KR102224294B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 표면 처리 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램 - Google Patents

반도체 장치의 제조 방법, 표면 처리 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램 Download PDF

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마사요시 미나미
아키히토 요시노
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나오코 기타가와
신타로 고구라
쇼고 오타니
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Abstract

처리 용기 내에서 행해지는 기판 처리의 질을 향상시킨다.
(a) 처리 용기 내의 기판에 대해, 금속제의 제1 배관 및 제1 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 공정과, 처리 용기 내의 기판에 대해, 금속제의 제2 배관 및 제2 노즐로부터 산소 함유 가스를 공급하는 공정과, 처리 용기 내의 기판에 대해, 제2 배관 및 제2 노즐로부터 질소 및 수소 함유 가스를 공급하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 기판 위에 막을 형성하는 공정과, (b) 제2 배관 내에 불소 함유 가스를 공급함으로써, 불소 함유 가스와, 제2 배관의 내표면을 화학적으로 반응시켜, 제2 배관의 내표면에, 연속적인 불소 함유층을 형성하는 공정을 갖는다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 표면 처리 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SURFACE TREATMENT METHOD, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND PROGRAM}
본 개시는, 반도체 장치의 제조 방법, 표면 처리 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 처리 용기 내에서 기판을 처리하는 공정이 행하여지는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2016-157871호 공보
본 개시는, 처리 용기 내에서 행해지는 기판 처리의 질을 향상시킬 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 형태에 의하면,
(a) 처리 용기 내의 기판에 대해, 금속제의 제1 배관 및 제1 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대해, 금속제의 제2 배관 및 제2 노즐로부터 산소 함유 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대해, 상기 제2 배관 및 상기 제2 노즐로부터 질소 및 수소 함유 가스를 공급하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정과,
(b) 상기 제2 배관 내에 불소 함유 가스를 공급함으로써, 상기 불소 함유 가스와, 상기 제2 배관의 내표면을 화학적으로 반응시켜, 상기 제2 배관의 내표면에, 연속적인 불소 함유층을 형성하는 공정
을 행하는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 처리 용기 내에서 행해지는 기판 처리의 질을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 개시의 일 형태에서 적합하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 형태에서 적합하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 형태에서 적합하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 형태에 있어서의 기판 처리 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 형태에 있어서의 성막에서의 가스 공급 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 6의 (a)는 내표면에 불소 함유층이 형성되지 않은 금속제의 제2 배관 내에서 발생되는 반응을 나타내는 단면 모식도이며, (b)는 내표면에 불소 함유층이 형성된 금속제의 제2 배관 내에서 발생되는 반응을 나타내는 단면 모식도이다.
도 7은 성막 처리 후의 기판의 표면에서 관찰된 파티클의 수를 나타내는 도면이다.
<본 개시의 일 형태>
이하, 본 개시의 일 형태에 대해, 주로, 도 1 내지 도 5를 사용하여 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시된 바와 같이, 처리로(202)는 가열 기구(온도 조정부)로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보유 지지판에 지지됨으로써 수직으로 거치되어 있다. 히터(207)는, 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원형으로 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료에 의해 구성되며, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)과 동심원형으로, 매니폴드(209)가 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스강(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)의 상단부는, 반응관(203)의 하단부에 걸림 결합되어 있고, 반응관(203)을 지지하도록 구성되어 있다. 매니폴드(209)와 반응관(203) 사이에는, 시일 부재로서의 O링(220a)이 마련되어 있다. 반응관(203)은 히터(207)와 마찬가지로 수직으로 거치되어 있다. 주로, 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성된다. 처리실(201)은, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 수용 가능하게 구성되어 있다. 이 처리실(201) 내에서 웨이퍼(200)에 대한 처리가 행하여진다.
처리실(201) 내에는, 비금속제의 제1 공급부, 제2 공급부로서의 노즐(249a, 249b)이, 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 각각 마련되어 있다. 노즐(249a, 249b)를 제1 노즐, 제2 노즐이라고도 칭한다. 노즐(249a, 249b)은, 각각 석영 또는 SiC 등의 비금속 재료에 의해 구성되어 있다. 노즐(249a, 249b)은, 각각 복수종의 가스의 공급에 사용되는 공용 노즐로서 구성되어 있다.
노즐(249a, 249b)에는, 금속제의 제1 배관, 제2 배관으로서의 가스 공급관(232a, 232b)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232a, 232b)은, 각각 복수종의 가스의 공급에 사용되는 공용 배관으로서 구성되어 있다. 가스 공급관(232a, 232b)에는, 가스류의 상류 측으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241a, 241b) 및 개폐 밸브인 밸브(243a, 243b)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)보다도 하류측에는, 가스 공급관(232c, 232e, 232h)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232c, 232e, 232h)에는, 가스류의 상류 측으로부터 순서대로 MFC(241c, 241e, 241h), 밸브(243c, 243e, 243h)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)보다도 하류측에는, 가스 공급관(232d, 232f, 232g, 232i)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232d, 232f, 232g, 232i)에는, 가스류의 상류 측으로부터 순서대로 MFC(241d, 241f, 241g, 241i), 밸브(243d, 243f, 243g, 243i)가 각각 마련되어 있다.
가스 공급관(232a 내지 232i)은, 철(Fe) 및 니켈(Ni)을 포함하는 금속 재료에 의해 구성되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232i)의 소재는, Fe, Ni 및 크롬(Cr)을 포함하고 있어도 되고, Fe, Ni, Cr, 및 몰리브덴(Mo) 포함하고 있어도 된다. 가스 공급관(232a 내지 232i)의 소재로서는, SUS 외에, 예를 들어 Ni에 Fe, Mo, Cr 등을 첨가함으로써 내열성, 내식성을 높인 하스텔로이(등록 상표)나, Ni에 Fe, Cr, 니오븀(Nb), Mo 등을 첨가함으로써 내열성, 내식성을 높인 인코넬(등록 상표) 등을 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 상술한 매니폴드(209)의 소재나, 후술하는 시일 캡(219), 회전축(255), 배기관(231)의 소재도, 가스 공급관(232a 내지 232i)과 마찬가지의 소재로 할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 노즐(249a, 249b)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에 있어서의 평면으로 볼 때 원환형의 공간에, 반응관(203) 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향하여 직립하도록 각각 마련되어 있다. 즉, 노즐(249a, 249b)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방, 웨이퍼 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 마련되어 있다. 노즐(249a, 249b)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a, 250b)이 각각 마련되어 있다. 가스 공급 구멍(250a, 250b)은, 각각이, 평면으로 볼 때 웨이퍼(200)의 중심을 향하여 개구되어 있고, 웨이퍼(200)를 향하여 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250a, 250b)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 마련되어 있다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 원료 가스로서, 예를 들어 막을 구성하는 주 원소(소정 원소)로서의 Si 및 할로겐 원소를 포함하는 할로실란계 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)를 거쳐 처리실(201) 내로 공급된다. 원료 가스란, 기체 상태의 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 원료를 기화시킴으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 원료 등의 것이다. 할로실란이란, 할로겐기를 갖는 실란이다. 할로겐기에는, 클로로기, 플루오로기, 브로모기, 요오드기 등이 포함된다. 즉, 할로겐기에는, 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등의 할로겐 원소가 포함된다. 할로실란계 가스로서는, 예를 들어 Si 및 Cl을 포함하는 원료 가스, 즉, 클로로실란계 가스를 사용할 수 있다. 클로로실란계 가스는, Si 소스로서 작용한다. 클로로실란계 가스로서는, 예를 들어 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스를 사용할 수 있다. HCDS 가스는, 상술한 처리 조건 하에서 그 단독으로 고체가 되는 원소(Si)를 포함하는 가스, 즉, 상술한 처리 조건 하에서 그 단독으로 막을 퇴적시킬 수 있는 가스이다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 반응 가스로서, 산소(O) 함유 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)를 거쳐 처리실(201) 내로 공급된다. O 함유 가스로서는, 예를 들어 산소(O2) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232c)으로부터는, 반응 가스로서, 탄소(C) 함유 가스가, MFC(241c), 밸브(243c), 가스 공급관(232a), 노즐(249a)를 거쳐 처리실(201) 내로 공급된다. C 함유 가스로서는, 예를 들어 탄화수소계 가스인 프로필렌(C3H6) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232d)으로부터는, 반응 가스로서, 질소(N) 및 수소(H) 함유 가스가, MFC(241d), 밸브(243d), 가스 공급관(232b), 노즐(249b)를 거쳐 처리실(201) 내로 공급된다. N 및 H 함유 가스로서는, 예를 들어 질화 수소계 가스인 암모니아(NH3) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232e, 232f)으로부터는, 불소(F) 함유 가스가, 각각 MFC(241e, 241f), 밸브(243e, 243f), 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b)를 거쳐 처리실(201) 내로 공급된다. F 함유 가스는, 후술하는 챔버 클리닝 및 노즐 클리닝의 각각에 있어서, 클리닝 가스로서 작용한다. 또한, F 함유 가스는, 후술하는 F 함유층 형성에 있어서, 표면 처리 가스로서 작용한다. F 함유 가스로서는, 예를 들어 불소(F2) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232g)으로부터는, 첨가 가스로서, 산화질소계 가스가, MFC(241g), 밸브(243g), 가스 공급관(232b), 노즐(249b)를 거쳐 처리실(201) 내로 공급된다. 산화질소계 가스는, 그 단체로는 클리닝 작용을 발휘하지 않지만, 후술하는 챔버 클리닝에 있어서 F 함유 가스와 반응함으로써, 예를 들어 불소 라디칼이나 할로겐화 니트로실 화합물 등의 활성종을 생성하고, F 함유 가스의 클리닝 작용을 향상시키도록 작용한다. 산화질소계 가스로서는, 예를 들어 일산화질소(NO）가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232h, 232i)으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들어 질소(N2) 가스가, 각각 MFC(241h, 241i), 밸브(243h, 243i), 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b)를 거쳐 처리실(201) 내로 공급된다. N2 가스는, 퍼지 가스, 캐리어 가스, 희석 가스 등으로서 작용한다.
주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)에 의해, 원료 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)에 의해, O 함유 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232c), MFC(241c), 밸브(243c), 가스 공급관(232a), 노즐(249a)에 의해, C 함유 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232d), MFC(241d), 밸브(243d), 가스 공급관(232b), 노즐(249b)에 의해, N 및 H 함유 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232e, 232f), MFC(241e, 241f), 밸브(243e, 243f)에 의해, F 함유 가스 공급계가 구성된다. 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b)를 F 함유 가스 공급계에 포함하여 생각해도 된다. 주로, 가스 공급관(232g), MFC(241g), 밸브(243g), 가스 공급관(232b), 노즐(249b)에 의해, 첨가 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232h, 232i), MFC(241h, 241i), 밸브(243h, 243i), 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다.
상술한 각종 공급계 중, 어느 것, 또는, 모든 공급계는, 밸브(243a 내지 243i)나 MFC(241a 내지 241i) 등이 집적되어 이루어지는 집적형 공급 시스템(248)으로서 구성되어 있어도 된다. 집적형 공급 시스템(248)은, 가스 공급관(232a 내지 232i)의 각각에 대해 접속되고, 가스 공급관(232a 내지 232i) 내로의 각종 가스의 공급 동작, 즉, 밸브(243a 내지 243i)의 개폐 동작이나 MFC(241a 내지 241i)에 의한 유량 조정 동작 등이, 후술하는 컨트롤러(121)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 집적형 공급 시스템(248)은, 일체형, 또는, 분할형 집적 유닛으로서 구성되어 있어, 가스 공급관(232a 내지 232i) 등에 대해 집적 유닛 단위로 착탈을 행할 수 있어, 집적형 공급 시스템(248)의 메인터넌스, 교환, 증설 등을, 집적 유닛 단위로 행하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
반응관(203)의 측벽 하방에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기구(231a)가 마련되어 있다. 배기구(231a)는, 반응관(203)의 측벽 하부로부터 상부를 따라, 즉, 웨이퍼 배열 영역을 따라서 마련되어 있어도 된다. 배기구(231a)에는 배기관(231)이 접속되어 있다. 배기관(231)에는, 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 거쳐, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있다. APC 밸브(244)는, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있고, 또한, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해, 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함하여 생각해도 된다.
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개체로서의 시일 캡(219)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 원반형으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220b)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)의 하방에는, 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은, 시일 캡(219)을 관통하여 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외에 반입 및 반출(반송)하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성되어 있다. 매니폴드(209)의 하방에는, 시일 캡(219)을 강하시켜 보트(217)를 처리실(201) 내로부터 반출한 상태에서, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개체로서의 셔터(219s)가 마련되어 있다. 셔터(219s)는, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 원반형으로 형성되어 있다. 셔터(219s)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220c)이 마련되어 있다. 셔터(219s)의 개폐 동작(승강 동작이나 회동 동작 등)은, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 제어된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 복수매, 예를 들어 25매 내지 200매의 웨이퍼(200)를, 수평 자세로, 또한, 서로 중심을 일치시킨 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두고 배열시키도록 구성되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성된다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되는 단열판(218)이 다단으로 지지되어 있다.
반응관(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 된다. 온도 센서(263)는, 반응관(203)의 내벽을 따라 마련되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통하여, CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 성막의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피나, 후술하는 챔버 클리닝, 노즐 클리닝, F 함유층 형성의 수순이나 조건 등이 기재된 클리닝 관련 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 성막에 있어서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 클리닝 관련 레시피는, 후술하는 클리닝, 노즐 클리닝, F 함유층 형성에 있어서의 각 수순을, 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 프로세스 레시피, 클리닝 관련 레시피, 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히, 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피나 클리닝 관련 레시피를, 간단히, 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(241a 내지 241i), 밸브(243a 내지 243i), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 히터(207), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 셔터 개폐 기구(115s) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 레시피의 내용에 따르도록, MFC(241a 내지 241i)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243i)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작, 셔터 개폐 기구(115s)에 의한 셔터(219s)의 개폐 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는, 외부 기억 장치(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 외부 기억 장치(123)는, 예를 들어 HDD 등의 자기 디스크, CD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리 등의 반도체 메모리 등을 포함한다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히, 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라고 하는 말을 사용한 경우는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에 대한 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여 행해도 된다.
(2) 처리 공정
상술한 기판 처리 장치를 사용하고, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 처리 용기 내 및 제1 노즐 내를 각각 클리닝하고, 금속제의 제2 배관의 내표면에 F 함유층을 형성한 후, 처리 용기 내에 있어서 기판 위에 막을 형성하는 처리 시퀀스 예에 대해, 주로, 도 4, 도 5를 사용하여 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 4에 나타내는 처리 시퀀스에서는,
처리 용기 내의 기판으로서의 웨이퍼(200)에 대해, 금속제의 제1 배관으로서의 가스 공급관(232a) 및 제1 노즐로서의 노즐(249a)로부터, 원료 가스를 공급하는 스텝과, 처리 용기 내의 웨이퍼(200)에 대해, 금속제의 제2 배관으로서의 가스 공급관(232b) 및 제2 노즐로서의 노즐(249b)로부터, O 함유 가스를 공급하는 스텝과, 처리 용기 내의 웨이퍼(200)에 대해, 가스 공급관(232b) 및 노즐(249b)로부터, N 및 H 함유 가스를 공급하는 스텝을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200)위에 막을 형성하는 스텝 (성막)과,
가스 공급관(232b) 내에 F 함유 가스로서 F2 가스를 공급함으로써, F2 가스와, 가스 공급관(232b)의 내표면을 화학적으로 반응시켜, 가스 공급관(232b)의 내표면에, 연속적인 F 함유층을 형성하는 스텝 (F 함유층 형성)
을 행한다.
또한, 상술한 성막에서는, 도 5에 가스 공급 시퀀스를 나타낸 바와 같이,
처리 용기 내의 웨이퍼(200)에 대해, 가스 공급관(232a) 및 노즐(249a)로부터, 원료 가스로서 HCDS 가스를 공급하는 스텝 1과,
처리 용기 내의 웨이퍼(200)에 대해, 가스 공급관(232a) 및 노즐(249a)로부터, C 함유 가스로서 C3H6 가스를 공급하는 스텝 2와,
처리 용기 내의 웨이퍼(200)에 대해, 가스 공급관(232b) 및 노즐(249b)로부터, O 함유 가스로서 O2 가스를 공급하는 스텝 3과,
처리 용기 내의 웨이퍼(200)에 대해, 가스 공급관(232b) 및 노즐(249b)로부터, N 및 H 함유 가스로서 NH3 가스를 공급하는 스텝 4,
를 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수(n회, n은1 이상의 정수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에 막으로서, Si, O, C, 및 N을 포함하는 막, 즉, 실리콘산 탄질화막(SiOCN막)을 형성한다.
본 명세서에서는, 도 5에 나타내는 가스 공급 시퀀스를, 편의상, 이하와 같이 나타내는 경우도 있다. 이하의 다른 양태의 설명에 있어서도 마찬가지의 표기를 사용하는 것으로 한다.
(HCDS→C3H6→O2→NH3)×n ⇒ SiOCN
본 명세서에서 「웨이퍼」라고 하는 말을 사용한 경우는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우는, 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 위에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼 위에 소정의 층을 형성한다」라고 기재한 경우는, 웨이퍼 그 자체의 표면 위에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 위에 형성되어 있는 층 등 위에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라고 하는 말을 사용한 경우와 동의이다.
(빈 보트 로드)
셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되어서, 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 그 후, 빈 보트(217), 즉, 웨이퍼(200)를 장전하고 있지 않은 보트(217)가, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내에 반입된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220b)를 거쳐 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내의 보트(217)의 반입이 종료된 후, 처리실(201) 내가 원하는 압력(챔버 클리닝 압력)이 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다.
또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도 (챔버 클리닝 온도)가 되도록, 히터(207)에 의해 가열된다. 이 때, 처리실(201) 내의 부재, 즉, 반응관(203)의 내벽, 노즐(249a, 249b)의 표면, 보트(217)의 표면 등도, 챔버 클리닝 온도로 가열된다. 또한, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전을 개시한다. 진공 펌프(246)의 가동, 처리실(201) 내의 가열, 보트(217)의 회전은, 적어도 후술하는 노즐 클리닝 또는 F 함유층 형성이 완료될 때까지의 동안은 계속하여 행하여진다. 보트(217)는 회전시키지 않아도 된다.
(챔버 클리닝)
처리실(201) 내의 압력, 온도가 각각 안정된 후, 처리실(201) 내로 F2 가스 및 NO 가스를 공급함으로써, 처리실(201) 내를 클리닝한다. 구체적으로는, 밸브(243e, 243g)를 개방하여, 가스 공급관(232e) 내로 F2 가스를, 가스 공급관(232g) 내에 NO 가스를, 각각 흘린다. F2 가스, NO 가스는, 각각 MFC(241e, 241g)에 의해 유량 조정되어서, 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b)를 거쳐 처리실(201) 내로 공급되고, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이 때 동시에 밸브(243h, 243i)를 개방하여, 노즐(249a, 249b)를 거쳐 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급해도 된다.
본 스텝에 있어서의 처리 조건으로서는,
F2 가스 공급 유량: 0.5 내지 10slm
NO 가스 공급 유량: 0.5 내지 10slm
N2 가스 공급 유량(가스 공급관 마다): 0 내지 10slm
각 가스 공급 시간: 1 내지 60분, 바람직하게는 10 내지 20분
처리 온도(챔버 클리닝 온도): 100 내지 350℃, 바람직하게는 200 내지 300℃
처리 압력(챔버 클리닝 압력): 1333 내지 53329Pa, 바람직하게는 9000 내지 16665Pa가 예시된다.
또한, 본 명세서에서의 「100 내지 350℃」와 같은 수치 범위의 표기는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어 「100 내지 350℃」란 「100℃ 이상 350℃ 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지이다.
상술한 처리 조건 하에서 F2 가스 및 NO 가스를 처리실(201) 내로 공급함으로써, F2 가스에 NO 가스를 첨가할 수 있고, 이들 가스를 처리실(201) 내에서 혼합시켜 반응시키는 것이 가능해진다. 이 반응에 의해, 처리실(201) 내에서, 예를 들어 불소 라디칼(F*)이나 불화 니트로실(FNO) 등의 활성종(이하, 이들을 총칭하여 FNO 등이라고도 칭함)을 생성하는 것이 가능해진다. 그 결과, 처리실(201) 내에는, F2 가스가 FNO 등이 첨가되어 이루어지는 혼합 가스가 존재하게 된다. F2 가스가 FNO 등이 첨가되어 이루어지는 혼합 가스는, 처리실(201) 내의 부재, 예를 들어 반응관(203)의 내벽, 노즐(249a, 249b)의 표면, 보트(217)의 표면 등에 접촉한다. 이 때, 열화학 반응(에칭 반응)에 의해, 처리실(201) 내의 부재 표면의 부착물을 제거하는 것이 가능해진다. FNO 등은, F2 가스에 의한 에칭 반응을 촉진시키고, 부착물의 에칭 레이트를 증대시키도록, 즉, 에칭을 어시스트하도록 작용한다.
소정의 시간이 경과하고, 처리실(201) 내의 클리닝이 완료한 후, 밸브(243e, 243g)를 폐쇄하여, 처리실(201) 내의 F2 가스, NO 가스의 공급을 각각 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지). 이 때, 밸브(243h, 243i)를 개방하여, 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용한다.
클리닝 가스(F 함유 가스)로서는, F2 가스 외에도, 불화 수소(HF) 가스, 불화질소(NF3) 가스, 불화 염소(ClF3) 가스, 또는, 이들 혼합 가스를 사용할 수 있다. 이 점은, 후술하는 노즐 클리닝에 있어서도 마찬가지이다.
첨가 가스로서는, NO 가스 외에도, 수소(H2) 가스, O2 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 이소프로필알코올((CH3)2CHOH, 약칭: IPA) 가스, 메탄올(CH3OH) 가스, 수증기(H2O 가스), HF 가스, 또는, 이들 혼합 가스를 사용할 수 있다.
또한, 첨가 가스로서 HF 가스를 사용하는 경우에는, 클리닝 가스로서, F2 가스, ClF3 가스, NF3 가스, 또는, 이들 혼합 가스의 어느 한 쪽 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 클리닝 가스로서 HF 가스를, 첨가 가스로서 IPA 가스, 메탄올 가스, H2O 가스, 또는, 이들 혼합 가스의 어느 한 쪽 가스를 사용하는 경우에는, 상술한 처리 온도를, 예를 들어 30 내지 300℃, 바람직하게는 50 내지 200℃의 범위 내의 소정의 온도로 하는 것이 바람직하다.
불활성 가스로서는, N2 가스 외에도, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다. 이 점은, 후술하는 각 스텝에서도 마찬가지이다.
(압력 조정 및 온도 조정)
챔버 클리닝이 종료된 후, 처리실(201) 내가 원하는 압력(노즐 클리닝 압력)이 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 또한, 노즐(249a) 내가 원하는 온도(노즐 클리닝 온도)이 되도록, 히터(207)에 의해 가열된다.
(노즐 클리닝)
처리실(201) 내의 압력, 노즐(249a) 내의 온도가 각각 안정된 후, 노즐(249a) 내로 F2 가스를 공급함으로써, 노즐(249a) 내를 클리닝한다. 구체적으로는, 밸브(243e)를 개방하여, 가스 공급관(232e) 내에 F2 가스를 흘린다. F2 가스는, MFC(241e)에 의해 유량 조정되어서, 가스 공급관(232a)를 통해 노즐(249a) 내로 공급되고, 처리실(201) 내로 흘러, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이 때 동시에 밸브(243h, 243i)를 개방하여, 노즐(249a, 249b)를 통해 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급해도 된다.
본 스텝에 있어서의 처리 조건으로서는,
F2 가스 공급 유량: 0.5 내지 10slm
N2 가스 공급 유량(가스 공급관 마다): 0 내지 10slm
각 가스 공급 시간: 1 내지 60분, 바람직하게는 10 내지 20분
처리 온도(노즐 클리닝 온도): 400 내지 500℃, 바람직하게는 400 내지 450℃
처리 압력(노즐 클리닝 압력): 1333 내지 40000Pa, 바람직하게는 6666 내지 16665Pa가 예시된다.
상술한 처리 조건 하에서 F2 가스를 노즐(249a) 내로 공급함으로써, 열화학반응에 의해, 노즐(249a) 내의 부착물을 제거하는 것이 가능해진다. 소정의 시간이 경과하고, 노즐(249a) 내의 클리닝이 완료한 후, 밸브(243e)를 폐쇄하여, 노즐(249a) 내로의 F2 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지). 이 때, 밸브(243h, 243i)를 개방하여, 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용한다.
(F 함유층 형성)
노즐 클리닝이 종료된 후, 가스 공급관(232b) 내에 F2 가스를 공급함으로써, 가스 공급관(232b)의 내벽을 표면 처리한다. 즉, F2 가스와, 가스 공급관(232b)의 내표면을 화학적으로 반응시켜, 가스 공급관(232b)의 내표면에, 연속적인 F 함유층을 형성한다.
구체적으로는, 밸브(243f)를 개방하여, 가스 공급관(232f) 내에 F2 가스를 흘린다. F2 가스는, MFC(241f)에 의해 유량 조정되어서, 가스 공급관(232b) 내로 공급되고, 노즐(249b)를 통해 처리실(201) 내로 흘러, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이 때 동시에 밸브(243h, 243i)를 개방하여, 노즐(249a, 249b)를 통해 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급해도 된다.
본 스텝에 있어서의 처리 조건으로서는,
F2 가스 공급 유량: 0.5 내지 10slm
N2 가스 공급 유량(가스 공급관 마다): 0 내지 10slm
F2 가스 공급 시간: 75 내지 300분, 바람직하게는 150 내지 300분, 더 바람직하게는 150 내지 225분
가스 공급관(232b)의 온도: 실온(25℃) 이상 150℃ 이하
가 예시된다. 다른 처리 조건은, 노즐 클리닝에 있어서의 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
상술한 처리 조건 하에서 F2 가스를 가스 공급관(232b) 내로 공급함으로써, F2 가스와, 가스 공급관(232b)의 내표면을 화학적으로 반응시켜, 가스 공급관(232b)의 내표면에, 연속적인 F 함유층을 형성하는 것이 가능해진다. F 함유층은, 가스 공급관(232b)의 소재인 금속이 불화되어 이루어지는 금속 불화층을 포함한다. 그리고, F 함유층에 의해 가스 공급관(232b)의 내표면을 피복하여, 가스 공급관(232b) 내에서, 가스 공급관(232b)의 소재를 노출시키지 않도록 하는 것이 가능해진다. 후술하는 성막에서는, 가스 공급관(232b) 내에서, O2 가스 등의 O 함유 가스와, NH3 가스 등의 N 및 H 함유 가스가 반응하여, 수분(H2O)이 발생되는 경우가 있다. 그리고, 이 발생된 수분과, NH3 가스가 반응하여, 가스 공급관(232b) 내에서, 암모니아수(NH4OH)가 발생되는 경우가 있다. 암모니아수는, 가스 공급관(232b)의 소재를 부식시키고, 가스 공급관(232b)에 손상을 끼치는 요인이 된다. 본 형태에서는, 성막을 행하기 전에, 가스 공급관(232b)의 내표면에 연속적인 F 함유층을 미리 형성해 둠으로써, 가스 공급관(232b)의 내표면의 부식(및 그것에 의한 손상)을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, F2 가스의 공급 시간을 75분 미만으로 하면, 상술한 F 함유층에 의한 가스 공급관(232b)의 내표면의 부식 억제 효과가 불충분해지는 경우가 있다. F2 가스의 공급 시간을 75분 이상으로 함으로써 F 함유층에 의한 가스 공급관(232b)의 내표면의 부식 억제 효과를 충분히 높이는 것이 가능해진다. F2 가스의 공급 시간을 150분 이상으로 함으로써 F 함유층에 의한 가스 공급관(232b)의 내표면의 부식 억제 효과를 상당히 높이는 것이 가능해진다. 또한, F2 가스의 공급 시간을 과잉으로 길게 하면, 예를 들어 300분을 초과하는 시간으로 하면, 가스 공급관(232b)의 내표면의 F2 가스에 의한 부식이 진행되어, F 함유층에 균열이나 박리가 발생되는 경우가 있다. F2 가스의 공급 시간을 300분 이하로 함으로써, 가스 공급관(232b)의 내표면의 F2 가스에 의한 부식의 진행에 기인하는 F 함유층에 대한 균열이나 박리의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. F2 가스의 공급 시간을 225분 이하로 함으로써, 이 효과가 확실하게 얻어지게 된다. 따라서, F2 가스의 공급 시간은, 75분 이상 300분 이하, 바람직하게는 150분 이상 300분 이하, 더 바람직하게는 150분 이상 225분 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 스텝에서 형성하는 F 함유층의 두께는, 가스 공급관(232b) 내에서, 암모니아수와 가스 공급관(232b)의 내표면이 화학적으로 반응하지 않을 정도의 두께로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, F 함유층의 두께는, 예를 들어 1㎚ 이상 50㎚ 이하의 범위 내의 두께, 바람직하게는 2㎚ 이상 35㎚ 이하의 범위 내의 두께로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 스텝에서는, F2 가스의 공급 시간을, 챔버 클리닝에 있어서의 F2 가스의 공급 시간보다도 길게 하는 것이 바람직하고, 또한, 노즐 클리닝에 있어서의 F2 가스의 공급 시간보다도 길게 하는 것이 바람직하다. 즉, 본 스텝에서는, F2 가스의 공급 시간을, 챔버 클리닝에 있어서의 F2 가스의 공급 시간 및 노즐 클리닝에 있어서의 F2 가스의 공급 시간의 각각보다도 길게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, F 함유층을 확실하게 연속적인 층으로 하고, 후술하는 성막에 있어서, 가스 공급관(232b)의 내표면의 부식을 확실하게 억제하는 것이 가능해진다. 나아가, 본 스텝에서는, F2 가스의 공급 시간을, 챔버 클리닝에 있어서의 F2 가스의 공급 시간 및 노즐 클리닝에 있어서의 F2 가스의 공급 시간의 합계 시간보다도 길게 하는 것이 바람직하다. 본 스텝 있어서의 F2 가스의 공급 시간을 길게 할 수록, F 함유층을 보다 확실하게 연속적인 층으로 하고, 후술하는 성막에 있어서, 가스 공급관(232b)의 내표면의 부식을 보다 확실하게 억제하는 것이 가능해진다. 단, F2 가스의 공급 시간이 과잉으로 길어지면, 가스 공급관(232b)의 내표면의 F2 가스에 의한 부식이 진행되어, F 함유층에 균열이나 박리가 발생하는 경우가 있는 것은 상술한 바와 같다.
또한, 본 스텝에 있어서의 가스 공급관(232b)의 온도는, 후술하는 성막에 있어서의 가스 공급관(232b)의 온도 부생성물의 부착 억제를 위한 온도보다도 낮게 하는 것이 바람직하고, 상술한 온도 범위 내의 온도, 즉, 실온(25℃)이상 150℃ 이하의 온도로 하는 것이 더 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 가스 공급관(232b)의 내표면의 F2 가스에 의한 부식의 진행을 회피하는 것이 가능해진다.
또한, 본 스텝에서는, 가스 공급관(232b) 내로 공급한 F2 가스가 노즐(249b)내에도 흐르기 때문에, 노즐 클리닝과 마찬가지로, 노즐(249b) 내의 부착물을 열화학 반응에 의해 제거하는 것도 가능해진다.
F 함유층 형성이 종료된 후, 상술한 챔버 클리닝에 있어서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순을 따라, 처리실(201) 내를 퍼지한다(퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되어(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(빈 보트 언로드)
보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 매니폴드(209)의 하단이 개구된다. 그리고, 빈 보트(217)가, 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출된다(보트 언로드). 보트 언로드 후는 셔터(219s)가 이동되어, 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(220c)을 거쳐 셔터(219s)에 의해 시일된다(셔터 클로즈).
또한, 보트 언로드를 행하기 전에, 후술하는 성막에 있어서의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리 용기 내에, 웨이퍼(200)에 대한 처리, 즉, 성막 처리와 마찬가지의 처리(프리코팅)를 행하는 것이 바람직하다. 프리코팅을 행함으로써, 처리 용기 내의 부재의 표면에, Si, O, C 및 N을 포함하는 프리코팅막(SiCON막)을 형성하는 것이 가능해진다. 프리코팅은, 예를 들어 클리닝을 실시한 후의 빈 보트(217)를 처리 용기 내에 수용한 상태에서 행하는 것이 바람직하다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
보트 언로드가 종료된 후, 복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되어서, 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 그 후, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내로 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220b)를 통해 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(성막 압력)이 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 온도(성막 온도)가 되도록, 히터(207)에 의해 가열된다. 또한, 회전 기구(267)에 의한 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 처리실(201) 내의 배기, 웨이퍼(200)의 가열 및 회전은, 모두, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안은 계속하여 행하여진다.
(성막)
그 후, 다음 스텝 1 내지 4를 순차 실행한다.
[스텝 1]
이 스텝에서는, 처리 용기 내의 웨이퍼(200)에 대해 HCDS 가스를 공급한다(HCDS 가스 공급). 구체적으로는, 밸브(243a)를 개방하여, 가스 공급관(232a) 내에 HCDS 가스를 흘린다. HCDS 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)를 통해 처리실(201) 내로 공급되고, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이 때, 웨이퍼(200)에 대해 HCDS 가스가 공급된다. 이 때, 밸브(243h, 243i)를 개방하여, 노즐(249a, 249b)를 통해 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하도록 해도 된다.
본 스텝에 있어서의 처리 조건으로서는,
HCDS 가스 공급 유량: 0.01 내지 2slm, 바람직하게는 0.1 내지 1slm
N2 가스 공급 유량(가스 공급관 마다): 0 내지 10slm
각 가스 공급 시간: 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초
처리 온도: 250 내지 800℃, 바람직하게는 400 내지 700℃
처리 압력: 1 내지 2666Pa, 바람직하게는 67 내지 1333Pa
가 예시된다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대해 HCDS 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면 위에 제1층으로서, Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, 웨이퍼(200)의 최표면에 대한, HCDS의 물리 흡착이나, HCDS의 일부가 분해된 물질(이하, SixCly)의 화학 흡착이나, HCDS의 열 분해에 의한 Si의 퇴적 등에 의해 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, HCDS나 SixCly의 흡착층(물리 흡착층이나 화학 흡착층)이어도 되고, Cl을 포함하는 Si의 퇴적층이어도 된다. 본 명세서에서는, Cl을 포함하는 Si 함유층을, 간단히, Si 함유층이라고도 칭한다.
제1층이 형성된 후, 밸브(243a)를 폐쇄하여, 처리실(201) 내의 HCDS 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지). 이 때, 밸브(243h, 243i)를 개방하여, 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용한다.
원료 가스로서는, HCDS 가스 외에도, 모노클로로 실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 테트라클로로실란(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 옥타클로로트리실란(Si3Cl8, 약칭: OCTS) 가스 등의 클로로실란계 가스를 사용할 수 있다.
[스텝 2]
스텝 1이 종료된 후, 처리 용기 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 위에 형성된 제1층에 대해 C3H6 가스를 공급한다(C3H6 가스 공급). 구체적으로는, 밸브(243c)를 개방하여, 가스 공급관(232c) 내에 C3H6 가스를 흘린다. C3H6 가스는, MFC(241c)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급관(232a), 노즐(249a)를 통해 처리실(201) 내로 공급되고, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이 때, 웨이퍼(200)에 대해 C3H6 가스가 공급된다. 이 때, 밸브(243h, 243i)를 개방하여, 노즐(249a, 249b)를 통해 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하도록 해도 된다.
본 스텝에 있어서의 처리 조건으로서는,
C3H6 가스 공급 유량: 0.1 내지 10slm
C3H6 가스 공급 시간: 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초
처리 압력: 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 3000Pa
가 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 1에 있어서의 처리 조건과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대해 C3H6 가스를 공급함으로써, 제1층 위에 C 함유층이 형성됨으로써, 웨이퍼(200) 위에 Si 및 C를 포함하는 제2층이 형성된다.
제2층이 형성된 후, 밸브(243c)를 폐쇄하여, 처리실(201) 내로의 C3H6 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 따라, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
반응 가스(C 함유 가스)로서는, C3H6 가스 외에도, 아세틸렌(C2H2) 가스나 에틸렌(C2H4) 가스 등의 탄화수소계 가스를 사용할 수 있다.
[스텝 3]
스텝 2가 종료된 후, 처리 용기 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 위에 형성된 제2층에 대해 O2 가스를 공급한다(O2 가스 공급). 구체적으로는, 밸브(243b)를 개방하여, 가스 공급관(232b) 내에 O2 가스를 흘린다. O2 가스는, MFC(241b)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)를 통해 처리실(201) 내로 공급되고, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이 때, 웨이퍼(200)에 대해 O2 가스가 공급된다. 이 때, 밸브(243h, 243i)를 개방하여, 노즐(249a, 249b)를 통해 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하도록 해도 된다.
본 스텝에 있어서의 처리 조건으로서는,
O2 가스 공급 유량: 0.1 내지 10slm
O2 가스 공급 시간: 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초
처리 압력: 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 3000Pa
가 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 1에 있어서의 처리 조건과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대해 O2 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 위에 형성된 제2층의 적어도 일부가 산화(개질)된다. 제2층이 개질됨으로써, 웨이퍼(200) 위에 Si, O 및 C를 포함하는 제3층, 즉, 실리콘산 탄화층(SiOC층)이 형성된다. 제3층을 형성할 때, 제2층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, O2 가스에 의한 제2층의 개질 반응의 과정에 있어서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하고, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 이에 의해, 제3층은, 제1층이나 제2층에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
제3층이 형성된 후, 밸브(243b)를 폐쇄하여, 처리실(201) 내의 O2 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 따라, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
반응 가스(O 함유 가스)로서는, O2 가스 외에, 예를 들어 오존(O3) 가스, 수증기(H2O 가스), 일산화질소(NO） 가스, 아산화질소(N2O) 가스 등을 사용할 수 있다.
[스텝 4]
스텝 3이 종료된 후, 처리 용기 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 위에 형성된 제3층에 대해 NH3 가스를 공급한다(NH3 가스 공급). 구체적으로는, 밸브(243d)를 개방하여, 가스 공급관(232d) 내에 NH3 가스를 흘린다. NH3 가스는, MFC(241d)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급관(232b), 노즐(249b)를 통해 처리실(201) 내로 공급되고, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이 때, 웨이퍼(200)에 대해 NH3 가스가 공급된다. 이 때, 밸브(243h, 243i)를 개방하여, 노즐(249a, 249b)를 통해 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하도록 해도 된다.
본 스텝에 있어서의 처리 조건으로서는,
NH3 가스 공급 유량: 0.1 내지 10slm
NH3 가스 공급 시간: 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초
처리 압력: 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 3000Pa
가 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 1에 있어서의 처리 조건과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대해 NH3 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 위에 형성된 제3층의 적어도 일부가 질화(개질)된다. 제3층이 개질됨으로써, 웨이퍼(200) 위에 Si, O, C 및 N을 포함하는 제4층, 즉, 실리콘 산탄질화층(SiOCN층)이 형성된다. 제4층을 형성할 때, 제3층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, NH3 가스에 의한 제3층의 개질 반응의 과정에 있어서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하고, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 이에 의해, 제4층은, 제3층에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
제4층이 형성된 후, 밸브(243d)를 폐쇄하여, 처리실(201) 내의 NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 따라, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
반응 가스(N 및 H 함유 가스)로서는, NH3 가스 외에, 예를 들어 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화 수소계 가스를 사용할 수 있다.
[소정 횟수 실시]
상술한 스텝 1 내지 4를 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(n회, n은 1 이상의 정수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiOCN막을 형성할 수 있다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 상술한 사이클을 1회 행할 때에 형성되는 제4층의 두께를 원하는 막 두께보다도 얇게 하고, 제4층을 적층함으로써 형성되는 SiOCN막의 막 두께가 원하는 막 두께로 될 때까지, 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
(애프터 퍼지 및 대기압 복귀)
성막이 종료된 후, 노즐(249a, 249b)의 각각으로부터 퍼지 가스로서의 N2 가스를 처리실(201) 내로 공급하고, 배기구(231a)로부터 배기한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 매니폴드(209)의 하단이 개구된다. 그리고, 처리 완료된 웨이퍼(200)가, 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 보트 언로드 후는 셔터(219s)가 이동되고, 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(220c)을 통해 셔터(219s)에 의해 시일된다(셔터 클로즈). 처리 완료된 웨이퍼(200)는, 반응관(203)의 외부로 반출된 후, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 본 형태에 따른 효과
본 형태에 의하면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 성막을 행하기 전에, F 함유층 형성을 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에 형성되는 SiOCN막의 막질, 즉, 성막 처리의 질을 향상시키는 것이 가능해진다.
그도 그럴 것이, 상술한 바와 같이, 상술한 성막을 실시하면, 스텝 4를 개시할 때에 가스 공급관(232b) 내에 잔류하고 있던 O2 가스와, 스텝 4를 실시함으로써 가스 공급관(232b) 내로 공급된 NH3 가스가 반응하여, 가스 공급관(232b) 내에서, 수분(H2O)이 발생하는 경우가 있기 때문이다. 그리고, 이 수분과 NH3 가스가 반응함으로써, 가스 공급관(232b) 내에서, 암모니아수(NH4OH) 등이 발생하는 경우가 있다. 가스 공급관(232b) 내에서 발생한 암모니아수는, 가스 공급관(232b)의 내표면을 부식시키고, 가스 공급관(232b) 내에서, Fe나 Ni를 포함하는 이물(메탈 파티클, 이하, 단순히 파티클이라고도 함)을 발생시키는 요인이 된다. 이 반응의 모습을 도 6의 (a)에 나타낸다. 가스 공급관(232b) 내에서 발생된 파티클은, 처리실(201) 내로 확산되고, 웨이퍼(200)의 표면에 흡착하는 등, 웨이퍼(200) 위에 형성되는 SiOCN막의 막질을 저하시키는 경우가 있다.
이에 비해 본 형태에서는, 성막을 행하기 전에, F 함유층 형성을 실시하여, 가스 공급관(232b)의 내표면에 F 함유층을 형성하도록 하고 있다. 가스 공급관(232b)의 내표면에 형성된 F 함유층은, 소위 패시베이션층 또는 패시베이트층(부동태층)과 비슷한 작용을 발휘한다. 이 F 함유층의 작용에 의해, 가스 공급관(232b) 내에서 암모니아수가 발생했다고 해도, 가스 공급관(232b)의 내표면의 부식을 억제하는 것이 가능해진다. 이 반응의 모습을 도 6의 (b)에 나타낸다. 이에 의해, 가스 공급관(232b) 내에 있어서의 파티클의 발생을 억제할 수 있어, 결과적으로, 웨이퍼(200) 위에 형성되는 SiOCN막의 막질을 향상시키는 것이 가능해진다.
(b) 본 형태에서는, F 함유층을 연속적인 층으로 하고, 가스 공급관(232b)의 소재가 가스 공급관(232b) 내에서 노출하지 않도록 함으로써, 가스 공급관(232b)의 내표면의 부식을 확실하게 억제하는 것이 가능해진다. 결과적으로, 성막 처리의 질을 확실하게 향상시키는 것이 가능해진다.
(c) F 함유층의 두께를, 가스 공급관(232b) 내에서 발생한 암모니아수와, 가스 공급관(232b)의 내표면이 화학적으로 반응하지 않을 정도의 두께로 함으로써, 가스 공급관(232b)의 내표면의 부식을 보다 확실하게 억제하는 것이 가능해진다. 결과적으로, 성막 처리의 질을 보다 확실하게 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, F 함유층의 두께가 1㎚ 미만이 되면, 가스 공급관(232b)의 내표면이 암모니아수와 화학적으로 반응해 부식되는 경우가 있다. F 함유층의 두께를 1㎚ 이상으로 함으로써, 가스 공급관(232b)의 내표면의 암모니아수와의 화학적인 반응에 의한 부식을 회피하는 것이 가능해진다. F 함유층의 두께를 2㎚ 이상으로 함으로써, 이 효과가 확실하게 얻어지게 된다. 또한, F 함유층의 두께가 50㎚를 초과하면, 가스 공급관(232b)의 내표면의 F2 가스에 의한 부식이 진행되어, F 함유층에 균열이나 박리가 발생되는 경우가 있다. F 함유층의 두께를 50㎚ 이하로 함으로써, 가스 공급관(232b)의 내표면의 F2 가스에 의한 부식에 기인하는 F 함유층에 대한 균열이나 박리의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. F 함유층의 두께를 35㎚ 이하로 함으로써, 이 효과가 확실하게 얻어지게 된다.
(d) 성막을 행하기 전에, 챔버 클리닝 및 F 함유층 형성을 행함으로써, 처리 용기 내의 청정도를 더 높일 수 있고, 처리실(201) 내에서 행해지는 성막 처리의 질을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 본 형태와 같이, 성막을 행하기 전에, 챔버 클리닝 및 F 함유층 형성을 이 순서로 행함으로써, 총체적인 처리 용기 내의 승강 온 시간을 단축시키는 것이 가능해져, 기판 처리의 생산성 저하를 회피하는 것이 가능해진다.
(e) 성막을 행하기 전에, 노즐 클리닝 및 F 함유층 형성을 행함으로써, 처리 용기 내 및 노즐 내의 청정도를 더 높일 수 있고, 처리실(201) 내에서 행해지는 성막 처리의 질을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 본 형태와 같이, 성막을 행하기 전에, 노즐 클리닝 및 F 함유층 형성을 이 순서로 행함으로써, 총체적인 처리 용기 내의 승강 온 시간을 단축시키는 것이 가능해져, 기판 처리의 생산성 저하를 회피하는 것이 가능해진다.
(f) 성막을 행하기 전에 챔버 클리닝, 노즐 클리닝 및 F 함유층 형성을 행함으로써, 처리 용기 내의 청정도를 더 높일 수 있고, 결과적으로, 처리실(201) 내에서 행해지는 성막 처리의 질을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 본 형태와 같이, 성막을 행하기 전에, 챔버 클리닝, 노즐 클리닝 및 F 함유층 형성을 이 순서로 행함으로써, 총체적인 처리 용기 내의 승강 온 시간을 단축시키는 것이 가능해져, 기판 처리의 생산성 저하를 회피하는 것이 가능해진다.
(g) F 함유층 형성을 행한 후, 성막을 행하기 전에, 프리코팅을 행함으로써, 처리실(201) 내에 있어서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 결과적으로, 처리실(201) 내에서 행해지는 성막 처리의 질을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
(h) 상술한 암모니아수에 의한 가스 공급관(232b)의 내표면의 부식에 의한 파티클의 발생은, 신품(미사용)의 가스 공급관(232b)를 사용하여 성막을 행하는 경우, 예를 들어 기판 처리 장치의 가동 후에 성막을 행하는 경우나, 가스 공급관(232b)의 교환 후에 성막을 행하는 경우에, 특히 현저해진다. 한편, 길이 든 가스 공급관(232b)를 사용하여 성막을 행하는 경우, 이와 같은 부식에 의한 파티클은 발생하기 어렵다. 이것은, 가스 공급관(232b)를 길들여 감으로써, 가스 공급관(232b)의 내표면이 암모니아수와 빠짐 없이 반응해서, 이 반응이 포화되기 때문으로 생각된다. 또한, 이와 같은 부식에 의한 파티클은, 매니폴드(209)의 내표면, 시일 캡(219)이나 회전축(255)의 표면에 있어서는 거의 발생하지 않고, 가스 공급관(232b)의 내표면에 있어서 현저하게 발생하는 경향이 있다. 이것은, 처리 용기 내와, 가스 공급관(232b) 내에 있어서의 O2 가스와 NH3 가스의 혼합 정도나 농도의 차이에 기인함으로써 생각된다. 이들 관점에서, 본 형태는, 신품의 가스 공급관(232b)를 사용하여 성막을 행하는 경우에, 특히 의미가 있다고 할 수 있다.
(i) 본 형태에 의하면, 가스 공급관(232b)의 내표면에 대한 F 함유층 형성에 의해, 가스 공급관(232b)의 내표면의 부식에 의한 손상을 억제할 수 있을 뿐 아니라, 초기 상태에 있어서 가스 공급관(232b)의 내표면에 손상이 있는 경우에, 그 손상을 회복시킬 수 있다.
(j) 상술한 가스 공급관(232b)의 내표면에 대한 F 함유층 형성에 의한 효과는, 가스 공급관(232b)의 내표면에 F 함유층을 형성한 후, 다음에 가스 공급관(232b)를 교환할 때까지 유지할 수 있다.
(k) 본 형태의 효과는, HCDS 가스 이외의 원료 가스를 사용하는 경우나, C3H6 가스 이외의 C 함유 가스를 사용하는 경우나, O2 가스 이외의 O 함유 가스를 사용하는 경우나, NH3 가스 이외의 N 및 H 함유 가스를 사용하는 경우나, F2 가스 이외의 불소 함유 가스를 사용하는 경우나, NO 가스 이외의 첨가 가스를 사용하는 경우나, N2 가스 이외의 불활성 가스를 사용하는 경우에도, 마찬가지로 얻을 수 있다.
<본 개시의 다른 양태>
이상, 본 개시의 양태를 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 개시의 양태는 상술한 양태에 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경 가능하다.
상술한 양태에서는, 챔버 클리닝→노즐 클리닝→F 함유층 형성→프리코팅→성막을 이 순서로 행하는 기판 처리 시퀀스를 예시했지만, 이하에 기재한 바와 같이, 챔버 클리닝, 노즐 클리닝, 프리코팅 중 임의의 스텝을 불실시로 해도 된다. 이들 경우에 있어서도 도 4, 도 5를 사용하여 설명한 상술한 양태와 동일한 효과가 얻어진다.
F 함유층 형성→성막
챔버 클리닝→F 함유층 형성→성막 노즐 클리닝→F 함유층 형성→성막
챔버 클리닝→노즐 클리닝→F 함유층 형성→성막
F 함유층 형성→프리코팅→성막
챔버 클리닝→F 함유층 형성→프리코팅→성막
노즐 클리닝→F 함유층 형성→프리코팅→성막
또한, 성막에서는, 이하에 나타내는 가스 공급 시퀀스에 의해 웨이퍼(200) 위에 막을 형성하도록 해도 된다. 이들 경우에 있어서도, 가스 공급관(232b)으로부터, O2 가스 등의 O 함유 가스 및 NH3 가스 등의 N 및 H 함유 가스를 공급하면, 가스 공급관(232b) 내에서 암모니아수가 발생할 가능성이 있다. 이들 경우에 있어서도 본 개시의 방법을 적용함으로써, 도 4, 도 5를 사용하여 설명한 상술한 양태와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, C3H6 가스 등의 C 함유 가스는, 가스 공급관(232a), 노즐(249a)로부터 공급하는 경우에 한정되지 않고, 가스 공급관(232b), 노즐(249b)로부터 공급하도록 해도 된다. 이 경우에 있어서도, 도 4, 도 5를 사용하여 설명한 상술한 양태와 마찬가지 효과가 얻어진다.
(HCDS→C3H6→NH3→O2)×n ⇒SiOCN
(HCDS→O2→NH3)×n ⇒SiON
(HCDS→NH3→O2)×n ⇒SiON
각 처리에 사용되는 레시피는, 처리 내용에 따라 개별로 준비하고, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 통해 기억 장치(121c) 내에 저장해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 각 처리를 개시할 때, CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서 처리 내용에 따라 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 1대의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 막을, 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 부담을 저감할 수 있으며, 조작 미스를 회피하면서, 각 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 레시피는, 새롭게 작성하는 경우에 한하지 않고, 예를 들어 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 변경함으로써 준비해도 된다. 레시피를 변경하는 경우는, 변경 후의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체를 통해, 기판 처리 장치에 인스톨해도 된다. 또한, 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여, 기판 처리 장치에 이미인스톨되어 있던 기존의 레시피를 직접 변경해도 된다.
상술한 양태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식의 기판 처리 장치를 사용하여 막을 형성하는 예에 대해 설명하였다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치를 사용하여 막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 양태에서는, 핫월형 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용하여 막을 형성하는 예에 대해 설명하였다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 콜드월형 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용하여 막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다.
이들 기판 처리 장치를 사용하는 경우에 있어서도, 상술한 양태와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에서 각 처리를 행할 수 있어, 상술한 양태와 마찬가지 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 양태는, 적절히 조합하여 사용할 수 있다. 이 때의 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 양태의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
[실시예]
샘플 1 내지 4로서, 도 1에 나타내는 기판 처리 장치를 사용하여, 상술한 성막을 행하는 것에 의해, 웨이퍼 위에 SiOCN막을 형성했다. 어느 샘플을 제작할 때도, 성막에서는, 도 5에 나타내는 가스 공급 시퀀스를 사용했다. 또한, 어느 샘플을 제작할 때도, O2 가스, NH3 가스를 공급하는 금속제의 가스 공급관은, 신품(미사용)의 것을 사용했다. 샘플 1을 제작할 때는, 성막을 행하기 전에, F 함유층 형성을 불실시로 했다. 샘플 2 내지 4를 제작할 때는, 성막을 행하기 전에, 도 4에 나타내는 처리 시퀀스를 행함으로써, F 함유층 형성을 실시했다. 샘플 2 내지 4를 제작할 때, F 함유 가스로서 F2 가스를 사용하고, F 함유층 형성에 있어서의 F2 가스의 공급 시간을, 순서대로, 75분, 150분, 225분으로 했다. 다른 처리 조건은, 상술한 양태에 기재된 처리 조건 범위 내의 소정의 조건으로 했다.
그리고, 성막을 실시한 후의 웨이퍼의 표면을 관찰하여, 웨이퍼의 표면에 흡착하고 있던 파티클의 수를 측정했다. 도 7에 그 결과를 나타낸다. 도 7의 종축은 파티클의 수(개)를, 횡축은 샘플 1 내지 4를 순서대로 나타내고 있다. 도 7로부터, 성막을 행하기 전에, F 함유층 형성을 행함으로써, 웨이퍼의 표면에 흡착하는 파티클의 수를 대폭 저감할 수 있음을 알 수 있다. 또한, F 함유층 형성에 있어서의 F2 가스의 공급 시간을 길게 할수록, 상술한 효과를 높이는 것이 가능해지고, F2 가스의 공급 시간을 150 내지 225분으로 함으로써 상술한 효과를 상당히 높이는 것이 가능해지는 것도 알 수 있다. 또한, 파티클의 성분을 분석한 바, 파티클은 주로, Fe나 Ni를 포함하는 메탈 파티클인 것을 확인했다.

Claims (22)

  1. (a) 처리 용기 내의 기판에 대해, 금속제의 제1 배관 및 제1 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대해, 금속제의 제2 배관 및 제2 노즐로부터 산소 함유 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대해, 상기 제2 배관 및 상기 제2 노즐로부터 질소 및 수소 함유 가스를 공급하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 제2 배관 내에 불소 함유 가스를 공급함으로써, 상기 불소 함유 가스와, 상기 제2 배관의 내표면을 화학적으로 반응시켜, 상기 제2 배관의 내표면에, 연속적인 불소 함유층을 형성하는 공정
    을 갖는, 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, (b)에서는, 상기 제2 배관의 내표면에, 상기 제2 배관의 소재가 상기 제2 배관 내에서 노출되지 않도록, 상기 불소 함유층을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, (b)에서는, (a)에 있어서 상기 제2 배관 내에서, 상기 산소 함유 가스와 상기 질소 및 수소 함유 가스가 반응함으로써 발생되는 H2O와, 상기 질소 및 수소 함유 가스가 반응함으로써 발생되는 NH4OH와, 상기 제2 배관의 내표면이 화학적으로 반응하지 않을 정도의 두께의 상기 불소 함유층을, 상기 제2 배관의 내표면에 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 불소 함유층의 두께를 1㎚ 이상 50㎚ 이하의 범위 내의 두께로 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 불소 함유층은, 금속 불화층인, 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, (b)에 있어서의 상기 제2 배관의 온도를, (a)에 있어서의 상기 제2 배관의 온도보다도 낮게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, (b)에 있어서의 상기 제2 배관의 온도를, 실온 이상 150℃ 이하의 온도로 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 배관의 소재는, Fe 및 Ni를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, (c) 상기 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급함으로써, 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 공정을 더 갖고,
    (b)에 있어서의 상기 불소 함유 가스의 공급 시간을, (c)에 있어서의 상기 불소 함유 가스의 공급 시간보다도 길게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, (d) 상기 제1 노즐 내에 불소 함유 가스를 공급함으로써, 상기 제1 노즐 내를 클리닝하는 공정을 더 갖고,
    (b)에 있어서의 상기 불소 함유 가스의 공급 시간을, (d)에 있어서의 상기 불소 함유 가스의 공급 시간보다도 길게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서, (d) 상기 제1 노즐 내에 불소 함유 가스를 공급함으로써, 상기 제1 노즐 내를 클리닝하는 공정을 더 갖고,
    (b)에 있어서의 상기 불소 함유 가스의 공급 시간을, (c)에 있어서의 상기 불소 함유 가스의 공급 시간 및 (d)에 있어서의 상기 불소 함유 가스의 공급 시간의 각각보다도 길게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서, (d) 상기 제1 노즐 내에 불소 함유 가스를 공급함으로써, 상기 제1 노즐 내를 클리닝하는 공정을 더 갖고,
    (b)에 있어서의 상기 불소 함유 가스의 공급 시간을, (c)에 있어서의 상기 불소 함유 가스의 공급 시간 및 (d)에 있어서의 상기 불소 함유 가스의 공급 시간의 합계 시간보다도 길게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, (b)에 있어서의 상기 불소 함유 가스의 공급 시간을, 75분이상 300분 이하로 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서, (a)를 행하기 전에, (b)를 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서, (a)를 행하기 전에, (c) 및 (b)를 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제10항에 있어서, (a)를 행하기 전에, (d) 및 (b)를 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제11항에 있어서, (a)를 행하기 전에, (c), (d) 및 (b)를 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 제1항에 있어서, (e) 상기 처리 용기 내에 상기 제1 배관 및 상기 제1 노즐로부터 상기 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기 내에 상기 제2 배관 및 상기 제2 노즐로부터 상기 산소 함유 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기에 상기 제2 배관 및 상기 제2 노즐로부터 상기 질소 및 수소 함유 가스를 공급하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 처리 용기 내에 프리코팅막을 형성하는 공정을 더 갖고,
    (b)를 행한 후, (a)를 행하기 전에, (e)를 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 제1항에 있어서, (a)에 있어서의 상기 사이클은, 상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대해, 상기 제1 배관 및 상기 제1 노즐 또는 상기 제2 배관 및 상기 제2 노즐로부터, 탄소 함유 가스를 공급하는 공정을 더 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  20. (a) 처리 용기 내의 기판에 대해, 금속제의 제1 배관 및 제1 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대해, 금속제의 제2 배관 및 제2 노즐로부터 산소 함유 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대해, 상기 제2 배관 및 상기 제2 노즐로부터 질소 및 수소 함유 가스를 공급하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 제2 배관 내에 불소 함유 가스를 공급함으로써, 상기 불소 함유 가스와, 상기 제2 배관의 내표면을 화학적으로 반응시켜, 상기 제2 배관의 내표면에, 연속적인 불소 함유층을 형성하는 공정
    을 갖고, (a)를 행하기 전에, (b)를 행하는, 표면 처리 방법.
  21. 기판이 처리되는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내의 기판에 대해, 금속제의 제1 배관 및 제1 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계와,
    상기 처리 용기 내의 기판에 대해, 금속제의 제2 배관 및 제2 노즐로부터 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계와,
    상기 처리 용기 내의 기판에 대해, 상기 제2 배관 및 상기 제2 노즐로부터 질소 및 수소 함유 가스를 공급하는 질소 및 수소 함유 가스 공급계와,
    상기 제2 배관 내에 불소 함유 가스를 공급하는 불소 함유 가스 공급계와,
    (a) 상기 처리 용기 내의 기판에 대해, 상기 제1 배관 및 상기 제1 노즐로부터, 상기 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대해, 상기 제2 배관 및 상기 제2 노즐로부터, 상기 산소 함유 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대해, 상기 제2 배관 및 상기 제2 노즐로부터, 상기 질소 및 수소 함유 가스를 공급하는 처리를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에 막을 형성하는 처리와, (b) 상기 제2 배관 내에 상기 불소 함유 가스를 공급함으로써, 상기 불소 함유 가스와, 상기 제2 배관의 내표면을 화학적으로 반응시켜, 상기 제2 배관의 내표면에, 연속적인 불소 함유층을 형성하는 처리를 행하게 하도록, 상기 원료 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 질소 및 수소 함유 가스 공급계 및 상기 불소 함유 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
  22. (a) 기판 처리 장치의 처리 용기 내의 기판에 대해, 금속제의 제1 배관 및 제1 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 수순과, 상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대해, 금속제의 제2 배관 및 제2 노즐로부터 산소 함유 가스를 공급하는 수순과, 상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대해, 상기 제2 배관 및 상기 제2 노즐로부터 질소 및 수소 함유 가스를 공급하는 수순을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에 막을 형성하는 수순과,
    (b) 상기 제2 배관 내에 불소 함유 가스를 공급함으로써, 상기 불소 함유 가스와, 상기 제2 배관의 내표면을 화학적으로 반응시켜, 상기 제2 배관의 내표면에, 연속적인 불소 함유층을 형성하는 수순
    를 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된, 프로그램.
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