KR102473880B1 - 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램 - Google Patents

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

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나오야 미야시타
고에이 구리바야시
도모시 다니야마
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Abstract

처리 용기 내에서 기판 상에 막을 형성하는 처리를 행한 후, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내에 부착된 퇴적물을 제거하는 공정을 갖고, 상기 퇴적물을 제거하는 공정은, 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스를 공급함과 함께, 소정의 제1 압력을 유지하도록 진공 펌프로 배기하는 제1 공정과, 상기 클리닝 가스의 공급을 정지하고, 상기 처리 용기 내의 상기 클리닝 가스 및 상기 클리닝 가스에 의한 반응 생성물을 배기하는 제2 공정과, 상기 처리 용기 내를 상기 제1 압력보다 낮은 제2 압력 이하로 유지하면서, 상기 처리 용기와 상기 진공 펌프를 접속하고 있는 배기관을 냉각하는 제3 공정을 순차 반복해서 행하는 것이며, 상기 제3 공정은, 상기 배기관의 온도가 상기 제2 온도 이하이었을 때는, 상기 제1 온도 이하로 될 때까지 계속하지 않고 소정 시간 내에 상기 냉각하는 것을 완료한다.

Description

클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램
본 개시는, 클리닝 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 디바이스나 집적 회로(이하, 전자 디바이스 등이라고 칭함)의 제조 공정의 일 공정으로서, 처리실 내의 기판에 대하여 원료 가스나 반응 가스를 공급하여, 기판 상에 막을 형성하는 성막 처리가 행하여지는 경우가 있다. 성막 처리를 행하면, 처리실 내에 퇴적물이 부착되는 경우가 있다. 그 때문에, 성막 처리를 행한 후, 기판을 처리하는 처리실 내에 클리닝 가스를 공급하고, 배기관을 통해서 상기 처리실 내의 상기 클리닝 가스를 배기함으로써, 상기 처리실 내를 클리닝하는 공정과, 상기 배기관 내에 대한 상기 클리닝 가스의 유통을 실질적으로 정지한 상태를 유지함으로써 상기 배기관을 냉각하는 공정을 교대로 반복하는 클리닝 방법이 알려져 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2016-012701호 공보).
상술한 클리닝 처리를 행하면, 배기관을 냉각하는 공정에서 매회 냉각 대기 시간이 발생하기 때문에, 클리닝 처리에 시간이 걸려버린다.
본 개시는 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 전자 디바이스 등의 제조 스루풋을 향상시키는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 개시의 일 양태에 의하면,
처리 용기 내에서 기판 상에 막을 형성하는 처리를 행한 후, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내에 부착된 퇴적물을 제거하는 공정을 갖고,
상기 퇴적물을 제거하는 공정은,
상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스를 공급함과 함께, 소정의 제1 압력을 유지하도록 진공 펌프로 배기하는 제1 공정과,
상기 클리닝 가스의 공급을 정지하고, 상기 처리 용기 내의 상기 클리닝 가스 및 상기 클리닝 가스에 의한 반응 생성물을 배기하는 제2 공정과,
상기 처리 용기 내를 상기 제1 압력보다 낮은 제2 압력 이하로 유지하면서, 상기 처리 용기와 상기 진공 펌프를 접속하고 있는 배기관을 냉각하는 제3 공정
을 순차 반복해서 행하는 것이며,
상기 제3 공정은, 상기 제2 공정에서 상기 제3 공정으로 천이할 때에 있어서의 상기 배기관의 온도가, 제1 온도보다 높은 제2 온도보다 높았을 때는, 상기 배기관의 온도가 상기 제1 온도 이하로 될 때까지 상기 냉각하는 것을 계속하고, 상기 배기관의 온도가 상기 제2 온도 이하이었을 때는, 상기 제1 온도 이하로 될 때까지 계속하지 않고 소정 시간 내에 상기 냉각하는 것을 완료하는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 전자 디바이스 등의 제조 스루풋을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 개시의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 2는 본 개시의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 일부의 개략 구성도이며, 반응관의 횡단면도이다.
도 3은 본 개시의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 제어부를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 형태의 성막 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 형태의 제1 클리닝에서의 처리 타이밍, 가스 공급 타이밍, 반응실의 압력, 및 배기관의 온도를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 형태의 제1 클리닝에서의 처리 타이밍, 가스 공급 타이밍, 및 배기관의 온도를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 형태의 클리닝 처리의 로직을 나타내는 흐름도이다.
<일 실시 형태>
전자 디바이스 등의 제조 스루풋을 향상시키기 위해서는, 복수회의 성막 시마다 행하여지는 클리닝의 1회당 시간을 단축하는 것에 더하여, 클리닝의 주기를 늘리는 것이 중요하다. 그러기 위해서는 클리닝의 미완료가 축적되지 않도록 하는 것이 효과적이다. 이하, 본 개시의 일 실시 형태에 대해서 도 1 내지 도 7을 사용해서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시한 바와 같이, 처리로(202)는, 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보유 지지판으로서의 히터 베이스(도시하지 않음)에 지지됨으로써 수직으로 거치되어 있다. 히터(207)는, 후술하는 바와 같이 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원형으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료에 의해, 하단부가 개방되고, 상단부가 평탄한 형상의 벽체로 폐색된 천장이 있는 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 측면은, 원통 형상으로 형성된 원통부(209)와, 원통부(209)의 외벽에 마련된 가스 공급 에어리어로서의 공급 버퍼(222)와 가스 배기 에어리어로서의 배기 버퍼(224)를 구비하고 있다. 반응관(203)의 원통부(209)의 내부에는, 처리실(201)이 형성되어 있다. 처리실(201)은, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 처리 가능하게 구성되어 있다. 또한, 처리실(201)은, 웨이퍼(200)를 수평 자세로 반응관(18)의 관축 방향(즉 수직 방향)으로 다단으로 정렬한 상태에서 보유 지지 가능한 보트(217)를 수용 가능하게 구성되어 있다.
공급 버퍼(222)는, 볼록부가 원통부(209)의 일측면의 외측에 돌출되도록 형성되어 있다. 공급 버퍼(222)의 외벽은, 반응관(203)의 외벽의 일부로서, 외측에 원통부(209)의 외경보다도 크고, 원통부(209)와 동심의 원호형으로 형성되어 있다. 공급 버퍼(222)는, 하단부가 개방되고, 상단부가 평탄한 형상의 벽체로 폐색된 천장이 있는 형상으로 구성되어 있다. 공급 버퍼(222)는, 후술하는 노즐(340a 내지 340c)이 수용되는 공간과, 가스를 흘리는 덕트와, 압력을 조정해서 공급량을 공간적으로 균일화하는 버퍼와, 가스의 열분해 반응을 적절한 장소에서 일으키게 하기 위한 가스 예열기 중 1개 이상으로서 기능할 수 있다. 공급 버퍼(222)와 원통부(209) 내의 사이의 경계를 구성하는 벽체인 경계벽(252)에는, 노즐(340a)로부터의 가스를 원통부(209) 내에 도입하기 위한 가스 공급 슬릿(공급 구멍)(235)이 형성되어 있다. 경계벽(252)은, 원통부(209)의 본래의 원통 형상의 일부분이며, 그 외측면은, 공급 버퍼(222)에 면하는 측면 부분을 구성한다.
원통부(209)의 공급 버퍼(222)가 형성된 일측면에 대향하는 타측면에는, 배기 버퍼(224)가 형성된다. 배기 버퍼(224)는, 공급 버퍼(222)와의 사이에 처리실(201)의 웨이퍼(200)가 수용되는 영역을 사이에 두도록 배치되어 있다. 배기 버퍼(224)는, 원통부(209)의 측면이며 공급 버퍼(222)가 형성된 측에 대향하는 개소에, 외측으로 돌출되도록 형성되어 있다. 배기 버퍼(224)의 외벽은, 반응관(203)의 외벽의 일부로서, 외측에 원통부(209)의 외경보다도 크고, 원통부(209)와 동심원형으로 형성되어 있다. 배기 버퍼(224)는, 하단부와 상단부가 평탄한 형상의 벽체로 폐색된 천장이 있는 형상으로 구성되어 있다. 배기 버퍼(224)와 원통부(209) 내의 사이의 경계를 구성하는 벽체인 경계벽(254)에는, 그것들을 연통시키는 배기 버퍼 슬릿(배기 구멍)(236)이 형성되어 있다. 경계벽(254)은, 원통부(209)의 일부이며, 그 외측면은, 배기 버퍼(224)에 면하는 측면 부분을 구성한다. 일례로서, 공급 버퍼(222)와 배기 버퍼는, 그것들의 내부 형상이 거의 동일해지도록 구성할 수 있다.
반응관(203)의 하단은, 원통체형의 매니폴드(226)에 의해 지지되어 있다. 매니폴드(226)는, 예를 들어 니켈 합금이나 스테인리스 등의 금속으로 형성되거나, 혹은 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 형성되어 있다. 매니폴드(226)의 상단부에는 플랜지가 형성되어 있고, 이 플랜지 상에 반응관(203)의 하단부를 설치해서 지지한다. 이 플랜지와 반응관(203)의 하단부의 사이에는 O링 등의 기밀 부재(220)를 개재시켜서 반응관(203) 내를 기밀 상태로 하고 있다.
매니폴드(226)의 하단의 개구부에는, 시일 캡(219)이 O링 등의 기밀 부재(220)를 통해서 기밀하게 설치되어 있어, 반응관(203)의 하단의 개구부측, 즉 매니폴드(226)의 개구부를 기밀하게 막도록 되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 니켈 합금이나 스테인리스 등의 금속으로 형성되고, 원반형으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)은, 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 그 외측을 덮도록 구성되어도 된다.
시일 캡(219) 상에는 보트(217)를 지지하는 보트 지지대(218)가 마련되어 있다. 보트 지지대(218)는, 예를 들어 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 구성되어 단열부로서 기능함과 함께 보트를 지지하는 지지체로 되어 있다. 보트(217)는, 보트 지지대(218) 상에 세워 설치되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 구성되어 있다. 보트(217)는, 도시하지 않은 보트 지지대에 고정된 저판과 그 상방에 배치된 천장판을 갖고 있으며, 저판과 천장판의 사이에 복수개의 지주가 가설된 구성을 갖고 있다. 보트(217)에는 복수매의 웨이퍼(200)가 보유 지지되어 있다. 복수매의 웨이퍼(200)는, 서로 일정 간격을 두면서 수평 자세를 유지하면서 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 반응관(203)의 관축 방향으로 다단으로 적재되어 보트(217)의 지주에 지지되어 있다.
시일 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는 보트를 회전시키는 보트 회전 기구(267)가 마련되어 있다. 보트 회전 기구(267)의 회전축(265)은, 시일 캡을 관통해서 보트 지지대(218)에 접속되어 있어, 보트 회전 기구(267)에 의해, 보트 지지대(218)를 통해서 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시킨다.
시일 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 마련된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되어, 이에 의해 보트(217)를 처리실(201) 내에 대하여 반입 반출하는 것이 가능하게 되어 있다.
매니폴드(226)에는, 노즐(340a 내지 340c)을 지지하는 노즐 지지부(350a 내지 350c)가, L자형으로 굴곡되어 매니폴드(226)를 관통하도록 해서 설치되어 있다. 여기에서는, 3개의 노즐 지지부(350a 내지 350c)가 설치되어 있다. 노즐 지지부(350a 내지 350c)는, 예를 들어 니켈 합금이나 스테인리스 등의 재료로 형성된다. 노즐 지지부(350a 내지 350c)의 반응관(203)측의 일단에는 반응관(203) 내에 가스를 공급하는 가스 공급관(310a 내지 310c)이 각각 접속되어 있다. 또한, 노즐 지지부(350a 내지 350c)의 타단에는 노즐(340a 내지 340c)이 각각 접속되어 있다. 노즐(340a 내지 340c)은, 예를 들어 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료로 형성된다.
노즐(340a 내지 340c)은, 일례로서 공급 버퍼(222) 내의 하부로부터 상부에, 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 마련되어 있다. 노즐(340a 내지 340c)은, 가스를 토출하는 가스 공급 구멍(232a 내지 232c)을 각각 갖는다. 가스 공급 구멍(232a 내지 232c)의 적어도 하나는, 각각 반응관(203)의 중심을 향하도록, 배기 버퍼 슬릿(236)과 동일수 개구될 수 있다. 이와 같이, 공급 버퍼(222)에는, 3개의 노즐(340a 내지 340c)이 마련되어 있어, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
이상의 처리로(202)에서는, 뱃치 처리되는 복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 대하여 다단으로 적층된 상태에서, 보트(217)가 보트 지지대(218)로 지지되면서 처리실(201)에 삽입되고, 히터(207)가 처리실(201)에 삽입된 웨이퍼(200)를 소정의 온도로 가열하도록 되어 있다.
가스 공급관(310a)에는, 상류 방향으로부터 차례로, 제1 처리 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급원(도시 생략), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241a) 및 개폐 밸브인 밸브(330a)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(310b)에는, 상류 방향으로부터 차례로, 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급원(도시 생략), 유량 제어기인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241b) 및 개폐 밸브인 밸브(330b)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(310c)에는, 상류 방향으로부터 차례로, 제3 처리 가스를 공급하는 제3 처리 가스 공급원(도시 생략), 유량 제어기인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241c) 및 개폐 밸브인 밸브(330c)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(310a 내지 310c)의 밸브(330a 내지 330c)보다도 하류측에는, 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(310d), 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급관(310e, 310f)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(310d 내지 310f)에는, 상류 방향으로부터 차례로, 제4 처리 가스 내지 제6 처리 가스를 공급하는 제4 처리 가스 공급원(도시 생략) 내지 제6 처리 가스 공급원(도시 생략), 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(241d 내지 241f) 및 개폐 밸브인 밸브(330d 내지 330f)가 각각 마련되어 있다.
주로, 가스 공급관(310a), MFC(320a), 밸브(330a)에 의해 제1 처리 가스 공급계가 구성된다. 제1 처리 가스 공급원, 노즐 지지부(350a), 노즐(340a)을 제1 처리 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 또한, 주로, 가스 공급관(310b), MFC(320b), 밸브(330b)에 의해 제2 처리 가스 공급계가 구성된다. 제2 처리 가스 공급원, 노즐 지지부(350b), 노즐(340b)을 제2 처리 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 또한, 주로, 가스 공급관(310c), MFC(320c), 밸브(330c)에 의해 제3 처리 가스 공급계가 구성된다. 제3 처리 가스 공급원, 노즐 지지부(350c), 노즐(340c)을 제3 처리 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다.
또한, 주로, 가스 공급관(310d), MFC(320d), 밸브(330d)에 의해 제4 처리 가스 공급계가 구성된다. 제4 처리 가스 공급원, 노즐 지지부(350a), 노즐(340a)을 제4 처리 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 또한, 주로, 가스 공급관(310e), MFC(320e), 밸브(330e)에 의해 제5 처리 가스 공급계가 구성된다. 제5 처리 가스 공급원, 노즐 지지부(350b), 노즐(340b)을 제5 처리 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 또한, 주로, 가스 공급관(310f), MFC(320f), 밸브(330f)에 의해 제6 처리 가스 공급계가 구성된다. 제6 처리 가스 공급원, 노즐 지지부(350c), 노즐(340c)을 제6 처리 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다.
또한, 본 명세서에서, 처리 가스라는 말을 사용한 경우에는, 제1 처리 가스만을 포함하는 경우, 제2 처리 가스만을 포함하는 경우, 제3 처리 가스만을 포함하는 경우, 또는 그것들 모두를 포함하는 경우가 있다. 또한, 처리 가스 공급계라는 말을 사용한 경우에는, 제1 처리 가스 공급계만을 포함하는 경우, 제2 처리 가스 공급계만을 포함하는 경우, 제3 처리 가스 공급계만을 포함하는 경우, 또는 그것들 모두를 포함하는 경우가 있다.
제1 처리 가스 공급원으로부터는, 소정 원소를 포함하는 원료 가스로서, 예를 들어 소정 원소로서의 Si 및 할로겐 원소를 포함하는 할로실란 원료 가스가 공급되도록 구성되어 있다.
할로실란 원료 가스란, 기체 상태의 할로실란 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 할로실란 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 할로실란 원료 등이다. 할로실란 원료란, 할로겐기를 갖는 실란 원료이다. 할로겐기에는, 클로로기, 플루오로기, 브로모기, 요오드기 등이 포함된다. 즉, 할로겐기에는, 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등의 할로겐 원소가 포함된다. 할로실란 원료는, 할로겐화물의 일종이라고도 할 수 있다. 본 명세서에서 「원료」라는 말을 사용한 경우에는, 「액체 상태인 액체 원료」를 의미하는 경우, 「기체 상태인 원료 가스」를 의미하는 경우, 또는 그 양쪽을 의미하는 경우가 있다.
할로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 Si 및 Cl을 포함하는 원료 가스, 즉, 클로로실란 원료 가스를 사용할 수 있다. 클로로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스를 사용할 수 있다. HCDS는 그 조성에 수소 원소를 포함하지 않는다. HCDS와 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 사용하는 경우에는, 액체 원료를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 원료 가스(HCDS 가스)로서 공급하게 된다.
제2 처리 가스 공급원으로부터는, 원료 가스와는 화학 구조(분자 구조)가 다른 반응 가스로서, 예를 들어 탄소(C) 함유 가스가 공급되도록 구성되어 있다. 탄소 함유 가스로서는, 예를 들어 탄화수소계 가스를 사용할 수 있다. 탄화수소계 가스는, C 및 H의 2원소만으로 구성되는 물질이라고도 할 수 있으며, 후술하는 기판 처리 공정에서 C 소스로서 작용한다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 프로필렌(C3H6) 가스를 사용할 수 있다.
또한, 제2 처리 가스 공급원으로부터는, 원료 가스와는 화학 구조가 다른 반응 가스로서, 예를 들어 산소(O) 함유 가스가 공급되도록도 구성되어 있다. 산소 함유 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서, 산화 가스, 즉, O 소스로서 작용한다. 산소 함유 가스로서는, 예를 들어 산소(O2) 가스를 사용할 수 있다.
또한, 제2 처리 가스 공급원으로부터는, 원료 가스와는 화학 구조가 다른 반응 가스로서, 예를 들어 보란 등의 붕소(B) 함유 가스가 공급되도록 구성되어도 된다.
또한, 제3 처리 가스 공급원으로부터는, 원료 가스와는 화학 구조가 다른 반응 가스로서, 예를 들어 질소(N) 함유 가스가 공급되도록 구성되어 있다. 질소 함유 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 등의 질화수소계 가스를 사용할 수 있다. 질화수소계 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서, 질화 가스, 즉, N 소스로서 작용한다.
제4 처리 가스 공급원으로부터는, 클리닝 가스로서, 불소계 가스가 공급되도록 구성되어 있다. 불소계 가스로서는, 예를 들어 불소(F2) 가스를 사용할 수 있다.
제5 처리 가스 공급원으로부터는, 클리닝 가스로서, 상술한 불소계 가스에 의한 에칭 반응을 촉진시키는 반응 촉진 가스가 공급되도록 구성되어 있다. 반응 촉진 가스로서는, 예를 들어 일산화질소(NO) 가스를 사용할 수 있다.
제6 처리 가스 공급원으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들어 질소(N2) 가스가 공급되도록 구성되어 있다. 제1 내지 제6 처리 가스 공급원과, 노즐(340a 내지 340c)의 접속은, 상술한 방법에 한정되지 않고, 다양한 조합이 허용될 수 있다. 예를 들어, 퍼지 가스는 모든 노즐에 공급될 수 있고, 불소 가스와 NO 가스는 사전에 혼합되어, 1개의 노즐에 공급될 수 있다.
가스 배기 에어리어(224)의 하부에는 배기구(230)가 마련되어 있다. 배기구(230)는, 배기관(232)에 유체 연통하면서 접속되어 있다. 배기관(232)에는 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 통해서 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있어, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)으로 되도록 진공 배기할 수 있게 구성되어 있다. 진공 펌프(246)의 하류측의 배기관(232)은, 폐가스 처리 장치(도시하지 않음) 등에 접속되어 있다. 또한, APC 밸브(244)는, 밸브를 개폐해서 처리실(201) 내의 진공 배기·진공 배기 정지를 할 수 있고, 또한 밸브 개방도(컨덕턴스)를 조절해서 배기 속도를 제어하여, 처리실(201) 내의 압력 조정을 할 수 있게 되어 있는 개폐 밸브이다. 주로, 배기관(232), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 또한, 진공 펌프(246)도 배기계에 포함해도 된다.
반응관(203) 내에는 온도 검출기로서의 후술하는 온도 센서(238)가 설치되어 있어, 온도 센서(238)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 공급 전력을 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 되도록 구성되어 있다. 또한, 배기관(232)에는, 배기관(232)의 온도를 측정하는 온도 검출기로서 온도 센서(231a)가 배치되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 가스 공급 에어리어(222) 및 가스 배기 에어리어(224)의 내부에는, 각 에어리어 내 공간을 복수의 공간으로 구획하는 내벽(248, 250)이 형성되어 있다. 내벽(248, 250)은, 반응관(203)과 동일 재료로 형성되고, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 형성되어 있다. 여기에서는, 각각 2개의 내벽을 구비하여, 3개의 공간으로 구획되어 있다.
공급 버퍼(222) 내를 구획하는 2개의 내벽(248)은, 공급 버퍼(222)를 하단측으로부터 상단측에 이르기까지 구획하여, 각각 격리된 3개의 공간을 형성하도록 마련되어 있다. 공급 버퍼(222)의 각 공간에는, 노즐(340a 내지 340c)이 각각 설치되어 있다. 내벽(248)에 의해, 각 노즐(340a 내지 340c)은 각각 독립된 공간 내에 설치되기 때문에, 각 노즐(340a 내지 340c)로부터 공급되는 처리 가스가 공급 버퍼(222) 내에서 혼합되는 것을 억제할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 공급 버퍼(222) 내에서 처리 가스가 혼합되어 박막이 형성되거나, 부생성물이 생성되거나 하는 것을 억제할 수 있다. 적합하게는, 내벽(248)은, 공급 버퍼(222)를 하단으로부터 상단에 이르기까지 구획하여, 각각 격리된 3개의 공간을 형성하도록 마련하면 된다.
배기 버퍼(224) 내를 구획하는 2개의 내벽(250)은, 배기 버퍼(224)를 하단측으로부터 상단측에 이르기까지 구획하여, 각각 격리된 3개의 공간을 형성하도록 마련되어 있다. 적합하게는, 내벽(250)은, 가스 배기 에어리어(224)를 그 상단으로부터 배기구(230) 바로 위에 이르기까지 구획하여, 각각 격리된 3개의 공간을 형성하도록 마련하면 된다.
배기의 목적에 있어서 내벽(250)은 반드시 필요해지는 것은 아니지만, 배기 버퍼(224)를 공급 버퍼(222)와 대칭인 형상으로 구성하는 것은, 제작 비용의 저감 외에, 치수 정밀도, 기계적인 강도, 및 온도의 균일성의 향상 등의 장점이 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제어부인 컨트롤러(280)는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통해서 CPU(121a)와 데이터 교환 가능하게 구성되어 있다. 컨트롤러(280)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 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 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(280)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히 프로그램이라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(241a 내지 241f), 밸브(330a 내지 330f), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(231a, 238), 보트 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, MFC(241a 내지 241f)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(330a 내지 330f)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(238)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 보트 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(280)는, 전용의 컴퓨터로서 구성되어 있는 경우에 한하지 않고, 범용의 컴퓨터로서 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)(123)를 준비하여, 이 외부 기억 장치(123)를 사용해서 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해, 본 실시 형태의 컨트롤러(280)를 구성할 수 있다. 단, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은, 외부 기억 장치(123)를 통해서 공급하는 경우에 한하지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여, 외부 기억 장치(123)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
(2) 성막 처리
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 막을 형성하는 시퀀스 예에 대해서, 도 4를 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
도 4에 도시하는 성막 시퀀스에서는, 기판으로서의 웨이퍼(200)에 대하여 질화 가스로서 NH3 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 표면을 전처리하는 표면 처리 스텝을 행한 후,
웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스로서 HCDS 가스를 공급하는 스텝 1과,
웨이퍼(200)에 대하여 탄소 함유 가스로서 C3H6 가스를 공급하는 스텝 2와,
웨이퍼(200)에 대하여 산화 가스로서 O2 가스를 공급하는 스텝 3과,
웨이퍼(200)에 대하여 질화 가스로서 NH3 가스를 공급하는 스텝 4
를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 Si, O, C 및 N을 포함하는 막으로서 실리콘 산탄질화막(SiOCN막)을 형성한다.
일례로서, 스텝 1 내지 4를 비동시에 순차 행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 행할 수 있고, 혹은 스텝 1 내지 4의 일부를 동시에 행할 수도 있다. 본 실시 형태에서, 사이클을 소정 횟수 행한다는 것은, 이 사이클을 1회 혹은 복수회 행하는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서는, 상술한 성막 시퀀스를, 이하와 같이 나타내는 경우도 있다.
NH3→(HCDS→C3H6→O2→NH3)×n → SiOCN막
또한, 본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나, 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등의 적층체(집합체)」를 의미하는 경우가 있다.
또한, 조성에 탄소나 산소를 포함할 필요가 없을 경우에는, 스텝 2 및 스텝 3은 생략되고, 그 경우 Si3N4막이 퇴적될 수 있다.
여기에서, 기판 처리 장치를 사용한 1뱃치분의 성막 처리의 개요를 설명한다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 보유 지지한 보트(217)는 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220b)을 통해서 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태가 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)으로 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다. 진공 펌프(246)는, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 상시 작동시킨 상태로 유지된다.
또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 성막 온도로 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(238)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 정도가 피드백 제어된다. 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)를 성막 온도로 가열함으로써, 반응관(203)의 내벽, 보트(217)의 표면 등은, 성막 온도로 가열된다. 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
또한, 보트 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 보트 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은, 적어도, 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
(SiOCN막 형성 공정)
계속해서, 후술하는 표면 개질 스텝을 행하고, 그 후, 다음의 4개의 스텝, 즉, 스텝 1 내지 4를 순차 실행한다.
[표면 개질 스텝]
(NH3 가스 공급)
이 스텝에서는, 가스 공급관(310c) 내에 NH3 가스를 흘리도록 하고, 밸브(330c)를 개방한다. NH3 가스는, MFC(241c)에 의해 유량 조정되어, 성막 온도로 가열된 노즐(340c)로부터 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(232)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)는 열로 활성화된 NH3 가스에 폭로되게 된다. 이때 동시에 밸브(330f)를 개방하여, 가스 공급관(310f) 내에 N2 가스를 흘린다. 가스 공급관(310f) 내를 흐른 N2 가스는, NH3 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(232)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 6000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(241a)로 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241c)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내에서의 NH3 가스의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 5941Pa의 범위 내의 압력으로 한다. NH3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 600초의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가 예를 들어 250 내지 700℃, 바람직하게는 300 내지 650℃, 보다 바람직하게는 350 내지 600℃의 범위 내의 온도가 되는 온도로 설정한다. NH3 가스는, 상기와 같은 조건 하에서 열적으로 활성화된다. NH3 가스를 열로 활성화시켜서 공급하는 편이, 소프트한 반응을 생기게 할 수 있어, 후술하는 표면 개질을 소프트하게 행할 수 있다.
웨이퍼(200)의 최표면(SiOCN막을 형성할 때의 하지면)에 대하여 활성화된 NH3 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면이 개질된다. 개질의 예로서, 웨이퍼(200)의 최표면에 NH3 혹은 전구체가 흡착되거나, 해리 흡착까지 진행되거나, 또한 웨이퍼(200)의 최표면이 질화되거나, 이들의 2개 이상이 병행해서 일어나는 경우가 있다. 표면 개질 후의 웨이퍼(200)의 최표면은, 후술하는 스텝 1에서 HCDS가 흡착되기 쉬워, Si가 퇴적되기 쉬운 표면 상태가 된다. 즉, 표면 개질 스텝에서 사용하는 NH3 가스는, HCDS나 Si의 웨이퍼(200)의 최표면에의 흡착이나 퇴적을 촉진시키는 흡착 및 퇴적 촉진 가스로서 작용하게 된다.
(잔류 가스 제거)
표면 개질이 완료된 후, 밸브(330c)를 닫아, NH3 가스의 공급을 정지한다. 이때, APC 밸브(244)는 개방한 채로 두고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 표면 개질에 기여한 후의 NH3 가스를 처리실(201) 내로부터 실질적으로 배제한다. 이때, 밸브(330f)는 개방한 채로 두고, N2 가스의 처리실(201) 내에의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하여, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
이 문맥에 있어서, 실질적으로 배제란, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 되어, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 되는 것을 의미한다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행하여지는 스텝 1에서 악영향이 생기지 않는다. 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없어, 예를 들어 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양의 N2 가스를 공급함으로써, 스텝 2에서 악영향이 생기지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축할 수 있고, N2 가스의 소비를 필요 최소한으로 억제하는 것도 가능하게 된다.
질소 함유 가스로서는, NH3 가스 외에, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스나, 이들 화합물을 포함하는 가스 등을 사용할 수 있다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 Ar 가스, He 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
[스텝 1]
(HCDS 가스 공급)
표면 개질 스텝이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(330a, 330f)의 개폐 제어를, 표면 개질 스텝에서의 밸브(330c, 330f)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. HCDS 가스는, 가스 공급관(310a), 성막 온도로 가열된 노즐(340a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. MFC(241a)로 제어하는 HCDS 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 2000sccm, 바람직하게는 10 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 67 내지 2666Pa, 보다 바람직하게는 133 내지 1333Pa의 범위 내의 압력으로 한다. HCDS 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(207)의 온도는, 표면 개질 스텝과 마찬가지로, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 250 내지 700℃, 바람직하게는 300 내지 650℃, 보다 바람직하게는 350 내지 600℃의 범위 내의 온도가 되는 온도로 설정한다.
웨이퍼(200)의 온도가 700℃를 초과하면, CVD 반응이 너무 강해짐(과잉의 기상 반응이 생김)으로써, 막 두께 균일성이 악화되기 쉬워져, 그 제어가 곤란해져버린다. 웨이퍼(200)의 온도를 700℃ 이하로 함으로써, 적정한 기상 반응을 생기게 하여, 막 두께 균일성의 악화를 억제할 수 있고, 그 제어가 가능하게 된다. 특히, 웨이퍼(200)의 온도를 650℃ 이하, 나아가 600℃ 이하로 함으로써, 기상 반응보다도 표면 반응이 우세해져, 막 두께 균일성을 확보하기 쉬워져, 그 제어가 용이하게 된다.
따라서, 웨이퍼(200)의 온도는 250 내지 700℃, 바람직하게는 300 내지 650℃, 보다 바람직하게는 350 내지 600℃의 범위 내의 온도로 하는 것이 좋다.
그 밖의 처리 조건은, 예를 들어 표면 개질 스텝과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면 상에, 제1 층으로서, 예를 들어 1원자층 미만 내지 수 원자층 정도의 두께의 Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, HCDS의 물리 흡착층이어도 되고, HCDS의 화학 흡착층이어도 되고, 그 양쪽을 포함하고 있어도 된다.
제1 층의 두께가 수 원자층을 초과하면, 후술하는 스텝 3, 4에서의 개질의 작용이 제1 층의 전체에 도달하지 않게 된다. 또한, 제1 층의 두께의 최솟값은 1원자층 미만이다. 따라서, 제1 층의 두께는 1원자층 미만 내지 수 원자층 정도로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 후술하는 스텝 3, 4에서의 개질 반응의 작용을 상대적으로 높일 수 있어, 개질 반응에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 스텝 1에서의 제1 층의 형성에 요하는 시간을 단축할 수도 있다. 결과로서, 1사이클당 처리 시간을 단축할 수 있어, 총 처리 시간을 단축하는 것도 가능하게 된다.
(잔류 가스 제거)
제1 층이 형성된 후, 밸브(330a)를 닫아, HCDS 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 표면 개질 스텝과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Cl을 포함하는 Si 함유층의 형성에 기여한 후의 HCDS 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배제하지 않아도 되는 점은, 표면 개질 스텝과 마찬가지이다.
원료 가스로서는, HCDS 가스 외에, 예를 들어 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 테트라클로로실란, 즉 실리콘테트라클로라이드(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 트리실란(Si3H8, 약칭: TS) 가스, 디실란(Si2H6, 약칭: DS) 가스, 모노실란(SiH4, 약칭: MS) 가스 등의 무기 원료 가스나, 테트라키스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]4, 약칭: 4DMAS) 가스, 트리스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]3H, 약칭: 3DMAS) 가스, 비스디에틸아미노실란(Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭: 2DEAS) 가스, 비스tert-부틸아미노실란(SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭: BTBAS) 가스 등의 유기 원료 가스를 사용할 수 있다.
[스텝 2]
(C3H6 가스 공급)
스텝 1이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여, 열로 활성화된 C3H6 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(330b, 330f)의 개폐 제어를, 표면 개질 스텝에서의 밸브(330c, 330f)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. C3H6 가스는, 가스 공급관(310b), 성막 온도로 가열된 노즐(340b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. MFC(241b)로 제어하는 C3H6 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 6000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내에서의 C3H6 가스의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 5941Pa의 범위 내의 압력으로 한다. C3H6 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 200초, 바람직하게는 1 내지 120초, 보다 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 그 밖의 처리 조건은, 예를 들어 표면 개질 스텝과 마찬가지의 처리 조건으로 한다. C3H6 가스는, 상기와 같은 조건 하에서 열적으로 활성화된다.
이때, 처리실(201) 내에는 HCDS 가스는 흘리지 않고 있다. 따라서, C3H6 가스는 기상 반응을 일으키지 않고, 활성화된 상태에서 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 그 결과, 스텝 1에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1 층, 즉, Cl을 포함하는 Si 함유층 상에 탄소 함유층(C 함유층)이 형성된다. C 함유층은, C층이어도 되고, C3H6의 흡착층이어도 되고, 그 양쪽을 포함하고 있어도 된다. C 함유층은, 1분자층 미만 또는 1원자층 미만의 두께의 층, 즉, 불연속인 층이 된다. 이에 의해, 웨이퍼(200)의 최표면 상에, Si 및 C를 포함하는 제2 층이 형성되게 된다. 제2 층은, Cl을 포함하는 Si 함유층과, C 함유층을 포함하는 층이 된다.
C 함유층은 불연속인 층으로 할 필요가 있다. Cl을 포함하는 Si 함유층의 표면이 C 함유층에 의해 전체적으로 덮이면, 제2 층의 표면에 Si가 존재하지 않게 되고, 그 결과, 후술하는 스텝 3에서의 제2 층의 산화 반응이나, 후술하는 스텝 4에서의 제3 층의 질화 반응이 곤란해지는 경우가 있다. 상술한 바와 같은 처리 조건 하에서는, N이나 O는 Si와는 결합하지만, C와는 결합하기 어렵기 때문이다. 후술하는 스텝 3이나 스텝 4에서 원하는 산화 반응이나 질화 반응을 생기게 하기 위해서는, C 함유층의 Cl을 포함하는 Si 함유층 상에의 흡착 상태를 불포화 상태로 하고, 제2 층의 표면에 Si가 노출된 상태로 할 필요가 있다.
(잔류 가스 제거)
제2 층이 형성된 후, 밸브(330b)를 닫아, C3H6 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 표면 개질 스텝과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 C 함유층의 형성에 기여한 후의 C3H6 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배제하지 않아도 되는 점은, 표면 개질 스텝과 마찬가지이다.
탄소 함유 가스로서는, C3H6 가스 외에, 아세틸렌(C2H2) 가스나 에틸렌(C2H4) 가스 등의 탄화수소계 가스를 사용할 수 있다.
[스텝 3]
(O2 가스 공급)
스텝 2가 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여, 열로 활성화된 O2 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(330b, 330f)의 개폐 제어를, 표면 개질 스텝에서의 밸브(330c, 330f)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. O2 가스는, 가스 공급관(310b), 성막 온도로 가열된 노즐(340b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. MFC(241b)로 제어하는 O2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 6000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내에서의 O2 가스의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 5941Pa의 범위 내의 압력으로 한다. O2 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 그 밖의 처리 조건은, 예를 들어 표면 개질 스텝과 마찬가지의 처리 조건으로 한다. O2 가스는, 상기와 같은 조건 하에서 열적으로 활성화된다.
이때, 처리실(201) 내에는 HCDS 가스도 C3H6 가스도 흘리지 않고 있다. 따라서, O2 가스는 기상 반응을 일으키지 않고, 활성화된 상태에서 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 O2 가스는, 스텝 2에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 Si 및 C를 포함하는 제2 층(Cl을 포함하는 Si 함유층과, C 함유층을 포함하는 층)의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제2 층은, 논 플라스마로 열적으로 산화되어, Si, O 및 C를 포함하는 제3 층, 즉, 실리콘 산탄화층(SiOC층)으로 변화된다(개질된다). 또한, 제3 층을 형성할 때, 제2 층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, O2 가스에 의한 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 이에 의해, 제3 층은, 제2 층에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
이때, 제2 층의 산화 반응은 포화시키지 않도록 한다. 예를 들어, 스텝 1에서 수 원자층의 두께의 Cl을 포함하는 Si 함유층을 형성하고, 스텝 2에서 1원자층 미만의 두께의 C 함유층을 형성한 경우에는, 그 표면층(표면의 1원자층)의 적어도 일부를 산화시킨다. 이 경우, 제2 층의 전체를 산화시키지 않도록, 제2 층의 산화 반응이 불포화가 되는 조건 하에서 산화를 행한다.
이때, 특히 N2 가스에 의한 O2 가스의 희석율을 높이거나(농도를 저하시키거나), O2 가스의 공급 시간을 단축하거나 해서, 상술한 처리 조건을 조정하도록 해도 된다. 이에 의해, 제2 층의 산화 반응을 불포화로 하면서, 균일성도 얻을 수 있다. 도 4의 성막 시퀀스는, 스텝 3에서 공급하는 N2 가스의 공급 유량을, 다른 스텝에서 공급하는 N2 가스의 공급 유량보다도 크게 함으로써, O2 가스의 분압을 내려, 산화력을 저하시키는 모습을 예시하고 있다.
스텝 3에서의 산화력을 저하시킴으로써, 산화의 과정에서, 제2 층 중으로부터 C가 탈리하는 것을 억제하기 쉬워진다. Si-C 결합보다도 Si-O 결합쪽이 결합 에너지가 크기 때문에, Si-O 결합을 형성하면 Si-C 결합이 끊어져버리는 경향이 있다.
또한, 스텝 3에서의 산화력을 저하시킴으로써, 제3 층의 최표면에 Si가 노출된 상태를 유지하여, 후술하는 스텝 4에서, 제3 층의 최표면을 질화시키는 것이 용이하게 된다. 즉, 제3 층의 최표면에, 후술하는 스텝 4의 조건 하에서 N과 결합할 수 있는 Si를 존재시켜서 둠으로써, Si-N 결합을 형성하는 것이 용이하게 된다.
(잔류 가스 제거)
제3 층이 형성된 후, 밸브(330b)를 닫아, O2 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 표면 개질 스텝과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제3 층의 형성에 기여한 후의 O2 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배제하지 않아도 되는 점은, 표면 개질 스텝과 마찬가지이다.
산화 가스로서는, O2 가스 외에, 수증기(H2O), 일산화질소(NO) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스, 오존(O3) 가스, 수소(H2) 가스+O2 가스, H2 가스+O3 가스 등의 산소 함유 가스를 사용할 수 있다.
[스텝 4]
(NH3 가스 공급)
스텝 3이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여, 열로 활성화된 NH3 가스를 공급한다.
이때의 처리 수순은, 상술한 표면 개질 스텝의 처리 수순과 마찬가지로 한다. NH3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 그 밖의 처리 조건은, 상술한 표면 개질 스텝의 처리 조건과 마찬가지로 한다. NH3 가스는, 상기와 같은 조건 하에서 열적으로 활성화된다.
이때, 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는 열적으로 활성화된 NH3 가스이며, 처리실(201) 내에는 HCDS 가스도 C3H6 가스도 O2 가스도 흘리지 않고 있다. 따라서, NH3 가스는 기상 반응을 일으키지 않고, 활성화된 상태에서 웨이퍼(200)에 도달하여, 스텝 3에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제3 층(SiOC층)의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제3 층은, 논 플라스마로 열적으로 질화되어, Si, O, C 및 N을 포함하는 제4 층, 즉, 실리콘 산탄질화층(SiOCN층)으로 변화된다(개질된다). 또한, 제4 층을 형성할 때, 제3 층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, NH3 가스에 의한 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 즉, 제3 층 중의 Cl 등의 불순물은, 제3 층 중으로부터 빼내지거나, 탈리하거나 함으로써, 제3 층으로부터 분리된다. 이에 의해, 제4 층은, 제3 층에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
또한, 웨이퍼(200)에 대하여 활성화된 NH3 가스를 공급함으로써, 제3 층이 질화되는 과정에서, 제3 층의 최표면이 개질된다. 질화의 과정에서 표면 개질 처리가 실시된 후의 제3 층의 최표면, 즉, 제4 층의 최표면은, 다음의 스텝 1에서 HCDS가 흡착하기 쉽고, Si가 퇴적되기 쉬운 표면 상태가 된다. 즉, 스텝 4에서 사용하는 NH3 가스는, HCDS나 Si의 제4 층의 최표면(웨이퍼(200)의 최표면)에의 흡착이나 퇴적을 촉진시키는 흡착 및 퇴적 촉진 가스로서도 작용하게 된다.
이때, 제3 층의 질화 반응은 포화시키지 않도록 한다. 예를 들어 스텝 1 내지 3에서 수 원자층의 두께의 제3 층을 형성한 경우에는, 그 표면층(표면의 1원자층)의 적어도 일부를 질화시키고, 전체를 질화시키지 않는 조건 하에서 질화를 행한다.
(잔류 가스 제거)
제4 층이 형성된 후, 밸브(330c)를 닫아, NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 표면 개질 스텝과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제4 층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배제하지 않아도 되는 점은, 표면 개질 스텝과 마찬가지이다.
(소정 횟수 실시)
상술한 스텝 1 내지 4를 비동시에 행하는 사이클을 1회 이상(소정 횟수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiOCN막을 형성할 수 있다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1사이클당 형성하는 SiOCN층의 두께를 원하는 막 두께보다도 작게 하여, 상술한 사이클을 원하는 막 두께가 될 때까지 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
밸브(330f)를 개방하여, 가스 공급관(310f)으로부터 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하여, 배기관(232)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(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, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서, 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출된다(보트 언로드). 처리가 끝난 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 클리닝 처리
상술한 성막 처리를 행하면, 반응관(203)의 내벽, 보트(217)의 표면 등에, SiOCN막 등의 박막을 포함하는 퇴적물이 누적된다. 즉, 이 박막을 포함하는 퇴적물이, 성막 온도로 가열된 처리실(201) 내의 부재의 표면 등에 부착되어 누적된다. 이 퇴적물의 양(두께)이, 퇴적물에 박리나 낙하가 생기기 전의 소정의 양(두께)에 달하기 전에, 클리닝 처리가 행하여진다.
클리닝 처리는,
클리닝 온도로 가열된 처리실(201) 내에, 클리닝 온도로 가열된 노즐(340a)로부터 클리닝 가스로서 불소계 가스를 공급함과 함께, 마찬가지로 가열된 노즐(340b)로부터 클리닝 가스로서 반응 촉진 가스를 공급함으로써, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 퇴적된 SiOCN이나 부생성물 등을 포함하는 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 클리닝 처리를 실시함으로써 행하여진다.
또한, 클리닝 처리에서는,
반응관(203) 내에 클리닝 가스를 공급함과 함께, 소정의 제1 압력을 유지하도록 진공 펌프로 배기하는 제1 공정으로서의 F2 FLOW 공정과,
클리닝 가스의 공급을 정지하고, 반응관(203) 내의 클리닝 가스 및 클리닝 가스에 의한 반응 생성물을 배기하는 제2 공정으로서의 VACUUM 공정과,
반응관(203) 내를 제1 압력보다 낮은 제2 압력 이하로 유지하면서, 반응관(203)과 진공 펌프를 접속하고 있는 배기관을 냉각하는 제3 공정으로서의 M.PUMP 공정
을 순차 N회 반복해서 실시한다(도 5 참조).
이하, 클리닝 처리의 일례를 설명한다.
이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
(보트 로드)
빈 보트(217), 즉, 웨이퍼(200)를 장전하고 있지 않은 보트(217)가, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내에 반입된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은 O링(220b)을 통해서 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다.
(진공 배기 및 온도 조정)
처리실(201) 내가 소정의 압력 이하(예를 들어 10Pa)로 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 또한, 처리실(201) 내가 규정 온도(C)로 되도록, 히터(207)에 의해 가열된다. 처리실(201) 내를 규정 온도(C)로 가열함으로써, 반응관(203)의 내벽, 노즐(340a 내지 340c)의 표면이나 내부(내벽), 보트(217)의 표면 등은, 규정 온도(C)로 가열된다. 처리실(201) 내의 온도가 규정 온도(C)에 도달하면, 클리닝 처리가 완료될 때까지의 동안은, 그 온도가 유지되도록 제어한다. 계속해서, 보트 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전을 개시한다. 보트(217)의 회전은, 클리닝 처리가 완료될 때까지의 동안은, 계속해서 행하여진다. 단, 보트(217)는 회전시키지 않아도 된다.
(클리닝 처리)
그 후, 도 5에 도시되는 바와 같이, 다음의 3개의 스텝, 즉, F2 FLOW 공정, VACUUM 공정, M.PUMP 공정을 순차 실행한다. 후술하는 바와 같이 F2 FLOW 공정, VACUUM 공정의 소요 시간은, 비상 정지 등의 긴급 시를 제외하고 고정이지만, M.PUMP 공정은 추가 대기 시간에 의해 연장될 수 있다.
[F2 FLOW 공정]
F2 FLOW 공정에서는, 밸브(330d)를 개방함으로써, 노즐(340a)로부터 처리실(201) 내에 F2 가스가 도입된다. 또한, 밸브(330e)를 개방함으로써, 가열된 노즐(340b)로부터 NO 가스를 도입해도 된다. 이때, 도 5의 윗쪽 그래프로 나타낸 바와 같이, MFC(241d나 241e)는, 그러한 가스가 소정의 유량(예를 들어 10slm)으로 도입되도록 제어한다. 또한, APC 밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력이, 제1 클리닝 압력, 예를 들어 100Torr로 유지된다.
이때, 가스 공급관(310f)이나 그 밖의 것으로부터 N2 가스를 흘려서, F2 가스 및 NO 가스를 각각 희석하도록 해도 된다. 가스 공급관 내를 청정하게 유지 혹은 보호할 목적으로, 모든 노즐에 최저한(예를 들어 1sccm)의 N2 가스가 상시 공급될 수 있다. 역류를 방지하기 위해서, N2 가스 유량은, 동일한 공급관으로부터 함께 흘리는 다른 가스의 유량에 의존한다. 노즐로부터의 N2 가스의 유량은 일정하게 제어되어, 예를 들어 합계 1slm 이하이다. 이것과는 별도로, 회전축(265)의 보호나 저온부에의 부생성물의 부착 방지를 목적으로 한 축 퍼지 가스가, 소정의 유량(예를 들어 1slm 이하)으로 공급되어 처리실(201) 내에 도입될 수 있다.
F2 FLOW 공정의 초기에 있어서, 압력이 목표 이하이기 때문에, APC 밸브(244)는 완전 폐쇄로 될 수 있다. 처리실(201) 내가 100Torr에 도달하면, APC 밸브(244)는 그 개방도를 변화시키면서 압력 제어를 행한다. 그 결과, 압력은, 도 5의 중앙의 그래프로 나타낸 바와 같이 천이한다.
클리닝 가스는, 처리실(201) 내를 통과해서 배기관(232)으로부터 배기될 때, 처리실(201) 내의 부재, 예를 들어 반응관(203)의 내벽, 노즐(340a 내지 340c)의 표면, 보트(217)의 표면 등에 접촉한다. 그리고, 클리닝 가스와 퇴적물이 화학 반응하여, 퇴적물은 보다 증기압이 낮은 물질(생성 가스)로 변화함으로써, 기화해서 제거된다. 이 반응을 통해서, 기체의 총 몰수는, 예를 들어 하기의 반응과 같이 증가할 수 있다.
F2+2NH4Cl → 2NH3+2HF+Cl2
이 클리닝 가스에 의한 반응은 통상, 발열 반응이며, 배기관(232)에 유입하는 미반응 클리닝 가스, N2 가스 및 생성 가스의 혼합물은, 고온으로 되어 있다. 배기관(232)의 APC 밸브(244)보다도 상류측(처리실(201)측)에서의 온도가, 도 5의 아랫쪽 그래프에 나타내어진다. 배기관(232)의 온도는, 클리닝 가스의 도입에 의한 압력의 상승에 연동하여 상승한다.
[VACUUM 공정]
F2 FLOW 공정의 개시부터 미리 설정된 가스 공급 시간이 경과하면, 밸브(330d, 330e)를 닫아 F2 FLOW 공정을 종료하고, VACUUM 공정을 개시한다. VACUUM 공정에서는, 처리실(201) 내에의 클리닝 가스의 공급을 정지하고, APC 밸브(244)가 개방된 상태를 유지하여, 배기관(232)을 통해서 처리실(201) 내의 클리닝 가스 등을 배기한다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 처리실(201) 내의 압력은, 소정의 레이트(예를 들어 -2000Pa/s)로 완만하게 감소하도록 APC 밸브(244)에 의해 제어된다. VACUUM 공정은, 소정의 압력(100Torr)으로부터 소정의 레이트로 감압하고 있으므로, 일정 시간 내에 완료된다. 혹은, 10Pa에 도달하는 시간에 여유를 갖게 하여, 정한 소정의 시간, 낮은 압력을 지속시키도록 해도 된다.
또한, VACUUM 공정에서는, 가스 공급관(310f) 등을 개방하여, 처리실(201) 내에 소정의 유량, 예를 들어 F2 FLOW 공정과 동일한 유량으로, N2 가스를 공급하도록 해도 된다. VACUUM 공정의 실시 시간은, 처리실(201) 내에 적합한 가스의 흐름 혹은 압력 변동을 생기게 하는 기준으로 정할 수 있다. 이 공정에서는, F2 FLOW 공정에 비해서 압력의 변화 레이트가 높기 때문에, 처리실(201) 내의 거의 전역에서, 배기구(230)를 향하는 강한 흐름이 생기고, 이 대류(이류)에 의해 확산도 촉진되어, 클리닝 반응이 구석구석까지 골고루 퍼지기 쉬워진다. 처리실(201) 내를, 속도 구배(소용돌이) 혹은 난류가 생기는 조건에서 가스가 흐르면, 확산(분산)이 크게 촉진되는 것을 알 수 있다.
또한, 감압 레이트가 너무 높으면, 실시 시간이 짧아짐으로써 오히려 클리닝의 효과가 옅어지고, 나아가 파티클 발생의 원인도 될 수 있다. 클리닝되어야 할 퇴적물의 층의 두께는, 처리실(201) 내에서 일률적으로 한정되지는 않고, 그것들이 퇴적되었을 때의 화학 반응 및 물질 수송의 조건(레이놀즈 수 등)에 따라서 불균일하다. 따라서, 그 퇴적에서의 불균일과 동일한 불균일을 에칭으로 재현하도록 가스의 유속 분포를 형성하는 것이 바람직한 경우가 있다. N2 가스는 그 목적에 있어서 유량이 설정될 수 있다.
상술한 F2 FLOW 공정, VACUUM 공정을 행하면, 처리실(201) 내에 공급된 클리닝 가스 등이 배기관(232)의 내부에 집중해서 유입되어, 배기관(232)의 내부에는 고농도의 클리닝 가스가 고유속으로 유통하게 된다. 격렬해진 클리닝 반응에 의해 보다 고온이 된 가스에 노출되고, 또한 배기관(232)의 내면 상에서도 클리닝 반응이 격렬하게 일어나기 때문에, 배기관(232)의 온도는 도 5에 도시되는 바와 같이 상승한다. 배기관(232)의 온도가 예를 들어 200℃ 초과의 온도까지 상승하면, 배기관(232)이 가령 하스텔로이(등록 상표) 등의 내열성, 내식성이 우수한 합금에 의해 구성되어 있었다고 해도, 배기관(232)이 부식되어, 대미지를 받아버리는 경우가 있다. 혹은, 배기관(232)의 이음매를 밀봉하는 시일 부재가 열화되어버리는 경우가 있다. 그 때문에, 임계 온도를 정하고, 그 온도를 초과하지 않도록 운용할 필요가 있다. F2 FLOW 공정의 감압 레이트는 이 관점에서도 제약된다.
[M.PUMP 공정]
VACUUM 공정을 종료하면, M.PUMP 공정에서, 반응관(203) 내를 제1 압력보다 낮은 제2 압력 이하로 유지하면서, 배기관(232)에 대한, 클리닝 가스 및 반응 부생성물의 폭로를, F2 FLOW 공정, VACUUM 공정보다도 적게 한다. 이에 의해, VACUUM 공정이나 M.PUMP 공정에서 가열된 배기관(232)은 냉각된다(자연 냉각). 예를 들어, APC 밸브(244)를 완전 개방으로 하고, 반응관(203) 내를, 도달 압력 혹은 10Pa 이하의 압력으로 유지한다. 이때, 밸브(330f) 등을 닫고, 혹은 MFC(241f)를 제어함으로써, 배기관(232) 내에 N2 가스를 정지, 혹은 도달 압력을 과잉으로 상승시키지 않을 정도로 제한한다. 적당한 양의 N2 가스는, 반응 생성물의 분압을 평행 증기압보다도 내리는 데 있어서 도움이 된다.
배기관(232)의 온도는, 열 전달의 지연 때문에, M.PUMP 공정에 들어가고 나서도 잠시 상승할 수 있지만, 결국 저하되기 시작한다. M.PUMP 공정은, 온도 센서(231a)에 의해 측정되는 배기관(232)의 온도를 측정하면서, 적어도, 미리 정하는 소정 시간 지속된다. 그리고, 만약 그 회의 M.PUMP 공정에서 측정된 최고 온도가 규정 온도(B) 이하이면, M.PUMP 공정을 종료하고 다음 사이클의 F2 FLOW 공정으로 진행한다. 규정 온도(B)를 초과한 경우에는, 배기관(232)의 온도가 규정 온도(A) 이하로 저하할 때까지, M.PUMP 공정은 계속된다.
규정 온도(A)(제1 온도)는, 상온(실온)과 임계 온도(배기관(232)에 부식이 생기는 온도)의 사이의 온도이며, 그 온도로부터 2회째 이후의 사이클의 F2 FLOW 공정 및 VACUUM 공정을 개시해도 임계 온도를 초과하지 않는 온도로 한다. 규정 온도(A)는, 배기관(232)의 재료, 구조, 열용량, 방열 효율이나, 클리닝 가스의 종류, 유량, 처리 온도 등의 여러 조건에 따라서 적절히 결정되지만, 상술한 임계 온도가 200℃일 경우, 예를 들어 60℃ 내지 90℃의 범위 내의 온도로 할 수 있다.
F2 FLOW 공정, VACUUM 공정, M.PUMP 공정으로 이루어지는 사이클을 순차 반복해서 처리해 가면 부생성물이 제거되어 화학 반응이 적어지기 때문에 배기관의 온도 상승이 적어진다. 따라서, 규정 온도(A)까지 온도 강하 대기를 하지 않아도, 임계 온도를 초과하지 않게 된다(도 6 참조). 이때의 온도 강하 대기는 낭비하는 시간이 되어버린다.
그래서, 본 실시 형태에서는, M.PUMP 공정 동안에, 규정 온도(B) 이하라면 온도 강온 대기를 하지 않고 M.PUMP 공정을 종료하도록 하였다.
규정 온도(B)(제2 온도)는, 예를 들어 규정 온도(A)보다 소정 온도(α)만큼 높은 온도로 할 수 있다. 규정 온도(B)는, 배기관(232)의 재료, 구조, 열용량, 방열 효율이나, 클리닝 가스의 종류, 유량, 처리 온도 등의 여러 조건에 따라서 적절히 결정되지만, 다음의 F2 FLOW 공정, VACUUM 공정에서 임계 온도를 초과하지 않도록 결정된다. 또한 규정 온도(B)와 비교되는 배기관(232)의 온도의 측정은, 도 7에 도시된 바와 같이 M.PUMP 공정의 최초(직전)에 한번만 행해도 되고, 그 사이클 전체에 걸쳐서 행해도 된다.
또한, M.PUMP 공정에서는, 밸브(330f)를 개방하여, 배기관(232) 내에 N2 가스를 흘리도록 해도 된다. 이 경우, N2 가스는 냉각 가스(냉각 매체)로서 작용하여, 배기관(232)의 냉각을 촉진시키는 것이 가능하게 된다. 이때, 배기관(232) 내에 직접 N2 가스를 공급하도록 해도 된다. 이 경우, 예를 들어 배기관(232)의 상류측에 N2 가스를 공급하는 포트를 마련하고, 이 포트에 N2 가스를 공급하는 공급관을 접속하여, 이 공급관, 포트를 통해서 배기관(232) 내에 N2 가스를 공급하도록 해도 된다. 고온의 처리실(201)을 통하지 않고 배기관(232) 내에 직접 N2 가스를 공급함으로써, 배기관(232)의 냉각을 더욱 촉진시키는 것이 가능하게 된다.
[소정 횟수 실시]
그 후, F2 FLOW 공정, VACUUM 공정, M.PUMP 공정을 순차 소정 횟수 반복하여, 클리닝 처리를 진행시킨다. F2 FLOW 공정, VACUUM 공정, M.PUMP 공정을 교대로 반복함으로써, 배기관(232)의 온도를 임계 온도 미만의 온도로 유지한 채, 상술한 퇴적물의 제거 처리를 적정하게 진행시키는 것이 가능하게 된다.
일례로서, 도 7에 나타내는 흐름도와 같이 스텝 S100 내지 스텝 S110의 처리가 순차 소정 횟수(예를 들어, 30회) 반복된다.
먼저, 스텝 S100에서 F2 FLOW 공정을 행한 후에, 스텝 S102에서 VACUUM 공정을 행한다. VACUUM 공정을 종료하면, 스텝 S104에서, 온도 센서(231a)에 의해 측정되는 배기관(232)의 온도가 규정 온도(B) 이하인지 여부를 판정한다.
온도 센서(231a)에 의해 측정되는 배기관(232)의 온도가 규정 온도(B) 이하인 경우에는, 스텝 S106에서, M.PUMP 공정을 소정 시간 내에 완료하고, 스텝 S100으로 돌아가서, 다음의 F2 FLOW 공정으로 이행한다. VACUUM 공정에서의 배기관(232)의 온도 상승 폭은, 사이클의 반복수에 따라서 단조롭게 감소해 가기 때문에, 일단 스텝 S106으로 분기하면, 이후의 사이클에서도 스텝 S106으로 분기할 것이 기대되어, 각 사이클은 일정 시간 패턴으로 반복된다.
한편, 스텝 S104에서, 온도 센서(231a)에 의해 측정되는 배기관(232)의 온도가 규정 온도(B)보다 높은 경우에는, 스텝 S108에서, M.PUMP 공정을 소정 시간 실시하고, 그 후에, 스텝 S110에서, 온도 센서(231a)에 의해 측정되는 배기관(232)의 온도가 규정 온도(A) 이하로 될 때까지 대기하고 나서, 스텝 S100으로 돌아가, 다음의 F2 FLOW 공정으로 이행한다. 또한, 스텝 S110의 대기는, 스텝 S108에서 개시된 M.PUMP 공정을 계속시키면서 행하여진다.
(4) 클리닝 처리의 변형예
본 실시 형태에서의 클리닝 처리는, 상술한 양태에 한정되지 않고, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다.
(변형예 1)
F2 FLOW 공정을 행할 때, 처리실(201) 내에의 F2 가스, NO 가스의 공급을 연속적으로 행하면서, 또한 처리실(201) 내에 N2 가스를 간헐적으로 공급함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 변동시키게 해도 된다. 즉, F2 FLOW 공정에서는, 밸브(330d, 330e)를 개방한 채로 두고, 또한 이때, 밸브(330d, 330e) 중 적어도 어느 것의 밸브의 개폐 동작을 반복하도록 해도 된다. 이 경우에도, 처리실(201) 내로부터의 퇴적물의 제거 효율을 높이는 것이 가능하게 된다.
(변형예 2)
F2 FLOW 공정을 행할 때, 처리실(201) 내에 F2 가스와 NO 가스를 공급해서 봉입되는 스텝과, 처리실(201) 내에 F2 가스와 NO 가스를 봉입한 상태를 유지하는 스텝을 행하도록 해도 된다.
또한, 처리실(201) 내에 F2 가스와 NO 가스를 공급해서 봉입함으로써, F2 가스나 NO 가스가, 클리닝에 기여하지 않고 처리실(201) 내로부터 배출되어버리는 것을 피할 수 있게 된다. 이때의 표면 화학 반응은, 확산에 율속이며, 시간을 들이면 처리실(201) 내의 전역에 걸쳐, F2 가스 및 NO 가스를 골고루 퍼지게 하여, 불균일이 적은 클리닝을 행하는 것이 용이하게 된다. 또한, 처리실(201) 내에 클리닝 가스를 봉입한 상태를 유지하고 있는 동안에, APC 밸브(244)는 실질적으로 닫고 있으므로, 배기관(232)을 냉각시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 클리닝 처리에서 APC 밸브(244)의 개방도 제어를 행할 때, PID 제어의 특성에 의해, 개방도가 증감하는(진동하는) 경우가 있지만, 가스의 흐름을 변화시켜 물질 이동을 촉진한다는 부차적 효과가 있다. 혹은 의도적으로 진동을 크게 하거나, APC 밸브(244)의 완전 폐쇄(풀 클로즈) 동작과, 완전 개방(풀 오픈) 동작을 교대로 반복하도록 제어해도 된다. 또한, 밸브의 마모를 경감하기 위해서, 압력이 목표값보다 낮아 완전 폐쇄로 해야 할 때이어도, APC 밸브(244)를 극히 조금 열어 두도록 해도 된다.
(5) 본 실시 형태에 의한 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 얻을 수 있다.
(a) 클리닝 처리에서는, VACUUM 공정에서 M.PUMP 공정으로 천이할 때에 있어서의 배기관의 온도가, 규정 온도(A)보다 높은 규정 온도(B)보다 높았을 때는, 배기관의 온도가 규정 온도(A) 이하로 될 때까지 냉각하는 것을 계속하고, 배기관의 온도가 규정 온도(B) 이하이었을 때는, 규정 온도(A) 이하로 될 때까지 계속하지 않고 소정 시간 내에 냉각하는 것을 완료함으로써, 배기관의 냉각 대기의 시간을 단축하는 것이 가능하게 된다. 규정 온도(A)는, 단일 설정값에 한하지 않고, 클리닝 처리의 진전(반복 횟수)에 따라서 복수의 설정값을 구분지어 사용해도 된다.
(b) 클리닝 처리에서는, 각각, 처리실(201) 내를 클리닝하는 F2 FLOW 공정, VACUUM 공정과, 배기관(232)을 냉각하는 M.PUMP 공정을 순차 반복하도록 하고 있다. 이에 의해, 배기관(232)의 온도를, 규정 온도(B) 이하의 온도, 즉, 임계 온도 미만의 온도로 유지한 채, 트리트먼트 처리나 클리닝 처리를 적정하게 진행시키는 것이 가능하게 된다.
(c) 상술한 바와 같이, 원료 가스로서, HCDS 가스와 같은 1분자 중에 포함되는 Cl의 수가 많은 가스를 사용하는 경우에는, NH4Cl 등의 반응 부생성물이 생성되기 쉬워져, 배기관(232) 내에의 반응 부생성물의 부착량이 증가하기 쉬워진다. 또한, 배기관(232)이 벨로우즈 관과 같이 내벽에 요철 구조를 갖는 관으로서 구성되어 있는 경우에도, 배기관(232) 내에의 반응 부생성물의 부착량이 증가하기 쉬워진다. 그 때문에, 이들과 같은 경우에는, 클리닝 처리를 행함으로써 배기관(232)의 온도가 상승하기 쉬워진다. M.PUMP 공정을 상술한 타이밍에 행하는 본 실시 형태는, 이들과 같은 경우에 큰 의의를 갖게 된다.
(d) M.PUMP 공정을 상술한 타이밍에 행하도록 클리닝 레시피를 변경하는 것만으로, 상술한 효과를 얻는 것이 가능하게 된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 배기관(232)의 온도를 냉각하기 위한 칠러 유닛 등의 냉각 장치를 별도 마련하는 등, 기판 처리 장치의 배기계의 구성을 복잡화시킬 필요가 없으므로, 기판 처리 장치의 제조 비용, 개조 비용, 메인터넌스 비용의 증가를 피하는 것이 가능하게 된다. 또한, 냉각 장치를 작동시키기 위한 전력도 불필요하게 되므로, 기판 처리 장치의 전력 소비량, 즉, 운전 비용의 증가도 피하는 것이 가능하게 된다.
(e) M.PUMP 공정에서는, 배기관(232) 내에 냉각 가스로서의 N2 가스를 공급하여, 배기관(232)을 강제 냉각시키도록 하고 있다. 이에 의해, 배기관(232)의 냉각 효율을 높여, M.PUMP 공정의 실시 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 클리닝 처리에 요하는 시간, 즉, 기판 처리 장치의 다운 타임을 단축시켜, 그 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(f) F2 FLOW 공정, VACUUM 공정, M.PUMP 공정을 순차 반복해서, 처리실(201) 내의 압력을 반복해서 변동시킴으로써, 처리실(201) 내로부터의 퇴적물의 제거 효율을 높이는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 클리닝 처리에 요하는 시간, 즉, 기판 처리 장치의 다운 타임을 단축시켜, 그 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(g) 클리닝 처리에 있어서, F2 가스와 NO 가스를 사용함으로써, 즉, F2 가스에 NO 가스가 첨가되어 이루어지는 혼합 가스를 사용함으로써 퇴적물의 에칭 레이트를 높여, 처리실(201) 내의 클리닝을 효율적으로 진행시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 클리닝 처리에 있어서, F2 가스와 NO 가스를 사용함으로써, 처리실(201) 내의 온도(클리닝 온도) 등의 처리 조건을, 저온측의 조건으로 한 경우에도, 처리실(201) 내의 클리닝을 실용적인 속도로 진행시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 처리실(201) 내의 석영 부재의 에칭 대미지를 억제하거나, 배기관(232)의 부식을 보다 확실하게 피하는 것이 가능하게 된다.
<본 개시의 다른 실시 형태>
이상, 본 개시의 실시 형태를 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 개시는 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들어, 배기관(232)에는 가열 기구로서의 서브 히터(재킷 히터)를 마련하도록 해도 된다. 상술한 성막 처리를 실시할 때, 서브 히터를 사용해서 배기관(232)을 가열함으로써, 배기관(232) 내에의 반응 부생성물의 부착을 억제하는 것이 가능하게 된다. 단, 성막 처리를 실시할 때 서브 히터에 의해 배기관(232)을 가열해도, 배기관(232) 내에의 반응 부생성물의 부착을 완전히 방지하는 것은 어려워, 클리닝 처리 시에 상술한 과제가 생겨버린다. 또한, 상술한 클리닝 처리를 행할 때는, 서브 히터에 의한 배기관(232)의 가열은 행하지 않는다.
또한 예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 클리닝 가스로서, 불소계 가스인 F2 가스와, 반응 촉진 가스인 NO 가스를 조합해서 사용하는 예에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이러한 양태에 한정되지 않는다. 즉, 클리닝 가스로서, F2 가스, 삼불화염소(ClF3) 가스, 삼불화질소(NF3) 가스 및 불화수소(HF) 가스 등의 불소계 가스를 단체로 사용해도 되고, 또한 이들 가스를 임의의 조합으로 혼합시킨 가스를 사용해도 된다. 또한, 반응 촉진 가스로서, H2 가스, O2 가스, NH3 가스를 사용해도 되고, 나아가 N2O 가스, NO2 가스 등의 다른 산화질소계 가스를 사용해도 된다.
또한 예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스, 즉, 이하에 나타내는 성막 시퀀스에 의해 웨이퍼(200) 상에 SiOCN막을 형성하고, 그 후, 처리실(201) 내를 클리닝하는 예에 대해서 설명하였다.
NH3→(HCDS→C3H6→O2→NH3)×n → SiOCN막
그러나, 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않는다. 즉, 상술한 클리닝 처리는, 이하에 예시하는 성막 시퀀스에 의해, 웨이퍼 상에 SiOCN막, 실리콘 탄질화막(SiCN막), 실리콘 산질화막(SiON막), 실리콘 질화막(SiN막), 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막), 실리콘 붕질화막(SiBN막) 등의 실리콘계 절연막을 형성한 후에도, 적합하게 실시 가능하다.
NH→(CH→HCDS→CH→O→NH)×n → SiOCN막
NH3→(HCDS→C3H6→NH3→O2)×n → SiOCN막
NH3→(HCDS→C3H6→NH3)×n → SiCN막
NH3→(HCDS→NH3→O2)×n → SiON막
NH3→(HCDS→NH3)×n → SiN막
NH3→(HCDS→C3H6→BCl3→NH3)×n → SiBCN막
NH3→(HCDS→BCl3→NH3)×n → SiBN막
이들 성막 시퀀스의 각 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건으로 할 수 있다. 또한, 웨이퍼(200)에 대하여 BCl3 가스를 공급하는 스텝에서는, 가스 공급관(310b)으로부터 BCl3 가스를 흘리도록 한다. 또한, MFC(241b)로 제어하는 BCl3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 그 밖의 처리 조건은, 예를 들어 도 4에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 2와 마찬가지의 조건으로 한다.
이들 각종 박막의 성막 처리에 사용되는 프로세스 레시피(성막 처리의 처리 수순이나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)나, 이들 각종 박막을 포함하는 퇴적물의 제거에 사용되는 클리닝 레시피(클리닝 처리의 처리 수순이나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)는, 성막 처리나 클리닝 처리의 내용(형성, 혹은 제거하는 박막의 막종, 조성비, 막질, 막 두께 등)에 따라, 각각 개별로 준비하는(복수 준비하는) 것이 바람직하다. 그리고, 기판 처리를 개시할 때, 기판 처리의 내용에 따라, 복수의 레시피 중에서, 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 기판 처리의 내용에 따라 개별로 준비된 복수의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체(외부 기억 장치(123))를 통해서, 기판 처리 장치가 구비하는 기억 장치(121c) 내에 미리 저장(인스톨)해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 성막 처리나 클리닝 처리를 개시할 때, 기판 처리 장치가 구비하는 CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서, 기판 처리의 내용에 따라, 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성함으로써, 1대의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 박막을 범용적이면서 또한 재현성 좋게 형성하거나 제거하거나 할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 조작 부담(처리 수순이나 처리 조건 등의 입력 부담 등)을 저감할 수 있어, 조작 미스를 피하면서, 기판 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 실시 형태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식 기판 처리 장치를 사용해서 박막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 개시는 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 매엽식 기판 처리 장치를 사용해서 박막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 핫월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 박막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 개시는 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 콜드월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 박막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다. 이들 경우에도, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태나 변형예 등은, 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 또한, 이때의 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
일본 출원 2018-031234의 개시는 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 도입된다.
본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원, 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원, 및 기술 규격이 참조에 의해 도입되는 것이 구체적이면서 또한 개별적으로 기재되었을 경우와 동일 정도로, 본 명세서 내에 참조에 의해 도입된다.

Claims (13)

  1. 처리 용기 내에서 기판 상에 막을 형성하는 처리를 행한 후, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내에 부착된 퇴적물을 제거하는 공정을 갖고,
    상기 퇴적물을 제거하는 공정은,
    상기 처리 용기 내에 소정의 제1 압력에 도달할 때까지 상기 클리닝 가스를 공급하는 제1 공정과,
    상기 클리닝 가스의 공급을 정지하고, 상기 처리 용기 내의 상기 클리닝 가스 및 상기 클리닝 가스에 의한 반응 생성물을 배기하는 제2 공정과,
    상기 처리 용기 내를 상기 제1 압력보다 낮은 제2 압력 이하로 유지하면서, 상기 처리 용기와 진공 펌프를 접속하고 있는 배기관을 냉각하는 제3 공정
    을 순차 반복해서 행하는 것이며,
    상기 제3 공정은, 상기 제2 공정에서 상기 제3 공정으로 천이할 때에 있어서의 상기 배기관의 온도가, 제1 온도보다 높은 제2 온도보다 높았을 때는, 상기 배기관의 온도가 상기 제1 온도 이하로 될 때까지 상기 냉각하는 것을 계속하고, 상기 배기관의 온도가 상기 제2 온도 이하이었을 때는, 상기 제1 온도 이하로 될 때까지 계속하지 않고 소정 시간 내에 상기 냉각하는 것을 완료하는 클리닝 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3 공정은, 상기 배기관에의, 상기 클리닝 가스 및 상기 반응 생성물의 폭로를, 상기 제1 공정 및 상기 제2 공정보다도 적게 함으로써 상기 배기관을 자연 냉각하는 것이며,
    상기 제1 공정 및 상기 제2 공정 각각은, 비상 정지 시를 제외하고, 미리 정해진 시간 내에 행하여지는, 클리닝 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 공정은, 일정 유량으로 상기 클리닝 가스의 공급을 계속하면서, 상기 제1 압력을 유지하도록 진공 펌프로 상기 클리닝 가스를 배기하는 동작을 포함하고,
    상기 제3 공정은, 상기 배기관에 마련된 온도 검출기를 사용하여, 상기 배기관의 온도를 측정하고,
    상기 제1 공정 및 상기 제3 공정은, 상기 배기관에 마련된 압력 조정기를 사용해서 압력 조정을 행하고,
    상기 처리 용기는,
    상단에 폐색부를 갖고, 하단에 개구부를 갖는 통부와,
    상기 통부의 일 측벽의 외측에 형성되고, 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급계가 접속된 가스 공급 에어리어와,
    상기 가스 공급 에어리어와 대향하는 상기 통부의 타 측벽의 외측에 형성되고, 상기 처리 용기 내의 분위기를 배기하는 배기계가 접속된 가스 배기 에어리어를 구비하도록 구성된, 클리닝 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 온도는, 상기 배기관에 부식이 생기는 온도 미만의 온도인, 클리닝 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제3 공정에서는, 상기 배기관을 자연 냉각시키거나, 상기 배기관 내에 불활성 가스를 공급함으로써 상기 배기관을 강제 냉각시키는, 클리닝 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 클리닝 가스는, 불소 가스와 일산화질소 가스의 혼합 가스이며,
    상기 퇴적물은, 실리콘 산탄질화막인, 클리닝 방법.
  7. 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내에 부착된 퇴적물을 제거하는 공정과,
    상기 처리 용기 내에서 기판 상에 막을 형성하는 처리를 행하는 공정을 갖고,
    상기 퇴적물을 제거하는 공정은,
    상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스를 공급함과 함께, 소정의 제1 압력을 유지하도록 진공 펌프로 상기 클리닝 가스를 배기하는 제1 공정과,
    상기 클리닝 가스의 공급을 정지하고, 상기 처리 용기 내의 상기 클리닝 가스 및 상기 클리닝 가스에 의한 반응 생성물을 배기하는 제2 공정과,
    상기 처리 용기 내를 상기 제1 압력보다 낮은 제2 압력 이하로 유지하면서, 상기 처리 용기와 상기 진공 펌프를 접속하고 있는 배기관을 냉각하는 제3 공정
    을 순차 반복해서 행하는 것이며,
    상기 제3 공정은, 상기 제2 공정에서 상기 제3 공정으로 천이할 때에 있어서의 상기 배기관의 온도가, 제1 온도보다 높은 제2 온도보다 높았을 때는, 상기 배기관의 온도가 상기 제1 온도 이하로 될 때까지 상기 냉각하는 것을 계속하고, 상기 배기관의 온도가 상기 제2 온도 이하이었을 때는, 상기 제1 온도 이하로 될 때까지 계속하지 않고 소정 시간 내에 상기 냉각하는 것을 완료하는 클리닝 방법.
  8. 기판을 내부에 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내의 기판에 대하여 성막 가스를 공급하는 성막 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기관과 상기 처리 용기를 접속하는 접속부와,
    상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대하여 상기 성막 가스를 공급함으로써 막을 형성하는 처리와, 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내에 부착된 퇴적물을 제거하는 처리를 행하게 하고, 상기 퇴적물을 제거하는 처리에서는, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급함과 함께, 소정의 제1 압력을 유지하도록 진공 펌프로 클리닝 가스를 배기하는 제1 처리와,
    클리닝 가스의 공급을 정지하고, 상기 처리 용기 내의 클리닝 가스 및 상기 클리닝 가스에 의한 반응 생성물을 배기하는 제2 처리와,
    상기 처리 용기 내를 상기 제1 압력보다 낮은 제2 압력 이하로 유지하면서, 상기 처리 용기와 진공 펌프를 접속하고 있는 배기관을 냉각하는 제3 처리를 순차 반복해서 행하게 하도록, 상기 성막 가스 공급부 및 상기 클리닝 가스 공급부를 제어하는 제어부
    를 갖고,
    상기 제3 처리는, 상기 제2 처리에서 상기 제3 처리로 천이할 때에 있어서의 상기 배기관의 온도가, 제1 온도보다 높은 제2 온도보다 높았을 때는, 상기 배기관의 온도가 상기 제1 온도 이하로 될 때까지 상기 냉각하는 것을 계속하고, 상기 배기관의 온도가 상기 제2 온도 이하이었을 때는, 상기 제1 온도 이하로 될 때까지 계속하지 않고 소정 시간 내에 상기 냉각하는 것을 완료하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 처리 용기는,
    상단에 폐색부를 갖고, 하단에 개구부를 갖는 원통부와,
    상기 원통부의 일 측벽의 외측에 형성되고, 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급계가 접속된 가스 공급 에어리어와,
    상기 가스 공급 에어리어와 대향하는 상기 원통부의 타 측벽의 외측에 형성되고, 상기 처리 용기 내의 분위기를 배기하는 배기계가 접속된 가스 배기 에어리어를 구비하고,
    상기 가스 공급 에어리어 및 상기 가스 배기 에어리어는, 그 내부의 공간을 복수의 공간으로 구획하는 내벽을 구비하는, 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 가스 공급 에어리어와 상기 원통부의 경계벽에 상기 클리닝 가스를 상기 원통부 내에 공급하는 가스 공급 구멍이 형성되는, 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 가스 배기 에어리어와 상기 원통부의 경계벽에 상기 원통부 내의 분위기를 배기하는 가스 배기 구멍이 형성되는, 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 가스 공급 구멍 및 상기 가스 배기 구멍은, 상기 복수의 공간 각각에 대향한 위치에, 상하 방향으로 복수에 형성되어 있는, 기판 처리 장치.
  13. 기판 처리 장치의 처리 용기 내에서 기판 상에 막을 형성하는 처리를 행한 후, 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내에 부착된 퇴적물을 제거하는 수순을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램이며,
    상기 퇴적물을 제거하는 수순은,
    상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급함과 함께, 소정의 제1 압력을 유지하도록 진공 펌프로 배기하는 제1 수순과,
    클리닝 가스의 공급을 정지하고, 상기 처리 용기 내의 클리닝 가스 및 상기 클리닝 가스에 의한 반응 생성물을 배기하는 제2 수순과,
    상기 처리 용기 내를 상기 제1 압력보다 낮은 제2 압력 이하로 유지하면서, 상기 처리 용기와 진공 펌프를 접속하고 있는 배기관을 냉각하는 제3 수순
    을 순차 반복해서 행하는 것이며,
    상기 제3 수순은, 상기 제2 수순에서 상기 제3 수순으로 천이할 때에 있어서의 상기 배기관의 온도가, 제1 온도보다 높은 제2 온도보다 높았을 때는, 상기 배기관의 온도가 상기 제1 온도 이하로 될 때까지 상기 냉각하는 것을 계속하고, 상기 배기관의 온도가 상기 제2 온도 이하이었을 때는, 상기 제1 온도 이하로 될 때까지 계속하지 않고 소정 시간 내에 상기 냉각하는 것을 완료하는, 프로그램.
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