KR102652734B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 프로그램, 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판마다의 처리 균일성과 스루풋을 향상시킨다. (a) 처리 용기 내에 기판을 반입하는 공정과, (b) 제1 가스 공급 라인에 마련된 제1 가열부를 통과시킴으로써 가열시킨 제1 가스를, 가스 공급부를 통해서 상기 기판에 대하여 공급하여, 상기 기판을 가열하는 공정과, (c) 상기 제1 가스 공급 라인과는 다른 제2 가스 공급 라인을 흐르는 제2 가스를, 상기 가스 공급부를 통해서, 상기 처리 용기 내의 기판 적재부 상에 적재시킨 상기 기판에 대하여 공급하는 공정과, (d) (b)와 (c) 사이에, 상기 가스 공급부에 대하여 상기 제1 가스보다도 온도가 낮은 제3 가스를 공급하여, 상기 가스 공급부의 온도를 저하시키는 공정을 갖는다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 프로그램, 및 기판 처리 방법{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, PROGRAM, AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 개시는, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 프로그램, 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
기판을 1매마다 처리하는 매엽 장치를 사용하여, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판에 대하여 가스를 공급하여, 기판 상에 막을 형성하는 공정이 행하여지는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2017-183575호 공보
본 개시는, 기판마다의 처리 균일성과 스루풋을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 양태에 의하면,
(a) 처리 용기 내에 기판을 반입하는 공정과,
(b) 제1 가스 공급 라인에 마련된 제1 가열부를 통과시킴으로써 가열시킨 제1 가스를, 가스 공급부를 통해서 상기 기판에 대하여 공급하여, 상기 기판을 가열하는 공정과,
(c) 상기 제1 가스 공급 라인과는 다른 제2 가스 공급 라인을 흐르는 제2 가스를, 상기 가스 공급부를 통해서, 상기 처리 용기 내의 기판 적재부 상에 적재시킨 상기 기판에 대하여 공급하는 공정과,
(d) (b)와 (c) 사이에, 상기 가스 공급부에 대하여 상기 제1 가스보다도 온도가 낮은 제3 가스를 공급하여, 상기 가스 공급부의 온도를 저하시키는 공정
을 갖는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 기판마다의 처리 균일성과 스루풋을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러(280)의 개략 구성도이며, 컨트롤러(280)의 제어계를 블록도로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 변형예 1에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 주요부의 개략 구성도이다.
도 4는 본 개시의 다른 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 주요부의 개략 구성도이다.
도 5는 본 개시의 다른 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 주요부의 개략 구성도이다.
<본 개시의 일 양태>
이하, 본 개시의 일 양태에 대해서, 주로 도 1을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 도면은, 모두 모식적인 것이며, 도면 상의 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실의 것과 반드시 일치하고 있지는 않다. 또한, 복수의 도면의 상호간에 있어서도, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은 반드시 일치하고 있지는 않다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는 처리 용기(202)를 구비하고 있다. 처리 용기(202)는, 예를 들어 횡단면이 원형이며 편평한 밀폐 용기로서 구성되어 있다. 처리 용기(202)는, 예를 들어 석영 또는 세라믹스 등의 비금속 재료에 의해 구성된 상부 용기(2021)와, 예를 들어 알루미늄(Al)이나 스테인리스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성된 하부 용기(2022)로 구성되어 있다. 처리 용기(202) 내에는, 상방측(후술하는 기판 적재부로서의 기판 적재대(212)보다도 상방의 공간)에, 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 처리하는 처리실(처리 공간)(201)이 형성되어 있고, 그 하방측에서 하부 용기(2022)에 둘러싸인 공간에, 웨이퍼(200)를 이동 탑재하기 위한 이동 탑재실(이동 탑재 공간)(203)이 형성되어 있다. 처리 용기(202) 중 하부 용기(2022)에 인접하게 반송 용기(700)가 마련되어 있다. 반송 용기(700) 내에는, 웨이퍼(200)를 반송하기 위한 반송실(반송 공간)(600)이 마련되어 있고, 반송실(600) 내에는, 반송 로봇 등의 반송 기구(500)가 마련되어 있다.
하부 용기(2022)의 측면에는, 기판 반입출구(206)가 마련되어 있다. 기판 반입출구(206)는, 게이트 밸브(205)에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다. 게이트 밸브(205)를 개방함으로써, 처리 용기(202)(이동 탑재 공간(203)) 내와 반송 용기(700)(반송실(600)) 내를 연통시킬 수 있어, 웨이퍼(200)를 반송 기구(500)에 의해, 이동 탑재 공간(203)의 내외로 반출입하는 것이 가능하게 되어 있다. 하부 용기(2022)의 저부에는, 웨이퍼(200)를 일시적으로 지지하는 리프트 핀(207)이 복수 마련되어 있다.
처리실(201) 내에는, 웨이퍼(200)를 지지하는 기판 지지부(서셉터)(210)가 마련되어 있다. 기판 지지부(210)는, 웨이퍼(200)를 적재하는 기판 적재면(기판 적재판)(211)과, 기판 적재면(211)을 표면에 갖는 기판 적재대(212)와, 기판 적재대(212)에 내포된 제2 가열부로서의 히터(213)를 주로 갖는다. 기판 지지부(210)는, 또한 히터(213)의 온도를 계측하는 온도 계측 단자(216)를 갖는다. 온도 계측 단자(216)는, 배선(220)을 통해서 온도 계측부(221)에 접속되어 있다. 또한, 기판 적재면(기판 적재판)(211)을, 서셉터라고 칭하는 경우도 있다.
기판 적재대(212)에는, 리프트 핀(207)이 관통하는 관통 구멍(214)이 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 마련되어 있다. 히터(213)에는, 전력을 공급하기 위한 배선(222)이 접속되어 있다. 배선(222)은, 히터 전력 제어부(223)에 접속되어 있다.
온도 계측부(221), 히터 전력 제어부(223)는, 후술하는 컨트롤러(280)에 접속되어 있다. 컨트롤러(280)는, 온도 계측부(221)에서 계측한 온도 정보를 바탕으로 히터 전력 제어부(223)에 제어 정보를 송신한다. 히터 전력 제어부(223)는, 수신한 제어 정보를 참조하여, 히터(213)를 제어한다.
기판 적재대(212)는 샤프트(217)에 의해 지지되어 있다. 샤프트(217)는, 처리 용기(202)의 저부를 관통하고 있고, 또한 처리 용기(202)의 외부에서 승강부(218)에 접속되어 있다.
승강부(218)는, 샤프트(217)를 지지하는 지지 축(218a)과, 지지 축(218a)을 승강 및/또는 회전시키는 작동부(218b)를 주로 갖는다. 작동부(218b)는, 예를 들어 승강을 실현하기 위한 모터를 포함하는 승강 기구(218c)와, 지지 축(218a)을 회전시키기 위한 기어 등의 회전 기구(218d)를 갖는다. 이들에는, 동작을 원활하게 하도록 그리스 등의 원활제가 도포되어 있다. 또한, 지지 축(218a)을 회전시킬 필요가 없을 경우에는, 회전 기구(218d)를 생략할 수도 있다. 이 경우, 작동부(218b)는, 지지 축(218a)을 승강시키도록 구성되게 된다.
승강부(218)에는, 승강부(218)의 일부로서, 작동부(218b)에, 승강 및/또는 회전 지시하기 위한 지시부(218e)를 마련할 수도 있다. 그 경우, 지시부(218e)는, 컨트롤러(280)에 전기적으로 접속되게 된다. 또한, 그 경우, 지시부(218e)는, 컨트롤러(280)의 지시에 기초하여, 작동부(218b)를 제어하게 된다. 작동부(218b)는, 후술하는 바와 같이, 기판 적재대(212)가, 웨이퍼 반송 포지션(도 1 중의 파선으로 나타내는 기판 적재대(212)의 위치)이나 웨이퍼 처리 포지션(도 1 중의 기판 적재대(212)의 위치)의 위치로 이동하도록, 지지 축(218a)의 승강 동작을 제어한다.
승강부(218)를 작동시켜서 샤프트(217) 및 기판 적재대(212)를 승강시킴으로써, 기판 적재대(212)는, 기판 적재면(211) 상에 적재되는 웨이퍼(200)를 승강시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 샤프트(217) 하단부의 주위는 벨로우즈(219)에 의해 덮여 있어, 이에 의해 처리실(201) 내는 기밀하게 유지된다.
기판 적재대(212)는, 웨이퍼(200)의 반송 시에는, 기판 적재면(211)이 기판 반입출구(206)의 위치(웨이퍼 반송 포지션)로 되도록 하강하고, 웨이퍼(200)의 처리 시에는, 웨이퍼(200)가 처리실(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 포지션)로 되도록 상승한다.
기판 적재대(212)를 웨이퍼 반송 포지션까지 하강시켰을 때는, 리프트 핀(207)의 상단부가 기판 적재면(211)의 상면으로부터 돌출되어, 리프트 핀(207)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하는 것이 가능한 상태로 된다(도 1 중의 파선으로 나타내는 기판 적재대(212)와 점선으로 나타내는 웨이퍼(200) 참조). 또한, 리프트 핀(207)에 의해 웨이퍼(200)를 지지한 상태에서, 기판 적재대(212)를 웨이퍼 처리 포지션까지 상승시켰을 때는, 기판 적재대(212)를 상승시키는 과정에서, 리프트 핀(207)은, 기판 적재면(211)의 상면으로부터 매몰되어, 기판 적재면(211)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하게 된다.
처리실(201)의 상부(가스류의 상류측)이며, 기판 적재면(211)과 대향하는 개소에는, 가스 분산 기구로서의 샤워 헤드(230)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(230)의 덮개(231)는, 예를 들어 도전성 및 열전도성이 있는 금속으로 구성되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 편의상, 가스가 흐를 수 있는 공간에서의 가스류의 상류측을, 단순히 상류측이라고도 칭한다. 또한, 이하의 설명에서는, 편의상, 가스가 흐를 수 있는 공간에서의 가스류의 하류측을, 단순히 하류측이라고도 칭한다.
또한, 샤워 헤드의 덮개(231)에는, 관통 구멍(231a)이 마련되어 있다. 관통 구멍(231a)에는 가스 공급관(241)이 삽입되어 있다. 관통 구멍(231a)에 삽입되는 가스 공급관(241)은, 샤워 헤드(230) 내에 삽입되는 선단부(241a)와, 덮개(231)에 고정되는 플랜지(241b)를 갖는다. 가스 공급관(241)은, 샤워 헤드(230) 내에 형성된 공간인 샤워 헤드 버퍼실(232) 내에 공급하는 가스를 분산시키는 기능을 갖는다. 가스 공급관(241)의 선단부(241a)는, 예를 들어 원기둥상으로 구성되어 있고, 그 원기둥 측면에는 분산 구멍이 마련되어 있다. 가스 공급관(241)으로부터 공급되는 가스는, 선단부(241a)에 마련된 분산 구멍을 통해서, 샤워 헤드 버퍼실(232) 내에 공급된다.
또한, 샤워 헤드(230)는, 후술하는 가스 공급계로부터 공급되는 가스를 웨이퍼(200)에 공급하기 위한 가스 공급부(234)를 구비하고 있다. 가스 공급부(234)의 상류측에 샤워 헤드 버퍼실(232)이 위치하고 있고, 하류측에 처리실(201)이 위치하고 있다. 가스 공급부(234)는, 기판 적재면(211)과 대향하도록, 그 기판 적재면(211)의 상방측에 배치되어 있다. 가스 공급부(234)에는, 제2 가스 공급구로서의 관통 구멍(234b)이 복수 마련되어 있다. 관통 구멍(234b) 각각은, 통 형상 구조(통 형상부)(234d)에 의해 구성되어 있다. 각각의 통 형상 구조(234d)는, 가스 공급부(234)의 상벽(234e)을 관통하게 마련되어 있다. 통 형상 구조(234d)의 상류측은 샤워 헤드 버퍼실(232)과 연통하고, 하류측은 처리실(201)과 연통한다. 따라서, 샤워 헤드 버퍼실(232)은, 가스 공급부(234)에 마련된 복수의 관통 구멍(234b)을 통해서, 처리실(201)과 연통하게 된다.
가스 공급부(234)를 구성하는, 기판 적재면(211)과 대향하는 상벽(234e)과, 측벽(234f)으로 둘러싸인 영역에 의해, 버퍼 공간(233)이 구성된다. 버퍼 공간(233)은 가스 공급부(234)의 일부로서 구성된다.
가스 공급부(234)에는, 관통 구멍(234b)에 인접하도록, 제1 가스 공급구로서의 관통 구멍(234a)이 복수 마련되어 있다. 관통 구멍(234a) 각각은, 통 형상 구조(통 형상부)(234g)에 의해 구성되어 있다. 각각의 통 형상 구조(234g)는, 버퍼 공간(233) 내에 돌출되도록 마련되어 있다. 통 형상 구조(234g)의 상류측은 버퍼 공간(233)과 연통하고, 하류측은 처리실(201)과 연통한다. 따라서, 버퍼 공간(233)은, 가스 공급부(234)에 마련된 복수의 관통 구멍(234a)을 통해서, 처리실(201)과 연통하게 된다.
관통 구멍(231a)에 삽입되는 가스 공급관(241)에는, 공통 가스 공급관(242)이 접속되어 있다. 가스 공급관(241)과 공통 가스 공급관(242)은, 각각의 관의 내부끼리 연통하고 있다. 그리고, 이들 구성에 의해, 공통 가스 공급관(242)으로부터 공급되는 가스는, 가스 공급관(241), 관통 구멍(231a)을 통해서, 샤워 헤드(230) 내에 공급되게 된다.
공통 가스 공급관(242)에는, 가스 공급관(243a, 244a, 245a)이 접속되어 있다. 이 중, 가스 공급관(244a)은, 플라스마 발생기(플라스마원)로서의 리모트 플라스마 유닛(RPU)(244e)을 통해서 공통 가스 공급관(242)에 접속되어 있다.
가스 공급관(243a, 244a, 245a)에는, 가스류의 상류측으로부터 순서대로 가스 공급원(243b, 244b, 245b), 유량 제어기로서의 MFC(매스 플로우 컨트롤러)(243c, 244c, 245c), 개폐 밸브인 밸브(243d, 244d, 245d)가 각각 마련되어 있다.
가스 공급관(243a, 244a)의 밸브(243d, 244d)보다도 하류측에는, 가스 공급관(246a, 247a)의 하류단이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(246a, 247a)에는, 가스류의 상류측으로부터 순서대로 가스 공급원(246b, 247b), MFC(246c, 247c), 개폐 밸브인 밸브(246d, 247d)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(243a 내지 247a)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다.
가스 공급원(243b)으로부터는, 원료 가스가, MFC(243c), 밸브(243d), 가스 공급관(243a), 공통 가스 공급관(242), 가스 공급관(241), 관통 구멍(231a)을 통해서 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
가스 공급원(244b)으로부터는, 반응 가스가, MFC(244c), 밸브(244d), 가스 공급관(244a), RPU(244e), 공통 가스 공급관(242), 가스 공급관(241), 관통 구멍(231a)을 통해서, 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 이때, 반응 가스는, RPU(244e)에 의해 플라스마 상태로 여기되어, 공통 가스 공급관(242), 가스 공급관(241), 관통 구멍(231a), 샤워 헤드(230)를 통해서, 처리실(201) 내에서의 웨이퍼(200) 상에 공급된다.
가스 공급원(245b)으로부터는, 불활성 가스, 클리닝 가스가, MFC(245c), 밸브(245d), 가스 공급관(245a), 공통 가스 공급관(242), 가스 공급관(241), 관통 구멍(231a)을 통해서, 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 가스 공급원(245b)으로부터는, 웨이퍼(200)를 처리할 때는, 주로 불활성 가스가 공급되고, 샤워 헤드(230) 내나 처리실(201) 내를 클리닝할 때는, 주로 클리닝 가스가 공급된다. 불활성 가스는, 처리 용기(202) 내(처리실(201) 내)나 샤워 헤드(230) 내에 머무른 가스나 잔류한 가스를 퍼지하는 퍼지 가스로서 작용한다. 또한, 불활성 가스는, 각 가스를 희석하는 희석 가스나, 각 가스의 유통을 재촉하는 캐리어 가스로서 작용하는 경우도 있다. 클리닝 가스로서는, 할로겐계 가스, 예를 들어 불소(F) 함유 가스 등을 사용할 수 있다.
가스 공급원(246b)으로부터는, 불활성 가스가, MFC(246c), 밸브(246d), 가스 공급관(246a), 공통 가스 공급관(242), 가스 공급관(241), 관통 구멍(231a)을 통해서, 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 불활성 가스는, 퍼지 가스, 캐리어 가스, 희석 가스 등으로서 작용한다.
가스 공급원(247b)으로부터는, 불활성 가스가, MFC(247c), 밸브(247d), 가스 공급관(247a), RPU(244e), 공통 가스 공급관(242), 가스 공급관(241), 관통 구멍(231a)을 통해서, 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 불활성 가스는, 퍼지 가스, 캐리어 가스, 희석 가스 등으로서 작용한다.
주로, 가스 공급관(243a), MFC(243c), 밸브(243d)에 의해, 원료 가스 공급계(243)가 구성된다. 가스 공급원(243b)을 원료 가스 공급계(243)에 포함해서 생각해도 된다. 주로, 가스 공급관(246a), MFC(246c), 밸브(246d)에 의해, 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다. 가스 공급원(246b)을 제1 불활성 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 주로, 가스 공급관(244a), MFC(244c), 밸브(244d)에 의해, 반응 가스 공급계(244)가 구성된다. 가스 공급원(244b)을 반응 가스 공급계(244)에 포함해서 생각해도 된다. 주로, 가스 공급관(247a), MFC(247c), 밸브(247d)에 의해, 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다. 가스 공급원(247b)을 제2 불활성 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 주로, 가스 공급관(245a), MFC(245c), 밸브(245d)에 의해, 가스 공급계(245)가 구성된다. 가스 공급원(245b)을 가스 공급계(245)에 포함해서 생각해도 된다.
또한, 제1 불활성 가스 공급계, 가스 공급관(241), 공통 가스 공급관(242)을 원료 가스 공급계(243)에 포함해서 생각해도 된다. 또한, 제2 불활성 가스 공급계, RPU(244e), 가스 공급관(241), 공통 가스 공급관(242)을 반응 가스 공급계(244)에 포함해서 생각해도 된다.
원료 가스, 반응 가스 각각 혹은 양쪽을, 처리 가스 또는 제2 가스라고도 칭하고, 원료 가스 공급계(243), 반응 가스 공급계(244) 각각 혹은 양쪽을, 처리 가스 공급계, 제2 가스 공급계 또는 제2 가스 공급 라인이라고도 칭한다. 또한, 불활성 가스는 비반응성 가스인 것에 반해, 처리 가스(원료 가스, 반응 가스)는 반응성 가스이므로, 처리 가스를 반응성 가스라고 칭할 수도 있다. 또한, 처리 가스에 의해 막을 형성하는 경우에는, 처리 가스를 성막 가스라고 칭할 수도 있다.
가스 공급부(234)의 상벽(234e)에는, 버퍼 공간(233) 내에 가스를 공급하기 위한 가스 도입 구멍이 마련되어 있다. 이 가스 도입 구멍에는 가스 공급관(236)이 접속되어 있다. 가스 공급관(236)에는, 가스 공급관(248a)이 접속되어 있고, 가스 공급관(248a)에는, 가스류의 상류측으로부터 순서대로 가스 공급원(248b), MFC(248c), 밸브(248d), 제1 가열부로서의 히터(248e)가 마련되어 있다.
가스 공급원(248b)으로부터는, 제1 가스가, MFC(248c), 밸브(248d), 가스 공급관(248a), 히터(248e), 가스 공급관(236) 등을 통해서, 버퍼 공간(233) 내에 공급된다. 히터(248e)는, 컨트롤러(280)의 지시에 따라서, 통과하는 제1 가스를 소정의 온도로 가열하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 이하, 이와 같이 하여 가열된 가스를, 편의상, 가열 가스라고도 칭한다. 제1 가스로서는, 예를 들어 질소(N2) 가스, 헬륨(He) 가스 등의 불활성 가스, 및, 수소(H2) 가스 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 본 양태에서는, 제1 가스로서, 예를 들어 불활성 가스를 사용하는 경우에 대해서 설명한다.
주로, 가스 공급관(248a), MFC(248c), 밸브(248d)에 의해, 제1 가스 공급계(248)가 구성된다. 가스 공급원(248b), 히터(248e), 가스 공급관(236)을 제1 가스 공급계(248)에 포함해서 생각해도 된다. 제1 가스 공급계(248)를 제1 가스 공급 라인이라고도 칭한다.
히터(248e)에는, 히터(248e)의 온도를 계측하는 온도 계측부(249)가 마련되어 있다. 또한, 히터(248e)에는, 히터(248e)를 제어하는 히터 제어부(250)가 접속되어 있다. 히터(248e)는, 히터 제어부(250)를 통해서 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
가스 공급부(234)의 측벽(234f)에는, 버퍼 공간(233) 내에 가스를 공급하기 위한 가스 도입 구멍이 마련되어 있다. 이 가스 도입 구멍에는 가스 공급관(258a)이 접속되어 있다. 가스 공급관(258a)에는, 가스류의 상류측으로부터 순서대로 가스 공급원(258b), MFC(258c), 밸브(258d)가 마련되어 있다.
가스 공급원(258b)으로부터는, 제3 가스가, MFC(258c), 밸브(258d), 가스 공급관(258a) 등을 통해서, 버퍼 공간(233) 내에 공급된다. 제3 가스로서는, 예를 들어 N2 가스, He 가스 등의 불활성 가스, H2 가스, 희석시킨 H2 가스, 활성화시킨 H2 가스 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 본 양태에서는, 제3 가스로서, 예를 들어 불활성 가스를 사용하는 경우에 대해서 설명한다.
주로, 가스 공급관(258a), MFC(258c), 밸브(258d)에 의해, 제3 가스 공급계(258)가 구성된다. 가스 공급원(258b)을 제3 가스 공급계(258)에 포함해서 생각해도 된다. 제3 가스 공급계(258)를 제3 가스 공급 라인이라고도 칭한다.
하부 용기(2022)의 측면에는, 이동 탑재 공간(203)에 가스를 공급하기 위한 가스 도입 구멍이 마련되어 있다. 이 가스 도입 구멍에는 가스 공급관(256)이 접속되어 있다. 가스 공급관(256)에는, 가스 공급관(259a)이 접속되어 있다. 가스 공급관(259a)에는, 가스류의 상류측으로부터 순서대로 가스 공급원(259b), MFC(259c), 밸브(259d), 제4 가열부로서의 히터(259e)가 마련되어 있다.
가스 공급원(259b)으로부터는, 제4 가스가, MFC(259c), 밸브(259d), 가스 공급관(259a), 히터(259e), 가스 공급관(256) 등을 통해서, 이동 탑재 공간(203) 내에 공급된다. 제4 가스로서는, 예를 들어 N2 가스, He 가스 등의 불활성 가스, H2 가스, 희석시킨 H2 가스, 활성화시킨 H2 가스 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 본 양태에서는, 제4 가스로서, 예를 들어 불활성 가스를 사용하는 경우에 대해서 설명한다. 히터(259e)는, 컨트롤러(280)의 지시에 따라서, 통과하는 불활성 가스를 소정의 온도로 가열하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
주로, 가스 공급관(259a), MFC(259c), 밸브(259d)에 의해, 제4 가스 공급계(259)가 구성된다. 가스 공급원(259b), 히터(259e), 가스 공급관(256)을 제4 가스 공급계(259)에 포함해서 생각해도 된다. 제4 가스 공급계(259)를 제4 가스 공급 라인이라고도 칭한다.
처리 용기(202) 내의 분위기를 배기하는 배기부는, 처리 용기(202)에 접속된 복수의 배기관을 갖는다. 구체적으로는, 배기부는, 이동 탑재 공간(203)에 접속되는 배기관(261)과, 처리실(201)에 접속되는 배기관(262)과, 버퍼 공간(233)에 접속되는 배기관(263)을 갖는다. 또한, 배기관(261, 262, 263) 각각의 하류단에는, 배기관(264)이 접속되어 있다.
하부 용기(2022)의 측면에는, 이동 탑재 공간(203) 내의 분위기를 배기하는 배기 구멍이 마련되어 있다. 이 배기 구멍에는, 배기관(261)이 접속되어 있다. 배기관(261)에는, 고진공 또는 초고진공을 실현하는 진공 펌프로서 TMP(Turbo Molecular Pump)(265)가 접속되어 있다. 배기관(261)에서의, TMP(265)의 상류측과 하류측에는, 개폐 밸브인 밸브(266, 267)가 각각 마련되어 있다.
처리실(201)의 측방에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기 구멍이 마련되어 있다. 이 배기 구멍에는 배기관(262)이 접속되어 있다. 배기관(262)에는, 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 제어하는 압력 제어기인 APC(Auto Pressure Controller)(276)가 마련되어 있다. APC(276)는, 개방도 조정 가능한 밸브체를 갖고, 컨트롤러(280)로부터의 지시에 따라서 밸브체의 개방도를 조정함으로써, 배기관(262) 내의 컨덕턴스를 조정하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 또한, 배기관(262)에서의, APC(276)의 상류측과 하류측에는, 개폐 밸브인 밸브(275, 277)가 각각 마련되어 있다.
가스 공급부(234)의 상벽(234e)에는, 버퍼 공간(233) 내의 분위기를 배기하는 배기 구멍이 마련되어 있다. 이 배기 구멍에는 배기관(263)이 접속되어 있다. 배기관(263)에는 TMP(295)가 마련되어 있다. 배기관(263)에서의, TMP(295)의 상류측과 하류측에는, 개폐 밸브인 밸브(296, 297)가 각각 마련되어 있다.
배기관(264)에는, DP(Dry Pump)(278)가 접속되어 있다. 보다 구체적으로는, 배기관(264)의 상류측에 배기관(263, 262, 261)이 접속되어 있고, 하류측에 DP(278)가 접속되어 있다. DP(278)는, 배기관(263, 262, 261) 각각을 통해서, 버퍼 공간(233), 처리실(201), 이동 탑재 공간(203) 각각의 분위기를 배기한다. 또한, DP(278)는, TMP(265, 295)가 동작할 때, 그 보조 펌프로서도 기능한다. 즉, 고진공(혹은 초고진공) 펌프인 TMP(265, 295)는, 대기압까지의 배기를 단독으로 행하는 것이 곤란하기 때문에, 대기압까지의 배기를 행하는 보조 펌프로서 DP(278)가 사용된다.
도 1에 도시한 바와 같이 기판 처리 장치(100)는, 기판 처리 장치(100)의 각 부의 동작을 제어하는 컨트롤러(280)를 갖고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(280)는, CPU(Central Processing Unit)(280a), RAM(Random Access Memory)(280b), 기억 장치(280c), I/O 포트(280d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(280b), 기억 장치(280c), I/O 포트(280d)는, 내부 버스(280e)를 통해서, CPU(280a)와 데이터 교환 가능하게 구성되어 있다. 컨트롤러(280)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(289)나, 외부 기억 장치(288)가 접속 가능하게 구성되어 있다.
기억 장치(280c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(280c) 내에는, 기판 처리 장치(100)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리에서의 각 수순을 컨트롤러(280)에 의해 기판 처리 장치(100)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 단순히 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피를, 단순히 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 용어를 사용한 경우에는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(280b)은, CPU(280a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(280d)는, 게이트 밸브(205), 반송 기구(500), 승강부(218), APC(276), TMP(265, 295), DP(278), RPU(244e), MFC(243c, 244c, 245c, 246c, 247c, 248c, 258c, 259c), 밸브(243d, 244d, 245d, 246d, 247d, 248d, 258d, 259d, 266, 267, 275, 277, 296, 297), 히터(213, 248e, 259e) 등에 접속되어 있다.
CPU(280a)는, 기억 장치(280c)로부터의 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(289)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(280c)로부터 레시피를 판독하는 것이 가능하게 구성되어 있다. CPU(280a)는, 판독된 레시피의 내용을 따르도록, 게이트 밸브(205)의 개폐 동작, 반송 기구(500)에 의한 웨이퍼(200)의 반송 동작, 승강부(218)에 의한 기판 적재대(212)의 승강 동작, APC(276)에 의한 처리실(201) 내의 압력 조정 동작, TMP(265, 295)의 온/오프 제어, DP(278)의 온/오프 제어, RPU(244e)에 의한 플라스마의 온/오프 제어, MFC(243c, 244c, 245c, 246c, 247c, 248c, 258c, 259c)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243d, 244d, 245d, 246d, 247d, 248d, 258d, 259d, 266, 267, 275, 277, 296, 297)의 개폐 제어, 히터(213, 248e, 259e)의 온/오프 제어 및 온도 조정 동작 등을 제어하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
컨트롤러(280)는, 외부 기억 장치(288)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 외부 기억 장치(288)는, 예를 들어 HDD 등의 자기 디스크, CD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 SSD 등의 반도체 메모리 등을 포함한다. 기억 장치(280c)나 외부 기억 장치(288)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 단순히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 용어를 사용한 경우에는, 기억 장치(280c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(288) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(288)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
(2) 기판 처리
상술한 기판 처리 장치(100)를 사용하여, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 처리 용기(202) 내의 기판으로서의 웨이퍼(200) 상에 박막을 형성하는 처리 시퀀스에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
본 양태에서의 처리 시퀀스에서는,
처리 용기(202) 내에 웨이퍼(200)를 반입하는 스텝 a와,
제1 가스 공급계(248)에 마련된 히터(248e)를 통과시킴으로써 가열시킨 제1 가스를, 가스 공급부(234)를 통해서 웨이퍼(200)에 대하여 공급하여, 웨이퍼(200)를 가열하는 스텝 b와,
제1 가스 공급계(248)와는 다른 제2 가스 공급계를 흐르는 제2 가스를, 가스 공급부(234)를 통해서, 처리 용기(202) 내의 기판 적재대(212) 상에 적재시킨 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 스텝 c와,
스텝 b와 스텝 c 사이에, 가스 공급부(234)에 대하여 제1 가스보다도 온도가 낮은 제3 가스를 공급하여, 가스 공급부(234)의 온도를 저하시키는 스텝 d를 행한다.
본 양태에서의 처리 시퀀스에서는, 일례로서, 스텝 c 전에, 웨이퍼(200)를 기판 적재대(212) 상에 적재한 상태에서 보유 지지하고, 히터(213)로 가열된 기판 적재대(212)로부터의 열전도에 의해 웨이퍼(200)를 이면측으로부터 가열하는 스텝 e를 행한다.
또한, 본 양태에서의 처리 시퀀스에서는, 일례로서, 스텝 a 전에, 히터(213)에 의해 가열된 기판 적재대(212)로부터의 복사(방사라고도 칭함)에 의해 가스 공급부(234)를 가열하는 스텝 f를 행한다. 또한, 기판 적재대(212)가, 광(전자파)을 투과 가능한 석영이나 세라믹스 등으로 구성되어 있는 경우에는, 히터(213)로부터의 복사가 기판 적재대(212)를 투과하여, 가스 공급부(234)에 전해져서, 가스 공급부(234)가 가열될 수 있다. 따라서, 이 경우, 히터(213)로부터의 복사나, 히터(213)에 의해 가열된 기판 적재대(212)로부터의 복사 등에 의해, 가스 공급부(234)를 가열하게 된다.
또한, 본 양태에서의 처리 시퀀스에서는, 일례로서, 스텝 a와 스텝 b 사이에, 처리 용기(202) 내에 마련된 이동 탑재 공간(203) 내에 웨이퍼(200)를 수용한 상태에서, 제4 가스 공급계(259)에 마련된 히터(259e)를 통과시킴으로써 가열시킨 제4 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하여, 웨이퍼(200)를 가열하는 스텝 g를 행한다.
또한, 본 양태에서의 처리 시퀀스에서는, 일례로서, 스텝 c 후에, 웨이퍼(200)에 대하여 제3 가스를 공급하여, 웨이퍼(200)를 냉각하는 스텝 h를 행한다.
또한, 이하에서는, 막으로서, 질화막을 형성하는 예에 대해서 설명한다. 여기서, 질화막이란, 실리콘 질화막(SiN막) 외에, 탄소(C)나 산소(O)나 붕소(B) 등을 포함하는 질화막도 포함한다. 즉, 질화막은, 실리콘 질화막(SiN막), 실리콘 탄질화막(SiCN막), 실리콘 산질화막(SiON막), 실리콘 산탄질화막(SiOCN막), 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막), 실리콘 붕질화막(SiBN막), 실리콘 붕산탄질화막(SiBOCN막), 실리콘 붕산질화막(SiBON막) 등을 포함한다. 이하에서는, 질화막으로서 SiN막을 형성하는 예에 대해서 설명한다.
이하에서는, 상술한 바와 같이, 원료 가스, 반응 가스 각각을 제2 가스라고 칭하는 경우가 있다. 또한, 이하에서는, 스텝 b에서, 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스를 공급하는 스텝과, 웨이퍼(200)에 대하여 반응 가스를 공급하는 스텝을 포함하는 사이클을 소정 횟수(m회, m은 1 이상의 정수) 행하는 예에 대해서 설명한다. 또한, 원료 가스를 공급하는 스텝과, 반응 가스를 공급하는 스텝을 교대로, 즉, 비동시에 행할 수도 있고, 또한 이들 스텝을 동시에 행할 수도 있다. 이하에서는, 이들 스텝을 교대로 행하는 예에 대해서 설명한다. 본 명세서에서는, 이러한 가스 공급 시퀀스를, 편의상, 이하와 같이 나타내는 경우도 있다. 이하의 다른 양태나 변형예 등의 설명에서도, 마찬가지의 표기를 사용한다.
(원료 가스→반응 가스)×m
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 용어를 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 용어를 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되어 있는 층 등의 위에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 용어를 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 용어를 사용한 경우와 동의이다.
(가스 공급부 가열 공정: 스텝 f)
히터(213, 248e, 259e)를 온으로 하여, 히터(213, 248e, 259e)에 의한 대상물의 가열 및 온도 제어를 개시한다. 여기서, 히터(248e, 259e)의 설정 온도는, 예를 들어 50 내지 500℃, 바람직하게는 100 내지 400℃의 범위의 온도로 설정된다. 또한, 히터(213)의 설정 온도는, 예를 들어 10 내지 500℃, 바람직하게는 20 내지 300℃의 범위의 온도로 설정된다. 히터(213, 248e, 259e)의 온도가 안정된 후, 기판 적재대(212)를 웨이퍼(200)의 반송 위치(웨이퍼 반송 포지션)까지 하강시켜, 기판 적재대(212)의 관통 구멍(214)에 리프트 핀(207)을 관통시킨다. 이러한 동작과 병행하여, 이동 탑재 공간(203) 내의 분위기를 배기하여, 이동 탑재 공간(203) 내의 압력을, 반송실(600) 내의 압력과 동일한 압력, 혹은 반송실(600) 내의 압력보다도 낮은 압력으로 한다. 이때, 히터(213)로부터의 복사나, 히터(213)에 의해 가열된 기판 적재대(212)로부터의 복사 등에 의해, 가스 공급부(234)는 하방으로부터 가열된 상태가 된다. 가스 공급부(234)는, 열용량이 커서, 가열될 때까지 시간을 필요로 하기 때문에, 이와 같이 후술하는 스텝 a 전에 미리 가열해 두는 것이 바람직하다. 또한, 스텝 f에서, 승온시킨 후의 히터(213, 248e, 259e)의 온도는, 후술하는 각 스텝에서도 유지된다. 또한, 스텝 f에서의 가스 공급부(234)와 기판 적재대(212)의 거리를, 후술하는 스텝 c에서의 가스 공급부(234)와 기판 적재대(212)의 거리보다도 가까워지게 하는(짧게 하는) 것이 바람직하다. 또한, 가스 공급부(234)와 기판 적재대(212)의 거리를 짧게 하는 경우에는, 도 1에 도시하는 기판 적재대(212)의 외주측과, 처리 용기(202) 내의 부재가 접촉하지 않는 구조로 구성한다. 또한, 스텝 f에서는, 가스 공급계(245), 제1 가스 공급계(248), 제4 가스 공급계(259)로부터 처리실(201) 내 및 이동 탑재 공간(203) 내에, 불활성 가스, 제1 가스, 제4 가스를 각각 공급하도록 해도 된다. 또한, 스텝 f에서는, 히터(248e와 259e)의 어느 한쪽을 오프로 한 상태에서 행해도 된다. 예를 들어, 히터(248e)를 온으로 하고, 히터(259e)를 오프로 한 상태에서 행한다.
(기판 반입 공정: 스텝 a)
계속해서, 게이트 밸브(205)를 개방하여, 이동 탑재 공간(203) 내와, 반송실(600) 내를 연통시킨다. 그리고, 반송실(600) 내에 마련된 반송 기구(500)를 사용하여, 웨이퍼(200)를 반송실(600) 내로부터 이동 탑재 공간(203) 내로 반입한다.
(기판 가열 공정: 스텝 g)
그 후, 가스 공급계(245), 제1 가스 공급계(248), 제4 가스 공급계(259)로부터 처리실(201) 내 및 이동 탑재 공간(203) 내에, 불활성 가스, 제1 가스, 제4 가스를 각각 공급한다. 이들과 병행하여, 배기관(261)으로부터, 처리실(201) 내 및 이동 탑재 공간(203) 내의 분위기를 배기한다. 제1 가스 공급계(248), 제4 가스 공급계(259)로부터 공급되는 제1 가스, 제4 가스는 각각, 히터(248e, 259e)에 의해 가열되어, 처리실(201) 내 및 이동 탑재 공간(203) 내에 공급되어, 배기관(261)으로부터 배기된다. 이때, 이동 탑재 공간(203) 내의 웨이퍼(200)에 대하여, 가열된 제1 가스, 제4 가스가 공급되어, 이들 가스가 웨이퍼(200)에 접촉하게 된다. 이와 같이 하여, 이동 탑재 공간(203) 내의 웨이퍼(200)는 가열(예열)된다. 여기서, 웨이퍼(200)를 가열할 때의, 히터(248e, 259e)의 설정 온도는, 예를 들어 50 내지 500℃, 바람직하게는 100 내지 400℃의 범위의 온도로 설정된다. 또한, 스텝 g는, 반드시 행할 필요는 없으며, 생략할 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼(200)의 가열(예열)에 필요한 시간을 단축시키고자 하는 경우 등에, 스텝 b 전에, 스텝 g를 행하게 하면 된다. 또한, 가스 공급계(245)로부터의 불활성 가스의 공급량(공급 유량)은, 처리실(201) 내로부터 가스 공급계(245) 내로의 다른 가스의 침입을 억제 가능한 정도의 공급량(공급 유량)이면 된다.
(기판 가열·기판 복사 가열 공정: 스텝 b)
반송 기구(500)에 의해, 웨이퍼(200)를 이동 탑재 공간(203) 내에 반입하여, 리프트 핀(207)의 상방에서 보유 지지시킨 후, 반송 기구(500)를 하강시킴으로써, 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 적재할 수 있다. 그 후, 반송 기구(500)를 이동 탑재 공간(203)의 밖으로 이동시키고, 게이트 밸브(205)에 의해 기판 반입출구(206)를 닫는다. 이에 의해, 이동 탑재 공간(203) 내에서, 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)가 보유 지지된 상태로 할 수 있다.
스텝 b에서는, 스텝 g에 이어서, 가스 공급계(245)로부터의 불활성 가스의 공급을 계속하지만, 게이트 밸브(205)에 의해 기판 반입출구(206)를 닫은 후에는, 가스 공급계(245)로부터의 불활성 가스의 공급을 정지한다.
또한, 스텝 b에서는, 스텝 g에 이어서, 이동 탑재 공간(203) 내의 웨이퍼(200)에 대한 제1 가스 공급계(248), 제4 가스 공급계(259)로부터의 제1 가스, 제4 가스의 공급을 각각 계속한다. 또한, 배기관(261)으로부터의 처리실(201) 내 및 이동 탑재 공간(203) 내의 분위기의 배기를 계속한다.
구체적으로는, 스텝 b에서는, 밸브(248d, 259d)를 개방한 상태를 유지하여, 가스 공급관(248a, 259a) 내에 각각 제1 가스, 제4 가스를 흘린다. 제1 가스, 제4 가스는 각각, MFC(248c, 259c)에 의해 유량 조정되어, 히터(248e, 259e)에 의해 가열된 후, 가스 공급관(236, 256)을 통해서 처리실(201) 내 및 이동 탑재 공간(203) 내에 공급되어, 배기관(261)으로부터 배기된다. 이때, 이동 탑재 공간(203) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 가열된 제1 가스, 가열된 제4 가스가 공급되어, 이들 가스가 웨이퍼(200)에 접촉하게 된다. 이와 같이 하여, 이동 탑재 공간(203) 내의 웨이퍼(200)는 가열된다. 여기서, 웨이퍼(200)를 가열할 때의, 히터(248e, 259e)의 설정 온도는, 예를 들어 50 내지 500℃, 바람직하게는 100 내지 400℃의 범위의 온도로 설정된다.
스텝 b에서의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 10 내지 500℃, 바람직하게는 20 내지 300℃
처리 압력: 10 내지 13333Pa, 바람직하게는 100 내지 10000Pa
제1 가스 공급 유량: 0.0001 내지 100slm, 바람직하게는 0.001 내지 10slm
제1 가스 공급 시간: 1 내지 300초, 바람직하게는 5 내지 60초
제4 가스 공급 유량: 0.0001 내지 100slm, 바람직하게는 0.001 내지 5slm
제4 가스 공급 시간: 0.1 내지 300초, 바람직하게는 5 내지 60초
불활성 가스 공급 유량: 0.0001 내지 100slm, 바람직하게는 0.001 내지 5slm
불활성 가스 공급 시간: 0.1 내지 150초, 바람직하게는 2 내지 30초
가 예시된다. 여기에 나타내는 처리 온도는, 웨이퍼(200)의 온도, 즉, 웨이퍼(200)의 예열 목표 온도를 의미한다.
또한, 본 명세서에서의 「10 내지 500℃」과 같은 수치 범위의 표기는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어 「10 내지 500℃」란 「10℃ 이상 500℃ 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 본 명세서에서의 처리 온도란 웨이퍼(200)의 온도 또는 처리실(201) 내의 온도를 의미하고, 처리 압력이란 처리실(201) 내의 압력을 의미한다. 또한, 가스 공급 유량: 0slm이란, 그 가스를 공급하지 않는 경우를 의미한다. 이들은, 이하의 설명에서도 마찬가지이다.
제1 가스, 제4 가스, 불활성 가스로서는, 예를 들어 질소(N2) 가스나, 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 크세논(Xe) 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다. 제1 가스, 제4 가스, 불활성 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다. 또한, 다른 각 스텝에서 불활성 가스를 사용하는 경우의 가스종도, 여기에서 설명한 가스종과 마찬가지로 할 수 있다.
스텝 b에서 제1 가스 공급계(248)로부터 공급된 제1 가스는, 히터(248e)에 의해 가열되어, 버퍼 공간(233)(가스 공급부(234))을 통해서 웨이퍼(200)에 공급되어, 웨이퍼(200)의 표면에 접촉한다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(200)는 상방(표면측)으로부터 가열된다. 또한, 웨이퍼(200)는, 리프트 핀(207) 상에 적재되어 있어, 기판 적재대(212) 상에 적재되지 않고 띄운 상태에서 보유 지지되어 있으므로, 기판 적재대(212)에 내포된 히터(213)로부터의 복사나, 히터(213)에 의해 가열된 기판 적재대(212)로부터의 복사 등에 의해 가열된다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(200)는 하방(이면측)로부터도 가열된다. 또한, 웨이퍼(200)는, 리프트 핀(207) 상에 적재되어 있으므로, 제4 가스 공급계(259)로부터 공급되어, 히터(259e)에 의해 가열된 제4 가스는, 웨이퍼(200)와 기판 적재대(212) 사이의 공간으로도 잠입하여, 웨이퍼(200)의 이면에 접촉한다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(200)는, 하방(이면측)으로부터 또한 가열된다. 이와 같이, 웨이퍼(200)는 표리 양면으로부터 가열된다. 또한, 이때, 히터(213)로부터의 복사나, 히터(213)에 의해 가열된 기판 적재대(212)로부터의 복사나, 가열된 웨이퍼(200)로부터의 복사 등에 의해, 가스 공급부(234)도 하방으로부터 가열된 상태가 된다.
(기판 열전도 가열 공정: 스텝 e)
그 후, 기판 적재대(212)를 상승시켜, 리프트 핀(207) 상에 적재되어 있던 웨이퍼(200)를 기판 적재대(212)에 의해 건져 올려, 기판 적재면(211) 상에 웨이퍼(200)를 적재하고, 또한 기판 적재대(212)를 도면에 도시하는 웨이퍼(200)의 처리 위치(웨이퍼 처리 포지션)까지 상승시킨다. 적어도 웨이퍼(200)가 웨이퍼 반송 포지션에서 웨이퍼 처리 포지션으로 이동할 때까지의 동안에는, 계속해서, 제1 가스 공급계(248)로부터의, 가열된 제1 가스의 공급을 유지하여, 웨이퍼(200)를 상방(표면측)으로부터 가열한다. 이때, 제4 가스 공급계(259)로부터의, 가열된 제4 가스의 공급도 유지한다. 또한, 이때, 웨이퍼(200)는, 기판 적재면(211) 상에 적재되어 있으므로, 히터(213)로 가열된 기판 적재대(212)로부터의 열전도에 의해, 웨이퍼(200)는 하방(이면측)으로부터 가열된다.
(가스 공급부 냉각 공정: 스텝 d)
스텝 b를 행한 후, 후술하는 스텝 c(성막 처리)가 행하여지기 전에, 제3 가스 공급계(258)로부터 버퍼 공간(233) 내에 제1 가스보다도 온도가 낮은 제3 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(258d)를 개방하여, 가스 공급관(258a) 내에 제3 가스를 흘린다. 제3 가스는, MFC(258c)에 의해 유량 조정되어, 버퍼 공간(233) 내에 공급되고, 그 후, 배기관(263)에 의해 배기된다. 이때, 버퍼 공간(233) 내에 제3 가스가 확산하고, 버퍼 공간(233) 내를 확산한 제3 가스는, 버퍼 공간(233)을 구성하는 상벽(234e)이나 측벽(234f) 등에 접촉하게 된다.
스텝 d에서의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 50 내지 1000℃, 바람직하게는 300 내지 600℃
처리 압력: 10 내지 13333Pa, 바람직하게는 20 내지 1000Pa
제3 가스 공급 유량: 0.0001 내지 100slm, 바람직하게는 0.001 내지 10slm
제3 가스 공급 시간: 0.1 내지 300초, 바람직하게는 1 내지 60초
가 예시된다. 여기에서의 처리 온도는, 웨이퍼(200)의 온도, 즉, 스텝 g, 스텝 b, 스텝 e를 거친 후에 스텝 d를 행할 때의 웨이퍼(200)의 온도를 의미하고, 후술하는 스텝 c(성막 처리)에서의 처리 온도에 가까운 온도, 혹은, 스텝 c에서의 처리 온도와 마찬가지의 온도로 할 수 있다.
상술한 처리 조건 하에서 버퍼 공간(233) 내에 제1 가스보다도 온도가 낮은 제3 가스를 공급함으로써, 가스 공급부(234)의 온도를 저하시킬 수 있다. 이에 의해, 후술하는 스텝 c(성막 처리)에서, 제2 가스가, 가스 공급부(234)에 의해 과잉으로 가열되어, 상정 외의 분해 등이 생기는 것을 억제할 수 있다. 여기서, 가스 공급부(234)의 온도는, 제2 가스의 특성이 크게 변화하지 않을 정도의 온도 범위 내가 되도록 저하시킨다. 온도 범위의 하한은, 제2 가스의 응집, 액화(고화) 등이 발생하기 어려운 온도로 할 수 있다. 온도 범위의 상한은, 제2 가스의 분해가 발생하기 어려운 온도로 할 수 있다. 예를 들어, 스텝 d에서는, 가스 공급부(234)를 100 내지 600℃, 바람직하게는 200 내지 400℃의 범위 내의 온도가 되도록 냉각할 수 있다. 가스 공급부(234)를 이러한 온도로 냉각함으로써, 제2 가스의 상정 외의 분해, 응집, 액화(고화) 등에 의해, 그 특성(반응성)이 크게 변화하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 스텝 d에서, 버퍼 공간(233) 내에의 제3 가스의 공급과 병행하여, 배기관(263)에 의한 버퍼 공간(233) 내의 분위기의 배기를 행하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 저온의 제3 가스가, 예열된 웨이퍼(200)에 공급되는 것을 피할 수 있어, 예열된 웨이퍼(200)의 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
(성막 처리: 스텝 c)
그 후, 스텝 c로서, 다음의 스텝 c1, c2를 순차 실행한다.
[스텝 c1]
스텝 c1에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 제2 가스로서의 원료 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243d)를 개방하여, 가스 공급관(243a) 내에 원료 가스를 흘린다. 원료 가스는, MFC(243c)에 의해 유량 조정되어, 공통 가스 공급관(242), 가스 공급관(241), 샤워 헤드 버퍼실(232), 가스 공급부(234)(관통 구멍(234b))를 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(262)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스가 공급된다(원료 가스 공급). 이때, 밸브(246d, 247d)를 개방하여, 가스 공급관(246a, 247a) 각각으로부터 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다.
스텝 c1에서의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 50 내지 1000℃, 바람직하게는 300 내지 800℃
처리 압력: 10 내지 1000Pa, 바람직하게는 20 내지 100Pa
원료 가스 공급 유량: 0.0001 내지 100slm, 바람직하게는 0.001 내지 10slm
원료 가스 공급 시간: 0.1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초, 보다 바람직하게는 1 내지 30초
불활성 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0 내지 100slm, 바람직하게는 0.0001 내지 20slm, 보다 바람직하게는 0.01 내지 10slm
이 예시된다.
상술한 처리 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스로서, 예를 들어 클로로실란계 가스를 공급함으로써, 하지로서의 웨이퍼(200)의 최표면 상에, Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, 웨이퍼(200)의 최표면에의, 클로로실란계 가스의 분자의 물리 흡착이나 화학 흡착, 클로로실란계 가스의 일부가 분해한 물질의 분자의 물리 흡착이나 화학 흡착, 클로로실란계 가스의 열분해에 의한 Si의 퇴적 등에 의해 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, 클로로실란계 가스의 분자나 클로로실란계 가스의 일부가 분해한 물질의 분자의 흡착층(물리 흡착층이나 화학 흡착층)이어도 되고, Cl을 포함하는 Si의 퇴적층이어도 된다. 본 명세서에서는, Cl을 포함하는 Si 함유층을, 단순히 Si 함유층이라고도 칭한다.
Si 함유층이 형성된 후, 밸브(243d)를 닫아, 처리실(201) 내에의 원료 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지). 이때, 밸브(245d)를 개방하여, 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다. 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하는 경우, 불활성 가스는 퍼지 가스로서 작용한다.
원료 가스로서는, 예를 들어 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막을 구성하는 주 원소로서의 실리콘(Si)을 포함하는 실란계 가스를 사용할 수 있다. 실란계 가스로서는, 예를 들어 Si 및 할로겐을 포함하는 가스, 즉, 할로실란계 가스를 사용할 수 있다. 할로겐에는, 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등이 포함된다. 할로실란계 가스로서는, 예를 들어 Si 및 Cl을 포함하는 상술한 클로로실란계 가스를 사용할 수 있다.
원료 가스로서는, 예를 들어 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 테트라클로로실란(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 헥사클로로디실란 (Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스, 옥타클로로트리실란(Si3Cl8, 약칭: OCTS) 가스 등의 클로로실란계 가스를 사용할 수 있다. 원료 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
원료 가스로서는, 클로로실란계 가스 외에, 예를 들어 테트라플루오로실란(SiF4) 가스, 디플루오로실란(SiH2F2) 가스 등의 플루오로실란계 가스나, 테트라브로모실란(SiBr4) 가스, 디브로모실란(SiH2Br2) 가스 등의 브로모실란계 가스나, 테트라요오도실란(SiI4) 가스, 디요오드실란(SiH2I2) 가스 등의 요오도실란계 가스를 사용할 수도 있다. 원료 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
원료 가스로서는, 이들 외에, 예를 들어 Si 및 아미노기를 포함하는 가스, 즉, 아미노실란계 가스를 사용할 수도 있다. 아미노기란, 암모니아, 제1급 아민 또는 제2급 아민으로부터 수소(H)를 제거한 1가의 관능기이며, -NH2, -NHR, -NR2와 같이 나타낼 수 있다. 또한, R은 알킬기를 나타내고, -NR2의 2개의 R은, 동일해도 되고 달라도 된다.
원료 가스로서는, 예를 들어 테트라키스(디메틸아미노)실란(Si[N(CH3)2]4, 약칭: 4DMAS) 가스, 트리스(디메틸아미노)실란(Si[N(CH3)2]3H, 약칭: 3DMAS) 가스, 비스(디에틸아미노)실란(Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭: BDEAS) 가스, 비스(tert-부틸아미노)실란(SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭: BTBAS) 가스, (디이소프로필아미노)실란(SiH3[N(C3H7)2], 약칭: DIPAS) 가스 등의 아미노실란계 가스를 사용할 수도 있다. 원료 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
[스텝 c2]
스텝 c1이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 Si 함유층에 대하여 제2 가스로서의 반응 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(244d)를 개방하여, 가스 공급관(244a) 내에 반응 가스를 흘린다. 반응 가스는, MFC(244c)에 의해 유량 조정되어, 공통 가스 공급관(242), 가스 공급관(241), 샤워 헤드 버퍼실(232), 가스 공급부(234)(관통 구멍(234b))를 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(262)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 반응 가스가 공급된다(반응 가스 공급). 이때, 밸브(246d, 247d)를 개방하여, 가스 공급관(246a, 247a) 각각으로부터 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다. 또한, 이때, 반응 가스를, RPU(244e)에 의해 플라스마 상태로 여기시켜서 공급하도록 해도 된다. 이 경우, RPU(244e)에 의해 플라스마 상태로 여기시킨 반응 가스는, 공통 가스 공급관(242), 가스 공급관(241), 샤워 헤드 버퍼실(232), 가스 공급부(234)(관통 구멍(234b))를 통해서, 처리실(201) 내에서의 웨이퍼(200)에 대하여 공급되게 된다.
스텝 c2에서의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 50 내지 1000℃, 바람직하게는 300 내지 800℃
처리 압력: 10 내지 3000Pa, 바람직하게는 20 내지 1000Pa
반응 가스 공급 유량: 0.0001 내지 100slm, 바람직하게는 0.001 내지 10slm
반응 가스 공급 시간: 0.1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초, 보다 바람직하게는 1 내지 30초
고주파 전력(플라스마 전력): 10 내지 1000W
고주파 주파수: 400KHz 내지 60MHz
가 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 c1에서의 처리 조건과 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다. 또한, 고주파 전력 및 고주파 주파수는, 반응 가스를, RPU(244e)에 의해 플라스마 상태로 여기시켜서 공급하는 경우의 플라스마를 생성하기 위한 조건이다.
상술한 처리 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 반응 가스로서, 예를 들어 질소(N) 및 수소(H) 함유 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성된 Si 함유층의 적어도 일부가 질화(개질)된다. 결과로서, 하지로서의 웨이퍼(200)의 최표면 상에 Si 및 N을 포함하는 층으로서, 실리콘 질화층(SiN층)이 형성된다. SiN층을 형성할 때, Si 함유층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, N 및 H 함유 가스에 의한 Si 함유층의 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 이에 의해, SiN층은, 스텝 c1에서 형성된 Si 함유층에 비하여, Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
SiN층이 형성된 후, 밸브(244d)를 닫아, 처리실(201) 내에의 반응 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 c1에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
반응 가스로서는, 예를 들어 질화 가스(질화제, 질소원)를 사용할 수 있다. 질화 가스로서는, 예를 들어 상술한 N 및 H 함유 가스를 사용할 수 있다. N 및 H 함유 가스는, N 함유 가스이며, H 함유 가스이기도 하다. N 및 H 함유 가스는, N-H 결합을 갖는 것이 바람직하다.
반응 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스를 사용할 수 있다. 반응 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
반응 가스로서는, 이들 외에, 예를 들어 질소(N), 탄소(C) 및 수소(H) 함유 가스를 사용할 수도 있다. N, C 및 H 함유 가스로서는, 예를 들어 아민계 가스나 유기 히드라진계 가스를 사용할 수 있다. N, C 및 H 함유 가스는, N 함유 가스이며, C 함유 가스이며, H 함유 가스이기도 하다. 또한, N, C 및 H 함유 가스는, N 및 C 함유 가스이며, N 및 H 함유 가스이며, C 및 H 함유 가스이기도 하다.
반응 가스로서는, 예를 들어 모노에틸아민(C2H5NH2, 약칭: MEA) 가스, 디에틸아민((C2H5)2NH, 약칭: DEA) 가스, 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA) 가스 등의 에틸아민계 가스나, 모노메틸아민(CH3NH2, 약칭: MMA) 가스, 디메틸아민((CH3)2NH, 약칭: DMA) 가스, 트리메틸아민((CH3)3N, 약칭: TMA) 가스 등의 메틸아민계 가스나, 모노메틸히드라진((CH3)HN2H2, 약칭: MMH) 가스, 디메틸히드라진((CH3)2N2H2, 약칭: DMH) 가스, 트리메틸히드라진((CH3)2N2(CH3)H, 약칭: TMH) 가스 등의 유기 히드라진계 가스 등을 사용할 수 있다. 반응 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
[사이클의 소정 횟수 실시]
상술한 스텝 c1, c2를 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(m회, m은 1 이상의 정수) 행함으로써, 웨이퍼(200)의 표면을 하지로 해서, 이 하지 상에 소정의 두께의 막으로서, 예를 들어 소정의 두께의 SiN막을 형성할 수 있다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1사이클당 형성되는 SiN층의 두께를 원하는 막 두께보다도 얇게 하여, SiN층을 적층함으로써 형성되는 SiN막의 두께가 원하는 두께로 될 때까지, 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 또한, 반응 가스로서, N, C 및 H 함유 가스를 사용하는 경우, 상술한 사이클에 의해, 예를 들어 실리콘 탄질화층(SiCN층)을 형성할 수도 있고, 상술한 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200)의 표면 상에, 막으로서, 예를 들어 실리콘 탄질화막(SiCN막)을 형성할 수도 있다.
(애프터 퍼지)
웨이퍼(200) 상에 원하는 두께의 SiN막을 형성하는 처리가 완료된 후, 가스 공급관(246a, 247a, 245a) 각각으로부터 퍼지 가스로서 불활성 가스를 처리실(201) 내에 공급하여, 배기관(262)으로부터 배기한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물 등이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환된다(불활성 가스 치환).
(기판 냉각 공정: 스텝 h)
그 후, 제3 가스 공급계(258)로부터 버퍼 공간(233) 내에 제3 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(258d)를 개방하여, 가스 공급관(258a) 내에 제3 가스를 흘린다. 제3 가스는, MFC(258c)에 의해 유량 조정되어, 버퍼 공간(233) 내에 공급되고, 관통 구멍(234a), 처리실(201)을 통해서, 처리가 끝난 웨이퍼(200)에 공급된다.
스텝 h에서의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 50 내지 650℃, 바람직하게는 20 내지 300℃
처리 압력: 10 내지 13333Pa, 바람직하게는 100 내지 10000Pa
제3 가스 공급 유량: 0.0001 내지 100slm, 바람직하게는 0.001 내지 10slm
제3 가스 공급 시간: 0.1 내지 300초, 바람직하게는 1 내지 60초
가 예시된다.
상술한 처리 조건 하에서 처리가 끝난 웨이퍼(200)에 대하여 제3 가스를 공급함으로써, 처리 용기(202) 내, 즉, 처리실(201) 내에서, 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 냉각할 수 있다.
또한, 스텝 h에서는, 기판 적재대(212)를 하강시켜, 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 리프트 핀(207) 상에 적재하고, 처리가 끝난 웨이퍼(200)와 기판 적재대(212)를 이격시킨 상태에서, 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 냉각하도록 해도 된다. 예를 들어, 스텝 h에서는, 기판 적재대(212)를 웨이퍼 반송 포지션까지 하강시킨 상태에서, 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 냉각하도록 해도 된다. 또한, 예를 들어 스텝 h에서는, 기판 적재대(212)를 웨이퍼 처리 포지션과 웨이퍼 반송 포지션 사이의 위치이며, 처리가 끝난 웨이퍼(200)와 기판 적재대(212)를 이격시키는 것이 가능한 위치에 보유 지지한 상태에서, 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 냉각하도록 해도 된다. 이러한 경우, 처리가 끝난 웨이퍼(200)와 기판 적재대(212)를 이격시킴으로써, 히터(213)로 가열된 기판 적재대(212)로부터의 처리가 끝난 웨이퍼(200)에의 열전도를 차단할 수 있어, 웨이퍼(200)의 냉각 효율을 보다 높이는 것이 가능하게 된다.
(기판 반출 공정)
그 후, 기판 적재대(212)를 웨이퍼 반송 포지션까지 하강시켜, 기판 적재대(212) 상으로부터 리프트 핀(207) 상에 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 전달하여, 리프트 핀(207) 상에 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 적재한다. 이에 의해, 이동 탑재 공간(203) 내에서, 리프트 핀(207) 상에 처리가 끝난 웨이퍼(200)가 보유 지지된 상태로 할 수 있다. 또한, 스텝 h에서, 기판 적재대(212)를 웨이퍼 반송 포지션까지 하강시킨 경우에는, 이 동작은, 스텝 h에서 행하여지게 된다. 처리실(201) 내 및 이동 탑재 공간(203) 내를 소정의 압력으로 압력 조절한 후, 게이트 밸브(205)를 개방한다. 그 후, 이동 탑재 공간(203) 내에서, 리프트 핀(207) 상에 적재된 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 반송 기구(500)에 의해, 이동 탑재 공간(203) 밖으로 반출한다. 즉, 반송 기구(500)에 의해, 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 이동 탑재 공간(203) 내로부터 반송실(600) 내로 반송한다.
(3) 본 양태에 의한 효과
본 양태에 의하면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 스텝 b와 스텝 c 사이에, 가스 공급부(234)에 대하여 가열된 제1 가스보다도 온도가 낮은 제3 가스를 공급하여, 가스 공급부(234)의 온도를 저하시키는 스텝 d를 행함으로써, 스텝 b에서 가열된 가스 공급부(234)를 냉각할 수 있어, 스텝 c에서 공급되는 제2 가스가, 가스 공급부(234)에 의해 과잉으로 가열되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 스텝 c에서, 제2 가스의 반응 특성이 변화하여, 상정 외의 분해 등이 생기는 것을 억제할 수 있어, 웨이퍼마다의 처리 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
스텝 b에서, 스텝 c 전에 미리 웨이퍼(200)를 가열함으로써, 웨이퍼(200)의 온도가 스텝 c에서의 처리 온도에 도달할 때까지의 시간을 단축시킬 수 있다. 그 결과, 처리 시간을 단축시킬 수 있어, 높은 스루풋을 실현하는 것이 가능하게 되어, 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(b) 스텝 b에서는, 웨이퍼(200)를 표리 양면측으로부터 가열함으로써, 웨이퍼(200)의 승온 속도를 높일 수 있어, 웨이퍼(200)의 예열 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 웨이퍼(200)를 표리 양면측으로부터 가열함으로써, 웨이퍼(200)의 표리면의 온도 차를 작게 할 수 있어, 웨이퍼(200)의 표리면의 온도 차에 기인하는 웨이퍼(200)의 휨을 억제하는 것이 가능하게 된다.
스텝 b에서는, 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)가 보유 지지된 상태에서, 기판 적재대(212)에 마련된 히터(213)로부터의 복사나, 히터(213)에 의해 가열된 기판 적재대(212)로부터의 복사 등에 의해 웨이퍼(200)를 이면측으로부터 가열함으로써, 웨이퍼(200)의 이면측의 급격한 온도 상승을 억제할 수 있어, 웨이퍼(200)의 표리면의 온도 차를 작게 할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(200)의 표리면의 온도 차, 즉, 웨이퍼(200)의 이면측의 온도가 표면측의 온도보다도 높아지는 것에 기인하는 웨이퍼(200)의 휨을 억제하는 것이 가능하게 된다.
스텝 b를, 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)가 보유 지지된 상태에서 행함으로써, 웨이퍼(200)의 표리면의 온도 차를 작게 하도록 조정할 수 있어, 웨이퍼(200)의 표리면의 온도 차에 기인하는 웨이퍼(200)의 휨을 억제하도록 조정하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는, 스텝 b에서는, 예를 들어 고정 리프트 핀(207)에 대하여 승강부(218)를 사용해서 기판 적재대(212)를 승강시킴으로써, 리프트 핀(207) 상의 웨이퍼(200)와 기판 적재대(212)(히터(213))의 위치 관계, 즉, 웨이퍼(200)와 기판 적재대(212)의 거리를 조정할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(200)의 이면측의 미세한 온도 조정이 가능하게 되어, 웨이퍼(200)의 표리면의 온도 밸런스의 미세한 제어가 가능하게 된다.
(c) 스텝 c 전에, 웨이퍼(200)를 기판 적재대(212) 상에 적재한 상태에서 보유 지지하여, 히터(213)로 가열된 기판 적재대(212)로부터의 열전도에 의해 웨이퍼(200)를 이면측으로부터 가열하는 스텝 e를 행함으로써, 직접적으로 웨이퍼(200)를 가열할 수 있으므로, 예열 시간을 더욱 단축시키는 것이 가능하게 된다.
(d) 스텝 b에서는, 기판 적재대(212)에 마련된 히터(213)로부터의 복사나, 히터(213)에 의해 가열된 기판 적재대(212)로부터의 복사나, 가열된 웨이퍼(200)로부터의 복사 등에 의해, 가스 공급부(234)를 가열함으로써, 스텝 c에서, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막의 막 특성이나, 그 막과 웨이퍼(200)의 계면에서의 계면 특성의 악화를 억제할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 스텝 b에서, 웨이퍼(200)가 가열됨으로써, 웨이퍼(200)로부터 탈리한 가스(예를 들어 H2O 가스)가 가스 공급부(234)에 흡착되어버리는 경우가 있다. 이 경우, 스텝 c에서, 이 가스가, 가스 공급부(234)로부터 탈리하여, 웨이퍼(200)에 대하여 공급되는 경우가 있어, 이것이, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막의 막 특성이나, 그 막과 웨이퍼(200)의 계면에서의 계면 특성을 악화시키는 요인이 된다. 또한, 스텝 c의 초기에 가스 공급부(234)로부터 탈리하는 가스는, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막과 웨이퍼(200)의 계면에서의 계면 특성에 영향을 주고, 스텝 c의 초기 이후에 가스 공급부(234)로부터 탈리하는 가스는, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막의 막 특성에 영향을 주게 된다. 스텝 b에서, 가스 공급부(234)를 상술한 바와 같이 가열함으로써, 웨이퍼(200)로부터 탈리한 가스가, 가스 공급부(234)에 흡착되는 것을 억제할 수 있어, 상술한 막 특성이나 계면 특성의 악화를 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 스텝 b에서는, 제1 가스 공급계(248)로부터 공급되어 히터(248e)에 의해 가열된 제1 가스에 의해, 가스 공급부(234)를 가열할 수도 있고, 이에 의해, 스텝 c에서, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막의 막 특성이나, 그 막과 웨이퍼(200)의 계면에서의 계면 특성의 악화를 더욱 억제할 수 있다. 즉, 스텝 b에서, 가스 공급부(234)를 상술한 바와 같이 가열함으로써, 웨이퍼(200)로부터 탈리한 가스가, 가스 공급부(234)에 흡착되는 것을 억제할 수 있어, 상술한 막 특성이나 계면 특성의 악화를 억제하는 것이 가능하게 된다.
(e) 스텝 a 전에, 기판 적재대(212)에 마련된 히터(213)로부터의 복사나, 히터(213)에 의해 가열된 기판 적재대(212)로부터의 복사 등에 의해 가스 공급부(234)를 가열하는 스텝 f를 행함으로써, 미리 가스 공급부(234)를 가열할 수 있고, 스텝 b의 초기에 있어서 웨이퍼(200)가 가열됨으로써 웨이퍼(200)로부터 탈리하는 가스가, 가스 공급부(234)에 흡착되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 스텝 f에서는, 제1 가스 공급계(248)로부터 공급되어 히터(248e)에 의해 가열된 제1 가스에 의해, 가스 공급부(234)를 가열할 수도 있고, 나아가, 제4 가스 공급계(259)로부터 공급되어 히터(259e)에 의해 가열된 제4 가스에 의해, 가스 공급부(234)를 가열할 수도 있어, 스텝 b의 초기에 있어서 웨이퍼(200)가 가열됨으로써 웨이퍼(200)로부터 탈리하는 가스가, 가스 공급부(234)에 흡착되는 것을 억제할 수 있다.
(f) 스텝 f에서의 가스 공급부(234)와 기판 적재대(212)의 거리(거리 A)를, 스텝 c에서의 가스 공급부(234)와 기판 적재대(212)의 거리(거리 B)보다도 가깝게 함(짧게 함)으로써, 가스 공급부(234)의 가열 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 거리 A를 거리 B보다도 짧게 함으로써, 기판 적재대(212) 내의 히터(213)로부터의 복사나, 히터(213)에 의해 가열된 기판 적재대(212)로부터의 복사 등에 의한 가스 공급부(234)의 가열 효율을 향상시킬 수 있어, 가스 공급부(234)의 승온 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 스텝 f에서는, 기판 적재대(212)는 히터(213)에 의해 가열된 상태가 유지되므로, 기판 적재대(212)의 열이, 가스 공급부(234)에 빼앗겼다고 해도, 기판 적재대(212)의 온도가 급격하게 변화하는 것을 억제할 수 있다.
(g) 스텝 d에서는, 제1 가스 공급계(248)와는 다른 제3 가스 공급계(258)로부터, 제3 가스를 가스 공급부(234)에 대하여 공급함으로써, 가열되어 있지 않은 제3 가스를 효율적으로 가스 공급부(234)에 공급할 수 있어, 가스 공급부(234)의 냉각 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.
(h) 스텝 d에서는, 제1 가스 공급계(248)를 통하지 않고, 제3 가스를 가스 공급부(234)에 대하여 공급함으로써, 가열되어 있지 않은 제3 가스를 효율적으로 가스 공급부(234)에 공급할 수 있어, 가스 공급부(234)의 냉각 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.
(i) 스텝 d에서는, 스텝 b에서 소정의 온도로 설정한 히터(248e)의 온도 상태를 유지함으로써, 가열된 제1 가스를 마찬가지의 조건에서 안정 공급하는 것이 가능한 상태를 유지할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 웨이퍼(200)에 대하여 연속 처리를 행하는 경우에 있어서, 필요할 때, 가열된 제1 가스를, 신속하게 마찬가지의 조건에서, 안정 공급하는 것이 가능하게 된다.
(j) 스텝 b에서는, 버퍼 공간(233) 내에 공급된 가열된 제1 가스를, 버퍼 공간(233)을 통해서 웨이퍼(200)에 대하여 공급한다. 스텝 d에서는, 버퍼 공간(233) 내에 공급된 가열되어 있지 않은 제3 가스를, 웨이퍼(200)에 대하여 공급하지 않고 가스 공급부(234)에 마련된 배기관(263)으로부터 배기한다. 이에 의해, 스텝 d에서는, 버퍼 공간(233)(가스 공급부(234))을 냉각하면서, 웨이퍼(200)가 냉각되는 것을 피할 수 있다.
(k) 스텝 a와 스텝 b 사이에, 이동 탑재 공간(203) 내에 웨이퍼(200)를 수용한 상태에서, 가열된 제4 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하여, 웨이퍼(200)를 가열하는 스텝 g를 행함으로써, 웨이퍼(200)의 예열 개시의 타이밍을 빠르게 할 수 있어, 웨이퍼(200)의 가열 시간의 단축이 가능하게 된다.
(l) 스텝 c 후에, 웨이퍼(200)에 대하여 제3 가스를 공급하여, 웨이퍼(200)를 냉각하는 스텝 h를 행함으로써, 성막 처리 후의 웨이퍼(200)를 처리 용기(202) 내에서 냉각하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 처리가 끝난 웨이퍼(200)의 온도가 반송 가능한 온도로 될 때까지의 시간을 단축시킬 수 있어, 성막 처리 후에, 신속하게 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 처리 용기(202)(이동 탑재 공간(203)) 내로부터 반출하는 것이 가능하게 된다. 또한, 스텝 h에서는, 기판 적재대(212)를 하강시켜, 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 리프트 핀(207) 상에 적재하고, 처리가 끝난 웨이퍼(200)와 기판 적재대(212)를 이격시킨 상태에서 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 냉각하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 웨이퍼(200)의 냉각 효율을 더욱 높이는 것이 가능하게 된다.
(m) 제1 가스 및 제3 가스로서 불활성 가스를 사용하고, 제2 가스로서 처리 가스(반응성 가스)를 사용함으로써, 스텝 c에서, 처리 가스가 가스 공급부(234)에 의해 가열되어, 상정 외의 분해 등이 생기는 것을 억제할 수 있어, 웨이퍼마다의 막 두께 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(4) 변형예
본 양태에서의 기판 처리 장치(100)의 구성은, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다.
(변형예 1)
도 3은, 변형예 1에서의 기판 처리 장치(100)의 주요부의 개략 구성도이다. 특별히 설명이 없는 한, 변형예 1에서의 기판 처리 장치(100)의 구성은, 상술한 양태에서의 기판 처리 장치(100)의 구성과 마찬가지이며, 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소는 동일 부호를 붙이고, 반복 설명을 생략한다.
도 3에 도시하는 변형예 1에서의 기판 처리 장치가 상술한 양태에서의 기판 처리 장치(100)와 다른 점은, 주로 이하의 3개의 점이다. 상술한 양태에서의 가스 공급관(241)은, 그 선단부(241a)가 샤워 헤드 버퍼실(232) 내에 노출된 상태로 배치되도록 구성되어 있는 것에 반해, 변형예 1에서의 가스 공급관(240)은, 그 하류단에 가스 가이드(237)가 접속되어 구성되어 있다. 또한, 상술한 양태에서의 관통 구멍(234a)은, 관통 구멍(234b)에 인접하도록 복수 마련되어 있는 것에 반해, 변형예 1에서의 관통 구멍(234h)은, 가스 공급부(234)의 하벽(234i)에 원주상으로 배치된 구조체(235) 상에 원주상으로 복수 마련되어 있다. 또한, 상술한 양태에서의 가스 공급관(236)은, 그 하류단이, 가스 공급부(234)의 상벽(234e)에 마련된 가스 도입 구멍에 접속하도록 구성되어 있는 것에 반해, 변형예 1에서의 가스 공급관(238)은, 그 하류단이, 구조체(235)에 접속하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 도 3에 도시한 바와 같이, 변형예 1의 가스 공급관(240)의 하류단에는, 가스 공급관(240)으로부터 공급된 제2 가스를, 관통 구멍(234b) 내에 안내하는 가스 가이드(237)가 접속되어 있다. 이와 같이, 가스 공급관(240)은, 가스 가이드(237)를 통해서 관통 구멍(234b)과 연통하고 있다. 가스 공급관(240)으로부터 공급된 제2 가스는, 가스 가이드(237)를 통해서 관통 구멍(234b) 내에 공급되고, 관통 구멍(234b) 내를 통과하여, 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 가스 공급관(238)의 하류단에는, 가스 공급관(238)으로부터 공급된 제1 가스(가열 가스)를, 버퍼 공간(233) 내에 방출하지 않고, 관통 구멍(234h) 내에 공급하는 구조체(235)가 접속되어 있다. 이와 같이, 가스 공급관(238)은, 구조체(235)를 통해서 관통 구멍(234h)과 연통하고 있다. 가스 공급관(238)으로부터 공급된 제1 가스(가열 가스)는, 구조체(235)를 통해서 관통 구멍(234h) 내에 공급되고, 관통 구멍(234h) 내를 통과하여, 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다.
이와 같이, 제2 가스의 공급 루트와, 가열된 제1 가스의 공급 루트를, 공유시키지 않고 분리시킴으로써, 가열된 제1 가스에 의해, 제2 가스의 공급 루트가 가열되는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 스텝 d의 처리 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 관통 구멍(234h)은, 가스 공급부(234)의 하벽(234i)에 원주상으로 배치된 구조체(235) 상에 원주상으로 복수 마련되어 있을 뿐이며, 웨이퍼(200)에 대하여 중심측과 외주측에서는, 마련되어 있는 관통 구멍(234h)의 수가 다르다. 구체적으로는, 웨이퍼(200)에 대하여 외주측에 마련되는 관통 구멍(234h)의 수는, 웨이퍼(200)에 대하여 중심측에 마련되는 관통 구멍(234h)의 수보다도 많게 되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 웨이퍼(200)의 중심측보다도 외주측쪽에 가열된 제1 가스가 보다 많이 공급된다. 또한, 웨이퍼(200)의 외주측에 공급된 제1 가스(가열 가스)는, 확산된 후, 웨이퍼(200)의 중심측에 도달하기도 하여, 웨이퍼(200)의 외주측에 공급되는 제1 가스의 온도는, 웨이퍼(200)의 중심측에 공급되는 제1 가스의 온도보다도 높아지기 쉽다. 일반적으로, 기판 적재대(212)는, 외주측으로부터 처리 용기(202)의 벽 방향으로 열이 전도하고 있는 관계로, 기판 적재대(212)의 외주측의 온도가, 중심측의 온도보다도 낮아지는 경향이 있다. 이 상태에서, 웨이퍼(200)를 가열하면, 웨이퍼(200)의 중심측과 외주측에서 온도 차가 생겨, 웨이퍼(200)에 휨이 발생할 가능성이 있다. 그러나, 웨이퍼(200)의 외주측에 공급되는 제1 가스의 온도는, 웨이퍼(200)의 중심측에 공급되는 제1 가스의 온도보다도 높으므로, 웨이퍼면 내의 온도를 균일하게 할 수 있어, 웨이퍼(200)의 휨을 방지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 관통 구멍(234h)은, 웨이퍼(200)에 대하여 중심측에도 마련되어 있어도 된다. 웨이퍼(200)에 대하여 외주측의 관통 구멍(234h)의 수를 중심측의 관통 구멍(234h)의 수보다 많게 하면, 이러한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 웨이퍼(200)에 대하여 외주측의 관통 구멍(234h)의 크기를 중심측의 관통 구멍(234h)의 크기보다도 크게 하는 경우에도 이러한 효과를 얻을 수 있다.
본 변형예에서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어지는 것은 물론이다.
<본 개시의 다른 양태>
이상, 본 개시의 양태를 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 개시는 상술한 양태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
상술한 양태에서는, 제3 가스 공급계(258)와 제1 가스 공급계(248)가 완전히 독립되어, 제1 가스 공급계(248)를 통하지 않고, 제3 가스를 가스 공급부(234)에 공급하는 예에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 제3 가스 공급계(260)를 가스 공급관(236)(제1 가스 공급계(248))에 접속하여, 제3 가스 공급계(260)로부터, 제1 가스 공급 라인을 통해서, 제3 가스를 가스 공급부(234)에 공급하도록 해도 된다. 이러한 경우에도, 상술한 양태에서 설명한 효과 중 적어도 일부의 효과를 얻을 수 있다.
상술한 양태에서는, 제1 가스와 제3 가스의 가스종을 구체적으로 한정하지 않고, 각종 처리에 대해서 설명하였다. 예를 들어, 제1 가스 및 제3 가스로서, 동일한 가스, 즉, 동일한 가스종을 사용하도록 해도 된다. 즉, 제1 가스 및 제3 가스로서, 분자 구조가 동일한 가스를 사용하도록 해도 된다. 예를 들어, 제1 가스 및 제3 가스로서, 불활성 가스를 사용하는 경우, 동일한 불활성 가스, 즉, 분자 구조가 동일한 불활성 가스를 사용하도록 해도 된다. 이에 의해, 처리 용기(202) 내의 가스 치환을 용이하게 행할 수 있어, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 가스 및 제3 가스로서, 다른 가스, 즉, 다른 가스종을 사용하도록 해도 되는, 즉, 제1 가스 및 제3 가스로서, 분자 구조가 다른 가스를 사용하도록 해도 된다. 예를 들어, 제1 가스 및 제3 가스로서, 불활성 가스를 사용하는 경우, 다른 불활성 가스, 즉, 분자 구조가 다른 불활성 가스를 사용하도록 해도 된다. 이에 의해, 제1 가스 및 제3 가스로서, 목적에 따라 적정한 가스를 선택할 수 있어, 각 스텝에서의 처리의 자유도를 높이는 것이 가능하게 된다.
상술한 양태에서는, 제1 가스로서, 예를 들어 불활성 가스를 사용하는 경우에 대해서 설명하였다. 이 경우에 있어서, 불활성 가스로서, 예를 들어 N2 가스나, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있는 것에 대해서도 설명하였다. 또한, 제1 가스로서는, H2 가스를 사용할 수 있는 것에 대해서도 설명하였다.
제1 가스로서는, 이들 중에서도, N2 가스, H2 가스, He 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 가스는, 열전도율이 비교적 높고, 이러한 열전도율이 높은 가스를 제1 가스로서 사용함으로써, 스텝 g나 스텝 b나 스텝 e에서의 웨이퍼(200)의 가열 시간, 즉, 승온 시간을 단축시킬 수 있고, 또한 웨이퍼(200)의 면내 온도 분포를, 보다 단시간에 보다 균일화시킬 수 있다. 또한, 이들 가스의 열전도율은, H2 가스, He 가스, N2 가스의 순으로 높고(H2 가스의 열전도율이 가장 높고), 이들 중에서도, H2 가스 및 He 가스의 열전도율은, N2 가스의 열전도율보다도 훨씬 높다. 이러한 점에서, 열전도율을 고려한 경우, 제1 가스로서는, H2 가스 및 He 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 제1 가스로서, H2 가스 및 He 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는 경우, 제1 가스로서 N2 가스를 사용하는 경우보다도, 스텝 g나 스텝 b나 스텝 e에서의 웨이퍼(200)의 승온 시간을 단축시킬 수 있어, 웨이퍼(200)의 면내 온도 분포를, 보다 단시간에 보다 균일화시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 제1 가스로서, H2 가스와 같은 환원성 가스를 사용함으로써, 스텝 g나 스텝 b나 스텝 e에서, 웨이퍼(200)의 승온 시간의 단축 등을 실현할 수 있을 뿐 아니라, 웨이퍼(200)의 표면에 형성된 자연 산화막이나, 웨이퍼(200)의 표면에 존재하는 유기물 등의 불순물을, 효과적으로 제거하는 것도 가능하게 된다. 즉, 제1 가스로서, H2 가스와 같은 환원성 가스를 사용함으로써, 성막 처리 전의 웨이퍼(200)에 대하여, 전처리(프리트리트먼트), 즉, 전세정(프리클리닝)을 행하는 것도 가능하게 된다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막과 웨이퍼(200)의 계면에서의 계면 특성을 향상시킬 수 있고, 결과적으로, 전기 특성을 향상시키는 것도 가능하게 된다. 또한, 스텝 f에서, 제1 가스로서, H2 가스와 같은 환원성 가스를, 버퍼 공간(233)을 통해서 처리실(201) 내에 공급함으로써, 버퍼 공간(233) 내나 처리실(201) 내에 부착된 유기물 등의 오염 물질을 제거하여, 버퍼 공간(233) 내나 처리실(201) 내를 클리닝하는 것도 가능하게 된다. 또한, 이들 처리를 행하는 경우에, H2 가스와 같은 환원성 가스를 활성화시켜서, 예를 들어 플라스마 상태로 여기시켜서 공급할 수도 있으며, 이 경우, 상술한 각 처리에 의한 효과를 높이는 것이 가능하게 된다.
또한, 상술한 양태에서는, 제3 가스로서, 예를 들어 불활성 가스를 사용하는 경우에 대해서 설명하였다. 이 경우에 있어서, 불활성 가스로서, 예를 들어 N2 가스나, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있는 것에 대해서도 설명하였다. 또한, 제3 가스로서는, H2 가스를 사용할 수 있는 것에 대해서도 설명하였다.
제3 가스로서는, 이들 중에서도, N2 가스, H2 가스, He 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 가스는, 열전도율이 비교적 높으며, 이러한 열전도율이 높은 가스를 제3 가스로서 사용함으로써, 스텝 d에서의 가스 공급부(234)의 냉각 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 스텝 h에서의 웨이퍼(200)의 냉각 시간을 단축시킬 수도 있다. 또한, 열전도율을 고려한 경우, 제3 가스로서는, H2 가스 및 He 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 제3 가스로서, H2 가스 및 He 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는 경우, 제3 가스로서 N2 가스를 사용하는 경우보다도, 스텝 d에서의 가스 공급부(234)의 냉각 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 제3 가스로서, H2 가스 및 He 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는 경우, 제3 가스로서 N2 가스를 사용하는 경우보다도, 스텝 h에서의 웨이퍼(200)의 냉각 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 제3 가스로서, H2 가스와 같은 환원성 가스를 사용함으로써, 스텝 h에서, 웨이퍼(200)의 냉각 시간을 단축시키는 것이 가능하게 될 뿐만 아니라, 웨이퍼(200) 상에 형성된 막의 표면 등에 잔류한 불순물을 효과적으로 제거하는 것도 가능하게 된다. 즉, 제3 가스로서, H2 가스와 같은 환원성 가스를 사용함으로써, 성막 처리 후의 웨이퍼(200)에 대하여 후처리(포스트 트리트먼트)를 행하는 것도 가능하게 된다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 상에 형성된 막의 막 특성을 향상시킬 수 있고, 결과적으로, 전기 특성을 향상시키는 것도 가능하게 된다. 또한, 이 경우에, H2 가스와 같은 환원성 가스를 활성화시켜서, 예를 들어 플라스마 상태로 여기시켜 공급할 수도 있으며, 이 경우, 상술한 처리에 의한 효과를 높이는 것이 가능하게 된다.
상술한 양태에서는, 제4 가스로서, 예를 들어 불활성 가스를 사용하는 경우에 대해서 설명하였다. 이 경우에 있어서, 불활성 가스로서, 예를 들어 N2 가스나, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있는 것에 대해서도 설명하였다. 또한, 제4 가스로서는, H2 가스를 사용할 수 있는 것에 대해서도 설명하였다.
제4 가스로서는, 이들 중에서도, N2 가스, H2 가스, He 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 가스는, 열전도율이 비교적 높으며, 이러한 열전도율이 높은 가스를 제4 가스로서 사용함으로써, 스텝 g나 스텝 b나 스텝 e에서의 웨이퍼(200)의 가열 시간, 즉, 승온 시간을 단축시킬 수 있고, 또한 웨이퍼(200)의 면내 온도 분포를, 보다 단시간에 보다 균일화시킬 수 있다. 또한, 열전도율을 고려한 경우, 제4 가스로서는, H2 가스 및 He 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 제4 가스로서, H2 가스 및 He 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는 경우, 제4 가스로서 N2 가스를 사용하는 경우보다도, 스텝 g나 스텝 b나 스텝 e에서의 웨이퍼(200)의 승온 시간을 단축시킬 수 있고, 웨이퍼(200)의 면내 온도 분포를, 보다 단시간에 보다 균일화시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 제4 가스로서, H2 가스와 같은 환원성 가스를 사용함으로써, 스텝 g나 스텝 b나 스텝 e에서, 웨이퍼(200)의 승온 시간의 단축 등을 실현할 수 있을 뿐 아니라, 웨이퍼(200)의 표면에 형성된 자연 산화막이나, 웨이퍼(200)의 표면에 존재하는 유기물 등의 불순물을 효과적으로 제거하는 것도 가능하게 된다. 즉, 제4 가스로서, H2 가스와 같은 환원성 가스를 사용함으로써, 성막 처리 전의 웨이퍼(200)에 대하여 전처리(프리트리트먼트), 즉, 전세정(프리클리닝)을 행하는 것도 가능하게 된다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막과 웨이퍼(200)의 계면에서의 계면 특성을 향상시킬 수 있고, 결과적으로, 전기 특성을 향상시키는 것도 가능하게 된다. 또한, 스텝 f에서, 제4 가스로서, H2 가스와 같은 환원성 가스를, 버퍼 공간(233)을 통해서 처리실(201) 내에 공급함으로써, 버퍼 공간(233) 내나 처리실(201) 내에 부착된 유기물 등의 오염 물질을 제거하여, 버퍼 공간(233) 내나 처리실(201) 내를 클리닝하는 것도 가능하게 된다. 또한, 이러한 처리를 행하는 경우에, H2 가스와 같은 환원성 가스를 활성화시켜서, 예를 들어 플라스마 상태로 여기시켜 공급할 수도 있고, 이 경우, 상술한 각 처리에 의한 효과를 높이는 것이 가능하게 된다.
상술한 양태에서는, 관통 구멍(234a, 234b)이 각각 복수 마련되는 예에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 관통 구멍(234a, 234b)은, 각각 1개만 마련되어도 된다. 이러한 경우에도, 상술한 양태에서 설명한 효과 중 적어도 일부의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 양태에서는, 원료 가스로서, 주로 실란계 가스를 사용하는 예에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 원료 가스로서, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등의 금속 원소를 포함하는 원료 가스를 사용하여, 상술한 성막 시퀀스에 의해, 기판 상에, 알루미늄 질화막(AlN막), 티타늄 질화막(TiN막), 하프늄 질화막(HfN막), 지르코늄 질화막(ZrN막), 탄탈륨 질화막(TaN막), 몰리브덴 질화막(MoN), 텅스텐 질화막(WN), 알루미늄 산화막(AlO막), 티타늄 산화막(TiO막), 하프늄 산화막(HfO막), 지르코늄 산화막(ZrO막), 탄탈륨 산화막(TaO막), 몰리브덴 산화막(MoO), 텅스텐 산화막(WO), 티타늄산 질화막(TiON막), 티타늄 알루미늄 탄질화막(TiAlCN막), 티타늄 알루미늄 탄화막(TiAlC막), 티타늄 탄질화막(TiCN막) 등의 금속 원소를 포함하는 막을 형성하도록 해도 된다. 이러한 경우에도, 상술한 양태에서 설명한 효과 중 적어도 일부의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 양태에서는, 반응 가스로서 질화 가스를 사용하여, 실리콘 질화막을 형성하는 예에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반응 가스로서, O2 가스 등의 O 함유 가스, 프로필렌(C3H6) 가스 등의 C 함유 가스를 사용하여, 상술한 성막 시퀀스에 의해, 기판 상에, 실리콘 산화막(SiO막), 실리콘 탄화막(SiC), 실리콘 산탄화막(SiOC막) 등의 Si를 포함하는 막을 형성하도록 해도 된다. 이러한 경우에도, 상술한 양태에서 설명한 효과 중 적어도 일부의 효과를 얻을 수 있다.
상술한 양태에서는, 가스 공급부(234)의 온도를 측정하지 않고, 사전에 설정한 가스의 공급 유량(공급 유량), 공급 시간, 온도를 포함하는 처리 조건 등에 의해, 가스 공급부(234)의 온도를 조정하는 예에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 1에 도시하는 바와 같이, 가스 공급부(234)에, 열전쌍(290)을 매립하여, 열전쌍(290)에 접속된 온도 측정부(291)에 의해 가스 공급부(234)의 온도를 측정 가능하게 구성하도록 해도 된다. 이와 같이 구성하여, 가스 공급부(234)의 온도를 측정하고, 측정한 온도 데이터에 기초하여, 각 부를 피드백 제어하도록 해도 된다. 이러한 피드백 제어에 의해, 가스 공급부(234)의 온도를 정밀하게 제어하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이러한 제어에 의해, 가스 공급부(234)의 온도의 오버슈트의 발생 등에 의한 온도 조정 시간의 장시간화를 억제하는 것도 가능하게 된다.
상술한 양태에서는, 버퍼 공간(233)에, 가열된 불활성 가스나, 환원성 가스, 열전도율이 높은 가스 중 1개 이상을 공급 가능한 구성에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 5에 도시하는 바와 같이, 공통 가스 공급관(242)에 가스 공급관(236)을 접속한 구성으로 하여도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 상술한 양태에서 설명한 효과 중, 적어도 일부의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 기판 처리 장치의 구조를 간소화할 수 있어, 메인터넌스가 용이하게 되고, 또한 장치 비용을 저감하는 것도 가능하게 된다.
상술한 양태에서는, 성막 처리를 행하는 경우에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 처리 용기(202) 내의 클리닝을 행하는 경우에도, 상술한 양태의 일부를 적용할 수 있다. 클리닝을 행하는 경우에는, 처리 용기(202) 내에 제품용 웨이퍼(200)를 반입하지 않고, 클리닝 처리 전에, 예를 들어 스텝 g, 스텝 b, 스텝 d를 행하고, 클리닝 처리 후에, 스텝 h를 행하도록 하면 된다. 또한, 클리닝 처리에 있어서는, 가스 공급관(245a)으로부터, 클리닝 가스로서 불소(F2) 가스 등의 F 함유 가스를 공급하면 된다. 이 경우에도, 상술한 양태에서 설명한 효과 중 적어도 일부의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 클리닝 처리 전에 행하는 스텝 d에 의해, 가스 공급부(234)의 부식이나 클리닝 대미지를 억제하는 것도 가능하게 된다. 또한, 클리닝 처리 후에 행하는 스텝 h에 의해, 처리 용기(202) 내의 잔류 불소를 제거하는 것도 가능하게 된다.
<본 개시의 바람직한 형태>
이하, 본 개시의 바람직한 형태에 대해서 부기한다.
(부기 1)
(a) 처리 용기 내에 기판을 반입하는 공정과,
(b) 제1 가스 공급 라인에 마련된 제1 가열부를 통과시킴으로써 가열시킨 제1 가스를, 가스 공급부를 통해서 상기 기판에 대하여 공급하여, 상기 기판을 가열하는 공정과,
(c) 상기 제1 가스 공급 라인과는 다른 제2 가스 공급 라인을 흐르는 제2 가스를, 상기 가스 공급부를 통해서, 상기 처리 용기 내의 기판 적재부 상에 적재시킨 상기 기판에 대하여 공급하는 공정과,
(d) (b)와 (c) 사이에, 상기 가스 공급부에 대하여 상기 제1 가스보다도 온도가 낮은 제3 가스를 공급하여, 상기 가스 공급부의 온도를 저하시키는 공정
을 갖는 반도체 장치의 제조 방법, 또는 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기 2)
부기 1에 기재된 방법이며,
(b)에서는, 상기 기판을 상기 기판 적재부 상에 적재하지 않고 띄운 상태에서 보유 지지하여, 상기 기판 적재부에 마련된 제2 가열부에 의해 상기 기판을 이면측으로부터 가열한다.
(부기 3)
부기 1 또는 2에 기재된 방법이며,
(e) (c) 전에, 상기 기판을 상기 기판 적재부 상에 적재한 상태에서 보유 지지하여, 상기 제2 가열부에서 가열된 상기 기판 적재부로부터의 열전도에 의해 상기 기판을 이면측으로부터 가열하는 공정을 더 갖는다.
(부기 4)
부기 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(b)에서는, 상기 기판 적재부에 마련된 제2 가열부에 의해, 상기 가스 공급부를 가열한다.
(부기 5)
부기 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(f) (a) 전에, 상기 기판 적재부에 마련된 제2 가열부에 의해 상기 가스 공급부를 가열하는 공정을 더 갖는다.
(부기 6)
부기 5에 기재된 방법이며,
(f)에서의 상기 가스 공급부와 상기 기판 적재부의 거리를, (c)에서의 상기 가스 공급부와 상기 기판 적재부의 거리보다도 가깝게 한다(짧게 한다).
(부기 7)
부기 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(d)에서는, 상기 제1 가스 공급 라인과는 다른 제3 가스 공급 라인으로부터, 상기 제3 가스를 상기 가스 공급부에 대하여 공급한다.
(부기 8)
부기 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(d)에서는, 상기 제3 가스 공급 라인으로부터, 상기 제1 가스 공급 라인을 통해서 상기 제3 가스를 상기 가스 공급부에 대하여 공급한다.
(부기 9)
부기 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(d)에서는, 상기 제3 가스 공급 라인으로부터, 상기 제1 가스 공급 라인을 통하지 않고, 상기 제3 가스를 상기 가스 공급부에 대하여 공급한다.
(부기 10)
부기 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(d)에서는, (b)에서 소정의 온도로 설정한 상기 제1 가열부의 온도 상태를 유지한다.
(부기 11)
부기 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(b)에서는, 상기 가스 공급부에 마련된 버퍼 공간 내에 공급된 상기 제1 가스를, 상기 버퍼 공간을 통해서 상기 기판에 대하여 공급하고,
(d)에서는, 상기 버퍼 공간 내에 공급된 상기 제3 가스를, 상기 기판에 대하여 공급하지 않고 상기 가스 공급부에 마련된 배기부로부터 배기한다.
(부기 12)
부기 1 내지 11 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(b)에서는, 상기 가스 공급부에 마련되고, 상기 제1 가스 공급 라인과 연통하는 제1 가스 공급구를 통해서, 상기 제1 가스를 상기 기판에 대하여 공급하고,
(c)에서는, 상기 가스 공급부에 마련되고, 상기 제2 가스 공급 라인과 연통하는 제2 가스 공급구를 통해서, 상기 제2 가스를 상기 기판에 대하여 공급한다.
(부기 13)
부기 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(g) (a)와 (b) 사이에, 상기 처리 용기 내에 마련된 이동 탑재실 내에 상기 기판을 수용한 상태에서, 제4 가스 공급 라인에 마련된 제4 가열부를 통과시킴으로써 가열시킨 제4 가스를 상기 기판에 대하여 공급하여, 상기 기판을 가열하는 공정을 더 갖는다.
(부기 14)
부기 1 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(h) (c) 후에, 상기 기판에 대하여 상기 제3 가스를 공급하여, 상기 기판을 냉각하는 공정을 더 갖는다.
(부기 15)
부기 1 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
상기 가스 공급부는, 상기 기판의 상면에 대하여 대향하도록 구성되고,
(b)에서는, 상기 기판의 외주측에 공급되는 제1 가스의 온도를, 상기 기판의 중심측에 공급되는 제1 가스의 온도보다도 높게 한다.
(부기 16)
부기 1 내지 15 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
상기 가스 공급부에는, 상기 제1 가스를 통과시켜서 상기 기판에 공급시키는 공급구가 마련되어 있고,
(b)에서는, 상기 기판에 대하여 중심측과 외주측에서, 상기 공급구의 수와 크기 중 적어도 어느 하나가 다르게 구성된 상기 가스 공급부를 통해서, 상기 제1 가스를 상기 기판에 공급한다.
(부기 17)
부기 1 내지 16 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(b)에서는, 상기 제1 가스로서, N2 가스, H2 가스, He 가스 중 적어도 어느 하나를 사용한다.
(부기 18)
부기 14 내지 17 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(h)에서는, 상기 제3 가스로서, N2 가스, H2 가스, He 가스, 희석한 H2 가스, 활성화시킨 H2 가스 중 적어도 어느 하나를 사용한다.
(부기 19)
부기 1 내지 18 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
상기 제1 가스 및 상기 제3 가스로서 불활성 가스를 사용하고, 상기 제2 가스로서 처리 가스(반응성 가스)를 사용한다.
(부기 20)
부기 1 내지 19 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
상기 제1 가스 및 상기 제3 가스로서, 동일한 가스(동일한 가스종, 분자 구조가 동일한 가스)를 사용한다.
(부기 21)
본 개시의 다른 양태에 의하면,
기판을 수용하는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에 상기 기판을 반송하는 반송 기구와,
상기 처리 용기 내에서 상기 기판을 적재하는 기판 적재부와,
상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대하여 가스를 공급하는 가스 공급부와,
제1 가열부를 갖고, 상기 가스 공급부를 통해서 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급 라인과,
상기 가스 공급부를 통해서 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급 라인과,
상기 가스 공급부에 대하여 제3 가스를 공급하는 제3 가스 공급 라인과,
상기 처리 용기 내에서, 부기 1의 각 처리(각 공정)를 행하게 하도록, 상기 반송 기구, 상기 제1 가스 공급 라인, 상기 제2 가스 공급 라인 및 상기 제3 가스 공급 라인을 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 22)
본 개시의 또 다른 양태에 의하면,
부기 1의 각 수순(각 공정)을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램, 또는 해당 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
280: 컨트롤러(제어부)
200: 웨이퍼(기판)
202: 처리 용기
212: 기판 적재대
213, 248e, 259e: 히터
234: 가스 공급부
248: 제1 가스 공급계
243, 244: 제2 가스 공급계

Claims (23)

  1. (a) 처리 용기 내에 기판을 반입하는 공정과,
    (b) 제1 가스 공급 라인에 마련된 제1 가열부를 통과시킴으로써 가열시킨 제1 가스를, 가스 공급부를 통해서 상기 기판에 대하여 공급하여, 상기 기판을 가열하는 공정과,
    (c) 상기 제1 가스 공급 라인과는 다른 제2 가스 공급 라인을 흐르는 제2 가스를, 상기 가스 공급부를 통해서, 상기 처리 용기 내의 기판 적재부 상에 적재시킨 상기 기판에 대하여 공급하는 공정과,
    (d) (b)와 (c) 사이에, 상기 가스 공급부에 대하여 상기 제1 가열부를 통과하지 않는 경로에서 상기 제1 가스보다도 온도가 낮은 제3 가스를 공급하여, 상기 가스 공급부의 온도를 저하시키는 공정
    을 갖는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, (b)에서는, 상기 기판을 상기 기판 적재부 상에 적재하지 않고 띄운 상태에서 보유 지지하여, 상기 기판 적재부에 마련된 제2 가열부에 의해 상기 기판을 이면측으로부터 가열하는, 기판 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, (e) (c) 전에, 상기 기판을 상기 기판 적재부 상에 적재한 상태에서 보유 지지하여, 상기 기판 적재부에 마련된 제2 가열부에서 가열된 상기 기판 적재부로부터의 열전도에 의해 상기 기판을 이면측으로부터 가열하는 공정을 더 갖는, 기판 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, (b)에서는, 상기 기판 적재부에 마련된 제2 가열부에 의해 상기 가스 공급부를 가열하는, 기판 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, (f) (a) 전에, 상기 기판 적재부에 마련된 제2 가열부에 의해 상기 가스 공급부를 가열하는 공정을 더 갖는, 기판 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, (f)에서의 상기 가스 공급부와 상기 기판 적재부의 거리를, (c)에서의 상기 가스 공급부와 상기 기판 적재부의 거리보다도 가깝게 하는, 기판 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서, (d)에서는, 상기 제1 가스 공급 라인과는 다른 제3 가스 공급 라인으로부터, 상기 제3 가스를 상기 가스 공급부에 대하여 공급하는, 기판 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, (d)에서는, 상기 제1 가열부보다 하류측에서 상기 제1 가스 공급 라인과 접속하는 제3 가스 공급 라인으로부터, 상기 제1 가스 공급 라인을 통해서, 상기 제3 가스를 상기 가스 공급부에 대하여 공급하는, 기판 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서, (d)에서는, 상기 제1 가스 공급 라인과는 상이한 제3 가스 공급 라인으로부터, 상기 제1 가스 공급 라인을 통하지 않고, 상기 제3 가스를 상기 가스 공급부에 대하여 공급하는, 기판 처리 방법.
  10. 제1항에 있어서, (d)에서는, (b)에서 소정의 온도로 설정한 상기 제1 가열부의 온도 상태를 유지하는, 기판 처리 방법.
  11. 제1항에 있어서, (b)에서는, 상기 가스 공급부에 마련된 버퍼 공간 내에 공급된 상기 제1 가스를, 상기 버퍼 공간을 통해서 상기 기판에 대하여 공급하고,
    (d)에서는, 상기 버퍼 공간 내에 공급된 상기 제3 가스를, 상기 기판에 대하여 공급하지 않고 상기 가스 공급부로부터 배기하는, 기판 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서, (b)에서는, 상기 가스 공급부에 마련되고, 상기 제1 가스 공급 라인과 연통하는 제1 가스 공급구를 통해서, 상기 제1 가스를 상기 기판에 대하여 공급하고,
    (c)에서는, 상기 가스 공급부에 마련되고, 상기 제2 가스 공급 라인과 연통하는 제2 가스 공급구를 통해서, 상기 제2 가스를 상기 기판에 대하여 공급하는, 기판 처리 방법.
  13. (a) 처리 용기 내에 기판을 반입하는 공정과,
    (b) 제1 가스 공급 라인에 마련된 제1 가열부를 통과시킴으로써 가열시킨 제1 가스를, 가스 공급부를 통해서 상기 기판에 대하여 공급하여, 상기 기판을 가열하는 공정과,
    (c) 상기 제1 가스 공급 라인과는 다른 제2 가스 공급 라인을 흐르는 제2 가스를, 상기 가스 공급부를 통해서, 상기 처리 용기 내의 기판 적재부 상에 적재시킨 상기 기판에 대하여 공급하는 공정과,
    (d) (b)와 (c) 사이에, 상기 가스 공급부에 대하여 상기 제1 가스보다도 온도가 낮은 제3 가스를 공급하여, 상기 가스 공급부의 온도를 저하시키는 공정과, (g) (a)와 (b) 사이에, 상기 처리 용기 내에 마련된 이동 탑재실 내에 상기 기판을 수용한 상태에서, 제4 가스 공급 라인에 마련된 제4 가열부를 통과시킴으로써 가열시킨 제4 가스를 상기 기판에 대하여 공급하여, 상기 기판을 가열하는 공정을 갖는, 기판 처리 방법.
  14. 제1항에 있어서, (h) (c) 후에, 상기 기판에 대하여 상기 제3 가스를 공급하여, 상기 기판을 냉각하는 공정을 더 갖는, 기판 처리 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급부는, 상기 기판의 상면에 대하여 대향하도록 구성되고,
    (b)에서는, 상기 기판의 외주측에 공급되는 상기 제1 가스의 온도를, 상기 기판의 중심측에 공급되는 상기 제1 가스의 온도보다도 높게 하는, 기판 처리 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급부에는, 상기 제1 가스를 통과시켜서 상기 기판에 공급시키는 공급구가 마련되어 있고,
    (b)에서는, 상기 기판에 대하여 중심측과 외주측에서, 상기 공급구의 수와 크기 중 적어도 어느 하나가 다르게 구성된 상기 가스 공급부를 통해서, 상기 제1 가스를 상기 기판에 공급하는, 기판 처리 방법.
  17. 제1항에 있어서, (b)에서는, 상기 제1 가스로서, N2 가스, H2 가스, He 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는, 기판 처리 방법.
  18. 제14항에 있어서, (h)에서는, 상기 제3 가스로서, N2 가스, H2 가스, He 가스, 희석한 H2 가스, 활성화시킨 H2 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는, 기판 처리 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 제1 가스 및 상기 제3 가스로서 불활성 가스를 사용하고, 상기 제2 가스로서 처리 가스를 사용하는, 기판 처리 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 제1 가스 및 상기 제3 가스는 동일한 가스인, 기판 처리 방법.
  21. 기판을 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 상기 기판을 반송하는 반송 기구와,
    상기 처리 용기 내에서 상기 기판을 적재하는 기판 적재부와,
    상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대하여 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    제1 가열부를 갖고, 상기 가스 공급부를 통해서 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급 라인과,
    상기 가스 공급부를 통해서 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급 라인과,
    상기 가스 공급부에 대하여 제3 가스를 공급하는 제3 가스 공급 라인과,
    상기 처리 용기 내에서,
    (a) 처리 용기 내에 기판을 반입하는 처리와,
    (b) 제1 가스 공급 라인에 마련된 제1 가열부를 통과시킴으로써 가열시킨 제1 가스를, 가스 공급부를 통해서 상기 기판에 대하여 공급하여, 상기 기판을 가열하는 처리와,
    (c) 상기 제1 가스 공급 라인과는 다른 제2 가스 공급 라인을 흐르는 제2 가스를, 상기 가스 공급부를 통해서, 상기 처리 용기 내의 기판 적재부 상에 적재시킨 상기 기판에 대하여 공급하는 처리와,
    (d) (b)와 (c) 사이에, 상기 가스 공급부에 대하여 상기 제1 가열부를 통과하지 않는 경로에서 상기 제1 가스보다도 온도가 낮은 제3 가스를 공급하여, 상기 가스 공급부의 온도를 저하시키는 처리
    를 행하게 하도록, 상기 반송 기구, 상기 제1 가스 공급 라인, 상기 제2 가스 공급 라인 및 상기 제3 가스 공급 라인을 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  22. (a) 처리 용기 내에 기판을 반입시키는 수순과,
    (b) 제1 가스 공급 라인에 마련된 제1 가열부를 통과시킴으로써 가열시킨 제1 가스를, 가스 공급부를 통해서 상기 기판에 대하여 공급하여, 상기 기판을 가열시키는 수순과,
    (c) 상기 제1 가스 공급 라인과는 다른 제2 가스 공급 라인을 흐르는 제2 가스를, 상기 가스 공급부를 통해서, 상기 처리 용기 내의 기판 적재부 상에 적재시킨 상기 기판에 대하여 공급시키는 수순과,
    (d) (b)와 (c) 사이에, 상기 가스 공급부에 대하여 상기 제1 가열부를 통과하지 않는 경로에서 상기 제1 가스보다도 온도가 낮은 제3 가스를 공급하여, 상기 가스 공급부의 온도를 저하시키는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
  23. (a) 처리 용기 내에 기판을 반입하는 공정과,
    (b) 제1 가스 공급 라인에 마련된 제1 가열부를 통과시킴으로써 가열시킨 제1 가스를, 가스 공급부를 통해서 상기 기판에 대하여 공급하여, 상기 기판을 가열하는 공정과,
    (c) 상기 제1 가스 공급 라인과는 다른 제2 가스 공급 라인을 흐르는 제2 가스를, 상기 가스 공급부를 통해서, 상기 처리 용기 내의 기판 적재부 상에 적재시킨 상기 기판에 대하여 공급하는 공정과,
    (d) (b)와 (c) 사이에, 상기 가스 공급부에 대하여 상기 제1 가열부를 통과하지 않는 경로에서 상기 제1 가스보다도 온도가 낮은 제3 가스를 공급하여, 상기 가스 공급부의 온도를 저하시키는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
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