KR102500022B1 - 성막 장치 - Google Patents

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도시아키 후지사토
유이치 후루야
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

성막되는 막의 불균일을 억제할 수 있는 기술을 제공한다. 성막을 행할 때 내부가 진공 분위기로 되어 반응 가스가 공급되는 처리 용기와, 상기 처리 용기의 내부에 배치되고, 기판 가열부가 마련되어, 기판이 적재되는 적재대와, 상기 기판이 적재되는 적재면의 이면측으로부터 상기 적재대를 지지하는 지지 부재와, 중공부가 형성되고, 당해 중공부로 상기 지지 부재를 덮음과 함께 상기 적재대의 상기 이면에 배치되고, 온도 조정이 가능한 온도 조절 부재와, 상기 적재대와 상기 온도 조절 부재의 사이에 배치된 단열 부재와, 상기 지지 부재와 상기 온도 조절 부재 사이의 간극에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부를 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.

Description

성막 장치{FILM-FORMING APPARATUS}
본 개시는, 성막 장치에 관한 것이다.
반도체 집적 회로의 제조에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대해서 반응 가스를 공급하여 성막 처리가 행해진다. 특허문헌 1에는, 성막 처리 시에, 기판의 측방에 퇴적 억제용 가스를 공급하여 기판의 표면 이외의 개소, 예를 들어 기판 에지부나 기판 이면부, 적재대의 이면부 및 측면부나 처리 용기 내(이하, '불필요한 장소'라고 기재)로의 막의 퇴적을 억제하는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허공개 제2000-25261호 공보
본 개시는, 기판의 온도 저하를 억제하면서, 불필요한 장소로의 막의 퇴적을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 형태에 의한 성막 장치는, 성막을 행할 때 내부가 진공 분위기로 되어 반응 가스가 공급되는 처리 용기와, 처리 용기의 내부에 배치되고, 기판 가열부가 마련되며, 기판이 적재되는 적재대와, 기판이 적재되는 적재면의 이면측으로부터 적재대를 지지하는 지지 부재와, 중공부가 형성되며, 당해 중공부로 지지 부재를 덮음과 함께 적재대의 이면에 배치되고, 온도 조정이 가능한 온도 조절 부재와, 적재대와 온도 조절 부재의 사이에 배치된 단열 부재와, 지지 부재와 온도 조절 부재의 사이에 제1 간극이 형성되고, 해당 제1 간극에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 개시에 의하면, 불필요한 장소로의 막의 퇴적을 억제할 수 있다.
도 1은, 실시 형태에 따른 성막 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 실시 형태에 따른 적재대 부근의 구성의 일례를 나타내는 확대도이다.
도 3은, 실시 형태에 따른 단열 부재의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4는, 실시 형태에 따른 성막 장치의 적재대를 웨이퍼의 전달 위치까지 강하시킨 상태의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본원이 개시하는 성막 장치의 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 의해, 개시하는 성막 장치가 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 실시 형태는, 처리 내용을 모순되지 않는 범위에서 적절히 조합하는 것이 가능하다.
그런데, 성막에 사용하는 반응 가스에는, 성막에 적합한 온도가 있다. 이 때문에, 성막 장치에서는, 기판을 적재하는 적재대에 히터를 마련하고, 성막에 적합한 온도가 되도록 히터로 기판을 가열하고 있다. 한편, 성막 장치는, 불필요한 장소에 막이 퇴적된 경우, 클리닝이 필요해진다. 이 때문에, 성막 장치에서는, 적재대의 주변 등, 막의 퇴적을 억제하고자 하는 개소를 냉각시켜, 막의 퇴적을 억제하고 있다. 예를 들어, 성막 장치에서는, 처리 용기나, 적재대를 지지하는 지지 부재를 냉각시켜 막의 퇴적을 억제하고 있다.
그러나, 예를 들어 지지 부재를 냉각시킨 경우, 히터의 열이 지지 부재에 흡열되어 기판의 온도가 저하되어, 성막 속도가 저하되는 경우가 있다. 그래서, 성막 속도의 저하를 억제하기 위해서, 지지 부재의 온도를 상승시킨 경우, 적재대의 주변 등의 불필요한 장소에 막이 퇴적된다.
그래서, 기판의 온도 저하를 억제하면서, 불필요한 장소로의 막의 퇴적을 억제할 것이 기대되고 있다.
[성막 장치의 구성]
다음으로, 실시 형태에 따른 성막 장치의 구성에 대하여 설명한다. 이하에서는, 성막 장치가, 기판으로서 반도체 웨이퍼(이하, '웨이퍼'라고 함)에 성막을 행하는 경우를 예로 들어 설명한다. 도 1은, 실시 형태에 따른 성막 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 단면도이다. 성막 장치(1)는, 처리 용기(2)를 갖는다.
처리 용기(2)는, 성막 시에 내부가 진공 분위기로 된다. 처리 용기(2)는, 내부에, 웨이퍼 W를 적재하기 위한 적재대(3)와, 적재대(3)와 대향하도록 처리 용기(2)의 상부에 마련되고, 웨이퍼 W 표면에 가스를 공급하기 위한 가스 토출 기구(4)를 구비하고 있다.
적재대(3)는, 예를 들어 질화알루미늄이나 석영 등을 재료로 하여, 편평한 원판형으로 형성되어 있다. 적재대(3)의 내부에는, 웨이퍼 W를 가열하는 기판 가열부로서, 히터(33)가 매설되어 있다. 히터(33)는, 예를 들어 시트형의 저항 발열체로 구성되어 있으며, 도시하지 않은 전원부로부터 전력이 공급되어 발열하고, 적재대(3)의 적재면을 가열함으로써, 성막에 적합한 소정의 프로세스 온도까지 웨이퍼 W를 승온한다. 예를 들어, 히터(33)는, 적재대(3) 상에 적재된 웨이퍼 W를, 예를 들어 130 내지 250℃로 가열한다.
적재대(3)는, 웨이퍼 W가 적재되는 적재면의 이면측으로부터 지지 부재(34)에 의해 지지되어 있다. 예를 들어, 적재대(3)는, 기둥형의 지지 부재(34)에 의해, 이면측이 되는 하면측의 중앙부가 지지되어 있다.
적재대(3)의 외주의 테두리부에는, 원환형의 에지 링(32)이 마련되어 있다. 또한, 적재대(3)의 하부에는, 온도 조절 부재로서, 온도 조절 재킷(6)이 마련되어 있다. 온도 조절 재킷(6)은, 지지 부재(34)보다도 직경이 큰 기둥형부(61)가 하부에 형성되고, 적재대(3)와 동일 정도 사이즈의 평판부(62)가 상부에 형성되어 있다. 또한, 온도 조절 재킷(6)은, 중앙의 상하 방향으로 지지 부재(34)의 직경보다 큰 기둥형의 중공부(63)가 형성되어 있다. 온도 조절 재킷(6)은, 중공부(63)에 지지 부재(34)를 수용하고 있으며, 중공부(63)로 지지 부재(34)를 덮음과 함께 적재대(3)의 이면 전체면을 덮도록 배치되어 있다. 중공부(63)는, 지지 부재(34)의 직경보다 크기 때문에, 지지 부재(34)와 온도 조절 재킷(6) 사이의 간극(63A)이 형성된다. 이 간극(63A)은, 1 내지 5㎜ 정도이면 된다. 또한, 온도 조절 재킷(6)과 지지 부재(34)의 어긋남을 억제하기 위해서, 온도 조절 재킷(6)과 지지 부재(34)는, 둘레 방향의 일부에서 접촉하고 있어도 된다. 예를 들어, 기둥형부(61)는, 중공부(63)측의 면에, 둘레 방향으로 간격을 두고 복수의 돌기부를 마련하여, 복수의 돌기부에서 기둥형부(61)와 접촉해도 된다.
온도 조절 재킷(6)은, 평판부(62)의 내부에 냉매 유로(64)가 형성되고, 기둥형부(61)의 내부에 2개의 냉매 배관(65A, 65B)이 마련되어 있다. 냉매 유로(64)는, 한쪽 단부가 한쪽 냉매 배관(65A)에 접속되고, 다른 쪽 단부가 다른 쪽 냉매 배관(65B)에 접속되어 있다. 냉매 배관(65A, 65B)은, 냉매 유닛(66)에 접속되어 있다. 냉매 유닛(66)은, 예를 들어 칠러 유닛이다. 냉매 유닛(66)은, 냉매의 온도가 제어 가능하게 되어 있으며, 소정 온도의 냉매를 냉매 배관(65A)에 공급한다. 냉매 유로(64)에는, 냉매 유닛(66)으로부터 냉매 배관(65A)을 통해 냉매가 공급된다. 냉매 유로(64)에 공급된 냉매는, 냉매 배관(65B)을 통해 냉매 유닛(66)으로 되돌아간다. 온도 조절 재킷(6)은, 냉매 유로(64) 중에 냉매, 예를 들어 냉각수 등을 순환시킴으로써, 온도 조정이 가능하게 되어 있다.
적재대(3)와 온도 조절 재킷(6)의 사이에는, 단열 부재로서, 단열 링(7)이 배치되어 있다. 단열 링(7)은, 예를 들어 SUS316, A5052, Ti(티타늄), 세라믹 등에 의해, 원반형으로 형성되어 있다.
도 2는, 실시 형태에 따른 적재대 부근의 구성의 일례를 나타내는 확대도이다. 단열 링(7)은, 적재대(3)와의 사이에, 온도 조절 재킷(6)의 중공부(63)로부터 테두리부까지 연통하는 간극(71)이 모든 둘레 방향으로 형성되어 있다. 예를 들어, 단열 링(7)은, 적재대(3)와 대향하는 상면에 복수의 돌기부(72)가 마련되어 있다. 또한, 단열 링(7)은, 상면의 테두리부를 따라서, 예를 들어 메탈 시일 등의 시일(73)이 마련되어 있다.
적재대(3)는, 적재면의 웨이퍼 W의 배치 위치보다 외측에, 상부에 돌출된 돌기부(35)가 둘레 방향으로 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 에지 링(32)은, 적재대(3)의 돌기부(35)보다 외측의 외측 테두리부(36)의 상부에 배치되고, 외측 테두리부(36)에서 걸림 지지되어 있다.
적재대(3)는, 시일(73)의 배치 위치보다도 내측에, 적재면과 이면을 관통하는 관통 구멍(37)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 외측 테두리부(36)와 돌기부(35)의 경계 부근에, 둘레 방향을 따라 전체 둘레에 복수의 관통 구멍(37)이 형성되어 있다.
도 3은, 실시 형태에 따른 단열 링(7)의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 3에는, 단열 링(7)을 상면측에서 본 평면도가 도시되어 있다. 단열 링(7)에는, 둘레 방향으로 간격을 두고 동심원형으로 복수의 돌기부(72)가 2열 형성되어 있다. 또한, 단열 링(7)에는, 테두리부를 따라 시일(73)이 전체 둘레에 마련되어 있다. 또한, 돌기부(72)는, 동심원형으로 적어도 1열 형성되어 있으면 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 단열 링(7)은, 복수의 돌기부(72)에서 적재대(3)에 맞닿아 있으며, 복수의 돌기부(72) 이외의 부분에서 적재대(3)와의 사이에 간극(71)이 형성되어 있다.
적재대(3) 및 온도 조절 재킷(6)에는, 적재대(3)의 적재면에 전열 가스를 공급하는 가스 공급 라인이 마련되어 있다. 예를 들어, 온도 조절 재킷(6)은, 평판부(62) 및 기둥형부(61)의 내부에, 가스 배관(81)이 마련되어 있다. 가스 배관(81)의 일단은, 평판부(62)의 상면에 도달되어 있다. 가스 배관(81)의 일단이 마련된 평판부(62)에는, 주변보다도 돌출된 돌출부(82)가 마련되고, 돌출부(82)가 적재대(3)에 맞닿아 있다. 적재대(3)는, 내부에 가스 배관(83)이 마련되어 있다. 가스 배관(83)의 일단은, 적재면에 도달되어 있다. 가스 배관(83)의 타단은, 돌출부(82)의 가스 배관(81)의 일단과 대향하는 위치에 도달되어 있다. 돌출부(82)에는, 주위에, 전열 가스의 누설을 방지하기 위해서, 예를 들어 O링 등의 시일(84)이 마련되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이 단열 링(7)에는, 돌출부(82)와 간섭하지 않도록, 돌출부(82)에 대응하는 위치에, 관통 구멍(85)이 형성되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 가스 배관(81)의 타단은, 기둥형부(61)의 하면에 도달되고, 전열 가스 공급부(86)에 접속되어 있다. 전열 가스 공급부(86)는, 예를 들어 He 가스 등의 전열 가스를 가스 배관(81)에 공급한다. 전열 가스 공급부(86)로부터 가스 배관(81)의 타단에 공급된 전열 가스는, 가스 배관(81)의 일단에 도달되고, 가스 배관(83)의 타단으로 흘러, 가스 배관(83)의 일단으로부터 적재대(3)의 적재면에 공급된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 적재대(3) 및 온도 조절 재킷(6)의 하부에는, 퍼지 가스 공급부(90)가 마련되어 있다. 퍼지 가스 공급부(90)는, 가스 배관(91)을 통해 지지 부재(34)와 온도 조절 재킷(6) 사이의 간극(63A)에, 예를 들어 질소 가스나 CO 가스 등의 퍼지 가스를 공급한다.
지지 부재(34) 및 온도 조절 재킷(6)은, 승강 기구(100)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다. 예를 들어, 지지 부재(34) 및 온도 조절 재킷(6)의 기둥형부(61)는, 처리 용기(2)의 저면부에 형성된 관통 구멍(101)을 관통하여, 승강판(102)에 접속되어 있다. 승강판(102)과 하측 용기(22)의 사이는, 벨로우즈(103)에 의해 기밀하게 접합되어 있다. 승강판(102)은, 승강 기구(100)에 의해 승강한다. 승강 기구(100)에 의해 지지 부재(34) 및 온도 조절 재킷(6)을 승강시킴으로써, 적재대(3)는, 도시하지 않은 외부의 웨이퍼 반송 기구와의 사이에서 웨이퍼 W의 전달이 행해지는 전달 위치와, 웨이퍼 W의 처리가 행해지는 처리 위치의 사이를 승강할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 적재대(3), 온도 조절 재킷(6) 및 단열 링(7)에는, 상하 방향으로 관통한 복수의 핀 구멍(110)이 형성되어 있다. 예를 들어, 적재대(3), 온도 조절 재킷(6) 및 단열 링(7)에는, 적재면의 둘레 방향으로 균등한 간격으로, 상하 방향으로 관통한 3개의 핀 구멍(110)이 형성되어 있다. 각 핀 구멍(110)에는, 예를 들어 석영제의 승강 핀(111)이 각각 상하 방향으로 이동 가능하게 삽입 관통되어 있다. 또한, 도 1 중에서는 승강 핀(111)을 2개만 도시하고 있다. 승강 핀(111)은, 핀 구멍(110)에 마련된 도시하지 않은 스프링 등에 의해, 아래 방향으로 가압되어 있다. 승강 핀(111)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 적재대(3)를 웨이퍼 W의 처리 위치까지 이동시킨 상태에서는, 하단부가 온도 조절 재킷(6)의 저면으로부터 튀어나와, 편평한 헤드부가 적재대(3)의 상면에 걸림 지지됨으로써, 핀 구멍(110)에 수용되어 있다.
각 승강 핀(111)의 하방측에는, 링형의 승강 부재(112)가 마련되어 있다. 승강 부재(112)는, 지지부(113)에 의해 하측 용기(22)의 저면에 고정되어 있다. 각 승강 핀(111)은, 적재대(3)를 웨이퍼 W의 전달 위치까지 강하시키면, 하면이 승강 부재(112)에 맞닿아, 적재대(3)로부터 밀려 올라간다. 도 4는, 실시 형태에 따른 성막 장치(1)의 적재대(3)를 웨이퍼 W의 전달 위치까지 강하시킨 상태의 일례를 나타내는 도면이다. 승강판(102)은, 웨이퍼 W의 전달 위치까지 적재대(3)를 강하시킴으로써, 각 승강 핀(111)을 밀어올려, 승강 핀(111)에 지지된 웨이퍼 W를 적재대(3)의 적재면보다 승강시킨다.
처리 용기(2)는, 편평한 주발형의 하측 용기(22)의 위에, 환형으로 형성된 배기 덕트(21)를 적층한 구성으로 되어 있다. 예를 들어, 하측 용기(22)는, 알루미늄 등에 의해 구성되며, 상술한 관통 구멍(101)이 저면에 마련되어 있다.
하측 용기(22)의 측벽부(223)에는, 반입출구(28)가 마련되어 있다. 반입출구(28)에는, 게이트 밸브(281)가 마련되어 있다. 반입출구(28)는, 게이트 밸브(281)에 의해 개폐된다. 웨이퍼 W는, 외부에 마련된 반송 암 등의 웨이퍼 반송 기구에 의해, 반입출구(28)로부터 반출입된다.
배기 덕트(21)는, 예를 들어 알루미늄제의 각형의 덕트를 만곡시켜 형성된 환형체로서 구성되어 있다. 배기 덕트(21)는, 하측 용기(22)의 위에 적층되어 처리 용기(2)를 구성한다. 배기 덕트(21)에는, 내주면을 따라 슬릿(21a)이 형성되고, 통류 컨덕턴스를 작게 함으로써, 처리 용기(2)의 둘레 방향에 있어서의 처리 공간(40)의 배기의 균일화를 도모할 수 있다. 배기 덕트(21)의 외벽면에는, 배기관(29a)이 접속되어 있다. 또한, 하측 용기(22)의 측벽부(223)에는, 배기관(29b)이 접속되어 있다. 배기관(29a) 및 배기관(29b)에는, 진공 펌프나 압력 조정 밸브 등이 구비된 배기 기구(67)가 접속되어 있다. 처리 용기(2)는, 배기관(29a) 및 배기관(29b)에 접속된 배기 기구(67)를 이용하여, 내부의 진공 배기를 행할 수 있다.
처리 용기(2)에는, 처리 위치의 적재대(3)를 둘러싸고, 처리 용기(2)의 내부를 상부측의 처리 공간(40)과, 하부측의 공간인 보텀 에어리어(20)로 나누는 포위 부재인 이너 링(26)이 마련되어 있다. 이너 링(26)은, 예를 들어 알루미늄에 의해 형성된 링형 부재로서, 하측 용기(22)의 측벽부(223)의 내벽면과, 적재대(3)의 측 둘레면의 사이에 장전되는 형상으로 형성되어 있다. 이너 링(26)의 상면 외주부에는, 외측을 향해 넓어지도록 플랜지부(263)가 마련되어 있으며, 이너 링(26)은, 플랜지부(263)를 배기 덕트(21)에 걸림 지지시킨 상태에서 처리 용기(2) 내에 배치되어 있다. 또한, 이너 링(26)은, 예를 들어 석영제의 링 커버에 의해 상면측을 덮어도 된다.
이너 링(26)의 상면에는, 클램프 링(5)이 마련되어 있다. 클램프 링(5)은, 원환형으로 형성되고, 하면을 이너 링(26) 상에 적재한 상태에서 처리 용기(2) 내에 배치되어 있다. 클램프 링(5)은, 원환형의 내측 테두리부(52)가 이너 링(26)의 내주면보다도 더욱 내측을 향해서 신장되어 있다. 내측 테두리부(52)의 내측 단부는, 적재대(3) 상에 적재된 웨이퍼 W의 주연부의 상방에 위치하고 있다. 내측 테두리부(52)의 내측 단부의 하면에는, 예를 들어 평탄한 맞닿음부(53)가 형성되어 있다. 승강 기구(100)에 의해 적재대(3)가 웨이퍼 W의 처리가 행해지는 처리 위치로 상승하면, 클램프 링(5)의 맞닿음부(53)가 적재대(3) 상의 웨이퍼 W의 주연부에 전체 둘레에 걸쳐 맞닿아, 클램프 링(5)은, 웨이퍼 W를 압박한다. 또한, 실시 형태에 기재된 맞닿음부(53)는, 평탄한 면을 이루고 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
클램프 링(5)은, 알루미늄 등의 금속에 의해 구성해도 되고, 알루미나 등의 세라믹에 의해 구성해도 된다. 클램프 링(5)은, 적재대(3) 상의 웨이퍼 W에 대해서 맞닿음부(53)를 누름으로써 반응 가스의 돌아 들어감을 억제하는 데 충분한 중량, 예를 들어 수백 그램 내지 수 킬로그램 정도의 중량을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 이너 링(26)에는, 이너 링(26) 자체나 클램프 링(5)을 예열하는 히터 등의 예열부를 마련해도 된다.
가스 토출 기구(4)는, 지지 부재(49)에 의해 상면측으로부터 지지되어 있다. 배기 덕트(21)의 상면측의 개구를 지지 부재(49)에 의해 막음으로써, 처리 용기(2)는, 밀폐되어 있다. 배기 덕트(21)와 지지 부재(49)의 사이에는, 처리 용기(2) 내를 기밀하게 유지하기 위한 O링(211)이 마련되어 있다.
지지 부재(49)에 의해 지지된 가스 토출 기구(4)는, 저면이 적재대(3)의 상면과 대향하도록 배치되어 있다. 지지 부재(49)에는, 성막에 사용하는 반응 가스를 가스 토출 기구(4)로 공급하는 공급관이 마련되어 있다. 여기서, 실시 형태에 따른 성막 장치(1)는, 반응 가스로서, 예를 들어 루테늄 전구체를 사용해서 루테늄 막의 성막을 행하는 경우를 설명한다. 지지 부재(49)에는, 반응 가스를 공급하는 공급관으로서, 루테늄 가스 공급관(481)이 마련되어 있다. 루테늄 가스 공급관(481)의 상류측에는, 루테늄 전구체를 저류하는 원료 탱크나 루테늄 가스를 공급하기 위한 캐리어 가스 공급 기구, 유량 조절부 등을 구비한 루테늄 가스 공급부(401)가 마련되어 있다.
가스 토출 기구(4)는, 루테늄 가스 공급관(481)으로부터 공급된 루테늄 가스를 토출한다. 토출된 루테늄 가스는, 가스 토출 기구(4)와 적재대(3) 사이의 처리 공간(40)에서 반응하여 웨이퍼 W에 대한 루테늄막의 성막 처리가 행해진다.
상기와 같이 구성된 성막 장치(1)는, 제어부(150)에 의해, 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 제어부(150)는, 예를 들어 컴퓨터이며, CPU(Central ProcessingUnit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 보조 기억 장치 등을 구비한다. CPU는, ROM 또는 보조 기억 장치에 저장된 프로그램이나, 성막의 프로세스 조건에 기초하여 동작하고, 장치 전체의 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(150)는, 루테늄 가스 공급부(401)로부터의 반응 가스 등의 공급 동작, 적재대(3)의 승강 동작, 배기 기구(67)에 의한 처리 용기(2) 내의 배기 동작을 제어한다. 또한, 제어부(150)는, 히터(33)에 의한 가열 동작, 냉매 유닛(66)에 의한 냉매의 공급 동작, 퍼지 가스 공급부(90)로부터의 퍼지 가스의 공급 동작을 제어한다. 또한, 제어에 필요한 컴퓨터가 판독 가능한 프로그램은, 기억 매체에 기억되어 있어도 된다. 기억 매체는, 예를 들어 플렉시블 디스크, CD(Compact Disc), CD-ROM, 하드디스크, 플래시 메모리 혹은 DVD 등으로 이루어진다. 또한, 제어부(150)는, 성막 장치(1)의 내부에 마련되어 있어도 되며, 외부에 마련되어 있어도 된다. 제어부(150)가 외부에 마련되어 있는 경우, 제어부(150)는, 유선 또는 무선 등의 통신 수단에 의해, 성막 장치(1)를 제어할 수 있다.
다음으로, 제어부(150)의 제어에 의해 성막 장치(1)가 실행하는 성막의 흐름을 설명한다. 성막 장치(1)는, 배기 기구(67)를 동작시켜 처리 용기(2) 내를 진공 분위기로 감압한다. 성막 장치(1)는, 웨이퍼 W를 반입할 때, 도 4에 도시한 바와 같이 적재대(3)를 전달 위치까지 강하시켜 게이트 밸브(281)를 개방한다. 반입출구(28)를 통해 웨이퍼 반송 기구에 의해 웨이퍼 W가 적재대(3)의 적재면에 반입된다. 성막 장치(1)는, 게이트 밸브(281)를 폐쇄하고, 적재대(3)를 처리 위치까지 상승시킨다.
성막 장치(1)는, 처리 용기(2) 내의 압력 조정을 행한 후, 처리 용기(2) 내에 반응 가스를 공급하여 웨이퍼 W에 성막 처리를 행한다. 예를 들어, 성막 장치(1)는, 루테늄 가스 공급부(401)로부터 가스 토출 기구(4)에 루테늄 가스를 공급하여, 가스 토출 기구(4)로부터 루테늄 가스를 토출시킨다. 가스 토출 기구(4)로부터 토출된 루테늄 가스는, 가스 토출 기구(4)와 적재대(3) 사이의 처리 공간(40)에서 반응하여 웨이퍼 W에 대한 루테늄막의 성막 처리가 행해진다.
그런데, 성막에 사용하는 반응 가스에는, 성막에 적합한 온도가 있다. 이 때문에, 성막 장치(1)는, 성막 처리 전에, 도시하지 않은 전원부로부터 히터(33)로 공급되는 전력을 제어하여, 히터(33)로 웨이퍼 W를 성막에 적합한 소정의 프로세스 온도가 되도록 가열한다. 예를 들어, 성막 장치(1)는, 웨이퍼 W를 250℃로 가열한다. 또한, 성막 장치(1)는, 막의 퇴적을 억제하기 위해서, 냉매 유닛(66)으로부터 냉매를 공급하여 온도 조절 재킷(6)을 냉각시킨다. 예를 들어, 성막 장치(1)는, 냉매 유닛(66)으로부터 공급하는 냉매의 온도를 제어하여, 프로세스 온도보다도 낮은 소정의 온도로 온도 조절 재킷(6)을 제어한다. 예를 들어, 성막 장치(1)는, 막의 퇴적이 억제되도록, 온도 조절 재킷(6)을 80℃로 제어한다.
이와 같이 온도 조절 재킷(6)을 냉각시킨 경우, 성막 장치(1)에서는, 히터(33)의 열이 온도 조절 재킷(6)에 흡열되어 웨이퍼 W의 온도가 저하되고, 성막 속도가 저하되는 경우가 있다.
그러나, 실시 형태에 따른 성막 장치(1)는, 적재대(3)와 온도 조절 재킷(6)의 사이에 배치된 단열 링(7)을 마련하고 있다. 단열 링(7)은, 히터(33)의 열이 온도 조절 재킷(6)에 흡열되는 것을 억제한다. 이 때문에, 성막 장치(1)는, 온도 조절 재킷(6)을 냉각시킨 경우에도, 성막 속도의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 성막 장치(1)는, 온도 조절 재킷(6)을 냉각시킬 수 있기 때문에, 온도 조절 재킷(6)으로의 막의 퇴적을 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 단열 링(7)은, 적재대(3)와의 사이에, 온도 조절 재킷(6)의 중공부(63)로부터 테두리부까지 연통하는 간극(71)이 모든 둘레 방향으로 형성되어 있다. 또한, 실시 형태에 따른 성막 장치(1)는, 퍼지 가스 공급부(90)로부터 가스 배관(91)을 통해 지지 부재(34)와 온도 조절 재킷(6) 사이의 간극(63A)에 퍼지 가스를 공급한다. 퍼지 가스는, 성막 처리 전부터 성막 처리 중 계속적으로 공급되어도 되고, 웨이퍼 W가 적재대(3)에 적재되는 시점부터 계속적으로 공급되어도 된다. 퍼지 가스 공급부(90)로부터 공급된 퍼지 가스는, 간극(63A)을 따라 상승하여, 단열 링(7)과 적재대(3) 사이의 간극(71)에 도달한다. 그리고, 퍼지 가스는, 간극(71)에 의해 적재대(3)의 전체 둘레 방향으로 확산하고, 각 관통 구멍(37)으로부터 토출되어 적재대(3)의 적재면의 주위에 공급된다. 적재대(3)의 적재면의 주위에 공급된 퍼지 가스는, 클램프 링(5)과 이너 링(26)의 간극이나, 클램프 링(5)과 웨이퍼 W의 간극을 통해 배기관(29a)으로 흐르거나, 혹은 클램프 링(5)과 에지 링(32)의 사이에서 배기관(29b)으로 흘러 배기된다.
성막 장치(1)는, 간극(71)에 의해 단열 링(7)과 적재대(3) 사이의 열의 전파가 억제되어, 단열 링(7)에 의한 단열 효율이 향상된다. 이 때문에, 성막 장치(1)는, 온도 조절 재킷(6)을 냉각시킨 경우에도, 성막 속도의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 성막 장치(1)는, 적재대(3)의 적재면의 주위에 퍼지 가스를 공급함으로써, 적재대(3)의 적재면의 주위로의 막의 퇴적을 억제할 수 있다. 또한, 성막 장치(1)는, 퍼지 가스를 공급함으로써, 각 관통 구멍(37)이나 간극(71)으로의 성막 가스의 진입을 억제할 수 있고, 각 관통 구멍(37)이나 간극(71)으로의 막의 퇴적을 억제할 수 있다. 또한, 성막 장치(1)는, 퍼지 가스용 가스 공급 라인을 마련하지 않고, 간극(63A), 간극(71)을 통해 퍼지 가스를 적재대(3)의 주변에 공급할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 성막 장치(1)는, 처리 용기(2)와, 적재대(3)와, 지지 부재(34)와, 온도 조절 부재로서의 온도 조절 재킷(6)과, 단열 부재로서의 단열 링(7)과, 퍼지 가스 공급부(90)를 갖는다. 처리 용기(2)는, 성막을 행할 때 내부가 진공 분위기로 되어 반응 가스가 공급된다. 적재대(3)는, 처리 용기(2)의 내부에 배치되고, 기판 가열부로서 히터(33)가 마련되어, 기판으로서 웨이퍼 W가 적재된다. 지지 부재(34)는, 웨이퍼 W가 적재되는 적재면의 이면측으로부터 적재대(3)를 지지한다. 온도 조절 재킷(6)은, 중공부(63)가 형성되고, 당해 중공부(63)로 지지 부재(34)를 덮음과 함께 적재대(3)의 이면에 배치되고, 온도 조정이 가능하게 되어 있다. 단열 링(7)은, 적재대(3)와 온도 조절 재킷(6)의 사이에 배치된다. 퍼지 가스 공급부(90)는, 지지 부재(34)와 온도 조절 재킷(6)의 사이에 형성된 간극(63A)에 퍼지 가스를 공급한다. 이에 의해, 성막 장치(1)는, 웨이퍼 W의 온도 저하를 억제하면서, 불필요한 장소로의 막의 퇴적을 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 단열 링(7)은, 적재대(3)와의 사이에, 온도 조절 재킷(6)의 중공부(63)로부터 테두리부까지 연통하는 간극(71)이 모든 둘레 방향으로 형성되어 있다. 이에 의해, 성막 장치(1)는, 단열 링(7)과 적재대(3) 사이의 열의 전파가 억제되어, 단열 링(7)에 의한 단열 효율이 향상된다. 또한, 성막 장치(1)는, 간극(71)을 통해 적재대(3)의 주위에 퍼지 가스를 공급할 수 있기 때문에, 막의 퇴적을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 단열 링(7)은, 적재대(3)와 대향하는 면에, 둘레 방향으로 간격을 두고 동심원형으로 적재대(3)에 맞닿는 복수의 돌기부(72)가 적어도 1열 형성되어 있다. 이에 의해, 성막 장치(1)는, 적재대(3)를 단열 링(7) 상에 안정적으로 배치할 수 있다. 또한, 성막 장치(1)는, 적재대(3)와 대향하는 면의 모든 둘레 방향으로 간극(71)을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 단열 링(7)은, 적재대(3)와 대향하는 면의 테두리부를 따라 시일(73)이 마련되어 있다. 적재대(3)는, 시일(73)의 배치 위치보다도 내측에 시일(73)을 따라 적재면과 이면을 관통하는 복수의 관통 구멍(37)이 형성되어 있다. 이에 의해, 성막 장치(1)는, 퍼지 가스를 적재대(3)의 적재면의 주위에 직접 공급할 수 있어, 적재면의 주위로의 막의 퇴적을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 온도 조절 재킷(6)은, 내부에 냉매를 공급하는 유로가 마련되어, 입구와 출구를 갖고, 냉매를 순환시킬 수 있다. 이에 의해, 성막 장치(1)는, 온도 조절 재킷(6)에 냉매를 순환시켜 냉각함으로써, 적재대(3)의 하부측으로의 막의 퇴적을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 온도 조절 재킷(6)은, 내부에 전열 가스를 공급하는 유로로서 가스 배관(81)이 마련되어 있다. 가스 배관(81)의 일단은, 전열 가스 공급부(86)에 접속되고, 가스 배관(81)의 타단은, 주위에 시일(84)이 마련되어, 적재대(3)의 이면에 마련된 전열 가스 공급 구멍으로서 가스 배관(83)에 접속되어 있다. 이에 의해, 성막 장치(1)는, 온도 조절 재킷(6)의 하부로부터 가스 배관(83)을 통해 적재대(3)에 전열 가스를 공급할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 단열 링(7)은, 복수의 돌기부(72)가 형성되고, 테두리부를 따라 시일(73)이 마련되어, 적재대(3)의 이면과 맞닿고, 해당 적재대(3)의 이면과 온도 조절 재킷(6)의 사이에 간극(71)을 형성한다. 이에 의해, 성막 장치(1)는, 퍼지 가스용 가스 배관을 마련하지 않고, 간극(71)을 통해 퍼지 가스를 공급할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 성막 장치(1)는, 간극(63A)과 간극(71)이 연통하고 있다. 퍼지 가스 공급부(90)로부터 공급된 퍼지 가스는, 간극(63A)과 간극(71)을 통해 적재대(3)에 마련된 복수의 관통 구멍(37)에 공급된다. 이에 의해, 성막 장치(1)는, 퍼지 가스의 가스 배관을 마련하지 않고, 적재대(3)에 퍼지 가스를 공급할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 성막 장치(1)는, 원환형으로 형성되고, 웨이퍼 W의 테두리부보다 내측에 맞닿는 클램프 링(5)을 추가로 갖는다. 클램프 링(5)과, 적재대(3)의 테두리부로, 공간이 형성되고, 해당 공간에 적재대(3)의 복수의 관통 구멍(37)을 통해 퍼지 가스가 공급된다. 이에 의해, 성막 장치(1)는, 적재대(3)의 테두리부로의 막의 퇴적을 억제할 수 있다.
이상, 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 금회 개시된 실시 형태는, 모든 점에서 예시이지 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 실로, 상기한 실시 형태는, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기 실시 형태는, 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
예를 들어, 실시 형태에서는, 성막에 사용하는 반응 가스를 루테늄 전구체로 한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 반응 가스는, 기판에 대한 성막에 사용되는 가스이면, 어느 것이어도 된다.
또한, 실시 형태에서는, 지지 부재(34)와 온도 조절 재킷(6) 사이의 간극(63A)을 통해 퍼지 가스를 유통시키는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 지지 부재(34)의 중공부(63)측의 면 또는 온도 조절 재킷(6)의 중공부(63)측의 면에 상하 방향으로 홈을 형성하고, 홈을 통해 퍼지 가스를 유통시켜도 된다.
또한, 실시 형태에서는, 단열 링(7)의 테두리부에 시일(73)을 마련하고, 적재대(3)에 관통 구멍(37)을 마련하여, 관통 구멍(37)을 통해 퍼지 가스를 적재대(3)의 적재면의 주위에 공급하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 시일(73)을 마련하지 않고 적재대(3)와 단열 링(7)의 간극으로부터 적재대(3)의 측면의 주위에 퍼지 가스를 공급해도 된다.

Claims (9)

  1. 성막을 행할 때 내부가 진공 분위기로 되어 반응 가스가 공급되는 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 내부에 배치되고, 기판 가열부가 마련되고, 기판이 적재되는 적재대와,
    상기 기판이 적재되는 적재면의 이면측으로부터 상기 적재대를 지지하는 지지 부재와,
    중공부가 형성되며, 당해 중공부로 상기 지지 부재를 덮음과 함께 상기 적재대의 상기 이면의 전체면을 덮도록 배치되고, 온도 조정이 가능한 온도 조절 부재와,
    상기 적재대와 상기 온도 조절 부재의 사이에 배치된 단열 부재와,
    상기 지지 부재와 상기 온도 조절 부재의 사이에 제1 간극이 형성되고, 해당 제1 간극에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부를 포함하고,
    상기 단열 부재는, 상기 적재대와의 사이에, 상기 온도 조절 부재의 중공부와 연통하는 간극이 모든 둘레 방향으로 형성되어 있는,
    성막 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단열 부재는, 상기 적재대와 대향하는 면에, 둘레 방향으로 간격을 두고 동심원형으로 상기 적재대에 맞닿는 복수의 돌기부가 적어도 1열 형성되어 있는
    성막 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단열 부재는, 상기 적재대와 대향하는 면의 테두리부를 따라 시일이 마련되고,
    상기 적재대는, 상기 시일의 배치 위치보다도 내측에 상기 시일을 따라 상기 적재면과 상기 이면을 관통하는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있는 성막 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재는, 내부에 냉매를 공급하는 유로가 마련되고, 입구와 출구를 갖고, 냉매를 순환시킬 수 있는 성막 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재는, 내부에 전열 가스를 공급하는 유로가 마련되어, 상기 유로의 일단은, 전열 가스 공급원에 접속되고, 상기 유로의 타단은, 주위에 시일 부재가 마련되며, 상기 적재대의 이면에 마련된 전열 가스 공급 구멍에 접속되는 성막 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단열 부재는, 복수의 돌기부가 형성되고, 테두리부를 따라 시일이 마련되며, 상기 적재대의 이면과 맞닿고, 해당 적재대의 이면과 단열 부재의 사이에 제2 간극을 형성하는 성막 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 간극과 상기 제2 간극은, 연통하고 있으며, 상기 퍼지 가스 공급부로부터 공급된 퍼지 가스는, 상기 제1 간극 및 상기 제2 간극을 통해 상기 적재대에 마련된 복수의 관통 구멍에 공급되는 성막 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    원환형으로 형성되고, 기판의 테두리부보다 내측에 맞닿는 클램프 링을 추가로 갖고,
    상기 클램프 링과, 상기 적재대의 테두리부로, 공간이 형성되고, 해당 공간에 상기 적재대의 복수의 관통 구멍을 통해 퍼지 가스가 공급되는 성막 장치.
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