KR102514775B1 - 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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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

부생성물을 제거하여 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
기판을 처리하는 처리실; 및 처리실 내에 설치되고, 기판이 재치되는 재치부를 복수 포함하는 기판 지지부를 구비하고, 상기 처리실은 기판에 처리 가스를 공급하는 처리 영역과, 기판을 퍼지하는 퍼지 영역을 포함하고, 퍼지 영역은 제1 압력으로 퍼지하는 제1 압력 퍼지 영역과, 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 퍼지하는 제2 압력 퍼지 영역을 포함한다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND NON-TRANSITORY COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM}
본 개시(開示)는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
반도체 기판을 처리하는 장치로서, 복수의 기판을 기판 재치대 상에 주(周)방향으로 배치하고 그 기판 재치대를 회전시켜서 복수의 기판에 복수 종류의 가스를 공급하는 회전형 장치가 알려져 있다. 또한 복수의 기판이 적재된 상태에서 기판의 적재 방향으로 연재하는 원료 가스 노즐을 이용하여 복수의 기판에 원료 가스를 공급하는 종형(縱型) 장치가 알려져 있다. 예컨대 특허문헌 1, 특허문헌 2를 참조.
1. 일본 특개 2017-34013호 공보 2. 일본 특개 2017-147262호 공보
반도체 디바이스의 3차원 구조화에 따라 높은 애스펙트비의 홈[溝] 내에 커버리지 좋게 성막 처리를 수행하는 것이 요구된다. 회전형 장치에서는, 처리실이 복수의 처리 영역으로 구분되고, 각 처리 영역에서 각 처리가 이루어진다. 그렇기 때문에 성막 가스에 의해 생성된 부생성물을 홈 내로부터 제거할 필요가 있다.
본 개시는 상기 과제를 해결하는 것이며, 높은 애스펙트비의 홈 내의 부생성물을 제거하여 파티클의 발생을 억제하는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 형태에 따르면, 기판을 처리하는 처리실; 및 상기 처리실 내에 설치되고, 상기 기판이 재치되는 재치부를 복수 포함하는 기판 지지부를 구비하고, 상기 처리실은 상기 기판에 처리 가스를 공급하는 처리 영역과, 상기 기판을 퍼지하는 퍼지 영역을 포함하고, 상기 퍼지 영역은 제1 압력으로 퍼지하는 제1 압력 퍼지 영역과, 상기 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 퍼지하는 제2 압력 퍼지 영역을 포함하는 기술을 제공한다.
본 개시에 따르면, 부생성물을 제거하여 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 리액터의 횡단면(橫斷面) 개략도.
도 2는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 리액터의 종단면(縱斷面) 개략도이며, 도 1에 도시하는 리액터의 A-A'선 단면도.
도 3은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 기구를 설명하는 설명도.
도 4a는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 원료 가스 공급부를 설명하는 설명도.
도 4b는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 반응 가스 공급부를 설명하는 설명도.
도 4c는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 불활성 가스 공급부를 설명하는 설명도.
도 5는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 리액터의 종단면 개략도이며, 도 1에 도시하는 리액터의 B-B'선 단면도.
도 6은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 컨트롤러를 설명하는 설명도.
도 7은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 설명하는 흐름도.
도 8은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 성막 공정을 설명하는 흐름도.
도 9는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 리액터의 종단면 개략도이며, 도 1에 도시하는 리액터의 B-B'선 단면도의 변형예.
도 10은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 리액터의 종단면 개략도이며, 도 1에 도시하는 리액터의 B-B'선 단면도의 변형예.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이 리액터(200)는 원통 형상의 기밀 용기인 처리 용기(203)를 구비한다. 처리 용기(203)는 예컨대 스텐레스(SUS)나 알루미늄 합금 등으로 구성된다. 처리 용기(203) 내에는 기판(S)을 처리하는 처리실(201)이 구성된다. 처리 용기(203)에는 게이트 밸브(205)가 접속되고, 게이트 밸브(205)를 개재하여 기판(S)이 반입출된다.
처리실(201)은 처리 가스를 공급하는 처리 영역(206)과 영역 내를 퍼지하는 퍼지 영역(207)을 포함한다. 즉 처리실(201)은 기판(S)에 처리 가스를 공급하는 처리 영역(206)과, 기판(S)을 퍼지하는 퍼지 영역(207)을 포함한다. 여기서는 처리 영역(206)과 퍼지 영역(207)은 원주 형상으로 교호(交互)적으로 배치된다. 예컨대 제1 처리 영역(206a), 퍼지 영역(207a), 제2 처리 영역(206b) 및 퍼지 영역(207b) 순으로 배치된다. 후술하는 바와 같이 제1 처리 영역(206a) 내에는 원료 가스가 공급되고, 제2 처리 영역(206b) 내에는 반응 가스가 공급된다. 이에 의해 제1 처리 영역(206a)과 제2 처리 영역(206b) 내에 공급되는 가스에 따라 기판(S)에 대하여 소정의 처리가 수행된다.
퍼지 영역(207a)과 퍼지 영역(207b)은 각각 제1 처리 영역(206a)과 제2 처리 영역(206b)을 공간적으로 구분하는 영역이다. 퍼지 영역(207a, 207b)의 천장(208)은 상세는 후술하지만, 천판(209)의 하면인 처리 영역(206)의 천장보다 낮아지도록 구성된다. 퍼지 영역(207a, 207b)에는 기판 지지부로서의 회전 테이블(217)과 대향하는 위치에 각각 천장(208a, 208b)이 설치된다. 이 공간을 퍼지하는 것에 의해 기판(S) 상의 여분의 가스를 제거한다. 또한 이 공간을 퍼지하는 것에 의해 인접하는 처리 영역(206)을 구획한다.
처리 용기(203)의 중앙에는 예컨대 처리 용기(203)의 중심에 회전축을 포함하고, 회전 가능하도록 구성되는 회전 테이블(217)이 설치된다. 회전 테이블(217)은 기판(S)으로의 금속 오염의 영향이 없도록 예컨대 석영, 카본 또는 SiC 등의 재료로 형성된다.
회전 테이블(217)은 처리 용기(203) 내에 복수 매(예컨대 5매)의 기판(S)을 동일면상에, 또한 회전 방향을 따라 동일 원주 상에 배열해서 지지하도록 구성된다. 여기서 말하는 「동일면」이란 완전한 동일면에 한정되지 않고, 회전 테이블(217)을 상면에서 봤을 때 복수 매의 기판(S)이 서로 중첩되지 않도록 배열되면 좋다.
회전 테이블(217) 표면에서의 기판(S)의 지지 위치에는 기판(S)이 재치되는 재치부로서의 요부(217b)가 복수 설치된다. 처리하는 기판(S)의 매수와 같은 수의 요부(凹部)(217b)가 회전 테이블(217)의 중심으로부터 동심원상의 위치에 서로 등간격(예컨대 72°의 간격)으로 배치된다. 또한 도 1에서는 설명의 편의상 도시를 생략한다.
각각의 요부(217b)는 예컨대 회전 테이블(217)의 상면에서 봤을 때 원 형상이며, 측면에서 봤을 때 요(凹) 형상이다. 요부(217b)의 지름은 기판(S)의 지름보다 약간 크게 되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이 요부(217b)의 바닥에는 기판 재치면이 설치되고, 요부 내에 기판(S)을 재치하는 것에 의해 기판(S)을 기판 재치면에 재치할 수 있다. 각 요부(217b)에는 후술하는 핀(219)이 관통하는 관통공(217a)이 복수 설치된다.
처리 용기(203) 중 회전 테이블(217) 하방(下方)이며 게이트 밸브(205)와 대향하는 개소(箇所)에는 도 3에 기재된 기판 보지(保持) 기구(218)가 설치된다. 기판 지지 기구(218)는 기판(S)의 반입·반출 시에 기판(S)을 승강시켜 기판(S)의 이면을 지지하는 핀(219)을 복수 포함한다. 핀(219)은 연장 가능한 구성이며, 예컨대 기판 지지 기구(218) 본체에 수납 가능하다. 기판(S)을 이재할 때는 핀(219)이 연장되어 관통공(217a)을 관통하는 것과 함께 기판(S)을 보지한다. 그 후 핀(219)의 선단(先端)이 하방으로 이동하는 것에 의해 기판(S)은 요부(217b)에 재치된다. 기판 지지 기구(218)는 예컨대 처리 용기(203)에 고정한다. 기판 지지 기구(218)는 기판 재치 시에 핀(219)을 공(217a)에 삽입 가능한 구성이라면 좋고, 후술하는 내주 철부(凸部)(282)나 외주 철부(283)에 고정해도 좋다.
회전 테이블(217)은 코어부(221)에 고정된다. 코어부(221)는 회전 테이블(217)의 중심에 설치되고, 회전 테이블(217)을 고정하는 역할을 한다. 회전 테이블(217)을 지지하는 구조이기 때문에 중량을 견딜 수 있도록 금속이 이용된다. 코어부(221)의 하방에는 샤프트(222)가 배치된다. 샤프트(222)는 코어부(221)를 지지한다.
샤프트(222)의 하방은 처리 용기(203)의 저부(底部)에 설치된 공(223)을 관통하고, 처리 용기(203) 외에서 기밀 가능한 용기(204)로 피복된다. 또한 샤프트(222)의 하단은 회전부(224)에 접속된다. 회전부(224)는 회전축이나 모터 등을 탑재하고, 후술하는 컨트롤러(300)의 지시에 따라 회전 테이블(217)을 회전 가능하도록 구성된다. 즉 컨트롤러(300)가 기판(S) 외에 어느 점인 코어부(221)를 중심으로 하여 회전부(224)가 회전 테이블(217)을 회전시키는 것에 의해 제1 처리 영역(206a), 퍼지 영역(207a), 제2 처리 영역(206b) 및 퍼지 영역(207b) 순으로 기판(S)을 순차적으로 통과시킨다.
코어부(221)를 피복하도록 석영 커버(225)가 설치된다. 즉 석영 커버(225)는 코어부(221)와 처리실(201) 사이에 설치된다. 석영 커버(225)는 공간을 개재하여 코어부(221)를 피복하도록 구성된다. 석영 커버(225)는 기판(S)으로의 금속 오염의 영향이 없도록 예컨대 석영이나 SiC 등의 재료로 형성된다. 코어부(221), 샤프트(222), 회전부(224), 석영 커버(225)를 총칭하여 지지부라고 부른다.
회전 테이블(217)의 하방에는 가열부로서의 히터(280)를 내포하는 히터 유닛(281)이 배치된다. 히터(280)는 회전 테이블(217)에 재치한 각 기판(S)을 가열한다. 히터(280)는 처리 용기(203)의 형상을 따라 원주 형상으로 구성된다.
히터 유닛(281)은 처리 용기(203)의 저부 상이며, 처리 용기(203)의 중심측에 설치된 내주 철부(282)와, 히터(280)보다 외주측에 배치되는 외주 철부(283)와, 히터(280)로 주로 구성된다. 내주 철부(282), 히터(280), 외주 철부(283)는 동심원 형상으로 배치된다. 내주 철부(282)와 외주 철부(283) 사이에는 공간(284)이 형성된다. 히터(280)는 공간(284)에 배치된다. 내주 철부(282), 외주 철부(283)는 처리 용기(203)에 고정되는 것이기도 하므로 처리 용기(203)의 일부로서 생각해도 좋다.
여기서는 원주 형상의 히터(280)라고 설명했지만, 기판(S)을 가열할 수 있으면 이에 한정되지 않고, 복수 분할한 구조로 해도 좋다. 또한 회전 테이블(217) 내에 히터(280)를 내포한 구조로 해도 좋다.
내주 철부(282)의 상부이며 히터(280)측에는 플랜지(282a)가 형성된다. 창(285)은 플랜지(282a)와 외주 철부(283)의 상면에서 지지된다. 창(285)은 히터(280)로부터 발생하는 열을 투과하는 재질이며, 예컨대 석영으로 구성된다. 창(285)은 후술하는 배기 구조(286)의 상부(286a)와 내주 철부(282)에 의해 개재되는 것에 의해 고정된다.
히터(280)에는 히터 온도 제어부(287)가 접속된다. 히터 온도 제어부(287)는 후술하는 컨트롤러(300)에 전기적으로 접속되고, 컨트롤러(300)의 지시에 따라 히터(280)로의 전력 공급을 제어하여 온도 제어를 수행한다.
처리 용기(203)의 저부에는 공간(284)과 연통하는 불활성 가스 공급관(275)이 설치된다. 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 개재하여 공간(284)에 공급된다. 공간(284)을 불활성 가스 분위기로 하는 것에 의해 처리 가스가 창(285) 부근의 극간 등으로부터 침입되는 것을 방지한다.
외주 철부(283)의 외주면과 처리 용기(203)의 내주면 사이에는 금속제의 배기 구조(286)가 배치된다. 배기 구조(286)는 배기 홈(288)과 배기 버퍼 공간(289)을 포함한다. 배기 홈(288), 배기 버퍼 공간(289)은 처리 용기(203)의 형상에 따라 원주 형상으로 구성된다.
배기 구조(286) 중 외주 철부(283)와 접촉하지 않는 개소를 상부(286a)라고 부른다. 전술과 같이 상부(286a)는 내주 철부(282)와 함께 창(285)을 고정한다.
본 실시 형태와 같은 회전형 기판 처리 장치에서는 기판(S)의 높이와 배기구를 같은 높이로 하거나, 혹은 높이를 근접시키는 것이 바람직하다. 가령 배기구의 높이가 낮은 경우, 회전 테이블(217)의 단부에서 가스의 난류가 발생할 우려가 있다. 이에 대하여 같은 높이로 하거나, 혹은 높이를 근접시키는 것에 의해 배기구측의 기판 에지에서도 난류가 발생하지 않도록 한다.
본 실시 형태에서는 배기 구조(286)의 상단을 회전 테이블(217)과 같은 높이로 한다. 이 경우, 도 2와 같이 상부(286a)가 창(285)으로부터 밀려나오는 부분이 발생하기 때문에 파티클 확산 방지의 관점에서 그 부분에는 석영 커버(290)를 설치한다. 만일 석영 커버(290)가 없는 경우, 상부(286a)에 가스가 접촉해서 상부(286a)가 부식되고 처리실(201) 내에 파티클을 발생시킬 우려가 있다. 석영 커버(290)와 상부(286a) 사이에는 공간(299)을 설치한다.
배기 구조(286)의 바닥에는 제1 배기부로서의 배기구(291), 배기구(292)가 설치된다. 배기구(291)는 제1 처리 영역(206a)에 공급되는 원료 가스를 주로 배기한다. 배기구(292)는 처리 공간(206b)에 공급되는 반응 가스를 주로 배기한다. 각 가스는 배기 홈(288), 배기 버퍼 공간(289)을 개재하여 배기구(291), 배기구(292)로부터 배기된다.
계속해서 도 1 및 도 4a를 이용하여 원료 가스 공급부(240)를 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이 처리 용기(203)의 측방(側方)에는 처리 용기(203)의 중심방향을 향해서 연재하는 노즐(245)이 삽입된다. 노즐(245)은 제1 처리 영역(206a)에 배치된다. 노즐(245)에는 가스 공급관(241)의 하류단이 접속된다.
가스 공급관(241)에는 상류 방향부터 순서대로 원료 가스 공급원(242), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(243) 및 개폐 밸브인 밸브(244)가 설치된다.
원료 가스는 MFC(243), 밸브(244), 가스 공급관(241)을 개재하여 노즐(245)로부터 제1 처리 영역(206a) 내에 공급된다.
여기서 말하는 「원료 가스」란 처리 가스 중 하나이며, 박막 형성 시에 원료가 되는 가스다. 원료 가스는 박막을 구성하는 원소로서 예컨대 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 루테늄(Ru), 니켈(Ni) 및 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
구체적으로는 본 실시 형태에서는 원료 가스는 예컨대 디클로로실란(Si2H2Cl2) 가스다. 원료 가스 원료가 상온에서 기체인 경우, MFC(243)은 기체용 매스 플로우 컨트롤러다.
주로 가스 공급관(241), MFC(243), 밸브(244), 노즐(245)에 의해 원료 가스 공급부(제1 가스 공급계, 또는 원료 가스 공급부라고 불러도 좋다.)(240)가 구성된다. 또한 원료 가스 공급원(242)을 원료 가스 공급부(240)에 포함시켜서 생각해도 좋다.
계속해서 도 1 및 도 4b를 이용하여 반응 가스 공급부(250)를 설명한다. 도 1에 도시되는 바와 같이 처리 용기(203)의 측방에는 처리 용기(203)의 중심 방향을 향해서 연재되는 노즐(255)이 삽입된다. 노즐(255)은 제2 처리 영역(206b)에 배치된다.
노즐(255)에는 가스 공급관(251)이 접속된다. 가스 공급관(251)에는 상류 방향부터 순서대로 반응 가스 공급원(252), MFC(253) 및 밸브(254)가 설치된다.
반응 가스는 MFC(253), 밸브(254), 가스 공급관(251)을 개재하여 노즐(255)로부터 제2 처리 영역(206b) 내에 공급된다.
여기서 말하는 「반응 가스」란 처리 가스 중 하나이며, 기판(S) 상에 원료 가스에 의해 형성된 제1층과 반응하는 가스다. 반응 가스는 예컨대 암모니아(NH3) 가스, 질소(N2) 가스, 수소(H2) 가스 및 산소(O2) 가스 중 적어도 어느 하나다. 여기서 반응 가스는 예컨대 NH3 가스다.
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 포함시켜서 생각해도 좋다.
계속해서 도 2 및 도 4c를 이용하여 불활성 가스 공급부(270)를 설명한다. 불활성 가스 공급관(275)에는 불활성 가스 공급관(271)의 하류단이 접속된다. 불활성 가스 공급관(271)에는 상류 방향부터 순서대로 불활성 가스 공급원(272), MFC(273) 및 밸브(274)가 설치된다. 불활성 가스는 MFC(273), 밸브(274), 불활성 가스 공급관(271)을 개재하여 불활성 가스 공급관(275)으로부터 공간(284), 용기(204)에 공급된다.
용기(204)에 공급된 불활성 가스는 회전 테이블(217)과 창(285) 사이의 공간을 개재하여 배기 홈(288)으로부터 배기된다. 이와 같은 구조로 하는 것에 의해 원료 가스나 반응 가스가 회전 테이블(217)과 창(285) 사이의 공간에 회입(回入)되는 것을 방지한다.
주로 불활성 가스 공급관(271), MFC(273), 밸브(274), 불활성 가스 공급관(275)에 의해 불활성 가스 공급부(270)가 구성된다. 또한 불활성 가스 공급원(272)을 불활성 가스 공급부(270)에 포함시켜서 생각해도 좋다.
여기서 「불활성 가스」는 예컨대 질소(N2) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스 중 적어도 어느 하나다. 여기서는 불활성 가스는 예컨대 N2 가스다.
도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이 처리 용기(203)에는 배기구(291)와 배기구(292)가 설치된다.
배기구(291)는 제1 처리 영역(206a)의 회전 방향(R)의 하류측의 회전 테이블(217)보다 외측에 설치된다. 이에 의해 열분해되어 기판(S)에 공급된 원료 가스를 제1 처리 영역(206a)으로부터 배출하고, 열분해된 원료 가스에 의한 기판으로의 영향을 억제할 수 있다. 주로 원료 가스를 배기한다. 배기구(291)와 연통하도록 배기부(234)의 일부인 배기관(234a)이 설치된다. 배기관(234a)에는 개폐 밸브로서의 밸브(234d), 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(234c)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(234b)가 접속되고, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성된다.
배기관(234a), 밸브(234d), APC 밸브(234c)를 총칭하여 배기부(234)라고 부른다. 또한 진공 펌프(234b)를 배기부(234)에 포함시켜도 좋다.
또한 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이 배기구(292)와 연통하도록 배기부(235)가 설치된다. 배기구(292)는 제2 처리 영역(206b)의 회전 방향(R)의 하류측의 회전 테이블(217)보다 외측에 설치된다. 주로 반응 가스를 배기한다.
배기구(292)와 연통하도록 배기부(235)의 일부인 배기관(235a)이 설치된다. 배기관(235a)에는 밸브(235d), APC 밸브(235c)를 개재하여 진공 펌프(235b)가 접속되고, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성된다.
배기관(235a), 밸브(235d), APC 밸브(235c)를 총칭하여 배기부(235)라고 부른다. 또한 진공 펌프(235b)를 배기부(235)에 포함시켜도 좋다.
다음으로 퍼지 영역(207a, 207b)의 상세를 도 1과 도 5를 이용하여 설명한다. 또한 퍼지 영역(207b)은 퍼지 영역(207a)과 마찬가지의 구성이기 때문에 설명을 생략한다. 도 5는 도 1에 도시하는 리액터의 B-B'선 단면도이며, 도 2의 C방향에서 본 단면도다.
퍼지 영역(207a)은 회전 테이블(217)의 회전 방향인 R방향[기판(S)의 반송 방향이라고도 부른다.] 상류측으로부터 제1 영역(207a-1)과 제2 영역(207a-2)과 제3 영역(207a-3) 순으로 3개의 영역으로 구획된다. 또한 제2 영역(207a-2)은 제1 압력으로 퍼지하는 제1 압력 퍼지 영역으로서 이용된다. 또한 제1 영역(207a-1), 제3 영역(207a-3)은 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 퍼지하는 제2 압력 퍼지 영역으로서 이용된다.
퍼지 영역(207a)에는 회전 테이블(217)과 대향해서 천장(208a)이 설치된다. 제1 영역(207a-1), 제2 영역(207a-2), 제3 영역(207a-3)의 천장(208a)은 각각 높이가 다르도록 구성된다. 천장(208a)은 처리실(201)을 구성하는 처리 용기(203)의 천판(209)의 하면에 접속되어 구성된다.
제1 처리 영역(206a)과 제1 영역(207a-1) 사이에는 제1 처리 영역(206a)과 제1 영역(207a-1)을 구분하는 경계부(402)가 형성된다. 또한 제1 영역(207a-1)과 제2 영역(207a-2) 사이에는 제1 영역(207a-1)과 제2 영역(207a-2)을 구분하는 경계부(403)가 형성된다. 또한 제2 영역(207a-2)과 제3 영역(207a-3) 사이에는 제2 영역(207a-2)과 제3 영역(207a-3)을 구분하는 경계부(404)가 형성된다. 또한 제3 영역(207a-3)과 제2 처리 영역(206b) 사이에는 제3 영역(207a-3)과 제2 처리 영역(206b)을 구분하는 경계부(405)가 형성된다. 경계부(402 내지 405)는 각각 천장(208a)의 일부이며, 천장(208a)과 연속해서 형성된다. 경계부(402 내지 405)의 높이([회전 테이블(217)의 상면으로부터 각 경계부의 하단까지의 거리]는 요부(217b)에 재치된 기판(S)이 통과 가능한 높이이며, 예컨대 3mm 내지 5mm이다.
제1 영역(207a-1)의 천장(208a)의 높이[회전 테이블(217)의 상면으로부터 천장(208a)의 하면까지의 거리]는 제1 처리 영역(206a)의 천장의 높이[회전 테이블(217)의 상면으로부터 천판(209)의 하면까지의 거리]보다 낮아지도록 구성된다. 또한 제2 영역(207a-2)의 천장(208a)의 높이는 제1 영역(207a-1)의 천장(208a)의 높이보다 낮고, 경계부(403)의 하단 위치 이상의 높이가 되도록 구성된다. 또한 제2 영역(207a-2)의 천장(208a)의 높이는 제3 영역(207a-3)의 천장(208a)의 높이보다 낮고, 경계부(404)의 하단 위치 이상의 높이가 되도록 구성된다. 또한 제3 영역(207a-3)의 천장(208a)의 높이는 제2 처리 영역(206b)의 천장의 높이보다 낮아지도록 구성된다. 여기서는 제1 영역(207a-1)의 천장(208a)의 높이와 제3 영역(207a-3)의 천장(208a)의 높이를 동등으로 한다.
천장(208a)과 천판(209)에는 제1 영역(207a-1), 제2 영역(207a-2) 및 제3 영역(207a-3)에 각각 연통하는 배기로(401a-1, 401a-2, 401a-3)가 형성된다. 배기로(401a-1, 401a-2, 401a-3)는 각각 배기 배관(236a, 236b, 236c)에 접속된다. 배기 배관(236a, 236b, 236c)은 각각 밸브(236e, 236f, 236g)를 개재하여 배기 배관(236d)에 접속된다. 배기 배관(236d)은 진공 장치로서의 진공 펌프(236j)에 접속된다. 또한 배기 배관(236b)의 밸브(236f)의 상류측에는 분기로(236h)가 접속된다. 분기로(236h)는 밸브(236i), 보조 펌프(236k), 배기 배관(236d)을 개재하여 진공 펌프(236j)에 접속된다. 밸브(236e, 236f, 236g, 236i)로서 예컨대 에어 밸브나 APC 밸브, 또는 그들 양방(兩方)을 이용할 수 있다. 제1 영역(207a-1), 제2 영역(207a-2), 제3 영역(207a-3) 내의 압력이 각각 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성된다.
또한 제2 영역(207a-2)의 배기로(401a-2)에 접속되는 배기 배관(236b)의 내경은 제1 영역(207a-1), 제3 영역(207a-3)의, 배기로(401a-1, 401a-3)에 각각 접속되는 배기 배관(236a, 236c)의 내경보다 크게 구성된다.
즉 제1 영역(207a-1), 제2 영역(207a-2), 제3 영역(207a-3) 내의 가스를 각 영역의 상방으로부터 진공 배기하도록 구성된다. 또한 제2 영역(207a-2)에서는 또한 보조 펌프(236k)를 사용하여 다른 영역에서 한층 더 감압하고, 진공도를 높여서 제2 영역(207a-2) 내의 가스를 진공 배기하도록 구성된다.
배기 배관(236a 내지 236d), 밸브(236e 내지 236g), 분기로(236h), 밸브(236i)를 총칭하여 배기부(236)라고 부른다. 또한 진공 펌프(236j)와 보조 펌프(236k)를 배기부(236)에 포함시켜도 좋다.
마찬가지로 퍼지 영역(207b)에서의 각 영역에 접속되는 배기 배관(237a 내지 237d), 밸브(237e 내지 237g), 분기로(237h), 밸브(237i)를 총칭하여 배기부(237)라고 부른다. 또한 진공 펌프(237j)와 보조 펌프(237k)를 배기부(237)에 포함시켜도 좋다.
본 실시 형태에서는 제1 영역(207a-1)의 천장(208a)의 높이를 제1 처리 영역(206a)의 천장의 높이보다 낮게 하는 것에 의해 제1 영역(207a-1)에서의 압력을 제1 처리 영역(206a)에서의 압력보다 낮게 한다. 또한 제2 영역(207a-2)의 천장(208a)의 높이를 제1 영역(207a-1)의 천장(208a)의 높이보다 낮게 하는 것에 의해 제1 영역(207a-1)에서의 압력보다 제2 영역(207a-2)에서의 압력을 낮게 한다. 또한 제3 영역(207a-3)의 천장(208a)의 높이를 제2 영역(207a-2)의 천장(208a)의 높이보다 높게 하는 것에 의해 제2 영역(207a-2)에서의 압력보다 제3 영역(207a-3)에서의 압력을 높게 한다. 또한 제2 처리 영역(206b)의 천장의 높이를 제3 영역(207a-3)의 천장(208a)의 높이보다 높게 하는 것에 의해 제3 영역(207a-3)에서의 압력을 제2 처리 영역(206b)에서의 압력보다 낮게 한다.
이상과 같이 퍼지 영역(207a) 내를 제1 처리 영역(206a)에서의 압력보다 제1 영역(207a-1)에서의 압력을 낮게 하고, 제1 영역(207a-1)에서의 압력보다 제2 영역(207a-2)에서의 압력을 낮게 하고(고진공으로 하고), 제2 영역(207a-2)에서의 압력보다 제3 영역(207a-3)에서의 압력을 높게 하도록 구성하고, 제1 영역(207a-1), 제2 영역(207a-2) 및 제3 영역(207a-3)을 퍼지하여 진공 흡입하는 것에 의해 퍼지 영역(207a) 내를 반송되는 기판(S)에 대하여 압력 차이를 교호적으로 두면서 진공 배기(퍼지)한다. 이에 의해 기판(S) 상의 미반응의 가스나 부생성물을 제거할 수 있다.
또한 제2 영역(207a-2)에서의 기판(S)의 이동 거리(L2)는 제1 영역(207a-1), 제3 영역(207a-3)에서의 기판(S)의 이동 거리(L1, L3)보다 길어지도록 구성된다. 저압에서 고진공의 제2 영역(207a-2)에서의 이동 거리를 길게 하는 것에 의해 기판(S) 상의 미반응의 가스나 부생성물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
또한 제1 영역(207a-1), 제3 영역(207a-3) 내에 N2 가스 등의 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부를 설치하고, 제1 영역(207a-1), 제3 영역(207a-3) 내에 퍼지 가스를 공급하면서 진공 배기해도 좋다.
또한 전술한 제1 영역(207a-1)은 없어도 좋고, 퍼지 영역(207a)을 회전 테이블(217)의 회전 방향인 R방향[기판(S)의 반송 방향이라고도 부른다.] 상류측으로부터 제1 압력으로 퍼지하는 제2 영역(207a-2)과, 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 퍼지하는 제3 영역(207a-3) 순으로 2개의 영역으로 구획해도 좋다.
리액터(200)는 각 부의 동작을 제어하는 컨트롤러(300)를 포함한다. 컨트롤러(300)는 도 6에 도시되는 바와 같이 연산부(CPU)(301), 일시 기억부로서의 RAM(302), 기억부(303), 송수신부(304)를 적어도 포함한다. 컨트롤러(300)는 송수신부(304)를 개재하여 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 전용의 컴퓨터로서 구성해도 좋고, 범용의 컴퓨터로서 구성해도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 격납한 외부 기억 장치[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리(USB Flash Drive)나 메모리 카드 등의 반도체 메모리](312)를 준비하고, 외부 기억 장치(312)를 이용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(300)를 구성할 수 있다. 또한 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(312)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용해도 좋고, 상위 장치(320)로부터 송수신부(311)를 개재하여 정보를 수신하고, 외부 기억 장치(312)를 개재하지 않고 프로그램을 공급해도 좋다. 또한 키보드나 터치패널 등의 입출력 장치(313)를 이용하여 컨트롤러(300)에 지시를 해도 좋다.
또한 기억부(303)나 외부 기억 장치(312)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 또한 본명세서에서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억부(303) 단체(單體)만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(312) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다.
CPU(301)은 기억부(303)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(313)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억부(303)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 그리고 CPU(301)은 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 각 부품을 제어하도록 구성된다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로 도 7 및 도 8을 이용하여 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 공정에 대해서 설명한다. 도 7은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 흐름도다. 도 8은 본 실시 형태에 따른 성막 공정을 도시하는 흐름도다. 이하의 설명에서 기판 처리 장치(10)의 리액터(200)의 구성 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(300)에 의해 제어된다.
여기서는 원료 가스로서 Si2H2Cl2 가스를 이용하고, 반응 가스로서 NH3 가스를 이용하여 기판(S) 상에 박막으로서 실리콘 질화(SiN)막을 형성하는 예에 대해서 설명한다.
기판 반입·재치 공정(S110)을 설명한다. 리액터(200)에서는 핀(219)을 상승시켜서 회전 테이블(217)의 관통공(217a)에 핀(219)을 관통시킨다. 그 결과, 핀(219)이 회전 테이블(217) 표면보다 소정의 높이만큼만 돌출한 상태가 된다. 계속해서 게이트 밸브(205)를 열고 미도시의 기판 이재기를 이용하여 도 3과 같이 핀(219) 상에 기판(S)을 재치한다. 재치 후, 핀(219)을 하강시키고 요부(217b) 상에 기판(S)을 재치한다.
그리고 기판(S)이 재치되지 않은 요부(217b)가 게이트 밸브(205)와 대향하도록 회전 테이블(217)을 회전시킨다. 그 후 마찬가지로 요부(217b)에 기판(S)을 재치한다. 모든 요부(217b)에 기판(S)이 재치될 때까지 반복한다.
요부(217b)에 기판(S)을 반입하면, 기판 이재기를 리액터(200) 외로 퇴피시키고, 게이트 밸브(205)를 닫고 처리 용기(203) 내를 밀폐한다.
또한 기판(S)을 처리실(201) 내에 반입할 때는 배기부(234, 235)에 의해 처리실(201) 내를 배기하면서 퍼지 영역(207a, 207b)을 퍼지하는 것이 바람직하다. 이에 의해 처리실(201) 내에의 파티클의 침입이나, 기판(S) 상으로의 파티클의 부착을 억제하는 것이 가능해진다. 진공 펌프(234b, 235b, 236j, 237j) 및 보조 펌프(236k, 237k)는 적어도 기판 반입·재치 공정(S110) 내지 후술하는 기판 반출 공정(S170)이 종료될 때까지의 동안은 상시 작동시킨 상태로 한다.
기판(S)을 회전 테이블(217)에 재치할 때는 미리 히터(280)에 전력을 공급하고, 기판(S)의 표면이 소정의 온도가 되도록 제어된다. 기판(S)의 온도는 예컨대 실온 이상 650℃ 이하이며, 바람직하게는 실온 이상이며 400℃ 이하다. 히터(280)는 적어도 기판 반입·재치 공정(S110)로부터 후술하는 기판 반출 공정(S170)이 종료될 때까지의 동안은 상시 통전시킨 상태로 한다.
이와 병행하여 불활성 가스 공급부(270)로부터 처리 용기(203), 히터 유닛(281)에 불활성 가스가 공급된다. 불활성 가스는 적어도 기판 반입·재치 공정(S110) 내지 후술하는 기판 반출 공정(S170)이 종료될 때까지의 동안 공급한다.
회전 테이블 회전 시작 공정(S120)을 설명한다. 기판(S)이 각 요부(217b)에 재치되면, 회전부(224)는 회전 테이블(217)을 R방향으로 회전하도록 제어된다. 회전 테이블(217)을 회전시키는 것에 의해 기판(S)은 제1 처리 영역(206a), 퍼지 영역(207a), 제2 처리 영역(206b), 퍼지 영역(207b) 순으로 이동한다.
가스 공급 시작 공정(S130)을 설명한다. 기판(S)을 가열하여 원하는 온도에 달하고, 회전 테이블(217)이 원하는 회전 속도에 도달하면, 밸브(244)를 열고 제1 처리 영역(206a) 내에 Si2H2Cl2 가스의 공급을 시작한다. 이와 병행하여 밸브(254)를 열고 제2 처리 영역(206b) 내에 NH3 가스를 공급한다.
이때 Si2H2Cl2 가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 MFC(243)을 조정한다. 또한 Si2H2Cl2 가스의 공급 유량은 예컨대 50sccm 이상 500sccm 이하다.
또한 NH3 가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 MFC(253)을 조정한다. 또한 NH3 가스의 공급 유량은 예컨대 100sccm 이상 5,000sccm 이하다.
또한 기판 반입·재치 공정(S110) 후, 계속해서 배기부(234, 235)에 의해 처리실(201) 내가 배기되는 것과 함께 퍼지 영역(207a) 내 및 퍼지 영역(207b) 내가 퍼지된다. 또한 APC 밸브(234c), APC 밸브(235c)의 밸브 개도(開度)를 적절히 조정하는 것에 의해 처리실(201) 내의 압력을 소정의 압력으로 한다.
성막 공정(S140)을 설명한다. 여기서는 성막 공정(S140)의 기본적인 흐름에 대해서 설명하고, 상세는 후술한다. 성막 공정(S140)에서는 각 기판(S)은 제1 처리 영역(206a)에서 실리콘 함유층이 형성되고, 또한 회전 후의 제2 처리 영역(206b)에서 실리콘 함유층과 NH3 가스가 반응하고, 기판(S) 상에 SiN막을 형성한다. 원하는 막 두께가 되도록 회전 테이블(217)을 소정 횟수 회전시킨다.
가스 공급 정지 공정(S150)을 설명한다. 소정 횟수 회전시킨 후, 밸브(244, 254)를 닫고 제1 처리 영역(206a)에의 Si2H2Cl2 가스의 공급, 제2 처리 영역(206b)에의 NH3 가스의 공급을 정지한다.
회전 테이블 회전 정지 공정(S160)을 설명한다. 가스 공급 정지 공정(S150) 후 회전 테이블(217)의 회전을 정지한다.
기판 반출 공정(S170)을 설명한다. 게이트 밸브(205)와 대향하는 위치에 기판(S)을 이동하도록 회전 테이블(217)을 회전시킨다. 그 후 기판 반입 시와 마찬가지로 핀(219) 상에 기판(S)을 지지시킨다. 지지 후, 게이트 밸브(205)를 열고 미도시의 기판 이재기를 이용하여 기판(S)을 처리 용기(203) 외로 반출한다. 이것을 처리한 기판(S)의 매수만큼 반복하여 모든 기판(S)을 반출한다. 반출 후, 불활성 가스 공급부(270)에 의한 불활성 가스의 공급을 정지한다.
계속해서 도 8을 이용하여 성막 공정(S140)의 상세를 설명한다. 또한 제1 처리 영역 통과 공정(S210)부터 제2 퍼지 영역 통과 공정(S240)까지는 회전 테이블(217) 상에 재치된 복수의 기판(S) 내 1장의 기판(S)을 주로 해서 설명한다.
도 8에 도시되는 바와 같이 성막 공정(S140)에서는 회전 테이블(217)의 회전에 따라 복수의 기판(S)을 제1 처리 영역(206a), 퍼지 영역(207a), 제2 처리 영역(206b) 및 퍼지 영역(207b)을 순차적으로 통과시킨다.
제1 처리 영역 통과 공정(S210)을 설명한다. 기판(S)이 제1 처리 영역(206a)을 통과할 때 Si2H2Cl2 가스가 기판(S)에 공급된다. 이때 제1 처리 영역(206a) 내에는 반응 가스가 없기 때문에 Si2H2Cl2 가스는 반응 가스와 반응하지 않고, 직접 기판(S)의 표면에 접촉(부착)한다. 이에 의해 기판(S)의 표면에는 제1층이 형성된다.
다음으로 퍼지 영역 통과 공정(S220)을 설명한다. 기판(S)은 제1 처리 영역(206a)을 통과한 후에 퍼지 영역(207a)의 제1 영역(207a-1)에 이동한다. 제1 영역(207a-1)에서는 제1 처리 영역(206a)보다 낮은 압력으로 진공 흡입되고, 제1 처리 영역(206a)에서 기판(S) 상에서 강고한 결합을 형성하지 못한 Si2H2Cl2의 성분이 기판(S) 상으로부터 제거된다.
그리고 기판(S)은 제1 영역(207a-1)을 통과한 후에 제2 영역(207a-2)으로 이동한다. 제2 영역(207a-2)에서는 제1 영역(207a-1)보다 낮은 압력으로 진공 흡입되고, 제1 영역(207a-1)에서 모두 제거하지 못한 기판(S) 상에 부착된 부생성물이 기판(S) 상으로부터 제거된다.
그리고 기판(S)은 제2 영역(207a-2)을 통과한 후에 제3 영역(207a-3)으로 이동한다. 제3 영역(207a-3)에서는 제2 영역(207a-2)보다 높은 압력으로 진공 흡입되고, 제2 영역(207a-2)에서 기판 상으로부터 부상하여 모두 제거하지 못한 부생성물이 기판(S) 상으로부터 제거된다.
즉 퍼지 영역(207a)에서 기판(S)을, 압력 차이가 있는(진공도가 다른) 복수의 영역을 통과시키는 것에 의해 높은 애스펙트비의 홈 내의 부생성물을 제거하고, 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
다음으로 제2 처리 영역 통과 공정(S230)을 설명한다. 기판(S)은 퍼지 영역(207a)을 통과한 후에 제2 처리 영역(206b)으로 이동한다. 기판(S)이 제2 처리 영역(206b)을 통과할 때 제2 처리 영역(206b)에서는 제1층이 반응 가스로서의 NH3 가스와 반응한다. 이에 의해 기판(S) 상에는 적어도 Si 및 N을 포함하는 제2층이 형성된다.
다음으로 퍼지 영역 통과 공정(S240)을 설명한다. 기판(S)은 제2 처리 영역(206b)을 통과한 후에 전술한 퍼지 영역 통과 공정(S220)과 마찬가지로 퍼지 영역(207b)의 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 통과한다. 즉 퍼지 영역(207b)에서 기판(S)을, 압력 차이가 있는(진공도가 다른) 복수의 영역을 통과시킨다. 기판(S)이 퍼지 영역(207b)의 각 영역을 통과할 때 제2 처리 영역(206b)에서 기판(S) 상의 제2층으로부터 탈리한 HCl이나, 잉여가 된 H2 가스 등이 기판(S) 상으로부터 제거된다.
이와 같이 하여 기판(S)에 대하여 서로 반응하는 적어도 2개의 가스를 순서대로 공급한다. 이상의 제1 처리 영역 통과 공정(S210), 퍼지 영역 통과 공정(S220), 제2 처리 영역 통과 공정(S230) 및 퍼지 영역 통과 공정(S240)을 1사이클로 한다.
판정(S250)을 설명한다. 컨트롤러(300)는 상기 1사이클을 소정 횟수 실시했는지의 여부를 판정한다. 구체적으로는 컨트롤러(300)는 회전 테이블(217)의 회전수를 카운트한다.
상기 1사이클을 소정 횟수 실시하지 않았을 때(S250에서 No인 경우), 또한 회전 테이블(217)의 회전을 계속시켜서 제1 처리 영역 통과 공정(S210), 퍼지 영역 통과 공정(S220), 제2 처리 영역 통과 공정(S230), 퍼지 영역 통과 공정(S240)을 포함하는 사이클을 반복한다. 이와 같이 적층하는 것에 의해 박막을 형성한다.
상기 1사이클을 소정 횟수 실시했을 때(S250에서 Yes인 경우), 성막 공정(S140)을 종료한다. 이와 같이 상기 1사이클을 소정 횟수 실시하는 것에 의해 적층한 소정 막 두께의 박막이 형성된다.
(3) 본 실시 형태에 의한 효과
전술한 실시 형태에 따르면 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 얻을 수 있다.
(a) 기판 상의 부생성물을 제거하여 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
(b) 퍼지 영역에서 기판(S)을 압력 차이가 있는(진공도가 다른) 복수의 영역을 통과시키는 것에 의해 높은 애스펙트비의 홈 내의 부생성물을 제거하고, 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
(c) 퍼지 영역에서 압력이 낮은(고진공의) 영역에서의 이동 거리를 길게 하는 것에 의해 기판(S) 상의 부생성물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
(d) 퍼지 영역에서 압력이 낮은(고진공의) 영역에 연통되는 배기로에 접속되는 배기 배관의 내경을 다른 영역에 연통되는 배기로에 접속되는 배기 배관의 내경보다 크게 하는 것에 의해, 진공 흡입하기 쉽게 하여 기판(S) 상의 부생성물을 배출시키기 쉽게 할 수 있다.
(e) 퍼지 영역에서 압력이 낮은(고진공의) 영역에 연통되는 배기로에 연통되는 배기 배관에 보조 펌프를 설치하는 것에 의해 진공 펌프만 설치한 경우와 비교하여, 진공 흡입하기 쉽게 하여 기판(S) 상의 부생성물을 배출시키기 쉽게 할 수 있다.
(4) 변형예
퍼지 영역(207a, 207b)을 구성하는 천장의 형상 등은 전술한 실시 형태에 나타내는 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 이하에 나타내는 실시 형태와 같이 변경하는 것도 가능하다. 이하에서는 주로 전술한 실시 형태와 다른 개소에 대해서 기재한다. 이하의 실시 형태에 의해서도 전술한 실시 형태에 나타내는 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(변형예 1)
도 9는 전술한 도 1에 도시하는 리액터(200)의 B-B'선 단면도의 변형예다. 본 변형예에서는 퍼지 영역(207a, 207b)에서의 제2 영역이 다르다. 여기서는 퍼지 영역(207a)을 이용하여 설명한다.
본 변형예에서는 전술한 실시 형태에서의 제1 영역(207a-1)과 제2 영역(207a-2)을 구분하는 경계부(403)와, 제2 영역(207a-2)과 제3 영역(207a-3)을 구분하는 경계부(404)가 설치되지 않는다. 바꿔 말하면, 본 변형예는 제2 영역(207a-2)의 천장(208a)의 높이가 전술한 실시 형태에서의 경계부(403, 404)의 하단 위치인 예를 제시한다. 또한 본 변형예에서는 제2 영역(207a-2)의 천판(209)의 상면의 높이[회전 테이블(217)의 상면으로부터 천판(209)의 상면까지의 거리]가 제1 영역(207a-1), 제3 영역(207a-3)의 천판(209)의 상면의 높이[회전 테이블(217)의 상면으로부터 천판(209)의 상면까지의 거리]보다 낮게 하도록 구성된다.
이와 같이 제2 영역(207a-2)의 천판(209)의 상면의 높이를 다른 영역의 천판(209)의 상면의 높이와 비교해서 낮게 하는 것에 의해 제2 영역(207a-2)에 연통하는 배기로(401a-2)의 길이를 짧게 해서 진공 배기하기 쉽게 할 수 있다. 즉 퍼지 영역에서 압력이 낮은(고진공의) 영역에 연통되는 배기로의 길이를 짧게 하는 것에 의해 진공 흡입하기 쉽게 해서 기판(S) 상의 부생성물을 배출시키기 쉽게 할 수 있다.
(변형예 2)
도 10은 전술한 도 1에 도시하는 리액터(200)의 B-B'선 단면도의 변형예다. 본 변형예에서는 퍼지 영역(207a, 207b)이 각각 4개의 영역으로 구획된다. 여기서는 퍼지 영역(207a)을 이용하여 설명한다.
본 변형예에서는 퍼지 영역(207a)은 회전 테이블(217)의 회전 방향인 R방향[기판(S)의 반송 방향이라고도 부른다.] 상류측으로부터 제1 영역(407a-1)과 제2 영역(407a-2)과 제3 영역(407a-3)과 제4 영역(407a-4) 순으로 4개의 영역으로 구획된다. 또한 본 변형예에서는 제3 영역(407a-3)이 제1 압력으로 퍼지하는 제1 압력 퍼지 영역으로서 이용된다. 또한 제2 영역(407a-2), 제4 영역(407a-4)이 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 퍼지하는 제2 압력 퍼지 영역으로서 이용된다. 또한 제1 영역(407a-1)이 제3 압력으로 퍼지하는 제3 압력 퍼지 영역으로서 이용된다.
제1 처리 영역(206a)과 제1 영역(407a-1) 사이에는 제1 처리 영역(206a)과 제1 영역(407a-1)을 구분하는 경계부(502)가 형성된다. 또한 제1 영역(407a-1)과 제2 영역(407a-2) 사이에는 제1 영역(407a-1)과 제2 영역(407a-2)을 구분하는 경계부(503)가 형성된다. 또한 제2 영역(407a-2)과 제3 영역(407a-3) 사이에는 제2 영역(407a-2)과 제3 영역(407a-3)을 구분하는 경계부(504)가 형성된다. 또한 제3 영역(407a-3)과 제4 영역(407a-4) 사이에는 제3 영역(407a-3)과 제4 영역(407a-4)을 구분하는 경계부(505)가 형성된다. 또한 제4 영역(407a-4)과 제2 처리 영역(206b) 사이에는 제4 영역(407a-4)과 제2 처리 영역(206b)을 구분하는 경계부(506)가 형성된다. 경계부(502 내지 506)는 각각 천장(208a)의 일부이며, 연속해서 형성된다.
천장(208a)과 천판(209)에는 제1 영역(407a-1), 제2 영역(407a-2), 제3 영역(407a-3), 제4 영역(407a-4)에 각각 연통하는 배기로(507a-1, 507a-2, 507a-3, 507a-4)가 형성된다. 배기로(507a-1, 507a-2, 507a-3, 507a-4)는 각각 배기 배관을 개재하여 진공 펌프에 접속되고, 제1 영역(407a-1), 제2 영역(407a-2), 제3 영역(407a-3) 및 제4 영역(407a-4) 내의 압력이 각각 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성된다.
또한 천장(208a)과 천판(209)에는 제1 영역(407a-1), 제2 영역(407a-2), 제4 영역(407a-4)에 각각 연통하는 공급로(501a-1, 501a-2, 501a-3)가 형성된다. 공급로(501a-1, 501a-2, 501a-3)에는 각각 미도시의 밸브를 개재하여 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부가 접속된다. 퍼지 가스 공급부는 예컨대 천장(209)에 고정된다. 또한 여기서는 퍼지 가스로서 N2 가스 등의 불활성 가스가 이용된다.
본 변형예에서는 압력이 낮은(고진공의) 제3 영역(407a-3)의 기판(S)의 반송 방향 상류측에 제3 영역(407a-3)보다 압력이 높은 제2 영역(407a-2)과, 제2 영역(407a-2)보다 압력이 높은 제1 영역(407a-1)의 2개의 영역을 설치한다. 제1 영역(407a-1)의 천장(208a)의 높이와 제2 영역(407a-2)의 천장(208a)의 높이는 동등하지만, 제1 영역(407a-1)은 제1 처리 영역(206a)과 인접하기 때문에 제1 영역(407a-1)에서의 압력보다 제2 영역(407a-2)에서의 압력이 더 낮아진다. 즉 제1 영역(407a-1)에서의 압력은 제1 처리 영역(206a)에서의 압력보다 낮고, 제2 영역(407a-2)에서의 압력보다 높아진다.
또한 본 변형예에서는 제1 영역(407a-1), 제2 영역(407a-2) 및 제4 영역(407a-4) 내에 퍼지 가스를 공급하면서 각 영역을 진공 배기하기 때문에 경계부(503)와 회전 테이블(217) 사이의 공간을 N2 가스가 고속으로 흐른다. 즉 압력이 높은 영역과 압력이 낮은 영역의 경계에 의해 유속이 높은 영역이 형성된다. 그리고 경계부(503) 하방의 N2 가스의 고속의 흐름에 의해 기판 상의, 높은 애스펙트비의 홈 내의 가스 분자를 배출할 수 있다.
그리고 컨트롤러(300)는, 제1 영역(407a-1)에서의 압력이 제1 처리 영역(206a)에서의 압력보다 낮고 제2 영역(407a-2)에서의 압력보다 높아지도록, 제2 영역(407a-2)과 제1 영역(407a-1)에서의 배기량과 퍼지 가스 공급부에 의한 퍼지 가스의 공급 유량 중 어느 하나 또는 양방을 제어한다. 이에 의해 경계부(503)의 하방에 N2 가스의 고속의 흐름을 형성하고, 기판 상의, 특히 높은 애스펙트비의 홈 내의 가스 분자를 배출할 수 있다. 즉 퍼지 영역(207a, 207b)에서 기판(S)을 압력 차이가 있는(진공도의 다른) 복수의 영역을 퍼지 가스를 공급하면서 통과시키는 것에 의해 높은 애스펙트비의 홈 내의 부생성물을 효율적으로 제거할 수 있다.
이상, 본 개시의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만, 본 개시는 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
또한 전술에서는 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서 성막 공정에 대해서 기재했지만, 다른 처리에도 적용할 수 있다. 예컨대 기판에 대하여 사이클마다 열처리, 플라즈마 처리를 수행하는 공정이어도 좋다. 홈 내에서 생성되는 부생성물이나, 이미 기판에 형성된 막 중으로부터 탈리하는 가스(분자)를 효율적으로 제거하는 것이 가능해진다. 또한 이러한 처리에 한하지 않고, 기판에 형성된 막을 원자층(분자층)마다 에칭하는 처리에도 적용할 수 있다. 에칭 가스를 전술한 바와 같이 퍼지하는 것에 의해 에칭에 의해 생성되는 홈 내의 부생성물이나, 홈 내에 존재하는 에칭 가스 등을 효율적으로 제거하는 것이 가능해진다.
(본 개시의 바람직한 형태)
이하, 본 개시의 바람직한 형태에 대해서 부기(付記)한다.
(부기 1)
기판을 처리하는 처리실; 및
상기 처리실 내에 설치되고, 상기 기판이 재치되는 재치부를 복수 포함하는 기판 지지부
를 구비하고,
상기 처리실은 상기 기판에 처리 가스를 공급하는 처리 영역과, 상기 기판을 퍼지하는 퍼지 영역을 포함하고,
상기 퍼지 영역은 제1 압력으로 퍼지하는 제1 압력 퍼지 영역과, 상기 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 퍼지하는 제2 압력 퍼지 영역을 포함하는 기판 처리 장치.
(부기 2)
부기 1에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 퍼지 영역에는, 상기 기판 지지부와 대향해서 설치된 천장과, 상기 천장과 연속해서 형성되고 상기 제1 압력 퍼지 영역과 상기 제2 압력 퍼지 영역을 구분하는 경계부가 설치되고,
상기 제1 압력 퍼지 영역의 천장의 높이는 상기 제2 압력 퍼지 영역의 천장의 높이보다 낮고, 상기 경계부의 하단 위치 이상의 높이로 구성된다.
(부기 3)
부기 1 또는 부기 2에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 제1 압력 퍼지 영역에 접속되는 배기 배관의 지름은 상기 제2 압력 퍼지 영역에 접속되는 배기 배관의 지름보다 크게 구성된다.
(부기 4)
부기 2에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 처리실을 구성하는 처리 용기의 천판의 하면에 의해 상기 천장이 구성되고,
상기 제1 압력 퍼지 영역의 천판의 상면의 높이는 상기 제2 압력 퍼지 영역의 천판의 상면의 높이보다 낮게 구성된다.
(부기 5)
부기 1 내지 부기 4 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 압력은 상기 처리 영역에서의 압력보다 낮게 구성된다.
(부기 6)
부기 1 내지 부기 5 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 제1 압력 퍼지 영역에서의 상기 기판의 이동 거리는 상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 상기 기판의 이동 거리보다 길어지도록 구성된다.
(부기 7)
부기 1 내지 부기 6 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 퍼지 영역은 제3 압력으로 퍼지하는 제3 압력 퍼지 영역을 더 포함하고,
상기 제2 압력 퍼지 영역과 상기 제3 압력 퍼지 영역에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부; 및
상기 제3 압력 퍼지 영역에서의 압력이 상기 처리 영역에서의 압력보다 낮고 상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 압력보다 높아지도록, 상기 제2 압력 퍼지 영역과 상기 제3 압력 퍼지 영역에서의 배기량과 상기 퍼지 가스 공급부에 의한 퍼지 가스의 공급 유량 중 어느 하나 또는 양방을 제어하도록 구성되는 제어부;
를 포함한다.
(부기 8)
기판이 재치되는 재치부를 복수 포함하는 기판 지지부를 구비하고, 처리 가스를 공급하는 처리 영역과, 제1 압력으로 퍼지하는 제1 압력 퍼지 영역과, 상기 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 퍼지하는 제2 압력 퍼지 영역을 구비하는 처리실 내에서,
상기 기판에 대하여 상기 처리 가스를 공급하는 공정;
상기 기판에 대하여 상기 제1 압력으로 퍼지하는 공정; 및
상기 기판에 대하여 상기 제1 압력의 적어도 앞 또는 뒤에 상기 제2 압력으로 퍼지하는 공정;
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
(부기 9)
기판이 재치되는 재치부를 복수 포함하는 기판 지지부를 구비하고, 처리 가스를 공급하는 처리 영역과, 제1 압력으로 퍼지하는 제1 압력 퍼지 영역과, 상기 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 퍼지하는 제2 압력 퍼지 영역을 구비하는 기판 처리 장치의 처리실 내에서,
상기 기판에 대하여 상기 처리 가스를 공급하는 순서;
상기 기판에 대하여 상기 제1 압력으로 퍼지하는 순서; 및
상기 기판에 대하여 상기 제1 압력의 적어도 앞 또는 뒤에 상기 제2 압력으로 퍼지하는 순서;
를 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램.
S: 기판 200: 리액터
201: 처리실 203: 처리 용기
206a: 제1 처리 영역 206b: 제2 처리 영역
207a, 207b: 퍼지 영역 217: 회전 테이블(기판 지지부)
217b: 요부(재치부) 300: 컨트롤러(제어부)

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 처리실; 및
    상기 처리실 내에 설치되고, 상기 기판이 재치되는 재치부를 복수 포함하는 기판 지지부
    를 구비하고,
    상기 처리실은, 상기 기판에 처리 가스를 공급하는 처리 영역과, 상기 기판을 퍼지하는 퍼지 영역을 포함하고,
    상기 퍼지 영역은 제1 압력으로 퍼지하는 제1 압력 퍼지 영역과, 상기 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 퍼지하는 제2 압력 퍼지 영역을 포함하고,
    상기 퍼지 영역에는, 상기 기판 지지부와 대향해서 설치된 천장과, 상기 천장과 연속해서 형성되고 상기 제1 압력 퍼지 영역과 상기 제2 압력 퍼지 영역을 구분하는 경계부가 설치되고,
    상기 제1 압력 퍼지 영역의 천장의 높이는 상기 제2 압력 퍼지 영역의 천장의 높이보다 낮고, 상기 경계부의 하단 위치 이상의 높이로 구성되는 기판 처리 장치
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압력 퍼지 영역에 접속되는 배기 배관의 지름은 상기 제2 압력 퍼지 영역에 접속되는 배기 배관의 지름보다 크게 구성되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리실을 구성하는 처리 용기의 천판의 하면에 의해 상기 천장이 구성되고,
    상기 제1 압력 퍼지 영역의 천판의 상면의 높이는 상기 제2 압력 퍼지 영역의 천판의 상면의 높이보다 낮게 구성되는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압력 퍼지 영역에서의 상기 기판의 이동 거리는 상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 상기 기판의 이동 거리보다 길어지도록 구성되는 기판 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 압력 퍼지 영역에서의 상기 기판의 이동 거리는 상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 상기 기판의 이동 거리보다 길어지도록 구성되는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 영역은 제3 압력으로 퍼지하는 제3 압력 퍼지 영역을 더 포함하고,
    상기 제2 압력 퍼지 영역과 상기 제3 압력 퍼지 영역에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부; 및
    상기 제3 압력 퍼지 영역에서의 압력이 상기 처리 영역에서의 압력보다 낮고 상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 압력보다 높아지도록, 상기 제2 압력 퍼지 영역과 상기 제3 압력 퍼지 영역에서의 배기량과 상기 퍼지 가스 공급부에 의한 퍼지 가스의 공급 유량 중 어느 하나 또는 양방(兩方)을 제어하도록 구성되는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 삭제
  10. 제3항에 있어서,
    상기 퍼지 영역은 제3 압력으로 퍼지하는 제3 압력 퍼지 영역을 더 포함하고,
    상기 제2 압력 퍼지 영역과 상기 제3 압력 퍼지 영역에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부; 및
    상기 제3 압력 퍼지 영역에서의 압력이 상기 처리 영역에서의 압력보다 낮고 상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 압력보다 높아지도록, 상기 제2 압력 퍼지 영역과 상기 제3 압력 퍼지 영역에서의 배기량과 상기 퍼지 가스 공급부에 의한 퍼지 가스의 공급 유량 중 어느 하나 또는 양방(兩方)을 제어하도록 구성되는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 퍼지 영역은 제3 압력으로 퍼지하는 제3 압력 퍼지 영역을 더 포함하고,
    상기 제2 압력 퍼지 영역과 상기 제3 압력 퍼지 영역에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부; 및
    상기 제3 압력 퍼지 영역에서의 압력이 상기 처리 영역에서의 압력보다 낮고 상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 압력보다 높아지도록, 상기 제2 압력 퍼지 영역과 상기 제3 압력 퍼지 영역에서의 배기량과 상기 퍼지 가스 공급부에 의한 퍼지 가스의 공급 유량 중 어느 하나 또는 양방(兩方)을 제어하도록 구성되는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 압력은 상기 처리 영역에서의 압력보다 낮게 구성되는 기판 처리 장치.
  13. 삭제
  14. 제3항에 있어서,
    상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 압력은 상기 처리 영역에서의 압력보다 낮게 구성되는 기판 처리 장치.
  15. 기판이 재치되는 재치부를 복수 포함하는 기판 지지부를 구비하고, 처리 가스를 공급하는 처리 영역과, 제1 압력으로 퍼지하는 제1 압력 퍼지 영역과, 상기 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 퍼지하는 제2 압력 퍼지 영역을 구비하고, 상기 퍼지 영역에는, 상기 기판 지지부와 대향해서 설치된 천장과, 상기 천장과 연속해서 형성되고 상기 제1 압력 퍼지 영역과 상기 제2 압력 퍼지 영역을 구분하는 경계부가 설치되고, 상기 제1 압력 퍼지 영역의 천장의 높이는 상기 제2 압력 퍼지 영역의 천장의 높이보다 낮고, 상기 경계부의 하단 위치 이상의 높이로 구성되는 처리실 내에서,
    (a) 상기 처리 영역에서 상기 기판에 대하여 상기 처리 가스를 공급하는 공정;
    (b) 상기 제1 압력 퍼지 영역에서 상기 기판에 대하여 상기 제1 압력으로 퍼지하는 공정; 및
    (c) 상기 제2 압력 퍼지 영역에서 상기 기판에 대하여 상기 제1 압력의 적어도 앞 또는 뒤에 상기 제2 압력으로 퍼지하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 (b)에서 상기 제1 압력 퍼지 영역에서의 상기 기판의 이동 거리는 상기 (c)의 상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 상기 기판의 이동 거리보다 길어지도록 상기 기판을 이동시키는 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 압력은 상기 처리 영역에서의 압력보다 낮게 구성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 기판이 재치되는 재치부를 복수 포함하는 기판 지지부를 구비하고, 처리 가스를 공급하는 처리 영역과, 제1 압력으로 퍼지하는 제1 압력 퍼지 영역과, 상기 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 퍼지하는 제2 압력 퍼지 영역을 구비하고, 상기 퍼지 영역에는, 상기 기판 지지부와 대향해서 설치된 천장과, 상기 천장과 연속해서 형성되고 상기 제1 압력 퍼지 영역과 상기 제2 압력 퍼지 영역을 구분하는 경계부가 설치되고, 상기 제1 압력 퍼지 영역의 천장의 높이는 상기 제2 압력 퍼지 영역의 천장의 높이보다 낮고, 상기 경계부의 하단 위치 이상의 높이로 구성되는 기판 처리 장치의 처리실 내에서,
    (a) 상기 처리 영역에서 상기 기판에 대하여 상기 처리 가스를 공급하는 순서;
    (b) 상기 제1 압력 퍼지 영역에서 상기 기판에 대하여 상기 제1 압력으로 퍼지하는 순서; 및
    (c) 상기 제2 압력 퍼지 영역에서 상기 기판에 대하여 상기 제1 압력의 적어도 앞 또는 뒤에 상기 제2 압력으로 퍼지하는 순서
    를 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 (b)에서 상기 제1 압력 퍼지 영역에서의 상기 기판의 이동 거리는 상기 (c)의 상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 상기 기판의 이동 거리보다 길어지도록 상기 기판을 이동시키는 기록 매체.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제2 압력 퍼지 영역에서의 압력은 상기 처리 영역에서의 압력보다 낮게 구성되는 기록 매체.
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