KR102210314B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록매체 Download PDF

Info

Publication number
KR102210314B1
KR102210314B1 KR1020190012776A KR20190012776A KR102210314B1 KR 102210314 B1 KR102210314 B1 KR 102210314B1 KR 1020190012776 A KR1020190012776 A KR 1020190012776A KR 20190012776 A KR20190012776 A KR 20190012776A KR 102210314 B1 KR102210314 B1 KR 102210314B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas supply
valve
substrate
gas
processing chamber
Prior art date
Application number
KR1020190012776A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200031498A (ko
Inventor
유키토모 히로치
다카시 야하타
Original Assignee
가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 filed Critical 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
Publication of KR20200031498A publication Critical patent/KR20200031498A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102210314B1 publication Critical patent/KR102210314B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • 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
    • 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]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C23C16/45538—Plasma being used continuously during the ALD cycle
    • 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
    • H01L21/68742—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 lifting arrangement, e.g. lift pins
    • 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
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • 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
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • 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]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • 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]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C23C16/45542—Plasma being used non-continuously during the ALD reactions
    • 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
    • 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]
    • C23C16/45553—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the use of precursors specially adapted for ALD
    • 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
    • C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the 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
    • C23C16/455—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
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • 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
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
    • 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
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/3299—Feedback systems
    • 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
    • H01L21/02274—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 in the presence of a plasma [PECVD]
    • 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
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • 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
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67276—Production flow monitoring, e.g. for increasing throughput
    • 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
    • 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
    • H01L21/68792—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 the construction of the shaft
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Abstract

본 발명은, 플라스마를 공급해서 처리하는 장치에 있어서, 기판의 직경 방향에 대하여 공급되는 라디칼의 양을 제어 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 기판을 처리하는 처리실과, 상기 처리실에서 기판을 지지하는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부의 기판 적재면과 대향하는 상기 처리실의 벽에 형성된 복수의 반응 가스 공급 구멍과, 상기 처리실에 고정되고, 상기 반응 가스 공급 구멍 각각에 연통하는 반응 가스 공급관과, 상기 반응 가스 공급관의 상류에 마련된 플라스마 생성부를 갖는 복수의 반응 가스 공급부와, 상기 플라스마 생성부에 접속되어, 복수의 상기 플라스마 생성부를 개별로 제어하는 플라스마 제어부를 갖는다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록매체에 관한 것이다.
반도체 장치를 제조하는 반도체 제조 장치에 있어서는, 생산성의 향상이 요구되고 있다. 그것을 실현하기 위해서, 기판을 균일하게 처리해서 수율을 향상시키고 있다.
일본 특허 공개 제2015-144225
기판을 처리하는 방법으로서, 플라스마를 사용하는 방법이 있다. 플라스마는 높은 에너지를 갖고, 예를 들어 기판 상의 막이나 전구체와 반응시키는 경우에 사용한다. 플라스마를 사용하는 장치로서는, 특허문헌 1에 기재된 장치가 있다.
이러한 장치에서는, 다양한 제약으로, 기판의 직경 방향에 대하여 공급되는 라디칼의 양을 제어할 것이 요구되고 있다. 그래서 본 발명에서는, 플라스마를 공급해서 처리하는 장치에 있어서, 기판의 직경 방향에 대하여 공급되는 라디칼의 양을 제어 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명 일 형태는, 기판을 처리하는 처리실과, 상기 처리실에서 기판을 지지하는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부의 기판 적재면과 대향하는 상기 처리실의 벽에 형성된 복수의 반응 가스 공급 구멍과, 상기 처리실에 고정되고, 상기 반응 가스 공급 구멍 각각에 연통하는 반응 가스 공급관과, 상기 반응 가스 공급관의 상류에 마련된 플라스마 생성부를 갖는 복수의 반응 가스 공급부와, 상기 플라스마 생성부에 접속되어, 복수의 상기 플라스마 생성부를 개별로 제어하는 플라스마 제어부를 갖는 기술이다.
본 발명에 따른 기술에 의하면, 플라스마를 공급해서 처리하는 장치에 있어서, 기판의 직경 방향에 대하여 공급되는 라디칼의 양을 제어 가능한 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 기판 처리 장치를 설명하는 설명도이다.
도 2는 제1 가스 공급부를 설명하는 설명도이다.
도 3은 제2 가스 공급부를 설명하는 설명도이다.
도 4는 기판 처리 장치의 컨트롤러를 설명하는 설명도이다.
도 5는 기판 처리 플로우를 설명하는 설명도이다.
도 1을 사용하여, 플라스마를 공급해서 기판을 처리하는 기판 처리 장치(200)의 일례에 대해서 설명한다.
(챔버)
기판 처리 장치(200)는 챔버(202)를 갖는다. 챔버(202)는, 예를 들어 횡단면이 원형이며 편평한 밀폐 용기로서 구성되어 있다. 또한, 챔버(202)는, 예를 들어 알루미늄(Al)이나 스테인리스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다. 챔버(202) 내에는, 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 기판(100)을 처리하는 처리 공간(205)과, 기판(100)을 처리 공간(205)에 반송할 때 기판(100)이 통과하는 반송 공간(206)이 형성되어 있다. 챔버(202)는, 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b)로 구성된다. 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b)의 사이에는 구획판(208)이 마련된다.
하부 용기(202b)의 측면에는, 게이트 밸브(149)에 인접한 기판 반입출구(148)가 마련되어 있고, 기판(100)은 기판 반입출구(148)를 통해서 도시하지 않은 진공 반송실과의 사이를 이동한다. 하부 용기(202b)의 저부에는, 리프트 핀(207)이 복수 마련되어 있다. 또한, 하부 용기(202b)는 접지되어 있다.
처리 공간(205)을 구성하는 처리실(201)은, 예를 들어 후술하는 기판 적재대(212)와 샤워 헤드(230)로 구성된다. 처리 공간(205) 내에는, 기판(100)을 지지하는 기판 지지부(210)가 마련되어 있다. 기판 지지부(210)는, 기판(100)을 적재하는 기판 적재면(211)과, 기판 적재면(211)을 표면에 갖는 기판 적재대(212), 기판 적재대(212)에 내포된 가열원으로서의 히터(213)를 주로 갖는다.
기판 적재대(212)에는, 리프트 핀(207)이 관통하는 관통 구멍(214)이, 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 형성되어 있다. 히터(213)에는, 히터(213)의 온도를 제어하는 온도 제어부(220)가 접속된다.
기판 적재대(212)는 샤프트(217)에 의해 지지된다. 샤프트(217)의 지지부는 챔버(202)의 저벽에 형성된 구멍을 관통하고 있고, 또한 지지판(216)을 통해서 챔버(202)의 외부에서 승강 회전부(218)에 접속되어 있다. 승강 회전부(218)를 작동시켜 샤프트(217) 및 기판 적재대(212)를 승강시킴으로써, 기판 적재면(211) 상에 적재되는 기판(100)을 승강시키는 것이 가능하다. 나아가, 승강 회전부(218)를 작동시켜, 기판 적재대(212)를 회전시키는 것이 가능하다. 또한, 샤프트(217) 하단부의 주위는 벨로우즈(219)에 의해 덮여 있다. 챔버(202) 내는 기밀하게 유지되어 있다.
승강 회전부(218)는 샤프트(217)를 지지하는 지지 축(218a)과, 지지 축(218a)을 승강시키거나 회전시키거나 하는 작동부(218b)를 주로 갖는다. 작동부(218b)는, 예를 들어 승강을 실현하기 위한 모터를 포함하는 승강부(218c)와, 지지 축(218a)을 회전시키기 위한 기어 등의 회전 기구(218d)를 갖는다. 이들에는, 동작을 원활하게 하도록 그리스 등이 도포되어 있다.
승강 회전부(218)에는, 승강 회전부(218)의 일부로서, 작동부(218b)에 승강·회전 지시하기 위한 지시부(218e)를 마련해도 된다. 지시부(218e)는 컨트롤러(400)에 전기적으로 접속된다. 지시부(218e)는 컨트롤러(400)의 지시에 기초하여 작동부(218b)를 제어한다. 작동부(218)는, 후술하는 바와 같이, 기판 적재대(212)가, 웨이퍼 반송 포지션이나 웨이퍼 처리 포지션의 위치로 이동하도록 제어한다.
기판 적재대(212)는, 기판(100)의 반송 시에는, 기판 적재면(211)이 기판 반입출구(148)에 대향하는 위치까지 하강하고, 기판(100)의 처리 시에는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 기판(100)이 처리 공간(205) 내의 처리 위치로 될 때까지 상승한다.
처리 공간(205)의 상부(상류측)에는, 샤워 헤드(230)가 마련되어 있다.
샤워 헤드(230)는 덮개(231)를 갖는다. 덮개(231)는 플랜지(232)를 갖고, 플랜지(232)는 상부 용기(202a) 상에 지지된다. 또한, 덮개(231)는 위치 결정부(233)를 갖는다. 위치 결정부(233)가 상부 용기(202a)에 끼워 맞추어짐으로써, 덮개(231)가 고정된다.
샤워 헤드(230)는, 버퍼 공간(234)을 갖는다. 버퍼 공간(234)은, 덮개(231)와 위치 결정부(232)로 구성되는 공간을 말한다. 버퍼 공간(234)과 처리 공간(205)은 연통하고 있다. 버퍼 공간(234)에 공급된 가스는 버퍼 공간(234)에서 확산하여, 처리 공간(205)에 균일하게 공급된다. 여기에서는 버퍼 공간(234)과 처리 공간(205)을 다른 구성으로서 설명했지만, 그것에 한정하는 것은 아니며, 버퍼 공간(234)을 처리 공간(205)에 포함해도 된다.
(공급부)
덮개(231)에는, 원료 가스 또는 퍼지 가스가 공급되는 제1 가스 공급 구멍(235)과, 반응 가스가 공급되는 제2 가스 공급 구멍(236)이 형성된다. 후술하는 바와 같이, 반응 가스는 원료 가스와 반응하는 가스이다. 기판(100)의 에지에 공급 가능하도록, 제2 가스 공급 구멍(236)은 직경 방향으로 복수 형성된다. 제2 가스 공급 구멍(236)은 반응 가스 공급 구멍이라고도 칭한다.
제1 가스 공급 구멍(235)에는, 제1 가스 공급부(240)의 일부인 공통 가스 공급관(241)과 연통하도록 구성된다. 공통 가스 공급관(241)은 천장(231)에 고정된다.
각각의 제2 가스 공급 구멍(236)에는, 제2 가스 공급부(260)의 일부인 반응 가스 공급관(261)과 연통하도록 구성된다. 반응 가스 공급관(261)은 천장(231)에 고정된다.
도 1에 기재된 「A」는 도 2에 기재된 「A」와 연통한다. 또한, 「B」는 도 3에 기재된 「B」와 연통한다.
적어도 제2 가스 공급 구멍(236)의 중심축은, 기판(100)의 중심축과 동축이 되지 않도록 구성된다. 양자의 중심축을 어긋나게 하고, 또한 기판(100)을 회전시킴으로써, 플라스마 상태의 반응 가스가 기판(100) 표면에 빈틈없이 공급 가능하게 된다.
(제1 가스 공급부)
계속해서, 도 2를 사용해서 제1 가스 공급부(240)의 상세를 설명한다. 공통 가스 공급관(241)에는, 제1 가스 공급관(243), 퍼지 가스 공급관(249)이 접속되어 있다.
제1 가스 공급관(243)으로부터는 제1 원소 함유 가스가 주로 공급되고, 퍼지 가스 공급관(249)으로부터는 퍼지 가스가 공급된다.
(원료 가스 공급부(242))
공통 가스 공급관(241)에는, 제1 가스 공급관(243)이 접속된다. 제1 가스 공급관(243)에는, 상류 방향부터 순서대로, 제1 가스 공급원(244), 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(245) 및 개폐 밸브인 밸브(246)가 마련되어 있다.
제1 가스 공급관(243)으로부터 공통 가스 공급관(241)을 통해서, 제1 원소를 함유하는 가스(이하, 「제1 원소 함유 가스」)가 매스 플로우 컨트롤러(245), 밸브(246), 공통 가스 공급관(241)을 통해서 샤워 헤드(230)에 공급된다.
제1 원소 함유 가스는, 원료 가스, 즉, 처리 가스의 하나이다. 여기서, 제1 원소는, 예를 들어 실리콘(Si)이다. 즉, 제1 원소 함유 가스는, 예를 들어 실리콘 함유 가스이다. 구체적으로는, 실리콘 함유 가스로서, 디클로로실란(SiH2Cl2. DCS라고도 칭함) 가스가 사용된다.
제1 원소 함유 가스가 상온 상압에서 액체인 경우에는, 제1 가스 공급원(244)과 MFC(245)의 사이에, 도시하지 않은 기화기를 마련하면 된다. 여기에서는 기체로서 설명한다.
주로, 제1 가스 공급관(243), MFC(245), 밸브(246)에 의해, 제1 원소 함유 가스 공급계(242)(실리콘 함유 가스 공급계라고도 함)가 구성된다.
나아가, 제1 가스 공급원(244)을, 제1 원소 함유 가스 공급계(242)에 포함해서 생각해도 된다.
(퍼지 가스 공급부)
공통 가스 공급관(241)과 제1 가스 공급관(243)의 합류부(247)에는, 퍼지 가스 공급부(248)의 일부인 퍼지 가스 공급관(249)의 하류단이 접속되어 있다. 퍼지 가스 공급관(249)에는, 상류 방향부터 순서대로, 퍼지 가스 공급원(250), 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(251) 및 개폐 밸브인 밸브(252)가 마련되어 있다.
퍼지 가스는, 후술하는 퍼지 공정에서, 처리 공간(205)의 분위기를 퍼지하는 것이다. 예를 들어 질소 가스가 사용된다.
주로, 퍼지 가스 공급관(249), MFC(251), 밸브(252)에 의해 퍼지 가스 공급부(248)가 구성된다.
나아가, 퍼지 가스 공급원(250)을, 퍼지 가스 공급부(248)에 포함해서 생각해도 된다.
(제2 가스 공급부)
계속해서 도 3을 사용하여, 제2 가스 공급부(260)를 설명한다.
각각의 반응 가스 공급관(261)에는, 상류 방향부터 순서대로, 반응 가스 공급원(262), 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(263), 플라스마 생성부인 리모트 플라스마 유닛(RPU)(265), 밸브(266)가 마련된다.
그리고, 반응 가스 공급관(261)으로부터는, 반응 가스가, MFC(263), RPU(265)를 통해서, 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 반응 가스는 RPU(265)에 의해 플라스마 상태로 된다. RPU(265)는 플라스마 제어부(264)에 의해 제어된다.
각각의 RPU(265)는 개별로 제어 가능하다. 제어 방법으로서는, 예를 들어 1개의 RPU에 대응한 1개의 플라스마 제어부(264)를 마련하는 구성으로 하여, 각각의 플라스마 제어부가 대응하는 RPU(265)를 제어해도 된다. 또한, 복수의 RPU(265)에 대하여 1개의 플라스마 제어부(264)를 접속하여, 플라스마 제어부(264)가 각각의 RPU(265)를 개별로 제어해도 된다.
RPU(265)의 제어로서는, 예를 들어 RPU(265)에 공급하는 파워를 제어한다. 파워를 제어함으로써, 생성되는 라디칼의 양을 조정한다. 예를 들어 고파워를 공급하면 많은 라디칼이 생성되고, 저파워를 공급하면 소량의 라디칼이 생성된다.
반응 가스는, 처리 가스의 하나이며, 예를 들어 질소 함유 가스이다. 질소 함유 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스가 사용된다.
밸브(266)보다도 하류측의 합류부(267)에는, 불활성 가스 공급관(268)의 하류단이 접속된다. 불활성 가스 공급관(268)에는, 상류 방향부터 순서대로, 불활성 가스 공급원(269), 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(270) 및 개폐 밸브인 밸브(271)가 마련되어 있다. 그리고, 불활성 가스 공급관(268)으로부터는, 불활성 가스가, MFC(270), 밸브(271), 반응 가스 공급관(261)을 통해서, 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 불활성 가스는, 예를 들어 질소(N2) 가스이다.
본 실시 형태에서는, 특허문헌 1에 기재된 분산판이 존재하지 않으므로, 샤워 헤드(230) 내에서 실활하지 않고, 기판(100) 상에 공급된다.
불활성 가스 공급관(268)으로부터 공급되는 불활성 가스는, 반응 가스 공급관(261)에 원료 가스나 퍼지 가스가 침입하지 않도록, 가스 커튼의 역할을 갖는다.
RPU(265)와 합류부(267)의 사이에는, 합류부(272), 밸브(266)가 마련된다. 합류부(272)에는, 바이패스관(273)이 접속된다. 바이패스관(273)에는, 밸브(274)가 마련되고, 또한 플라스마 모니터부(275)가 마련된다. 바이패스관(273)의 하류는, 후술하는 배기관(281)에 접속되어, 바이패스관(273) 중의 분위기를 배기 가능하도록 구성하고 있다.
주로, 반응 가스 공급관(261), MFC(263), 밸브(266), RPU(265), 불활성 가스 공급관(268), MFC(269), 밸브(271), 바이패스관(273), 밸브(274)로 제2 가스 공급부(260)가 구성된다. 또한, 제2 가스 공급부(260)는, 반응 가스를 공급하는 구성이므로, 반응 가스 공급부라고도 칭한다.
또한, 반응 가스 공급원(262), 불활성 가스 공급원(269), 플라스마 모니터부(275)를 제2 가스 공급부(260)에 포함해도 된다.
제2 가스 공급부(260)에서는, 밸브(266)를 제1 밸브, 밸브(271)를 제2 밸브, 밸브(274)를 제3 밸브라고도 칭한다.
여기서, 플라스마 생성에 관한 비교예로서, 처리실의 천장에서 플라스마를 생성하는 구조에 대해서 설명한다. 구체적으로는, 처리실의 천장에 전극 등의 플라스마 생성부를 매립함과 함께, 그것에 인접해서 공급 구멍과 겸한 플라스마 생성 실을 형성하여, 가스가 천장을 통과할 때 플라스마를 생성하는 구조이다. 이러한 구조에서는, 플라스마를 생성했을 때 플라스마 생성실의 벽을 에칭할 우려가 있고, 그렇게 되면 기판에 피에칭물이 부착되는 것이 우려된다. 복수의 플라스마 생성실을 천장에 마련하는 구조의 경우, 플라스마 생성실의 수에 따라서 피에칭물이 증가하기 때문에, 수율의 저하가 현저하다.
또한 플라스마를 공급하는 방법에 관한 비교예로서, 예를 들어 특허문헌 1과 같이 1개의 플라스마 생성부를 사용하여, 생성된 플라스마를 가스 가이드 및 분산판을 사용해서 분산시켜, 공급하는 방법이 있다.
특허문헌 1의 경우, 플라스마 생성부와 기판의 거리가 멀기 때문에 피에칭물의 영향을 받기 어렵지만, 플라스마가 가스 가이드나 분산판에 충돌해서 실활하는 경우를 생각할 수 있다. 그 결과 라디칼량이 적어지기 때문에, 반응 부족 등에 의해 원하는 막을 형성할 수 없을 우려가 있다.
특히, 플라스마가 가스 가이드의 선단을 향할수록 실활량이 많아지므로, 기판의 외주에서는 기판 중앙에 비해 플라스마의 양이 적어진다. 즉, 기판 전체에서 라디칼이 적어질 뿐만 아니라, 기판 중앙과 기판 외주에서는 라디칼의 양이 상이하다. 따라서, 기판 중앙과 기판 외주에서 처리가 고르지 않게 되어버린다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 처리실(201)의 외측에 플라스마 생성부인 RPU(265)를 복수 마련하고 있으므로, 비교예에 비해서 실활하지 않고 기판의 직경 방향으로 라디칼량을 제어할 수 있다.
(배기부)
도 1로 돌아가서 설명한다. 처리실(201)의 분위기를 배기하는 배기부(280)는, 처리 공간(205)에 연통하는 배기관(281)을 갖는다. 배기관(281)에는, 처리 공간(205) 내를 소정의 압력으로 제어하는 압력 제어기인 APC(Auto Pressure Controller)(282), 처리 공간(205)의 압력을 계측하는 압력 검출부(283)가 마련된다. APC(282)는 개방도 조정 가능한 밸브체(도시하지 않음)를 갖고, 후술하는 컨트롤러(400)로부터의 지시에 따라서 배기관(281)의 컨덕턴스를 조정한다. 또한, 배기관(281)에 있어서 APC(282)의 상류측에는 밸브(284)가 마련된다. 또한, APC(282)의 하류에는, 바이패스관(273)이 접속된다. 배기관(281)과 밸브(284), APC(282), 압력 검출부(283)를 통합해서 배기부(280)라고 칭한다.
배기관(281)의 하류측에는 펌프(285)가 마련된다. 펌프(285)는, 배기관(281)을 통해서, 처리실(201) 내의 분위기나, 바이패스관(273) 내의 분위기를 배기한다.
(컨트롤러)
기판 처리 장치(200)는, 기판 처리 장치(200)의 각 부의 동작을 제어하는 컨트롤러(400)를 갖고 있다. 컨트롤러(400)는, 도 4에 기재된 바와 같이, 연산부(CPU)(401), 일시 기억부(402), 기억부(403), 송수신부(404)를 적어도 갖는다. 컨트롤러(400)는, 송수신부(404)를 통해서 기판 처리 장치(200)의 각 구성에 접속되어, 상위 컨트롤러나 사용자의 지시에 따라서 기억부(402)로부터 프로그램이나 레시피를 호출하고, 그 내용에 따라 각 구성의 동작을 제어한다. 또한, 컨트롤러(400)는, 전용의 컴퓨터로서 구성해도 되고, 범용의 컴퓨터로서 구성해도 된다. 예를 들어, 상술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리(USB Flash Drive)나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(412)를 준비하고, 외부 기억 장치(412)를 사용해서 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨함으로써, 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(400)를 구성할 수 있다. 또한, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은, 외부 기억 장치(412)를 통해서 공급하는 경우에 한하지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해도 되고, 상위 장치(420)로부터 송수신부(411)를 통해서 정보를 수신하여, 외부 기억 장치(412)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 또한, 키보드나 터치 패널 등의 입출력 장치(413)를 사용하여, 컨트롤러(400)에 지시를 해도 된다.
또한, 기억부(402)나 외부 기억 장치(412)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 또한, 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억부(402) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(412) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
(기판 처리 공정)
도 5를 사용해서 기판 처리 장치(200)를 사용한 기판 처리 공정에 대해서 설명한다. 본 기판 처리 공정을 행함으로써, 기판 상에 박막을 형성한다. 또한, 이하의 설명에서, 기판 처리 장치(200)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(400)에 의해 제어된다.
(플라스마 생성부 조정 공정)
플라스마 생성부 조정 공정을 설명한다. 도 5에서는, 본 공정의 설명을 생략한다. 플라스마 생성부 조정 공정에서는, 각각의 RPU(265)에 공급하는 파워를, 다양한 제약에 대응 가능하도록 조정한다.
여기서, 제약의 예를 설명한다. 하나는 기판 처리 장치의 개체차의 문제이다. 개체차는, 예를 들어 플라스마 공급의 균일성에 관련한다. 각각의 MFC(263)를 마찬가지로 조정했다고 해도, 각 기판 처리 장치에서는 기판 면내에 대한 플라스마의 공급량에 변동이 있는 경우가 있다. 조립의 정밀도나, 부품의 특성 등이 원인이다. 플라스마의 공급의 균일성이란, 예를 들어 라디칼의 공급량의 균일성이다.
본 실시 형태에서는 개체차를 해소하고자, 플라스마 공급을 균일하게 하기 위해서, 미리 플라스마의 공급량이 적은 개소를 특정하고, 그 부분에 대응한 RPU(246)에 높은 파워를 공급하거나 해서, 플라스마의 공급량을 조정한다. 개별로 조정함으로써, 기판(100)에 대하여 균일하게 플라스마를 공급할 수 있다.
또한, 기판의 상태도 제약의 하나이다. 예를 들어 전극 등의 금속이 형성되어 있는 기판을 처리하는 경우, 금속에 대한 영향을 억제할 필요가 있다. 또한, 반입된 기판에 형성된 막 두께 등에 치우침이 있었을 경우, 그 치우침을 보정하기 위해, 부분적으로 라디칼 공급량을 제어해도 된다. 최근 몇년간, 많은 품종의 막종을 처리하기 위해서, 종류가 상이한 기판을 하나의 기판 처리 장치에서 처리하는 경우가 있다. 많은 종류의 기판 처리에 대응하기 위해, 기판의 종류에 따라 플라스마를 제어한다.
(기판 반입 공정)
기판 반입 공정을 설명한다. 도 5에서는, 본 공정의 설명을 생략한다. 기판 처리 장치(200)에서는 기판 적재대(212)를 기판(100)의 반송 위치(반송 포지션)까지 하강시킴으로써, 기판 적재대(212)의 관통 구멍(214)에 리프트 핀(207)을 관통시킨다. 그 결과, 리프트 핀(207)이, 기판 적재대(212) 표면보다도 소정의 높이만큼 돌출된 상태가 된다. 계속해서, 게이트 밸브(149)를 개방해서 반송 공간(206)을 진공 반송실(도시하지 않음)과 연통시킨다. 그리고, 이 이동 탑재실로부터 웨이퍼 이동 탑재기(도시하지 않음)를 사용해서 기판(100)을 반송 공간(206)에 반입하고, 리프트 핀(207) 상에 기판(100)을 이동 탑재한다. 이에 의해, 기판(100)은, 기판 적재대(212)의 표면으로부터 돌출된 리프트 핀(207) 상에 수평 자세로 지지된다.
챔버(202) 내에 기판(100)을 반입하면, 웨이퍼 이동 탑재기를 챔버(202)의 밖으로 퇴피시키고, 게이트 밸브(149)를 폐쇄해서 챔버(202) 내를 밀폐한다. 그 후, 기판 적재대(212)를 상승시킴으로써, 기판 적재면(211) 상에 기판(100)을 적재시키고, 또한 기판 적재대(212)를 상승시킴으로써, 상술한 처리 공간(205) 내의 처리 위치(기판 처리 포지션)까지 기판(100)을 상승시킨다.
기판(100)이 반송 공간(206)에 반입된 후, 밸브(284)를 개방하고, 처리 공간(205)과 APC(282)의 사이를 연통시킨다. APC(282)는, 배기관(263)의 컨덕턴스를 조정함으로써, 펌프(285)에 의한 처리 공간(205)의 배기 유량을 제어하여, 처리 공간(205)을 소정의 압력(예를 들어 10-5 내지 10-1Pa의 고진공)으로 유지한다.
또한, 기판(100)을 기판 적재대(212) 상에 적재할 때는, 기판 적재대(212)의 내부에 매립된 히터(213)에 전력을 공급하여, 기판(100)의 표면이 소정의 온도가 되도록 제어한다. 기판(100)의 온도는, 예를 들어 실온 이상 800℃ 이하이며, 바람직하게는 실온 이상이며 500℃ 이하이다. 이때, 히터(213)의 온도는, 도시하지 않은 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 컨트롤러(400)가 제어값을 추출하고, 온도 제어부(220)에 의해 히터(213)에의 통전 상태를 제어함으로써 조정된다.
기판(100)을 기판 처리 온도로 승온한 후, 기판(100)을 소정 온도로 유지하면서 가열 처리를 수반하는 이하의 기판 처리를 행한다. 즉, 각 가스 공급관으로부터 챔버(202) 내에 처리 가스를 공급하여, 기판(100)을 처리한다.
이하, 제1 처리 가스로서 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭 DCS) 가스를 사용하고, 제2 처리 가스로서 암모니아(NH3) 가스를 사용하여, 기판(100) 상에 박막으로서 실리콘 질화막을 형성하는 예에 대해서 설명한다. 여기에서는, 서로 다른 처리 가스를 교대로 공급하는 공정을 반복하는 교대 공급 처리를 행한다.
(제1 처리 가스 공급 공정 S202)
계속해서, 제1 처리 가스 공급 공정 S202를 설명한다. 기판 적재대(212)가 도 1과 같이 웨이퍼 처리 포지션으로 이동하면, 배기관(281)을 통해서 처리실(201)로부터 분위기를 배기하고, 처리실(201) 내의 압력을 조정한다. 소정의 압력으로 조정하면서, 기판(100)의 온도가 소정의 온도, 예를 들어 500℃ 내지 600℃로 가열한다.
계속해서, 제1 가스 공급부(240)의 동작을 설명한다.
원료 가스 공급부(242)에서는, 밸브(246)를 개방함과 함께, MFC(245)로 처리 가스의 유량을 조정한다. 퍼지 가스 공급부(248)에서는, 밸브(252)를 폐쇄한다. 이러한 동작에 의해, 공통 가스 공급관(241)으로부터 처리실(201)에 처리 가스, 예를 들어 DCS 가스를 처리실에 공급한다. 공급된 DCS 가스는 기판(100) 상에 실리콘 함유층을 형성한다.
제2 가스 공급부(260)의 동작을 설명한다. 플라스마 제어부(264)는 RPU(265)에 전력을 공급하여, RPU(265) 내를 통과하는 가스를 플라스마 상태로 하도록 설정한다. 또한, MFC(270)로 불활성 가스의 유량을 제어함과 함께, 밸브(271)를 개방한다. 이때, 밸브(266)를 폐쇄하고, 밸브(274)를 개방한다.
이러한 동작으로 함으로써, 제1 가스 공급부(240)로부터는 처리 가스가 처리 공간(205)에 공급된다. 또한, 제2 가스 공급부(260)로부터는 플라스마 상태의 반응 가스가 처리 공간(205)에 공급되지 않고, 불활성 가스가 공급된다. 반응 가스는, 바이패스관(273)을 통해서 배기되므로, 처리 공간(205)에 침입하지 않는다.
여기서, 본 공정이 원료 가스를 공급하는 공정임에도 불구하고, RPU(265)를 가동하는 이유에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에서는 교대 공급 방법으로 기판(100)을 처리하고 있다. 교대 공급법에서는, 제1 처리 가스 공급 공정과 후술하는 제2 처리 가스 공급 공정을 교대로 행하는데, 제2 처리 가스 공급 공정에서 플라스마 상태의 처리 가스를 기판에 공급한다.
매엽 장치에서는 처리실(201)의 용량이 작으므로, 각 공정은 단시간에 전환되지만, RPU(265)의 온/오프는 그 전환에 추종되지 않을 것으로 생각된다. 플라스마 생성이 안정될 때까지는 시간이 걸리기 때문에, 온/오프에 추종할 수 있었다고 해도, 안정된 플라스마의 공급은 추종할 수 없다.
그래서 RPU(265)를 계속해서 가동하는데, 플라스마 상태의 가스를 본 공정에서 공급하면, 처리실(201) 내에서 처리 가스가 반응하여 기상 반응이 일어난다. 이 경우, 깊은 홈 등 애스펙트비가 높은 디바이스 패턴에 대해서는 막을 형성할 수 없다.
그래서, 본 실시 형태에서는, RPU(265)에 가스를 공급함과 함께, RPU(265)를 가동시키고 있다. 나아가, 밸브(266)를 폐쇄함과 함께, 밸브(274)를 개방하여, 플라스마 상태의 가스를, 바이패스관(273)을 통해서 배기한다. 이와 같이 하여, 안정된 플라스마를 생성하면서, 생성한 플라스마 상태의 가스를 처리실에 공급하지 않도록 하고 있다.
또한, 불활성 가스 공급관(268)을 통해서 불활성 가스를 처리실(201)에 공급함으로써, DCS 가스가 반응 가스 공급관(261)에 침입하는 것을 방지한다. 침입을 방지함으로써, 반응 가스가 공급관 내에서 원료 가스와 반응 가스가 반응하여, 부생성물이 발생하는 것을 방지한다.
이때, 플라스마 모니터부(275)에서 플라스마의 상태를 검출함과 함께, 컨트롤러(280)에 검출 상태를 송신한다. 컨트롤러(280)는, 검출된 상태를 판독하여, 원하는 플라스마가 생성되었는지를 확인할 수 있다. 예를 들어 기판 처리 전에 RPU를 가동시켜, 플라스마의 상태를 검출하고, 플라스마 상태가 원하는 상태라고 판단되면, 성막 공정을 실시해도 된다.
또한, 플라스마 모니터부(275)에서 검출한 검출값이 원하는 상태가 아니라고 컨트롤러가 판단하면, 플라스마 제어부(264)를 제어하여, 정상적인 상태가 되도록 제어해도 된다. 예를 들어, 라디칼의 양이 적다고 판단하면, 보다 많은 파워를 RPU(265)에 공급하도록 제어한다.
이와 같이, 각각의 바이패스관(273)에서 플라스마 상태를 검출함과 함께, 그 상태에 따라서 각각의 바이패스관(273)에 대응한 RPU(265)를 제어함으로써, 보다 안정적으로, 기판의 직경 방향에 대하여 공급되는 라디칼의 양을 제어 가능하게 한다.
소정 시간 경과하면, 밸브(246)를 폐쇄해서, DCS 가스의 공급을 정지한다. 제2 처리 가스 공급부(260)에서는, 계속해서 밸브(271)를 개방, 밸브(266)를 폐쇄, 밸브(274)를 개방한다.
(퍼지 공정 S204)
계속해서, 퍼지 공정 S204를 설명한다. DCS 가스의 공급을 정지한 후에는, 퍼지 가스 공급관(249)으로부터 퍼지 가스를 공급하여, 처리실(201) 내의 분위기의 퍼지를 행한다. 여기에서는, 밸브(246) 및 밸브(266)는 폐쇄됨과 함께, 밸브(252), 밸브(271), 밸브(274)를 개방한다.
처리실(201)은, APC(282)에 의해 처리실(201)의 압력이 소정 압력으로 되도록 제어된다. 이에 의해, 제1 처리 가스 공급 공정 S202에서 기판(100)에 결합되지 못한 DCS 가스는, 펌프(285)에 의해, 배기관(281)을 통해서 처리실(201)로부터 제거된다.
퍼지 공정 S204에서는, 기판(100)에 부착되지 못했거나, 처리실(201), 샤워 헤드 버퍼실(232)에서 잔류하거나 하는 DCS 가스를 배제하기 위해서, 대량의 퍼지 가스를 공급해서 배기 효율을 높인다.
소정 시간 경과하면, 밸브(252)를 폐쇄하고, 퍼지 처리를 종료한다.
(제2 처리 가스 공급 공정 S206)
계속해서, 제2 처리 가스 공급 공정 S206을 설명한다. 처리실(201)의 퍼지가 완료되면, 계속해서, 제2 처리 가스 공급 공정 S206을 행한다. 제2 가스 공급부(260)에서는, 밸브(266)를 개방, 밸브(274), 밸브(271)를 폐쇄하고, RPU(265), 샤워 헤드(230)를 통해서, 처리실(201) 내에 제2 처리 가스로서 제2 원소 함유 가스인 NH3 가스를 공급한다. 이때, NH3 가스의 유량이 소정 유량으로 되도록, MFC(263)를 조정한다. NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1000 내지 10000sccm이다.
밸브(271)를 폐쇄해서 반응 가스 공급관(261)에 불활성 가스가 들어가지 않도록 함으로써, 불활성 가스와 반응 가스의 충돌을 피할 수 있어, 플라스마의 실활을 방지한다. 또한, RPU(265)를 계속해서 가동한 상태에서 가스의 공급을 전환하므로, 안정된 플라스마를 생성할 수 있다.
제1 가스 공급부(240)에서는, 밸브(246)를 폐쇄해서 DCS 가스가 처리 공간(205)에 공급되지 않도록 한다. 또한, 밸브(252)를 폐쇄해서, 대량의 불활성 가스가 공급되지 않도록 한다.
RPU(265)에서 플라스마 상태가 된 NH3 가스는, 샤워 헤드(230)를 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 공급된 NH3 가스는, 기판(100) 상의 실리콘 함유층과 반응한다. 그리고, 이미 형성되어 있는 실리콘 함유층이 NH3 가스의 플라스마에 의해 개질된다. 이에 의해, 기판(100) 상에는, 예를 들어 실리콘 원소 및 질소 원소를 함유하는 층인 실리콘 질화층(SiN층)이 형성되게 된다.
NH3 가스의 공급을 개시하고 나서 소정 시간 경과 후, 밸브(266)를 폐쇄하고, NH3 가스의 공급을 정지한다. NH3 가스의 공급 시간은, 예를 들어 2 내지 20초이다.
또한, 보다 바람직하게는 기판 적재대(212)를 회전시켜도 된다. 기판 적재대(212)와 함께 기판(100)을 회전시킴으로써, 보다 균일하게 기판 면내에 플라스마를 공급할 수 있다. 또한, 본 실시 형태와 같이 기판(100)의 회전축과 공급 구멍(236)이 편심됨으로써, 기판 중심부에 플라스마가 집중되지 않고, 균일하게 공급할 수 있다.
(퍼지 공정 S208)
계속해서, 퍼지 공정 S208을 설명한다. NH3 가스의 공급을 정지한 후에는, 상술한 퍼지 공정 S204와 마찬가지의 퍼지 공정 S208을 실행한다. 퍼지 공정 S208에서의 각 부의 동작은, 상술한 퍼지 공정 S204와 마찬가지이므로, 여기서의 설명을 생략한다.
(판정 공정 S210)
계속해서, 판정 공정 S210을 설명한다. 제1 처리 가스 공급 공정 S202, 퍼지 공정 S204, 제2 처리 가스 공급 공정 S206, 퍼지 공정 S208을 1 사이클로 하고, 컨트롤러(400)는, 이 사이클을 소정 횟수(n 사이클) 실시했는지 여부를 판정한다. 사이클을 소정 횟수 실시하면, 기판(100) 상에는, 원하는 막 두께의 SiN층이 형성된다. 소정 횟수 실시했을 때(S210에서 "예"의 경우), 도 5에 도시하는 처리를 종료한다.
(기판 반출 공정)
계속해서 기판 반출 공정을 설명한다. 원하는 막 두께의 SiN층이 형성되면, 기판 적재대(212)를 하강시켜, 기판(100)을 반송 포지션으로 이동시킨다. 그 후, 게이트 밸브(149)를 개방하고, 암(도시하지 않음)을 사용해서 기판(100)을 챔버(202)의 밖으로 반출한다.
상술한 실시 형태에서는, 제2 처리 가스 공급 공정에서 균일하게 라디칼을 공급하고 있다. 그 때문에, 기판(100) 상에 형성된 원료의 전구체를 균일하게 개질할 수 있으므로, 막내의 결합도나 밀도 등의 조성이 균일한 층을 형성할 수 있다. 또한, 그것을 소정층 적층함으로써, 핀 홀 등이 없는 치밀한 막을 형성할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 제1 원소 함유 가스로서 실리콘 함유 가스를 사용하고, 제2 원소 함유 가스로서 질소 함유 가스를 사용한 경우에 대해서 설명했지만, 그것에 한정하는 것은 아니며, 금속 함유 가스나 산소 함유 가스를 사용해도 된다.
또한, 불활성 가스로서 N2 가스를 예로 들어 설명했지만, 처리 가스와 반응하지 않는 가스라면 그것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
100 : 기판 200 : 기판 처리 장치
265 : 플라스마 생성부

Claims (22)

  1. 기판을 처리하는 처리실과,
    상기 처리실에서 상기 기판을 지지하도록 구성되는 기판 지지부와,
    상기 기판 지지부의 기판 적재면과 대향하는 샤워 헤드의 제1 부분에 형성되며, 원료 가스 또는 퍼지 가스가 공급되는 제1 가스 공급 구멍과,
    상기 기판 적재면과 대향하는 상기 샤워 헤드의 제2 부분들에 형성되며, 반응 가스가 공급되는 복수의 제2 가스 공급 구멍과,
    상기 처리실에 고정되고, 상기 제1 가스 공급 구멍에 직접 연결되는 단부를 포함하는 제1 가스 공급관과,
    상기 처리실에 고정되는 복수의 제2 가스 공급관과 - 상기 제2 가스 공급관 각각은 상기 제2 가스 공급 구멍 중 하나에 직접 연결되는 제1 단부 및 반응 가스 공급원와 연통하는 제2 단부를 포함함-,
    상기 제2 가스 공급관의 상류에 각각 마련된 복수의 플라스마 생성부를 각각 갖는 복수의 반응 가스 공급부와,
    상기 플라스마 생성부 각각에 접속되어, 복수의 상기 플라스마 생성부를 개별로 제어하도록 구성되는 플라스마 제어부와,
    상기 기판 지지부, 상기 반응 가스 공급부, 및 상기 플라스마 제어부를 제어하도록 구성되는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응 가스 공급부는,
    상기 플라스마 생성부 중 하나와 상기 처리실의 사이에서, 상기 제2 가스 공급관 중 하나에 합류되는 불활성 가스 공급관과,
    상기 불활성 가스 공급관이 상기 제2 가스 공급관 중 하나에 합류되는 합류부와 상기 플라스마 생성부 중 상기 하나의 사이에서 상기 제2 가스 공급관 중 상기 하나에 접속되는 바이패스관
    을 포함하는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바이패스관에는, 플라스마 모니터부가 마련되고, 상기 플라스마 모니터부가 검출한 플라스마의 상태는, 상기 제어부에 송신되는, 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 각각의 상기 플라스마 모니터부에서 검출한 검출값이 원하는 상태가 아니라고 판단하면, 원하는 상태가 되도록, 상기 플라스마 모니터부에 대응한 상기 플라스마 제어부를 제어하는, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 가스 공급관 중 하나에는, 상기 바이패스관의 접속부와 상기 불활성 가스 공급관의 합류부의 사이에 제1 밸브가 마련되고,
    상기 불활성 가스 공급관에는 제2 밸브가 마련되고,
    상기 바이패스관에는 제3 밸브가 마련되는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 처리실은, 상기 반응 가스와 반응하는 상기 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부와 연통되고,
    상기 제어부는, 상기 원료 가스 공급부로부터 상기 원료 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 제3 밸브를 개방함과 함께, 상기 제1 밸브를 폐쇄하고,
    상기 원료 가스 공급부로부터 상기 원료 가스를 공급하지 않고, 상기 반응 가스 공급부로부터 상기 반응 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브를 폐쇄함과 함께, 상기 제1 밸브를 개방하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 처리실은, 상기 처리실의 분위기를 퍼지하는 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부와 연통되고,
    상기 제어부는, 상기 퍼지 가스 공급부로부터 상기 퍼지 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 제3 밸브를 개방함과 함께, 상기 제1 밸브를 폐쇄하고,
    상기 퍼지 가스 공급부로부터 상기 퍼지 가스를 공급하지 않고, 상기 반응 가스 공급부로부터 상기 반응 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브를 폐쇄함과 함께, 상기 제1 밸브를 개방하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 처리실은, 상기 처리실의 분위기를 퍼지하는 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부와 연통되고,
    상기 제어부는, 상기 퍼지 가스 공급부로부터 상기 퍼지 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 제3 밸브를 개방함과 함께, 상기 제1 밸브를 폐쇄하고,
    상기 퍼지 가스 공급부로부터 상기 퍼지 가스를 공급하지 않고, 상기 반응 가스 공급부로부터 상기 반응 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브를 폐쇄함과 함께, 상기 제1 밸브를 개방하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제2 가스 공급관 중 하나에는, 상기 바이패스관의 접속부와 상기 불활성 가스 공급관의 합류부의 사이에 제1 밸브가 마련되고,
    상기 불활성 가스 공급관에는 제2 밸브가 마련되고,
    상기 바이패스관에는 제3 밸브가 마련되는, 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 처리실은, 상기 반응 가스와 반응하는 상기 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부와 연통되고,
    상기 제어부는, 상기 원료 가스 공급부로부터 상기 원료 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 제3 밸브를 개방함과 함께, 상기 제1 밸브를 폐쇄하고,
    상기 원료 가스 공급부로부터 상기 원료 가스를 공급하지 않고, 상기 반응 가스 공급부로부터 상기 반응 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브를 폐쇄함과 함께, 상기 제1 밸브를 개방하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 처리실은, 상기 처리실의 분위기를 퍼지하는 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부와 연통되고,
    상기 제어부는, 상기 퍼지 가스 공급부로부터 상기 퍼지 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 제3 밸브를 개방함과 함께, 상기 제1 밸브를 폐쇄하고,
    상기 퍼지 가스 공급부로부터 상기 퍼지 가스를 공급하지 않고, 상기 반응 가스 공급부로부터 상기 반응 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브를 폐쇄함과 함께, 상기 제1 밸브를 개방하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 기판 지지부는, 회전 가능한 구조인, 기판 처리 장치.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 제2 가스 공급 구멍은, 상기 기판의 중심축과 편심되도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 제2 가스 공급관 중 하나에는, 상기 바이패스관의 접속부와 상기 불활성 가스 공급관의 합류부의 사이에 제1 밸브가 마련되고,
    상기 불활성 가스 공급관에는 제2 밸브가 마련되고,
    상기 바이패스관에는 제3 밸브가 마련되는, 기판 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 처리실은, 상기 반응 가스와 반응하는 상기 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부와 연통되고,
    상기 제어부는, 상기 원료 가스 공급부로부터 상기 원료 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 제3 밸브를 개방함과 함께, 상기 제1 밸브를 폐쇄하고,
    상기 원료 가스 공급부로부터 상기 원료 가스를 공급하지 않고, 상기 반응 가스 공급부로부터 상기 반응 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브를 폐쇄함과 함께, 상기 제1 밸브를 개방하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 처리실은, 상기 처리실의 분위기를 퍼지하는 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부와 연통되고,
    상기 제어부는, 상기 퍼지 가스 공급부로부터 상기 퍼지 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 제3 밸브를 개방함과 함께, 상기 제1 밸브를 폐쇄하고,
    상기 퍼지 가스 공급부로부터 상기 퍼지 가스를 공급하지 않고, 상기 반응 가스 공급부로부터 상기 반응 가스를 공급할 때는, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브를 폐쇄함과 함께, 상기 제1 밸브를 개방하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 기판 지지부는, 회전 가능한 구조인, 기판 처리 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제2 가스 공급 구멍은, 상기 기판의 중심축과 편심되도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지부는, 회전 가능한 구조인, 기판 처리 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제2 가스 공급 구멍은, 상기 기판의 중심축과 편심되도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  21. 처리실에 기판을 반입해서 기판 지지부에 적재하는 공정과,
    상기 기판 지지부의 기판 적재면과 대향하는 샤워 헤드의 제1 부분에 형성되며, 원료 가스 또는 퍼지 가스가 공급되는 제1 가스 공급 구멍과, 상기 처리실에 고정되고, 상기 제1 가스 공급 구멍에 직접 연결되는 단부를 포함하는 제1 가스 공급관으로부터, 원료 가스 또는 퍼지 가스를 공급하는 공정,
    상기 기판 적재면과 대향하는 상기 샤워 헤드의 제2 부분들에 형성되며, 반응 가스가 공급되는 복수의 제2 가스 공급 구멍과 상기 처리실에 고정되는 복수의 제2 가스 공급관과 - 상기 제2 가스 공급관 각각은, 상기 제2 가스 공급 구멍 중 하나에 직접 연결되는 제1 단부, 및 반응 가스 공급원와 연통하는 제2 단부를 포함함-, 상기 제2 가스 공급관의 상류에 각각 마련된 복수의 플라스마 생성부를 각각 갖는 복수의 반응 가스 공급부로부터, 복수의 상기 플라스마 생성부를 개별로 제어하면서, 반응 가스를 공급하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  22. 처리실에 기판을 반입해서 기판 지지부에 적재하는 수순과,
    상기 기판 지지부의 기판 적재면과 대향하는 샤워 헤드의 제1 부분에 형성되며, 원료 가스 또는 퍼지 가스가 공급되는 제1 가스 공급 구멍과, 상기 처리실에 고정되고, 상기 제1 가스 공급 구멍에 직접 연결되는 단부를 포함하는 제1 가스 공급관으로부터, 원료 가스 또는 퍼지 가스를 공급하는 수순과,
    상기 기판 적재면과 대향하는 상기 샤워 헤드의 제2 부분들에 형성되며, 반응 가스가 공급되는 복수의 제2 가스 공급 구멍과, 상기 처리실에 고정되는 복수의 제2 가스 공급관과 - 상기 제2 가스 공급관 각각은, 상기 제2 가스 공급 구멍 중 하나에 직접 연결되는 제1 단부, 및 반응 가스 공급원와 연통하는 제2 단부를 포함함-, 상기 제2 가스 공급관의 상류에 각각 마련된 복수의 플라스마 생성부를 각각 갖는 복수의 반응 가스 공급부로부터, 복수의 상기 플라스마 생성부를 개별로 제어하면서, 반응 가스를 공급하는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램을 기록하는 기록 매체.
KR1020190012776A 2018-09-14 2019-01-31 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록매체 KR102210314B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2018-172705 2018-09-14
JP2018172705A JP6906490B2 (ja) 2018-09-14 2018-09-14 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200031498A KR20200031498A (ko) 2020-03-24
KR102210314B1 true KR102210314B1 (ko) 2021-01-29

Family

ID=69773778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190012776A KR102210314B1 (ko) 2018-09-14 2019-01-31 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록매체

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10633739B2 (ko)
JP (1) JP6906490B2 (ko)
KR (1) KR102210314B1 (ko)
CN (1) CN110911261B (ko)
TW (1) TWI713133B (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022122171A (ja) * 2021-02-09 2022-08-22 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008050662A (ja) * 2006-08-25 2008-03-06 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3645768B2 (ja) 1999-12-07 2005-05-11 シャープ株式会社 プラズマプロセス装置
KR20010096229A (ko) * 2000-04-18 2001-11-07 황 철 주 반도체 소자의 극박막 형성장치 및 그 형성방법
JP2002057150A (ja) * 2000-08-08 2002-02-22 Crystage Co Ltd 薄膜形成装置
JP2002100623A (ja) 2000-09-20 2002-04-05 Fuji Daiichi Seisakusho:Kk 薄膜半導体製造装置
JP2005072371A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Seiko Epson Corp プラズマ装置、薄膜の製造方法及び微細構造体の製造方法
KR20060060731A (ko) * 2004-03-31 2006-06-05 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 반도체 장치의 제조 방법
JP5048346B2 (ja) 2007-01-16 2012-10-17 株式会社アルバック 真空処理装置
KR101349189B1 (ko) * 2007-08-16 2014-01-09 주식회사 뉴파워 프라즈마 원격 플라즈마 시스템 및 방법
US7699935B2 (en) * 2008-06-19 2010-04-20 Applied Materials, Inc. Method and system for supplying a cleaning gas into a process chamber
US20120171852A1 (en) * 2009-09-04 2012-07-05 Applied Materials, Inc Remote hydrogen plasma source of silicon containing film deposition
JP5807084B2 (ja) * 2013-09-30 2015-11-10 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
TWI546847B (zh) 2013-12-27 2016-08-21 日立國際電氣股份有限公司 基板處理裝置及半導體裝置的製造方法
JP5897617B2 (ja) * 2014-01-31 2016-03-30 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP5840268B1 (ja) * 2014-08-25 2016-01-06 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体
WO2017029961A1 (ja) * 2015-08-17 2017-02-23 株式会社 アルバック 基板処理方法、および、基板処理装置
JP6240695B2 (ja) * 2016-03-02 2017-11-29 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP6242933B2 (ja) * 2016-03-31 2017-12-06 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
JP6446418B2 (ja) * 2016-09-13 2018-12-26 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6767844B2 (ja) * 2016-11-11 2020-10-14 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法
JP2018093150A (ja) * 2016-12-07 2018-06-14 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008050662A (ja) * 2006-08-25 2008-03-06 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW202011497A (zh) 2020-03-16
JP2020047640A (ja) 2020-03-26
KR20200031498A (ko) 2020-03-24
US10633739B2 (en) 2020-04-28
CN110911261A (zh) 2020-03-24
US20200087785A1 (en) 2020-03-19
CN110911261B (zh) 2022-06-10
JP6906490B2 (ja) 2021-07-21
TWI713133B (zh) 2020-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6339057B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム
JP5947435B1 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよび記録媒体
US20150170909A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer-readable recording medium
US20170271176A1 (en) Substrate processing apparatus
US20150221503A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
US10714316B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP6774972B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
KR101965154B1 (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체
JP5963893B2 (ja) 基板処理装置、ガス分散ユニット、半導体装置の製造方法およびプログラム
KR102210314B1 (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록매체
CN113496872A (zh) 半导体装置的制造方法、基板处理装置以及存储介质
JPWO2013183437A1 (ja) ガス処理方法
US10014171B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
CN112176322B (zh) 基板处理装置、半导体装置的制造方法、以及程序
CN109243998B (zh) 半导体器件的制造方法、衬底处理装置及记录介质
KR102256516B1 (ko) 기판 처리 장치
US20200173025A1 (en) Substrate Processing Apparatus
KR102055149B1 (ko) 리소그래피용 템플릿의 제조 방법, 기록 매체 및 기판 처리 장치
WO2020213506A1 (ja) 基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法
TWI835044B (zh) 基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及電腦可讀取的記錄媒體
US20200115227A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP6224263B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP2022053930A (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム

Legal Events

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