KR101923765B1 - 실리콘막의 성막 방법 및 성막 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 얇은 실리콘막을 성막한 경우에도, 고정밀도의 표면 조도를 달성하는 것이 가능한 실리콘막의 성막 방법을 제공한다. 피처리체의 피처리면 실리콘막을 성막하는 실리콘막의 성막 방법은, 피처리체의 피처리면을, 산소 가스와 수소 가스를 사용해서 가스 처리하는 공정(스텝(3))과, 가스 처리한 피처리면 상에 실리콘막을 성막하는 공정(스텝(5))을 구비하고, 스텝(3)과, 스텝(5)을 동일한 처리실 내에 있어서 행한다.

Description

실리콘막의 성막 방법 및 성막 장치{METHOD OF FORMING SILICON FILM AND APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 실리콘막의 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.
피처리체의 피처리면, 예를 들어 실리콘 웨이퍼의 피처리면 상에는, 유기물 등을 포함하는 여러 가지 불순물이 부착되어 있다. 피처리면 상에 부착된 불순물은, 피처리면 상에의 실리콘 원료의 흡착을 저해하는 요인이 된다. 피처리면 상에의 실리콘 원료의 흡착이 저해되면, 핵 생성 밀도가 저하되어, 피처리면 상에는, 표면이 랜덤하게 거칠어진 실리콘막이 성막되어 버린다.
이 때문에, 실리콘막을 성막하기 전에, 피처리면 상에 부착된 불순물의 제거가 행하여진다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 피처리체를 반응실(처리실)에 수용하고, 이 반응 실 내의 온도를 350 내지 400℃로 가열하여, 피처리체에 부착된 유기물을, 산화성 가스(산소 가스) 및 환원성 가스(수소 가스)에 의해 제거하는 처리 방법 및 처리 장치가 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 다결정 실리콘막을 성막하기 전에, 반응관 내에서 피처리체 표면을 오존 분위기에 노출시키어, 피처리체 표면에 흡착되어 있는 흡착 분자를 제거한 후, 동일한 반응관(처리실) 내에서 다결정 실리콘막을 성막하는 다결정 실리콘막의 성막 방법이 기재되어 있다.
일본 특허 제4607347호 공보 일본 특허 공개 평4-290219호 공보
반도체 집적 회로 장치 등의 전자 제품의 제조 분야에 있어서는, 실리콘막의 한층 더한 박막화가 요구되고 있다. 그러나, 현 상황의 실리콘막의 성막 전에 행하여지는 처리, 예를 들어 세정 처리나 불순물 제거 처리에서는, 두꺼운 실리콘막에 대해서는 충분한 표면 조도를 달성할 수 있지만, 얇은 실리콘막을 성막하려고 하면 표면 조도가 악화되기 시작하여, 요구되는 고정밀도의 표면 조도의 달성이 곤란해진다는 사정이 있다.
본 발명은 얇은 실리콘막을 성막한 경우에도, 고정밀도의 표면 조도를 달성하는 것이 가능한 실리콘막의 성막 방법 및 그 성막 방법을 실시하는 것이 가능한 성막 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 형태에 관한 실리콘막의 성막 방법은, 피처리체의 피처리면 상에 실리콘막을 성막하는 실리콘막의 성막 방법으로서, 상기 피처리체의 상기 피처리면을, 산소 가스와 수소 가스를 사용해서 가스 처리하는 제1 공정과, 상기 가스 처리한 상기 피처리면 상에 실리콘막을 성막하는 제2 공정을 구비하고, 상기 제1 공정과 상기 제2 공정을, 동일한 처리실 내에 있어서 행한다.
본 발명의 제2 형태에 관한 성막 장치는, 피처리체의 피처리면 상에 실리콘막을 성막하는 성막 장치로서, 상기 피처리체에 대하여 처리를 실시하는 처리실과, 상기 피처리체를 상기 처리실에 대하여 반입 및 반출하는 반입 반출 장치와, 상기 처리실 내에, 산소 가스, 수소 가스 및 실리콘 원료 가스를 적어도 공급하는 가스 공급 기구와, 상기 처리실 내를 가열하는 가열 장치와, 상기 처리실 내를 배기하는 배기 장치와, 상기 반입 반출 장치, 상기 가스 공급 기구, 상기 가열 장치, 상기 배기 장치를 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 상기 컨트롤러가, 상기 처리실 내에서, 상기 제1 형태에 관한 실리콘막의 성막 방법이 상기 피처리체에 대하여 실시되도록, 상기 가스 공급 기구, 상기 가열 장치, 상기 배기 장치를 제어한다.
본 발명에 의하면, 얇은 실리콘막을 성막한 경우에도, 고정밀도의 표면 조도를 달성하는 것이 가능한 실리콘막의 성막 방법 및 그 성막 방법을 실시하는 것이 가능한 성막 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 피처리면상의 불순물량과 경과 시간과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 2는 측정 시험과 실제의 제조 프로세스와의 대응 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실리콘막의 성막 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 4a는 도 3에 도시하는 시퀀스 중의 피처리체의 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4b는 도 3에 도시하는 시퀀스 중의 피처리체의 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4c는 도 3에 도시하는 시퀀스 중의 피처리체의 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4d는 도 3에 도시하는 시퀀스 중의 피처리체의 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4e는 도 3에 도시하는 시퀀스 중의 피처리체의 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는 DOP 분해물수의 측정 결과를 도시하는 도면이다.
도 6은 DOP 및 측정한 DOP 분해물을 도시하는 도면이다.
도 7은 실리콘 산화물막의 막 두께 측정 결과를 도시하는 도면이다.
도 8은 가스 처리 시간과 실리콘막의 막 두께와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 9는 가스 처리 시간과 실리콘막의 표면 조도 Ra와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 10은 가스 처리 시간과 실리콘막의 면내 균일성과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 12는 가스 처리 온도와 처리실 내의 파티클수와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 13은 가스 처리의 온도와 Haze와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 14는 가스 처리 온도와 실리콘막의 면내 균일성과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 15는 가스 처리 온도와 실리콘막의 표면 조도 Ra와의 관계를 도시하는 도면이다.
본 발명의 실시 형태의 설명에 앞서, 본원 발명자의 지견을 설명한다. 실리콘막을 성막하기 전에는, 피처리체, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)의 피처리면이, 세정 장치를 사용해서 세정된다. 세정 장치에 있어서의 세정에는 웨트 세정이 사용된다. 웨트 세정으로서는, 예를 들어 암모니아수, 과산화수소수 및 물을 혼합한 세정액을 사용하는 APM (ammonium hydrogen-peroxide mixture) 세정 처리가 넓리 실시되고 있다.
APM 세정 처리는, 주지하는 바와 같이, 피처리면 상에 부착된 파티클이나 유기물을 포함하는 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다. 그러나, APM 세정 처리에서는, 실리콘막을 현 상황 이하로 박막화, 예를 들어 2.5㎚ 이하로 박막화하려고 하면, 표면 조도가 악화되는 경향이 관측되었다.
이 원인으로서는, 박막화된 실리콘막을 성막하는 경우, 피처리면의 청정도가, 요구되는 표면 조도에 대응할 수 없는 레벨이라고 생각된다. 따라서, 피처리면의 청정도를 떨어트리는 요인의 하나로서, 세정 처리를 하고 나서 실리콘막의 성막을 개시할 때까지의 사이의 경과 시간이 관계되어 있는 것은 아닌지 추론하였다. 경과 시간은, 대략 세정 장치로부터 성막 장치까지의 반송 시간과 성막 장치의 로딩 에리어부에서의 대기 시간의 합계 시간이다.
(불순물량과 경과 시간과의 관계)
도 1은 피처리면상의 불순물량과 경과 시간과의 관계를 도시하는 도면, 도 2는 측정 시험과 실제의 제조 프로세스와의 대응 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에는, 불순물로서 산소(O), 불소(F) 및 탄소(C)의 양이, 경과 시간 0시간(0H), 4시간(4H) 및 8시간(8H)마다 표시되어 있다.
또한, 불순물량의 측정 시험에 사용하는 샘플 웨이퍼 Wsamp는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(1)의 표면을 열 산화해서 열산화막으로 이루어지는 실리콘 산화물막(2)을 형성하고, 실리콘 산화물막(2) 상에 모니터용 아몰퍼스 실리콘막(51)을 형성함으로써 얻었다. 이어서, 모니터용 아몰퍼스 실리콘막(51)의 표면을 피처리면이라고 가정하고, 모니터용 아몰퍼스 실리콘막(51)의 표면을, 세정 장치(61)를 사용해서 웨트 세정인 APM 세정 처리를 실시하였다. 샘플 웨이퍼 Wsamp는, APM 세정 처리 후, 이소프로필알코올(IPA)을 사용해서 세정 장치(61)로 IPA 건조시켰다.
이후, APM 세정 처리 및 IPA 건조시킨 샘플 웨이퍼 Wsamp를, 0시간, 4시간 및 8시간 방치하였다. 방치한 시간은, 경과 시간을 재현하는 것이며, 세정 장치(61)로부터 성막 장치(62)에의, FOUP(63)를 사용한 반송 시간과, 성막 장치(62)의 로딩 에리어부에 있어서의 대기 시간을 상정한 것이다.
각각 0시간, 4시간 및 8시간 경과 후에, 성막 장치(62)의 성막부에서 모니터용 아몰퍼스 실리콘막(51) 상에 아몰퍼스 실리콘막(3)을 형성하였다. 아몰퍼스 실리콘막(3)을 형성한 후, 모니터용 아몰퍼스 실리콘막(51)과 아몰퍼스 실리콘막(3)과의 계면 부근을, 2차 이온 질량 분석법(SIMS)을 사용해서 산소(O), 불소(F), 탄소(C)의 양을 분석하였다. 그 분석 결과가 도 1에 도시되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 경과 시간이 길어짐에 따라서, 미량이지만, 모니터용 아몰퍼스 실리콘막(51)과 아몰퍼스 실리콘막(3)과의 계면 부근, 즉, 피처리면에 있어서의 불순물의 양은 확실하게 증가하고 있다. 이러한 경향으로부터, 세정 처리를 하고 나서 실리콘막의 성막을 개시할 때까지의 사이의 경과 시간과, 불순물량 사이에는, 밀접한 관계가 있는 것이 뒷받침되었다. 이 이유는, 청정 대기 중이어도 극미량으로 존재하는 불순물이 피처리면에 부착된 것이라고 생각된다.
이 지견에 기초하여, 실리콘막의 성막 방법을 개선하였다. 이하, 개선한 실리콘막의 성막 방법을, 본 발명의 제1 실시 형태로서 설명한다. 실시 형태의 설명 시에는, 전체 도면에 걸쳐, 공통된 부분에는 공통된 참조 부호를 붙인다.
(제1 실시 형태)
<실리콘막의 성막 방법>
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실리콘막의 성막 방법 일례를 도시하는 흐름도, 도 4a 내지 도 4e는 도 3에 도시하는 시퀀스 중의 피처리체의 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
먼저, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 피처리체로서, 예를 들어 실리콘 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)(1)를 준비한다. 웨이퍼(1)의 표면 상에는, 실리콘 산화물막(2)이 형성되어 있다. 실리콘 산화물막(2)은 웨이퍼(1)를 열 산화해서 형성되어도 되고, 웨이퍼(1) 상에 실리콘을 퇴적해서 형성되어도 된다. 실리콘 산화물막(2)의 표면은, 실리콘막이 성막되는 피처리면이며, 피처리면은 유기물을 포함하는 오염물을 제거하기 위해서, 예를 들어 APM 세정 처리 등의 세정 처리가 실시되어 있다.
이어서, 도 3의 스텝(1) 및 도 4b에 도시하는 바와 같이, 세정 처리를 실시한 웨이퍼(1)를 세정 장치(61)로부터 성막 장치(62)의 성막부, 즉, 피처리체에 성막 처리를 실시하는 처리실(101)에 반송하여, 처리실(101) 내에 반입한다.
이어서, 도 3의 스텝(2)에 도시하는 바와 같이, 처리실(101) 내를 대기압으로부터 진공화한 후, 처리실(101) 내의 압력 조정을 행한다. 또한, 온도 조정의 필요가 있으면, 이에 따라서 처리실(101) 내의 온도 조정을 행한다.
이어서, 도 3의 스텝(3) 및 도 4c에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(1)의 피처리면을, 산소(O2) 가스와 수소(H2) 가스를 사용해서 가스 처리한다. 스텝(3)의 처리 조건의 일례는,
O2 가스 유량: 1700sccm
H2 가스 유량: 1000sccm
처리 시간: 30 내지 180min
처리 온도: 300℃
처리 압력: 약 47㎩(0.35Torr)
(본 명세서에 있어서는 1Torr를 133.3㎩라고 정의함)
이다. 스텝(3)에 있어서의 가스 처리에 의해, 웨이퍼(1)의 피처리면, 본 예에 있어서는 실리콘 산화물막(2)의 표면으로부터 유기물을 포함하는 불순물이 제거된다. 스텝(3)은 외부의 세정 처리 장치를 사용한 세정 처리(프리크리닝) 후, 또한 실리콘막의 성막 전에 처리실 내에서 세정하는, 소위 인사이투 프리크리닝이라고도 할 수 있는 스텝이다.
(유기물의 제거 상황과 피처리체의 산화 상황)
<유기물의 제거 상황>
스텝(3)에 사용 가능한 가스로서는 2종류 있다. 하나는 오존(O3) 가스이며, 또 하나는 산소(O2) 가스와 수소(H2) 가스를 혼합한 혼합 가스이다.
유기물의 제거 상황을 확인하기 위해서, 샘플 웨이퍼의 피처리면을, 유기물인 프탈산디옥틸(이하 DOP라고 함)을 사용해서 강제 오염시켰다. 계속해서, 양쪽의 가스 각각으로 가스 처리를 행하고, DOP의 제거 상황을 확인하였다. DOP의 제거 상황의 확인은,
· 가스 처리 없음
·O3 가스 처리(300℃, 5min, O3=200g/Nm3)
·O2 가스+H2 가스 처리(300℃, 30min, H2=10%)
의 조건에서 행하고, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석법(TOF-SIMS)을 사용하여, 비산하는 DOP 분해물의 수를 측정하였다.
도 5는 DOP 분해물수의 측정 결과를 도시하는 도면, 도 6은 DOP 및 측정한 DOP 분해물을 도시하는 도면이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 가스 처리를 하지 않은 샘플 웨이퍼의 경우, DOP 분해물 m/z=57이 약 8만개, DOP 분해물 m/z=104가 약 1만개, DOP 분해물 m/z=149가 약 5만개, 각각 측정되었다.
그에 반해, O3 가스 처리, 및 O2 가스+H2 가스 처리를 한 샘플 웨이퍼의 경우, DOP 분해물 m/z=57이 약 12000 내지 13000개, DOP 분해물 m/z=104가 약 2000개, DOP 분해물 m/z=149가 약 7000 내지 8000개까지 감소하였다.
이 결과로부터, 유기물의 제거 효과는, O3 가스 처리, 및 O2 가스+H2 가스 처리의 양쪽 모두, 거의 동등 레벨인 것이 확인되었다.
<피처리체의 산화 상황>
이어서, 오존 가스, 및 산소 가스와 수소 가스를 혼합한 혼합 가스 각각의 산화력을 확인하였다.
산화력의 확인은,
·베어 실리콘 상태 그대로
·O3 가스 처리(300℃, 5min, O3=200g/Nm3)
·O2 가스+H2 가스 처리(300℃, 30min, H2=10%)
의 조건에서 베어 실리콘, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼를 산화하고, 베어 실리콘의 표면에 형성되는 실리콘 산화물막의 막 두께를 측정하였다.
도 7은 실리콘 산화물막의 막 두께 측정 결과를 도시하는 도면이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 베어 실리콘은, 그대로의 상태에서도 표면에는 약 1.05㎚의 자연 실리콘 산화물막이 형성되어 있다. 베어 실리콘을 O2 가스+H2 가스 처리한 경우에는, 베어 실리콘의 표면에 약 1.10㎚의 실리콘 산화물막이 형성되고, 베어 실리콘을 O3 가스 처리한 경우에는, 베어 실리콘의 표면에 약 1.37㎚의 실리콘 산화물막이 형성되었다.
이 결과로부터, 오존 가스는, 산소 가스와 수소 가스를 혼합한 혼합 가스와 비교해서 산화력이 강한 것이 확인되었다.
O2 가스+H2 가스 처리로 형성되는 실리콘 산화물막의 막 두께는 약 1.1㎚이며, 자연 실리콘 산화물막의 막 두께 약 1.05㎚로 0.05㎚의 차이가 있다. 이것은, 산소 가스와 수소 가스와의 혼합 가스는 대기보다는 산화력은 있지만, 산화력에 거의 차이가 없고, O2 가스+H2 가스 처리에 의한 산화력은 매우 섬세한 것인 것을 나타내고 있다.
이에 비해, O3 가스 처리로 형성되는 실리콘 산화물막의 막 두께는 약 1.37㎚이며, 자연 실리콘 산화물막의 막 두께 약 1.05㎚로 0.32㎚의 차이가 있다. 즉, O3 가스 처리는, O2 가스+H2 가스 처리와 비교해서 약 6배 이상으로 베어 실리콘을 산화한다. 이와 같이, 오존 가스는, 산소 가스와 수소 가스와의 혼합 가스와 비교해서 산화력이 매우 강하다.
오존 가스도, 산소 가스와 수소 가스와의 혼합 가스도, 도 5에 도시한 바와 같이 유기물의 제거에 유효하다. 그러나, 오존 가스는, 산소 가스와 수소 가스와의 혼합 가스와 비교해서 매우 산화력이 강하다. 이 때문에, 실리콘막이 성막되는 피처리면을 불필요하게 거칠게 해버릴 가능성이 있다. 박막화된 실리콘막, 예를 들어 막 두께가 2.5㎚ 이하를 목표로 해서 실리콘막을 피처리면 상에 성막하기 위해서는, 피처리면의 거칠기는 가능한 한 억제되는 것이 바람직하다.
또한, 실리콘막을 성막하고 있을 때, 처리실(101)의 내벽 등, 예기치 못한 개소에도 실리콘막이 성막된다. 예기치 못한 개소에 성막된 실리콘막은, 본래, 성막할 개소에 성막한 막이 아니기 때문에, 피처리면 상에 성막된 실리콘막과 비교하여 막질이 떨어진다. 막질이 떨어진 실리콘막이, 강한 산화력을 갖는 오존 가스에 의해 산화되어 버리면, 막이 박리되어 떨어지거나 해서, 파티클을 발생시키는 원인이 될 수 있다. 처리실(101) 내에 발생한 파티클이 피처리면에 부착되어 버리면, 성막되는 실리콘막의 막질을 저하시켜, 표면 조도를 악화시킨다.
따라서, 박막화된 실리콘막을 성막하기 전에 행하여지는 가스 처리(스텝(3))에 있어서는, 본 실시 형태와 같이, 오존 가스보다도 산화력이 약한, 산소 가스와 수소 가스와의 혼합 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 성막되는 실리콘막의 막질 저하나 표면 조도의 악화를, 오존 가스를 사용하는 경우와 비교하여 억제할 수 있다.
또한, 가스 처리에, 산소 가스와 수소 가스와의 혼합 가스를 사용하는 것은, 오존 가스를 사용하는 경우와 비교하여 산화력의 조절이 가능하게 된다는 이점도 얻을 수 있다. 예를 들어, 수소 가스의 유량을 높이고, 산소 가스의 유량을 낮추면, 혼합 가스의 산화력이 약해지도록 조절할 수 있고, 반대로 수소 가스의 유량을 낮추고, 산소 가스의 유량을 높이면, 혼합 가스의 산화력이 강해지도록 조절할 수 있다. 게다가, 이러한 산화력의 조절을, 매우 섬세하게 행할 수 있다. 상기 혼합 가스는, 그 자체의 산화력이 약하기 때문이다.
이어서, 도 3의 스텝(4)에 도시하는 바와 같이, 처리실(101) 내를 진공화한 후, 처리실(101) 내를 불활성 가스, 예를 들어 질소(N2) 가스에 의해 퍼지한다.
이어서, 도 3의 스텝(5) 및 도 4d에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(1)의 가스 처리한 피처리면 상에 실리콘막(3)을 성막한다. 실리콘 원료 가스로서는, 잘 알려진 실리콘 원료 가스를 사용할 수 있지만, 본 예에서는 디실란(Si2H6) 가스를 사용하였다. 스텝(5)의 처리 조건의 일례는,
Si2H6 가스 유량: 350sccm
처리 시간: 100min
처리 온도: 380℃
처리 압력: 133.3㎩(1Torr)
이다. 스텝(5)에 있어서의 실리콘막의 성막에 의해, 웨이퍼(1)의 피처리면, 본 예에 있어서는 실리콘 산화물막(2)의 표면 상에, 막 두께가 약 5.09 내지 5.19㎚ 정도인 실리콘막(3)이 성막된다. 또한, 상기 처리 조건에서 성막되는 실리콘막(3)은 다결정 실리콘막이 아니고, 아몰퍼스 실리콘막이다.
이어서, 도 3의 스텝(6)에 도시하는 바와 같이, 처리실(101) 내를 진공화한 후, 처리실(101) 내를 불활성 가스, 예를 들어 질소(N2) 가스에 의해 퍼지한다.
이어서, 도 3의 스텝(7)에 도시하는 바와 같이, 처리실(101) 내의 압력을 대기압으로 복귀시킨다.
이어서, 도 3의 스텝(8) 및 도 4e에 도시하는 바와 같이, 실리콘막(3)이 성막된 웨이퍼(1)를 처리실(101)로부터 반출한다. 이에 의해, 제1 실시 형태에 관한 실리콘막의 성막 방법에 따른 실리콘막의 성막 시퀀스가 종료된다.
<가스 처리 시간과 실리콘막의 막 두께와의 관계>
도 8은, 가스 처리 시간과 실리콘막의 막 두께와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8에는, 웨이퍼(1)의 피처리면에 대하여 사전에 세정 장치(61)에 의한 세정 처리를 실시하지 않은 경우(세정 장치(61)에 의한 세정 없음)와, 세정 처리를 실시한 경우(세정 장치(61)에 의한 세정 있음)의 2개의 실측예가 도시되어 있다. 세정 장치(61)에 있어서 행하여지는 세정 처리는, 본 예에서는 APM 세정 처리이다.
또한, 가스 처리의 조건의 일예는,
O2 가스 유량: 1700sccm
H2 가스 유량: 1000sccm
처리 시간: 30min
처리 온도: 300℃
처리 압력: 약 47㎩(0.35Torr)
이다. 또한, 실리콘 성막의 조건의 일예는 도 8 중에 나타낸다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 좌측란에 기재된 “세정 장치에 의한 세정 없음”, 마찬가지로 우측란에 기재된 “세정 장치에 의한 세정 있음”의 양쪽의 경우에 있어서, “가스 처리 없음”보다도 “O2 가스+H2 가스 처리를 한 쪽이, 예를 들어 100min의 실리콘 성막으로 성막되는 실리콘막의 막 두께 쪽이 두꺼워진다. 이것은, 가스 처리를 함으로써, 실리콘막의 인큐베이션 시간이 단축되어 있는 것을 나타낸다.
또한, 세정 장치(61)에 의한 세정의 유무에 관계없이 실리콘막의 인큐베이션 시간이 단축되는 것은, 도 3의 스텝(3)에 나타낸 “가스 처리”가 유효하다는 것을 뒷받침하고 있다. 즉, 스텝(3)에 나타낸 가스 처리를 함으로써, 웨이퍼(1)의 피처리면으로부터 유기물을 포함하는 불순물을, 세정 장치(61)에 의한 세정의 유무에 관계없이 더 제거할 수 있다. 이에 의해, 피처리면의 청정도는, 가스 처리를 하지 않는 경우와 비교하여 더 향상시킬 수 있어, 실리콘막의 박막화에 공헌하는 것이 가능하게 된다.
또한, 가스 처리 시간이 길어짐에 따라서, 100min의 실리콘 성막 시간에서 성막되는 실리콘막의 막 두께는 두꺼워져 간다. 이것은, 웨이퍼(1)의 피처리면의 청정도는 가스 처리 시간에 의존하고, 가스 처리 시간을 조절함으로써 웨이퍼(1)의 피처리면의 청정도를 제어할 수 있다. 다시 말하면, 웨이퍼(1)의 피처리면의 청정도를 보다 향상시키기 위해서는, 가스 처리 시간을 길게 하면 된다.
또한, 인큐베이션 시간이 단축되는 것은, 웨이퍼(1)의 피처리면 상에의 실리콘의 핵 발생 밀도가 높아지고 있는 것을 나타낸다. 실리콘의 핵 발생 밀도가 높아지면, 핵이 성기게 발생하는 경우와 비교해서 성막되는 실리콘막의 표면 조도는 개선된다.
<가스 처리 시간과 실리콘막의 표면 조도 Ra와의 관계>
도 9는, 가스 처리 시간과 실리콘막의 표면 조도 Ra와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 가스 처리를 함으로써, 가스 처리를 하지 않는 경우와 비교하여 실리콘막의 표면 조도 Ra는 개선되는 것이 확인되었다. 표면 조도 Ra도 또한, 가스 처리 시간 의존성을 갖고 있으며, 가스 처리 시간을 길게 함에 따라서 표면 조도 Ra는 보다 양호, 즉 웨이퍼의 표면 조도 Ra(웨이퍼(1)의 피처리면 측의 표면 조도 Ra)에 근접해 간다.
이렇게 제1 실시 형태에 관한 실리콘막의 성막 방법에 있어서는, 웨이퍼(1)의 피처리면 상에 실리콘막(3)을 성막하기 전에, 동일한 처리실 내에서, O2 가스와 H2 가스와의 혼합 가스를 사용해서 피처리면을 가스 처리한다. 이에 의해, 실리콘막(3)의 인큐베이션 시간을 단축할 수 있고, 성막되는 실리콘막(3)의 표면 조도 Ra를, 예를 들어 실리콘막(3)이 성막되는 웨이퍼(1) 원래의 표면 조도 Ra에 근접하도록 개선할 수 있다.
따라서, 제1 실시 형태에 관한 실리콘막의 성막 방법에 의하면, 얇은 실리콘막을 성막한 경우에도, 고정밀도의 표면 조도를 달성하는 것이 가능한 실리콘막의 성막 방법을 제공할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 관한 실리콘막의 성막 방법에 의하면, 실리콘막의 면내 균일성도 개선할 수 있음이 확인되었다.
<가스 처리 시간과 실리콘막의 면내 균일성과의 관계>
도 10은, 가스 처리 시간과 실리콘막의 면내 균일성과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 가스 처리를 함으로써, 가스 처리를 하지 않는 경우와 비교하여 실리콘막의 면내 균일성(웨이퍼(1)의 면 내)도, 보다 균일한 막 두께가 되도록 개선된다. 실리콘막의 면내 균일성도 아울러 향상된다는 것은, 이후, 더욱 진전될 웨이퍼의 대구경화에도 추종 가능한 것을 나타내고 있다.
또한, 실리콘막의 면내 균일성도 또한 가스 처리 시간에 의존한다. 이 때문에, 보다 양호한 면내 균일성을 얻고자 하는 경우에는, 가스 처리 시간을 길게 하면 된다.
또한, 인큐베이션 시간, 실리콘막의 표면 조도 Ra 및 실리콘막의 면내 균일성의 어느 것에 있어서도, 가스 처리 시간을 길게함으로써 단축, 또는 개선된다 라고 하는, 실리콘막의 박막화에 있어서 바람직한 방향으로 진행된다. 그러나, 가스 처리 시간을 함부로 길게 하는 것은, 스루풋이 불필요한 악화를 초래하게 된다. 이 때문에, 예를 들어 “반도체 집적 회로 장치의 제조”라는, 실사용상의 관점을 고려하면, 가스 처리 시간은 180min 이하가 좋을 것이다.
또한, 스루풋의 악화를 염려하여, 가스 처리 시간을 과도하게 단축해 버리면 “피처리면의 청정도의 향상”이라는 효과가 쇠퇴되어 버린다. 보다 유효한 효과를 얻기 위해서는, 가스 처리 시간은 30min 이상이 좋을 것이다.
(제2 실시 형태)
제2 실시 형태는, 상기 제1 실시 형태에 관한 실리콘막의 성막 방법을 실시하는 것이 가능한 성막 장치의 일례에 관한다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 성막 장치(100)는 하단이 개구된 천장이 있는 원통체 형상의 처리실(101)을 갖고 있다. 처리실(101)의 전체는, 예를 들어 석영에 의해 형성되어 있다. 처리실(101) 내의 천장에는, 석영제의 천장판(102)이 설치되어 있다. 처리실(101)의 하단 개구부에는, 예를 들어 스테인레스 스틸에 의해 원통체 형상으로 성형된 매니폴드(103)가 O링 등의 시일 부재(104)를 개재해서 연결되어 있다.
매니폴드(103)는 처리실(101)의 하단을 지지하고 있다. 매니폴드(103)의 하방으로부터는, 피처리체로서 복수매, 예를 들어 50 내지 100매의 반도체 웨이퍼, 본 예에서는, 실리콘 웨이퍼(1)를 복수매 높이 방향으로 적재하는 것이 가능한 석영제의 종형 웨이퍼 보트(105)가 처리실(101) 내에 삽입 가능하게 되어 있다. 종형 웨이퍼 보트(105)는 복수개의 지주(106)를 갖고, 지주(106)에 형성된 홈(도시하지 않음)에 의해 복수매의 웨이퍼(1)가 높이 방향으로 지지되도록 되어 있다.
종형 웨이퍼 보트(105)는 석영제의 보온통(107)을 개재해서 테이블(108) 상에 적재되어 있다. 테이블(108)은 매니폴드(103)의 하단 개구부를 개폐하는, 예를 들어 스테인레스 스틸제의 덮개부(109)를 관통하는 회전축(110) 상에 지지된다. 회전축(110)의 관통부에는, 예를 들어 자성유체 시일(111)이 설치되어, 회전축(110)을 기밀하게 시일하면서 회전 가능하게 지지하고 있다. 덮개부(109)의 주변부와 매니폴드(103)의 하단부 사이에는, 예를 들어 O링으로 이루어지는 시일 부재(112)가 설치되어 있다. 이에 의해 처리실(101) 내의 시일성이 유지되어 있다. 회전축(110)은, 예를 들어 보트 엘리베이터 등의 승강 기구(도시하지 않음)에 지지된 아암(113)의 선단에 부착되어 있다. 이에 의해, 웨이퍼 보트(105) 및 덮개부(109) 등은, 일체적으로 승강되어 처리실(101) 내에 대하여 삽입 분리된다.
성막 장치(100)는 처리실(101) 내에, 처리에 사용하는 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구(114)와, 처리실(101) 내에, 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 기구(115)를 갖고 있다.
처리 가스 공급 기구(114)는, O2 가스 공급원(117a), H2 가스 공급원(117b) 및 실리콘 원료 가스 공급원(117c)을 포함하여 구성되어 있다.
본 예에 있어서는, O2 가스 공급원(117a)은 O2 가스를, H2 가스 공급원(117b)은 H2 가스를, 실리콘 원료 가스 공급원(117c)은 실리콘 원료 가스로서 Si2H6 가스를, 각각 처리실(101) 내에 공급한다.
불활성 가스 공급 기구(115)는, 불활성 가스 공급원(120)을 포함하여 구성되어 있다. 불활성 가스 공급원(120)은 불활성 가스로서 N2 가스를, 처리실(101) 내에 공급한다.
O2 가스 공급원(117a)은, 유량 제어기(121a) 및 개폐 밸브(122a)를 통하여, 분산 노즐(123a)에 접속되어 있다. 마찬가지로, H2 가스 공급원(117b)은 유량 제어기(121b) 및 개폐 밸브(122b)를 통하여 도시하지 않은 분산 노즐(123b)에, 마찬가지로, 실리콘 원료 가스 공급원(117c)은 유량 제어기(121c) 및 개폐 밸브(122c)를 통하여 분산 노즐(123c)에, 각각 접속되어 있다.
분산 노즐(123a 내지 123c)은 석영관으로 이루어지고, 매니폴드(103)의 측벽을 내측으로 관통해서 상측 방향으로 굴곡되어 수직으로 연장된다. 분산 노즐(123a 내지 123c)의 수직 부분에는, 복수의 가스 토출 구멍(124a 내지 124c)이 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. O2 가스, H2 가스, 실리콘 원료 가스는 각각, 가스 토출 구멍(124a 내지 124c)으로부터 처리실(101) 내를 향해서 수평 방향으로 대략 균일하게 토출된다.
불활성 가스 공급원(120)은 유량 제어기(121d) 및 개폐 밸브(122d)를 통하여, 노즐(128)에 접속되어 있다. 노즐(128)은, 매니폴드(103)의 측벽을 관통하고, 그 선단으로부터 불활성 가스를 처리실(101) 내에 수평 방향을 향해서 토출시킨다.
처리실(101) 내의, 분산 노즐(123a 내지 123c)과 반대측 부분에는, 처리실(101) 내를 배기하기 위한 배기구(129)가 형성되어 있다. 배기구(129)는 처리실(101)의 측벽을 상하 방향으로 깎아냄으로써 가늘고 길게 형성되어 있다. 처리실(101)의 배기구(129)에 대응하는 부분에는, 배기구(129)를 덮도록 단면이 역 ㄷ자 형상으로 성형된 배기구 커버 부재(130)가 용접에 의해 설치되어 있다. 배기구 커버 부재(130)는, 처리실(101)의 측벽을 따라 상방으로 연장되어 있고, 처리실(101)의 상방에 가스 출구(131)를 규정하고 있다. 가스 출구(131)에는, 진공 펌프 등을 포함하는 배기 기구(132)가 접속된다. 배기 기구(132)는, 처리실(101) 내를 배기함으로써 처리에 사용한 처리 가스의 배기 및 처리실(101) 내의 압력을 처리에 따른 처리 압력으로 한다.
처리실(101)의 외주에는 통체 형상의 가열 장치(133)가 설치되어 있다. 가열 장치(133)는, 처리실(101) 내에 공급된 처리 가스를 활성화함과 함께, 처리실(101) 내에 수용된 피처리체, 본 예에서는 웨이퍼(1)를 가열한다.
성막 장치(100)의 각 부의 제어는, 예를 들어 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 컨트롤러(150)에 의해 행하여진다. 컨트롤러(150)에는, 유저 인터페이스(151)가 접속되어 있다. 유저 인터페이스(151)는, 오퍼레이터가 성막 장치(100)를 관리하기 위해서, 커맨드의 입력 조작 등을 행하기 위한 터치 패널 디스플레이나 키보드 등을 포함하는 입력부 및 성막 장치(100)의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등을 포함하는 표시부가 구비되어 있다.
컨트롤러(150)에는 기억부(152)가 접속되어 있다. 기억부(152)는, 성막 장치(100)에서 실시되는 각종 처리를 컨트롤러(150)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라서 성막 장치(100)의 각 구성부에 처리를 실시시키기 위한 프로그램 즉 레시피가 저장된다. 레시피는, 예를 들어 기억부(152) 내의 기억 매체에 기억된다. 기억 매체는, 하드 디스크나 반도체 메모리이어도 되고, CD-ROM, DVD, 플래시 메모리 등의 가반성의 것이어도 된다. 또한, 다른 장치로부터, 예를 들어 전용 회선을 통하여 레시피를 적절히 전송시키도록 해도 된다. 레시피는, 필요에 따라, 유저 인터페이스(151)로부터의 지시 등에 의해 기억부(152)로부터 판독되고, 판독된 레시피에 따른 처리를 컨트롤러(150)가 실시함으로써, 성막 장치(100)는 컨트롤러(150)의 제어 하에서, 원하는 처리가 실시된다.
본 예에서는, 컨트롤러(150)의 제어 하에서, 상기 제1 실시 형태에 관한 실리콘막의 성막 방법을 실시한다. 상기 제1 실시 형태에 관한 실리콘막의 성막 방법은, 도 11에 도시하는 바와 같은 성막 장치(100)에 의해 실시할 수 있다.
(제3 실시 형태)
제3 실시 형태는, 상기 제1 실시 형태에 관한 실리콘막의 성막 방법을 실시 시에 채용하는 것이 바람직한 방법의 예에 관한다. 또한, 제3 실시 형태에 있어서 설명하는 방법에 대해서도, 상기 제2 실시 형태에 있어서 설명한 성막 장치(100)에 의해 실시하는 것이 가능한 것은 물론이다.
<제1 예: 가스 처리의 처리 온도>
가스 처리의 처리 온도는, 실리콘막(3)의 성막 온도 이하로 하는 것이 바람직하다. 실리콘막(3)의 성막 공정에 있어서는, 실리콘막이 웨이퍼(1)의 피처리면상뿐만 아니라, 웨이퍼 보트, 예를 들어 종형 웨이퍼 보트(105)의 표면 상이나, 나아가서는 처리실(101)의 내벽 위에도 퇴적된다. 실리콘막(3)을 성막하는 처리실(101)의 내부에, 의도하지 않은 실리콘막이 퇴적된 상태 그대로 가스 처리를 행하면, 실리콘막(3)의 성막 온도에서는 전부 휘발할 수 없었던 휘발 성분이 휘발되어, 가스를 발생시키는 경우가 있다. 의도하지 않은 실리콘막 중에서 발생한 가스는, 예를 들어 가스 처리의 분위기와 반응하여, 처리실(101)의 내부에 파티클을 발생시킨다. 만일, 이러한 파티클이 웨이퍼(1)의 피처리면 상에 부착되면, 피처리면 상에 형성되는 실리콘막(3)의 막질을 악화시킬 가능성이 있다.
도 12는, 가스 처리 온도와 처리실 내의 파티클수와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 가스 처리의 온도가 높아지면, 처리실(101)을 비산하는 파티클이 상승한다. 본 측정에서는, 가스 처리의 온도 350℃까지는 파티클의 비산이 관측되지 않았지만, 가스 처리의 온도 400℃ 이상이 되면 파티클의 비산이 관측되었다. 게다가, 검출기의 검출 한계를 초과하는 양이었다. 350℃와 400℃ 사이에는, 실리콘막(3)의 성막 온도 380℃가 있다. 성막 온도 380℃가, 처리실(101) 내에 파티클을 발생시키는 스레숄드라고 추측된다.
도 13은, 가스 처리의 온도와 Haze와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 가스 처리 온도가 성막 온도 380℃ 이하, 예를 들면, 300℃, 350℃에서는, Haze가 약 1.3ppm이었고, 가스 처리 온도가 성막 온도를 초과하는 500℃에서는 약 2.0ppm로 상승하였다. 이것은, 실리콘막(3)의 표면이 흐리고, 표면 조도가 악화되어 있는 것을 나타내고 있다.
따라서, 가스 처리의 처리 온도는 실리콘막(3)의 성막 온도 이하로 하여, 가스 처리 시, 처리실(101)의 내부에 퇴적되어 있던 의도하지 않은 실리콘막으로부터의 가스의 발생을 억제한다. 이와 같이 하여, 처리실(101)의 내부에 불필요한 파티클의 비산을 억제하여, 표면 조도의 악화를 억제하는 것이 바람직하다.
또한, 가스 처리의 조건은,
O2 가스 유량: 1700sccm
H2 가스 유량: 1000sccm
처리 시간: 30min
처리 온도: 300℃, 350℃, 400℃, 500℃, 600℃
처리 압력: 약 47㎩(0.35Torr)
이다. 또한, 실리콘 성막의 조건은 도 12, 도 13 중에 나타낸다.
또한, 종형 웨이퍼 보트(105) 위 및 처리실(101)의 내벽 위 등에 퇴적된 의도하지 않은 실리콘막은, 클리닝을 행함으로써 제거할 수 있다. 그러나, 실리콘막(3)을 성막할 때마다 클리닝을 행하는 것은 스루풋의 저하로 이어진다. 이 때문에, 유저로부터 클리닝의 빈도를 낮추고자 하는 요구가 이루어지는 경우가 있다. 이와 같은 요구에 대해서도, 가스 처리의 처리 온도를 실리콘막(3)의 성막 온도 이하로 하는 것은, 클리닝의 빈도를 낮추는 것을 가능하게 하므로 유용하다.
또한, 웨이퍼 보트가 종형 웨이퍼 보트(105)인 경우에는, 처리실(101) 내의 프로세스 환경을 안정시키는 등의 관점에서, 종형 웨이퍼 보트(105)의 중단부에 실사용에 이용되는 웨이퍼(이하 프라임 웨이퍼라고 함)를 적재하고, 종형 웨이퍼 보트(105)의 상단부 및 하단부에는, 실사용에 이용되지 않는 더미 웨이퍼를 적재하는 경우가 있다. 이 경우에는, 예를 들어 중단부에 복수매의 프라임 웨이퍼를, 상단부 및 하단부의 각각에 복수매의 더미 웨이퍼를 적재한 상태에서, 가스 처리 공정 및 실리콘막(3)의 성막 공정을 행한다.
프라임 웨이퍼는, 가스 처리 공정 및 실리콘막(3)의 성막 공정이 종료된 후, 새로운 프라임 웨이퍼으로 교환되지만, 더미 웨이퍼는 설계된 사용 횟수에 도달할 때까지 교환되지 않고, 사용 횟수에 도달한 후, 새로운 더미 웨이퍼로 교환된다.
즉, 처리실(101)의 내벽이나 종형 웨이퍼 보트(105) 등의 표면에 실리콘막이 없고, 클린한 상태이었다고 해도, 더미 웨이퍼의 표면에는 실리콘막이 퇴적되어 있는 경우가 있다. 더미 웨이퍼의 표면에 퇴적된 실리콘막도, 가스 처리 시, 처리실(101)의 내부에 불필요한 파티클을 발생시키는 하나의 요인이 된다.
이러한, 예를 들어 처리실(101) 내의 프로세스 환경의 안정화를 위해서 더미 웨이퍼를 사용한다는 관점에서도, 가스 처리의 처리 온도를 실리콘막(3)의 성막 온도 이하로 하는 것은, 파티클의 억제에 유효하다.
또한, 본 예에 있어서는, 복수매의 더미 웨이퍼를 종형 웨이퍼 보트(105)의 상단부 및 하단부의 각각에 적재한 예를 설명했지만, 종형 웨이퍼 보트(105)에의 더미 웨이퍼의 적재 방법은, 이에 한정되는 것이 아니고, 필요에 따른 임의의 적재 패턴으로 적재되어도 된다.
또한, 가스 처리의 온도가 성막 온도 이하인 경우, 가스 처리 온도는, 보다 성막 온도에 근접한 쪽이 좋은 경우도 있다.
도 14는 가스 처리 온도와 실리콘막의 면내 균일성과의 관계를 도시하는 도면, 도 15는 가스 처리 온도와 실리콘막의 표면 조도 Ra와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 실리콘막(3)의 성막 온도가 380℃인 경우, 가스 처리 온도가 300℃보다도 350℃의 쪽이, 실리콘막의 면내 균일성이 약 ±3.2%에서 약 ±2.7%로 개선된다.
또한, 실리콘막(3)의 표면 조도 Ra에 대해서도, 도 15에 도시하는 바와 같이, 가스 처리 온도가 300℃보다도 350℃의 쪽이, 약 0.203㎚에서 약 0.199㎚로 개선된다.
이와 같이, 가스 처리의 온도를 성막 온도 이하로 한 경우, 가스 처리 온도는, 보다 성막 온도에 근접한 쪽이 바람직하다.
또한, 가스 처리의 조건은,
O2 가스 유량: 1700sccm
H2 가스 유량: 1000sccm
처리 시간: 30min
처리 온도: 300℃ 또는 350℃
처리 압력: 약 47㎩(0.35Torr)
이다. 또한, 실리콘 성막의 조건은 도 14, 도 15 중에 나타낸다.
<가스 처리 중에 있어서의 피처리체의 상태>
가스 처리를 하고 있는 동안, 웨이퍼(1)는 정지시키고 있어도 되지만, 회전시키는 쪽이 유기물을 포함하는 불순물의 제거 효과가 높아진다. 이 때문에, 가스 처리는, 웨이퍼(1)를 회전시키면서 행하는 것이 바람직하다.
특히, 도 11에 도시한 성막 장치(100)와 같이, O2 가스 및 H2 가스를, 웨이퍼(1)의 피처리면을 따라 공급하는 경우에는, 웨이퍼(1)를 회전시킴으로써, 웨이퍼(1)를 정지시키는 경우와 비교하여, O2 가스 및 H2 가스를 웨이퍼(1)의 피처리면 전체에 균일하게 공급하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, O2 가스 및 H2 가스를, 웨이퍼(1)의 피처리면을 따라 공급하는 경우에는, 웨이퍼를 회전시키면서 가스 처리를 행하는 것이 바람직하다.
또한, 웨이퍼(1)를 높이 방향으로 적재하는 종형 웨이퍼 보트(105)는, 처리실(101)의 하방으로부터 처리실(101)의 내부에 삽입된다. 이때, 처리실(101) 부근의 기류가 흐트러져, 처리실(101)의 내부, 또는 로딩 에리어부의 내부에 존재하고 있던 파티클이나 불순물이 말려 올라갈 가능성이 있다. 말려 올라간 파티클이나 불순물은, 종형 웨이퍼 보트(105)에 적재된 웨이퍼(1)의 테두리 부분에 부착되기 쉽다. 즉, 웨이퍼(1)의 중앙 부분보다도 테두리 부분 쪽이, 파티클이나 불순물의 존재 확률이 높다. 웨이퍼(1)의 테두리에 많이 부착되어 있는 파티클이나 불순물은, 가스 처리를, 웨이퍼(1)를 정지시켜서 행하는 것 보다도 회전시키면서 행하는 쪽이, 더 효율적으로 제거할 수 있다.
이상, 본 발명을 제1 내지 제3 실시 형태를 따라서 설명했지만, 본 발명은 상기 제1 내지 제3 실시 형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형 가능하다.
예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서는 처리 조건을 구체적으로 예시했지만, 처리 조건은, 상기 구체적인 예시에 한정되는 것은 아니다. 처리 조건은, 예를 들어 피처리체를 수용하는 처리실(101)의 용적이나, 처리 압력의 변경 등에 따라서 변경하는 것이 가능하다.
그 밖에, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형될 수 있다.
1 실리콘 웨이퍼
2 실리콘 산화물막
3 실리콘막

Claims (19)

  1. 피처리체의 피처리면 상에 실리콘막을 성막하는 실리콘막의 성막 방법으로서,
    상기 피처리체에 대하여 제1 세정 처리를 실시하는 제1 공정과,
    상기 제1 세정 처리를 실시한 상기 피처리체를, 처리실로 반송해서 상기 처리실 내에 반입하는 제2 공정과,
    상기 처리실 내에서, 상기 피처리체의 상기 피처리면을, 산소 가스와 수소 가스를 사용한 가스 처리에 의해 제2 세정 처리를 실시하는 제3 공정과,
    상기 처리실 내에서, 대기에 폭로하지 않고 연속해서, 상기 가스 처리한 상기 피처리면 상에, 막 두께가 2.5㎚ 이하인 실리콘 막을 형성하는 제4 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 실리콘막의 성막 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 공정에 있어서의 상기 가스 처리의 처리 온도를, 상기 제4 공정에 있어서의 상기 실리콘막의 성막 온도 이하로 하는 실리콘막의 성막 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제4 공정에 있어서의 상기 실리콘막의 성막 온도는, 상기 실리콘막을 성막가능한 온도 이상이고 400℃ 이하로 하는 실리콘막의 성막 방법.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 공정 및 제3 공정은, 상기 피처리면 상에서 유기물을 포함하는 불순물을 제거하는 것을 특징으로하는 실리콘막의 성막 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 공정에 있어서의 상기 가스 처리의 처리 온도는, 상기 피처리면 상으로부터 유기물을 제거 가능한 온도 이상 300℃ 이하로 하는 실리콘막의 성막 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 공정에 있어서의 상기 가스 처리의 처리 압력을, 상기 제4 공정에 있어서의 상기 실리콘막의 성막 압력 미만으로 하는 실리콘막의 성막 방법.
  9. 삭제
  10. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피처리체는, 상기 피처리체를 복수매 적재하는 것이 가능한 피처리체 보트에 적재되어 상기 처리실 내에 반입되고,
    상기 복수매의 피처리체에 대하여, 상기 제3 공정과 상기 제4 공정을, 동일한 처리실 내에 있어서 행하는 실리콘막의 성막 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 피처리체 보트는, 상기 피처리체를 복수매 높이 방향으로 적재하는 것이 가능한 종형 피처리체 보트인 실리콘막의 성막 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 종형 피처리체 보트에, 실사용에 이용되는 프라임 피처리체와, 실사용에 이용되지 않는 더미 피처리체를 적재한 상태에서,
    상기 제3 공정과 상기 제4 공정을 행하는 실리콘막의 성막 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프라임 피처리체는, 상기 종형 피처리체 보트의 중단부에 적재되고,
    상기 더미 피처리체는, 상기 종형 피처리체 보트의 상단부 및 하단부에 적재되는 실리콘막의 성막 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 프라임 피처리체는, 상기 제3 공정과 상기 제4 공정이 종료된 후에 새로운 프라임 피처리체로 교환하고,
    상기 더미 피처리체는, 상기 제3 공정과 상기 제4 공정이 종료된 후, 또한 설계된 사용 횟수에 도달한 후, 새로운 더미 피처리체로 교환하는 실리콘막의 성막 방법.
  15. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 공정은, 상기 피처리체를 회전시키면서 행하는 실리콘막의 성막 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제3 공정에 있어서, 상기 산소 가스 및 상기 수소 가스는, 상기 피처리체의 피처리면을 따라 공급되는 실리콘막의 성막 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 피처리체의 피처리면 상에 실리콘막을 성막하는 성막 장치로서,
    상기 피처리체에 대하여 처리를 실시하는 처리실과,
    상기 피처리체를 상기 처리실에 대하여 반입 및 반출하는 반입 반출 장치와,
    상기 처리실 내에, 산소 가스, 수소 가스 및 실리콘 원료 가스를 적어도 공급하는 가스 공급 기구와,
    상기 처리실 내를 가열하는 가열 장치와,
    상기 처리실 내를 배기하는 배기 장치와,
    상기 반입 반출 장치, 상기 가스 공급 기구, 상기 가열 장치, 상기 배기 장치를 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러가, 상기 처리실 내에 있어서, 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 기재된 실리콘막의 성막 방법이 상기 피처리체에 대하여 실시되도록, 상기 가스 공급 기구, 상기 가열 장치, 상기 배기 장치를 제어하는 성막 장치.
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