KR101939584B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 - Google Patents

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

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Abstract

플라즈마가 미치는 영향을 억제 가능하게 한다.
기판이 처리되는 처리실; 상기 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판에 버퍼실을 개재하여 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 버퍼실의 하류에 설치되고, 상기 버퍼실과 연통하고 상기 처리실에 상기 가스를 공급하는 가스 유로가 형성된 돌기부를 포함하는 전극; 상기 전극의 하류에 설치되고, 상기 가스 유로와 인접하고 상기 돌기부가 삽입되는 제1 공(孔)을 포함하는 절연부; 상기 절연부의 하류에 설치되고, 상기 제1 공과 인접하고 상기 가스 유로와 연통하고 상기 돌기부의 선단이 상기 제1 공을 개재하여 삽입되고, 플라즈마 생성 영역을 포함하는 제2 공을 복수 포함하는 분산부; 상기 전극에 접속되는 전력 공급부; 및 상기 절연부의 하류측이며 상기 플라즈마 생성 영역에 전력을 공급하고 상기 플라즈마 생성 영역에 상기 가스의 플라즈마를 생성하도록 상기 가스 공급부와 상기 전력 공급부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND NON-TRANSITORY COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM}
본 개시(開示)는 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.
대규모 집적 회로(Large Scale Integrated Circuit: 이하 LSI), DRAM(Dynamic Random Access Memory) 및 플래시 메모리(Flash Memory) 등으로 대표되는 반도체 장치의 고(高)집적화에 따라서, 회로 패턴 또는 제조 과정에서 형성되는 구조물의 미세화가 진행된다. 반도체 장치의 제조 공정에서 미세화를 실현하기 위한 처리로서, 플라즈마를 이용한 처리가 수행된다. 예컨대 특허문헌1에 기재된 기술이 있다.
1. 일본 특개 2015-092533호.
플라즈마 처리에서, 플라즈마 중에 존재하는 이온이 기판에 형성되는 막이나 구조물에 영향을 미치는 경우가 있다.
따라서 본 개시에 따르면, 플라즈마가 미치는 영향을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 형태에 따르면, 기판이 처리되는 처리실; 상기 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판에 버퍼실을 개재하여 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 버퍼실의 하류에 설치되고, 상기 버퍼실과 연통하고 상기 처리실에 상기 가스를 공급하는 가스 유로가 형성된 돌기부를 포함하는 전극; 상기 전극의 하류에 설치되고, 상기 가스 유로와 인접하고 상기 돌기부가 삽입되는 제1 공(孔)을 포함하는 절연부; 상기 절연부의 하류에 설치되고, 상기 제1 공과 인접하고 상기 가스 유로와 연통하고 상기 돌기부의 선단이 상기 제1 공을 개재하여 삽입되고, 플라즈마 생성 영역을 포함하는 제2 공을 복수 포함하는 분산부; 상기 전극에 접속되는 전력 공급부; 및 상기 절연부의 하류측이며 상기 플라즈마 생성 영역에 전력을 공급하고 상기 플라즈마 생성 영역에 상기 가스의 플라즈마를 생성하도록 상기 가스 공급부와 상기 전력 공급부를 제어하는 제어부를 포함하는 기술이 제공된다.
개시된 기술에 따르면, 플라즈마가 미치는 영향을 억제할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도.
도 2는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 전극 부재의 개략 구성도.
도 3은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 전극 부재의 개략 구성도.
도 4는 본 개시의 다른 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도.
도 5는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 가스 공급계의 개략 구성도.
도 6은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도.
도 7은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트.
도 8은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 시퀀스 예.
도 9는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 플라즈마 생성량의 피드백 제어의 블록도.
도 10은 본 개시의 다른 실시 형태에 따른 전극 부재의 개략 구성도.
이하에 본 개시의 실시 형태에 대해서 설명한다.
<일 실시 형태>
이하 본 개시의 일 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.
(1)기판 처리 장치의 구성
우선 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 따른 처리 장치(100)에 대해서 설명한다. 기판 처리 장치(100)는 예컨대 절연막 형성 유닛이며, 도 1에 도시된 바와 같이 매엽식(枚葉式) 기판 처리 장치로서 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이 기판 처리 장치(100)는 처리 용기(202)를 구비한다. 처리 용기(202)는 예컨대 수평 단면이 원형이며 편평한 밀폐 용기로서 구성된다. 또한 처리 용기(202)는 예컨대 알루미늄(Al) 및 스텐레스 스틸(SUS)과 같은 금속 재료 또는 석영에 의해 구성된다. 처리 용기(202) 내에는, 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 처리하는 처리 공간(201)(처리실) 및 이재 공간(203)(이재실)이 형성된다. 처리 용기(202)는 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b)로 구성된다. 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b)의 사이에는 칸막이 판(204)이 설치된다. 상부 처리 용기(202a)에 둘러싸여진 공간이며 칸막이 판(204)보다 상방(上方)의 공간을 처리실(201)이라고 부르고, 하부 용기(202b)에 둘러싸여진 공간이며 칸막이 판보다 하방(下方)의 공간을 이재실(203)이라고 부른다.
하부 용기(202b)의 측면에는 게이트 밸브(1490)에 인접한 기판 반입 출구(1480)가 설치되고, 웨이퍼(200)는 기판 반입 출구(1480)를 개재하여 반송실(미도시)과 이재실(203) 사이에서 이동된다. 하부 용기(202b)의 저부(底部)에는 리프트 핀(207)이 복수 설치된다. 또한 하부 용기(202b)는 접지(接地)된다.
처리실(201) 내에는 웨이퍼(200)를 지지하는 기판 지지부(210)가 설치된다. 기판 지지부(210)는 웨이퍼(200)를 재치하는 재치면(211)을 표면에 구비하는 기판 재치대(212) 및 가열부인 히터(213)를 주로 포함한다. 기판 재치대(212)에는 리프트 핀(207)이 관통하는 관통공(214)이 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 설치된다. 또한 기판 재치대(212)에는 웨이퍼(200)나 처리실(201)에 바이어스를 인가하는 바이어스 전극(256)이 설치되어도 좋다. 바이어스 전극(256)은 바이어스 조정부(257)에 접속되고, 바이어스 조정부(257)에 의해 바이어스가 조정 가능하도록 구성된다.
기판 재치대(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 작동시켜서 샤프트(217) 및 기판 재치대(212)를 승강시키는 것에 의해 기판 재치면(211) 상에 재치되는 웨이퍼(200)를 승강시키는 것이 가능해진다. 또한 샤프트(217) 하단부의 주위는 벨로우즈(219)(bellows)에 의해 피복되어 처리실(201) 내는 기밀하게 보지(保持)된다.
기판 재치대(212)는 웨이퍼(200)의 반송 시에는 도 1의 파선으로 도시된 웨이퍼 이재 위치까지 하강하고, 웨이퍼(200)의 처리 시에는 도 1에 도시된 처리 위치(웨이퍼 처리 위치)까지 상승한다.
구체적으로, 기판 재치대(212)를 웨이퍼 이재 위치까지 하강시켰을 때에는 리프트 핀(207)의 상단부가 기판 재치면(211)의 상면으로부터 돌출하고, 리프트 핀(207)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 기판 재치대(212)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때에는 리프트 핀(207)은 기판 재치면(211)의 상면으로부터 매몰하고, 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.
(배기계)
처리실(201)[상부 용기(202a)]의 내벽 측면에는 처리실(201)의 분위기를 배기하는 제1 배기부로서의 배기구(221)가 설치된다. 배기구(221)에는 배기관(224)이 접속되고, 배기관(224)에는 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 제어하는 APC(Automatic Pressure Controller) 등의 압력 조정기(227)와 진공 펌프(223)가 순서대로 직렬로 접속된다. 주로 배기구(221), 배기관(224), 압력 조정기(227)에 의해 제1 배기계(배기 라인)가 구성된다. 또한 진공 펌프(223)도 제1 배기계의 구성으로 해도 좋다. 또한 이재실(203)의 내벽 측면에는 이재실(203)의 분위기를 배기하는 배기관(1481)이 설치된다. 배기관(1481)에는 압력 조정기(228)가 설치되고, 이재실(203) 내의 압력을 소정의 압력으로 배기 가능하도록 구성된다. 또한 이재실(203)을 개재하여 처리실(201) 내의 분위기를 배기할 수도 있다.
(가스 도입구)
처리실(201)의 상부에 설치되는 샤워 헤드(234)의 상면[천정(天井)벽]에는 처리실(201) 내에 각종 가스를 공급하기 위한 가스 도입구(241)가 설치된다. 가스 공급부인 가스 도입구(241)에 접속되는 각 가스 공급 유닛의 구성에 대해서는 후술한다.
(가스 분산 유닛)
가스 분산 유닛으로서의 샤워 헤드(234)는 버퍼실(232) 및 제2 공(234a)이 복수 구비된 분산부인 분산판(234d)을 포함한다. 샤워 헤드(234)는 가스 도입구(241)와 처리실(201) 사이에 설치된다. 가스 도입구(241)로부터 도입되는 제1 가스는 샤워 헤드(234)의 버퍼실(232)(제1 분산부)에 공급되고 제2 공(234a)을 개재하여 처리실(201)에 공급된다.
또한 샤워 헤드(234)의 버퍼실(232)에 설치되는 전극부(243)는 도전성의 금속으로 구성되고 가스를 여기(勵起)하기 위한 활성화부(여기부)의 일부로서 구성된다. 또한 덮개(231)를 도전성 부재로 구성할 때는 덮개(231)와 전극부(243) 사이에 절연 블록(233)이 설치되고, 덮개(231)와 전극부(243)의 사이를 절연하는 구성이 이루어진다. 또한 제2 공(234a)이 형성된 분산판(234d)은 어스에 접속된다. 또한 분산판(234d)과 어스 사이에는 바이어스 제어부(258)가 설치되어도 좋다. 또한 분산판(234d)과 전극부(243) 사이에는 절연부(244)가 설치되고, 전극부(243)와 분산판(234d) 사이를 절연하는 구성이 이루어진다. 여기부는 주로 전극부(243), 절연부(244), 제2 공(234a)으로 구성된다.
여기부로서의 전극부(243)에는 정합기(251)와 고주파 전원(252)이 접속되고, 전자파(고주파 전력이나 마이크로파)가 공급 가능하도록 구성된다. 이에 의해 제2 공(234a) 내에 공급된 가스를 활성화시킬 수 있다. 여기서는 전자파가 공급되도록 구성했지만 전극부(243)와 분산판(234d) 사이에 직류 전력을 공급해서 플라즈마를 생성하도록 구성해도 좋다.
전극부(243), 절연부(244), 제2 공(234a)의 위치 관계의 형태는 예컨대 도 2의 (a) 내지 도 2의 (d)에 도시된다. 도 2의 (a) 내지 도 2의 (d)각각은 도 1에 도시하는 복수의 제2 공(234a)의 하나를 확대한 도면이다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 분산판(234d) 상에는, 제2 공(234a)의 공경[D1(孔經)]보다 작은 공경(D2)을 가지는 가스 유로(243a)를 구비하는 전극부(243) 및 공경(D2)을 가지는 제1 공(244a)을 구비하는 절연부(244)가 설치된다. 가스 유로(243a)와 제1 공(244a)에 의해서 버퍼실(232)로부터 제2 공(234a)으로 가스를 공급하는 가스 유로 구조인 가스 유로(247a)가 형성된다. 이와 같이 여기부를 구성하는 것에 의해서, 제2 공(234a) 내에 가스의 플라즈마가 생성되는 플라즈마 생성 영역(280)을 구성할 수 있다. 플라즈마 생성 영역(280)은 제2 공(234a)의 내벽(234e)과 전극부(243)와 마주보도록 구성된다. 이와 같이 복수의 제2 공(234a) 하나하나에 플라즈마 생성 영역(280)이 형성되기 때문에, 웨이퍼(200)의 표면에 전체적으로 활성종을 공급할 수 있고, 웨이퍼(200)의 표면의 처리 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한 제2 공(234a)의 내벽(234e)은 어스 전위이기 때문에, 제2 공(234a) 내에서 생성된 이온 성분을 제2 공(234a)의 내벽(234e)에서 포획할 수 있으므로, 웨이퍼(200)로의 이온 성분의 도달을 억제시킬 수 있다. 또한 제2 공(234a)의 하단(234f)(웨이퍼 상대면)도 어스 전위이기 때문에, 이온 성분이 제2 공(234a)을 통해 이탈하더라도 웨이퍼 상대면(234f)으로 이온 성분을 끌어당길 수 있다. 따라서 웨이퍼(200)에 도달하는 이온 성분의 양을 저감시킬 수 있다. 웨이퍼(200)에 도달하는 이온 성분의 양을 저감하는 것에 의해 웨이퍼(200)로의 처리의 스텝 커버리지를 향상시키거나 이온 데미지를 저감시킬 수 있다.
또한 가스 유로(243a)의 공경(D2)을 제2 공(234a)의 공경(D1)보다 작게 하는 것에 의해서, 가스 유로(243a)에 공급되는 가스의 유속을 제2 공(234a)까지 유지할 수 있고, 제2 공(234a) 내 또는 처리실(201) 내에서의 가스의 유속을 유지할 수 있다. 또한 바람직하게는 가스 유로(243a)의 공경(D2)은 플라즈마가 생성하지 않는 지름으로 설정하고, 제2 공(234a)의 공경은 플라즈마가 생성되는 지름으로 설정하는 것이 바람직하다. 공경은 파셴의 법칙(Paschen's law)에 따라서 설정된다. 또한 바람직하게는 제2 공(234a)의 길이는 제2 공(234a)의 하단에서 플라즈마가 생성되지 않는 길이로 한다.
도 2의 (b)에 도시된 구조에 대해서 구체적인 내용을 설명한다. 전극부(243)는 제1 공(244a)의 공경과 같은 지름으로 형성된 돌기부(246)를 포함하도록 구성된다. 돌기부(246)에는 가스가 통과하는 가스 유로(247b)의 일부가 설치되고, 도 2의 (a)에 도시된 구조에 비해서 가스 유로(247b)의 표면적을 증가시키도록 구성된다. 이와 같이 하면 가스가 통과하는 시간을 증가시킬 수 있으므로 활성종의 생성량을 증가시킬 수 있다.
도 2의 (c)에 도시된 구조는 도 2의 (b)에 도시된 구조에 비해서 돌기부(246a)의 하단이 제2 공(234a)의 내측에 배치되는 구조인 관점에서 다르다. 이하에 구체적 내용을 설명한다. 전극부(243)는 가스 유로(247b)를 포함하고 제1 공(244a)의 공경과 같은 지름으로 형성된 돌기부(246a)를 포함하는 구성이다. 도 2의 (c) 및 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이 돌기부(246a)의 하단은 하단(234f)보다 길이(H)만큼 높게 위치된다. 길이(H)는 제2 공(234a)의 공경의 길이(D1)보다 길어지도록 구성된다. 이와 같은 구조로 하는 것에 의해서, 가스 유로(247b)의 표면적이 보다 크게 이루어지므로 제2 공(234a) 내에서 생성되는 활성종의 양을 증가시킬 수 있다. 또한 제2 공(234a) 내에서 생성된 이온 성분이 공(234)으로부터 돌출하는 양보다 어스에 접속된 공(234)의 내벽(234e)에서 포획되는 양이 많아지도록 할 수 있고, 웨이퍼(200)로의 이온 성분의 공급량을 억제시킬 수 있다.
여기서 도 2의 (b) 및 도 2의 (c)의 돌기부에 대해서 도 3을 참조하여 설명한다. 돌기부(246a)는 도 3에 도시된 바와 같이 원기둥(圓柱) 형상으로 형성된다. 여기서 돌기부(246, 246a)의 지름은 절연판(244)에 형성된 제1 공(244a)의 공경과 동일하게 형성된다. 돌기부(246, 246a)를 이와 같이 형성하는 것에 의해서, 돌기부(246a)와 제2 공(234a)의 중심 위치가 어긋나는 것을 억제시킬 수 있다. 이에 의해 소정의 위치에 플라즈마를 형성할 수 있고, 웨이퍼(200)의 면내의 처리 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한 돌기부(246a)의 하단은 반구 형상이나 구 형상으로 구성해도 좋다. 예컨대 반구 형상으로 구성하면 각(角)을 포함하는 형상과는 다르게 전계가 집중하는 일이 없으므로 제2 공(234a) 내에서의 이상 방전의 발생을 억제시킬 수 있다.
도 2의 (d)는 도 2의 (c)의 구성에 가스 유로(247b)로부터 제2 공(234a)의 내벽(234e)으로 가스를 공급하는 제2 가스 유로(248)를 더 포함하는 구성이다. 도 2의 (d)에 도시된 구성에 따르면, 제2 공(234a)의 절연판(244) 측에서 생성되는 활성종이 제2 공(234a)의 절연판(244)측에서 체류하지 않고 처리실(201)측으로 수송할 수 있으므로, 웨이퍼(200)의 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 전극부(243)와 내벽(234e) 및 웨이퍼 상대면(234f)과 같이 가스와 접촉하는 면은 각(各) 부(部)를 구성하는 재료가 비산하지 않도록 코팅되어도 좋다. 각 부는 예컨대 절연물(산화물)에 의해서 코팅되며, 구체적으로 각 부를 알루미늄으로 구성한 경우는 산화 알루미늄에 의해 코팅된다.
또한 버퍼실(232)에 가스 가이드(235)가 설치되어도 좋다. 가스 가이드(235)는 가스 도입공(241)을 중심으로 해서 웨이퍼(200)의 경방향(徑方向)을 향할수록 지름이 퍼지는 원추(圓錐) 형상이다. 가스 가이드(235)의 하단의 수평 방향의 지름은 제2 공(234a)이 설치되는 영역의 단부(端部)보다 또한 외주까지 연장되어 형성된다. 가스 가이드(235)가 설치되는 것에 의해 복수의 제2 공(234a) 각각 균일하게 가스를 공급할 수 있고, 웨이퍼(200)의 면내에 공급되는 활성종의 양을 균일화시킬 수 있다.
버퍼실(232)의 외주측의 상면에는 버퍼실(232)의 분위기를 배기하는 제2 배기부로서의 샤워 헤드 배기구(240)가 설치되어도 좋다. 샤워 헤드 배기구(240)에 제2 배기관(236)을 접속하고, 제2 배기관(236)에 밸브(237)가 설치된다. 또한 제2 배기관(236)은 압력 조정기(238), 진공 펌프(239)가 순서대로 직렬로 접속된다. 주로 샤워 헤드 배기구(240), 밸브(237), 제2 배기관(236)에 의해 제2 배기부(배기 라인)가 구성된다. 또한 진공 펌프(239)를 설치하지 않고, 배기관(236)을 배기관(224)의 후단에 접속되도록 구성해도 좋다. 이와 같은 제2 배기부를 설치해서 버퍼실(232) 내를 배기하는 것에 의해 버퍼실(232) 내의 퍼지 시간을 단축할 수 있다.
전술에서는 웨이퍼(200)에 공급하는 가스를 샤워 헤드(234)를 개재하여 공급하는 예를 제시했지만 이에 한정되지 않고, 도 4에 도시된 바와 같이 웨이퍼(200)의 측방으로부터 공급하도록 구성해도 좋다. 구체적으로는 처리실(201)의 측벽에 가스 도입공(241)을 설치하고, 가스 도입공(241)에 가스 공급관(150)이 접속된다. 이와 같이 구성해도 제2 공(234a) 내에 플라즈마를 생성하고 웨이퍼(200)에 활성종을 공급할 수 있다.
(가스 공급계)
가스 도입공(241)에는 가스 공급관(150)이 접속된다. 가스 공급관(150)으로부터는 후술의 제1 가스, 제2 가스 및 퍼지 가스가 공급된다.
도 5에 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부 및 퍼지 가스 공급부의 개략 구성도를 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 가스 공급관(150)에는 가스 공급관 집합부(140)가 접속된다. 가스 공급관 집합부(140)에는 제1 가스(처리 가스) 공급관(113a), 퍼지 가스 공급관(133a) 및 제2 가스(처리 가스) 공급관(123a)이 접속된다.
(제1 가스 공급부)
제1 가스 공급부는 제1 가스 공급관(113a), 매스 플로우 컨트롤러(115)(MFC) 및 밸브(116)를 포함한다. 또한 제1 가스 공급관(113a)에 접속되는 제1 가스 공급원(113)을 제1 가스 공급부에 포함시켜서 구성해도 좋다. 또한 처리 가스 원료가 액체나 고체의 경우에는 제1 가스 공급부는 기화기(180)를 더 포함할 수 있다.
(제2 가스 공급부)
제2 가스 공급부는 제2 가스 공급관(123a), MFC(125) 및 밸브(126)를 포함한다. 또한 제2 가스 공급관(123a)에 접속되는 제2 가스 공급원(123)을 제2 가스 공급부에 포함시켜서 구성해도 좋다. 또한 제2 가스 공급부는 제2 가스를 활성화시키도록 구성된 리모트 플라즈마 유닛(124)(RPU)을 더 포함할 수 있다..
(퍼지 가스 공급부)
퍼지 가스 공급부는 퍼지 가스 공급관(133a), MFC(135) 및 밸브(136)를 포함한다. 또한 퍼지 가스 공급관(133a)에 접속되는 퍼지 가스 공급원(133)을 퍼지 가스 공급부에 포함시켜서 구성해도 좋다.
(제어부)
도 1에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는 기판 처리 장치(100)의 각 부의 동작을 제어하는 컨트롤러(260)를 포함한다.
컨트롤러(260)의 개략적인 구성을 도 6에 도시한다. 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(260)는 CPU(Central Processing Unit)(260a), RAM(260b)(Random Access Memory), 기억 장치(260c) 및 I/O 포트(260d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(260b), 기억 장치(260c) 및 I/O 포트(260d)는 내부 버스(260e)를 개재하여 CPU(260a)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(260)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(261), 외부 기억 장치(262) 및 수신부(285)와 같은 구성이 접속 가능하도록 구성된다.
기억 장치(260c)는 예컨대 플래시 메모리 및 HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(260c) 내에는 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램, 후술하는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피, 웨이퍼(200)로의 처리에 이용하는 프로세스 레시피를 설정할 때까지의 과정에서 발생하는 연산 데이터 및 처리 데이터 등이 판독 가능하도록 격납된다. 또한 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(260)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며 프로그램으로서 기능한다. 이하 이 프로그램 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 말한다. 또한 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 이용한 경우는 프로그램 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다. 또한 RAM(260b)는 CPU(260a)에 의해 판독된 프로그램, 연산 데이터, 처리 데이터 등의 데이터가 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(260d)는 게이트 밸브(1490), 승강 기구(218), 히터(213), 압력 조정기(227, 238), 진공 펌프(223, 239), 정합기(251), 고주파 전원(252), MFC(115, 125, 135), 밸브(116, 126, 136, 237, 228), RPU(124), 기화기(180) 및 바이어스 제어부(257, 258)와 같은 구성에 접속된다. 또한 I/O 포트(260d)는 전류계(253) 및 임피던스계(254)에 접속되어도 좋다.
연산부로서의 CPU(260a)는 기억 장치(260c)로부터의 제어 프로그램을 판독해서 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(260)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(260c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 또한 수신부(285)로부터 입력된 설정 값과 기억 장치(260c)에 기억된 프로세스 레시피나 제어 데이터를 비교·연산하여 연산 데이터를 산출 가능하도록 구성된다. 또한 연산 데이터로부터 대응하는 처리 데이터(프로세스 레시피)의 결정 처리 등을 실행 가능하도록 구성된다. 그리고 CPU(260a)는 판독된 프로세스 레시피의 내용을 따라서 게이트 밸브(1490)의 개폐 동작, 승강 기구(218)의 승강 동작, 히터(213)로의 전력 공급 동작, 압력 조정기(227, 238)의 압력 조정 동작, 진공 펌프(223, 239)의 온 오프 제어, MFC(115, 125, 135)에서의 가스 유량 제어 동작, RPU(124)의 가스의 활성화 동작, 밸브(116, 126, 136, 237, 228)에서의 가스의 온 오프 제어, 정합기(251)의 전력의 정합 동작, 고주파 전원(252)의 전력 제어, 바이어스 제어부(257, 258)의 제어 동작 등을 제어하도록 구성된다. 임피던스계(254) 및 전류계(253)의 어느 하나 또는 양방으로부터의 정보에 기초하는 정합기(251)와 고주파 전원(252)의 동작 등을 제어하도록 구성되어도 좋다. 각 구성의 제어를 수행할 때는 CPU(260a) 내의 송수신부가 프로세스 레시피의 내용에 따라서 제어 정보를 송신/수신하는 것에 의해 제어한다.
또한 컨트롤러(260)는 전용의 컴퓨터로서 구성되는 경우에 한하지 않고 범용의 컴퓨터로서 구성되어도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 격납한 외부 기억 장치(262)[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光)디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)를 준비하고, 이와 같은 외부 기억 장치(262)를 이용해서 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(260)를 구성할 수 있다. 또한 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(262)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 수신부(285)나 네트워크(263)(인터넷이나 전용 회선) 등의 통신 수단을 이용해서 외부 기억 장치(262)를 개재하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 좋다. 또한 기억 장치(260c)나 외부 기억 장치(262)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 한다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 이용한 경우는 기억 장치(260c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(262) 단체만을 포함하는 경우 또는 그들의 양방을 포함하는 경우가 있다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로 전술한 기판 처리 장치의 처리로를 이용해서 반도체 장치(반도체 디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 기판 상에 절연막이며 예컨대 질화막으로서의 실리콘 질화(SiN)막을 성막하는 플로우와 시퀀스예에 대해서 도 7과 도 8을 참조해서 설명한다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(260)에 의해 제어된다.
또한 본 명세서에서 「웨이퍼」라는 단어를 이용한 경우에는 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등과 그 적층체(집합체)」를 의미하는 경우(즉 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함시켜서 웨이퍼라고 칭하는 경우)가 있다. 또한 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 단어를 이용한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)」을 의미하는 경우나 「웨이퍼에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면(最表面)」을 의미하는 경우가 있다.
따라서 본 명세서에서 「웨이퍼에 대하여 소정의 가스를 공급한다」라고 기재한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 직접 공급한다」는 것을 의미하는 경우나 「웨이퍼에 형성되는 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 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다」는 것을 의미하는 경우나 「웨이퍼에 형성되는 층이나 막 등의 상, 즉 적층체로서의 웨이퍼 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 이용한 경우도 「웨이퍼」라는 단어를 이용한 경우와 마찬가지이며 그 경우, 상기 설명에서 「웨이퍼」를 「기판」에 치환해서 생각하면 좋다.
이하에 기판 처리 공정에 대해서 설명한다.
[기판 반입 공정(S201)]
성막 처리 시에는 우선 웨이퍼(200)를 처리실(201)에 반입한다. 구체적으로는 기판 지지부(210)를 승강 기구(218)에 의해 하강시켜 리프트 핀(207)이 관통공(214)으로부터 기판 지지부(210)의 상면측에 돌출시킨 상태로 한다. 또한 처리실(201) 내나 이재실(203)을 소정의 압력으로 조압한 후, 게이트 밸브(1490)를 개방하여 게이트 밸브(1490)로부터 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 재치한다. 웨이퍼(200)를 리프트 핀(207) 상에 재치한 후, 게이트 밸브(1490)를 닫아 승강 기구(218)에 의해 기판 지지부(210)를 소정의 위치까지 상승시키는 것에 의해 웨이퍼(200)가 리프트 핀(207)으로부터 기판 지지부(210)에 재치되도록 이루어진다.
[감압·승온 공정S202]
계속해서 처리실(201) 내가 소정의 압력(진공도)이 되도록 배기관(224)을 개재하여 처리실(201) 내를 배기한다. 이때 압력 센서(도시되지 않음)가 계측한 압력 값에 기초해서 압력 조정기(227)로서의 APC밸브의 밸브의 개도(開度)를 피드백 제어한다. 또한 온도 센서(도시되지 않음)가 검출한 온도 값에 기초해서 처리실(201) 내가 소정의 온도가 되도록 히터(213)로의 통전량을 피드백 제어한다. 구체적으로는 기판 지지부(210)를 히터(213)에 의해 미리 가열하고, 웨이퍼(200), 또는 기판 지지부(210)의 온도 변화가 없어진 후 일정시간 둔다. 이 동안에 처리실(201) 내에 잔류하는 수분 또는 부재로부터의 탈(脫)가스 등이 있는 경우는 진공 배기나 N2가스의 공급에 의한 퍼지에 의해 제거해도 좋다. 이에 의해 성막 프로세스 전의 준비가 완료된다. 또한 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 배기할 때에 한번 도달 가능한 진공도까지 진공 배기해도 좋다.
이때의 히터(213)의 온도는 100℃ 내지 600℃, 바람직하게는 100℃ 내지 500℃, 보다 바람직하게는 250℃ 내지 450℃의 범위 내의 일정한 온도가 되도록 설정한다.
또한 웨이퍼(200)의 전위가 소정의 전위가 되도록 바이어스 조정부(257)와 바이어스 전극(256)에 의해 조정되어도 좋다.
[성막 공정(S301)]
계속해서 웨이퍼(200)에 SiN막을 성막하는 예에 대해서 설명한다. 성막 공정(S301)의 상세에 대해서 도 7 및 도 8을 이용해서 설명한다.
웨이퍼(200)가 기판 지지부(210)에 재치되고 처리실(201) 내의 분위기가 안정된 후, 공정(S203 내지 S207)이 수행된다.
[제1 가스 공급 공정(S203)]
제1 가스 공급 공정(S203)에서는 제1 가스 공급계로부터 처리실(201) 내에 제1 가스(처리 가스)로서의 디클로로실란(SiH2Cl2, dichlorosilane:DCS) 가스를 공급한다. 구체적으로는 제1 가스 공급원(113)으로부터 공급된 DCS가스를 MFC(115)에서 유량 조정한 후, 기판 처리 장치(100)에 공급한다. 유량 조정된 DCS가스는 버퍼실(232)을 통해서 샤워 헤드(234)의 제2 공(234a)으로부터 감압 상태의 처리실(201) 내에 공급된다. 또한 배기계에 의한 처리실(201) 내의 배기를 계속해서 처리실(201) 내의 압력을 소정의 압력 범위(제1 압력)가 되도록 제어한다. 이때 웨이퍼(200)에 대하여 DCS가스가 공급되도록 이루어지는 DCS가스는 소정의 압력(제1 압력: 예컨대 10Pa 이상 1000Pa 이하)으로 처리실(201) 내에 공급한다. 이와 같이 하여 웨이퍼(200)에 DCS가스를 공급한다. DCS가스가 공급되는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층이 형성된다. 여기서 실리콘 함유층이라는 실리콘(Si)을 포함하는 층 또는 실리콘과 염소(Cl)를 포함하는 층이다.
[제1 퍼지 공정(S204)]
웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층이 형성된 후, 가스 공급관(150)의 가스 밸브(116)를 닫아 DCS가스의 공급을 정지한다. 제1 가스의 공급을 정지하고 처리실(201) 중에 존재하는 제1 가스나 버퍼실(232) 중에 존재하는 처리 가스를 제1 배기부로부터 배기하는 것에 의해 제1 퍼지 공정(S204)이 수행된다.
또한 퍼지 공정에서는 단순히 가스를 배기(진공 흡입)해서 가스를 배출하는 것 뿐만 아니라 불활성 가스를 공급하여 잔류 가스를 압출(押出)하는 것에 의한 배출 처리를 수행하도록 구성해도 좋다. 또한 진공 흡입과 불활성 가스의 공급을 조합해도 좋다. 또한 진공 흡입과 불활성 가스의 공급을 교호(交互)적으로 수행하도록 구성해도 좋다.
또한 이때 배기관(236)의 밸브(237)을 열어 배기관(236)을 개재하여 버퍼실(232) 내에 존재하는 가스를 배기 펌프(239)로부터 배기해도 좋다.
소정의 시간 경과 후 밸브(136)를 닫아 불활성 가스의 공급을 정지하는 것과 함께, 밸브(237)를 닫아 버퍼실(232)과 진공 펌프(239)의 사이를 차단한다. 또한 밸브(136)를 연 상태로 불활성 가스의 공급을 계속해도 좋다. 버퍼실(232)로의 불활성 가스의 공급을 계속 하는 것에 의해 다른 공정에서 다른 공정의 가스가 버퍼실(232)에 들어가는 것을 억제시킬 수 있다.
이때 히터(213)의 온도는 웨이퍼(200)로의 제1 가스 공급 시와 마찬가지인 온도가 되도록 설정한다. 각 불활성 가스 공급계로부터 공급하는 퍼지 가스로서의 N2가스의 공급 유량은 각각 예컨대 100sccm 내지 20000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 퍼지 가스로서는 N2가스 외에 Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 좋다.
[제2 가스 공급 공정(S205)]
퍼지 공정 후 밸브(126)를 열어 가스 도입공(241), 버퍼실(232), 복수의 제2 공(234a)을 개재하여 처리실(201) 내에 제2 가스(처리 가스)로서의 암모니아 가스(NH3)를 공급한다. 또한 제2 가스는 웨이퍼(200)를 처리하는 처리 가스라고도 불리며, 제1 가스, 실리콘 함유층 및 웨이퍼(200)와 반응하는 반응 가스라고도 불린다.
이때 NH3가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 MFC(125)를 조정한다. 또한 NH3가스의 공급 유량은 예컨대 100sccm 이상 10000sccm 이하다.
여기서 고주파 전원(252)으로부터 정합기(251)를 개재하여 전극부(243)에 고주파 전력을 공급한다. 전극부(243)에 고주파 전력이 공급되는 것에 의해 제2 공(234a) 내에 제2 가스의 플라즈마(제2 가스의 활성종)가 생성된다. 활성화된 NH3가 웨이퍼(200) 상에 형성되는 실리콘 함유층에 공급되면 실리콘 함유층이 개질되어 실리콘 원소를 함유하는 개질층이 형성된다.
또한 도 8에서는 제2 가스의 공급과 동시에 고주파 전력의 공급을 시작하지만 제2 가스의 공급 시작 전부터 고주파 전력을 공급되도록 구성해도 좋다. 또한 제1 가스의 공급 공정(S203)으로부터 판정 공정(S207)이 종료될 때까지 고주파 전력의 공급을 계속해서 제2 가스의 공급의 유무에 의해 플라즈마를 형성하도록 제어해도 좋다.
또한 기판 재치대(212) 내에 설치된 바이어스 전극(256)의 전위를 바이어스 조정부(257)에 의해 조정시키는 것에 의해 웨이퍼(200)로의 하전(荷電) 입자의 공급량을 조정시킬 수도 있다.
개질층은 예컨대 처리실(201) 내의 압력, NH3가스의 유량, 웨이퍼(200)의 온도, 고주파 전원(252)의 전력 등에 응해서 소정의 두께, 소정의 분포, 실리콘 함유층에 대한 소정의 질소 성분 등의 침입 깊이로 형성된다.
소정의 시간 경과 후 밸브(126)를 닫아 NH3가스의 공급을 정지한다.
이때 히터(213)의 온도는 웨이퍼(200)로의 제1 가스 공급 시와 같은 온도가 되도록 설정된다.
또한 제2 처리 가스를 공급할 때에 RPU(124)를 이용해서 활성화한 NH3가스를 버퍼실(232)에 공급하는 것에 의해 처리 균일성을 향상시켜도 좋다.
[제2 퍼지 공정(S206)]
제1 퍼지 공정(S204)과 같은 동작에 의해 제2 퍼지 공정(S206)이 수행된다. 예컨대 NH3가스의 공급을 정지하고, 처리실(201) 중에 존재하는 NH3가스나 버퍼실(232) 중에 존재하는 NH3가스는 제1 배기부로부터 배기하는 것에 의해 제2 퍼지 공정(S206)이 수행된다. 또한 버퍼실(232)과 처리실(201)에 퍼지 가스를 공급하는 것에 의해 퍼지가 수행된다.
[판정 공정(S207)]
제2 퍼지 공정(S206)의 종료 후 컨트롤러(260)는 상기 성막 공정[S301((S203 내지 S206))]이 소정의 사이클수(數)n이 실행된 것인지를 판정한다. 즉 웨이퍼(200) 상에 원하는 두께의 막이 형성된 것인지를 판정한다. 전술한 스텝(S203 내지 S206)을 1사이클로 하여 이 사이클을 적어도 1회 이상 수행하는[스텝(S207)] 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 SiN막을 성막할 수 있다. 또한 전술한 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하다. 이에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 SiN막이 형성된다.
판정 공정(S207)에서 성막 공정(S301)이 소정 횟수 실시되지 않았을 때(No판정일 때)는 성막 공정(S301)의 사이클을 반복하고, 소정 횟수 실시되었을 때(Yes판정의 때)는 성막 공정(S301)을 종료하여 기판 반출 공정(S208)을 실행시킨다. 이와 같이 하여 기판 처리 공정이 수행된다.
여기서 발명자 등은 예의 연구를 수행한 결과 이하의 과제가 발생하는 것을 발견했다.
공정(S203 내지 S206)을 복수 회 반복한 경우에 제2 공(234a)과 처리실(201)의 어느 하나 또는 양방에서 생성되는 플라즈마가 변화되고 웨이퍼(200)에 처리 균일성이 저하하는 과제를 발견했다. 이 처리 균일성은 예컨대 웨이퍼(200) 상의 막 두께 방향에서의 균일성이나 1뱃치 내에서의 웨이퍼(200)마다의 처리 균일성이다.
이 과제에 대해서 예의 연구를 수행한 결과 이하를 발견했다. 도 1에 도시하는 임피던스계(254)와 전류계(253)의 어느 하나 또는 양방을 이용해서 플라즈마 상태를 감시하는 것에 의해 플라즈마 상태에 의해 변화되는 임피던스 값의 데이터나 전류 값의 데이터를 얻을 수 있다. 이 임피던스 값의 데이터나 전류 값의 데이터에 기초해서 전극부(243)에 공급되는 고주파의 전력과 주파수나 분산판(234d)에 접속되는 바이어스 제어부(258)의 바이어스를 제어하는 것에 의해 처리 균일성이 저하하는 것을 억제할 수 있다.
여기서 이와 같은 피드백 제어 예의 구체적 내용에 대해서 도 9를 이용해서 설명한다. 도 9는 플라즈마 생성량의 제어계의 구성을 도시하는 블록 선도의 개략이다. 도 9의 구성 요소인 설정 데이터(801), CPU(260a)의 연산부, 컨트롤러(260), 고주파 전원(252), 전극부(243), 플라즈마 생성량(802), 임피던스계(254)[전류계(253)]는 제어 루프를 구성한다. 설정 데이터(801)는 기록 매체에 기록되고 제2 가스 공급 공정(S205)을 시작하기 전에 판독된다. 컨트롤러(260)는 판독된 설정 데이터(801)에 기초해서 고주파 전원(252)의 전력 값을 설정한다. 제2 가스 공급 공정(S205)에서는 플라즈마의 생성 중에 임피던스계(254)와 전류계(253)의 어느 하나 또는 양방에서 플라즈마의 생성량이 측정된다. 플라즈마의 생성량에 의해 임피던스와 전류의 어느 하나 또는 양방이 변화되기 때문에 임피던스 데이터와 전류 데이터의 어느 하나 또는 양방에 의해 플라즈마 상태를 계측할 수 있다. 이와 같은 데이터에 기초해서 연산부(260a)에서 설정 데이터(801)와의 비교가 수행되고, 소정의 플라즈마 생성량이 되도록 컨트롤러(260)가 고주파 전원(252)과 바이어스 제어부(258)의 어느 하나 또는 양방을 제어한다. 이와 같이 하여 플라즈마 생성량(802)을 제어하는 것에 의해 처리 균일성을 향상시킬 수 있다.
이상 본 개시의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만 본 개시는 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 갖가지 변경 가능하다. 이하에 본 개시의 다른 형태에 대해서 도 10의 (a) 내지 (c)를 이용해서 설명한다. 도 10의 (a) 내지 (c)는 전극부(243)의 다른 형태를 도시하는 도면이다.
도 10의 (a)는 분산판(234d) 상에 제2 공(234a)의 공경과 연통하는 공(244b)이 설치된 절연부(244)와 절연부(244) 상에 가스가 공급되는 가스 유로(245)를 형성하도록 전극부(243)가 설치된 구성이 된다. 이 가스 유로(245)로부터 공(244b)을 개재하여 제2 공(234a)에 처리 가스를 공급하는 것에 의해 가스 공급계로부터 처리실(201)까지의 컨덕턴스를 향상시킬 수 있고, 웨이퍼(200)에 유량을 많게 할 수 있다. 또한 전술한 도 2의 (a)와 같이 가스 유로(243a)와 제1 공(244a)의 위치를 맞추는 필요가 없어지므로 샤워 헤드(243)의 제조 용이성을 향상시킬 수 있고, 기판 처리 장치마다의 처리 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한 메인터넌스도 용이해진다.
도 10의 (b)는 도 10의 (a)의 구성과 유사의 구성이며 전극부(243)에 돌기부(246b)가 설치된 관점에서 다르다. 이와 같은 돌기부(246b)를 설치하는 것에 의해 전극부(243)의 표면적이 증가되고 제2 공(234a) 내에서 생성되는 활성종의 양을 증대시킬 수 있다. 돌기부(246b)는 예컨대 원기둥 형상, 구 형상, 반구 형상 등으로 형성해도 좋다.
도 10의 (c)는 도 10의 (b)의 돌기부(246c)가 제2 공(234a) 내에 삽입된 구성이다. 이와 같은 돌기를 설치하는 것에 의해 전극부(243)의 표면적을 또한 증가시킬 수 있고, 제2 공(234a) 내에 생성되는 활성종의 양을 증대시킬 수 있다. 또한 도 10의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이 돌기부(246c)의 하단은 하단(234f)보다 길이(H)만큼 높게 위치된다. 길이(H)는 제2 공(234a)의 공경의 길이(D1)보다 길어지도록 구성된다. 이와 같은 구조로 구성하는 것에 의해 제2 공(234a) 내에서 생성되는 활성종의 양을 증가시키면서 제2 공(234a) 내에서 생성된 이온 성분이 제2 공(234a)으로부터 돌출하는 양보다 어스에 접속된 제2 공(234a)의 내벽(234e)에서 포획되는 양이 많아지도록 할 수 있고, 웨이퍼(200)로의 이온 성분의 공급량을 억제시킬 수 있다.
또한 전술에서는 제1 가스와 제2 가스를 교호적으로 공급해서 성막하는 방법에 대해서 기재했지만 다른 방법에도 적용 가능하다. 예컨대 제1 가스와 제2 가스의 공급 타이밍이 중첩되는 방법이다.
또한 전술에서는 2종류의 가스를 공급해서 처리하는 방법에 대해서 기재했지만 1종류의 가스를 이용한 처리여도 좋다.
또한 전술에서는 성막 처리에 대해서 기재했지만 다른 처리에도 적용 가능하다. 예컨대 플라즈마를 이용한 확산 처리, 산화 처리, 질화 처리, 산질화 처리, 환원 처리, 산화 환원 처리, 에칭 처리, 가열 처리 등이 있다. 예컨대 반응 가스만을 이용해서 기판 표면이나 기판에 형성된 막을 플라즈마 산화 처리나 플라즈마 질화 처리할 때에도 본 개시의 기술을 적용할 수 있다. 또한 반응 가스만을 이용한 플라즈마 어닐링 처리에도 적용할 수 있다.
또한 전술에서는 반도체 장치의 제조 공정에 대해서 기재했지만 실시 형태에 따른 발명은 반도체 장치의 제조 공정 이외에도 적용 가능하다. 예컨대 액정 디바이스의 제조 공정, 태양 전지의 제조 공정, 발광 디바이스의 제조 공정, 유리 기판의 처리 공정, 세라믹 기판의 처리 공정, 도전성 기판의 처리 공정 등의 기판 처리가 있다.
또한 전술에서는 원료 가스로서 실리콘 함유 가스, 반응 가스로서 질소 함유 가스를 이용해서 실리콘 질화막을 형성하는 예를 제시했지만 다른 가스를 이용한 성막에도 적용 가능하다. 예컨대 산소 함유 막, 질소 함유 막, 탄소 함유 막, 붕소 함유 막, 금속 함유 막과 이들의 원소가 복수 함유한 막 등이 있다. 또한 이들의 막으로서는 예컨대 AlO막, ZrO막, HfO막, HfAlO막, ZrAlO막, SiC막, SiCN막, SiBN막, TiN막, TiC막, TiAlC막 등이 있다.
또한 전술에서는 하나의 처리실에서 1매의 기판을 처리하는 장치구성을 도시했지만 이에 한정되지 않고, 복수 매의 기판을 수평 방향, 또는 수직 방향으로 배열한 장치이어도 좋다.
200: 웨이퍼(기판) 201: 처리실
202: 처리 용기 212: 기판 재치대
213: 히터 221: 배기구(제1 배기부)
234: 샤워 헤드 243: 전극 부재
253: 전류계 254: 임피던스계
258: 바이어스 제어부

Claims (16)

  1. 기판이 처리되는 처리실;
    상기 기판을 지지하는 기판 지지부;
    상기 기판에 버퍼실을 개재하여 가스를 공급하는 가스 공급부;
    상기 버퍼실의 하류에 설치되고, 상기 버퍼실과 연통하고 상기 처리실에 상기 가스를 공급하는 가스 유로가 형성된 돌기부를 포함하는 전극;
    상기 전극의 하류에 설치되고, 상기 가스 유로와 인접하고 상기 돌기부가 삽입되는 제1 공(孔)을 포함하는 절연부;
    상기 절연부의 하류에 설치되고, 상기 제1 공과 인접하고 상기 가스 유로와 연통하고 상기 돌기부의 선단이 상기 제1 공을 개재하여 삽입되고, 플라즈마 생성 영역을 포함하는 제2 공을 복수 포함하는 분산부;
    상기 전극에 접속되는 전력 공급부; 및
    상기 절연부의 하류측이며 상기 플라즈마 생성 영역에 전력을 공급하고 상기 플라즈마 생성 영역에 상기 가스의 플라즈마를 생성하도록 상기 가스 공급부와 상기 전력 공급부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분산부는 어스 전위에 접속되고, 상기 플라즈마 생성 영역은 상기 제2 공의 상기 절연부 측에 형성되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공의 지름은 상기 제2 공의 지름보다 작아지도록 구성되는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 공의 지름은 상기 제2 공의 지름보다 작아지도록 구성되는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌기부의 선단으로부터 상기 제2 공의 하단까지의 길이는 상기 제2 공의 공경(孔經)보다 길게 구성되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유로 구조는 상기 유로 구조와 상기 제2 공의 측벽과 대항하는 면에 복수의 공이 설치되는 기판 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 유로 구조는 상기 유로 구조와 상기 제2 공의 측벽과 대항하는 면에 복수의 공이 설치되는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극과 상기 전력 공급부 사이에 임피던스 또는 전류를 계측하도록 구성되는 센서를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 기판을 처리실에 수용하는 공정;
    상기 처리실 내에서 상기 기판을 기판 지지부에서 지지하는 공정;
    버퍼실과, 상기 버퍼실의 하류에 설치되고 상기 버퍼실과 연통하는 가스 유로를 형성하는 전극과, 상기 전극의 하류에 설치되고 상기 가스 유로와 인접하는 제1 공을 복수 포함하는 절연부와, 상기 절연부의 하류에 설치되고 상기 가스 유로와 연통하고 플라즈마 생성 영역을 포함하는 제2 공을 복수 포함하는 분산부를 개재하여 상기 기판에 가스를 공급하는 공정; 및
    상기 플라즈마 생성 영역 내에 전력을 공급해서 상기 가스의 플라즈마를 생성하는 공정;
    을 포함하고,
    상기 기판에 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 전극에 설치되고 상기 제1 공에 삽입되는 돌기부 내에 설치된 가스 유로를 개재하여 상기 제2 공 내에 상기 가스가 공급되는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 기판을 처리실에 수용하는 단계;
    상기 처리실 내에서 상기 기판을 기판 지지부에서 지지하는 단계;
    버퍼실과, 상기 버퍼실의 하류에 설치되고 상기 버퍼실과 연통하는 복수의 가스 유로를 형성하는 전극과, 상기 전극의 하류에 설치되고 상기 가스 유로와 인접하는 제1 공을 복수 포함하는 절연부와, 상기 절연부의 하류에 설치되고 상기 가스 유로와 연통하고 플라즈마 생성 영역을 포함하는 제2 공을 복수 포함하는 분산부를 개재하여 상기 기판에 가스를 공급하되, 상기 전극에 설치되고 상기 제1 공에 삽입되는 돌기부 내에 설치된 가스 유로를 개재하여 상기 제2 공 내에 상기 가스가 공급되는 것인 상기 기판에 가스를 공급하는 단계; 및
    상기 플라즈마 생성 영역 내에 전력을 공급해서 상기 가스의 플라즈마를 생성하는 단계
    를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램이 기록된 기록 매체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 돌기부는 원기둥(圓柱) 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 돌기부는 원기둥 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 돌기부의 선단은 구 형상 또는 반구 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
  14. 제5항에 있어서, 상기 돌기부의 선단은 구형상 또는 반구 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 돌기부의 선단은 구 형상 또는 반구 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 돌기부의 선단은 구 형상 또는 반구 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
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