KR102592122B1 - 성막 방법 및 성막 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 오목부를 포함하는 패턴이 형성된 기판에 성막한 막의 상태를 검출하는 것.
[해결수단] 제1 측정 공정은, 오목부를 포함하는 패턴이 형성된 기판을 적외 분광법에 의해 측정한다. 성막 공정은, 제1 측정 공정 후 기판에 막을 성막한다. 제2 측정 공정은, 성막 공정 후 기판을 적외 분광법에 의해 측정한다. 추출 공정은, 제1 측정 공정의 측정 데이터와 제2 측정 공정의 측정 데이터의 차분 데이터를 추출한다.

Description

성막 방법 및 성막 장치{FILM FORMING METHOD AND FILM FORMING APPARATUS}
본 개시는 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1은, 성막용 기판과 모니터용 기판을 적재해서 성막을 행하고, 모니터용 기판에 형성된 박막을 적외 분광법에 의해 분석하고, 분석값에 기초하여 성막용 기판에 형성하는 막의 막질을 적정화하는 기술을 개시한다.
일본 특허 공개 평10-56010호 공보
본 개시는, 오목부를 포함하는 패턴이 형성된 기판에 성막한 막의 상태를 검출하는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 성막 방법은, 제1 측정 공정과, 성막 공정과, 제2 측정 공정과, 추출 공정을 갖는다. 제1 측정 공정은, 오목부를 포함하는 패턴이 형성된 기판을 적외 분광법에 의해 측정한다. 성막 공정은, 제1 측정 공정 후 기판에 막을 성막한다. 제2 측정 공정은, 성막 공정 후 기판을 적외 분광법에 의해 측정한다. 추출 공정은, 제1 측정 공정의 측정 데이터와 제2 측정 공정의 측정 데이터의 차분 데이터를 추출한다.
본 개시에 의하면, 오목부를 포함하는 패턴이 형성된 기판에 성막한 막의 상태를 검출할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 성막 장치의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 플라스마에 의한 성막을 설명하는 도면이다.
도 3a는 TEM-EDX에 의한 분석을 설명하는 도면이다.
도 3b는 TEM-EDX에 의한 분석을 설명하는 도면이다.
도 4는 종래의 FT-IR 분석을 설명하는 도면이다.
도 5는 실시 형태에 따른 성막 방법의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 6은 실시 형태에 따른 차분 데이터를 설명하는 도면이다.
도 7은 실시 형태에 따른 플라스마 ALD의 처리 프로세스의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8a는 실시 형태에 따른 SiN막을 성막한 기판의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8b는 비교예에 따른 SiN막을 성막한 실리콘 기판의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 적외광의 파수마다의 흡광도의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10a는 적외광의 파수마다의 흡광도의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10b는 적외광의 파수마다의 흡광도의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10c는 적외광의 파수마다의 흡광도의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11은 실시 형태에 따른 성막 장치의 다른 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
이하, 도면을 참조하여 본원이 개시하는 성막 방법 및 성막 장치의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 의해, 개시하는 성막 방법 및 성막 장치가 한정되는 것은 아니다.
반도체 디바이스의 제조에서는, 오목부를 포함하는 패턴이 형성된 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여 성막 장치에 의해 성막이 행하여진다. 성막 장치는 소정의 진공도로 된 챔버(처리 용기) 내에 기판을 배치하고, 챔버 내에 성막 원료 가스를 공급함과 함께 플라스마를 생성하여, 기판에 대하여 성막을 행한다. 성막 기술로서, 예를 들어 플라스마 CVD(Chemical Vapor Deposition; 화학적 기상 증착), 플라스마 ALD(Atomic Layer Deposition; 원자층 퇴적) 등이 알려져 있다.
그런데, 기판에 형성되는 패턴의 미세화가 진행되어, 플라스마를 사용한 성막에서는 패턴에 포함되는 오목부의 측벽·저부의 막질이 나빠지기 쉽다. 그래서, 반도체 디바이스를 제조하는 실제 기판과는 별도로, 평탄한 모니터용 기판에 성막을 행하고, 모니터용 기판에 형성한 막을 적외 분광법에 의해 분석함으로써, 실제 기판에 성막한 막의 상태를 유추한다.
그러나, 실제 기판과 모니터용 기판에서는 성막되는 막의 상태가 달라, 모니터용 기판에 성막한 막을 적외 분광법으로 분석해도, 실제 기판에 성막된 막의 상태를 구할 수 없다.
그래서, 오목부를 포함하는 패턴이 형성된 기판에 성막한 막의 상태를 검출하는 기술이 기대되고 있다.
[실시 형태]
[성막 장치의 구성]
이어서, 실시 형태에 대해서 설명한다. 우선, 실시 형태에 따른 성막 장치(100)에 대해서 설명한다. 도 1은, 실시 형태에 따른 성막 장치(100)의 개략 구성의 일례를 도시하는 개략 단면도이다. 성막 장치(100)는 하나의 실시 형태에서, 기판(W)에 대하여 성막을 행하는 장치이다. 도 1에 도시하는 성막 장치(100)는 기밀하게 구성되고, 전기적으로 접지 전위가 된 챔버(1)를 갖고 있다. 이 챔버(1)는 원통상으로 되며, 예를 들어 표면에 양극 산화 피막이 형성된 알루미늄, 니켈 등으로 구성되어 있다. 챔버(1) 내에는 적재대(2)가 마련되어 있다.
적재대(2)는, 예를 들어 알루미늄, 니켈 등의 금속에 의해 형성되어 있다. 적재대(2)의 상면에는, 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)이 적재된다. 적재대(2)는 적재된 기판(W)을 수평하게 지지한다. 적재대(2)의 하면은, 도전성 재료에 의해 형성된 지지 부재(4)에 전기적으로 접속되어 있다. 적재대(2)는 지지 부재(4)에 의해 지지되어 있다. 지지 부재(4)는 챔버(1)의 저면에서 지지되어 있다. 지지 부재(4)의 하단은 챔버(1)의 저면에 전기적으로 접속되어 있고, 챔버(1)를 통해서 접지되어 있다. 지지 부재(4)의 하단은, 적재대(2)와 접지 전위 사이의 임피던스를 낮추도록 조정된 회로를 통해서 챔버(1)의 저면에 전기적으로 접속되어 있어도 된다.
적재대(2)에는 히터(5)가 내장되어 있어, 적재대(2)에 적재되는 기판(W)을 히터(5)에 의해 소정의 온도로 가열할 수 있다. 적재대(2)는 냉매를 유통시키기 위한 유로(도시하지 않음)가 내부에 형성되어, 챔버(1)의 외부에 마련된 칠러 유닛에 의해 온도 제어된 냉매가 유로 내에 순환 공급되어도 된다. 히터(5)에 의한 가열과, 칠러 유닛으로부터 공급된 냉매에 의한 냉각에 의해, 적재대(2)는 기판(W)을 소정의 온도로 제어해도 된다. 또한, 히터(5)를 탑재하지 않고, 칠러 유닛으로부터 공급되는 냉매만으로 적재대(2)의 온도 제어를 행해도 된다.
또한, 적재대(2)에는 전극이 매립되어 있어도 된다. 이 전극에 공급된 직류 전압에 의해 발생한 정전기력에 의해, 적재대(2)는 상면에 적재된 기판(W)을 흡착시킬 수 있다. 또한, 적재대(2)에는, 챔버(1)의 외부에 마련된 도시하지 않은 반송 기구와의 사이에서 기판(W)을 주고 받기 위한 승강 핀(도시하지 않음)이 마련되어 있다.
적재대(2)의 상방이며 챔버(1)의 내측면에는, 대략 원반상으로 형성된 샤워 헤드(16)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)는 세라믹스 등의 절연 부재(45)를 통하여, 적재대(2)의 상부에 지지되어 있다. 이에 의해, 챔버(1)와 샤워 헤드(16)는 전기적으로 절연되어 있다. 샤워 헤드(16)는 예를 들어 니켈 등의 도전성 금속에 의해 형성되어 있다.
샤워 헤드(16)는 천장판 부재(16a)와, 샤워 플레이트(16b)를 갖는다. 천장판 부재(16a)는, 챔버(1) 내를 상측으로부터 막도록 마련되어 있다. 샤워 플레이트(16b)는 천장판 부재(16a)의 하방에, 적재대(2)에 대향하도록 마련되어 있다. 천장판 부재(16a)에는 가스 확산 공간(16c)이 형성되어 있다. 천장판 부재(16a)와 샤워 플레이트(16b)는, 가스 확산 공간(16c)을 향해서 개구되는 다수의 가스 토출 구멍(16d)이 분산해서 형성되어 있다.
천장판 부재(16a)에는, 가스 확산 공간(16c)에 각종 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(16e)가 형성되어 있다. 가스 도입구(16e)에는 가스 공급로(15a)가 접속되어 있다. 가스 공급로(15a)에는 가스 공급부(15)가 접속되어 있다.
가스 공급부(15)는, 성막에 사용하는 각종 가스의 가스 공급원에 각각 접속된 가스 공급 라인을 갖고 있다. 각 가스 공급 라인은 성막의 프로세스에 대응해서 적절히 분기하여, 개폐 밸브 등의 밸브나, 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기 등, 가스의 유량을 제어하는 제어 기기가 마련되어 있다. 가스 공급부(15)는, 각 가스 공급 라인에 마련된 개폐 밸브나 유량 제어기 등의 제어 기기를 제어함으로써, 각종 가스의 유량의 제어가 가능하게 되어 있다.
가스 공급부(15)는 가스 공급로(15a)에 성막에 사용하는 각종 가스를 공급한다. 예를 들어, 가스 공급부(15)는 성막의 원료 가스를 가스 공급로(15a)에 공급한다. 또한, 가스 공급부(15)는 퍼지 가스나 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 가스 공급로(15a)에 공급한다. 가스 공급로(15a)에 공급된 가스는 가스 확산 공간(16c)에서 확산되어서 각 가스 토출 구멍(16d)으로부터 토출된다.
샤워 플레이트(16b)의 하면과 적재대(2)의 상면에 의해 둘러싸인 공간은 성막 처리가 행하여지는 처리 공간을 이룬다. 또한, 샤워 플레이트(16b)는 지지 부재(4) 및 챔버(1)를 통해서 접지된 적재대(2)와 쌍이 되어, 처리 공간에 용량 결합 플라스마(CCP)를 형성하기 위한 전극판으로서 구성되어 있다. 샤워 헤드(16)에는 정합기(11)를 통해서 고주파 전원(10)이 접속되어 있고, 고주파 전원(10)으로부터 샤워 헤드(16)를 통해서 처리 공간(40)에 공급된 가스에 고주파 전력(RF 전력)이 공급됨으로써 상기 CCP가 형성된다. 또한, 고주파 전원(10)은 샤워 헤드(16)에 접속되는 대신에 적재대(2)에 접속되어, 샤워 헤드(16)가 접지되도록 해도 된다. 본 실시 형태에서는, 샤워 헤드(16), 가스 공급부(15), 고주파 전원(10) 등의 성막을 실시하는 부분이 본 개시의 성막부에 대응한다.
챔버(1)의 저부에는 배기구(71)가 형성되어 있고, 이 배기구(71)에는 배기관(72)을 통해서 배기 장치(73)가 접속되어 있다. 배기 장치(73)는 진공 펌프나 압력 조정 밸브를 갖고 있고, 이 진공 펌프나 압력 조정 밸브를 작동시킴으로써 챔버(1) 내를 소정의 진공도까지 감압, 조정할 수 있도록 되어 있다.
챔버(1)의 측벽에는, 적재대(2)를 통해서 대향한 위치에 창(80a), 창(80b)이 마련되어 있다. 창(80a), 창(80b)은, 예를 들어 석영 등의 적외광에 대하여 투과성을 갖는 부재가 끼워 넣어져서 밀봉되어 있다. 창(80a)의 외측에는, 적외광을 조사하는 조사부(81)가 마련되어 있다. 창(80b)의 외측에는, 적외광을 검출 가능한 검출부(82)가 마련되어 있다. 창(80a) 및 조사부(81)는, 조사부(81)로부터 조사된 적외광이 창(80a)을 통해서 기판(W)에 조사되도록 위치가 조정되어 있다. 또한, 창(80b) 및 검출부(82)는, 기판(W)에서 반사된 적외광이 창(80b)을 통해서 검출부(82)에 입사하도록 위치가 조정되어 있다. 또한, 챔버(1)의 창(80a), 창(80b)이 마련되는 부분과 다른 측벽의 부분에는, 기판(W)을 반출입하기 위한 도시하지 않은 반출입구가 마련되어 있다. 이 반출입구에는, 당해 반출입구를 개폐하는 게이트 밸브가 마련되어 있다.
조사부(81)는, 조사한 적외광이 창(80a)을 통해서 기판(W)의 중앙 부근의 소정의 영역에 닿도록 배치되어 있다. 예를 들어, 조사부(81)는 기판(W)의 중앙으로부터 1 내지 10mm 정도의 범위의 영역에 적외광을 조사한다. 검출부(82)는, 기판(W)의 소정의 영역에서 반사된 적외광이 창(80b)을 통해서 입사하도록 배치되어 있다.
본 실시 형태에 따른 성막 장치(100)는 적외 분광법(IR: infrared spectroscopy)에 의해, 기판(W)에서 반사된 적외광의 파수마다의 흡광도를 구함으로써, 기판(W)에 성막된 막의 상태를 검출한다. 구체적으로는, 성막 장치(100)는 푸리에 변환 적외 분광법(FT-IR: Fourier transform Infrared spectroscopy)에 의해, 반사된 적외광의 파수마다의 흡광도를 구함으로써, 기판(W)에 성막된 막에 포함되는 물질을 검출한다.
조사부(81)는 적외광을 발하는 광원이나, 미러, 렌즈 등의 광학 소자를 내장하여, 간섭시킨 적외광을 조사 가능하게 되어 있다. 예를 들어, 조사부(81)는 광원에서 발생한 적외광이 외부로 출사될 때까지의 광로의 중간 부분을 하프 미러 등으로 2개의 광로로 분광하고, 한쪽의 광로 길이를, 다른 쪽의 광로 길이에 대하여 변동시켜서 광로 차를 바꾸어서 간섭시켜, 광로 차가 다른 다양한 간섭파의 적외광을 조사한다. 또한, 조사부(81)는 광원을 복수 마련하고, 각각의 광원의 적외광을 광학 소자로 제어하여, 광로 차가 다른 다양한 간섭파의 적외광을 조사 가능하게 해도 된다.
검출부(82)는 기판(W)에서 반사된 다양한 간섭파의 적외광의 신호 강도를 검출한다. 본 실시 형태에서는, 조사부(81), 검출부(82) 등의 적외 분광법의 측정을 실시하는 부분이 본 개시의 계측부에 대응한다.
상기와 같이 구성된 성막 장치(100)는 제어부(60)에 의해, 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 제어부(60)에는 유저 인터페이스(61)와, 기억부(62)가 접속되어 있다.
유저 인터페이스(61)는 공정 관리자가 성막 장치(100)를 관리하기 위해서 커맨드의 입력 조작을 행하는 키보드 등의 조작부나, 성막 장치(100)의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등의 표시부로 구성되어 있다. 유저 인터페이스(61)는 각종 동작을 접수한다. 예를 들어, 유저 인터페이스(61)는 플라스마 처리의 개시를 지시하는 소정 조작을 접수한다.
기억부(62)에는, 성막 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 제어부(60)의 제어로 실현하기 위한 프로그램(소프트웨어)이나, 처리 조건, 프로세스 파라미터 등의 데이터가 저장되어 있다. 또한, 프로그램이나 데이터는 컴퓨터로 판독 가능한 컴퓨터 기록 매체(예를 들어, 하드 디스크, CD, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 저장된 상태의 것을 이용해도 된다. 혹은, 프로그램이나 데이터는 다른 장치로부터, 예를 들어 전용 회선을 통해서 수시 전송시켜서 온라인으로 이용하거나 하는 것도 가능하다.
제어부(60)는 예를 들어 프로세서, 메모리 등을 구비하는 컴퓨터이다. 제어부(60)는, 유저 인터페이스(61)로부터의 지시 등에 기초하여 프로그램이나 데이터를 기억부(62)로부터 판독해서 성막 장치(100)의 각 부를 제어함으로써, 후술하는 성막 방법의 처리를 실행한다.
제어부(60)는 데이터의 입출력을 행하는 도시하지 않은 인터페이스를 통해서, 조사부(81) 및 검출부(82)와 접속되어 각종 정보를 입출력한다. 제어부(60)는 조사부(81) 및 검출부(82)를 제어한다. 예를 들어, 조사부(81)는 제어부(60)로부터의 제어 정보에 기초하여, 광로 차가 다른 다양한 간섭파를 조사한다. 또한, 제어부(60)는 검출부(82)에 의해 검출된 적외광의 신호 강도의 정보를 입력한다.
그런데, 반도체 디바이스는 미세화가 진행되어, 기판에 형성되는 패턴도 나노 스케일의 복잡한 형상을 갖는다. 플라스마를 사용한 성막에서는, 나노 스케일의 미세한 패턴에 포함되는 오목부의 측벽·저부의 막질이 나빠지기 쉽다. 도 2는, 실시 형태에 따른 플라스마에 의한 성막을 설명하는 도면이다. 도 2에는 기판(W)이 도시되어 있다. 기판(W)에는 나노 스케일의 오목부(90a)를 포함하는 패턴(90)이 형성되어 있다. 플라스마를 사용한 성막에서는, 이온이나 라디칼이 오목부(90a)의 측벽이나 저부에 도달하기 어려워, 오목부(90a)의 측벽·저부의 막질이 나빠지기 쉽다. 막질을 개선하기 위해서, 오목부(90a)의 측벽·저부의 막의 조성을 분석할 필요가 있다.
성막한 막을 분석하는 기술로서는, 예를 들어 TEM-EDX 등의 에너지 분산형 X선 분광법(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)이나, 푸리에 변환 적외 분광법(FT-IR: Fourier transform Infrared spectroscopy) 등의 적외 분광법을 들 수 있다.
도 3a 및 도 3b는, TEM-EDX에 의한 분석을 설명하는 도면이다. 도 3a에는, 오목부(90a)를 갖는 패턴(90)에 플라스마 ALD에 의해 SiN막(91)을 성막한 상태를 모식적으로 도시하고 있다. 오목부(90a)의 저부(90b)(Bottom), 측벽(90c)(Side), 패턴(90)의 상면(90d)(Top)의 부분의 SiN막(91)을 각각 TEM-EDX에 의해 분석하였다. 도 3b에는, 저부(90b)(Bottom), 측벽(90c)(Side), 상면(90d)(Top)의 부분의 SiN막(91)을 각각의 TEM-EDX에 의해 분석한 결과의 일례가 도시되어 있다. TEM-EDX에서는 SiN막(91)의 원소 조성을 알 수 있다.
도 3b에는, 저부(90b)(Bottom), 측벽(90c)(Side), 상면(90d)(Top)에서의 N(질소), O(산소), Si(실리콘)의 비율이 도시되어 있다. N의 비율은 저부(90b) 및 측벽(90c)보다 상면(90d)이 높다. 또한, O의 비율은 상면(90d), 측벽(90c), 저부(90b)의 순으로 높아진다. 또한, Si의 비율은 저부(90b) 및 측벽(90c)보다 상면(90d)이 낮다. 이 결과로부터 저부(90b), 측벽(90c), 상면(90d)에 있어서 원소 조성에 차이가 나타나므로, 보다 상세한 분석이 필요한 것을 알았다. 그러나, TEM-EDX는 원소를 검출할 수는 있지만, 화학 결합을 검출할 수 없다. 예를 들어, N이 O와 Si 중 어느 쪽과 결합하고 있는지 알 수 없다. 또한, TEM-EDX에 의한 분석에서는 H(수소) 등의 가벼운 원자를 검출할 수 없다.
도 4는, 종래의 FT-IR 분석을 설명하는 도면이다. 종래, FT-IR 분석은 반도체 디바이스를 제조하는 실제 기판(W)과는 별도로, 평탄한 모니터용 기판에 성막을 행하고, 모니터용 기판에 적외광을 조사하여 모니터용 기판을 투과 또는 반사한 광을 분석함으로써, 실제 기판(W)에 성막한 막의 상태를 유추한다. 도 4에는, 모니터용으로서 평탄한 실리콘 기판(95)에 플라스마 ALD에 의해 SiN막(96)을 성막한 상태를 모식적으로 도시하고 있다. 도 4에서는, 실리콘 기판(95)에 적외광을 조사하고, 실리콘 기판(95)을 투과한 광을 검출기로 검출해서 FT-IR 분석을 행한다. FT-IR 분석에서는, 화학 결합의 정보를 얻을 수 있다. 또한, FT-IR 분석에서는 수소 원자의 진동을 관측할 수 있어, 수소 등의 가벼운 원자를 검출할 수 있다. 예를 들어, SiN막(96)에서는 적외광을 흡수해서 분자가 진동하기 때문에, FT-IR 분석에 의해 SiN, SiO, SiH, NH 등의 화학 결합을 검출할 수 있다.
그러나, 반도체 디바이스를 제조하는 실제 기판(W)과 모니터용 실리콘 기판(95)에서는 성막되는 막의 상태가 달라, 실리콘 기판(95)에 성막한 SiN막(96)을 적외 분광법으로 분석해도, 기판(W)에 성막된 SiN막(91)의 상태를 구할 수 없다.
그래서, 실시 형태에 따른 성막 장치(100)에서는 제어부(60)가 각 부를 제어해서 이하의 성막 방법의 처리를 실시하여, 기판(W)에 성막한 막의 조성을 분석한다.
도 5는, 실시 형태에 따른 성막 방법의 흐름을 설명하는 도면이다. 우선, 성막 전의 오목부를 포함하는 패턴이 형성된 기판을 적외 분광법에 의해 측정한다(스텝 S10). 예를 들어, 오목부(90a)를 포함하는 패턴(90)이 표면에 형성된 성막 대상의 기판(W)이 적재대(2)에 적재된다. 성막 장치(100)에서는 제어부(60)가 조사부(81)를 제어하여, 성막 전에, 조사부(81)로부터 기판(W)에 적외광을 조사하고, 기판(W)에서 반사된 적외광을 검출부(82)에서 검출해서 제어부(60)에서 FT-IR 분석을 행한다.
이어서, 플라스마 CVD, 플라스마 ALD 등 플라스마를 사용해서 기판에 막을 성막한다(스텝 S11). 예를 들어, 제어부(60)는 가스 공급부(15), 고주파 전원(10)을 제어하여, 플라스마 ALD에 의해 기판(W)의 표면에 SiN막(91)을 성막한다.
이어서, 성막 후의 기판을 적외 분광법에 의해 측정한다(스텝 S12). 예를 들어, 성막 장치(100)에서는 제어부(60)가 조사부(81)를 제어하여, 성막 후에, 조사부(81)로부터 기판(W)에 적외광을 조사하고, 기판(W)에서 반사된 적외광을 검출부(82)에서 검출해서 제어부(60)에서 FT-IR 분석을 행한다.
이어서, 스텝 S10에서 측정된 측정 데이터와 스텝 S12에서 측정된 측정 데이터의 차분 데이터를 추출한다(스텝 S13). 예를 들어, 제어부(60)는 성막 후의 측정 데이터로부터 성막 전의 측정 데이터와의 차분 데이터를 추출한다. 도 6은, 실시 형태에 따른 차분 데이터를 설명하는 도면이다. 도 6에는 「성막 전」으로서, 오목부(90a)를 포함하는 패턴(90)이 형성된 기판(W)이 도시되어 있다. 또한, 「성막 후」로서, 패턴(90) 상에 SiN막(91)이 형성된 기판(W)이 도시되어 있다. 성막 후의 측정 데이터로부터 성막 전의 측정 데이터와의 차분을 추출함으로써 차분 데이터로서 SiN막(91)의 신호를 추출할 수 있다.
이어서, 추출된 차분 데이터에 기초하여, 기판(W)에 성막된 막의 상태를 표시한다(스텝 S14). 예를 들어 제어부(60)는 차분 데이터에 기초하여, SiN막(91)에 포함되는 화학 결합을 검출하고, 검출한 화학 결합을 유저 인터페이스(61)에 표시한다.
또한, 추출된 차분 데이터에 기초하여, 성막의 프로세스 파라미터를 제어한다(스텝 S15). 예를 들어, 제어부(60)는 차분 데이터에 기초하여, SiN막(91)에 포함되는 화학 결합을 검출하고, 검출한 화학 결합에 따라서 프로세스 파라미터를 제어한다.
여기서, 구체적인 검출 결과의 일례를 설명한다. 오목부(90a)를 포함하는 패턴(90)이 형성된 기판(W)에, 실시 형태에 따른 성막 방법에 의해 플라스마 ALD로 SiN막(91)을 성막하였다. 도 7은, 실시 형태에 따른 플라스마 ALD의 처리 프로세스의 일례를 도시하는 도면이다. 플라스마 ALD에서는, 우선, DCS(DiChloroSilane: SiH2Cl2) 가스를 공급하여 기판(W)에 전구체를 흡착시킨 후, DCS 가스를 퍼지한다. 이어서, H2 가스를 공급하면서, 13MHz의 고주파 전력을 공급해서 플라스마를 생성하여 개질을 행한다. 이어서, NH3 가스를 공급하면서, 13MHz의 고주파 전력을 공급해서 플라스마를 생성하여 질화를 행한다. 플라스마 ALD는 이러한 각 공정을 반복함으로써 원하는 두께의 SiN의 막을 성막하였다.
도 8a는, 실시 형태에 따른 SiN막(91)을 성막한 기판(W)의 일례를 도시하는 도면이다. 기판(W)은, 단결정 실리콘(c-Si)에 오목부(90a)를 포함하는 패턴(90)이 형성되어 있다. 패턴(90)은 오목부(90a)의 깊이와 직경의 애스펙트비를 8로 한다. 기판(W)의 패턴(90) 상에는, SiN막(91)이 성막되어 있다.
제어부(60)는, 성막 후의 FT-IR 분석의 측정 데이터로부터 성막 전의 FT-IR 분석의 측정 데이터와의 차분 데이터를 추출하였다. 예를 들어, 제어부(60)는 성막 전의 측정 데이터와 성막 후의 측정 데이터로부터, 적외광의 파수마다 적외광의 흡광도를 각각 구한다. 그리고, 제어부(60)는 파수마다, 성막 후의 적외광의 흡광도로부터 성막 전의 적외광의 흡광도를 감산함으로써, 파수마다, SiN막(91)에 의한 적외광의 흡광도를 차분 데이터로서 추출하였다.
또한, 비교예로서, 평탄한 실리콘 기판에, 실시 형태에 따른 성막 방법에 의해 플라스마 ALD로 SiN막을 성막하였다. 도 8b는, 비교예에 따른 SiN막(96)을 성막한 실리콘 기판(95)의 일례를 도시하는 도면이다. 실리콘 기판(95)은 상면이 편평한 실리콘 웨이퍼이며, 상면에 SiN막(96)이 성막되어 있다. 비교예에 대해서도 마찬가지로, 제어부(60)는, 성막 후의 FT-IR 분석의 측정 데이터로부터 성막 전의 FT-IR 분석의 측정 데이터와의 차분 데이터를 추출하였다. 예를 들어, 제어부(60)는 성막 전의 측정 데이터와 성막 후의 측정 데이터로부터, 적외광의 파수마다 적외광의 흡광도를 각각 구한다. 그리고, 제어부(60)는 파수마다, 성막 후의 적외광의 흡광도로부터 성막 전의 적외광의 흡광도를 감산함으로써, 파수마다의 SiN막(96)에 의한 적외광의 흡광도를 차분 데이터로서 추출하였다.
도 9는, 적외광의 파수마다의 흡광도의 일례를 도시하는 도면이다. 도 9의 횡축은 적외광의 파수이다. 종축은 적외광의 흡광도이다. 도 9에는, 기판(W)의 패턴(90) 상에 성막된 SiN막(91)의 파수마다의 흡광도를 나타내는 파형(L1)이 도시되어 있다. 또한, 비교예로서, 평탄한 실리콘 기판(95) 상에 성막된 SiN막(96)의 파수마다의 흡광도를 나타내는 파형(L2)이 도시되어 있다. 적외광은 파장이 짧을수록 파수가 커진다. 또한, 흡수하는 적외광의 파수는 물질에 따라 다르다. 따라서, FT-IR 분석은 적외광의 파수로부터 성막된 막에 어떤 물질이 포함되는지를 특정할 수 있다. 또한, FT-IR 분석은 파수마다의 흡광도로부터 물질의 함유량을 추정할 수 있다. 또한, FT-IR 분석은 파수마다의 흡광도로부터 성막된 막의 퇴적(막 두께)을 추정할 수 있다.
도 8a, 8b에 도시한 바와 같이, SiN막(91)은 패턴(90)의 오목부(90a)의 측벽이나 저부에도 성막되기 때문에, 평탄한 실리콘 기판(95) 상의 SiN막(96)보다 체적이 크다. 이 때문에, SiN막(91)의 파형(L1)은 SiN막(96)의 파형(L2)보다 흡광도가 크다. 파형(L1)쪽이 파형(L2)보다 미약한 신호도 검출할 수 있기 때문에, 파형(L1)쪽이 미량의 물질도 검출할 수 있다.
SiN막(91)은 패턴(90)의 오목부(90a)의 애스펙트비가 높아질수록, 오목부(90a)의 측벽의 SiN의 체적이 커진다. 따라서, 오목부(90a)의 애스펙트비가 높아질수록, 파형(L1)은 오목부(90a)의 측벽의 성분이 지배적으로 된다. 즉, 오목부(90a)의 애스펙트비가 높아질수록, 파형(L1)은 오목부(90a)의 측벽의 상태를 나타내게 된다.
도 10a 내지 10c는 적외광의 파수마다의 흡광도의 일례를 도시하는 도면이다. 도 10a 내지 10c의 횡축은 적외광의 파수이다. 종축은 SiN막의 면적으로 규격화한 적외광의 흡광도이다. 도 10a 내지 10c에는, 기판(W)의 패턴(90) 상에 성막된 SiN막(91)의 파수마다의 흡광도를 나타내는 파형(L1)과, 비교예로서, 평탄한 실리콘 기판(95) 상에 성막된 SiN막(96)의 파수마다의 흡광도를 나타내는 파형(L2)이 도시되어 있다. 또한, 도 10a 내지 10c에는 화합물이나 화학 결합마다, 흡수하는 적외광의 파수의 위치를 도시하고 있다. 파형(L1, L2)이 나타내는 바와 같이, 패턴(90) 상에 성막된 SiN막(91)과 실리콘 기판(95) 상에 성막된 SiN막(96)에서는 상태가 다르다. 예를 들어, 도 10a에 도시하는 바와 같이, 파형(L2)은 Si-N의 위치에서 흡광도가 파형(L1)보다 크게 되어 있다. 한편, 파형(L1)은 Si-O 및 NH 각각의 위치에서 흡광도가 파형(L2)보다 크게 되어 있다. 따라서, 패턴(90) 상에 성막된 SiN막(91)에는, Si-N에 더하여 Si-O, NH도 포함된다. 또한, 도 10b에 도시하는 바와 같이, 파형(L2)은 NH2의 위치의 흡광도가 작다. 한편, 파형(L1)은 NH2의 위치에서 흡광도가 크게 되어 있다. 따라서, 패턴(90) 상에 성막된 SiN막(91)에는 NH2도 포함된다. 또한, 도 10c에 도시하는 바와 같이, 파형(L1)은 파형(L2)보다 N-H의 위치에서 흡광도가 크게 되어 있다. 따라서, 패턴(90) 상에 성막된 SiN막(91)에는 N-H가 많이 포함된다. 이와 같이, 패턴(90)이 형성된 기판(W)과 평탄한 실리콘 기판(95)에서는, 성막된 SiN막(91)과 SiN막(96)의 상태가 다르다. 예를 들어 도 10a 내지 10c의 경우, SiN막(91)은 NH가 많고， SiO가 존재하고, NH2가 존재한다. 이것은 WER(Wet Etching Rate; 습식 에칭 속도)을 악화시키는 원인이 된다. 이렇게 SiN막(91)에 NH, SiO, NH2가 존재하는 이유는, 이온이나 라디칼이 오목부(90a)의 측벽에 충분히 도달하지 않아 질화가 부족해지기 때문이다. 이렇게 차분 데이터로부터 SiN막(91)에 포함되는 물질이나 화학 결합 등 SiN막(91)의 상태를 구할 수 있다. 예를 들어, 차분 데이터로부터 NHx, SiHx, SiO 등, SiN막(91)의 막질에 영향을 미치는 물질을 검출할 수 있다.
제어부(60)는 차분 데이터에 기초하여, 기판(W)에 성막된 SiN막(91)의 상태를 표시한다. 예를 들어, 제어부(60)는 도 9나 도 10a 내지 10c와 같이, SiN막(91)의 파수마다의 흡광도를 나타내는 파형(L1)을 유저 인터페이스(61)에 표시한다. 또한, 예를 들어 제어부(60)는, 물질이나 화학 결합마다의 흡수되는 적외광의 파수의 위치에서의 흡광도로부터, SiN막(91)에 포함되는 물질이나 화학 결합을 특정하고, 특정한 물질이나 화학 결합을 유저 인터페이스(61)에 표시한다. 또한, 제어부(60)는 파수마다의 흡광도로부터 성막된 SiN막(91)의 막 두께를 추정하고, 추정한 막 두께를 유저 인터페이스(61)에 표시해도 된다.
또한, 제어부(60)는 차분 데이터에 기초하여, SiN막(91)에 포함되는 화학 결합을 검출하고, 검출한 화학 결합에 따라서 프로세스 파라미터를 제어한다. 예를 들어, 제어부(60)는 도 10a 내지 10c와 같이 SiN막(91)이 질화 부족일 경우, 질화를 촉진하도록 성막의 프로세스 파라미터를 제어한다. 예를 들어, 제어부(60)는 질화에서 공급하는 NH3 가스의 유량이 증가하고, 또한 질화의 시간이 길어지도록 프로세스 파라미터를 제어한다. 이에 의해, 성막 장치(100)는 이후의 성막에 있어서 질화가 촉진되어 패턴(90) 상에 성막되는 SiN막(91)의 막질을 개선할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, SiN막(91)의 성막 전과 성막 후의 FT-IR 분석을 행하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 플라스마 ALD의 특정 공정의 전후에서 FT-IR 분석을 행하여 측정 데이터를 각각 취득하고, 특정 공정에서의 차분 데이터를 추출해도 된다. 예를 들어, 도 7에 도시한 플라스마 ALD의 전구체의 흡착 공정, 개질 공정, 질화 공정의 전후에서 FT-IR 분석을 행하여 측정 데이터를 취득하고, 차분 데이터를 추출해도 된다. 또한, 각 공정 중에 상시 FT-IR 분석을 행하여, 각 공정 전의 데이터와 실시간 데이터의 차분을 실시간 모니터해도 된다. 이에 의해, 흡착 공정, 개질 공정, 질화 공정의 차분 데이터로부터, 흡착 공정, 개질 공정, 질화 공정의 상태를 실시간으로 검출할 수 있다. 예를 들어, 흡착 공정에서 전구체의 흡착 정도를 검출할 수 있어, 원하는 양의 전구체가 흡착되어 있는지를 실시간으로 검출할 수 있다. 또한, 개질 공정에서 개질의 정도를 검출할 수 있어, 원하는 개질이 행하여지고 있는지를 실시간으로 검출할 수 있다. 또한, 질화 공정에서 질화의 정도를 검출할 수 있어, 원하는 플라스마 질화가 행하여지고 있는지를 실시간으로 검출할 수 있다. 제어부(60)는 차분 데이터에 기초하여, 프로세스 파라미터를 제어한다. 예를 들어, 제어부(60)는 흡착 공정, 개질 공정, 질화 공정에서, 차분 데이터로부터 흡착이나, 개질, 질화의 상태를 검출한 결과, 흡착이나, 개질, 질화가 부족한 경우, 부족한 공정을 실시하도록 프로세스 파라미터를 제어한다. 이에 의해, 흡착이나, 개질, 질화의 부족을 억제할 수 있어, 성막되는 SiN막(91)의 막질을 개선할 수 있다. 또한, 불필요하게 장시간 처리를 행하고 있는 경우에는, 프로세스 시간을 짧게 하여 생산성을 높일 수 있다. 또한, 예를 들어 도 7에 도시한 플라스마 ALD의 각 공정 전 또는 후에 FT-IR 분석을 행하여 측정 데이터를 취득하고, 전 공정의 측정 데이터로부터의 차분 데이터를 추출함으로써, 각 공정의 차분 데이터를 취득해도 된다. 이에 의해, 각 공정의 차분 데이터로부터 각 공정의 상태를 실시간으로 검출할 수 있다.
이와 같이, 실시 형태에 따른 성막 방법은 제1 측정 공정(스텝 S10)과, 성막 공정(스텝 S11)과, 제2 측정 공정(스텝 S12)과, 추출 공정(스텝 S13)을 갖는다. 제1 측정 공정은, 오목부(90a)를 포함하는 패턴(90)이 형성된 기판(W)을 적외 분광법에 의해 측정한다. 성막 공정은, 제1 측정 공정 후 기판(W)에 막을 성막한다. 이 성막 공정은 개질 공정을 포함해도 된다. 또한, 성막 공정은 개질 공정이어도 된다. 제2 측정 공정은, 성막 공정 후 기판(W)을 적외 분광법에 의해 측정한다. 추출 공정은, 제1 측정 공정의 측정 데이터와 제2 측정 공정의 측정 데이터의 차분 데이터를 추출한다. 이에 의해, 실시 형태에 따른 성막 방법은, 오목부(90a)를 포함하는 패턴(90)이 형성된 기판(W)에 성막한 막의 상태를 검출할 수 있다.
또한, 추출 공정은, 제1 측정 공정에 의한 성막 전의 측정 데이터와 제2 측정 공정에 의한 성막 후의 측정 데이터로부터, 적외광의 파수마다 적외광의 흡광도를 각각 구한다. 추출 공정은 파수마다, 성막 후의 적외광의 흡광도로부터 성막 전의 적외광의 흡광도를 감산해서 막에 의한 파수 마다의 적외광의 흡광도를 차분 데이터로서 추출한다. 이에 의해, 실시 형태에 따른 성막 방법은, 차분 데이터로서 추출된 파수마다의 적외광의 흡광도로부터 기판(W)에 성막한 막의 상태를 검출할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 성막 방법은 추출 공정에 의해 추출된 차분 데이터에 기초하여, 성막 공정에 의해 기판(W)에 성막된 막의 상태를 표시하는 표시 공정(스텝 S14)을 갖는다. 이에 의해, 실시 형태에 따른 성막 방법은 기판(W)에 실제로 성막한 막의 상태를 공정 관리자에게 제시할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 성막 방법은 추출 공정에 의해 추출된 차분 데이터에 기초하여, 성막 공정의 프로세스 파라미터를 제어하는 제어 공정(스텝 S15)을 갖는다. 이에 의해, 실시 형태에 따른 성막 방법은, 기판(W)에 실제로 성막한 막의 상태에 따라서 프로세스 파라미터를 조정할 수 있고, 이후의 성막에 있어서 기판(W)에 성막되는 막의 막질을 개선할 수 있다.
이상, 실시 형태에 대해서 설명해 왔지만, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 실제로, 상술한 실시 형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태는 청구범위 및 그의 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
예를 들어 상기 실시 형태에서는, 기판(W)의 중앙 부근에서 적외광을 반사시켜 기판(W)의 중앙 부근의 막의 상태를 검출하는 경우를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 챔버(1) 내에 적외광을 반사하는 미러, 렌즈 등의 광학 소자를 마련하여, 광학 소자에 의해 기판(W)의 중앙 부근, 주변 부근 등 복수의 개소에 적외광을 조사하고, 각각의 개소에서 반사된 적외광을 검출해서 기판(W)의 복수의 개소 각각의 막의 상태를 검출해도 된다. 예를 들어 성막 전과 성막 후에, 기판(W)의 면 내의 복수 개소에서 FT-IR 분석을 행하여 측정 데이터를 취득한다. 제어부(60)는 복수 개소 각각에 대해서, 성막 후의 측정 데이터로부터 성막 전의 측정 데이터와의 차분 데이터를 추출한다. 제어부(60)는, 추출한 복수 개소의 차분 데이터에 기초하여 프로세스 파라미터를 제어한다. 예를 들어, 제어부(60)는 어느 개소에서 SiN막(91)이 질화 부족일 경우, 질화를 촉진하도록 성막의 프로세스 파라미터를 제어한다. 제어부(60)는 복수 개소의 차분 데이터에 기초하여, 기판(W)의 복수의 개소에서 막 두께를 추정하여 막 두께의 분포를 검출해도 된다. 그리고, 제어부(60)는 막 두께의 분포를 균일화하면서 소정의 막질이 되도록 프로세스 파라미터를 제어해도 된다. 예를 들어, 제어부(60)는 SiN막(91)의 막 두께의 분포가 불균일하고, 어느 개소에서 SiN막(91)이 질화 부족일 경우, SiN막(91)의 막 두께의 분포를 균일화하면서 질화를 촉진하도록 성막의 프로세스 파라미터를 제어한다.
또한, 상기 실시 형태에서는 1개의 기판(W)의 차분 데이터로부터 성막의 프로세스 파라미터를 제어하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 복수의 기판(W)의 차분 데이터로부터 기판(W)간의 차분 데이터의 비교에 기초하여 성막 공정의 프로세스 파라미터를 제어해도 된다. 예를 들어, 성막 장치(100)는 복수의 기판(W)에 성막을 행하면 경시적인 변화 등에 수반하여, 성막되는 막의 상태가 변화하는 경우가 있다. 제어부(60)는 기판(W)간의 차분 데이터의 비교에 기초하여, 막의 상태 변화를 억제하도록 성막 공정의 프로세스 파라미터를 변경한다. 예를 들어, 제어부(60)는 SiN막(91)이 질화 부족일 경우, 질화를 촉진하도록 성막의 프로세스 파라미터를 제어한다. 이에 의해, 복수의 기판(W)에 성막되는 막의 상태 변화를 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 1개의 기판(W)의 차분 데이터로부터 성막의 프로세스 파라미터를 제어하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 성막 장치(100)는 경시적으로 컨디션이 변화하여, 동일한 성막 조건(레시피)에서 성막을 실시해도 성막되는 막의 상태가 변화하는 경우가 있다. 그래서, 성막 장치(100)는 수일마다나 소정의 타이밍마다 등 정기적으로 동일한 성막 조건에서 성막하고, 성막 전후에서 FT-IR 분석을 행하여, FT-IR 분석의 결과로부터 성막 장치(100)의 컨디션 진단을 행해도 된다. 예를 들어, 성막 장치(100)는 정기적으로 동일한 성막 조건에서 기판(W)에 막을 성막한다. 제어부(60)는, 동일한 성막 조건에서 성막된 복수의 기판(W)의 차분 데이터로부터 기판(W)간의 차분 데이터의 비교에 기초하여 성막 장치(100)의 컨디션을 진단한다. 이에 의해, 성막 장치(100)는 동일한 성막 조건에서 성막된 막의 상태 변화로부터 컨디션의 변화를 검출할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 본 개시의 성막 장치를, 챔버를 1개 갖는 싱글 챔버 타입의 성막 장치(100)로 한 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 성막 장치는, 챔버를 복수 갖는 멀티 챔버 타입의 성막 장치여도 된다.
도 11은, 실시 형태에 따른 성막 장치(200)의 다른 일례를 도시하는 개략 구성도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 성막 장치(200)는 4개의 챔버(201 내지 204)를 갖는 멀티 챔버 타입의 성막 장치이다. 성막 장치(200)에서는, 4개의 챔버(201 내지 204)에서 각각 플라스마 ALD를 실시한다.
챔버(201) 내지 챔버(204)는, 평면 형상이 칠각형을 이루는 진공 반송실(301)의 4개의 벽부에 각각 게이트 밸브(G)를 통해서 접속되어 있다. 진공 반송실(301) 내는 진공 펌프에 의해 배기되어 소정의 진공도로 유지된다. 진공 반송실(301)의 다른 3개의 벽부에는 3개의 로드 로크실(302)이 게이트 밸브(G1)를 통해서 접속되어 있다. 로드 로크실(302)을 사이에 두고 진공 반송실(301)의 반대측에는 대기 반송실(303)이 마련되어 있다. 3개의 로드 로크실(302)은 게이트 밸브(G2)를 통해서 대기 반송실(303)에 접속되어 있다. 로드 로크실(302)은 대기 반송실(303)과 진공 반송실(301) 사이에서 기판(W)을 반송할 때, 대기압과 진공 사이에서 압력을 제어하는 것이다.
대기 반송실(303)의 로드 로크실(302)이 설치된 벽부와는 반대측의 벽부에는, 기판(W)을 수용하는 캐리어(FOUP 등)(C)를 설치하는 3개의 캐리어 설치 포트(305)가 마련되어 있다. 또한, 대기 반송실(303)의 측벽에는, 기판(W)의 얼라인먼트를 행하는 얼라인먼트 챔버(304)가 마련되어 있다. 대기 반송실(303) 내에는 청정 공기의 다운 플로우가 형성되도록 되어 있다.
진공 반송실(301) 내에는 반송 기구(306)가 마련되어 있다. 반송 기구(306)는 챔버(201) 내지 챔버(204), 로드 로크실(302)에 대하여 기판(W)을 반송한다. 반송 기구(306)는 독립적으로 이동 가능한 2개의 반송 암(307a, 307b)을 갖고 있다.
대기 반송실(303) 내에는 반송 기구(308)가 마련되어 있다. 반송 기구(308)는 캐리어(C), 로드 로크실(302), 얼라인먼트 챔버(304)에 대하여 기판(W)을 반송하도록 되어 있다.
성막 장치(200)는 제어부(310)를 갖고 있다. 성막 장치(200)는 제어부(310)에 의해 그 동작이 통괄적으로 제어된다.
이렇게 구성된 성막 장치(200)에서는, 기판(W)을 적외 분광법에 의해 측정하는 측정부를 챔버(201) 내지 챔버(204) 이외에 마련해도 된다. 예를 들어, 성막 장치(200)는 기판(W)을 적외 분광법에 의해 측정하는 측정부를 진공 반송실(301) 또는 어느 것의 로드 로크실(302)에 마련한다. 예를 들어, 측정부에서는 적외광을 조사하는 조사부와, 적외광을 검출하는 검출부를 상하 방향으로 배치한다. 성막 장치(200)는 FT-IR 분석을 행할 경우, 반송 기구(306)에 의해 기판(W)을 측정부에 배치한다. 측정부는 조사부로부터 기판(W)에 적외광을 조사하고, 기판(W)을 투과한 적외광을 검출부에서 검출한다.
제어부(310)는 성막 전의 기판(W)을 측정부에 의해 측정한다. 제어부(310)는, 챔버(201) 내지 챔버(204)의 어느 것에 의해 기판(W)에 막을 성막한다. 제어부(310)는 성막 후의 기판(W)을 측정부에 의해 측정한다. 제어부(310)는, 성막 전의 측정부에 의한 측정 데이터와 성막 후의 측정부에 의한 측정 데이터의 차분 데이터를 추출한다. 이에 의해 성막 장치(200)에서도, 오목부를 포함하는 패턴이 형성된 기판(W)에 성막한 막의 상태를 검출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 성막 공정에서 본 개시의 기술을 적용해서 막의 상태를 검출하는 예를 설명해 왔지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 막의 상태를 검출하는 공정은 성막 공정에 한정되지 않고, 예를 들어 에칭 공정, 레지스트 공정 등 반도체 디바이스를 제조하는 반도체 제조 공정에 관련된 임의의 공정이어도 되고, 임의의 공정의 조합을 포함하는 복수 공정이어도 된다. 또한, 반도체 제조 공정에 관련된 임의의 공정 및/또는 그의 조합을 포함하는 복수 공정의 관점에서, 임의의 공정이나 복수 공정의 전후에 본 개시의 기술을 적용함으로써, 본 개시의 기술을 공정 내, 공정간의 진단, 감시로서 적용해도 된다. 예를 들어, 반도체 제조의 생산성(가동률이나 수율 등)에 관계되는 각종 트리거(파티클이나 면내/면간 분포 등)에 적용해도 된다. 또한, 상술한 바와 같이, 본 개시의 성막 장치는 싱글 챔버나 챔버를 복수 갖는 멀티 챔버 타입의 성막 장치를 예로 개시해 왔지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 복수매의 기판을 일괄적으로 처리 가능한 배치 타입의 성막 장치여도 되고, 캐러셀식의 세미 배치 타입의 성막 장치여도 된다.
또한, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 실제로, 상기한 실시 형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기 실시 형태는 첨부의 특허 청구 범위 및 그의 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.

Claims (9)

  1. 오목부를 포함하는 패턴이 형성된 기판을 적외 분광법에 의해 측정하는 제1 측정 공정과,
    상기 제1 측정 공정 후, 상기 기판에 막을 성막하는 성막 공정과,
    상기 성막 공정 후, 상기 기판을 적외 분광법에 의해 측정하는 제2 측정 공정과,
    상기 제1 측정 공정의 측정 데이터와 상기 제2 측정 공정의 측정 데이터의 차분 데이터를 추출하는 추출 공정
    을 포함하는, 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추출 공정은, 상기 제1 측정 공정에 의한 성막 전의 측정 데이터와 상기 제2 측정 공정에 의한 성막 후의 측정 데이터로부터, 적외광의 파수마다, 성막 전의 적외광의 흡광도와 성막 후의 적외광의 흡광도를 각각 구하고, 적외광의 파수마다, 성막 후의 적외광의 흡광도로부터 성막 전의 적외광의 흡광도를 감산해서 상기 막에 의한 파수마다의 적외광의 흡광도를 상기 차분 데이터로서 추출하는 것을 더 포함하는, 성막 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 추출 공정에 의해 추출된 차분 데이터에 기초하여, 상기 성막 공정에 의해 상기 기판에 성막된 막의 상태를 표시하는 표시 공정을 더 포함하는, 성막 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 추출 공정에 의해 추출된 차분 데이터에 기초하여, 상기 성막 공정의 프로세스 파라미터를 제어하는 제어 공정을 더 포함하는, 성막 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어 공정은, 복수의 기판의 상기 차분 데이터로부터 기판간의 차분 데이터의 비교에 기초하여 상기 성막 공정의 프로세스 파라미터를 제어하는, 성막 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 측정 공정 및 상기 제2 측정 공정은 상기 기판의 면 내의 복수 개소에서 각각 실시하고,
    상기 제어 공정은, 상기 복수 개소 각각에서 상기 제1 측정 공정의 측정 데이터와 상기 제2 측정 공정의 측정 데이터의 차분 데이터를 추출하고, 추출한 상기 복수 개소의 차분 데이터에 기초하여 프로세스 파라미터를 제어하는, 성막 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어 공정은, 상기 복수 개소의 차분 데이터로부터 상기 기판에 성막된 막의 막 두께의 분포와 막질을 구하고, 막 두께의 분포를 균일화하면서 미리 정해진 막질이 되도록 프로세스 파라미터를 제어하는, 성막 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 성막 공정은 정기적으로 동일한 성막 조건에서 기판에 막을 성막하고,
    동일한 성막 조건에서 성막된 복수의 기판의 상기 차분 데이터로부터 기판간의 차분 데이터의 비교에 기초하여 상기 성막 공정을 실시하는 장치의 컨디션을 진단하는 진단 공정을 더 포함하는, 성막 방법.
  9. 오목부를 포함하는 패턴이 형성된 기판을 적재하는 적재대와,
    상기 기판에 성막을 행하는 성막부와,
    상기 기판을 적외 분광법에 의해 측정하는 측정부와,
    성막 전의 상기 기판을 상기 측정부에 의해 측정하고, 상기 성막부에 의해 상기 기판에 막을 성막하고, 성막 후의 상기 기판을 상기 측정부에 의해 측정하고, 성막 전의 상기 측정부에 의한 측정 데이터와 성막 후의 상기 측정부에 의한 측정 데이터의 차분 데이터를 추출하는 제어를 행하는 제어부
    를 포함하는, 성막 장치.
KR1020210031750A 2020-06-17 2021-03-11 성막 방법 및 성막 장치 KR102592122B1 (ko)

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