KR102115069B1 - 성막 장치, 성막 방법 및 컴퓨터 판독 가능 기억 매체 - Google Patents

성막 장치, 성막 방법 및 컴퓨터 판독 가능 기억 매체 Download PDF

Info

Publication number
KR102115069B1
KR102115069B1 KR1020170021363A KR20170021363A KR102115069B1 KR 102115069 B1 KR102115069 B1 KR 102115069B1 KR 1020170021363 A KR1020170021363 A KR 1020170021363A KR 20170021363 A KR20170021363 A KR 20170021363A KR 102115069 B1 KR102115069 B1 KR 102115069B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotating
unit
rotation
film
substrate
Prior art date
Application number
KR1020170021363A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170098704A (ko
Inventor
가츠히코 오야마
기이치 다카하시
야스시 다케우치
가츠요시 아이카와
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20170098704A publication Critical patent/KR20170098704A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102115069B1 publication Critical patent/KR102115069B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
    • C23C16/45551—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction for relative movement of the substrate and the gas injectors or half-reaction reactor compartments
    • H01L21/205—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02046—Dry cleaning only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/67034—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

본 실시 형태의 성막 장치는, 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2개의 반응 가스를 차례로 공급해서 기판에 막을 퇴적시키는 성막 장치이며, 상기 용기 내에 회전 가능하게 설치되고, 저부에 관통 구멍을 갖는 오목부가 상면에 형성된 회전 테이블과, 상기 오목부에 착탈 가능하게 적재되고, 상면에 상기 기판이 적재되는 적재부를 갖는 기판 지지 부재와, 상기 회전 테이블을 승강시키고 또한 회전시키는 구동 기구와, 상기 용기 내에 있어서 상기 회전 테이블보다도 하방에 설치되고, 에어의 공급에 의해 회전 가능한 회전 유닛과, 상기 회전 유닛 주위에 설치되고, 상기 회전 유닛에 에어를 공급함으로써 상기 회전 유닛을 회전시키는 에어 공급부와, 상기 구동 기구에 의해 상기 회전 테이블을 하강시킴으로써, 상기 회전 유닛에 의해 상기 기판 지지 부재의 하면을 보유 지지하고, 상기 기판 지지 부재의 하면을 보유 지지한 상태에서, 상기 에어 공급부로부터 상기 회전 유닛에 에어를 공급함으로써, 상기 회전 테이블에 대하여 상기 기판 지지 부재를 소정의 각도만큼 회전시키는 제어부를 구비한다.

Description

성막 장치, 성막 방법 및 컴퓨터 판독 가능 기억 매체{FILM FORMING APPARATUS, FILM FORMING METHOD, AND COMPUTER READABLE STORAGE MEDIUM}
본 출원은, 2016년 2월 22일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 2016-31062호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허 출원 2016-31062호의 전체 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은 성막 장치, 성막 방법 및 컴퓨터 판독 가능 기억 매체에 관한 것이다.
종래, 진공 용기 내에 설치된 회전 테이블의 회전 방향에 복수의 기판을 적재하고, 회전 테이블을 회전시킨 상태에서 회전 테이블의 직경 방향을 따라서 설치된 가스 공급부로부터 처리 가스를 공급함으로써, 기판에 막을 퇴적하는 성막 장치가 알려져 있다.
이러한 성막 장치에서는, 진공 용기 내의 가스 흐름, 회전 테이블의 온도 분포 등에 따라, 기판에 퇴적되는 막의 막 두께에 불균형이 발생하는 경우가 있다. 특히, 회전 테이블이 회전축을 중심으로 원운동을 행하기 때문에, 회전 테이블의 회전 중심에 가까운 측과 먼 측에 있어서 불균형이 발생하기 쉽다.
그래서, 종래는, 일본 특허 공개 제2010-206025호 공보에 기재되는 바와 같이, 예를 들어 회전 테이블에 있어서의 기판을 적재하는 위치에 트레이를 설치하고, 회전 테이블의 회전(공전)과는 별도로 진공 용기의 외부에 설치한 구동 장치에 의해 트레이를 회전(자전)시킴으로써, 막 두께를 균일화하였다.
그러나, 상기 기술에서는, 진공 용기의 외부로부터 트레이를 회전시키는 구조이기 때문에, 트레이를 회전시키기 위한 기구가 복잡하다.
이 때문에, 본 개시의 실시 형태에 따르면, 간소한 기구로 회전 테이블에 대하여 기판을 회전시켜서, 기판에 퇴적되는 막의 막 두께 균일성을 향상시킬 수 있는 성막 장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 관한 성막 장치는, 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2개의 반응 가스를 차례로 공급해서 기판에 막을 퇴적시키는 성막 장치이며, 상기 용기 내에 회전 가능하게 설치되고, 저부에 관통 구멍을 갖는 오목부가 상면에 형성된 회전 테이블과, 상기 오목부에 착탈 가능하게 적재되고, 상면에 상기 기판이 적재되는 적재부를 갖는 기판 지지 부재와, 상기 회전 테이블을 승강시키고 또한 회전시키는 구동 기구와, 상기 용기 내에 있어서 상기 회전 테이블보다도 하방에 설치되고, 에어의 공급에 의해 회전 가능한 회전 유닛과, 상기 회전 유닛 주위에 설치되고, 상기 회전 유닛에 에어를 공급함으로써 상기 회전 유닛을 회전시키는 에어 공급부와, 상기 구동 기구에 의해 상기 회전 테이블을 하강시킴으로써, 상기 회전 유닛에 의해 상기 기판 지지 부재의 하면을 보유 지지하고, 상기 기판 지지 부재의 하면을 보유 지지한 상태에서, 상기 에어 공급부로부터 상기 회전 유닛에 에어를 공급함으로써, 상기 회전 테이블에 대하여 상기 기판 지지 부재를 소정의 각도만큼 회전시키는 제어부를 구비한다.
도 1은 본 실시 형태의 성막 장치의 개략적인 단면도.
도 2는 본 실시 형태의 성막 장치의 개략적인 사시도(1).
도 3은 본 실시 형태의 성막 장치의 개략적인 평면도.
도 4는 본 실시 형태의 성막 장치의 개략적인 사시도(2).
도 5는 본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 회전 테이블의 동심원을 따른 개략적인 단면도.
도 6은 본 실시 형태의 성막 장치의 분리 영역을 도시하는 개략적인 단면도.
도 7은 본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 웨이퍼의 회전 기구를 도시하는 개략적인 단면도(1).
도 8은 본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 웨이퍼의 회전 기구를 도시하는 개략적인 사시도(1).
도 9는 본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 웨이퍼의 회전 기구를 도시하는 개략적인 단면도(2).
도 10은 본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 웨이퍼의 회전 기구를 도시하는 개략적인 사시도(2).
도 11a 및 도 11b는 본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 회전 유닛의 일례를 도시하는 도면.
도 12는 도 11에 도시하는 회전 유닛의 블레이드부를 설명하는 도면.
도 13a 내지 도 13c는 도 12에 도시하는 블레이드부의 동작을 설명하는 도면.
도 14a 및 도 14b는 도 13a 내지 도 13c에 도시하는 블레이드부의 동작을 실현하는 에어 공급부의 일례를 도시하는 도면.
도 15a 및 도 15b는 본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 회전 유닛의 다른 예를 도시하는 도면.
도 16은 도 15a 및 도 15b에 도시하는 회전 유닛의 블레이드부를 설명하는 도면.
도 17a 내지 도 17c는 도 16에 도시하는 블레이드부의 동작을 설명하는 도면.
도 18a 및 도 18b는 도 17a 및 도 17c에 도시하는 블레이드부의 동작을 실현하는 에어 공급부의 일례를 도시하는 도면.
도 19는 본 실시 형태의 성막 방법의 일례를 도시하는 흐름도.
도 20a 및 도 20b는 본 실시 형태의 성막 방법의 공정도(1).
도 21a 및 도 21b는 본 실시 형태의 성막 방법의 공정도(2).
도 22a 및 도 22b는 본 실시 형태의 성막 방법의 공정도(3).
도 23a 및 도 23b는 본 실시 형태의 성막 방법의 공정도(4).
도 24a 및 도 24b는 본 실시 형태의 성막 방법의 공정도(5).
도 25a 및 도 25b는 본 실시 형태의 성막 방법의 공정도(6).
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복된 설명을 생략한다.
〔성막 장치〕
본 실시 형태의 성막 장치에 대해서, 도 1 내지 도 6에 기초하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태의 성막 장치의 개략적인 단면도이다. 도 2 및 도 4는, 본 실시 형태의 성막 장치의 개략적인 사시도이다. 도 3은, 본 실시 형태의 성막 장치의 개략적인 평면도이다. 또한, 도 2 및 도 3에서는, 설명의 편의상, 천장판의 도시를 생략하였다. 또한, 도 4에서는, 설명의 편의상, 천장판, 회전 테이블, 덮개 부재, 히터 유닛, 노즐 등의 도시를 생략하였다.
도 1 내지 도 3까지를 참조하면, 성막 장치는, 대략 원형의 평면 형상을 갖는 편평한 진공 용기(1)와, 진공 용기(1) 내에 설치되고, 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(2)을 구비하고 있다. 진공 용기(1)는, 내부에 수용한 웨이퍼의 상면에 성막 처리를 행하기 위한 처리실이다. 진공 용기(1)는, 바닥이 있는 원통 형상을 갖는 용기 본체(12)와, 용기 본체(12)의 상면에 대하여 예를 들어 O링 등의 시일 부재(13)를 개재해서 기밀하게 착탈 가능하게 배치되는 천장판(11)을 갖고 있다.
회전 테이블(2)은, 진공 용기(1) 내에 회전 가능하게 설치되어 있다. 회전 테이블(2)은, 중심부에서 원통 형상의 코어부(21)에 고정되어, 이 코어부(21)는, 연직 방향으로 신장되는 회전축(22)의 상단에 고정되어 있다. 회전축(22)은 진공 용기(1)의 저부(14)를 관통하고, 하단부가 구동부(23)에 설치되어 있다. 구동부(23)는, 예를 들어 압공 실린더와 스테핑 모터를 포함하고, 회전축(22)을 승강시킴으로써 회전 테이블(2)을 승강시키고, 회전축(22)을 연직축 주위로 회전시킴으로써 회전 테이블(2)을 회전시킨다. 회전축(22) 및 구동부(23)는, 상면이 개구된 통형상의 케이스체(20) 내에 수납되어 있다. 케이스체(20)는 그 상면에 설치된 플랜지부가, 연직 방향으로 신축 가능한 벨로우즈(16)를 개재해서 진공 용기(1)의 저부(14)의 하면에 기밀하게 부착되어 있어, 케이스체(20)의 내부 분위기와 외부 분위기의 기밀 상태가 유지되고 있다. 회전 테이블(2)이 승강할 경우에는, 회전 테이블(2)의 승강에 대응해서 벨로우즈(16)가 신축되기 때문에, 케이스체(20)의 내부 분위기와 외부 분위기의 기밀 상태를 유지할 수 있다. 또한, 벨로우즈(16) 및 구동부(23)는 구동 기구의 일례이다.
회전 테이블(2)의 상면에는, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 회전 방향(주위 방향)을 따라 복수(도시의 예에서는 6개)의 원 형상의 오목부(2a)가 형성되어 있다. 각 오목부(2a)에는, 도 3에 도시되는 바와 같이, 기판인 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼 W」라고 함.)를 적재하기 위한 기판 지지 부재(91)가 설치되어 있다. 즉, 도시의 예에서는, 회전 테이블(2) 상에 6개의 기판 지지 부재(91)가 원 형상으로 설치되어 있다. 또한, 도 3에는 편의상, 1개의 기판 지지 부재(91)에만 웨이퍼 W를 나타내었다.
도 4에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 하방에는, 상방으로부터의 평면에서 보아, 기판 지지 부재(91)가 소정의 회전 위치에 정지되어 있을 때 기판 지지 부재(91)와 겹치는 위치에 복수의 회전 유닛(200)이 설치되어 있다. 즉, 복수의 회전 유닛(200)은, 복수의 회전 유닛(200)의 중심에 의해 형성되는 원과 복수의 기판 지지 부재(91)의 중심에 의해 형성되는 원이 동일해지는 위치에 설치되어 있다. 회전 유닛(200)은, 회전 테이블(2)에 대하여 웨이퍼 W를 회전시키는 유닛이며, 예를 들어 진공 용기(1)의 저부(14)의 상면에 부착되어 있다. 또한, 회전 유닛(200)의 상세에 대해서는 후술한다.
회전 테이블(2)의 상방에는, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 예를 들어 석영에 의해 형성된 반응 가스 노즐(31, 32) 및 분리 가스 노즐(41, 42)이 진공 용기(1)의 주위 방향(회전 테이블(2)의 회전 방향(도 3의 화살표 A))으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 도시의 예에서는, 후술하는 반송구(15)로부터 시계 방향(회전 테이블(2)의 회전 방향)으로, 분리 가스 노즐(41), 반응 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(42) 및 반응 가스 노즐(32)이 이 순서로 배열되어 있다. 이들 노즐(31, 32, 41, 42)은, 각 노즐(31, 32, 41, 42)의 기단부인 가스 도입 포트(31a, 32a, 41a, 42a)(도 3)를 용기 본체(12)의 외주면에 고정함으로써, 진공 용기(1)의 외주면으로부터 진공 용기(1) 내에 도입되고, 용기 본체(12)의 직경 방향을 따라서 회전 테이블(2)에 대하여 수평으로 신장되게 부착되어 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 3에 도시되는 바와 같이, 반응 가스 노즐(31)은, 배관(110), 유량 제어기(120) 등을 통하여, 제1 반응 가스의 공급원(130)에 접속되어 있다. 반응 가스 노즐(32)은, 배관(111), 유량 제어기(121) 등을 통하여, 제2 반응 가스의 공급원(131)에 접속되어 있다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 모두 도시하지 않은 배관, 유량 제어 밸브 등을 통하여, 분리 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 분리 가스로서는, 헬륨(He) 가스나 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스나 질소(N2) 가스 등의 불활성 가스를 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, N2 가스를 사용하는 예를 들어서 설명한다.
반응 가스 노즐(31, 32)에는, 회전 테이블(2)을 향해서 개구되는 복수의 가스 토출 구멍(35)이, 반응 가스 노즐(31, 32)의 길이 방향을 따라서, 예를 들어 10㎜의 간격으로 배열되어 있다. 반응 가스 노즐(31)의 하방 영역은, 제1 반응 가스를 웨이퍼 W에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역 P1이 된다. 반응 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 제1 처리 영역 P1에 있어서 웨이퍼 W에 흡착된 제1 반응 가스와 반응하는 제2 반응 가스를 공급하고, 반응 생성물의 분자층을 생성하는 제2 처리 영역 P2가 된다. 또한, 반응 생성물의 분자층이, 퇴적(성막)되는 막을 구성한다.
제1 반응 가스는, 여러 가지 가스여도 되지만, 일반적으로는, 성막되는 막의 원료가 되는 원료 가스가 선택되고, 예를 들어 실리콘 산화막을 성막하는 경우에는, 비스터셔리부틸아미노실란(BTBAS) 가스 등의 실리콘 함유 가스가 선택된다.
제2 반응 가스에는, 제1 반응 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성할 수 있는 반응 가스이면, 여러 가지 반응 가스를 사용할 수 있는데, 예를 들어 실리콘 산화막을 성막하는 경우에는 오존(O3) 가스 등의 산화 가스가 선택된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 진공 용기(1) 내에는 2개의 볼록 형상부(4)가 설치되어 있다. 볼록 형상부(4)는, 분리 가스 노즐(41, 42)과 함께 분리 영역 D를 구성하기 위해서, 회전 테이블(2)을 향해서 돌출되도록 천장판(11)의 하면에 부착되어 있다. 또한, 볼록 형상부(4)는, 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고, 본 실시 형태에 있어서는, 내측 원호가 돌출부(5)(후술)에 연결되고, 외측 원호가, 진공 용기(1)의 용기 본체(12)의 내주면을 따르게 배치되어 있다.
도 5는, 본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 회전 테이블의 동심원을 따른 개략적인 단면도이며, 반응 가스 노즐(31)로부터 반응 가스 노즐(32)까지 회전 테이블(2)의 동심원을 따른 진공 용기(1)의 단면을 나타내고 있다. 또한, 도 5에서는, 설명의 편의상, 기판 지지 부재(91) 및 웨이퍼 W의 도시를 생략하였다.
도 5에 도시되는 바와 같이, 천장판(11)의 하면에 볼록 형상부(4)가 부착되어 있다. 이로 인해, 진공 용기(1) 내에는, 볼록 형상부(4)의 하면인 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)과, 이 천장면(44)의 주위 방향 양측에 위치하는, 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 존재한다. 천장면(44)은, 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고 있다. 또한, 도 5에 도시되는 바와 같이, 볼록 형상부(4)에는 주위 방향의 중앙에 있어서, 직경 방향으로 신장되도록 형성된 홈부(43)가 형성되고, 분리 가스 노즐(42)이 홈부(43) 내에 수용되어 있다. 다른 하나의 볼록 형상부(4)에도 마찬가지로 홈부(43)가 형성되고, 분리 가스 노즐(41)이 홈부(43) 내에 수용되어 있다. 또한, 높은 천장면(45)의 하방 공간에 반응 가스 노즐(31, 32)이 각각 설치되어 있다. 이들 반응 가스 노즐(31, 32)은, 천장면(45)으로부터 이격해서 웨이퍼 W의 근방에 설치되어 있다. 또한, 도 5에 도시되는 바와 같이, 높은 천장면(45)의 하방 우측 공간(481)에 반응 가스 노즐(31)이 설치되고, 높은 천장면(45)의 하방 좌측 공간(482)에 반응 가스 노즐(32)이 설치된다.
또한, 볼록 형상부(4)의 홈부(43)에 수용되는 분리 가스 노즐(41, 42)에는, 회전 테이블(2)을 향해서 개구되는 복수의 가스 토출 구멍(42h)(도 5)이 분리 가스 노즐(41, 42)의 길이 방향을 따라서, 예를 들어 10㎜의 간격으로 배열되어 있다.
천장면(44)은, 협애한 공간인 분리 공간 H를 회전 테이블(2)에 대하여 형성하고 있다. 분리 가스 노즐(42)의 가스 토출 구멍(42h)으로부터 N2 가스가 공급되면, 이 N2 가스는, 분리 공간 H를 통해서 공간(481) 및 공간(482)를 향해서 흐른다. 이때, 분리 공간 H의 용적은 공간(481 및 482)의 용적보다도 작기 때문에, N2 가스에 의해 분리 공간 H의 압력을 공간(481 및 482)의 압력에 비하여 높게 할 수 있다. 즉, 공간(481 및 482) 사이에 압력이 높은 분리 공간 H가 형성된다. 또한, 분리 공간 H로부터 공간(481 및 482)으로 흘러나오는 N2 가스가, 제1 처리 영역 P1로부터의 제1 반응 가스와, 제2 처리 영역 P2로부터의 제2 반응 가스에 대한 카운터 플로우로서 작용한다. 따라서, 제1 처리 영역 P1로부터의 제1 반응 가스와, 제2 처리 영역 P2로부터의 제2 반응 가스가 분리 공간 H에 의해 분리된다. 따라서, 진공 용기(1) 내에서 제1 반응 가스와 제2 반응 가스가 혼합되고, 반응하는 것이 억제된다.
또한, 회전 테이블(2)의 상면에 대한 천장면(44)의 높이 h1은, 성막 시의 진공 용기(1) 내의 압력, 회전 테이블(2)의 회전 속도, 분리 가스의 공급량 등을 고려하여, 분리 공간 H의 압력을 공간(481, 482)의 압력에 비하여 높게 하기에 적합한 높이로 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 천장판(11)의 하면에는, 회전 테이블(2)을 고정하는 코어부(21)의 외주를 둘러싸는 돌출부(5)(도 2 및 도 3)가 설치되어 있다. 이 돌출부(5)는, 본 실시 형태에 있어서는, 볼록 형상부(4)에 있어서의 회전 중심측의 부위와 연속되어 있고, 그 하면이 천장면(44)과 동일한 높이에 형성되어 있다.
앞서 참조한 도 1은, 도 3의 I-Ｉ’선을 따른 단면도이며, 천장면(45)이 설치되어 있는 영역을 나타내고 있다. 한편, 도 6은, 천장면(44)이 설치되어 있는 영역을 도시하는 단면도이다. 도 6에 도시되는 바와 같이, 부채형의 볼록 형상부(4)의 주연부(진공 용기(1)의 외측 에지측 부위)에는, 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향하도록 L자 형으로 굴곡되는 굴곡부(46)가 형성되어 있다. 이 굴곡부(46)는, 볼록 형상부(4)과 마찬가지로, 분리 영역 D의 양측으로부터 반응 가스가 침입하는 것을 억제하여, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스와의 혼합을 억제한다. 부채형의 볼록 형상부(4)는 천장판(11)에 설치되고, 천장판(11)이 용기 본체(12)로부터 분리할 수 있게 되어 있기 때문에, 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12) 사이에는 약간 간극이 있다. 굴곡부(46)의 내주면과 회전 테이블(2)의 외측 단부면의 간극 및 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12)의 간극은, 예를 들어 회전 테이블(2)의 상면에 대한 천장면(44)의 높이와 마찬가지의 치수로 설정되어 있다.
용기 본체(12)의 내주면은, 분리 영역 D에서는 도 6에 도시되는 바와 같이 굴곡부(46)의 외주면과 접근해서 수직면으로 형성되어 있지만, 분리 영역 D 이외의 영역에서는 도 1에 도시되는 바와 같이 예를 들어 회전 테이블(2)의 외측 단부면과 대향하는 부위로부터 저부(14)에 걸쳐서 외측으로 오목하게 들어가 있다. 이하, 설명의 편의상, 대략 직사각형의 단면 형상을 갖는 오목하게 들어간 부분을 배기 영역이라고 기재한다. 구체적으로는, 제1 처리 영역 P1에 연통되는 배기 영역을 제1 배기 영역 E1이라고 기재하고, 제2 처리 영역 P2에 연통되는 영역을 제2 배기 영역 E2라고 기재한다. 제1 배기 영역 E1 및 제2 배기 영역 E2의 저부에는, 도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 각각 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)가 형성되어 있다. 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)는, 도 1에 도시되는 바와 같이, 각각 배기관(63)을 통해서 진공 배기 수단인 예를 들어 진공 펌프(64)에 접속되어 있다. 또한, 진공 펌프(64)와 배기관(63) 사이에, 압력 제어기(65)가 설치된다.
회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 저부(14) 사이의 공간에는, 도 1및 도 6에 도시되는 바와 같이 가열 수단인 히터 유닛(7)이 설치되고, 회전 테이블(2)을 통해서 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼 W가, 프로세스 레시피에서 결정된 온도(예를 들어 200℃)로 가열된다. 회전 테이블(2)의 주연 부근의 하방측에는, 회전 테이블(2)의 상방 공간으로부터 제1 배기 영역 E1, 제2 배기 영역 E2에 이르기까지의 분위기와 히터 유닛(7)이 놓여 있는 분위기를 구획해서 회전 테이블(2)의 하방 영역에의 가스의 침입을 억제하기 위해서, 링 형상의 커버 부재(71)가 설치되어 있다(도 6). 이 커버 부재(71)는, 회전 테이블(2)의 외측 에지부 및 외측 에지부보다도 외주측을 하방측으로부터 면하게 설치된 내측 부재(71a)와, 이 내측 부재(71a)와 진공 용기(1)의 내주면 사이에 설치된 외측 부재(71b)를 구비하고 있다. 외측 부재(71b)는, 분리 영역 D에 있어서 볼록 형상부(4)의 외측 에지부에 형성된 굴곡부(46)의 하방에서, 굴곡부(46)와 근접해서 설치되어 있다. 내측 부재(71a)는, 회전 테이블(2)의 외측 에지부 하방(및 외측 에지부보다도 약간 외측 부분의 하방)에 있어서, 히터 유닛(7)을 전체 주위에 걸쳐서 둘러싸고 있다.
히터 유닛(7)이 배치되어 있는 공간보다도 회전 중심측의 부위에 있어서의 저부(14)는, 회전 테이블(2)의 하면 중심부 부근에 있어서의 코어부(21)에 접근하도록 상방측으로 돌출되어 돌출부(12a)를 이루고 있다. 이 돌출부(12a)와 코어부(21) 사이는 좁은 공간으로 되어 있고, 또한 저부(14)를 관통하는 회전축(22)의 관통 구멍의 내주면과 회전축(22)의 간극이 좁게 되어 있어, 이들 좁은 공간은 케이스체(20)에 연통되어 있다. 그리고 케이스체(20)에는 퍼지 가스인 N2 가스를 좁은 공간 내에 공급해서 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 설치되어 있다. 또한 진공 용기(1)의 저부(14)에는, 히터 유닛(7)의 하방에 있어서 주위 방향으로 소정의 각도 간격으로, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 복수의 퍼지 가스 공급관(73)이 설치되어 있다(도 6에는 하나의 퍼지 가스 공급관(73)을 나타냄). 또한, 히터 유닛(7)과 회전 테이블(2) 사이에는, 히터 유닛(7)이 설치된 영역에의 가스의 침입을 억제하기 위해서, 외측 부재(71b)의 내주면(내측 부재(71a)의 상면)으로부터 돌출부(12a)의 상단부 사이를 주위 방향에 걸쳐서 덮는 덮개 부재(7a)가 설치되어 있다. 덮개 부재(7a)는, 예를 들어 석영에 의해 형성되어 있다.
또한, 진공 용기(1)의 천장판(11)의 중심부에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있고, 천장판(11)과 코어부(21) 사이의 공간(52)에 분리 가스인 N2 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 이 공간(52)에 공급된 분리 가스는, 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 좁은 공간(50)을 통해서 회전 테이블(2)의 웨이퍼 적재 영역측의 상면을 따라 주연을 향해서 토출된다. 공간(50)은 분리 가스에 의해 공간(481) 및 공간(482)보다도 높은 압력으로 유지될 수 있다. 따라서, 공간(50)에 의해, 제1 처리 영역 P1에 공급되는 BTBAS 가스와 제2 처리 영역 P2에 공급되는 O3 가스가, 중심 영역 C를 통해서 혼합되는 것이 억제된다. 즉, 공간(50)(또는 중심 영역 C)은 분리 공간 H(또는 분리 영역 D)와 마찬가지로 기능할 수 있다.
또한, 진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2 내지 도 4에 도시되는 바와 같이, 외부의 반송 아암(10)과 회전 테이블(2) 사이에서 웨이퍼 W의 수수를 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있다. 이 반송구(15)는, 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐된다. 또한, 이 반송구(15)에 대향하는 위치에서 회전 테이블(2)에 있어서의 웨이퍼 적재 영역인 기판 지지 부재(91)와 반송 아암(10) 사이에서 웨이퍼 W의 수수가 행하여진다. 이로 인해, 회전 테이블(2)의 하방측에 있어서 수수 위치에 대응하는 부위에, 기판 지지 부재(91)를 관통해서 웨이퍼 W를 하면으로부터 들어올리기 위한 수수용 승강 핀 및 그 승강 기구(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있다.
또한, 본 실시 형태에 의한 성막 장치에는, 도 1에 도시되는 바와 같이, 장치 전체의 동작 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(100)가 설치되어 있다. 또한, 제어부(100)의 메모리 내에는, 제어부(100)의 제어 하에, 후술하는 성막 방법을 성막 장치에 실시시키는 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은 후술하는 성막 방법을 실행하도록 스텝군이 짜여져 있고, 하드 디스크 등의 매체(102)에 기억되어 있고, 소정의 판독 장치에 의해 기억부(101)에 읽어 들여져, 제어부(100) 내에 인스톨된다.
〔회전 기구〕
본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 웨이퍼 W의 회전 기구에 대해서, 도 7 내지 도 14에 기초하여 설명한다. 도 7 내지 도 10은 본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 웨이퍼 W의 회전 기구를 도시하는 개략도이며, 도 2 및 도 3에 있어서의 6개의 오목부(2a) 중 1개의 오목부(2a)가 형성된 부분을 확대한 도면이다. 도 7 및 도 8은, 회전 테이블(2)이, 웨이퍼 W에 성막을 행할 때의 위치(이하 「성막 위치」라고 함.)에 위치할 때의 회전 테이블(2)과 회전 유닛(200)의 위치 관계를 나타내고 있고, 각각 단면도 및 사시도이다. 또한, 웨이퍼 W의 반송(반입 또는 반출)을 행할 때의 위치(이하 「반송 위치」라고 함.)에 대해서도, 예를 들어 도 7 및 도 8과 마찬가지의 위치로 할 수 있다. 도 9 및 도 10은, 회전 테이블(2)이, 웨이퍼 W를 회전(자전)시킬 때의 위치(이하 「자전 위치」라고도 함.)에 위치할 때의 회전 테이블(2)과 회전 유닛(200)의 위치 관계를 나타내고 있고, 각각 단면도 및 사시도이다.
도 7 및 도 8에 도시되는 바와 같이, 회전 유닛(200)은, 회전 테이블(2)이 상승한 위치(반송 위치 또는 성막 위치)에 위치할 때 기판 지지 부재(91)과 접촉하지 않는 높이를 갖는다. 또한, 도 9 및 도 10에 도시되는 바와 같이, 회전 유닛(200)은, 회전 테이블(2)이 하강한 위치(자전 위치)에 위치할 때 기판 지지 부재(91)의 하면과 접촉해서 기판 지지 부재(91)의 하면을 보유 지지 가능한 높이를 갖는다.
회전 테이블(2)은, 예를 들어 약 10㎜의 두께를 갖는 석영판에 의해 원판 형상으로 형성되어 있다. 회전 테이블(2)의 상면에는, 도 7 내지 도 10에 도시되는 바와 같이, 기판 지지 부재(91)가 착탈 가능하게 적재되는 원 형상의 오목부(2a)가 형성되어 있다. 오목부(2a)의 중심부에는, 원 형상의 관통 구멍(2b)이 형성되어 있다.
오목부(2a)는, 기판 지지 부재(91)의 외경보다도 약간(예를 들어 1㎜) 큰 내경과, 기판 지지 부재(91)의 두께와 거의 동일한 깊이를 갖고 있다. 이에 의해, 기판 지지 부재(91)가 오목부(2a)에 적재되면, 회전 테이블(2)의 상면(기판 지지 부재(91)가 적재되지 않는 영역)과 기판 지지 부재(91)의 상면이 거의 동일한 높이로 된다(도 7 및 도 8). 회전 테이블(2)의 상면과 기판 지지 부재(91)의 상면 사이에 단차가 발생하면, 회전 테이블(2) 및 기판 지지 부재(91)의 상방 가스의 흐름이 흐트러져, 웨이퍼 W에 퇴적되는 막의 막 두께 균일성에 영향을 주는 경우가 있다. 이 영향을 저감하기 위해서, 회전 테이블(2)의 상면과 기판 지지 부재(91)의 상면을 거의 동일한 높이로 하여, 가스의 흐름이 교란되는 것을 억제하고 있다.
오목부(2a)에는, 기판 지지 부재(91)가 설치되어 있다. 기판 지지 부재(91)는, 예를 들어 약 4㎜의 두께를 갖는 석영판에 의해 원판 형상으로 형성되어 있다.
도 7 및 도 9에 도시되는 바와 같이, 기판 지지 부재(91)의 상면에는, 웨이퍼 W가 적재되는 원형 오목 형상의 적재부(91a)가 형성되어 있다. 적재부(91a)의 저면에는, 웨이퍼 W의 하면을 지지해서 웨이퍼 W를 승강시키기 위한 승강 핀이 관통하는 복수개(도시하지 않음)의 관통 구멍이 형성되어 있다. 적재부(91a)는, 웨이퍼 W의 직경보다도 약간(예를 들어 2㎜) 큰 내경과, 웨이퍼 W의 두께와 거의 동일한 깊이를 갖고 있다. 이에 의해, 웨이퍼 W가 적재부(91a)에 적재되면, 기판 지지 부재(91)의 상면(웨이퍼 W가 적재되지 않는 영역)과 웨이퍼 W의 상면이 거의 동일한 높이로 된다. 기판 지지 부재(91)의 상면과 웨이퍼 W의 상면 사이에 단차가 발생하면, 기판 지지 부재(91) 및 웨이퍼 W의 상방 가스의 흐름이 흐트러져, 웨이퍼 W에 퇴적되는 막의 막 두께 균일성에 영향을 주는 경우가 있다. 이 영향을 저감하기 위해서, 기판 지지 부재(91)의 상면과 웨이퍼W의 상면을 거의 동일한 높이로 하여, 가스의 흐름이 교란되는 것을 억제하고 있다.
회전 테이블(2)(기판 지지 부재(91))의 하방에는, 도 7 내지 도 10에 도시되는 바와 같이, 회전 유닛(200)이 설치되어 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 회전 유닛(200)의 일례를 도시하는 도면이며, 도 11a는 회전 유닛(200)의 사시도이며, 도 11b는 도 11a의 회전 유닛(200)을 세로 방향으로 절단했을 때의 사시도이다. 도 12는 도 11a 및 도 11b에 도시하는 회전 유닛(200)의 블레이드부(213)를 설명하는 도면이며, 회전 유닛(200)의 회전축과 평행한 방향에서 블레이드부(213)를 보았을 때의 도면이다.
도 11a 및 도 11b에 도시되는 바와 같이, 회전 유닛(200)은, 회전부(210)와, 고정부(220)와, 스토퍼부(230)를 갖는다.
회전부(210)는, 기판 지지 부재(91)를 보유 지지하는 예를 들어 원판 형상으로 형성된 보유 지지부(211)와, 보유 지지부(211)의 하면에 부착된 샤프트부(212)와, 보유 지지부(211)보다도 하방에 있어서 샤프트부(212)에 고정된 블레이드부(213)를 갖는다. 또한, 회전부(210)는, 보유 지지부(211), 샤프트부(212) 및 블레이드부(213)가 일체 성형에 의해 형성되어 있어도 되고, 각각이 별체로 형성된 후에 일체로 부착되는 것에 의해 형성되어 있어도 된다.
블레이드부(213)는, 에어를 수풍(受風) 가능하게 형성되어 있고, 후술하는 에어 공급부(92)로부터 에어가 공급됨으로써 회전한다. 블레이드부(213)는, 예를 들어 도 12에 도시되는 바와 같이, 원판 형상부(213a)와, 원판 형상부(213a)의 외주부로부터 원판 형상부(213a)의 외경 방향으로 돌출된 복수의 돌기(213b)를 갖는다. 블레이드부(213)는, 원판 형상부(213a)의 외주부의 일부에 돌기(213b)가 형성되어 있지 않은 부분을 갖는다.
고정부(220)는, 예를 들어 도 11a 및 도 11b에 도시되는 바와 같이, 원환 판상 부재에 의해 형성되고, 베어링(221)을 개재해서 회전부(210)의 샤프트부(212)를 회전 가능하게 지지한다. 고정부(220)는, 진공 용기(1)의 저부(14)의 상면에 부착되어 있다.
스토퍼부(230)는, 고정부(220)의 상면에 설치되고, 블레이드부(213)가 소정의 각도 이상 회전하지 않도록 회전부(210)의 회전을 정지한다. 고정부(220)의 형상은, 특별히 한정되지 않고, 블레이드부(213)의 회전을 정지 가능한 형상이면 다양한 형상으로 할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 회전 유닛에 의하면, 회전 테이블(2)을 하강시켜서 회전 유닛(200)에 의해 기판 지지 부재(91)의 하면을 보유 지지한 상태에서, 회전 유닛(200)에 에어를 공급함으로써, 회전 테이블(2)에 대하여 기판 지지 부재(91)를 소정의 각도만큼 회전시킬 수 있다.
이어서, 회전부(210)의 동작에 대해서, 도 13a 내지 도 13c에 기초하여 설명한다. 도 13a 내지 도 13c는, 도 12에 도시하는 블레이드부(213)의 동작을 설명하는 도면이다.
회전부(210)는, 에어가 공급됨으로써 회전 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 회전부(210)는, 블레이드부(213)에 에어가 공급되면, 샤프트부(212)(도 11)를 회전축으로 해서 회전한다. 예를 들어, 도 13a에 도시되는 바와 같이, 블레이드부(213)에 에어가 공급되고 있지 않은 경우, 블레이드부(213)는 회전하지 않고 원래의 상태를 유지한다. 이에 비해, 도 13b 및 도 13c에 도시되는 바와 같이, 블레이드부(213)에 에어가 공급되면, 블레이드부(213)는, 에어가 공급되는 위치에 따라서 샤프트부(212)를 회전축으로 해서 반시계 방향(도 13B) 또는 시계 방향(도 13c)으로 회전한다. 그리고, 돌기(213b)가 스토퍼부(230)에 접촉되면 블레이드부(213)의 회전이 정지된다. 또한, 도 13a 내지 도 13c에서는, 블레이드부(213)의 원판 형상부(213a)의 외주부 중 돌기(213b)가 형성되어 있지 않은 부분의 각도가 90°이므로, 블레이드부(213)에 에어가 공급됨으로써 회전하는 각도의 합계는 90°가 된다.
이어서, 블레이드부(213)에 에어를 공급하는 에어 공급부(92)에 대해서, 도 14a 및 도 14b에 기초하여 설명한다. 도 14a 및 도 14b는 도 13a 내지 도 13c에 도시하는 블레이드부(213)의 동작을 실현하는 에어 공급부(92)의 일례를 도시하는 도면이며, 회전 유닛(200)의 회전축과 평행한 방향에서 에어 공급부(92)를 보았을 때의 도면이다.
도 14a 및 도 14b에 도시되는 바와 같이, 에어 공급부(92)는, 회전 유닛(200)의 주위에 설치되어 있고, 제1 에어 공급부(92a)와, 제2 에어 공급부(92b)를 갖는다. 제1 에어 공급부(92a)는, 블레이드부(213)를 반시계 방향으로 회전시키도록 에어를 공급한다. 제2 에어 공급부(92b)는, 블레이드부(213)를 시계 방향으로 회전시키도록 에어를 공급한다.
도 14a에 도시되는 바와 같이, 제1 에어 공급부(92a)로부터 블레이드부(213)에 에어를 공급함으로써, 블레이드부(213)를 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 한편, 도 14b에 도시되는 바와 같이, 제2 에어 공급부(92b)로부터 블레이드부(213)에 에어를 공급함으로써, 블레이드부(213)를 시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 또한, 제1 에어 공급부(92a)로부터 에어를 공급하는 경우에는, 예를 들어 제1 에어 공급부(92a)에 설치된 밸브(도시하지 않음)를 개방하고, 제2 에어 공급부(92b)에 설치된 밸브(도시하지 않음)를 폐쇄하면 된다. 한편, 제2 에어 공급부(92b)로부터 에어를 공급하는 경우에는, 예를 들어 제1 에어 공급부(92a)에 설치된 밸브를 폐쇄하고, 제2 에어 공급부(92b)에 설치된 밸브를 개방하면 된다. 제1 에어 공급부(92a) 및 제2 에어 공급부(92b)의 위치는, 블레이드부(213)의 형상에 따라서 정할 수 있다. 또한, 제1 에어 공급부(92a) 및 제2 에어 공급부(92b)로부터 블레이드부(213)에 공급하는 에어의 유량은, 블레이드부(213)를 회전시킬 수 있으면 특별히 한정되지 않고, 블레이드부(213)의 질량이나 형상에 따라서 정할 수 있다.
이어서, 본 실시 형태의 회전 기구의 다른 예에 대해서, 도 15a 내지 도 18b에 기초하여 설명한다. 도 15a 및 도 15b는 본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 회전 유닛(300)의 다른 예를 도시하는 도면이며, 도 15a는 회전 유닛(300)의 사시도이며, 도 15b는 도 15a의 회전 유닛(300)을 세로 방향으로 절단했을 때의 단면도이다. 도 16은 도 15a 및 도 15b에 도시하는 회전 유닛(300)의 블레이드부를 설명하는 도면이며, 회전 유닛(300)의 회전축과 평행한 방향에서 블레이드부(313)를 보았을 때의 도면이다.
도 15a 및 도 15b 및 도 16에 도시되는 바와 같이, 회전 유닛(300)은, 회전부(310)와, 고정부(320)와, 스토퍼부(330)를 갖는다.
회전부(310)는, 기판 지지 부재(91)를 보유 지지하는 예를 들어 원판 형상으로 형성된 보유 지지부(311)와, 보유 지지부(311)의 하면에 부착된 샤프트부(312)와, 보유 지지부(311)보다도 하방에 있어서 샤프트부(312)에 고정된 블레이드부(313)를 갖는다. 또한, 회전부(310)는, 보유 지지부(311), 샤프트부(312) 및 블레이드부(313)가 일체 성형에 의해 형성되어 있어도 되고, 각각이 별체로 형성된 후에 일체로 부착되는 것에 의해 형성되어 있어도 된다.
블레이드부(313)는, 후술하는 에어 공급부(92)로부터 에어가 공급됨으로써 회전 가능하게 형성되어 있다. 블레이드부(313)는, 예를 들어 도 16에 도시되는 바와 같이, 원판 형상부(313a)와, 원판 형상부(313a)의 외측 에지부로부터 회전 유닛(300)의 회전축과 평행한 방향(샤프트부(312)와 평행한 방향)으로 돌출된 복수의 돌기(313b)를 갖는다. 블레이드부(313)는, 원판 형상부(313a)의 외측 에지부의 일부에 돌기(313b)가 형성되어 있지 않은 상대적으로 오목하게 들어간 부분을 갖는다.
고정부(320)는, 예를 들어 도 15b에 도시되는 바와 같이, 원환 판상 부재에 의해 형성되고, 베어링(321)을 개재해서 회전부(310)의 샤프트부(312)를 회전 가능하게 지지한다. 고정부(320)는, 진공 용기(1)의 저부(14)의 상면에 부착되어 있다.
스토퍼부(330)는, 블레이드부(313)가 소정의 각도 이상 회전하지 않도록 회전부(310)의 회전을 정지 가능한 위치에 설치되어 있다. 고정부(320)의 형상은, 특별히 한정되지 않고, 블레이드부(313)의 회전을 정지 가능한 형상이면 다양한 형상으로 할 수 있다.
이어서, 회전부(310)의 동작에 대해서, 도 17a 내지 도 17c에 기초하여 설명한다. 도 17a 내지 도 17c는, 도 16에 도시하는 블레이드부(313)의 동작을 설명하는 도면이다.
회전부(310)는, 에어가 공급됨으로써 회전 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 회전부(310)는, 블레이드부(313)에 에어가 공급되면, 샤프트부(312)(도 15a 및 도 15b)를 회전축으로 해서 회전한다. 예를 들어, 도 17a에 도시되는 바와 같이, 블레이드부(313)에 에어가 공급되고 있지 않은 경우, 블레이드부(313)는 회전하지 않고 원래의 상태를 유지한다. 이에 비해, 도 17b 및 도 17c에 도시되는 바와 같이, 블레이드부(313)에 에어가 공급되면, 블레이드부(313)는, 에어가 공급되는 위치에 따라서 샤프트부(312)를 회전축으로 해서 반시계 방향(도 17b) 또는 시계 방향(도 17c)으로 회전한다. 그리고, 돌기(313b)가 스토퍼부(330)에 접촉되면 블레이드부(313)의 회전이 정지된다. 또한, 도 17a 내지 도 17c에서는, 블레이드부(313)의 원판 형상부(313a)의 외측 에지부 중 돌기(313b)가 형성되어 있지 않은 부분의 각도가 90°이므로, 블레이드부(313)에 에어가 공급됨으로써 회전하는 각도의 합계는 90°가 된다.
또한, 회전부(310)는, 전술한 회전 유닛(200)의 경우와 마찬가지로, 회전 테이블(2)이 상승한 위치(반송 위치 또는 성막 위치)에 위치할 때 기판 지지 부재(91)와 접촉하지 않는 높이를 갖는다. 또한, 회전부(310)는, 전술한 회전 유닛(200)의 경우와 마찬가지로, 회전 테이블(2)이 하강한 위치(자전 위치)에 위치할 때 기판 지지 부재(91)의 하면과 접촉해서 기판 지지 부재(91)의 하면을 보유 지지 가능한 높이를 갖는다.
이로 인해, 회전 테이블(2)을 하강시켜서 회전 유닛(300)에 의해 기판 지지 부재(91)의 하면을 보유 지지한 상태에서, 에어 공급부(92)로부터 회전 유닛(300)에 에어를 공급함으로써, 회전 테이블(2)에 대하여 기판 지지 부재(91)를 소정의 각도만큼 회전시킬 수 있다(도 18a 및 도 18b).
이어서, 블레이드부(313)에 에어를 공급하는 에어 공급부(92)에 대해서, 도 18a 및 도 18b에 기초하여 설명한다. 도 18a 및 도 18b는, 도 17a 내지 도 17c에 도시하는 블레이드부(313)의 동작을 실현하는 에어 공급부(92)의 일례를 도시하는 도면이며, 회전 유닛(300)의 회전축과 평행한 방향에서 에어 공급부(92)를 보았을 때의 도면이다.
도 18에 도시되는 바와 같이, 에어 공급부(92)는, 회전 유닛(300)의 주위에 설치되어 있고, 제1 에어 공급부(92a)와, 제2 에어 공급부(92b)를 갖는다. 제1 에어 공급부(92a)는, 블레이드부(313)를 반시계 방향으로 회전시키도록 에어를 공급한다. 제2 에어 공급부(92b)는, 블레이드부(313)를 시계 방향으로 회전시키도록 에어를 공급한다.
도 18a에 도시되는 바와 같이, 제1 에어 공급부(92a)로부터 블레이드부(313)에 에어를 공급함으로써, 블레이드부(313)를 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 한편, 도 18b에 도시되는 바와 같이, 제2 에어 공급부(92b)로부터 블레이드부(313)에 에어를 공급함으로써, 블레이드부(313)를 시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 또한, 제1 에어 공급부(92a)로부터 에어를 공급하는 경우에는, 예를 들어 제1 에어 공급부(92a)에 설치된 밸브(도시하지 않음)를 개방하고, 제2 에어 공급부(92b)에 설치된 밸브(도시하지 않음)를 폐쇄하면 된다. 한편, 제2 에어 공급부(92b)로부터 에어를 공급하는 경우에는, 예를 들어 제1 에어 공급부(92a)에 설치된 밸브를 폐쇄하고, 제2 에어 공급부(92b)에 설치된 밸브를 개방하면 된다. 제1 에어 공급부(92a) 및 제2 에어 공급부(92b)의 위치는, 블레이드부(313)의 형상에 따라서 정할 수 있다. 또한, 제1 에어 공급부(92a) 및 제2 에어 공급부(92b)로부터 블레이드부(313)에 공급하는 에어의 유량은, 블레이드부(313)를 회전시킬 수 있으면 특별히 한정되지 않고, 블레이드부(313)의 질량이나 형상에 따라서 정할 수 있다.
〔성막 방법〕
본 실시 형태의 성막 방법에 대해서, 도 19 내지 도 25b에 기초하여 설명한다. 도 19는, 본 실시 형태의 성막 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 19에 도시되는 바와 같이, 본 실시 형태의 성막 방법은, 반입 공정과, 성막 공정과, 자전 공정과, 반출 공정을 갖는다. 그리고, 본 실시 형태의 성막 방법에서는, 성막 공정과 자전 공정을 교대로 복수회 반복함으로써, 회전 테이블(2)에 대하여 웨이퍼 W를 간헐적으로 회전시키면서 웨이퍼 W에 소정의 막 두께의 막을 퇴적시킨다. 이로 인해, 성막 공정마다 회전 테이블(2)에 대하여 웨이퍼 W가 소정의 각도만큼 회전하므로, 웨이퍼 W 상면의 각 점에 있어서의 성막량을 균일화할 수 있다. 또한, 자전 공정에 있어서, 에어를 사용해서 회전시킨 회전 유닛(200)에 의해 웨이퍼 W를 회전시키므로, 웨이퍼 W를 회전시키기 위한 구동 장치를 용기의 외부에 설치할 필요가 없다. 그 결과, 간소한 기구로 회전 테이블(2)에 대하여 웨이퍼 W를 회전시켜서, 웨이퍼 W에 퇴적되는 막의 막 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 본 실시 형태의 성막 방법의 일례로서, 전술한 성막 장치를 사용해서 웨이퍼 W에 실리콘 산화막을 성막하는 방법에 대해서 설명한다.
도 20a 내지 도 25b는, 본 실시 형태의 성막 방법의 공정도이다. 또한, 도 20a 내지 도 25b에 있어서, 도 20a, 도 21a, 도 22a, 도 23a, 도 24a 및 도 25a는 도 2 및 도 3에 있어서의 6개의 오목부(2a) 중 1개의 오목부(2a)가 형성된 부분을 확대한 개략적인 단면도이며, 도 20b, 도 21b, 도 22b, 도 23b, 도 24b 및 도 25b는 회전 유닛(200)의 블레이드부 회전을 설명하는 개략적인 평면도이다.
또한, 이하에서는, 반송 위치와 성막 위치가 동일 위치(이하 「반송·성막 위치」라고도 함.)인 경우를 예로 들어 설명하는데, 반송 위치와 성막 위치는, 기판 지지 부재(91)의 하면이 회전 유닛(200)에 접촉하지 않는 위치이면 서로 다른 위치여도 된다.
(반입 공정)
먼저, 제어부(100)는, 회전 테이블(2)이 반송·성막 위치에 위치하고 있는지 여부를 판정한다(스텝 S102).
스텝 S102에 있어서, 제어부(100)가, 회전 테이블(2)이 반송·성막 위치에 위치하고 있다고 판정한 경우, 제어부(100)는, 진공 용기(1) 내에 웨이퍼 W를 반입하도록 성막 장치를 제어한다(스텝 S106). 구체적으로는, 도시하지 않은 게이트 밸브를 개방하고, 외부로부터 반송 아암(10)에 의해 반송구(15)를 통해서, 도 20a에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼 W를 기판 지지 부재(91)의 적재부(91a)에 수수한다. 이 수수는, 적재부(91a)가 반송구(15)에 대향하는 위치에 정지했을 때 적재부(91a)의 저면의 관통 구멍을 통해서 진공 용기(1)의 저부(14) 측으로부터 도시하지 않은 승강 핀이 승강함으로써 행하여진다. 이러한 웨이퍼 W의 수수를, 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시켜서 행하고, 기판 지지 부재(91)의 6개의 적재부(91a)에 각각 웨이퍼 W를 적재한다. 이때, 블레이드부(213)에는 에어가 공급되고 있지 않으므로, 도 20b에 도시되는 바와 같이, 블레이드부(213)는 어떠한 방향으로도 회전하지 않는 상태로 되어 있다.
스텝 S102에 있어서, 제어부(100)가, 회전 테이블(2)이 반송·성막 위치에 위치하고 있지 않다고 판정한 경우, 제어부(100)는, 회전 테이블(2)이 반송·성막 위치로 이동하도록 회전 테이블(2)을 상승 또는 하강시킨다(스텝 S104). 회전 테이블(2)이 반송·성막 위치로 이동한 후, 제어부(100)는, 진공 용기(1) 내에 웨이퍼 W를 반입하도록 성막 장치를 제어한다(스텝 S106).
(성막 공정)
계속해서, 제어부(100)는, 소정의 성막 조건에서 웨이퍼 W에 대하여 성막 처리를 행하도록 성막 장치를 제어한다(스텝 S108).
구체적으로는, 진공 용기(1) 내에 웨이퍼 W를 반입한 후, 게이트 밸브를 폐쇄하고, 진공 펌프(64)에 의해 진공 용기(1) 내를 미리 설정된 압력으로까지 배기한다. 계속해서, 회전 테이블(2)을 시계 방향으로 회전(공전)시킨다. 회전 테이블(2) 및 기판 지지 부재(91)는, 히터 유닛(7)에 의해 미리 소정의 온도로 가열되어 있고, 웨이퍼 W는 적재부(91a)에 적재됨으로써 가열된다. 웨이퍼 W가 미리 설정된 소정의 온도로 가열된 후, 반응 가스 노즐(31)로부터 제1 처리 영역 P1에 제1 반응 가스(BTBAS 가스)를 공급하고, 반응 가스 노즐(32)로부터 제2 처리 영역 P2에 제2 반응 가스(O3 가스)를 공급한다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 분리 가스(N2 가스)를 공급한다.
웨이퍼 W가 반응 가스 노즐(31) 하방의 제1 처리 영역 P1을 통과할 때 웨이퍼 W의 상면에 BTBAS 분자가 흡착되고, 반응 가스 노즐(32) 하방의 제2 처리 영역 P2를 통과할 때 웨이퍼 W의 상면에 O3 분자가 흡착되고, O3에 의해 BTBAS 분자가 산화된다. 즉, 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 웨이퍼 W가 제1 처리 영역 P1 및 제2 처리 영역 P2를 1회 통과하면, 웨이퍼 W의 상면에 산화 실리콘의 1분자층이 형성된다. 그리고, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 웨이퍼 W가 제1 처리 영역 P1 및 제2 처리 영역 P2를 교대로 소정의 횟수 통과한 후, BTBAS 가스와 O3 가스의 공급을 정지하고, 회전축(22)의 회전을 정지시켜서 회전 테이블(2)의 회전을 정지시킨다.
이때, 제어부(100)는, 구동부(23)를 제어해서 관통 구멍(2b)이 회전 유닛(200)의 바로 위에 위치하도록 회전 테이블(2)을 정지시킨다. 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 각각의 기판 지지 부재(91)는 각각의 회전 유닛(200)을 덮도록 설치되어 있다. 그러나, 회전 테이블(2)은 성막 공정에서 회전하기 때문에, 회전 테이블(2)이 임의의 위치에서 정지하면, 회전 유닛(200)이 관통 구멍(2b)의 바로 아래에 위치하지 않고, 오목부(2a) 사이에 위치하는 경우도 있다. 이러한 경우, 회전 테이블(2)이 하강해도, 회전 유닛(200)은 기판 지지 부재(91)에 접촉할 수 없다. 이것을 방지하기 위해, 제어부(100)는, 회전 유닛(200)이 기판 지지 부재(91)(즉, 오목부(2a)의 관통 구멍(2b))의 바로 아래에 위치하도록 회전 테이블(2)을 정지시킨다. 이에 의해, 회전 유닛(200)은, 회전 테이블(2)이 하강했을 때, 오목부(2a)의 관통 구멍(2b)으로부터 노출된 기판 지지 부재(91)의 하면에 접촉하여, 지지할 수 있다.
(자전 공정)
계속해서, 제어부(100)는, 회전 유닛(200)을 반시계 방향(제1 회전 방향)으로 회전시킨다(스텝 S110). 구체적으로는, 도 21b에 도시되는 바와 같이, 제어부(100)는, 제1 에어 공급부(92a)에 의해, 블레이드부(213)가 반시계 방향으로 회전하도록 에어를 공급한다. 이때, 도 21a에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)은 반송·성막 위치에 위치하고 있기 때문에, 기판 지지 부재(91)의 하면과 회전 유닛(200)이 접촉하고 있지 않다. 이로 인해, 블레이드부(213)가 반시계 방향으로 회전하면, 기판 지지 부재(91)는 회전하지 않고, 회전 유닛(200)만이 반시계 방향으로 회전한다.
계속해서, 제어부(100)는, 회전 테이블(2)을 하강시켜서, 회전 테이블(2)을 반송·성막 위치로부터 자전 위치로 이동시킨다(스텝 S112). 구체적으로는, 도 22a에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)을 하강시켜서, 기판 지지 부재(91)의 하면을 회전 유닛(200)의 상면에 접촉시켜서, 회전 유닛(200)에 의해 기판 지지 부재(91)를 보유 지지한다. 이때, 회전 테이블(2)의 오목부(2a)에 적재되어 있던 기판 지지 부재(91)를 오목부(2a)로부터 약간 이격시키는 것이 바람직하다. 또한, 도 22b에 도시되는 바와 같이, 블레이드부(213)에는 에어가 계속해서 공급되고 있으므로, 회전 유닛(200)은 회전하지 않는다.
계속해서, 제어부(100)는, 회전 유닛(200)을 시계 방향(제2 회전 방향)으로 회전시킨다(스텝 S114). 구체적으로는, 도 23b에 도시되는 바와 같이, 제어부(100)는, 제2 에어 공급부(92b)에 의해, 블레이드부(213)가 시계 방향으로 회전하도록 에어를 공급한다. 이때, 도 23a에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)은 자전 위치에 위치하고 있기 때문에, 기판 지지 부재(91)의 하면이 회전 유닛(200)에 의해 보유 지지되고 있다. 이로 인해, 회전 유닛(200)이 시계 방향으로 소정의 각도만큼 회전하면, 기판 지지 부재(91)도 시계 방향으로 소정의 각도만큼 회전한다.
또한, 소정의 각도는, 퇴적되는 막의 막 두께가 목표 막 두께에 도달할 때까지의 사이에, 소정 횟수의 자전 공정에 있어서 회전한 회전 테이블(2)에 대한 기판 지지 부재(91)의 회전 각도 합계가 360°의 정수배(n배)가 되도록 정해지는 것이 바람직하다. 이에 의해, 목표 막 두께의 막이 성막되는 사이에, 웨이퍼 W가 n회전하게 된다. 이로 인해, 웨이퍼 W면 내에 발생할 수 있는 막이 두꺼운 부분의 막 두께와 얇은 부분의 막 두께가 효과적으로 상쇄되어, 웨이퍼 W에 퇴적되는 막의 막 두께 균일성을 특히 향상시킬 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어 퇴적되는 실리콘 산화막의 막 두께가 목표 막 두께에 도달할 때까지의 사이에 자전 공정이 4회 행하여지는 경우, 소정의 각도는 90°(360°/4)인 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어 퇴적되는 막의 막 두께가 목표 막 두께에 도달할 때까지의 사이에 자전 공정이 12회 행하여지는 경우, 소정의 각도는 60°(720°/12), 90°(1080°/12), 120°(1440°/12)인 것이 바람직하다.
계속해서, 제어부(100)는, 회전 테이블(2)을 상승시켜서, 회전 테이블(2)을 자전 위치로부터 반송·성막 위치로 이동시킨다(스텝 S116). 구체적으로는, 도 24a에 도시되는 바와 같이, 회전 테이블(2)을 상승시켜서, 기판 지지 부재(91)의 하면을 회전 유닛(200)의 보유 지지부(211)의 상면으로부터 이격시킨다. 또한, 도 24b에 도시되는 바와 같이, 블레이드부(213)에는 에어가 계속해서 공급되고 있으므로, 회전 유닛(200)은 회전하지 않는다.
계속해서, 제어부(100)는, 소정 횟수의 성막 공정이 행하여졌는지 여부를 판정한다(스텝 S118).
스텝 S118에 있어서, 제어부(100)가, 소정 횟수의 성막 공정이 행하여졌다고 판정한 경우, 제어부(100)는, 제1 에어 공급부(92a)로부터의 에어의 공급을 정지하고, 스텝 S120으로 진행한다.
스텝 S118에 있어서, 제어부(100)가, 소정 횟수의 성막 공정이 행하여지지 않았다고 판정한 경우, 제어부(100)는, 제1 에어 공급부(92a)로부터의 에어의 공급을 정지하고, 스텝 S108로 복귀된다. 이때, n회째(n은 1 이상의 정수)의 성막 공정에서는, (n-1)회째의 성막 공정에 대하여, 회전 테이블(2)에 대한 웨이퍼 W의 각도가 소정의 각도만큼 회전한 상태에서 성막 처리가 행하여진다. 즉, 성막 공정마다 회전 테이블(2)에 대하여 웨이퍼 W가 소정의 각도만큼 회전하므로, 웨이퍼 W 상면의 각 점에 있어서의 성막량을 균일화할 수 있다. 이로 인해, 진공 용기(1) 내의 가스 흐름이나, 회전 테이블(2)의 온도에 분포가 있는 경우에도, 가스의 흐름이나 회전 테이블(2)의 온도 분포에 의한 영향을 상쇄하여, 웨이퍼 W에 퇴적되는 막의 막 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
(반출 공정)
제어부(100)는, 진공 용기(1) 내에 웨이퍼 W를 반출하도록 성막 장치를 제어한다(스텝 S120). 구체적으로는, 진공 용기(1) 내를 퍼지하고, 반입 공정에서의 동작과 역동작에 의해 웨이퍼 W를 반송 아암(10)에 의해 진공 용기(1)로부터 순차 반출한다.
이상의 공정에 의해, 웨이퍼 W의 상면에 소정의 막 두께를 갖는 실리콘 산화막이 성막된다.
또한, 본 실시 형태의 성막 방법에서는, 스텝 S110에 있어서 회전 유닛(200)을 반시계 방향으로 회전시키고, 스텝 S114에 있어서 회전 유닛(200)을 시계 방향으로 회전시키는 형태를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 스텝 S110에 있어서 회전 유닛(200)을 시계 방향으로 회전시키고, 스텝 S114에 있어서 회전 유닛(200)을 반시계 방향으로 회전시켜도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 에어를 사용한 회전 유닛(200)의 회전에 의해 성막 공정마다 회전 테이블(2)에 대하여 웨이퍼 W를 소정의 각도만큼 회전시킬 수 있으므로, 웨이퍼 W 상면의 각 점에 있어서의 성막량을 균일화할 수 있다. 이로 인해, 간소한 기구로 회전 테이블(2)에 대하여 웨이퍼 W를 회전시켜서, 웨이퍼 W에 퇴적되는 막의 막 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 개시된 성막 장치에 의하면, 기판에 퇴적되는 막의 막 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
이상, 성막 장치, 성막 방법, 프로그램 및 컴퓨터 판독 가능 기억 매체를 상기 실시 형태에 의해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 실리콘 산화막의 분자층 성막에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 실리콘 질화막의 분자층 성막을 행할 수도 있다. 실리콘 질화막의 분자층 성막을 위한 질화 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3)를 사용할 수 있다.
또한, 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막의 분자층 성막을 위한 원료 가스로서는, BTBAS에 한정되지 않는다. 원료 가스로서는, 예를 들어 디클로로실란(DCS), 헥사 클로로디실란(HCD), 트리디메틸아민실란(3DMAS), 테트라에톡시실란(TEOS)을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 성막 장치에서는, 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막의 분자층 성막에 한정되지 않고, 트리메틸 알루미늄(TMA)과 O3 또는 산소 플라즈마를 사용한 산화 알루미늄(Al2O3)의 분자층 성막, 테트라키스에틸메틸아미노지르코늄(TEMAZ)과 O3 또는 산소 플라즈마를 사용한 산화지르코늄(ZrO2)의 분자층 성막, 테트라키스에틸메틸아미노하프늄(TEMAHf)과 O3 또는 산소 플라즈마를 사용한 산화하프늄(HfO2)의 분자층 성막, 스트론튬비스테트라메틸헵탄디오나토(Sr(THD)2)와 O3 또는 산소 플라즈마를 사용한 산화 스트론튬(SrO)의 분자층 성막, 티타늄메틸펜탄디오나토비스테트라메틸헵탄디오나토(Ti(MPD)(THD))와 O3 또는 산소 플라즈마를 사용한 산화 티타늄(TiO)의 분자층 성막 등을 행할 수 있다.

Claims (12)

  1. 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2개의 반응 가스를 차례로 공급해서 기판에 막을 퇴적시키는 성막 장치이며,
    용기와,
    상기 용기 내에 회전 가능하게 설치되고, 저부에 관통 구멍을 갖는 오목부가 상면에 형성된 회전 테이블과,
    상기 오목부에 착탈 가능하게, 상기 관통 구멍으로부터 하면의 일부가 노출되어 적재되고, 상면에 기판이 적재되는 적재부를 갖는 기판 지지 부재와,
    상기 회전 테이블을 승강시키고 또한 회전시키는 구동 기구와,
    상기 용기 내에 있어서 상기 회전 테이블보다도 하방에 설치되고, 에어의 공급에 의해 회전 가능한 회전 유닛과,
    상기 회전 유닛의 주위에 설치되고, 상기 회전 유닛의 복수의 위치에 에어를 공급가능하고, 상기 복수의 위치 중 적어도 어느 하나에 에어를 공급함으로써 상기 회전 유닛을 회전시키는 에어 공급부와,
    상기 에어 공급부로부터 상기 회전 유닛에 에어를 공급하면서 상기 구동 기구에 의해 상기 회전 테이블을 상기 관통 구멍이 상기 회전 유닛의 상방에 위치하도록 이동시키고, 하강시킴으로써, 상기 회전 유닛에 의해 상기 기판 지지 부재의 상기 노출된 하면을 보유 지지하고, 상기 기판 지지 부재의 상기 노출된 하면을 보유 지지한 상태에서, 상기 에어 공급부로부터 상기 회전 유닛에 공급되는 에어의 위치를 변경함으로써, 상기 회전 테이블에 대하여 상기 기판 지지 부재를 소정의 각도만큼 회전시키는 제어부를 구비하는 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 유닛은, 상기 용기의 저부에 설치되어 있는, 성막 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전 유닛은,
    상기 기판 지지 부재를 보유 지지하는 보유 지지부와,
    상기 보유 지지부에 설치된 샤프트부와,
    상기 보유 지지부보다도 하방에 있어서 상기 샤프트부에 고정되고, 상기 에어를 수풍 가능한 블레이드부를 갖고,
    상기 에어 공급부로부터 상기 블레이드부에 에어가 공급됨으로써, 상기 보유 지지부, 상기 샤프트부 및 상기 블레이드부가 회전하는, 성막 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전 유닛은, 상기 블레이드부의 회전을 정지시키는 스토퍼부를 갖는 성막 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 에어 공급부는,
    상기 블레이드부에 에어를 공급함으로써 상기 블레이드부를 반시계 방향으로 회전시키는 제1 에어 공급부와,
    상기 블레이드부에 에어를 공급함으로써 상기 블레이드부를 시계 방향으로 회전시키는 제2 에어 공급부를 갖는 성막 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 블레이드부는, 원판 형상부와, 상기 원판 형상부의 외주부로부터 상기 원판 형상부의 외경 방향으로 돌출된 복수의 돌기를 갖는 성막 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 블레이드부는, 원판 형상부와, 상기 원판 형상부의 외측 에지부로부터 상기 샤프트부와 평행한 방향으로 돌출된 복수의 돌기를 갖는 성막 장치.
  8. 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2개의 반응 가스를 차례로 공급해서 기판에 막을 퇴적시키는 성막 방법이며,
    용기 내에 회전 가능하게 설치되고, 저부에 관통 구멍을 갖는 오목부가 상면에 형성된 회전 테이블의 상기 오목부에 착탈 가능하게 상기 관통 구멍으로부터 하면의 일부가 노출되게 적재되고, 상면에 기판이 적재되는 적재부를 갖는 기판 지지 부재의 상기 적재부에 상기 기판을 적재하는 반입 공정과,
    상기 회전 테이블을 회전시킴과 함께, 상기 회전 테이블의 주위 방향으로 서로 분리 영역을 통해서 이격된 영역에 각각 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 공급함으로써 상기 기판에 성막을 행하는 성막 공정과,
    상기 회전 테이블의 회전을, 상기 회전 테이블보다도 하방에 회전 가능하게 설치된 회전 유닛의 상방에 상기 관통 구멍이 위치하도록 정지하는 스텝과,
    상기 용기 내에 있어서 상기 회전 유닛의 복수의 위치에 에어를 공급가능하고, 상기 복수의 위치 중 적어도 어느 하나에 에어를 공급함으로써, 상기 회전 유닛을 제1 회전 방향으로 회전시키는 스텝과,
    상기 회전 유닛을 상기 제1 회전 방향으로 회전시킨 후, 상기 회전 유닛에 에어를 공급하면서, 상기 회전 테이블을 하강시켜서, 상기 회전 유닛에 의해 상기 기판 지지 부재의 상기 노출된 하면을 보유 지지하는 스텝과,
    상기 회전 유닛에 의해 상기 기판 지지 부재의 상기 노출된 하면을 보유 지지한 상태에서, 상기 회전 유닛에 공급되는 에어의 위치를 변경함으로써, 상기 회전 유닛을 상기 제1 회전 방향과 반대 방향의 제2 회전 방향으로 회전시켜서, 상기 회전 테이블에 대하여 상기 기판 지지 부재를 소정의 각도만큼 회전시키는 스텝과,
    상기 회전 테이블에 대하여 상기 기판 지지 부재를 소정의 각도만큼 회전시킨 후, 상기 회전 테이블을 상승시키는 스텝을 포함하는 자전 공정을 갖는 성막 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회전 유닛에 의해 상기 기판 지지 부재의 하면을 보유 지지하는 스텝에 있어서, 상기 오목부로부터 상기 기판 지지 부재가 이격되도록 상기 회전 테이블을 하강시키는, 성막 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 성막 공정 및 상기 자전 공정을 교대로 복수회 반복하는, 성막 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소정의 각도는, 퇴적되는 막의 막 두께가 목표 막 두께에 도달할 때까지의 사이에, 소정 횟수의 상기 자전 공정에 있어서 회전한 상기 회전 테이블에 대한 상기 기판 지지 부재의 회전 각도 합계가 360°의 정수배가 되는 각도인, 성막 방법.
  12. 컴퓨터가 판독 가능한 프로그램을 저장한, 이하의 공정을 실시하는 비일과성 컴퓨터 판독 가능 기억 매체로서,
    용기 내에 회전 가능하게 설치되고, 저부에 관통 구멍을 갖는 오목부가 상면에 형성된 회전 테이블의 상기 오목부에 착탈 가능하게 상기 관통 구멍으로부터 하면의 일부가 노출되게 적재되고, 상면에 기판이 적재되는 적재부를 갖는 기판 지지 부재의 상기 적재부에 상기 기판을 적재하는 반입 공정과,
    상기 회전 테이블을 회전시킴과 함께, 상기 회전 테이블의 주위 방향으로 서로 분리 영역을 통해서 이격된 영역에 각각 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 공급함으로써 상기 기판에 성막을 행하는 성막 공정과,
    상기 회전 테이블의 회전을, 상기 회전 테이블보다도 하방에 회전 가능하게 설치된 회전 유닛의 상방에 상기 관통 구멍이 위치하도록 정지하는 스텝과,
    상기 용기 내에 있어서 상기 회전 유닛의 복수의 위치에 에어를 공급가능하고, 상기 복수의 위치 중 적어도 어느 하나에 에어를 공급함으로써, 상기 회전 유닛을 제1 회전 방향으로 회전시키는 스텝과,
    상기 회전 유닛을 상기 제1 회전 방향으로 회전시킨 후, 상기 회전 유닛에 에어를 공급하면서, 상기 회전 테이블을 하강시켜서, 상기 회전 유닛에 의해 상기 기판 지지 부재의 상기 노출된 하면을 보유 지지하는 스텝과,
    상기 회전 유닛에 의해 상기 기판 지지 부재의 상기 노출된 하면을 보유 지지한 상태에서, 상기 회전 유닛에 공급되는 에어의 위치를 변경함으로써, 상기 회전 유닛을 상기 제1 회전 방향과 반대 방향의 제2 회전 방향으로 회전시켜서, 상기 회전 테이블에 대하여 상기 기판 지지 부재를 소정의 각도만큼 회전시키는 스텝 및
    상기 회전 테이블에 대하여 상기 기판 지지 부재를 소정의 각도만큼 회전시킨 후, 상기 회전 테이블을 상승시키는 스텝을 포함하는 자전 공정을 갖는 비일과성 컴퓨터 판독 가능 기억 매체.
KR1020170021363A 2016-02-22 2017-02-17 성막 장치, 성막 방법 및 컴퓨터 판독 가능 기억 매체 KR102115069B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016031062A JP6628634B2 (ja) 2016-02-22 2016-02-22 成膜装置、成膜方法、プログラム及びコンピュータ可読記憶媒体
JPJP-P-2016-031062 2016-02-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170098704A KR20170098704A (ko) 2017-08-30
KR102115069B1 true KR102115069B1 (ko) 2020-05-25

Family

ID=59629726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170021363A KR102115069B1 (ko) 2016-02-22 2017-02-17 성막 장치, 성막 방법 및 컴퓨터 판독 가능 기억 매체

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20170241018A1 (ko)
JP (1) JP6628634B2 (ko)
KR (1) KR102115069B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6114668B2 (ja) * 2013-09-18 2017-04-12 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
JP6910311B2 (ja) 2018-01-04 2021-07-28 東京エレクトロン株式会社 成膜時間の設定方法
CN108251821B (zh) * 2018-04-13 2020-04-10 昆山国显光电有限公司 一种应用于pecvd成膜的基座
KR20200133406A (ko) * 2019-05-20 2020-11-30 주성엔지니어링(주) 기판처리장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060029310A1 (en) * 2003-04-03 2006-02-09 S.C. Fluids, Inc. Loadbearing platform with fluid support, isolation and rotation

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5068780B2 (ja) * 2009-03-04 2012-11-07 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法、プログラム、およびコンピュータ可読記憶媒体
US20100227059A1 (en) * 2009-03-04 2010-09-09 Tokyo Electron Limited Film deposition apparatus, film deposition method, and computer readable storage medium

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060029310A1 (en) * 2003-04-03 2006-02-09 S.C. Fluids, Inc. Loadbearing platform with fluid support, isolation and rotation

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170098704A (ko) 2017-08-30
JP6628634B2 (ja) 2020-01-15
JP2017152430A (ja) 2017-08-31
US20170241018A1 (en) 2017-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5141607B2 (ja) 成膜装置
JP5107185B2 (ja) 成膜装置、基板処理装置、成膜方法及びこの成膜方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体
JP5310283B2 (ja) 成膜方法、成膜装置、基板処理装置及び記憶媒体
JP5375853B2 (ja) 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
KR101695511B1 (ko) 성막 방법
JP5093162B2 (ja) 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
KR102207031B1 (ko) 성막 장치, 성막 방법, 및 비일시적 컴퓨터 가독 기억 매체
KR102115069B1 (ko) 성막 장치, 성막 방법 및 컴퓨터 판독 가능 기억 매체
JP5262452B2 (ja) 成膜装置及び基板処理装置
US20130337658A1 (en) Film deposition method
JP5093078B2 (ja) 成膜装置
KR101734779B1 (ko) 성막 방법
US10428425B2 (en) Film deposition apparatus, method of depositing film, and non-transitory computer-readable recording medium
JP2019153700A (ja) 成膜方法及び成膜装置
JP2021052066A (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP6096955B2 (ja) 成膜方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant