KR101928134B1 - 성막 장치 - Google Patents

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히토시 가토
시게히로 미우라
히로유키 기구치
가츠요시 아이카와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 기판의 면내의 둘레 방향에 있어서의 막 두께의 균일성을 높게 함과 함께, 성막 장치의 제조 비용을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
진공 용기 내에 있어서, 기판을 적재 영역에 적재하여 공전시키기 위한 회전 테이블과, 상기 회전 테이블의 가스 공급 영역에 상기 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와, 상기 회전 테이블의 타면측에 설치되고, 당해 회전 테이블의 회전 방향을 따라 회전 가능한 제1 기어와, 상기 제1 기어에 맞물리고, 상기 적재 영역과 함께 공전하도록 설치되고, 자전함으로써 기판이 자전하도록 당해 적재 영역을 회전시키는 유성 기어로 이루어지는 제2 기어와, 상기 제1 기어를 회전시켜, 상기 기판의 자전 속도를 조정하기 위한 회전 구동부를 구비하도록 장치를 구성한다. 그에 의해, 기판을 자전시키기 위한 상기 회전 구동부를 설치하는 수를 억제할 수 있다.

Description

성막 장치{FILM FORMING APPARATUS}
본 발명은 처리 가스를 기판에 공급하여 박막을 얻는 성막 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라 함) 등의 기판에 실리콘 산화물(SiO2) 등의 박막을 성막하는 방법으로서, 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition)를 행하는 성막 장치가 알려져 있다. 이 성막 장치의 일례로서, 그 내부가 진공 분위기로 되는 처리 용기 내에 예를 들어 웨이퍼가 적재되는 회전 테이블이 설치되는 장치가 있다. 회전 테이블 상에는, 예를 들어 실리콘 산화막의 원료로 되는 원료 가스를 토출하는 가스 노즐과, 이 원료 가스를 산화하는 산화 가스를 토출하는 가스 노즐이 배치된다. 그리고, 회전 테이블의 회전에 의해 웨이퍼가 공전하고, 원료 가스가 공급되는 흡착 영역과, 산화 가스가 공급되는 산화 영역을 웨이퍼가 교대로 반복하여 통과하여, 상기 실리콘 산화막이 형성된다.
상기 ALD에 있어서 웨이퍼의 면내의 막 두께 분포를 제어하기 위해서는, 웨이퍼에 흡착되는 원료 가스의 분포를 제어하는 것이 필요하며, 따라서, 상기한 성막 장치에 있어서, 원료 가스의 가스 노즐에 형성되는 토출구의 수 및 위치에 관한 조정이 적절히 행해진다. 또한, 가스 노즐의 형상에 관한 선택이나 흡착 영역과 산화 영역을 구획하기 위해 공급되는 분리 가스의 공급량의 조정, 원료 가스 중에 있어서의 캐리어 가스의 농도의 조정 등도 적절히 행해진다.
그런데, 웨이퍼의 주연부와 중앙부에 관해서는 성막 처리 후에 행해지는 에칭 처리에 의해, 각각의 에칭 레이트를 조정 가능한 경우가 있다. 그 경우에는, 에칭 후에 주연부와 중앙부에서 막 두께를 맞출 수 있으므로, 특히 웨이퍼의 둘레 방향에 대해, 균일성 높은 막 두께가 얻어지도록 요구된다. 그러나, 상기의 공전에 의해, 웨이퍼의 각 부는 회전 테이블의 회전 중심으로부터 소정의 거리만큼 이격된 동일한 궤도를 반복하여 이동한다. 따라서, 흡착 영역에 있어서의 원료 가스의 분포의 편차는, 웨이퍼에 있어서 당해 회전 테이블의 직경 방향을 따라 보았을 때의 막 두께의 편차로 되어 나타날 우려가 있고, 상기한 토출구에 관한 조정 등으로는, 이 막 두께의 편차를 충분히 해소할 수 없을 우려가 있었다.
특허문헌 1에 있어서는, 상기의 회전 테이블에 복수의 웨이퍼의 적재 영역을 형성하고, 또한 적재 영역에 대해 각각 설치된 복수의 회전 기구에 의해, 공전 중의 각 웨이퍼를 자전시키는 것에 대해 기재되어 있다. 그러나, 그와 같이 회전 기구를 복수 설치하는 것은, 장치의 제조 비용을 상승시켜 버린다.
일본 특허 제4817210호
본 발명은 이러한 사정하에 이루어진 것으로, 그 목적은, 회전 테이블에 적재된 기판을 공전시켜 성막을 행하는 데 있어서, 기판의 면내의 둘레 방향에 있어서의 막 두께의 균일성을 높게 함과 함께, 성막 장치의 제조 비용을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 성막 장치는, 처리 가스를 기판에 공급하여 박막을 얻는 성막 장치로서,
진공 용기 내에 배치되고, 그 일면측에 형성되는 적재 영역에 기판을 적재하여 공전시키기 위한 회전 테이블과,
상기 회전 테이블의 일면측에 있어서의 가스 공급 영역에 상기 처리 가스를 공급하고, 상기 공전에 의해 당해 가스 공급 영역을 복수회 반복하여 통과하는 기판에 성막을 행하기 위한 처리 가스 공급 기구와,
상기 회전 테이블의 타면측에 설치되고, 당해 회전 테이블의 회전 방향을 따라 회전 가능한 제1 기어와,
상기 제1 기어에 맞물리고, 상기 적재 영역과 함께 공전하도록 설치되고, 자전함으로써 기판이 자전하도록 당해 적재 영역을 회전시키는 유성 기어로 이루어지는 제2 기어와,
상기 제1 기어를 회전시켜, 상기 기판의 자전 속도를 조정하기 위한 회전 구동부를 구비한다.
본 발명에 따르면, 회전 테이블의 회전 방향을 따라 회전하는 제1 기어와, 상기 회전 테이블의 회전에 의해 자전함과 함께 공전하고, 상기 자전에 의해 상기 회전 테이블의 일면측의 적재 영역에 적재된 기판을 자전시키는 유성 기어로 이루어지는 제2 기어와, 상기 제1 기어를 회전시키는 회전 구동부를 구비한다. 기판이 자전함으로써, 처리 가스의 공급 영역에 기판이 위치할 때마다, 당해 기판의 방향을 바꿀 수 있으므로, 기판의 둘레 방향에 있어서의 막 두께의 균일성을 높게 할 수 있다. 또한, 기판을 자전시키기 위한 모터를 포함하는 상기 회전 구동부를 적재 영역마다 복수 설치할 필요가 없어지므로, 성막 장치의 제조 비용을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 성막 장치의 종단 측면도이다.
도 2는 상기 성막 장치의 횡단 평면도이다.
도 3은 상기 성막 장치의 종단 사시도이다.
도 4는 상기 성막 장치의 내부를 도시하는 사시도이다.
도 5는 상기 성막 장치의 회전 테이블의 표면을 도시하는 분해 사시도이다.
도 6은 상기 회전 테이블의 이면측 사시도이다.
도 7은 각 기어의 회전 동작을 도시하는 설명도이다.
도 8은 성막 처리 시에 있어서의 웨이퍼의 위치 및 방향을 도시하는 설명도이다.
도 9는 성막 처리 시에 있어서의 웨이퍼의 위치 및 방향을 도시하는 설명도이다.
도 10은 성막 처리 시에 있어서의 웨이퍼의 위치 및 방향을 도시하는 설명도이다.
도 11은 성막 처리 시에 있어서의 웨이퍼의 위치 및 방향을 도시하는 설명도이다.
도 12는 상기 성막 처리 시에 있어서의 상기 회전 테이블 상의 가스의 흐름을 도시하는 설명도이다.
도 13은 상기 성막 장치의 회전 테이블의 하방의 가스의 흐름을 도시하는 설명도이다.
도 14는 다른 기어의 구성예를 나타내는 설명도이다.
도 15는 평가 시험에 있어서의 웨이퍼의 막 두께 분포를 나타내는 모식도이다.
도 16은 평가 시험에 있어서의 웨이퍼의 막 두께 분포를 나타내는 모식도이다.
도 17은 평가 시험에 있어서의 웨이퍼의 막 두께 분포를 나타내는 그래프도이다.
도 18은 평가 시험에 있어서의 웨이퍼의 막 두께 분포를 나타내는 그래프도이다.
본 발명의 진공 처리 장치의 일 실시 형태이며, 기판인 웨이퍼(W)에 ALD를 행하는 성막 장치(1)에 대해 설명한다. 이 성막 장치(1)는, 웨이퍼(W)에 Si(실리콘)를 포함하는 처리 가스인 원료 가스로서 BTBAS(비스터셜부틸아미노실란) 가스를 흡착시키고, 흡착된 BTBAS 가스를 산화하는 산화 가스인 오존(O3) 가스를 공급하여 SiO2(산화실리콘)의 분자층을 형성하고, 이 분자층을 개질하기 위해 플라즈마 발생용 가스로부터 발생한 플라즈마에 노출시킨다. 이 일련의 처리가 복수회, 반복하여 행해지고, SiO2막이 형성되도록 구성되어 있다.
도 1, 도 2, 도 3은 각각 성막 장치(1)의 종단 측면도, 횡단 평면도, 종단 사시도이다. 성막 장치(1)는, 대략 원 형상의 편평한 진공 용기(처리 용기)(11)와, 진공 용기(11) 내에 설치됨과 함께 그 둘레 방향으로 회전하는 원판 형상의 수평한 회전 테이블(서셉터)(2)을 구비하고 있다. 진공 용기(11)는, 천장판(12)과, 진공 용기(11)의 측벽 및 저부를 이루는 용기 본체(13)에 의해 구성되어 있다.
또한, 진공 용기(11)의 천장판(12)의 하면에는, 회전 테이블(2)의 중심부에 대향하도록 돌출되는 평면에서 볼 때 원형의 중심 영역 형성부(C)와, 중심 영역 형성부(C)로부터 회전 테이블(2)의 외측을 향해 넓어지도록 형성된 평면에서 볼 때 부채 형상의 돌출부(14, 14)가 형성되어 있다. 즉, 이들 중심 영역 형성부(C) 및 돌출부(14, 14)는, 그 외측 영역에 비해 낮은 천장면을 구성하고 있다. 중심 영역 형성부(C)와 회전 테이블(2)과의 중심부와의 간극은 N2 가스의 유로(15)를 구성하고 있다. 웨이퍼(W)의 처리 중에 있어서, 천장판(12)에 접속되는 가스 공급관으로부터 N2 가스가 유로(15)에 공급되고, 이 유로(15)로부터 회전 테이블(2)의 외측 전체 둘레를 향해 토출된다. 이 N2 가스는, 원료 가스 및 산화 가스가 회전 테이블(2)의 중심부 상에서 접촉하는 것을 방지한다.
도 4는 용기 본체(13)의 내부의 저면을 도시하는 사시도이다. 용기 본체(13)에는, 회전 테이블(2)의 하방에서 당해 회전 테이블(2)의 둘레를 따르도록, 편평한 링 형상의 오목부(31)가 형성되어 있다. 그리고, 이 오목부(31)의 저면에는, 당해 오목부(31)의 둘레 방향을 따른 링 형상의 슬릿(32)이 개구되어 있다. 또한 오목부(31)의 저면 상에는, 회전 테이블(2)에 적재되는 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 히터(33)가 7개의 링 형상으로 배치되어 있다. 또한, 도 4에서는 번잡화를 피하기 위해, 히터(33)의 일부를 잘라내어 나타내고 있다.
히터(33)는, 회전 테이블(2)의 회전 중심을 중심으로 하는 동심원을 따라 배치되어 있고, 7개의 히터(33) 중 4개는 슬릿(32)의 내측에, 다른 3개는 슬릿(32)의 외측에 각각 설치되어 있다. 또한, 각 히터(33)의 상방을 덮고, 오목부(31)의 상측을 막도록, 실드(34)가 설치되어 있다(도 1 및 도 3 참조). 실드(34)에는, 슬릿(32)에 겹치도록 링 형상의 슬릿(35)이 형성되어 있다. 용기 본체(13)의 저면에 있어서 오목부(31)의 외측에는, 진공 용기(11) 내를 배기하는 배기구(36, 37)가 개구되어 있다. 배기구(36, 37)는, 각각 용기 본체(13)에 설치되는 배기로(38)를 통해, 진공 펌프 등에 의해 구성되는 배기 기구(30)에 접속되어 있다.
또한 오목부(31)의 하방에는, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따른 링 형상의 공간(16)이 형성되어 있고, 당해 링 형상 공간(16)은 상기한 슬릿(32)을 통해 오목부(31) 내에 접속되어 있다. 오목부(31) 내, 링 형상 공간(16)은, 각각 유로(17, 18)를 통해, 배기구(36)의 하류측의 배기로(38)에 접속되어 있다(도 1 참조). 도면 중 V1, V2는, 유로(17, 18)에 각각 설치된 밸브이며, 웨이퍼(W)의 처리 시에 적절한 개방도로 되고, 링 형상 공간(16), 오목부(31) 내는, 상기한 배기 기구(30)에 의해 배기된다. 도시는 생략하고 있지만, 예를 들어 배기구(37)의 하류측의 배기로(38)도, 배기구(36)의 하류측의 배기로(38)와 마찬가지로, 밸브를 각각 구비한 유로(17, 18)를 통해 오목부(31) 내, 링 형상 공간(16)에 각각 접속되어 있다. 도 1 및 도 3 중의 부호 47은, 링 형상 공간(16)에 개구되는 가스 공급로이다. 도면 중 부호 48은, 가스 공급로(47)를 통해 링 형상 공간(16)에 예를 들어 웨이퍼(W)의 처리 중에 N2 가스를 공급하고, 당해 링 형상 공간(16)을 퍼지하기 위한 가스 노즐이다.
계속하여 회전 테이블(2)에 대해, 그 표면측(일면측)의 각 부를 도시한 분해 사시도인 도 5 및 이면측(타면측)의 사시도인 도 6도 참조하면서 설명한다. 회전 테이블(2)은, 수평한 원형의 테이블 본체(21)를 구비하고 있고, 테이블 본체(21)에는 그 둘레 방향으로 간격을 두고, 당해 테이블 본체(21)를 두께 방향으로 관통하는 원형의 관통 구멍이 5개 형성되어 있다. 그리고, 관통 구멍을 테이블 본체(21)의 이면측으로부터 막도록, 웨이퍼(W)의 적재 영역을 형성하는 원형의 적재부(22)가 설치되어 있고, 적재부(22)와 상기 관통 구멍의 측벽에 의해 오목부(23)가 형성되어 있다. 이 오목부(23) 내에 웨이퍼(W)가 수납된다.
테이블 본체(21)의 이면측 중앙부는 하방으로 돌출된 원형부(24)를 구성하고, 당해 원형부(24)로부터, 방사 형상으로 예를 들어 5개의 지지 아암(25)이 연장되어 있다. 지지 아암(25)의 선단부로부터는, 지주(26)가 하방을 향해 연장되고, 지주(26)의 하단은, 상기한 슬릿(35, 32)을 통해 용기 본체(13)의 링 형상 공간(16)에 진입하고(도 1, 도 3 참조), 당해 링 형상 공간(16)에 설치되는 편평한 링 부재(27)의 상면에 접속되어 있다.
링 부재(27)는 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라 형성되어 있고, 그 둘레 방향으로는 간격을 두고, 당해 링 부재(27)를 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍(28)이 형성되어 있다. 또한, 상기한 각 적재부(22)의 하면 중심부로부터는, 연직 하방을 향해 웨이퍼(W)를 자전시키기 위한 회전축(자전축)(41)이 연장되어 있고, 각 자전축(41)의 하단은, 슬릿(35, 32)을 통해 링 형상 공간(16)에 진입하고, 상기한 관통 구멍(28)을 관통하여 제2 기어를 구성하는 유성 기어(42)에 접속되어 있다. 유성 기어(42)의 회전에 의해, 자전축(41)은 축 주위로 회전하도록 구성되어 있고, 관통 구멍(28) 내에는 자전축(41)의 측 둘레를 둘러싸고 지지하는 베어링(29)이 설치되어 있다.
또한, 상기 원형부(24)의 중심부로부터는 연직 하방으로 중심 샤프트(43)가 연장되고, 용기 본체(13)의 저부에 개구되는 개구부(19)를 막도록 설치된 공전용 회전 구동부(44)에 접속되어 있다. 공전용 회전 구동부(44)는 모터를 포함하고, 중심 샤프트(43)를 통해 회전 테이블(2)을 지지함과 함께 예를 들어 평면에서 볼 때 시계 방향으로 회전시킨다. 또한, 도 1 및 도 3 중 부호 39는, 중심 샤프트(43)와 용기 본체(13)의 간극에 N2(질소) 가스를 토출하는 가스 노즐이며, 웨이퍼(W)의 처리 중에 N2 가스를 토출하여 회전 테이블(2)의 표면으로부터 이면으로의 원료 가스 및 산화 가스의 유입을 방지하는 역할을 갖는다.
상기한 용기 본체(13)의 저부에 형성되는 링 형상 공간(16)에 대해 더 설명하면, 당해 링 형상 공간(16)에는 태양 기어인 링 형상의 제1 기어(51)가, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라 형성되어 있다. 제1 기어(51)는, 그 내주에 설치된 베어링(52)을 통해, 둘레 방향으로 회전 가능하게 구성되어 있고, 그 외주는 상기한 유성 기어(42)에 맞물려 있다. 또한, 도 6에서는, 도면의 번잡화를 방지하기 위해 베어링(52)의 표시는 생략되어 있다. 또한, 링 형상 공간(16)에는 제1 기어(51)의 외주에 맞물리도록 구동 기어(53)가 설치되어 있다. 구동 기어(53)는, 수직으로 설치된 회전축(54)을 통해, 링 형상 공간(16)의 외측에 설치된 자전용 회전 구동부(55)에 접속되어 있다. 자전용 회전 구동부(55)는, 공전용 회전 구동부(44)와 마찬가지로 모터를 포함하고, 성막 장치(1)의 오퍼레이터는, 후술하는 제어부(100)를 통해 원하는 회전 속도로 구동 기어(53)를 회전시킬 수 있다.
상기한 바와 같은 구성에 의해, 이 성막 장치(1)에 있어서는 웨이퍼(W)의 처리 중에, 당해 웨이퍼(W)의 자전과 공전이 서로 병행하여 행해진다. 도 7의 각 기어의 동작에 대해 도시한 모식도도 사용하여, 당해 웨이퍼(W)의 자전 및 공전에 대해 설명한다. 또한, 이 도 7 이외의 각 도면에서는 기어의 이는 생략하고 있다.
공전용 회전 구동부(44)에 의해 회전 테이블(2)이 예를 들어 평면에서 볼 때 시계 방향으로 회전하고, 회전 테이블(2)에 적재된 웨이퍼(W)가, 당해 회전 테이블(2)의 중심축 주위로 공전하면, 이 회전 테이블(2)에 접속된 링 부재(27)가, 상기 회전 테이블(2)의 중심축 주위로 회전하고, 그에 의해 당해 링 부재(27)에 지지되는 자전축(41) 및 유성 기어(42)도, 당해 중심축 주위로 회전한다. 즉, 웨이퍼(W)와 함께 공전한다. 이 회전 테이블(2)의 회전과 함께, 자전용 회전 구동부(55)에 의해 구동 기어(53)가 회전하고, 태양 기어인 제1 기어(51)가 예를 들어 평면에서 볼 때 반시계 방향으로 회전한다. 유성 기어(42)는, 상기한 공전과 제1 기어(51)의 회전에 의해 평면에서 볼 때 시계 방향으로 회전하고, 유성 기어(42)에 자전축(41)을 통해 접속되는 회전 테이블(2)의 적재부(22)가 회전한다. 그에 의해 웨이퍼(W)가 평면에서 볼 때 시계 방향으로 자전한다. 이와 같이 제1 기어(51)의 회전에 의해 웨이퍼(W)가 자전하므로, 웨이퍼(W)의 자전 속도는 자전용 회전 구동부(55)에 의한 구동 기어(53)의 회전 속도에 의해 제어된다. 즉, 웨이퍼(W)의 공전 속도와는 독립적으로, 웨이퍼(W)의 자전 속도를 조정할 수 있다.
이 웨이퍼(W)의 자전 속도는, 당해 웨이퍼(W)의 자전과 웨이퍼(W)의 공전이 동기하지 않도록 설정된다. 자전과 공전이 동기한다고 하는 것은, 웨이퍼(W)가 자전에 의해 1회전하는 동안에 웨이퍼(W)가 정수회 공전하는 것이다. 즉, 웨이퍼(W)가 1회 공전할 때마다, 당해 웨이퍼(W)가 다른 방향을 향하는 자전 속도로 되도록, 제1 기어(51)가 회전한다. 이것은, 후술하는 원료 가스의 흡착 영역(R1)에 위치할 때마다 웨이퍼(W)의 방향이 바뀌도록 웨이퍼(W)를 자전시킴으로써, 흡착 영역(R1)에 있어서의 원료 가스의 분포가 변동되어도, 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 원료 가스의 흡착량을 일치시키어, 당해 둘레 방향으로 균일성 높은 막 두께로 성막하기 위함이다.
또한, 웨이퍼(W)의 자전 속도가 크면, 흡착 영역(R1)을 통과할 때에 웨이퍼(W)의 방향이 크게 변화하므로, 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 원료 가스의 흡착 정도의 치우침이 억제되어, 당해 둘레 방향에 있어서의 막 두께의 균일성을 높게 할 수 있다. 단, 웨이퍼(W)의 자전 속도가 지나치게 크면, 원심력에 의해 웨이퍼(W)가 회전 테이블(2)로부터 부상하여 이탈해 버리므로, 웨이퍼(W)의 자전 속도는, 예를 들어 10rpm 이하로 되도록 제1 기어(51)의 회전이 제어된다.
도 1, 도 2로 되돌아가, 성막 장치(1)의 다른 각 부에 대해 설명한다. 용기 본체(13)의 측벽에는 웨이퍼(W)의 반송구(45)와, 당해 반송구(45)를 개폐하는 게이트 밸브(46)가 설치되고(도 2 참조), 반송구(45)를 통해 진공 용기(11) 내에 진입한 반송 기구와 회전 테이블(2)의 오목부(23) 사이에서 웨이퍼(W)의 수수가 행해진다. 구체적으로는 오목부(23)를 구성하는 적재부(22) 및 용기 본체(13)의 저부에 있어서, 각각 서로 대응하는 위치에 관통 구멍을 형성해 두고, 각 관통 구멍을 통해 핀의 선단이 적재부(22)와 용기 본체(13)의 하방 사이에서 승강하도록 구성된다. 이 핀을 통해, 웨이퍼(W)의 수수가 행해진다. 이 핀 및 당해 핀이 관통하는 각 부의 관통 구멍의 도시는 생략하고 있다.
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2) 상에는, 원료 가스 노즐(61), 분리 가스 노즐(62), 산화 가스 노즐(63), 플라즈마 발생용 가스 노즐(64), 분리 가스 노즐(65)이 이 순서대로, 회전 테이블(2)의 회전 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 각 가스 노즐(61∼65)은 진공 용기(11)의 측벽으로부터 중심부를 향해, 회전 테이블(2)의 직경을 따라 수평으로 신장되는 봉 형상으로 형성되고, 당해 직경을 따라 형성된 다수의 토출구(66)로부터, 가스를 하방으로 토출한다.
처리 가스 공급 기구를 이루는 원료 가스 노즐(61)은, 상기한 BTBAS(비스터셜부틸아미노실란) 가스를 토출한다. 도 2 중 부호 60은 원료 가스 노즐(61)을 덮는 노즐 커버이며, 원료 가스 노즐(61)로부터 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측을 향해 각각 넓어지는 부채 형상으로 형성되어 있다. 노즐 커버(60)는, 그 하방에 있어서의 BTBAS 가스의 농도를 높여, 웨이퍼(W)에의 BTBAS 가스의 흡착성을 높게 하는 역할을 갖는다. 또한, 산화 가스 노즐(63)은, 상기한 오존 가스를 토출한다. 분리 가스 노즐(62, 65)은 N2 가스를 토출하는 가스 노즐이며, 상기한 천장판(12)의 부채 형상의 돌출부(14, 14)를 각각 둘레 방향으로 분할하도록 배치되어 있다.
플라즈마 발생용 가스 노즐(64)은, 예를 들어 아르곤(Ar) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스로 이루어지는 플라즈마 발생용 가스를 토출한다. 상기 천장판(12)에는 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따른 부채 형상의 개구부가 형성되어 있고, 이 개구부를 막도록 당해 개구부의 형상에 대응한, 석영 등의 유전체로 이루어지는 컵 모양의 플라즈마 형성부(71)가 설치되어 있다. 이 플라즈마 형성부(71)는, 회전 테이블(2)의 회전 방향으로 볼 때, 산화 가스 노즐(63)과 돌출부(14) 사이에 설치되어 있다. 도 2에서는 플라즈마 형성부(71)가 설치되는 위치를 쇄선으로 나타내고 있다.
플라즈마 형성부(71)의 하면에는, 당해 플라즈마 형성부(71)의 주연부를 따라 돌출부(72)가 형성되어 있고, 상기한 플라즈마 발생용 가스 노즐(64)의 선단부는, 이 돌출부(72)에 둘러싸이는 영역에 가스를 토출할 수 있도록, 회전 테이블(2)의 외주측으로부터 당해 돌출부(72)를 관통하고 있다. 돌출부(72)는, 플라즈마 형성부(71)의 하방으로의 N2 가스, 오존 가스 및 BTBAS 가스의 진입을 억제하여, 플라즈마 발생용 가스의 농도의 저하를 억제하는 역할을 갖는다.
플라즈마 형성부(71)의 상방측에는 오목부가 형성되고, 이 오목부에는 상방측에 개구되는 상자형의 패러데이 실드(73)가 배치되어 있다. 패러데이 실드(73)의 저면 상에는, 절연용의 판 부재(74)를 통해, 금속선을 연직축 주위로 코일 형상으로 권회한 안테나(75)가 설치되어 있고, 안테나(75)에는 고주파 전원(76)이 접속되어 있다. 상기한 패러데이 실드(73)의 저면에는, 안테나(75)에의 고주파 인가 시에 당해 안테나(75)에 있어서 발생하는 전자계 중 전계 성분이 하방으로 향하는 것을 저지함과 함께, 자계 성분을 하방으로 향하게 하기 위한 슬릿(77)이 형성되어 있다. 이 슬릿(77)은, 안테나(75)의 권회 방향에 대해 직교(교차)하는 방향으로 신장되고, 안테나(75)의 권회 방향을 따라 다수 형성되어 있다. 이와 같이 각 부가 구성됨으로써, 고주파 전원(76)을 온으로 하여 안테나(75)에 고주파가 인가되면, 플라즈마 형성부(71)의 하방에 공급된 플라즈마 발생용 가스를 플라즈마화할 수 있다.
회전 테이블(2) 상에 있어서, 원료 가스 노즐(61)의 노즐 커버(60)의 하방 영역을, 원료 가스인 BTBAS 가스의 흡착이 행해지는 흡착 영역(R1)으로 하고, 산화 가스 노즐(63)의 하방 영역을, 오존 가스에 의한 BTBAS 가스의 산화가 행해지는 산화 영역(R2)으로 한다. 또한, 플라즈마 형성부(71)의 하방 영역을, 플라즈마에 의한 SiO2막의 개질이 행해지는 플라즈마 형성 영역(R3)으로 한다. 돌출부(14, 14)의 하방 영역은, 분리 가스 노즐(62, 65)로부터 토출되는 N2 가스에 의해, 흡착 영역(R1)과 산화 영역(R2)을 서로 분리하여, 원료 가스와 산화 가스의 혼합을 방지하기 위한 분리 영역(D, D)을 각각 구성한다.
상기한 배기구(36)는 흡착 영역(R1)과, 당해 흡착 영역(R1)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(D) 사이의 외측에 개구되어 있고, 잉여의 BTBAS 가스를 배기한다. 배기구(37)는, 플라즈마 형성 영역(R3)과, 당해 플라즈마 형성 영역(R3)에 대해 상기 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(D)의 경계 부근의 외측에 개구되어 있고, 잉여의 O3 가스 및 플라즈마 발생용 가스를 배기한다. 각 배기구(36, 37)로부터는, 각 분리 영역(D), 회전 테이블(2)의 하방의 가스 공급관(39), 회전 테이블(2)의 중심 영역 형성부(C)로부터 각각 공급되는 N2 가스도 배기된다.
이 성막 장치(1)에는, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(100)가 설치되어 있다(도 1 참조). 이 제어부(100)에는, 후술하는 바와 같이 성막 처리를 실행하는 프로그램이 저장되어 있다. 상기 프로그램은, 성막 장치(1)의 각 부에 제어 신호를 송신하여 각 부의 동작을 제어한다. 구체적으로는, 각 가스 노즐(61∼66)로부터의 가스 공급량, 히터(33)에 의한 웨이퍼(W)의 온도, 가스 공급관(39) 및 중심 영역 형성부(C)로부터의 N2 가스의 공급량, 공전용 회전 구동부(44)에 의한 회전 테이블(2)의 회전 속도, 자전용 회전 구동부(55)에 의한 웨이퍼(W)의 자전 속도, 배기구(36, 37)로부터의 배기 유량 등이, 제어 신호에 따라 제어된다. 상기한 프로그램에 있어서는 이들 제어를 행하고, 후술하는 각 처리가 실행되도록 스텝군이 짜여져 있다. 당해 프로그램은, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체로부터 제어부(100) 내에 인스톨된다.
상기한 성막 장치(1)에 의한 성막 처리에 대해 설명한다. 도시하지 않은 반송 기구에 의해 웨이퍼(W)가, 각 오목부(23)에 적재된다(도 8). 이후, 회전 테이블(2)에 적재된 웨이퍼(W)를 모식적으로 도시한 도 8∼도 11을 적절히 참조하여 설명한다. 도 8∼도 11에서는 도면을 명확히 하기 위해, 각 웨이퍼(W)를 W1∼W5로서 나타내고 있다. 또한, 성막 처리 중에 변위하는 웨이퍼(W)의 방향을 나타내기 위해, 성막 처리 전의 이들 웨이퍼(W1∼W5)의 직경에 대해, 회전 테이블(2)의 직경과 일치하는 영역에 회전 테이블(2)의 중심을 향하는 화살표 A1∼A5를 부여하여 나타내고 있다.
상기한 웨이퍼(W1∼W5)의 적재 후에 게이트 밸브(46)가 폐쇄되고, 배기구(36, 37)로부터의 배기에 의해 진공 용기(11) 내가 소정의 압력의 진공 분위기로 되고, 분리 가스 노즐(62, 65)로부터 N2 가스가 회전 테이블(2)에 공급된다. 또한, 회전 테이블(2)의 중심 영역 형성부(C) 및 회전 테이블(2)의 하방측의 가스 공급관(39)으로부터 퍼지 가스로서 N2 가스가 공급되고, 회전 테이블(2)의 중심부측으로부터 주연부측으로 흐른다. 또한, 히터(33)의 온도가 상승하고, 히터(33)로부터의 복사열에 의해 회전 테이블(2)이 가열되고, 당해 회전 테이블(2)로부터의 열전달에 의해 각 웨이퍼(W1∼W5)가 소정의 온도로 가열된다.
그러한 후, 공전용 회전 구동부(44)에 의한 회전 테이블(2)의 회전과, 자전용 회전 구동부(55)에 의한 적재부(22)의 회전이, 모두 개시된다. 즉, 웨이퍼(W)의 공전과 자전이 개시된다. 예를 들어 이들 공전 및 자전의 개시와 동시에, 원료 가스 노즐(61), 산화 가스 노즐(63), 플라즈마 발생용 가스 노즐(64)로부터의 각 가스의 공급과, 고주파 전원(76)으로부터 안테나(75)에의 고주파의 인가에 의한 플라즈마의 형성이 개시된다. 도 9는 그와 같이 성막이 개시되고 나서 시간이 경과하고, 성막 개시로부터 회전 테이블(2)이 180° 회전하고, 상기 자전에 의해 웨이퍼(W)의 방향이 바뀐 상태를 나타내고 있다.
도 12는 회전 테이블(2) 상에 공급된 각 가스의 흐름을 화살표로 나타내고 있다. 흡착 영역(R1)과 산화 영역(R2) 사이에 N2 가스가 공급되는 분리 영역(D)을 형성하고 있으므로, 흡착 영역(R1)에 공급되는 원료 가스는, 산화 영역(R2)에 공급되는 산화 가스와 회전 테이블(2) 상에서 혼합되지 않고, 상기 N2 가스와 함께 배기구(36)로부터 배기된다. 또한, 흡착 영역(R1)과 플라즈마 형성 영역(R3) 사이에도 N2 가스가 공급되는 분리 영역(D)을 형성하고 있으므로, 원료 가스와, 플라즈마 형성 영역(R3)에 공급되는 플라즈마 발생용 가스 및 플라즈마 형성 영역(R3)의 회전 방향 상류측으로부터 당해 분리 영역(D)을 향하는 산화 가스는, 회전 테이블(2) 상에서 서로 혼합되지 않고, 상기 N2 가스와 함께 배기구(37)로부터 배기된다. 상기한 중심 영역 형성부(C)로부터 공급된 N2 가스도, 배기구(36, 37)로부터 제거된다.
또한, 도 13에서는 가스 공급관(39)으로부터 회전 테이블(2)의 하방에 공급된 N2 가스의 흐름을 화살표로 나타내고 있다. 상기 N2 가스의 일부는, 회전 테이블(2)의 이면을 따라 배기구(36, 37)로 흘러, 회전 테이블(2)의 표면으로부터 흐른 각 가스와 함께 제거된다. 또한, 도 13에서는 배기구(36, 37) 중 배기구(36)로 흐르는 N2 가스만 나타내고 있다. 상기 N2 가스의 다른 일부는, 자전축(41)과 실드(34)의 슬릿(35)의 측벽의 간극으로부터 오목부(31)에 유입되고, 또한 오목부(31)에 유입된 N2 가스의 일부는, 자전축(41)과 슬릿(32)의 측벽의 간극으로부터 링 형상 공간(16)에 유입된다. 이들 오목부(31), 링 형상 공간(16)에 유입된 N2 가스는, 유로(17, 18)를 통해 배기로(38)에 유입되어 제거된다. 또한, 도 13에서는, 가스 공급관(48)으로부터 공급되는 N2 가스의 흐름에 대해서도 화살표로 나타내고 있다. 이 N2 가스는, 링 형상 공간(16)에 공급되고, 가스 공급관(39)으로부터 공급된 가스와 함께 유로(18)를 통해 배기로(38)에 유입된다. 이와 같이 가스 공급관(39, 48)으로부터의 N2 가스에 의해, 링 형상 공간(16)이 퍼지된다.
상기한 바와 같이 각 가스의 공급과 배기가 행해진 상태에서, 웨이퍼(W1∼W5)는, 자전하면서 원료 가스 노즐(61)의 노즐 커버(60)의 하방의 흡착 영역(R1), 산화 가스 노즐(63)의 하방의 산화 영역(R2), 플라즈마 형성부(71)의 하방의 플라즈마 형성 영역(R3)을, 순서대로 반복하여 이동한다. 흡착 영역(R1)에서는 원료 가스 노즐(61)로부터 토출된 BTBAS 가스가 웨이퍼(W)에 흡착되고, 산화 영역(R2)에서는 흡착된 BTBAS 가스가, 산화 가스 노즐(63)로부터 공급된 O3 가스에 의해 산화되어, 산화 실리콘의 분자층이 1층 혹은 복수층 형성된다. 플라즈마 형성 영역(R3)에서는, 상기 산화 실리콘의 분자층이 플라즈마에 노출되어 개질된다.
상기한 바와 같이 웨이퍼(W)의 적재부(22)는, 회전 테이블(2)의 회전과 동기하지 않고 회전하고, 각 웨이퍼(W1∼W5)는, 흡착 영역(R1)의 소정의 위치에 위치할 때마다, 서로 다른 방향으로 향한다. 도 10은 성막 처리 개시로부터 회전 테이블(2)이 1회전한 상태를 나타내고 있고, 도 11은 테이블(2)의 회전이 더 계속되고, 일례로서 웨이퍼(W1∼W5)의 방향이 성막 처리 개시 시의 방향으로부터 180° 회전한 방향을 향한 상태를 나타내고 있다. 이와 같이 웨이퍼(W1∼W5)의 방향이 변화함으로써, 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 각 부가, 흡착 영역(R1) 내의 서로 다른 각 위치를 통과한다. 따라서, 흡착 영역(R1) 내의 상기 각 위치에서 원료 가스의 농도 분포에 편차가 발생하고 있어도, 성막 처리 개시로부터 성막 처리 종료까지 웨이퍼(W)에 흡착되는 원료 가스의 양이 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 각 부에서 일치된다. 결과적으로, 상기 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 각 부에서, 웨이퍼(W)에 형성되는 산화 실리콘막의 막 두께의 치우침을 억제할 수 있다.
상기한 바와 같이 회전 테이블(2)의 회전이 계속되어 산화 실리콘의 분자층이 순차적으로 적층되고, 산화 실리콘막이 형성됨과 함께 그 막 두께가 점차 커진다. 소정의 횟수, 회전 테이블(2)이 회전하면, 웨이퍼(W)의 공전 및 자전이 정지하여 성막 처리가 종료된다. 예를 들어, 이 성막 처리 종료 시에는, 각 웨이퍼(W1∼W5)의 방향은, 성막 처리 개시 시와 동일한 방향을 향한다. 즉, 웨이퍼(W1∼W5)는 성막 처리 개시로부터 정수회 자전하고 있다. 그와 같이 자전 횟수를 정수회로 하는 것은, 둘레 방향에 있어서의 막 두께의 균일성을, 보다 높이기 위함이다. 또한, 이 성막 처리 종료 시에는, 예를 들어 각 웨이퍼(W1∼W5)의 위치는 성막 처리 개시 시와 동일한 위치에 위치한다. 따라서, 각 웨이퍼(W1∼W5)는, 도 8에 도시한 위치 및 방향에 놓여진다. 또한, 이 성막 처리 종료 시에는 가스 노즐(61∼65)로부터의 각 가스의 공급 및 플라즈마의 형성에 대해서도 정지된다. 이 성막 처리 종료 후, 웨이퍼(W1∼W5)는, 반송 기구에 의해 진공 용기(11) 내로부터 반출된다.
이 성막 장치(1)에 따르면, 자전용 회전 구동부(55)에 의해, 제1 기어(51)를 회전시킴으로써 복수의 유성 기어(42)를 회전시키고, 각 유성 기어(42)에 자전축(41)을 통해 접속되는 적재부(22)를 회전시킴으로써, 공전 중의 웨이퍼(W)를 자전시킨다. 그와 같이 웨이퍼(W)가 자전함으로써, 흡착 영역(R1)에 위치할 때마다 웨이퍼(W)의 방향을 변경할 수 있으므로, 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 SiO2막의 막 두께의 균일성을 높게 할 수 있다. 또한, 이 성막 장치(1)에 있어서는 제1 기어(51)를 회전시킴으로써 5개의 유성 기어(42)를 회전시키고, 그에 의해 자전축(41)을 통해 5개의 웨이퍼(W)를 자전시킬 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)를 자전시키는 자전용 회전 구동부(55)는 회전 테이블(2)의 각 오목부(23)에 공용되어 있고, 따라서 웨이퍼(W)마다 개별의 회전 구동부를 설치할 필요가 없으므로, 장치의 제조 비용을 억제할 수 있다.
또한, 가스 공급관(39, 48)으로부터 공급된 N2 가스에 의해, 회전 테이블(2)의 표면에 대해 구획된 영역인 오목부(31) 내 및 링 형상 공간(16)이 퍼지된다. 링 형상 공간(16)이 그와 같이 퍼지됨으로써, 제1 기어(51), 유성 기어(42) 및 구동 기어(53)의 맞물림에 의해 파티클이 발생해도, 당해 파티클은 배기로(38)에 유입되어 진공 용기(11) 내로부터 제거되어, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)에 부착되는 것이 방지된다. 또한, 오목부(31) 내가 퍼지됨으로써, 원료 가스 및 산화 가스가 히터(33)에 부착되는 것이 방지되어, 당해 히터(33)가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이 성막 장치(1)에 따르면 회전 테이블(2)에 지주(26)를 통해 현수되도록 지지된 링 부재(27)에 자전축(41)이 지지되도록 구성되어 있다. 그리고, 회전 테이블(2)의 회전에 의한 지주(26) 및 자전축(41)의 이동로의 내측, 외측에 각각 히터(33)가 배치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 히터(33)가 지주(26) 및 자전축(41)의 이동을 방해하는 일 없이, 회전 테이블(2)을 통해 웨이퍼(W)를 가열할 수 있다.
상기한 예에서는, 가스 노즐(61)은 ALD의 원료 가스를 공급하고 있지만, CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 성막을 행하기 위한 성막 가스를 공급하고, 이 성막 가스가 공급되는 영역에 웨이퍼(W)가 이동할 때마다 웨이퍼(W)의 자전에 의해 방향이 변경되도록 해도 된다. 즉, 산화 가스 노즐이나 분리 가스 노즐이 설치되지 않는 장치 구성으로 해도 된다.
또한, 기어의 구성으로서는 상기한 예에 한정되지 않는다. 도 14에는, 태양 기어인 제1 기어, 유성 기어의 다른 구성예를 나타내고 있다. 상기한 제1 기어(51), 유성 기어(42)와의 차이점을 중심으로 설명하면, 도 14에 도시하는 제1 기어(81)는, 제1 기어(51)와 마찬가지로 링 형상으로 형성되어 있고(도면에서는 편의상, 그 일부만을 절결하여 표시하고 있음), 그 외주에 있어서, 둘레 방향으로 다수의 자석(82)이 설치되어 있다. 도 14에서는, 각 자석(82)에 대해 각각 기어(81)의 외단측의 자극을 나타내고 있고, 이 외단측의 자극에 대해서는, 기어(81)의 둘레 방향으로 볼 때 교대로 N극과 S극이 반복되도록 각 자석(82)이 배치되어 있다.
또한, 유성 기어(83)에 대해서도, 제1 기어(81)와 마찬가지로, 그 외주에 복수의 자석(84)이 설치되어 있고, 외단측의 자극에 대해서는 기어(83)의 둘레 방향으로 볼 때 교대로 N극과 S극이 반복되어 있다. 그리고, 제1 기어(81)의 자석(82)과, 유성 기어(83)의 자석(84) 사이의 자력에 의해, 제1 기어(81)의 회전에 따라, 유성 기어(83)가 제1 기어(81)에 비접촉으로 회전하고, 그에 의해 웨이퍼(W)가 자전하도록 구성되어 있다. 즉, 제1 기어(81) 및 유성 기어(83)는, 자기 기어로서 구성되어 있고, 이와 같이 자기 기어로서 제1 기어(81) 및 유성 기어(83)를 구성한 경우에는, 예를 들어 제1 기어(81)를 회전시키는 구동 기어(53)도 그 외주에 자석을 구비한 자기 기어로서 구성하고, 비접촉으로 제1 기어(81)를 회전시킬 수 있다.
이와 같이 비접촉으로 각 기어를 회전시킴으로써, 파티클의 발생과, 당해 파티클이 웨이퍼(W)에 부착되는 것을, 보다 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 도 14의 예에서는 제1 기어 및 제2 기어가 모두 자석을 구비하는 것으로 하였지만, 제1 기어(81)의 회전에 의해 유성 기어(83)가 회전하면 되므로, 자석(82) 및 자석(84) 중 한쪽을, 자석이 아닌 철 등의 자성체로 치환해도 된다. 또한, 구동 기어(53)를 자성체로 함과 함께 제1 기어(81)를 자기 기어로 해도 된다.
(평가 시험)
본 발명에 관련된 평가 시험 1에 대해 설명한다. 이 평가 시험 1의 설명에서는, 회전 테이블(2)의 오목부(23)에 적재된 웨이퍼(W)에 대해, 성막 처리 개시 시에 있어서 회전 테이블(2)의 직경에 일치하는 웨이퍼(W)의 직경을 Y 라인이라고 기재한다. 따라서, Y 라인은 도 8 중에 화살표 A1∼A5로서 나타낸 영역이다. 그리고, 이 Y 라인에 대해 직교하는 웨이퍼(W)의 직경을 X 라인이라고 기재한다.
직경이 300㎜인 웨이퍼(W)의 자전에 의한 막 두께 분포의 변화를 조사하는 시험을 행하였다. 평가 시험 1-1로서, 성막 장치(1)에 있어서 웨이퍼(W)를 자전시키지 않고 성막하는 시뮬레이션을 실시하였다. 또한, 평가 시험 1-2로서, 웨이퍼(W)의 자전을 행하는 것을 제외하고는, 평가 시험 1-1과 동일한 조건에서 성막을 행하는 시뮬레이션을 실시하였다. 단, 이 평가 시험 1-2에서는 실시 형태와 달리, 성막 처리 개시로부터 성막 처리 종료까지 웨이퍼(W)는 180°만큼 자전하도록 설정하고 있다. 또한, 평가 시험 1-3으로서 평가 시험 1-2와 마찬가지의 시험을 행하였지만, 차이점으로서 웨이퍼(W)는 45°만큼 자전하도록 설정하였다. 또한 평가 시험 1-4로서, 실시 형태와 마찬가지로 웨이퍼(W)가 정수회, 자전하도록 설정한 것 외는 평가 시험 1-1∼1-3과 동일한 조건에서 시뮬레이션을 실시하였다. 평가 시험 1-1∼1-4의 각각에 있어서, 웨이퍼(W)의 면내에 있어서의 막 두께 분포를 측정하였다.
도 15의 상단, 하단은 각각 평가 시험 1-1, 1-2의 웨이퍼(W)의 면내의 막 두께 분포를 모식적으로 나타내고, 도 16의 상단, 하단은 각각 평가 시험 1-3, 1-4의 웨이퍼(W)의 면내의 막 두께 분포를 모식적으로 나타내고 있다. 실제로 취득된 시험 결과는, 웨이퍼(W)의 면내에 막 두께에 따른 색이 부여된 컴퓨터 그래픽스이지만, 도 15, 도 16에서는 도시의 편의상, 웨이퍼(W)의 면내를, 막 두께가 소정의 범위로 된 영역마다 등고선으로 둘러싸고, 모양을 부여하여 나타내고 있다.
또한, 도 17의 상단은, 평가 시험 1-1, 1-4의 각 Y 라인의 막 두께 분포를 나타내는 그래프이며, 하단은 평가 시험 1-1, 1-4의 각 X 라인의 막 두께 분포를 나타내는 그래프이다. 각 그래프의 횡축은 웨이퍼(W)의 일단으로부터의 거리(단위:㎜)를 나타내고 있다. Y 라인의 그래프에 있어서의 웨이퍼(W)의 일단이라고 하는 것은, 회전 테이블(2)의 중심축 측의 끝을 말한다. 각 그래프의 종축은 막 두께(단위:㎚)를 나타내고 있다. 도 18의 상단은, 평가 시험 1-2, 1-3의 각 Y 라인의 막 두께 분포를 나타내는 그래프이며, 하단은, 평가 시험 1-2, 1-3의 각 X 라인의 막 두께 분포를 나타내는 그래프이다.
도 15, 도 16의 웨이퍼(W)의 모식도로부터, 웨이퍼(W)를 자전시킴으로써 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 막 두께 분포의 균일성이 높아지고, 정수회 회전시킨 평가 시험 1-4에서는 당해 둘레 방향의 균일성이 매우 높게 되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 각 그래프에 대해 보면, X 라인의 막 두께 분포는, 평가 시험 1-1∼1-4에서 큰 차는 보이지 않는다. Y 라인의 막 두께 분포에 대해서는, 평가 시험 1-1에서 보이는 Y 라인의 일단부와 타단부 사이의 막 두께의 약간의 차가, 평가 시험 1-2, 1-3에서는 작아져 있고, 평가 시험 1-4에서는 거의 없어져 있다. 따라서, 각 그래프로부터도 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 막 두께 분포에 대해 균일성이 높아져 있는 것을 알 수 있다.
또한, 평가 시험 1-1∼1-4의 각각에 대해, X 라인 상 및 Y 라인 상의 각 측정 위치를 포함하는, 웨이퍼(W)의 면내의 49개소의 위치에서 측정된 막 두께로부터 산출된, 막 두께의 평균값, 막 두께의 최댓값, 막 두께의 최솟값, 막 두께의 최댓값과 최솟값의 차, 및 면내 균일성을 나타내는 지표인 WinW를 하기의 표 1에 나타낸다. WinW라 함은, ±{(막 두께의 최댓값－막 두께의 최솟값)/(막 두께의 평균값)}/2×100(％)이며, 표 1에서는 그 절댓값을 표시하고 있다. 이 절댓값이 작을수록 면내 균일성이 높다. 평가 시험 1-1∼1-4의 WinW를 비교하여, 웨이퍼(W)를 자전시킴으로써, 둘레 방향뿐만 아니라 웨이퍼(W)의 면내 전체에 있어서 막 두께의 균일성이 높아져 있는 것, 및 평가 시험 1-4가 가장 면내 전체에서 막 두께의 균일성이 높아져 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 이 평가 시험 1로부터는, 실시 형태에서 설명한 바와 같이 웨이퍼(W)를 자전시키는 것이 웨이퍼(W)의 면내의 막 두께의 균일성을 높게 하기 위해 유효한 것을 알 수 있고, 자전의 횟수는 정수로 하는 것이 특히 유효한 것을 알 수 있다.
Figure 112015108758256-pat00001
W : 웨이퍼
1 : 성막 장치
11 : 진공 용기
2 : 회전 테이블
27 : 링 부재
33 : 히터
41 : 자전축
42 : 유성 기어
44 : 공전용 회전 구동부
51 : 제1 기어
55 : 자전용 회전 구동부
100 : 제어부

Claims (4)

  1. 처리 가스를 기판에 공급하여 박막을 얻는 성막 장치로서,
    진공 용기 내에 배치되고, 제1 면측에 형성되는 적재 영역에 기판을 적재하여 공전시키기 위한 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블의 제1 면측에 있어서의 가스 공급 영역에 상기 처리 가스를 공급하고, 상기 공전에 의해 당해 가스 공급 영역을 복수회 반복하여 통과하는 기판에 성막을 행하기 위한 처리 가스 공급 기구와,
    상기 회전 테이블의 중심부로부터 연직 하방을 향해 연장되고, 공전용 회전 구동부와 접속되는 중심 샤프트와,
    상기 회전 테이블의 상기 제1 면측에 대향하는 제2 면측에 설치되고, 당해 회전 테이블의 회전 방향을 따라 회전 가능한 제1 기어와,
    상기 제1 기어와 맞물리는 구동 기어와,
    상기 제1 기어에 맞물리고, 상기 적재 영역과 함께 공전하도록 설치되고, 자전함으로써 기판이 자전하도록 당해 적재 영역을 회전시키는 복수의 유성 기어와,
    상기 제1 기어와 상기 복수의 유성 기어가 회전하도록 상기 구동 기어를 회전시키는 자전용 회전 구동부와,
    상기 기판이 상기 회전 테이블의 중심축을 중심으로 회전하도록, 상기 회전 테이블의 중심축을 중심으로, 상기 중심 샤프트를 통해 상기 회전 테이블을 회전시키고 상기 복수의 유성 기어를 회전시키는 공전용 회전 구동부를 구비하고,
    상기 중심 샤프트와 상기 제1 기어 사이에 공간이 존재하는, 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유성 기어가 설치되고, 상기 적재 영역을 회전시키기 위한 자전축과,
    상기 자전축을 지지하는 베어링과,
    상기 베어링을 상기 회전 테이블에 지지하는 지지 부재를 구비하는 성막 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 자전축에 대해 회전 테이블의 회전 방향으로 이격되어 설치된 지주와,
    상기 회전 테이블의 제2 면측으로부터 이격되어 설치되고, 상기 지주와 상기 베어링을 접속하는 접속부를 구비하고,
    상기 접속부의 상방에 있어서, 상기 자전축 및 지주의 이동로의 내측, 외측에 각각 기판을 가열하는 가열 기구가 설치되는 성막 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 기어 및 상기 복수의 유성 기어는, 회전 테이블의 제2 면측으로부터 구획된 구획 영역에 설치되고,
    당해 구획 영역에 가스를 공급하는 가스 공급부와, 당해 구획 영역을 배기하는 배기로가 설치된 성막 장치.
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