KR102226012B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

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

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데츠아키 이나다
나오후미 오하시
슌 마츠이
šœ 마츠이
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

본 발명은 회전형 장치에 있어서 열팽창의 영향을 저감시킨다.
기판을 처리하는 처리실을 갖는 금속제의 용기와, 상기 용기 내에서 회전 가능하게 마련되며, 상면에는 복수의 기판 적재면이 원주형으로 배치되는 기판 적재 플레이트와, 상기 복수의 기판 적재면에 적재된 기판을 가열하는 가열부와, 상기 가열부와 상기 용기 사이에 마련된 열감쇠부와, 상기 처리실에 가스를 공급하는 가스 공급부와, 상기 기판 적재 플레이트를 회전시키는 지지부를 갖는 기술이다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND RECORDING MEDIUM}
본 개시는, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
반도체 기판을 처리하는 장치로서, 복수의 기판을 회전 트레이 상에 주위 방향으로 배치하고, 그 기판 적재부를 회전시켜 2종류의 가스를 차례로 복수의 기판에 공급하는 회전형 장치(특허문헌 1 참조)가 알려져 있다. 가스를 공급할 때는, 가열부에 의해 기판이 가열되어 있다.
일본 특허 공개 제2013-84898호 공보
회전형 장치에서는, 예를 들어 300㎜의 기판이 처리된다. 300㎜의 기판을 주위 방향으로 배치하기 때문에, 장치 자체가 커진다. 그 때문에, 장치의 용기를 구성하는 재질로서는, 가공 용이한 금속이 사용된다. 또한, 300㎜ 기판을 주위 방향으로 배치하면 중량이 늘어나기 때문에, 중량에 견딜 수 있도록, 회전 트레이는 금속으로 지지되어 있다.
기판을 처리할 때에는 가열 처리가 이루어진다. 그 때, 장치의 용기나 회전 트레이를 지지하는 지지부 등은 금속으로 구성되기 때문에, 열이 축적되어, 열팽창되어 버린다. 이에 따라, 부품의 위치 어긋남 등이 발생해 버릴 우려가 있다.
본 개시는, 상기 과제를 해결하는 것으로, 회전형 장치에 있어서 열팽창의 영향을 저감시키는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
기판을 처리하는 처리실을 갖는 금속제의 용기와, 상기 용기 내에서 회전 가능하게 마련되어, 상면에는 복수의 기판 적재면이 원주형으로 배치되는 기판 적재 플레이트와, 상기 복수의 기판 적재면에 적재된 기판을 가열하는 가열부와, 상기 가열부와 상기 용기 사이에 마련된 열감쇠부와, 상기 처리실에 가스를 공급하는 가스 공급부와, 상기 기판 적재 플레이트를 회전시키는 지지부를 갖는 기술을 제공한다.
본 개시에 관한 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 회전형 장치에 있어서 열팽창의 영향을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치가 구비하는 리액터의 횡단면의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치가 구비하는 리액터의 종단면의 개략도이며, 도 1에 나타내는 리액터의 A-A'선 단면도이다.
도 3은 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 지지 기구를 설명하는 설명도이다.
도 4는 금속의 흡수율을 설명하는 설명도이다.
도 5는 본 개시의 실시 형태에 열감쇠부를 설명하는 설명도이다.
도 6은 본 개시의 실시 형태에 관한 원료 가스 공급부를 설명하는 설명도이다.
도 7은 본 개시의 실시 형태에 관한 반응 가스 공급부를 설명하는 설명도이다.
도 8은 본 개시의 실시 형태에 관한 제1 불활성 가스 공급부를 설명하는 설명도이다.
도 9는 본 개시의 실시 형태에 관한 제2 불활성 가스 공급부를 설명하는 설명도이다.
도 10은 본 개시의 실시 형태에 관한 컨트롤러를 설명하는 설명도이다.
도 11은 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 처리 공정을 설명하는 흐름도이다.
도 12는 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 처리 공정을 설명하는 흐름도이다.
이하에, 본 개시의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
본 실시 형태에 관한 처리로로서의 리액터의 구성에 대해, 주로 도 1 내지 도 10을 사용하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치로서의 리액터(200)의 횡단면의 개략도이다. 도 2는, 본 실시 형태에 관한 리액터(200)의 종단면의 개략도이며, 도 1에 나타내는 리액터의 A-A'선 단면도이다. 또한, A-A'선은, A로부터 용기(203)의 중심을 통과하여 A'를 향하는 선이다.
도 3은 기판 지지 기구를 설명하는 설명도이다. 도 4 내지 도 5는 열감쇠부를 설명하는 설명도이다. 도 6 내지 도 9는 가스 공급계를 설명하는 설명도이다. 도 10은 컨트롤러를 설명하는 도면이다.
리액터(200)의 구체적 구성을 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 리액터(200)는, 원통형의 기밀 용기인 용기(203)를 구비하고 있다. 그 때문에, 장치의 용기를 구성하는 재질로서는, 가공 용이한 금속이 사용된다. 또한, 300㎜ 기판을 주위 방향으로 배치하면 중량이 늘어나기 때문에, 거기에 견딜 수 있도록, 회전 트레이는 금속으로 지지되어 있다. 예를 들어, 스테인리스(SUS)나 알루미늄 합금 등으로 구성되어 있다. 용기(203) 내에는, 기판 S를 처리하는 처리실(201)이 구성되어 있다. 용기(203)에는 게이트 밸브(205)가 접속되어 있고, 게이트 밸브(205)를 통하여 기판 S가 반출입된다.
처리실(201)은, 처리 가스를 공급하는 처리 영역(206)과 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 영역(207)을 갖는다. 여기에서는 처리 영역(206)과 퍼지 영역(207)은, 원주형으로 교대로 배치된다. 예를 들어, 제1 처리 영역(206a), 제1 퍼지 영역(207a), 제2 처리 영역(206b) 및 제2 퍼지 영역(207b)의 순서대로 배치된다. 후술하는 바와 같이, 제1 처리 영역(206a) 내에는 원료 가스가 공급되고, 제2 처리 영역(206b) 내에는 반응 가스가 공급되고, 또한 제1 퍼지 영역(207a) 및 제2 퍼지 영역(207b)에는 불활성 가스가 공급된다. 이에 의해, 각각의 영역 내에 공급되는 가스에 따라, 기판 S에 대해 소정의 처리가 실시된다.
퍼지 영역(207)은, 제1 처리 영역(206a)과 제2 처리 영역(206b)을 공간적으로 잘라 나누는 영역이다. 퍼지 영역(207)의 천장(208)은 처리 영역(206)의 천장(209)보다도 낮아지도록 구성되어 있다. 제1 퍼지 영역(207a)에는 천장(208a)이 마련되고, 제2 퍼지 영역(207b)에는 천장(208b)이 마련된다. 각 천장을 낮춤으로써, 퍼지 영역(207)의 공간 압력을 높인다. 이 공간에 퍼지 가스를 공급함으로써, 인접하는 처리 영역(206)을 구획하고 있다. 또한, 퍼지 가스는 기판 S 상의 여분의 가스를 제거하는 역할도 갖는다.
용기(203)의 중앙에는, 예를 들어 용기(203)의 중심에 회전축을 갖고, 회전 가능하게 구성되는 기판 적재 플레이트(217)가 마련되어 있다. 기판 적재 플레이트(217)는, 기판 S에 대한 금속 오염의 영향이 없도록, 예를 들어 석영, 카본 또는 SiC 등의 재료로 형성되어 있다.
기판 적재 플레이트(217)는, 용기(203) 내에, 복수매(예를 들어 6매)의 기판 S를 동일면 상에 또한 회전 방향을 따라서 동일 원주형으로 배치 가능하도록 구성된다. 여기에서 의미하는 「동일면」이란, 완전한 동일면으로 한정되는 것은 아니고, 기판 적재 플레이트(217)를 상면으로부터 보았을 때, 복수매의 기판 S가 서로 겹치지 않도록 배열되어 있으면 된다.
기판 적재 플레이트(217) 표면에 있어서의 기판 S의 지지 위치에는, 오목부(217b)가 마련되어 있다. 처리하는 기판 S의 매수와 동수의 오목부(217b)가 기판 적재 플레이트(217)의 중심으로부터 동심원 상의 위치에 서로 등간격(예를 들어 60°의 간격)으로 배치되어 있다. 또한, 도 1에서는, 설명의 편의상 도시를 생략하였다.
각각의 오목부(217b)는, 예를 들어 기판 적재 플레이트(217)의 상면으로부터 볼 때 원형상이며, 측면으로부터 볼 때 오목 형상이다. 오목부(217b)의 직경은 기판 S의 직경보다도 조금 커지도록 구성하는 것이 바람직하다. 이 오목부(217b)의 바닥에는 기판 적재면이 마련되어 있고, 오목부 내에 기판 S를 적재함으로써, 기판 S를 기판 적재면에 적재할 수 있다. 각 오목부(217b)에는, 후술하는 핀(219)이 관통하는 관통 구멍(217a)이 복수 마련되어 있다.
용기(203) 중, 기판 적재 플레이트(217) 하방이며 게이트 밸브(205)와 대향하는 개소에는, 도 3에 기재의 기판 보유 지지 기구(218)가 마련되어 있다. 기판 보유 지지 기구(218)는, 기판 S의 반입·반출 시에, 기판 S를 밀어올리고, 기판 S의 이면을 지지하는 핀(219)을 복수 갖는다. 핀(219)은 연신 가능한 구성이며, 예를 들어 기판 보유 지지 기구(218) 본체에 수납 가능하다. 기판 S를 이동 탑재할 때에는, 핀(219)이 연신되어 관통 구멍(217a)을 관통함과 함께, 기판 S를 보유 지지한다. 그 후, 핀(219)의 선단이 하방으로 이동함으로써, 기판 S는 오목부(217b)에 적재된다. 기판 보유 지지 기구(218)는, 예를 들어 용기(203)에 고정한다. 기판 보유 지지 기구(218)는, 기판 적재 시에 핀(219)을 구멍(217a)에 삽입 가능한 구성이면 되고, 후술하는 내주 볼록부(282)나 외주 볼록부(283)에 고정해도 된다.
기판 적재 플레이트(217)는 코어부(221)에 고정된다. 코어부(221)는 기판 적재 플레이트(217)의 중심에 마련되고, 기판 적재 플레이트(217)를 고정하는 역할을 갖는다. 기판 적재 플레이트(217)를 지지하는 구조이기 때문에, 중량에 견딜 수 있도록 금속이 사용된다. 코어부(221)의 하방에는 샤프트(222)가 배치된다. 샤프트(222)는 코어부(221)를 지지한다.
샤프트(222)의 하방은, 용기(202)의 저부에 마련된 구멍(223)을 관통하고, 용기(203) 밖에서 기밀 가능한 용기(204)로 덮여 있다. 또한, 샤프트(222)의 하단은 회전부(224)에 접속된다. 회전부(224)는 회전축이나 모터 등을 탑재하고, 후술하는 컨트롤러(300)의 지시에 의해 기판 적재 플레이트(217)를 회전 가능하게 구성된다.
코어부(221)를 덮도록 석영 커버(225)가 마련된다. 즉, 석영 커버(225)는 코어부(221)와 처리실(201) 사이에 마련되어 있다. 석영 커버(225)는, 공간을 통하여 코어부(221)를 덮도록 구성된다. 석영 커버(225) 중, 코어부(221)측에는 열감쇠부(226)가 코팅된다. 석영 커버(225)는 기판 S에 대한 금속 오염의 영향이 없도록, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 재료로 형성되어 있다. 열감쇠부(226)의 상세는 후술한다. 코어부(221), 샤프트(222), 회전부(224), 석영 커버(225)를 통합하여 지지부라고 칭한다.
기판 적재 플레이트(217)의 하방에는, 가열부로서의 히터(280)를 내포하는 히터 유닛(281)이 배치된다. 히터(280)는, 기판 적재 플레이트(217)에 적재한 각 기판 S를 가열한다. 히터(280)는, 용기(203)의 형상에 따라서 원주형으로 구성된다.
히터 유닛(281)은, 용기(203)의 저부 위이며, 용기(203)의 중심측에 마련된 내주 볼록부(282)와, 히터(280) 용기 보다도 외주측에 배치되는 외주 볼록부(283)와, 히터(280)로 주로 구성된다. 내주 볼록부(282), 히터(280), 외주 볼록부(283)는, 동심원형으로 배치된다. 내주 볼록부(282)와 외주 볼록부(283) 사이에는 공간(284)이 형성된다. 히터(280)는 공간(284)에 배치된다. 내주 볼록부(282), 외주 볼록부(283)는 용기(203)에 고정되는 것이기도 하므로, 용기(203)의 일부로서 생각해도 된다.
여기에서는 원주형 히터(280)로 설명했지만, 기판 S를 가열할 수 있으면 그것에 한정되는 것은 아니고, 복수 분할된 구조로 해도 된다.
내주 볼록부(282)의 상부이며 히터(280)측에는 플랜지(282a)가 형성된다. 창(285)은 플랜지(282a)와 외주 볼록부(283)의 상면에서 지지된다. 창(285)은 히터(280)로부터 발생되는 열을 투과시키는 재질이며, 예를 들어 석영으로 구성된다. 창(285)은 후술하는 배기 구조(286)의 상부(286a)와 내주 볼록부(282)에 의해 집히는 것에 의해 고정된다. 그 때, 창(285)과 내주 볼록부(282)의 사이, 창(285)과 상부(286a)의 사이에 공간을 마련한다. 공간을 마련하는 이유는 후술한다.
히터(280)에는, 히터 제어부(287)가 접속된다. 히터 제어부(287)는 후술하는 컨트롤러(300)에 전기적으로 접속되고, 컨트롤러(300)의 지시에 의해 히터(280)로의 전력 공급을 제어하고, 온도 제어를 행한다.
용기(203)의 저부에는, 공간(284)과 연통하는 불활성 가스 공급관(275)이 마련된다. 불활성 가스 공급관(275)은 후술하는 불활성 가스 공급부(270)에 접속된다. 불활성 가스 공급부(270)로부터 공급된 불활성 가스는, 불활성 가스 공급관(275)을 통하여 공간(284)에 공급된다. 공간(284)을 불활성 가스 분위기로 함으로써, 처리 가스가 창(285) 부근의 간극 등으로부터 침입되는 것을 방지한다.
외주 볼록부(283)의 외주면과 용기(203)의 내주면 사이에는, 금속제의 배기 구조(286)가 배치된다. 배기 구조(286)는, 배기 홈(288)과 배기 버퍼 공간(289)을 갖는다. 배기 홈(288), 배기 버퍼 공간(289)은, 용기(203)의 형상을 따라서 원주형으로 구성된다.
배기 구조(286) 중, 외주 볼록부(283)와 접촉하지 않는 개소를 상부(286a)라고 칭한다. 상술한 바와 같이, 상부(286a)는, 내주 볼록부(282)와 함께 창(285)을 고정한다.
본 실시 형태와 같은 회전형 기판 처리 장치에 있어서는, 기판 S의 높이와 배기구를 동일한 높이로 하거나, 또는 높이를 근접시키는 것이 바람직하다. 가령 배기구의 높이가 낮은 경우, 기판 적재 플레이트의 단부에서 가스의 난류가 발생될 우려가 있다. 이에 비하여, 동일한 높이로 하거나, 또는 높이를 근접시킴으로써, 배기구측의 기판 에지에 있어서도 난류가 발생하지 않도록 한다.
본 실시 형태에 있어서는 배기 구조(286)의 상단을 기판 적재 플레이트(217)와 동일한 높이로 하고 있다. 이 경우, 도 2와 같이 상부(286a)가 창(285)으로부터 비어져 나오는 부분이 발생하기 때문에, 파티클 확산 방지의 관점에서, 그 부분에는 석영 커버(290)를 마련한다. 가령 석영 커버(290)가 없는 경우, 상부(286a)에 가스가 접촉하여 상부(286a)가 부식되어, 처리실(201) 내에 파티클을 발생시킬 우려가 있다. 석영 커버(290)와 상부(286a) 사이에는 공간(299)을 마련한다. 공간(299)을 마련하는 이유는 후술한다. 여기서, 석영 커버(290)는 제1 커버, 또는 제1 석영 커버라고도 칭한다. 또한, 전술한 석영 커버(225)는 제2 커버, 또는 제2 석영 커버라고도 칭한다.
배기 구조(286)의 바닥에는, 배기구(291), 배기구(292)가 마련된다. 배기구(291)는 처리 영역(206a)에 공급되는 원료 가스와, 그 상류로부터 공급되는 퍼지 가스를 주로 배기한다. 배기구(292)는 처리 영역(206b)에 공급되는 반응 가스와, 그 상류로부터 공급되는 퍼지 가스를 주로 배기한다. 각 가스는 배기 홈(288), 배기 버퍼 공간(289)을 통하여 배기구(291), 배기구(292)로부터 배기된다.
그런데, 여기까지 설명한 바와 같이, 리액터(200)는, 용기(203)나 볼록형 부재 등의 금속제 부품과, 기판 적재 플레이트(217)나 창(285) 등의 비금속 부재로 주로 구성되어 있다. 비금속 부재란, 파티클이 발생하기 어렵고, 고온 조건에서도 견딜 수 있는 소재이며, 예를 들어 석영이나 SiC, 세라믹이다.
금속의 열팽창 계수는, 예를 들어 석영과 같은 비금속 부재에 비하여 현저하게 크다. 그 때문에, 소정 온도로 가열된 경우, 석영은 신장되지 않고 금속만 연장되는 현상이 발생한다. 본 실시 형태와 같은 장치에서는, 석영 부품과 금속 부품 사이에서 어긋남이 발생하여 파티클 등이 발생할 우려가 있다.
구체적으로는, 창(285) 부근의 구조에서는, 내주 볼록부(282), 외주 볼록형 부재(283)의 열팽창에 의해 창(285)에 접촉할 우려가 있다. 코어부(221) 부근에서는, 코어부(221)의 열팽창에 의해 기판 적재 플레이트(217)가 어긋나 버려, 기판 S를 적재할 때에 핀(219)과 관통 구멍(217a)이 접촉해 버릴 우려가 있다. 이들 접촉 등에 의해 파티클이 발생한다.
이와 같이, 석영 부품과 금속 부품이 혼재하는 장치에 있어서는, 열팽창 차에 의해 다양한 문제가 발생한다. 따라서 본 실시 형태에서는, 석영과 금속과 같이 열팽창 계수가 크게 상이한 부재가 인접하는 부분에 있어서, 금속 부품의 열팽창을 억제하도록 열감쇠부를 마련한다.
다음에, 열감쇠부의 상세를 설명한다.
본 실시 형태에서는, 코어부(221)의 주위에 마련된 열감쇠부(226), 히터 유닛(281)에 마련된 열감쇠부(293, 295, 296), 창(285)에 마련된 열감쇠부(297), 석영 커버(290)에 마련된 열감쇠부(298)가 마련된다.
계속해서, 도 4, 도 5를 사용하여 열감쇠부의 성질을 설명한다.
각 열감쇠부는, 석영 부품에 대해 석영의 미립자를 표면에 코팅한 커버로서 구성된다. 석영 유리의 미립자를 커버로서 부착시킴으로써, 미립자 사이에서 산란함과 함께, 그것이 난반사하므로, 특히 열의 반사 성능이 높다.
석영 미립자의 코팅은, 예를 들어 두께가 200㎛정도인 경우, 파장 1.0㎛ 내지 2㎛의 전자파에 대해 70%에서 80%를 반사함이 알려져 있다.
도 4는 금속의 파장에 대한 흡수율을 나타내는 도면이다. 예를 들어, 파장 1.0㎛의 전자파에 대해서는, 스테인리스의 흡수율이 0.35이다. 또한, 파장 1.6㎛의 전자파에 대해서는, 알루미늄 합금의 흡수율이 0.4이며, 스테인리스의 흡수율이 0.2 내지 0.9이다.
알루미늄 합금이나 스테인리스는, 많은 기판 처리 장치에 사용되는 재질이지만, 이들 파장 대역에서는 금속의 흡수율이 매우 높은 것을 알 수 있다.
상기 반사율과 도 4의 내용을 대조하여 검토하면, 알루미늄 합금이나 스테인리스에서 흡수율이 높은 파장(예를 들어 1.0 내지 1.6㎛)의 전자파에 대해서는, 석영 미립자의 반사율이 매우 높은 것을 알 수 있다.
도 5는 전자파의 반사 상황을 설명하는 설명도이다. 또한, 석영(401)에서의 전자파의 반사율은, 설명의 편의상 생략한다. 도 5에서는, 전자파(404, 411)가 석영(401), 금속(402)을 향하여 조사되고 있다. 도 5의 (a)에 있어서는 석영 미립자로 구성되는 열감쇠부(403)가, 석영(401) 중, 금속(402)과 대향하는 면에 코팅되어 있다. 금속(402)은, 열감쇠부(403)가 없는 상태이다. (b)는 석영(401)에 열감쇠부가 코팅되지 않은 상태이다.
예를 들어 파장 1.0㎛의 전자파가 조사된 경우, 도 5의 (a)의 구성에서는 열감쇠부(403)가 전자파(404)를 반사한다. 열감쇠부(403)의 두께가 200㎛정도라면, 약80%의 전자파(407)를 반사한다. 따라서, 금속(402)에 도달하는 전자파(405)는 약 20%까지 감쇠된다. 이 열감쇠부(403)를 투과한 전자파(406)에 의해 금속(402)은 가열된다.
한편, (b)와 같이 열감쇠부(403)를 갖지 않는 경우, 석영(401)을 투과한 전자파(411)는, 일부가 전자파(413)로서 반사되지만, 거의 감쇠되지 않은 전자파(412)는 금속(402)에 흡수된다. 이와 같이, (b)는 (a)에 비하여 흡수되는 에너지가 현저하게 크기 때문에, (a)보다도 금속의 온도가 높아진다.
본 실시 형태에서의 각 열감쇠부는, 이상 설명한 석영 미립자 코팅을 사용하여, 금속제 부품으로의 열에너지를 감쇠한다.
그런데, 인접하는 부품이 금속인 경우, 열팽창 계수의 차이로 석영 미립자 코팅과 금속 사이에 어긋남이 발생하고, 그것이 파티클이 될 우려가 있다. 그래서, 각 열감쇠부는 다음과 같이 구성된다.
열감쇠부(226)는, 석영 커버(225)의 내측이며, 히터(280)측에 코팅되어 있다. 열감쇠부(226)에 의해, 코어부(221)로의 열에너지를 감쇠한다.
또한, 코어부(221)와는 공간을 통하여 인접하고 있다. 석영 커버(225)는 석영으로 구성되므로, 석영 미립자로 구성되는 열감쇠부(226)와 열팽창 계수가 동등하다. 또한, 코어부(221)와 공간을 통하여 인접하고 있으므로, 코어부(221)의 열팽창 영향을 받지 않는다. 따라서, 열팽창 계수의 차에 의한 코팅의 박리 등은 발생하지 않는다.
또한, 열감쇠부(226)는 석영 커버(225)의 내측이므로 처리 가스가 부착되지 않는다. 따라서, 처리 가스에 의한 부식이나 에칭 등에 의한 파티클의 발생도 일어나지 않는다.
이와 같은 구성에 의해 코어부(221)로의 열에너지를 감쇠시키고 열팽창을 억제함으로써, 기판 적재 플레이트(217)에 마련된 구멍(217a)의 위치가 바뀌는 것을 방지한다.
열감쇠부(293)는 용기(203)의 저면에 코팅되고, 열감쇠부(295)는 내주 볼록부(282)의 공간(284)측의 면에 코팅되고, 열감쇠부(296)는 외주 볼록부(283)의 공간(284)측의 면에 코팅되어 있다.
열감쇠부(293, 295, 296)를 마련함으로써, 히터(280)로부터 용기(203)의 저면, 내주 볼록부(282), 외주 볼록부(283)로의 열에너지를 감쇠한다. 그러나, 각 열감쇠부는 용기(203) 등의 금속 부품과 접촉하기 때문에, 장시간의 가열에 의해 금속 부품이 가열된 경우, 열팽창 차에 의해 파티클을 일으킬 가능성이 있다. 이에 대해 본 구조에서는, 열감쇠부(293)는 히터 유닛(281) 중에 마련되고, 창(285)에 의해 처리실(201)과 격리되므로, 히터 유닛(281) 중에서 파티클 등이 발생했다고 해도, 처리실(201)로의 확산을 억제할 수 있다.
열감쇠부(297)는, 창(285)의 외주면에 코팅된다. 즉, 처리실(201)은 기판 적재 플레이트(217)를 통하여 격리된 영역에 마련된다. 창(285)의 외주에 마련함으로써, 히터(280)로부터 상부(286a), 내측 볼록부(282)의 볼록 부분으로의 열에너지를 감쇠한다. 창(285)은 석영 부품이므로, 열감쇠부(297)와 열팽창 계수가 동등하다.
또한, 상부(286a)는 공간(299)을 통하여 인접하고 있으므로, 장시간의 가열에 의해 상부(286a)에 열이 축적되어, 팽창되었다고 해도, 그 영향을 받을 일이 없다. 따라서, 열팽창 계수의 차에 의해 접촉하거나 해서 발생되는 코팅의 박리 등을 억제할 수 있다. 비록 열의 영향 등에 의해 열감쇠부(297)가 열화되어 파티클이 되었다고 해도, 처리실(201)과 격리하여 마련하고 있으므로, 처리실(201)로의 확산을 방지할 수 있다.
열감쇠부(298)는, 석영 커버(290)의 외주에 구성된다. 즉, 처리실(201) 사이에 석영 커버(290)가 마련되어 있다. 석영 커버(290)의 외주에 마련함으로써, 히터(280)로부터 상부(286a)로의 열에너지를 감쇠한다. 석영 커버(290)는 석영 부품이므로, 열감쇠부(297)와 열팽창 계수가 동등하다. 또한, 상부(286a)와 공간(299)을 통하여 인접하고 있으므로, 장시간의 가열에 의해 상부(286a)에 열이 축적되어, 팽창했다고 해도, 그 영향을 받을 일이 없다. 따라서, 열팽창 계수의 차에 의한 코팅의 박리 등의 발생을 억제할 수 있다. 가령 열의 영향 등에 의해 열감쇠부(297)가 열화되어 파티클이 되었다고 해도, 처리실(201) 사이에 석영 커버(290)가 마련되어 있기 때문에, 처리실(201)로의 확산을 방지할 수 있다.
계속하여 도 1, 도 6을 사용하여 원료 가스 공급부(240)를 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 용기(203)의 측방에는 용기(203)의 중심 방향을 향하여 노즐(245)이 삽입된다. 노즐(245)은 제1 처리 영역(206a)에 배치된다. 도 1의 B는 도 6의 B와 접속된다. 노즐(245)에는, 가스 공급관(241)의 하류단이 접속되어 있다.
가스 공급관(241)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 원료 가스 공급원(242), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(243) 및 개폐 밸브인 밸브(244)가 마련되어 있다.
원료 가스는, MFC(243), 밸브(244), 노즐(245)을 통하여, 가스 공급관(241)으로부터 제1 처리 영역(206a) 내에 공급된다.
여기에서 말하는 「원료 가스」란, 처리 가스 중 하나이며, 박막 형성 시의 원료가 되는 가스이다. 원료 가스는, 박막을 구성하는 원소로서, 예를 들어 티타늄(Ti), 탄탈룸(Ta), 실리콘(Si), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 루테늄(Ru), 니켈(Ni) 및 텅스텐(W) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
구체적으로는, 본 실시 형태에서는, 원료 가스는, 예를 들어 디클로로실란(Si2H2Cl2) 가스이다. 원료 가스의 원료가 상온에서 기체인 경우, MFC(243)는 기체용 매스 플로우 컨트롤러이다.
주로, 가스 공급관(241), MFC(243), 밸브(244), 노즐(245)에 의해, 원료 가스 공급부(제1 가스 공급계, 또는 원료 가스 공급부라 칭해도 된다)(240)가 구성된다. 또한, 원료 가스 공급원(242)을 원료 가스 공급부(240)에 포함하여 생각해도 된다.
계속하여 도 1, 도 7을 사용하여 원료 가스 공급부(250)를 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 용기(203)의 측방에는 용기(203)의 중심 방향을 향하여 노즐(255)이 삽입된다. 노즐(255)은 제2 처리 영역(206b)에 배치된다. 도 1의 C는 도 7의 C와 접속된다.
노즐(255)에는, 가스 공급관(251)이 접속되어 있다. 가스 공급관(251)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 반응 가스 공급원(252), 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(253) 및 개폐 밸브인 밸브(254)가 마련되어 있다.
반응 가스는, MFC(253), 밸브(254), 노즐(255)을 통하여, 반응 가스 공급원(252)으로부터 제2 처리 영역(206b) 내에 공급된다.
여기에서 말하는 「반응 가스」란, 처리 가스 중 하나이며, 기판 S 상에 원료 가스에 의해 형성된 제1층과 반응하는 가스이다. 반응 가스는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스, 질소(N2) 가스, 수소(H2) 가스 및 산소(O2) 가스 중 적어도 어느 하나이다. 여기에서는, 반응 가스는, 예를 들어 암모니아 가스이다.
주로, 가스 공급관(251), MFC(253), 밸브(254), 노즐(255)에 의해 반응 가스 공급부(제2 가스 공급부)(250)가 구성된다. 또한, 반응 가스 공급원(252)을 반응 가스 공급부(250)에 포함하여 생각해도 된다.
계속하여 도 1, 도 8을 사용하여 제1 불활성 가스 공급부(260)를 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 용기(203)의 측방에는 용기(203)의 중심 방향을 향하여 노즐(265), 노즐(266)이 삽입된다. 노즐(265)은, 제1 퍼지 영역(207a)에 삽입되는 노즐이다. 예를 들어, 제1 퍼지 영역(207a)의 천장(208a)에 고정된다. 노즐(266)은, 제2 퍼지 영역(207b)에 삽입되는 노즐이다. 예를 들어, 제2 퍼지 영역(207b)의 천장(208b)에 고정된다.
도 1의 D는, 도 8의 D와 접속된다. 노즐(265), 노즐(266)에는, 불활성 가스 공급관(261)의 하류단이 접속되어 있다. 불활성 가스 공급관(261)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 불활성 가스 공급원(262), MFC(263) 및 밸브(264)가 마련되어 있다. 불활성 가스는, MFC(263), 밸브(264), 노즐(265) 및 노즐(266)을 통하여, 불활성 가스 공급관(261)으로부터 제1 퍼지 영역(207a) 내 및 제2 퍼지 영역(207b) 내에 각각 공급된다. 제1 퍼지 영역(207a) 내 및 제2 퍼지 영역(207b) 내에 공급되는 불활성 가스는, 퍼지 가스로서 작용한다.
주로, 불활성 가스 공급관(261), MFC(263), 밸브(264), 노즐(265), 노즐(266)에 의해 제1 불활성 가스 공급부가 구성된다. 또한, 불활성 가스 공급원(262)을 제1 불활성 가스 공급부에 포함하여 생각해도 된다.
계속하여 도 2, 도 9를 사용하여 제2 불활성 가스 공급부(270)를 설명한다.
도 2의 E는 도 9의 E와 접속된다. 불활성 가스 공급관(275)에는, 불활성 가스 공급관(271)의 하류단이 접속되어 있다. 불활성 가스 공급관(271)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 불활성 가스 공급원(272), MFC(273) 및 밸브(274)가 마련되어 있다. 불활성 가스는, MFC(273), 밸브(274), 불활성 가스 공급관(275)을 통하여, 불활성 가스 공급관(271)으로부터 공간(284), 용기(204)에 공급된다.
용기(204)에 공급된 불활성 가스는, 기판 적재 플레이트(217)와 창(285) 사이의 공간을 통하여, 배기 홈(288)으로부터 배기된다. 이와 같은 구조로 함으로써, 원료 가스나 반응 가스가 기판 적재 플레이트(217)와 창(285)의 사이의 공간에 돌아 들어가는 것을 방지한다. 나아가, 상부(286a)의 열팽창에 의해, 상부(286a)와 열감쇠부(297), 열감쇠부(298)가 접촉하여 파티클을 발생시켰다고 해도, 파티클을 처리실(201)에 침입시키지 않고 배기 홈(288)으로부터 배기할 수 있다.
주로, 불활성 가스 공급관(271), MFC(273), 밸브(274), 불활성 가스 공급관(275)에 의해 제2 불활성 가스 공급부(270)가 구성된다. 또한, 불활성 가스 공급원(272)을 제2 불활성 가스 공급부(270)에 포함하여 생각해도 된다.
여기서 「불활성 가스」는, 예를 들어 질소(N2) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스 중 적어도 어느 하나이다. 여기에서는, 불활성 가스는, 예를 들어 N2 가스이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 용기(203)에는 배기구(291), 배기구(292)가 마련된다. 배기구(291)는, 처리 영역(206a)의 회전 방향 하류측에 마련된다. 주로 원료 가스와 불활성 가스를 배기한다.
배기구(291)와 연통하도록, 배기부(234)의 일부인 배기관(234a)이 마련된다. 배기관(234a)에는, 개폐 밸브로서의 밸브(234d), 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(234c)를 통하여, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(234b)가 접속되어 있고, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)으로 진공 배기할 수 있도록 구성되어 있다.
배기관(234a), 밸브(234d), APC 밸브(234c)를 통합하여 배기부(234)라 칭한다. 또한, 진공 펌프(234b)를 배기부(234)에 포함해도 된다.
또한, 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 배기구(292)와 연통하도록, 배기부(235)가 마련된다. 배기구(292)는, 처리 영역(206b)의 회전 방향 하류측에 마련된다. 주로 반응 가스와 불활성 가스를 배기한다.
배기구(292)와 연통하도록, 배기부(235)의 일부인 배기관(235a)이 마련된다. 배기관(235a)에는, 개폐 밸브로서의 밸브(235d), 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC 밸브(235c)를 통하여, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(235b)가 접속되어 있고, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성되어 있다.
배기관(235a), 밸브(235d), APC 밸브(235c)를 통합하여 배기부(235)라 칭한다. 또한, 진공 펌프(235b)를 배기부(235)에 포함해도 된다.
리액터(200)는, 각 부의 동작을 제어하는 컨트롤러(300)를 갖고 있다. 컨트롤러(300)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 연산부(CPU)(301), 일시 기억부(302), 기억부(303), 송수신부(304)를 적어도 갖는다. 컨트롤러(300)는, 송수신부(304)를 통하여 기판 처리 장치(10)의 각 구성에 접속되고, 상위 컨트롤러나 사용자의 지시에 따라 기억부(303)로부터 프로그램이나 레시피를 호출하고, 그 내용에 따라 각 구성의 동작을 제어한다. 또한, 컨트롤러(300)는, 전용 컴퓨터로 구성해도 되고, 범용 컴퓨터로 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)(312)를 준비하고, 외부 기억 장치(312)를 사용하여 범용 컴퓨터에 프로그램을 인스톨함으로써, 본 실시 형태에 관한 컨트롤러(300)를 구성할 수 있다. 또한, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은, 외부 기억 장치(312)를 통하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해도 되고, 상위 장치(320)로부터 송수신부(311)를 통하여 정보를 수신하고, 외부 기억 장치(312)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 또한, 키보드나 터치 패널 등의 입출력 장치(313)를 사용하여, 컨트롤러(300)에 지시를 해도 된다.
또한, 기억부(303)나 외부 기억 장치(312)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 또한, 본 명세서에서 기록 매체라고 하는 단어를 사용한 경우는, 기억부(303) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(312) 단체만을 포함하는 경우 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
CPU(301)는, 기억부(303)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행함과 함께, 입출력 장치(313)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억부(303)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. 그리고, CPU(301)는, 판독한 프로세스 레시피의 내용에 따르도록, 각 부품을 제어하도록 구성되어 있다.
또한, 컨트롤러(300)는, 전용 컴퓨터로 구성되어 있는 경우에 한정되지 않고, 범용 컴퓨터로 구성되어 있어도 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 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(312)를 준비하고, 관계되는 외부 기억 장치(312)를 사용하여 범용 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하거나 함으로써, 본 실시 형태에 관한 컨트롤러(300)를 구성할 수 있다. 또한, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은, 외부 기억 장치(312)를 통하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하고, 외부 기억 장치(312)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 또한, 기억부(303)나 외부 기억 장치(312)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 또한, 본 명세서에서 기록 매체라고 하는 단어를 사용한 경우는, 기억부(303) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(312) 단체만을 포함하는 경우 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
다음에, 도 11 및 도 12를 사용하여, 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 공정에 대해 설명한다. 도 11은, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 12는, 본 실시 형태에 관한 성막 공정을 나타내는 흐름도이다. 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치(10)의 리액터(200)의 구성의 각 부의 동작은, 컨트롤러(300)에 의해 제어된다.
여기에서는, 원료 가스로서 Si2H2Cl2 가스를 사용하고, 반응 가스로서 암모니아 가스를 사용하고, 기판 S 상에 박막으로서 실리콘 질화(SiN)막을 형성하는 예에 대해 설명한다.
기판 반입·적재 공정 S110을 설명한다. 리액터(200)에서는, 핀(219)을 상승시키고, 기판 적재 플레이트(217)의 관통 구멍(217a)에 핀(219)을 관통시킨다. 그 결과, 핀(219)이, 기판 적재 플레이트(217) 표면보다도 소정의 높이만큼 돌출된 상태로 된다. 계속해서, 게이트 밸브(205)를 개방하고, 도시되지 않은 기판 이동 탑재기를 사용하여, 도 3과 같이 핀(219) 상에 기판 S를 적재한다. 적재 후, 핀(219)을 하강시켜, 오목부(217b) 상에 기판 S를 적재한다.
그리고, 기판 S가 적재되지 않은 오목부(217b)가 게이트 밸브(205)와 대향하도록, 기판 적재 플레이트(217)를 회전시킨다. 그 후, 마찬가지로 오목부(217b)에 기판을 적재한다. 모든 오목부(217b)에 기판 S가 적재될 때까지 반복한다.
오목부(217b)에 기판 S를 반입하면, 기판 이동 탑재기를 리액터(200)의 밖으로 퇴피시켜, 게이트 밸브(205)를 폐쇄하여 용기(203) 내를 밀폐한다.
또한, 기판 S를 처리실(201) 내에 반입할 때에는, 배기부(234, 235)에 의해 처리실(201) 내를 배기하면서, 제1 불활성 가스 공급부(260)로부터 처리실(201) 내에 불활성 가스로서의 N2 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 처리실(201) 내로의 파티클의 침입이나, 기판 S 상으로의 파티클의 부착을 억제하는 것이 가능해진다. 진공 펌프(234b, 235b)는, 적어도 기판 반입·적재 공정(S110)으로부터 후술하는 기판 반출 공정(S170)이 종료될 때까지의 동안은, 항상 작동시킨 상태로 한다.
기판 S를 기판 적재 플레이트(217)에 적재할 때는, 미리 히터(280)에 전력을 공급하고, 기판 S의 표면이 소정의 온도가 되도록 제어된다. 기판 S의 온도는, 예를 들어 실온 이상 650℃ 이하이며, 바람직하게는 실온 이상이며 400℃ 이하이다. 히터(280)는, 적어도 기판 반입·적재 공정(S110)으로부터 후술하는 기판 반출 공정(S170)이 종료될 때까지의 동안은, 항상 통전시킨 상태로 한다.
그것과 병행하여, 제2 불활성 가스 공급부(270)로부터 용기(204), 히터 유닛(281)에 불활성 가스가 공급된다. 불활성 가스는, 적어도 기판 반입·적재 공정(S110)으로부터 후술하는 기판 반출 공정(S170)이 종료될 때까지의 동안 공급한다.
기판 적재 플레이트 회전 개시 공정 S120을 설명한다. 기판 S가 각 오목부(217b)에 적재되면, 회전부(224)는 기판 적재 플레이트(217)를 R 방향으로 회전하도록 제어된다. 기판 적재 플레이트(217)를 회전시킴으로써, 기판 S는, 제1 처리 영역(206a), 제1 퍼지 영역(207a), 제2 처리 영역(206b), 제2 퍼지 영역(207b)의 순서대로 이동한다.
가스 공급 개시 공정 S130을 설명한다. 기판 S를 가열하여 원하는 온도에 도달하고, 기판 적재 플레이트(217)가 원하는 회전 속도에 도달하면, 밸브(244)를 개방하여 제1 처리 영역(206a) 내에 Si2H2Cl2 가스의 공급을 개시한다. 그것과 병행하여, 밸브(254)를 개방하고 제2 처리 영역(206b) 내에 암모니아 가스를 공급한다.
이 때, Si2H2Cl2 가스의 유량이 소정의 유량이 되도록, MFC(243)를 조정한다. 또한, Si2H2Cl2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 50sccm 이상 500sccm 이하이다.
또한, 암모니아 가스의 유량이 소정의 유량이 되도록, MFC(253)를 조정한다. 또한, 암모니아 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100sccm 이상 5000sccm 이하이다.
또한, 기판 반입·적재 공정 S110 후, 계속하여, 배기부(234, 235)에 의해 처리실(201) 내가 배기됨과 함께, 제1 불활성 가스 공급부(260)로부터 제1 퍼지 영역(207a) 내 및 제2 퍼지 영역(207b) 내에 퍼지 가스로서의 N2 가스가 공급되고 있다. 또한, APC 밸브(234c), APC 밸브(235c)의 밸브 개방도를 적정하게 조정함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 소정의 압력으로 한다.
성막 공정 S140을 설명한다. 여기에서는 성막 공정 S140의 기본적인 흐름에 대해 설명하고, 상세는 후술한다. 성막 공정 S140에서는, 각 기판 S는, 제1 처리 영역(206a)에서 실리콘 함유층이 형성되고, 또한 회전 후의 제2 처리 영역(206b)에서, 실리콘 함유층과 암모니아 가스가 반응하여, 기판 S 상에 실리콘 질화막을 형성한다. 원하는 막 두께가 되도록, 기판 적재 플레이트(217)를 소정 횟수 회전시킨다.
가스 공급 정지 공정 S150을 설명한다. 소정 횟수 회전시킨 후, 밸브(244, 254)를 폐쇄하여, 제1 처리 영역(206a)으로의 Si2H2Cl2 가스의 공급, 제2 처리 영역(206b)으로의 NH3 가스의 공급을 정지한다.
기판 적재 플레이트 회전 정지 공정 S160을 설명한다. 가스 공급 정지 S150 후, 기판 적재 플레이트(217)의 회전을 정지한다.
기판 반출 공정 S170을 설명한다. 게이트 밸브(205)와 대향하는 위치에 기판 S를 이동하도록 기판 적재 플레이트를 회전시킨다. 그 후, 기판 반입 시와 마찬가지로 핀(219) 상에 기판 S를 지지시킨다. 지지 후 게이트 밸브(205)를 개방하고, 도시되지 않은 기판 이동 탑재기를 사용하여 기판 S를 용기(203)의 밖으로 반출한다. 이것을 처리한 기판 S의 매수만큼 반복하여, 모든 기판 S를 반출한다. 반출 후, 제1 불활성 가스 공급부(260), 제2 불활성 가스 공급부(270)에 의한 불활성 가스의 공급을 정지한다.
계속해서, 도 12를 사용하여 성막 공정 S140의 상세를 설명한다. 또한, 제1 처리 영역(206a) 통과 공정 S210으로부터 제2 퍼지 영역 통과 공정 S240까지는, 기판 적재 플레이트(217) 상에 적재된 복수의 기판 S 중, 1매의 기판 S를 주로 설명한다.
도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 성막 공정 S140에서는, 기판 적재 플레이트(217)의 회전에 의해, 복수의 기판 S를, 제1 처리 영역(206a), 제1 퍼지 영역(207a), 제2 처리 영역(206b) 및 제2 퍼지 영역(207b)을 순차 통과시킨다.
제1 처리 영역 통과 S210을 설명한다. 기판 S가 제1 처리 영역(206a)를 통과할 때에 Si2H2Cl2 가스가 기판 S에 공급된다. 이 때, 제1 처리 영역(206a) 내에는 반응 가스가 없기 때문에, Si2H2Cl2 가스는 반응 가스와 반응하지 않고, 직접 기판 S의 표면에 접촉(부착)한다. 이에 따라, 기판 S의 표면에는, 제1층이 형성된다.
제1 퍼지 영역 통과 S220을 설명한다. 기판 S는, 제1 처리 영역(206a)를 통과한 후에, 제1 퍼지 영역(207a)으로 이동한다. 기판 S가 제1 퍼지 영역(207a)를 통과할 때에, 제1 처리 영역(206a)에 있어서 기판 S상에서 견고한 결합을 형성할 수 없었던 Si2H2Cl2의 성분이, 불활성 가스에 의해 기판 S 상으로부터 제거된다.
제2 처리 영역 통과 S230을 설명한다. 기판 S는, 제1 퍼지 영역(207a)을 통과한 후에 제2 처리 영역(206b)으로 이동한다. 기판 S가 제2 처리 영역(206b)을 통과할 때에, 제2 처리 영역(206b)에서는, 제1층이 반응 가스로서의 암모니아 가스와 반응한다. 이에 따라, 기판 S 상에는, 적어도 Si 및 N을 포함하는 제2층이 형성된다.
제2 퍼지 영역 통과 S240을 설명한다. 기판 S는, 제2 처리 영역(206b)을 통과한 후에, 제2 퍼지 영역(207b)으로 이동한다. 기판 S가 제2 퍼지 영역(207b)을 통과할 때에, 제2 처리 영역(206c)에 있어서 기판 S 상의 제3층으로부터 탈리된 HCl이나, 잉여가 된 H2 가스 등이, 불활성 가스에 의해 기판 S 상으로부터 제거된다.
이와 같이 하여, 기판에 대해, 서로 반응하는 적어도 두 반응 가스를 차례로 공급한다. 이상의 제1 처리 영역 통과 S210, 제1 퍼지 영역 통과 S220, 제2 처리 영역 통과 S230 및 제2 퍼지 영역 통과 S240을 1사이클로 한다.
판정 S250을 설명한다. 컨트롤러(300)는, 상기 1사이클을 소정 횟수 실시 했는지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 컨트롤러(300)는, 기판 적재 플레이트(217)의 회전수를 카운트한다.
상기 1사이클을 소정 횟수 실시하지 않았을 때(S250에서 "아니오"의 경우), 더 기판 적재 플레이트(217)의 회전을 계속시켜, 제1 처리 영역 통과 S210, 제1 퍼지 영역 통과 S220, 제2 처리 영역 통과 S230, 제2 퍼지 영역 통과 S240을 갖는 사이클을 반복한다. 이와 같이 적층함으로써 박막을 형성한다.
상기 1사이클을 소정 횟수 실시했을 때(S250로 "예"의 경우), 성막 공정 S140을 종료한다. 이와 같이, 상기 1사이클을 소정 횟수회 실시함으로써, 적층한 소정 막 두께의 박막이 형성된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 반응 가스로서 암모니아 가스를 예로 들어 설명했지만, 그것에 한정되는 것은 아니다.
이상, 본 개시의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만, 본 개시는 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 원료 가스로서 Si2H2Cl2 가스를 사용하고, 반응 가스로서 암모니아 가스를 사용하고, 기판 S 상에 질화막으로서 SiN막을 형성하는 경우에 대해 설명했지만, 원료 가스로서, SiH4, Si2H6, Si3H8, 아미노실란, TSA 가스를 사용해도 된다. 반응 가스로서 O2 가스를 사용하고, 산화막을 형성해도 된다. TaN, TiN 등의 기타 질화막, HfO, ZrO, SiO 등의 산화막, Ru, Ni, W 등의 메탈막을 기판 S 상에 형성해도 된다. 또한, TiN막 또는 TiO막을 형성하는 경우, 원료 가스로서는, 예를 들어 테트라클로로 티타늄(TiCl4) 등을 사용할 수 있다.
S: 기판
200: 리액터
206a: 제1 처리 영역
206b: 제2 처리 영역
217: 기판 적재 플레이트
280: 히터
226, 293, 295, 296, 297, 298: 열감쇠부
300: 컨트롤러(제어부)

Claims (22)

  1. 기판을 처리하는 처리실을 갖는 금속제의 용기와,
    상기 용기 내에서 회전 가능하게 마련되며, 상면에는 복수의 기판 적재면이 원주형으로 배치되는 기판 적재 플레이트와,
    상기 복수의 기판 적재면에 적재된 기판을 가열하는 가열부와,
    상기 가열부와 상기 용기 사이에 마련된 제1 열감쇠부와,
    상기 처리실에 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 기판 적재 플레이트를 회전시키는 지지부
    를 갖고,
    상기 지지부는,
    상기 기판 적재 플레이트를 고정하는 금속제의 코어부와,
    상기 코어부와 상기 처리실 사이에 배치되는 제2 커버를 갖고,
    제3 열감쇠부는 상기 제2 커버에 마련됨과 함께, 상기 코어부와 공간을 통하여 인접하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용기의 저부에는, 상기 처리실과 분위기가 격리되고, 금속벽과 석영제의 창과 상기 가열부로 구성되는 히터 유닛이 마련되고,
    상기 제1 열감쇠부는, 상기 가열부와 상기 금속벽 사이에 배치되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 용기의 저부에는, 금속제의 배기 구조와, 상기 배기 구조에 인접하는 제1 커버가 마련되고,
    제2 열감쇠부는 상기 제1 커버 중, 상기 배기 구조와 대향하는 측에 마련되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 열감쇠부와 상기 배기 구조 사이에는 공간을 통하여 인접되는, 기판 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 제3 열감쇠부는, 석영의 미립자를 표면에 코팅한 커버로서 구성되는 기판 처리 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제2 열감쇠부는, 석영의 미립자를 표면에 코팅한 커버로서 구성되는, 기판 처리 장치.
  8. 삭제
  9. 제3항에 있어서, 상기 제2 열감쇠부는, 석영의 미립자를 표면에 코팅한 커버로서 구성되는, 기판 처리 장치.
  10. 삭제
  11. 제2항에 있어서, 상기 제3 열감쇠부는, 석영의 미립자를 표면에 코팅한 커버로서 구성되는, 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 용기의 저부에는, 금속제의 배기 구조와, 상기 배기 구조에 인접하는 제1 커버가 마련되고,
    제2 열감쇠부는 상기 제1 커버 중, 상기 배기 구조와 대향하는 측에 마련되는, 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 열감쇠부와 상기 배기 구조 사이에는 공간이 마련되는, 기판 처리 장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서, 상기 제3 열감쇠부는, 석영의 미립자를 표면에 코팅한 커버로서 구성되는, 기판 처리 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제2 열감쇠부는, 석영의 미립자를 표면에 코팅한 커버로서 구성되는, 기판 처리 장치.
  17. 제12항에 있어서, 상기 제2 열감쇠부는, 석영의 미립자를 표면에 코팅한 커버로서 구성되는, 기판 처리 장치.
  18. 삭제
  19. 제1항에 있어서, 상기 제3 열감쇠부는, 석영의 미립자를 표면에 코팅한 커버로서 구성되는, 기판 처리 장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기 제1 열감쇠부는, 석영의 미립자를 표면에 코팅한 커버로서 구성되는, 기판 처리 장치.
  21. 기판을 금속제의 용기에 마련된 처리실에 반송하는 공정과,
    상기 기판을, 상기 용기 내에서 회전 가능하게 마련되며, 상면에는 복수의 기판 적재면이 원주형으로 배치되는 기판 적재 플레이트에 적재하는 공정과,
    상기 기판 적재 플레이트를 회전시키면서, 가스 공급부가 상기 처리실에 가스를 공급함과 함께,
    가열부로부터 상기 용기로의 열에너지를 상기 용기와 가열부 사이에 마련된 제1 열감쇠부가 감쇠시키고, 상기 가열부로부터 상기 기판 적재 플레이트를 고정하는 금속제의 코어부로의 열에너지를, 상기 코어부와 상기 처리실 사이에 배치되는 제2 커버에 마련됨과 함께, 상기 코어부와 공간을 통하여 인접하도록 구성되는 제3 열감쇠부가 감쇠시키면서, 상기 가열부가 상기 기판을 가열하는 공정
    을 갖는, 반도체 장치의 제조 방법.
  22. 기판을 금속제의 용기에 마련된 처리실에 반송하는 수순과,
    상기 기판을, 상기 용기 내에서 회전 가능하게 마련되며, 상면에는 복수의 기판 적재면이 원주형으로 배치되는 기판 적재 플레이트에 적재하는 수순과,
    상기 기판 적재 플레이트를 회전시키면서, 가스 공급부가 상기 처리실에 가스를 공급함과 함께,
    가열부로부터 상기 용기로의 열에너지를 상기 용기와 가열부 사이에 마련된 제1 열감쇠부가 감쇠시키고, 상기 가열부로부터 상기 기판 적재 플레이트를 고정하는 금속제의 코어부로의 열에너지를, 상기 코어부와 상기 처리실 사이에 배치되는 제2 커버에 마련됨과 함께, 상기 코어부와 공간을 통하여 인접하도록 구성되는 제3 열감쇠부가 감쇠시키면서, 상기 가열부가 상기 기판을 가열하는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는, 프로그램을 저장하는 기록 매체.
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