플라즈마 상태의 제2 원소 함유 가스를 웨이퍼의 외주(200b)까지 반송하는 가스로서 작용한다.
(배기계)
처리 용기(202)의 분위기를 배기하는 배기계는 반응 존(201)의 측벽에 설치된 배기공(221)에 접속되는 배기관(222)을 포함한다. 배기관(222)에는 반응 존(201) 내를 소정의 압력으로 제어하는 압력 제어기인 APC(Auto Pressure Controller)(223)가 설치된다. APC(223)은 개도(開度) 조정 가능한 밸브 본체(도시되지 않음)를 포함하고, 후술하는 컨트롤러(280)로부터의 지시에 따라 배기관(222)의 컨덕턴스를 조정한다. 배기관(222)에서 APC(223)의 하류측에는 밸브(224)가 설치된다. 밸브(224)의 하류측에는 펌프(225)가 접속된다. 배기관(222), APC(223) 및 밸브(224)를 총칭하여 배기계라고 부른다. 또한 펌프(225)를 포함하여 배기계라고 불러도 좋다.
(컨트롤러)
기판 처리 장치(100)는 기판 처리 장치(100)의 각종 부(部)의 동작을 제어하는 컨트롤러(280)를 포함한다. 컨트롤러(280)는 연산부(281) 및 기억부(282)를 적어도 포함한다. 컨트롤러(280)는 전술한 각 구성에 접속되고 상위 컨트롤러나 사용자의 지시에 따라 기억부(282)로부터 프로그램이나 레시피를 호출하여 그 내용에 따라 각 구성의 동작을 제어한다.
또한 컨트롤러(280)는 전용의 컴퓨터로서 구성해도 좋고 범용 컴퓨터로서 구성해도 좋다. 예컨대 전술 프로그램을 격납한 외부 기억 장치(283)(예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리(USB Flash Drive)나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)를 준비하고, 외부 기억 장치(283)를 이용하여 범용 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(280)를 구성할 수 있다. 또한 컴퓨터로 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(283)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 외부 기억 장치(283)를 개재하지 않고 프로그램을 공급해도 좋다.
또한 기억부(282)나 외부 기억 장치(283)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하 이들을 총칭하여 단지 기록 매체라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 이용한 경우는 기억부(282) 단체(單體)만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(283) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다.
<기판 처리 공정>
다음으로 기판 처리 장치(100)를 사용하여 웨이퍼(200) 상에 박막을 형성하는 공정에 대해서 설명한다. 또한 이하 설명에서 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트이다. 도 4는 도 3의 성막 공정의 상세를 도시하는 플로우 차트이다. 도 5는 성막 공정에서의 밸브의 동작 등을 도시한 도면이다.
이하, 제1 원소 함유 가스로서 Ti 함유 가스(예컨대 TiCl4)를 이용하여 제2 원소 함유 가스로서 질소 함유 가스(예컨대 NH3)를 이용하여 웨이퍼(200) 상에 박막으로서 질화티타늄 막을 형성하는 예에 대해서 설명한다.
[기판 반입·재치 공정(S102)]
처리 장치(100)에서는 서셉터(212)를 웨이퍼(200)의 반송 위치까지 하강시키는 것에 의해 서셉터(212)의 관통공(214)에 리프트 핀(207)을 관통시킨다. 그 결과 리프트 핀(207)이 서셉터(212) 표면보다 소정의 높이만큼만 돌출한 상태가 된다. 계속해서 게이트 밸브(205)를 열고 반송 공간(203)을 이재실(移載室, 도시되지 않음)과 연통시킨다. 그리고 이 이재실로부터 웨이퍼 이재기(도시되지 않음)를 이용하여 웨이퍼(200)를 반송 공간(203)에 반입하고, 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 이재한다. 이에 의해 웨이퍼(200)는 서셉터(212)의 표면으로부터 돌출한 리프트 핀(207) 상에 수평 자세로 지지된다.
처리 용기(202) 내에 웨이퍼(200)를 반입하면 웨이퍼 이재기를 처리 용기(202) 외로 퇴피시키고 게이트 밸브(205)를 닫고 처리 용기(202) 내를 밀폐한다. 그 후, 서셉터(212)를 상승시키는 것에 의해 서셉터(212)에 설치된 기판 재치면(211) 상에 웨이퍼(200)를 재치시키고, 또한 서셉터(212)를 상승시키는 것에 의해 전술한 반응 존(201) 내의 처리 위치까지 웨이퍼(200)를 상승시킨다.
또한 웨이퍼(200)를 서셉터(212) 상에 재치할 때에는 서셉터(212)의 내부에 매립된 히터(213)에 전력을 공급하여 웨이퍼(200)의 표면이 소정의 온도가 되도록 제어된다. 웨이퍼(200)의 온도는 예컨대 실온 이상 500℃ 이하이며, 바람직하게는 실온 이상 400℃ 이하다. 이때 히터(213)의 온도는 도시되지 않는 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(213)로의 통전 상태를 제어하는 것에 의해 조정된다. 히터(213)는 기판 반입·재치 공정(S102) 내지 후술하는 기판 반출 공정(S106)까지 계속해서 제어된다.
[성막 공정(S104)]
다음으로 박막 형성 공정(S104)을 수행한다. 이하, 도 4를 참조하여 성막 공정(S104)에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한 성막 공정(S104)은 다른 처리 가스를 교호(交互)적으로 공급하는 공정을 반복하는 사이클릭 처리다.
[제1 처리 가스 공급 공정(S202)]
웨이퍼(200)를 가열하여 원하는 온도에 도달하면 밸브(243d)를 여는 것과 함께, TiCl4 가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 매스 플로우 컨트롤러(243c)를 조정한다. 또한 TiCl4 가스의 공급 유량은 예컨대 100sccm 이상 5,000sccm 이하다. 이때 밸브(224)가 열림(開)으로 되고 APC(223)에 의해 반응 존(201)의 압력이 소정의 압력이 되도록 제어된다. 또한 제3 가스 공급계의 밸브(245d)를 열고 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2 가스를 공급한다. 또한 제1 불활성 가스 공급계로부터 N2 가스를 흘려도 좋다. 또한 이 공정에 앞서 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2 가스의 공급을 시작해도 좋다.
처리 용기(202)에 공급된 TiCl4 가스는 웨이퍼(200) 상에 공급된다. 웨이퍼(200)의 표면에는 TiCl4 가스가 웨이퍼(200) 상에 접촉하는 것에 의해 「제1 원소 함유층」으로서의 티타늄 함유층이 형성된다.
티타늄 함유층은 예컨대 반응 존(201) 내의 압력, TiCl4 가스의 유량 및 서셉터(217)의 온도 등에 따라 소정의 두께 및 소정의 분포로 형성된다. 또한 웨이퍼(200) 상에는 미리 소정의 막이 형성되어도 좋다. 또한 웨이퍼(200) 또는 소정의 막에는 미리 소정의 패턴이 형성되어도 좋다.
TiCl4 가스의 공급을 시작하고 소정 시간이 경과한 후, 밸브(243d)를 닫고 TiCl4 가스의 공급을 정지한다.
[퍼지 공정(S204)]
이어서 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2 가스를 공급하여 반응 존(201)의 퍼지를 수행한다. 이때도 밸브(224)는 열림으로 되고 APC(223)에 의해 반응 존(201)의 압력이 소정의 압력이 되도록 제어된다. 이에 의해 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서 웨이퍼(200)에 결합하지 못한 TiCl4 가스는 배기관(222)을 개재하여 반응 존(201)으로부터 제거된다.
반응 존(201)의 퍼지가 종료하면, 밸브(224)를 열림으로 하고 APC(223)에 의한 압력 제어를 다시 시작한다.
[제2 처리 가스 공급 공정(S206)]
퍼지 공정(S204) 후, 밸브(244d)를 열고 반응 존(201)에 플라즈마 상태의 질소 함유 가스의 공급을 시작한다. 본 실시예에서는 질소 함유 가스로서 암모니아(NH3)를 이용한다.
이때 질소 함유 가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 매스 플로우 컨트롤러(244c)를 조정한다. 또한 질소 함유 가스의 공급 유량은 예컨대 100sccm 이상 5,000sccm 이하다. 또한 질소 함유 가스와 함께 제2 불활성 가스 공급계로부터 캐리어 가스로서 N2 가스를 흘려도 좋다. 또한 이 공정에서도 제3 가스 공급계의 밸브(245d)는 열림으로 되고 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2 가스가 공급된다. 제3 가스 공급관(245)으로부터 공급된 N2 가스는 튜브(261)를 중심으로 튜브(261)의 외주측이며 상부(241)의 내측에 구성된 내부 공간(241g), 가스 분산 채널(231b)에 소용돌이 형상의 흐름이 형성된다.
튜브 선단(261a)으로부터 배출된 플라즈마 상태의 질소 함유 가스는 웨이퍼의 중심(200a)에 공급된다. 또한 튜브 선단(261a)의 주위에 형성되는 불활성 가스의 와류에 올려져서[乘] 웨이퍼(200)의 외주(200b)까지 운반된다.
질소 함유 가스는 웨이퍼의 중심(200a), 웨이퍼의 외주(200b) 상에 공급된다. 이미 형성되는 티타늄 함유층이 질소 함유 가스에 의해 개질되는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에는 예컨대 티타늄 원소 및 질소 원소를 함유하는 층이 형성된다. 이와 같이 하여 웨이퍼의 면내에 균일하게 막을 형성하는 것이 가능해진다.
개질층은 예컨대 반응 존(201) 내의 압력, 질소 가스의 유량 및 서셉터(212)의 온도 등에 따라 소정의 두께, 소정의 분포 및 티타늄 함유층에 대한 소정의 산소 성분 등의 침입 깊이로 형성된다.
소정 시간이 경과한 후, 밸브(244d)를 닫고 질소 함유 가스의 공급을 정지한다.
공정(S206)에서도 전술한 (S202)과 마찬가지로 밸브(224)가 열림으로 되고 APC(223)에 의해 반응 존(201)의 압력이 소정의 압력이 되도록 제어된다.
[퍼지 공정(S208)]
이어서 공정(S204)과 마찬가지의 퍼지 공정을 실행한다. 각 부의 동작은 공정(S204)에서 설명한 바와 같으므로 여기서의 설명은 생략한다.
[판정(S210)]
컨트롤러(280)는 상기 1사이클을 소정 횟수(n cycle) 실시하였는지에 대한 여부를 판정한다.
소정 횟수 실시하지 않았을 때[공정(S210)에서 No인 경우], 제1 처리 가스 공급 공정(S202), 퍼지 공정(S204), 제2 처리 가스 공급 공정(S206) 및 퍼지 공정(S208)의 사이클을 반복한다. 소정 횟수 실시하였을 때[공정(S210)에서 Yes인 경우], 도 4에 도시하는 처리를 종료한다.
도 3의 설명에 돌아가 계속해서 기판 반출 공정(S106)을 실행한다.
[기판 반출 공정(S106)]
기판 반출 공정(S106)에서는 서셉터(212)를 하강시켜 서셉터(212)의 표면으로부터 돌출시킨 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 지지시킨다. 이에 의해 웨이퍼(200)는 처리 위치로부터 반송 위치가 된다. 그 후, 게이트 밸브(205)를 열고 웨이퍼 이재기를 이용하여 웨이퍼(200)를 처리 용기(202) 외로 반출한다. 이때 밸브(245d)를 닫고 제3 가스 공급계로부터 처리 용기(202) 내로 불활성 가스를 공급하는 것을 정지한다.
[처리 횟수 판정 공정(S108)]
웨이퍼(200)를 반출한 후, 박막 형성 공정이 소정의 횟수에 도달하였는지에 대헌 여부를 판정한다. 소정의 횟수에 도달했다고 판단되면 처리를 종료한다.
(제2 실시 형태)
계속해서 도 9를 이용하여 제2 실시 형태를 설명한다. 도 9는 튜브 선단(261a)을 확대한 도면이다.
우선 도 12를 이용하여 비교예를 설명한다. 화살표(301)는 튜브(261)의 외측의 가스(제1 원소 함유 가스)의 흐름이며 화살표(302)는 튜브(261)의 내측으로부터 공급되는 가스(제2 원소 함유 가스)의 흐름을 도시하는 도면이다.
선단(303)은 각 형상[角狀]이기 때문에 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서 공급된 제1 원소 함유 가스는 튜브(261)를 구성하는 통의 외주측 선단(303)에 충돌한다. 또한 부착된다. 또한 튜브(261)의 선단(303)은 각 형상이기 때문에 튜브(261)의 내주측 선단(304)에 회입한 가스는 충돌하여 그곳에 부착된다.
이에 따라 제2 가스 공급 공정(S206)에서는 제2 원소 함유 가스를 공급하면 제2 원소 함유 가스가 선단(303,304)에 부착된 제1 원소 함유 가스와 접촉하여 반응하고 선단(303, 304) 상에 의도하지 않는 막을 형성한다. 형성된 막은 막 밀도나 강도가 제어된 것이 아니므로 기판 처리 중에 박리되어 그것이 막질에 악영향을 미칠 것으로 생각된다.
본 실시 형태는 상기 과제를 해결하기 위한 것이다. 이하, 도 9를 이용하여 구체적인 내용을 설명한다. 도 9는 튜브(261)의 외주측 선단, 내주측 선단을 R형상(라운드 형상)으로 한다. 이와 같은 구조로 하는 것에 의해 가스의 흐름이 저해하지 않기 때문에 의도하지 않는 막의 형성을 억제하는 것이 가능해진다.
(실시 형태3)
계속해서 도 10을 이용하여 실시 형태3을 설명한다. 본 실시 형태에서는 튜브(261)의 선단이 처리 존(201)을 향하여 커지도록 구성된다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해 제2 원소 함유 가스가 선단을 따라 흐르므로 튜브(261)의 외주를 흐르는 와류에 합류하기 쉬워진다.
(실시 형태4)
계속해서 본 실시 형태를 도 11을 이용하여 설명한다. 도 11은 실시 형태 1의 가스 플로우(도 5)의 변형예다. 제2 처리 가스 공급 공정(S206)에서의 불활성 가스의 공급량이 다르다. 구체적으로는 불활성 가스의 공급량을 제1 처리 가스 공급 공정(S202)보다 적게 한다. 이와 같이 하는 것에 의해 플라즈마에 노출되어 활성화된 제1 처리 가스와 불활성 가스의 충돌 확률을 낮출 수 있어, 그 결과 플라즈마의 실활을 한층 더 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 다양한 전형적인 실시 형태로서 성막 기술에 대해서 설명했지만 본 발명은 그러한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 상기에서 예시한 박막 이외의 성막 처리나 확산 처리, 산화 처리 및 질화 처리 등의 다른 기판 처리를 수행하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 막 형성 장치, 에칭 장치, 산화 처리 장치, 질화 처리 장치, 도포 장치 및 가열 장치 등의 다른 기판 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또한 어떤 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한 어떤 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한 각 실시 형태의 구성의 일부에 대해서 다른 구성의 추가, 삭제 및 치환을 하는 것도 가능하다.
(본 발명의 바람직한 형태)
이하, 본 발명의 바람직한 형태에 대해서 부기(付記)한다.
〔부기1〕
본 발명의 일 형태에 의하면,
기판을 재치하는 기판 재치부;
상기 기판 재치부의 적어도 일부와 대향하는 것과 함께, 중앙에 가스 공급 경로를 포함하는 챔버 덮개;
상기 가스 공급 경로와 연통하는 가스 공급 구조;
상기 가스 공급 구조에 접속되고 플라즈마 생성부를 포함하는 반응 가스 공급부; 및
상기 가스 공급 구조 내 및 상기 가스 공급 경로 내에 설치되고 상기 반응 가스 공급부로 연통하는 튜브;
상기 가스 공급 구조에 접속되고 상기 튜브의 외주측이며 상기 가스 공급 구조의 내측에 가스를 공급하는 가스 공급부;
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
〔부기2〕
바람직하게는,
상기 가스 공급 경로를 구성하는 상기 챔버 덮개의 내벽은 상기 가스 공급 구조의 하면(下面)과 접속하는 접속부로부터 기판 재치부로 향할수록 커지도록 구성되고, 상기 튜브의 선단은 상기 내벽 내에 배치되는 부기1에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
〔부기3〕
바람직하게는,
상기 가스 공급 구조는 통 형상이고,
상기 반응 가스 공급부는 상기 통 형상의 일단(一端)에 접속되고,
상기 가스 공급부의 공급관은 통 형상의 측면에 접속되는 부기2에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
〔부기4〕
바람직하게는,
상기 통 형상에는 내부에 와류를 형성하는 와류 형성부가 설치되고, 상기 가스 공급관은 상기 와류 형성부에 접속되는 부기3에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
〔부기5〕
바람직하게는,
상기 가스 공급 구조에는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부가 접속되는 부기1 내지 부기4 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
〔부기6〕
바람직하게는,
상기 가스 공급부의 공급관은 불활성 가스를 공급하도록 구성되고 상기 공급관이 접속되는 접속공의 위치는 상기 원료 가스 공급부의 공급관이 접속되는 접속공의 위치보다 높은 위치인 부기1 내지 부기5 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
〔부기7〕
바람직하게는,
상기 원료 가스를 상기 가스 공급 경로에 공급할 때에는 상기 원료 가스 공급부의 밸브를 열림, 상기 불활성 가스 공급부의 밸브를 열림, 상기 반응 가스 공급부의 밸브를 닫힘으로 하고,
상기 반응 가스를 상기 가스 공급 경로에 공급할 때에는 상기 원료 가스 공급부의 밸브를 닫힘, 상기 불활성 가스 공급부의 밸브를 열림, 상기 반응 가스 공급부의 밸브를 열림으로 하도록 제어하는 부기6에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
〔부기8〕
바람직하게는,
상기 원료 가스의 공급과 상기 반응 가스의 공급은 교호적으로 수행되도록 제어하는 부기7에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
〔부기9〕
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판을 기판 재치부에 재치하는 공정; 및
상기 기판 재치부의 적어도 일부와 대향하는 챔버 덮개 구조의 중앙에 설치된 가스 공급 경로에 삽입된 반응 가스 공급 튜브를 개재하여 반응 가스 공급부로부터 플라즈마 상태의 반응 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 튜브의 외주측이며 상기 가스 공급 구조에 접속된 가스 공급부로부터 불활성 가스를 공급하여 기판을 처리하는 공정;
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
〔부기10〕
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 기판 재치부에 재치하는 단계; 및
상기 기판 재치부의 적어도 일부와 대향하는 챔버 덮개 구조의 중앙에 설치된 가스 공급 경로에 삽입된 반응 가스 공급 튜브를 개재하여 반응 가스 공급부로부터 플라즈마 상태의 반응 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 튜브의 외주측이며 상기 가스 공급 구조에 접속된 가스 공급부로부터 불활성 가스를 공급하여 기판을 처리하는 단계;
를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 제공된다.
〔부기11〕
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 기판 재치부에 재치하는 공정; 및
상기 기판 재치부의 적어도 일부와 대향하는 챔버 덮개 구조의 중앙에 설치된 가스 공급 경로에 삽입된 반응 가스 공급 튜브를 개재하여 반응 가스 공급부로부터 플라즈마 상태의 반응 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 가스 공급 경로로부터 상기 공급 튜브를 중심으로 한 소용돌이 형상의 불활성 가스를 공급하여 기판을 처리하는 공정;
을 실행시키는 프로그램이 격납된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.
100: 기판 처리 장치 200: 웨이퍼(기판)
201: 반응 존 202: 반응 용기
203: 반송 공간 212: 서셉터
231: 챔버 리드 어셈블리(챔버 덮개부) 261: 튜브

Claims (21)

  1. 기판을 재치하는 기판 재치부;
    상기 기판 재치부의 적어도 일부와 대향하는 것과 함께, 중앙에 가스 공급 경로를 포함하는 챔버 덮개;
    상기 가스 공급 경로와 연통(連通)하는 가스 공급 구조;
    상기 가스 공급 구조에 접속되고, 플라즈마 생성부를 포함하고, 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부;
    상기 가스 공급 구조 내 및 상기 가스 공급 경로 내에 설치되고 상기 반응 가스 공급부에 연통하는 튜브; 및
    상기 가스 공급 구조에 접속되고 상기 튜브의 외주측이며 상기 가스 공급 구조의 내측에 적어도 상기 반응 가스와 반응하지 않는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부;
    를 포함하고,
    상기 가스 공급 경로를 구성하는 상기 챔버 덮개의 측벽은 상기 가스 공급 구조의 하면(下面)과 접속하는 접속부로부터 상기 기판 재치부로 향할수록 커지도록 구성되고,
    상기 튜브의 선단(先端)은 상기 측벽 내에 배치되고,
    상기 가스 공급 구조는 통 형상이고,
    상기 통 형상에는 내부에 와류(渦流)를 형성하는 와류 형성부가 설치되고 상기 가스 공급부의 공급관은 상기 와류 형성부에 접속되는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 공급 구조에 설치되는 버퍼실
    을 더 포함하고,
    상기 가스 공급부는 상기 버퍼실을 통하여 상기 가스 공급 구조에 접속되는 것인 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반응 가스 공급부는 상기 통 형상의 일단(一端)에 접속되고
    상기 가스 공급부의 상기 공급관은 상기 통 형상의 측면에 접속되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 버퍼실은 상기 공급관을 통하여 공급된 상기 가스가 상기 버퍼실을 통하여 공급되면서 와류를 형성하도록 구성된 것인 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가스 공급 구조에는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부가 접속되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가스 공급부의 상기 공급관은 상기 불활성 가스를 공급하도록 구성되고 상기 가스 공급부의 상기 공급관이 접속되는 접속공의 위치는 상기 원료 가스 공급부의 공급관이 접속되는 접속공의 위치보다 높은 위치인 기판 처리 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 가스 공급 구조에는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부가 접속되는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가스 공급부의 상기 공급관은 상기 불활성 가스를 공급하도록 구성되고, 상기 가스 공급부의 상기 공급관이 접속되는 접속공의 위치는 상기 원료 가스 공급부의 공급관이 접속되는 접속공의 위치보다 높은 위치인 기판 처리 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 가스 공급 구조에는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부가 접속되는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가스 공급부의 상기 공급관은 상기 불활성 가스를 공급하도록 구성되고 상기 가스 공급부의 상기 공급관이 접속되는 접속공의 위치는 상기 원료 가스 공급부의 공급관이 접속되는 접속공의 위치보다 높은 위치인 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반응 가스 공급부는 상기 통 형상의 일단에 접속되고,
    상기 가스 공급부의 상기 공급관은 상기 통 형상의 측면에 접속되는 기판 처리 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서,
    상기 가스 공급 구조에는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부가 접속되는 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 가스 공급부의 상기 공급관은 상기 불활성 가스를 공급하도록 구성되고, 상기 가스 공급부의 상기 공급관이 접속되는 접속공의 위치는 상기 원료 가스 공급부의 공급관이 접속되는 접속공의 위치보다 높은 위치인 기판 처리 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 가스 공급 구조에는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부가 접속되는 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 가스 공급부의 공급관은 상기 불활성 가스를 공급하도록 구성되고, 상기 가스 공급부의 상기 공급관이 접속되는 접속공의 위치는 상기 원료 가스 공급부의 공급관이 접속되는 접속공의 위치보다 높은 위치인 기판 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 원료 가스를 상기 가스 공급 경로로 공급할 때에는 상기 원료 가스 공급부의 밸브를 열림(開), 상기 가스 공급부의 밸브를 열림, 상기 반응 가스 공급부의 밸브를 닫힘(閉)으로 하고,
    상기 반응 가스를 상기 가스 공급 경로로 공급할 때에는 상기 원료 가스 공급부의 밸브를 닫힘, 상기 가스 공급부의 밸브를 열림, 상기 반응 가스 공급부의 밸브를 열림으로 하도록 제어하는 기판 처리 장치.
  20. 기판을 기판 재치부에 재치하는 공정; 및
    상기 기판 재치부의 적어도 일부와 대향하는 챔버 덮개 구조의 중앙에 설치된 가스 공급 경로에 삽입된 튜브를 개재하여 반응 가스 공급부로부터 플라즈마 상태의 반응 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 튜브의 외주측이며 가스 공급 구조에 접속된 가스 공급부로부터 상기 반응 가스와 반응하지 않는 불활성 가스를 공급하여 기판을 처리하는 공정(단, 상기 가스 공급 경로를 구성하는 상기 챔버 덮개의 측벽은 상기 가스 공급 구조의 하면과 접속하는 접속부로부터 기판 재치부로 향할수록 커지도록 구성되고, 상기 가스 공급 구조는 통 형상이고, 상기 튜브의 선단은 상기 측벽 내에 배치되고 상기 통 형상에는 내부에 와류를 형성하는 와류 형성부가 설치되고, 상기 가스 공급부의 공급관은 상기 와류 형성부에 접속됨)
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  21. 기판을 기판 재치부에 재치하는 단계; 및
    상기 기판 재치부의 적어도 일부와 대향하는 챔버 덮개 구조의 중앙에 설치된 가스 공급 경로에 삽입된 튜브를 개재하여 반응 가스 공급부로부터 플라즈마 상태의 반응 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 튜브의 외주측이며 가스 공급 구조에 접속된 가스 공급부로부터 상기 반응 가스와 반응하지 않는 불활성 가스를 공급하여 기판을 처리하는 단계(단, 상기 가스 공급 경로를 구성하는 상기 챔버 덮개의 측벽은 상기 가스 공급 구조의 하면과 접속하는 접속부로부터 기판 재치부로 향할수록 커지도록 구성되고, 상기 가스 공급 구조는 통 형상이고, 상기 튜브의 선단은 상기 측벽 내에 배치되고 상기 통 형상에는 내부에 와류를 형성하는 와류 형성부가 설치되고, 상기 가스 공급부의 공급관은 상기 와류 형성부에 접속됨)
    를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기억하는 기록 매체.
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