KR102663621B1 - 기판 처리 방법 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

처리실 내에 마련된 기판이 적재되는 회전 테이블과, 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와, 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 갖는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 회전 테이블은 회전축을 중심으로 공전함과 함께, 상기 기판이 자전하고, 상기 회전 테이블의 공전에 의해, 상기 기판은 상기 제1 가스가 공급되는 영역을 통과한 후, 상기 제2 가스가 공급되는 영역을 통과함으로써, 상기 기판에는, 상기 제1 가스와 상기 제2 가스의 반응에 의해 생성된 막이 퇴적하여 성막되는 기판 처리 방법이며, 상기 기판이 자전하고 있는 상태에서, 상기 회전 테이블이 시계 방향으로 공전하고, 상기 기판에 막이 성막되는 공정과, 상기 기판이 자전하고 있는 상태에서, 상기 회전 테이블이 반시계 방향으로 공전하고, 상기 기판에 막이 성막되는 공정을 갖는다.

Description

기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 개시는, 기판 처리 방법에 관한 것이다.
처리 용기 내에 마련된 회전 테이블에 적재된 기판을 공전시키면서 처리 가스에 의한 처리를 행하고, 기판이 적재되는 적재대는, 회전 테이블의 회전축을 따른 방향으로 신장되는 자전축 방향으로 자전 가능하게 마련되고, 적재대를 자전축 방향으로 자전시키면서 회전 테이블도 회전시켜, 기판 처리를 행하는 기판 처리 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허공개 제2017-139449호 공보
특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 기판을 자공전시킴으로써, 기판에 성막되는 막의 막 두께 분포를 균일하게 할 수 있지만, 반도체 소자의 미세화 등에 의해, 막 두께 분포의 균일화가 더욱 요구되고 있다.
본 실시 형태의 일 관점에 의하면, 기판 처리 방법은, 처리실 내에 마련된 기판이 적재되는 회전 테이블과, 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와, 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 갖는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 회전 테이블은 회전축을 중심으로 공전함과 함께, 상기 기판이 자전하고, 상기 회전 테이블의 공전에 의해, 상기 기판은 상기 제1 가스가 공급되는 영역을 통과한 후, 상기 제2 가스가 공급되는 영역을 통과함으로써, 상기 기판에는, 상기 제1 가스와 상기 제2 가스의 반응에 의해 생성된 막이 퇴적하여 성막되는 기판 처리 방법이며, 상기 기판이 자전하고 있는 상태에서, 상기 회전 테이블이 시계 방향으로 공전하고, 상기 기판에 막이 성막되는 공정과, 상기 기판이 자전하고 있는 상태에서, 상기 회전 테이블이 반시계 방향으로 공전하고, 상기 기판에 막이 성막되는 공정을 갖는다.
개시된 기판 처리 방법에 의하면, 기판을 자공전시키는 기판 처리 장치에 있어서, 성막되는 막 두께 분포의 균일성을 보다 한층 높일 수 있다.
도 1은, 본 실시 형태에 사용되는 기판 처리 장치의 종단 측면도.
도 2는, 본 실시 형태에 사용되는 기판 처리 장치의 횡단 평면도.
도 3은, 본 실시 형태에 사용되는 기판 처리 장치 내에 마련된 회전 테이블의 사시도.
도 4는, 본 실시 형태에 사용되는 기판 처리 장치의 확대 종단 측면도.
도 5는, 회전 테이블에 마련되어 있는 적재대를 자전시키는 자기 기어 기구의 확대 사시도.
도 6은, 자기 기어 기구의 제1 작용도.
도 7은, 자기 기어 기구의 제2 작용도.
도 8은, 자기 기어 기구의 제3 작용도.
도 9는, 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도.
도 10은, 웨이퍼를 자전시키면서 회전 테이블을 공전시켜 성막되는 막의 막 두께의 설명도.
도 11은, 웨이퍼를 자전시키면서 회전 테이블을 CW(시계 방향)로 공전시켜 성막되는 막의 막 두께 분포의 설명도.
도 12는, 웨이퍼를 자전시키면서 회전 테이블을 CCW(반시계 방향)로 공전시켜 성막되는 막의 막 두께 분포의 설명도.
도 13은, 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 방법에 의해 성막되는 막의 막 두께의 설명도.
도 14는, 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 방법에 의해 성막되는 막의 막 두께 분포의 설명도.
도 15는, 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 방법에 의해 성막되는 막의 설명도.
도 16은, 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 방법에 의해 성막되는 다른 막의 막 두께의 설명도.
도 17은, 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 방법의 변형예를 나타내는 흐름도.
이하, 도면을 참조하여, 본 개시를 실시하기 위한 형태의 설명을 행한다.
(기판 처리 장치)
본 개시의 기판 처리 장치의 일 실시 형태로서, 기판인 웨이퍼 W에 ALD(Atomic Layer Deposition, 원자층 퇴적법)에 의한 성막 처리를 실행하는 성막 장치(1)에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는, 회전 가능한 서셉터, 즉 회전 테이블식 서셉터를 갖고, 서셉터의 상면에 마련된 기판 보유 지지부가 자전 가능한 기판 처리 장치이면, 다양한 기판 처리 장치에 적용 가능하지만, 본 실시 형태에 있어서는, 기판 처리 장치를 ALD 성막 장치로서 구성한 예에 대하여 설명한다.
또한, ALD 성막 장치에 의해 성막하는 막의 종류의 한정은 특별히 없으며, 성막 가능한 모든 막에 적용 가능하지만, 본 실시 형태에 있어서는, 웨이퍼 W에 Si(실리콘)를 함유하는 원료 가스로서 BTBAS(비스터셔리부틸아미노실란) 가스를 흡착시킨 후, BTBAS 가스를 산화하는 산화 가스인 오존(O3) 가스를 공급하여 SiO2(산화실리콘)의 분자층을 형성하고, 이 분자층을 개질하기 위해서 플라스마 발생용 가스로부터 발생한 플라스마에 노출시키는 처리를 행하는 예에 대하여 설명한다. 이 예에서는, 이들 일련의 처리가 복수회 반복해서 행해지고, BTBAS 가스와 산화 가스의 반응에 의해 생성되는 반응 생성물인 SiO2막이 형성되도록 구성되어 있다. 상술한 원료 가스, 산화 가스, 및 플라스마 발생용 가스는, 본 실시 형태의 처리 가스에 상당한다.
도 1은, 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 단면도이다. 도 2는, 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 진공 용기 내의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 성막 장치(1)는, 대략 원 형상의 편평한 진공 용기(처리 용기 또는 처리실)(11)와, 진공 용기(11) 내에 수평하게 배치된 원판 형상의 회전 테이블(2)을 구비하고 있다. 진공 용기(11)는, 천장판(12)과, 진공 용기(11)의 측벽 및 저부를 이루는 용기 본체(13)에 의해 구성되어 있다.
회전 테이블(2)은, 후술하는 지지판(42)을 통하여, 회전 테이블(2)의 중심부 하방측의 위치로부터 연직 하방으로 신장되는 회전축(21)에 접속되어 있다. 회전축(21)은, 진공 용기(11) 내를 외부 분위기로부터 기밀하게 유지하기 위해서, 용기 본체(13)의 저부에 마련된 도시하지 않은 베어링부를 관통하고, 용기 본체(13)의 하방측에 배치된 공전용 회전 구동부(22)에 접속되어 있다. 공전용 회전 구동부(22)를 사용하여 회전축(21)을 회전시킴으로써, 상면측에서 보았을 때 회전 테이블(2)을 예로 들어 시계 방향으로 회전시킬 수 있다.
진공 용기(11)를 구성하는 천장판(12)의 하면에는, 회전 테이블(2)의 중심부에 대향하도록 하방측을 향해 돌출되는 평면에서 볼 때 원형의 중심 영역 형성부 C와, 중심 영역 형성부 C로부터 회전 테이블(2)의 외측을 향해 넓어지도록 형성된 평면에서 볼 때 부채 형상의 돌출부(17)가 형성되어 있다. 이들 중심 영역 형성부 C 및 돌출부(17)는, 진공 용기(11)의 내부 공간에, 그 외측 영역에 비해서 낮은 천장면을 형성하고 있다. 중심 영역 형성부 C와 회전 테이블(2)의 중심부의 간극은 N2 가스(질소 가스)의 유로(18)를 구성하고 있다. 웨이퍼 W의 처리 중에 있어서는, 중심 영역 형성부 C의 내측의 영역을 향해 도시하지 않은 가스 공급관으로부터 N2 가스를 공급함으로써, 상기 유로(18)로부터 회전 테이블(2)의 외측 전체 주위를 향해서 N2 가스가 토출된다. 이 N2 가스는, 원료 가스 및 산화 가스가 회전 테이블(2)의 중심부상에서 접촉하는 것을 방지하는 역할을 한다.
도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 테이블(2)의 상면에는, 기판을 보유 지지하기 위한 웨이퍼 홀더(24)가 마련된다. 또한, 웨이퍼 홀더(24)에는, 웨이퍼 W의 웨이퍼 홀더(24) 내에서의 위치 어긋남을 방지하는 위치 어긋남 방지 기구(120)가 마련되어 있다. 또한, 웨이퍼 홀더(24)의 내경은, 예를 들어 웨이퍼 W가 300㎜인 직경의 경우, 302㎜ 정도로 설정해도 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 위치 어긋남 방지 기구(120)는, 웨이퍼 W의 측면과 접촉하는 기판 위치 어긋남 방지 부재(80)를 갖는다. 또한, 기판 위치 어긋남 방지 부재(80)는, 웨이퍼 W의 노치 T와 결합하도록 접촉하는 노치 위치 어긋남 방지 부재(80a)와, 웨이퍼 W의 원형 부분의 측면과 접촉하는 외주 위치 어긋남 방지 부재(80b)를 갖는다. 또한, 위치 어긋남 방지 기구(120)의 상세에 대해서는 후술한다.
다음으로 회전 테이블(2)의 하방측의 구조에 대하여 설명한다. 도 3은, 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례인 회전 테이블(2)의 하방 구조를 나타낸 도면이다.
도 1, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 성막 장치(1)에 있어서, 회전 테이블(2)은 원판 형상의 지지판(42)에 의해 하방측으로부터 지지되어 있다. 또한 당해 지지판(42)은, 웨이퍼 W가 적재되는 후술하는 웨이퍼 홀더(24)를 회전 테이블(2)로부터 독립된 상태에서 지지하고, 웨이퍼 홀더(24)에 따른 기기의 하중을 회전 테이블(2)에 가하지 않는 구조로 되어 있다. 웨이퍼 홀더(24)는, 웨이퍼 W를 보유 지지하는 부분, 즉 기판 보유 지지부이다. 또한, 웨이퍼 홀더(24)의 주연부에는, 위치 어긋남 방지 기구(120)의 기판 위치 어긋남 방지 부재(80)가 마련되어 있다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같이 진공 용기(11)의 내부의 공간은, 상하로 간격을 두고 배치된 회전 테이블(2), 지지판(42)을 제각기 수용하기 위해서, 주연측 횡벽부(191), 및 중앙측 횡벽부(192)에 의해 상하로 구획되어 있다.
본 실시 형태에 있어서 주연측 횡벽부(191)는, 용기 본체(13)의 내측 벽면으로부터 용기 본체(13)의 중앙부측을 향해 가로 방향으로 돌출되도록 마련된 대략 원환 형상의 부재에 의해 구성되어 있다. 주연측 횡벽부(191)를 구성하는 원환 부재의 개구의 내측에는 대략 원판 형상의 부재에 의해 구성된 중앙측 횡벽부(192)가, 주연측 횡벽부(191)와 거의 동일한 높이 위치에 배치되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이 중앙측 횡벽부(192)는 천장판(12)의 중앙부를 상하 방향으로 관통하도록 마련된 현수 지주부(193)에 의해 현수 지지되어 있다. 이때 중앙측 횡벽부(192)의 상방측에 배치되는 회전 테이블(2)의 중앙부에는, 현수 지주부(193)를 관통시키는 개구부(202)가 마련되고, 중앙측 횡벽부(192)를 현수 지지하는 현수 지주부(193)에 의해 회전 테이블(2)의 회전 동작이 방해받지 않는 구성으로 되어 있다(도 3).
또한, 중앙측 횡벽부(192)의 직경은, 주연측 횡벽부(191)의 개구의 직경보다도 작고, 중앙측 횡벽부(192)의 외주면과 주연측 횡벽부(191)의 내주면의 사이에는, 양쪽 횡벽부(191, 192)의 상하 공간을 연통시키는 원환 형상의 슬릿(32)이 형성되어 있다.
상술한 구성에 의해 진공 용기(11)의 내부 공간이 상하로 구획되고, 주연측 횡벽부(191), 중앙측 횡벽부(192)의 상방측의 공간에는 회전 테이블(2)이 수용되고, 하방측의 공간에는 당해 회전 테이블(2) 등을 지지하는 지지판(42)이 수용된다(도 1).
또한 도 1에 도시한 바와 같이, 주연측 횡벽부(191)의 상면에는, 상면측에서 볼 때 원환 형상의 오목부(311)가 형성되고, 또한 중앙측 횡벽부(192)의 상면에는 상면측에서 볼 때 원형의 오목부(312)가 형성되어 있다. 이들 오목부(311, 312) 내에는 회전 테이블(2)의 상면측에 적재되는 웨이퍼 W를 가열하기 위한 히터(33)가 배치되어 있다. 히터(33)는, 예를 들어 가늘고 긴 관 형상의 카본 와이어 히터로 이루어지는 다수의 히터 엘리먼트를 원환 형상으로 배치한 구성으로 되어 있지만, 도 1 등에 있어서는 간략화하여 표시하고 있다.
중앙측 횡벽부(192)의 히터(33)에 대해서는, 예를 들어 현수 지주부(193) 내에 배치된 급전선(331)을 통해 전력이 공급된다. 한편, 주연측 횡벽부(191)의 히터(33)에 대해서는, 용기 본체(13)의 측벽 등을 관통하도록 배치된 도시하지 않은 급전선을 통해 전력이 공급된다.
히터(33)가 마련되는 오목부(311, 312) 내의 공간은, 도시하지 않은 가스 노즐에 의해 N2 가스가 공급됨으로써 처리 가스 등의 진입을 억제하고 있다. 또한, 각 오목부(311, 312)의 상면측의 개구는, 실드(34)에 의해 막혀 있다.
또한, 고온으로 되는 히터(33)를 수용한 주연측 횡벽부(191)나 중앙측 횡벽부(192)의 저부측에는, 이들 주연측 횡벽부(191)나 중앙측 횡벽부(192)를 구성하는 부재를 냉각하기 위한 냉매를 통류시키는 냉매 유로(313)가 형성되어 있다. 이들 N2 가스나 냉매에 대해서도 현수 지주부(193)나 용기 본체(13)의 측벽 내에 형성된 도시하지 않은 N2 가스 유로, 냉매 공급로를 통해 공급된다.
또한 도 1이나 도 4의 확대 종단면도에 나타낸 바와 같이, 회전 테이블(2)의 하면의 주연측 영역과, 주연측 횡벽부(191)의 상면의 주연측 영역의 사이에는, 회전 테이블(2)의 하면에 형성된 원환 형상의 복수개의 돌출형부 및 홈부와, 주연측 횡벽부(191)의 상면에 형성된 원환 형상의 복수개의 돌출형부 및 홈부를 조합하여 이루어지는 래비린스 시일부(27)가 마련되어 있다. 래비린스 시일부(27)는, 회전 테이블(2)의 상면측에 공급된 각종 처리 가스가 회전 테이블(2)의 하면측의 공간에 진입되는 것을 억제함과 함께, 후술하는 베어링 유닛(43) 등으로 파티클이 발생한 경우라도, 당해 파티클이 회전 테이블(2)의 상방 공간에 진입되는 것을 억제한다.
또한 도 2에 도시한 바와 같이, 주연측 횡벽부(191), 중앙측 횡벽부(192)의 상방측의 공간에 있어서의 회전 테이블(2)의 외측에는, 진공 용기(11) 내를 배기하는 배기구(35, 36)가 개구되어 있다. 배기구(35, 36)에는, 진공 펌프 등에 의해 구성되는 도시하지 않은 진공 배기 기구가 접속되어 있다.
계속해서 회전 테이블(2)에 관한 구조에 대하여 도 3도 참조하면서 보다 상세히 설명한다.
회전 테이블(2)의 상면측(일면측)에는, 당해 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라서 평면 형상이 원형인 웨이퍼 홀더(24)가 마련되어 있다. 웨이퍼 홀더(24)의 상면에는 오목부(25)가 형성되어 있으며, 오목부(25) 내에 웨이퍼 W가 수평하게 수납된다. 웨이퍼 홀더(24)는 웨이퍼 W를 적재하기 위한 적재 영역이다.
회전 테이블(2)의 하면에는, 회전 테이블(2)의 중심에서 볼 때 상기 슬릿(32)에 대응하는 위치로부터 연직 하방을 향해 연장 돌출되도록, 복수개의 지주(41)가 주위 방향으로 서로 간격을 두고 마련되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이 각 지주(41)는 슬릿(32)을 관통하고, 주연측 횡벽부(191), 중앙측 횡벽부(192)의 하방측의 공간에 수용된 지지부인 지지판(42)에 접속되어 있다.
도 1, 도 3에 도시한 바와 같이, 지지판(42)의 하면측 중앙부는 전술한 회전축(21)의 상단부에 접속되어 있다. 따라서, 회전축(21)을 회전시키면, 지지판(42) 및 지주(41)를 통해 회전 테이블(2)이 연직축 방향으로 회전하게 된다.
다음으로 웨이퍼 홀더(24)에 따른 구성에 대하여 설명한다.
각 웨이퍼 홀더(24)의 하면측 중앙부에는 웨이퍼 홀더(24)를 지지하는 자전축(26)이 연직 하방으로 연장 돌출되도록 마련되어 있다. 자전축(26)은 회전 테이블(2)에 형성된 개구부(201)에 삽입되고, 또한 슬릿(32)을 관통하고, 전술한 지지판(42)에 고정된 베어링 유닛(43)에 의해 지지되어 있다. 따라서 웨이퍼 홀더(24)는, 회전 테이블(2)은 독립하여, 자전축(26)을 통해 지지판(42)에 지지되어 있게 된다.
베어링 유닛(43)은, 자전축(26)을 회전 가능하게 보유 지지하기 위한 베어링과, 당해 베어링으로부터의 파티클의 비산을 방지하기 위한 자기 시일을 구비하고 있다(모두 도시생략). 자전축(26)의 하부측은, 베어링 유닛(43)을 관통하여 지지판(42)의 하면측으로 신장되고, 그 하단부에는 후술하는 수동 기어부(45)가 마련되어 있다.
여기서 도 1, 도 4에 도시한 바와 같이 지지판(42)의 하면의 주연측 영역은, 용기 본체(13)의 내측 벽면으로부터 용기 본체(13)의 중앙부측을 향해 가로 방향으로 돌출되도록 마련된 대략 원환 형상의 돌기부(194)의 상면과 대향하도록 배치되어 있다. 이들 지지판(42)과 돌기부(194)의 사이에는, 지지판(42)의 하면에 형성된 원환 형상의 복수개 돌출형부 및 홈부와, 돌기부(194)의 상면에 형성된 원환 형상의 복수개 돌출형부 및 홈부를 조합하여 이루어지는 래비린스 시일부(46)가 마련되어 있다.
또한, 래비린스 시일부(46)의 내측에는, 지지판(42)의 하면으로부터 하방측을 향해 신장되도록 통 형상 벽부(47)가 형성되어 있다. 이 통 형상 벽부(47)는 전술한 돌기부(194)의 내측에 삽입되고, 통 형상 벽부(47)의 외주면과 돌기부(194)의 내주면의 사이에는 좁은 간극이 형성된다.
래비린스 시일부(46)나 통 형상 벽부(47)는, 지지판(42)의 상면측으로부터 각종 처리 가스가 지지판(42)의 하면측의 공간에 진입되는 것을 억제함과 함께 베어링 유닛(43)이나 후술하는 회전 구동부(53)에서 파티클이 발생한 경우라도, 당해 파티클이 지지판(42)의 상방의 공간으로 진입되는 것을 억제한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 홀더(24)의 웨이퍼 적재 영역의 외측의 측면에는, 위치 어긋남 방지 기구(120)가 마련되어 있다.
또한 진공 용기(11)에 따른 다른 구조에 대하여 설명하면, 도 2에 도시한 바와 같이 용기 본체(13)의 측벽에는 웨이퍼 W의 반송구(37)와, 당해 반송구(37)를 개폐하는 게이트 밸브(38)가 마련되어 있다. 반송구(37)를 통해 진공 용기(11) 내에 외부의 반송 기구를 진입시킴으로써, 당해 반송 기구와 웨이퍼 홀더(24) 사이에서의 웨이퍼 W의 수수가 행해진다. 구체적으로는 웨이퍼 홀더(24)를 반송구(37)에 대향하는 위치로 이동시켰을 때, 각 웨이퍼 홀더(24)의 오목부(25)의 저면, 주연측 횡벽부(191), 지지판(42), 용기 본체(13)의 저부를 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍을 형성해 둔다. 그리고 각 관통 구멍 내를 승강하는 도시하지 않은 승강 핀을 사용하여, 당해 승강 핀의 상단이 오목부(25)의 상면측과 지지판(42)의 하방측의 사이를 승강하도록 구성한다. 이 승강 핀을 통하여, 웨이퍼 W의 수수가 행해진다. 또한, 핀 및 각 관통 구멍의 도시는 생략되어 있다.
또한, 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)의 상방측에는, 원료 가스 노즐(61), 분리 가스 노즐(62), 산화 가스 노즐(63), 플라스마 발생용 가스 노즐(64), 분리 가스 노즐(65)이 이 순서로, 회전 테이블(2)의 회전 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 각 가스 노즐(61 내지 65)은 진공 용기(11)의 측벽으로부터 중심부를 향하여, 회전 테이블(2)의 직경 방향을 따라 수평하게 신장되는 막대 형상으로 형성되고, 당해 직경 방향을 따라 서로 간격을 두고 마련된 다수의 토출구(66)로부터, 각종 가스를 하방측을 향해 토출한다. 또한, 본원에 있어서는, 원료 가스를 제1 가스라 기재하고, 산화 가스를 제2 가스라 기재하고, 원료 가스 노즐(61)을 제1 가스 공급부라 기재하고, 산화 가스 노즐(63)을 제2 가스 공급부라 기재하며, 분리 가스 노즐(62)을 분리 가스 공급부라 기재하는 경우가 있다.
원료 가스 노즐(61)은, 상술한 BTBAS(비스터셔리부틸아미노실란) 가스를 토출한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 원료 가스 노즐(61)을 덮는 노즐 커버(67)가 필요에 따라서 마련된다. 노즐 커버(67)는, 원료 가스 노즐(61)로부터 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측을 향해 넓어지는 부채 형상으로 형성되어 있다. 노즐 커버(67)는, 그 하방에 있어서의 BTBAS 가스의 농도를 높여, 웨이퍼 W에 대한 BTBAS 가스의 흡착성을 높게 하는 역할을 갖는다. 또한, 산화 가스 노즐(63)은, 전술한 오존 가스를 토출한다. 분리 가스 노즐(62, 65)은 N2 가스를 토출하고, 상면측에서 볼 때 천장판(12)의 부채 형상의 돌출부(17)를 각각 주위 방향으로 분할하는 위치에 배치되어 있다.
플라스마 발생용 가스 노즐(64)은, 예를 들어 아르곤(Ar) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스로 이루어지는 플라스마 발생용 가스를 토출한다.
또한 천장판(12)에는 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라서 부채 형상의 개구부가 마련되고, 이 개구부를 막도록 플라스마 형성부(71)가 마련되어 있다. 플라스마 형성부(71)는 석영 등의 유전체로 이루어지는 컵 모양의 본체부(710)를 구비하고, 이 본체부(710)에 의해 천장판(12)측의 개구부가 폐색된다. 플라스마 형성부(71)는, 회전 테이블(2)의 회전 방향에서 볼 때, 산화 가스 노즐(63)과 돌출부(17)의 사이에 마련되어 있다. 도 2에는 플라스마 형성부(71)가 마련되는 위치를 일점쇄선으로 나타내고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본체부(710)의 하면측에는, 전술한 부채 형상의 개구부를 따라 하방측을 향해 돌출되는 돌출형부(72)가 마련되어 있다. 전술한 플라스마 발생용 가스 노즐(64)의 선단부는, 이 돌출형부(72)로 둘러싸이는 영역 내에 가스를 토출할 수 있도록, 회전 테이블(2)의 외주측으로부터 당해 돌출형부(72)로 둘러싸이는 영역 내에 삽입되어 있다. 돌출형부(72)는, 플라스마 처리 영역 R3의 하방측으로의 N2 가스, 오존 가스 및 BTBAS 가스의 진입을 억제하고, 플라스마 발생용 가스의 농도 저하를 억제하는 역할을 갖는다.
플라스마 형성부(71)의 본체부(710)의 상면측에는 오목부가 형성되고, 이 오목부 내에는 상면측을 향해서 개구하는 상자형의 패러데이 실드(73)가 배치되어 있다. 패러데이 실드(73)의 저부에는, 절연용 판 부재(74)를 통해 금속선을 연직축방향으로 코일 형상으로 권회한 안테나(75)가 마련되어 있으며, 안테나(75)에는 고주파 전원(76)이 접속되어 있다.
또한 패러데이 실드(73)의 저면에는, 안테나(75)로의 고주파 인가 시에 당해 안테나(75)에 있어서 발생하는 전자계 중 전계 성분이 하방을 향하는 것을 저지함과 함께, 자계 성분을 하방을 향하게 하기 위한 슬릿(77)이 형성되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 슬릿(77)은, 안테나(75)의 권회 방향에 대하여 직교(교차)하는 방향으로 신장되고, 안테나(75)의 권회 방향을 따라서 다수 형성되어 있다.
상술한 구성을 구비하는 플라스마 형성부(71)를 사용하고, 고주파 전원(76)을 온으로 하여 안테나(75)에 고주파를 인가하면, 플라스마 형성부(71)의 하방에 공급된 플라스마 발생용 가스를 플라스마화할 수 있다.
또한, 도시의 편의상, 도 4의 확대 종단면도에 있어서는, 플라스마 형성부(71) 및 그 하방측의 플라스마 발생용 가스 노즐(64), 냉매 유로(313)의 기재는 생략되어 있다.
회전 테이블(2) 위에 있어서, 원료 가스 노즐(61)의 노즐 커버(67)의 하방 영역을, 원료 가스인 BTBAS 가스의 흡착이 행해지는 흡착 영역 R1이라 하고, 산화 가스 노즐(63)의 하방 영역을, 오존 가스에 의한 BTBAS 가스의 산화가 행해지는 산화 영역 R2라 한다. 또한, 플라스마 형성부(71)의 하방 영역을, 플라스마에 의한 SiO2막의 개질이 행해지는 플라스마 처리 영역 R3이라 한다. 돌출부(17)의 하방 영역은, 분리 가스 노즐(62, 65)로부터 토출되는 N2 가스에 의해, 흡착 영역 R1과 산화 영역 R2를 서로 분리하여, 원료 가스와 산화 가스의 혼합을 방지하기 위한 분리 영역 D를 구성한다.
여기서 용기 본체(13)에 마련된 전술한 배기구(35)는, 흡착 영역 R1과, 당해 흡착 영역 R1에 대하여 상기 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역 D 사이의 외측에 개구하고 있으며, 잉여의 BTBAS 가스를 배기한다. 또한 배기구(36)는, 플라스마 처리 영역 R3과, 당해 플라스마 처리 영역 R3에 대하여 상기 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역 D의 경계 부근의 외측에 개구하고 있으며, 잉여의 O3 가스 및 플라스마 발생용 가스를 배기한다. 각 배기구(35, 36)로부터는, 각 분리 영역 D, 회전 테이블(2)의 중심 영역 형성부 C로부터 각각 공급되는 N2 가스도 배기된다.
이상 설명한 구성을 구비하는 성막 장치(1)에 있어서, 회전 테이블(2)을 회전시켜 웨이퍼 홀더(24)에 적재된 웨이퍼 W를 연직 방향으로 신장되는 회전축(21) 주위로 공전시킬 때, 각 웨이퍼 홀더(24)는, 당해 웨이퍼 홀더(24)의 하면측 중앙부를 지지하고, 연직 방향으로 신장되는 자전축(26) 방향으로 자전할 수 있다.
이하, 도 4, 도 5 등을 참조하면서, 웨이퍼 홀더(24)를 자전시키는 기구의 상세에 대하여 설명한다.
도 4, 도 5에 도시한 바와 같이 베어링 유닛(43)을 관통한 각 자전축(26)의 하단부는, 편평한 원기둥인 수동 기어부(45)의 상면에, 서로의 중심축을 일치시킨 상태에서 접속되어 있다. 따라서, 수동 기어부(45)는 자전축(26)을 통해 웨이퍼 홀더(24)에 연결되어 있게 된다. 또한 베어링 유닛(43)은 자전축(26)을 회전 가능하게 보유 지지하고 있으므로, 수동 기어부(45)를 주위 방향으로 회전시키면, 각 웨이퍼 홀더(24)를 자전축(26) 방향으로 자전시킬 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이 수동 기어부(45)의 측방 주위면에는, 복수의 영구 자석(450)이 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 이들의 영구 자석(450)은, 인접하여 배치되는 영구 자석(450, 450) 사이에서, 수동 기어부(45)의 측방 주위면으로 노출되는 극(N극면(451), S극면(452))이 상이하도록 교대로 배치되어 있다. 또한, 수동 기어부(45)의 측방 주위면에 노출되는 N극면(451), S극면(452)은, 예를 들어 당해 측방 주위면을 상단 에지로부터 하단 에지를 향해 상하 방향으로 신장되는 직사각형으로 형성되어 있다. 복수의 영구 자석(450)이 배치된 수동 기어부(45)의 측방 주위면은, 당해 수동 기어부(45)의 수동면에 상당한다.
전술한 바와 같이 수동 기어부(45)에 접속된 자전축(26)은, 회전 테이블(2)과 공통의 지지판(42)에 지지되어 있으므로, 회전 테이블(2)을 회전시키면 각 자전축(26)도 슬릿(32)을 따라 회전축(21) 주위를 공전한다. 따라서, 자전축(26)의 하단부에 마련된 수동 기어부(45)에 대해서도 상기 슬릿(32)에 대응한 이동 궤도 O를 따라 이동한다(도 6 내지 도 8에 파선으로 나타낸 이동 궤도 O 참조).
도 4에 도시한 바와 같이 지지판(42)의 하방측에 위치하는 용기 본체(13)의 저부에는, 상기 수동 기어부(45)를 주위 방향으로 회전시키기 위한 원판인 구동 기어부(51)가 배치되어 있다. 구동 기어부(51)는, 수동 기어부(45)가 이동 궤도 O상의 미리 설정된 위치를 통과할 때 당해 수동 기어부(45)의 측방 주위면(수동면)에 대하여 원판의 일면을 대향시킨 상태로 되는 위치에 배치되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이 구동 기어부(51)의 상기 일면측에는, 복수의 영구 자석(510)이 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 이들 영구 자석(510)은, 인접하여 배치되는 영구 자석(510, 510)의 사이에서, 구동 기어부(51)의 한 면에 노출되는 극(N극면(511), S극면(512))이 상이하도록 교대로 배치되어 있다.
또한, 구동 기어부(51)의 한 면에 노출되는 N극면(511), S극면(512)은, 당해 한 면에 대향하는 영역을 통과하는 수동 기어부(45)의 측방 주위면에 형성된 N극면(451), S극면(452)의 형상과 중첩되도록, 원 형상의 구동 기어부(51)의 일면의 중앙부로부터 주연부를 향해 반경 방향으로 넓어지는 부채 형상으로 형성되어 있다. 복수의 영구 자석(510)이 배치된 구동 기어부(51)의 일면은, 당해 구동 기어부(51)의 구동면에 상당한다.
또한 구동 기어부(51)에 있어서, 상기 영구 자석(510)이 배치된 일면의 반대측 면의 중앙부에는 구동축(52)의 일단부가 접속되어 있다. 이 구동축(52)의 타단부에는 회전 구동부(53)가 마련되고, 당해 회전 구동부(53)를 사용해서 구동축(52)을 회전시킴으로써, 구동 기어부(51)를 회전 중심 주위로 회전시킬 수 있다. 여기서 도 5에 도시한 바와 같이, 구동 기어부(51)의 구동축(52)은, 수동 기어부(45)와 접속된 자전축(26)과 교차하는 방향으로 신장되도록 배치되어 있다.
또한 회전 구동부(53)는 구동 기어부(51)에 접속된 구동축(52)의 선단 위치를 전후로 이동시킬 수 있다. 이 결과, 도 4 중에 파선으로 나타낸 바와 같이, 구동 기어부(51)의 일면(구동면)과 수동 기어부(45)의 측방 주위면(수동면)의 간격을 조절할 수 있다. 구동축(52)의 선단 위치를 이동시키는 회전 구동부(53)는, 본 실시 형태의 위치 조절부의 기능도 구비하고 있다.
구동 기어부(51)는, 수동 기어부(45)가 구동 기어부(51)에 대향하는 위치를 통과할 때, 수동 기어부(45)의 측방 주위면이 구동 기어부(51)의 일면의 중앙부보다도 상방측을 통과하는 높이 위치에 배치되어 있다. 이 결과, 도 5에 도시한 바와 같이 수동 기어부(45)에 형성된 영구 자석(450)과 구동 기어부(51)에 형성된 영구 자석(510)이 근접하고, N극면(511)과 S극면(452)의 사이, 또는 S극면(512)과 N극면(451)의 사이에 비교적 강한 자력선 M이 형성된다.
그리고 예를 들어 구동 기어부(51)의 영구 자석(510)이, 수동 기어부(45)의 영구 자석(450)의 이동 방향과 반대 방향으로 이동하도록 구동 기어부(51)를 회전시키면(구동면을 이동시키면), 상기 자력선 M이 이동하여 수동 기어부(45)를 회전시킬 수 있다. 이 결과, 수동 기어부(45)의 회전이 자전축(26)을 통해 웨이퍼 홀더(24)에 전달되고, 웨이퍼 홀더(24)를 자전시킬 수 있다.
수동 기어부(45)나 구동 기어부(51), 수동 기어부(45)와 웨이퍼 홀더(24)를 연결하는 자전축(26)이나 구동 기어부(51)를 구동하는 구동축(52), 회전 구동부(53) 등은, 본 실시 형태의 자기 기어 기구를 구성하고 있다.
또한 도 3, 도 4 등에 도시한 바와 같이, 지지판(42)의 저면에는, 지지판(42)의 하면으로부터 돌출된 베어링 유닛(43), 자전축(26), 및 수동 기어부(45)의 측방 주위면의 일부를 둘러싸도록, 반원 통형상의 측벽부(44)가 마련되어 있다. 측벽부(44)는, 구동 기어부(51)가 배치되어 있는 방향과는 반대측의 수동 기어부(45)의 측방 주위면을 둘러싸도록 마련된다.
측벽부(44)의 내주면 하부측의 위치에는, 예를 들어 강자성체 재료로 이루어지는 반원환 형상의 브레이크부(441)가 마련되어 있다. 그리고, 수동 기어부(45)의 영구 자석(450)과 브레이크부(441)의 사이에 형성되는 자력선이, 수동 기어부(45)와 구동 기어부(51)의 사이에 형성되는 자력선보다도 약해지도록, 예를 들어 수동 기어부(45)의 측방 주위면과 브레이크부(441) 사이의 거리 등이 조절되어 있다.
이 결과, 수동 기어부(45)가 구동 기어부(51)에 대향하는 위치를 통과할 때에는, 수동 기어부(45)와 구동 기어부(51)의 사이에 작용하는 힘이 작용하여 수동 기어부(45)를 회전시킬 수 있다. 한편, 당해 위치를 통과한 후에는 수동 기어부(45)와 브레이크부(441)의 사이에 작용하는 힘에 의해, 관성력 등에 수반되는 수동 기어부(45)의 자유 회전을 억제할 수 있다. 수동 기어부(45)의 측방 주위면을 둘러싸는 브레이크부(441)의 내주면은, 수동 기어부(45)의 회전을 정지하기 위한 브레이크면에 상당한다.
이와 같은 자전 기구를 사용하면, 회전 테이블(2)의 회전에 더하여, 웨이퍼 홀더(24)를 회전시킬 수 있기 때문에, 면내 균일성을 향상시킬 수 있다. 즉, 웨이퍼 홀더(24)는 회전 테이블(2)의 주위 방향을 따라 배치되기 때문에, 웨이퍼 홀더(24) 내에 배치된 웨이퍼 W는, 회전 테이블(2)의 중심으로부터의 거리의 차에 의해, 웨이퍼 W 내의 위치에 의해 이동 속도의 차가 발생된다. 즉, 회전 테이블(2)의 회전 중심으로 가까운 위치의 이동 속도는 느리고, 회전 테이블(2)의 외주 부근의 이동 속도는 빠르기 때문에, 성막 처리를 행한 경우, 회전 테이블(2)의 반경 방향의 위치에 따라서 성막 처리에 차가 발생하는 경우가 있다. 이러한 경우라도, 웨이퍼 홀더(24)를 자전시키면, 웨이퍼 W가 회전 중심 부근으로 이동하거나 외주 부근으로 이동하거나 하기 때문에, 전체적으로 균일한 성막 처리를 행할 수 있어, 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.
그런데, 상기한 바와 같이 자공전에 의해 막 두께 분포의 면내 균일성을 향상시킬 수 있지만, 반도체 소자의 미세화 등의 요구에 의해, 추가로 막 두께 분포의 균일화가 요구되는 경우가 있다.
(기판 처리 방법)
다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 방법은, 기판인 웨이퍼 W를 자공전시킬 수 있는 기판 처리 장치에 있어서, 웨이퍼 W의 표면에 막을 성막할 때, 웨이퍼 W를 자전시킨 상태 그대로, 회전 테이블(2)의 공전 방향을 반전시키는 것이다.
본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 방법에 대하여, 도 9에 기초하여 설명한다.
본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 방법에서는, 처음에 스텝 102(S102)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 홀더(24)를 회전시켜, 웨이퍼 W를 자전시킨 채의 상태에서, 회전 테이블(2)을 CW(시계 방향: clockwise)로 공전시켜 성막을 행한다. 이에 의해, 도 2에 도시된 기판 처리 장치에 있어서, 웨이퍼 W는 흡착 영역 R1, 산화 영역 R2, 플라스마 처리 영역 R3의 순서로 이동한다.
다음으로, 스텝 104(S104)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 홀더(24)를 회전시켜, 웨이퍼 W를 자전시킨 채의 상태에서, 회전 테이블(2)을 CCW(반시계 방향: counterclockwise)로 공전시켜 성막을 행한다. 이에 의해, 도 2에 도시된 기판 처리 장치에 있어서, 웨이퍼 W는 산화 영역 R2, 흡착 영역 R1, 플라스마 처리 영역 R3의 순서로 이동한다.
본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 방법에 대하여, 도 10에 기초하여 보다 상세히 설명한다.
웨이퍼 W를 자전시킨 채, 회전 테이블(2)을 CW(시계 방향)로 공전시킨 경우에는, 도 2에 도시된 기판 처리 장치에 있어서, 웨이퍼 W는 흡착 영역 R1, 산화 영역 R2, 플라스마 처리 영역 R3의 순서로 이동한다. 이 상태에서, 산화실리콘막의 성막을 34.2분간 행한 경우, 웨이퍼 W에 성막되는 산화실리콘막의 막 두께의 평균(AVG)은 21.01㎚이며, 막 두께의 최댓값(Max)은 21.37㎚이며, 막 두께의 최솟값(Min)은 20.93㎚이다. 이 결과로부터, 막 두께의 최댓값과 최솟값의 차(Max-Min)는, 0.44㎚이며, (Max-Min)/AVG로부터 얻어지는 막 두께 분포의 값은 1.052％이다.
또한, 웨이퍼 W를 자전시킨 채, 회전 테이블(2)을 CCW(반시계 방향)로 공전시킨 경우에는, 도 2에 도시된 기판 처리 장치에 있어서, 웨이퍼 W는 산화 영역 R2, 흡착 영역 R1, 플라스마 처리 영역 R3의 순서로 이동한다. 이 상태에서, 산화실리콘막의 성막을 34.2분간 행한 경우, 웨이퍼 W에 성막되는 산화실리콘막의 막 두께의 평균(AVG)은 17.93㎚이며, 막 두께의 최댓값(Max)은 18.10㎚이며, 막 두께의 최솟값(Min)은 17.71㎚이다. 이 결과로부터, 막 두께의 최댓값과 최솟값의 차(Max-Min)는, 0.39㎚이며, (Max-Min)/AVG로부터 얻어지는 막 두께 분포의 값은 1.093％이다.
이상과 같이, 웨이퍼 W를 자전시킨 채의 상태에서, 단순히 회전 테이블(2)을 CW(시계 방향)로 공전시킨 경우나, CCW(반시계 방향)로 공전시킨 경우에서는, 막 두께 분포는 1％ 이상이다.
그런데, 웨이퍼 W를 자전시켜, 회전 테이블(2)을 CW(시계 방향)로 공전시킨 경우에서는, 웨이퍼 W에 있어서의 막 두께 분포는, 도 11에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 W의 중심 부분이 주변 부분보다도 두꺼워져서, 동심원 형상으로 된다. 이에 반하여, 웨이퍼 W를 자전시켜, 회전 테이블(2)을 CCW(반시계 방향)로 공전시킨 경우에서는, 웨이퍼 W에 있어서의 막 두께 분포는, 도 12에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 W의 주변 부분이 중심 부분보다도 두꺼워져서, 동심원 형상으로 된다.
여기서, 웨이퍼 W를 자전시킨 채의 상태에서, 토탈 성막 시간 중 절반을 CW(시계 방향)로 공전시켜 성막하고, 나머지 절반을 CCW(반시계 방향)로 공전시켜 성막을 행한 경우에 대하여 시뮬레이션을 행하였다. 구체적으로는, CW(시계 방향)로 공전시킨 성막 시간 및 CCW(반시계 방향)로 공전시킨 성막 시간을 각각 17.2분으로서 성막을 행하는 경우를 상정하여 시뮬레이션을 행하였다. 따라서, 토탈 성막 시간은 34.4분으로 된다. 이 결과, 도 13에 도시된 바와 같이, 성막되는 산화실리콘막의 막 두께의 평균은 19.47㎚이며, (Max-Min)/AVG로부터 얻어지는 막 두께 분포의 값은 0.685％이다. 이 값은, 도 10에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 W를 자전시킨 채의 상태에서, 회전 테이블(2)을 CW(시계 방향)로 공전시켜 성막을 행한 경우나, 회전 테이블(2)을 CCW(반시계 방향)로 공전시켜 성막을 행한 경우보다도 낮은 값이다. 또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 이 막의 웨이퍼 W를 자전시켜 회전 테이블(2)을 CW(시계 방향)로 공전시킨 상태에서 성막되는 막 두께 등, 웨이퍼 W를 자전시켜 회전 테이블(2)을 CCW(반시계 방향)로 공전시킨 상태에서 성막되는 막 두께 등은, 도 10에 도시된 값의 대략 절반값으로 된다.
일반적으로, 토탈 성막 시간 중 절반을 CW(시계 방향)로 공전시켜 성막하고, 나머지 절반을 CCW(반시계 방향)로 공전시켜 성막을 행한 경우, 막 두께 분포의 값은 평균화된다. 이 때문에, 막 두께 분포의 값은, CW(시계 방향)로 공전시켜 성막한 경우의 막 두께 분포의 값과, CCW(반시계 방향)로 공전시켜 성막한 경우의 막 두께 분포의 값의 대략 중간값으로 된다. 예를 들어, 웨이퍼 W를 자전시키지 않고 CW(시계 방향)로 공전시켜 산화실리콘막을 성막한 경우에 있어서의 산화실리콘막의 막 두께 분포의 값은 7.58％이다. 또한, 웨이퍼 W를 자전시키지 않고 CCW(반시계 방향)로 공전시켜 산화실리콘막을 성막한 경우에 있어서의 산화실리콘막의 막 두께 분포의 값은 11.70％이다. 웨이퍼 W를 자전시키지 않고 토탈 성막 시간 중 절반을 CW(시계 방향)로 공전시켜 성막하고, 나머지 절반을 CCW(반시계 방향)로 공전시켜 성막을 행한 경우에 있어서의 산화실리콘막의 막 두께 분포의 값은 9.20％이다. 이 값은, 웨이퍼 W를 자전시키지 않는 상태에서, CW(시계 방향)로 공전시켜 산화실리콘막을 성막한 경우의 산화실리콘막의 막 두께 분포의 값과, CCW(반시계 방향)로 공전시켜 산화실리콘막을 성막한 경우의 산화실리콘막의 막 두께 분포의 값의 중간값에 가깝다.
이에 반하여, 도 13에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 W를 자전시켜, 토탈 성막 시간 중 절반을 CW(시계 방향)로 공전시켜 성막하고, 나머지의 절반을 CCW(반시계 방향)로 공전시켜 성막을 행한 경우에서는, CW(시계 방향)의 공전이나 CCW(반시계 방향)의 공전만으로 성막한 경우보다도 막 두께 분포의 값은 낮아진다. 또한, 도 14는, 이러한 본 실시 형태에 있어서의 성막 방법에 의해 성막되는 산화실리콘막의 웨이퍼 W에 있어서의 막 두께 분포를 나타낸다.
이것은, 도 11에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 W를 자전시킨 채, 회전 테이블(2)을 CW(시계 방향)로 공전시킨 경우에서는, 웨이퍼 W의 중심 부분이 주변 부분보다도 두꺼워진다. 또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 W를 자전시킨 채, 회전 테이블(2)을 CCW(반시계 방향)로 공전시킨 경우에서는, 웨이퍼 W의 주변 부분이 중심 부분보다도 두꺼워진다. 이 때문에, CW(시계 방향)의 공전의 성막과, CCW(반시계 방향)의 공전에 의한 성막을 행함으로써, 중심 부분과 주변 부분의 막 두께 분포의 균일화가 가능해진다.
도 15는, 웨이퍼 W를 자전시킨 상태에서, CW(시계 방향)의 공전에 의해 성막되는 막 두께와, CCW(반시계 방향)의 공전에 의해 성막되는 막 두께의 비율을 바꾼 것이다. 구체적으로는, 성막되는 산화실리콘막의 막 두께를 19.37㎚로 되도록, CW(시계 방향)의 공전에 의한 성막 시간과 CCW(반시계 방향)의 공전에 의한 성막 시간의 비율을 바꾼 것이다. 도 15의 횡축은, CW(시계 방향)의 공전에 의해 성막되는 산화실리콘막의 막 두께이며, 좌측의 종축은 토탈 성막 시간, 우측의 종축은 막 두께 분포의 값을 나타낸다. 도 15에 기초하면, CW(시계 방향)의 공전에 의한 성막 시간과 CCW(반시계 방향)의 공전에 의한 성막 시간이 동등한 경우(모두 성막 시간이 17.2분인 경우)보다도, CW(시계 방향)의 공전에 의한 성막 시간보다도 CCW(반시계 방향)의 공전에 의한 성막 시간이 약간 긴 쪽이, 막 두께 분포의 값은 낮아진다. 또한, CW(시계 방향)의 공전에 의해 성막되는 막 두께가 약 8.5㎚인 경우가, 막 두께 분포의 값은 가장 낮아, ±0.685％로 된다. 이 경우에 있어서의 CW(시계 방향)의 공전에 의한 성막 시간은 14분이며, CCW(반시계 방향)의 공전에 의한 성막 시간은 21분이며, 토탈 성막 시간은 35분이다.
도 16은, 이 경우에 있어서의 산화실리콘막의 막 두께 및 막 두께 분포의 값을 나타내고 있다. 이와 같이 하여 성막된 산화실리콘막의 막 두께의 평균(AVG)은 19.47㎚, 최댓값(Max)은 19.55㎚, 최솟값(Min)은 19.30㎚이다. 이 결과로부터, 막 두께의 최댓값과 최솟값의 차(Max-Min)는 0.25㎚이며, (Max-Min)/AVG로부터 얻어지는 막 두께 분포의 값은 0.635％이다.
또한, 웨이퍼 W를 자전시키면서 CW(시계 방향)로 공전시켜, 산화실리콘막을 14분간 성막한 경우에 있어서의 산화실리콘막의 막 두께의 평균(AVG)은 8.50㎚, 최댓값(Max)은 8.65㎚, 최솟값(Min)은 8.47㎚로 된다. 이 결과로부터, 막 두께의 최댓값과 최솟값의 차(Max-Min)는 0.18㎚이며, (Max-Min)/AVG로부터 얻어지는 막 두께 분포의 값은 1.052％로 된다.
또한, 웨이퍼 W를 자전시키면서 CCW(반시계 방향)로 공전시켜, 산화실리콘막을 21분간 성막한 경우에 있어서의 산화실리콘막의 막 두께의 평균(AVG)은 10.97㎚, 최댓값(Max)은 11.08㎚, 최솟값(Min)은 10.84㎚로 된다. 이 결과로부터, 막 두께의 최댓값과 최솟값의 차(Max-Min)는 0.24㎚이며, (Max-Min)/AVG로부터 얻어지는 막 두께 분포의 값은 1.093％로 된다.
웨이퍼 W에 있어서, 막 두께 분포의 값은 ±0.75％의 범위 내가 바람직하지만, ±0.7％의 범위 내가 더 바람직하다. 도 15로부터, 막 두께 분포의 값이 ±0.7％의 범위 내로 되는 CW(시계 방향)의 공전에 의한 막 두께는 7.3㎚ 이상, 11㎚ 이하이며, 이 값으로부터, CW(시계 방향)의 공전에 의한 성막 시간의 비율은 34％ 이상, 53％ 이하로 된다. 또한, 막 두께 분포의 값은 ±0.68％의 범위 내가 보다 한층 바람직하고, 이 범위의 CW(시계 방향)의 공전에 의한 막 두께는 7.6㎚ 이상, 10.2㎚ 이하이며, 이 값으로부터, CW(시계 방향)의 공전에 의한 성막 시간의 비율은 36％ 이상, 49％ 이하로 된다. 또한, 막 두께 분포의 값은 ±0.66％의 범위 내가 더 바람직하고, 이 범위의 CW(시계 방향)의 공전에 의한 막 두께는 8.0㎚ 이상, 9.5㎚ 이하이며, 이 값으로부터, CW(시계 방향)의 공전에 의한 성막 시간의 비율은 37％ 이상, 45％ 이하로 된다.
(변형예)
다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 방법의 변형예에 대하여 설명한다. 본 실시 형태는, 웨이퍼 W를 자전시킨 채, 회전 테이블(2)의 공전을 CW(시계 방향)와 CCW(반시계 방향)로 성막하는 것을 복수회, 예를 들어 n회 반복하는 것이다.
이 기판 처리 방법에 대하여, 도 17에 기초하여 설명한다.
처음에, 스텝 202(S202)에 나타낸 바와 같이, i=0으로 초기화한다.
다음으로, 스텝 204(S204)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 홀더(24)를 회전시켜, 웨이퍼 W를 자전시킨 채의 상태에서, 회전 테이블(2)의 공전을 CW(시계 방향)로 성막을 행한다. 이에 의해, 도 2에 도시된 기판 처리 장치에 있어서, 웨이퍼 W는, 흡착 영역 R1, 산화 영역 R2, 플라스마 처리 영역 R3의 순서로 이동한다.
다음으로, 스텝 206(S206)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 홀더(24)를 회전시키고, 웨이퍼 W를 자전시킨 채의 상태에서, 회전 테이블(2)의 공전을 CCW(반시계 방향)로 성막을 행한다. 이에 의해, 도 2에 도시된 기판 처리 장치에 있어서, 웨이퍼 W는, 산화 영역 R2, 흡착 영역 R1, 플라스마 처리 영역 R3의 순서로 이동한다.
다음으로, 스텝 208(S208)에 나타낸 바와 같이, i에 1을 더한 값을 새로운 i로 한다.
다음으로, 스텝 210(S210)에 나타낸 바와 같이, i가 n 이상인지 여부를 판단한다. i가 n 이상인 경우에는, CW(시계 방향)의 공전의 성막과 CCW(반시계 방향)의 공전의 성막이 n회 반복되기 때문에 종료된다. i가 n 미만인 경우에는, 스텝 204로 이행하고, 웨이퍼 W를 자전시킨 채의 상태에서, 회전 테이블(2)의 공전을 CW(시계 방향)로 성막을 행하고, 회전 테이블(2)의 공전을 CCW(반시계 방향)로 성막을 행하는 것을 반복한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은, 상술한 실시 형태로 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시 형태에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.

Claims (5)

  1. 처리실 내에 마련된 기판이 적재되는 회전 테이블과, 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와, 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 갖는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 회전 테이블이 회전축을 중심으로 회전함으로써 상기 회전축을 중심으로 상기 기판을 공전시킴과 함께, 상기 기판이 자전하고, 상기 회전 테이블의 회전에 의해, 상기 기판은 상기 제1 가스가 공급되는 영역을 통과한 후, 상기 제2 가스가 공급되는 영역을 통과함으로써, 상기 기판에는, 상기 제1 가스와 상기 제2 가스의 반응에 의해 생성된 막이 퇴적하여 성막되는 기판 처리 방법이며,
    상기 기판이 자전하고 있는 상태에서, 설정된 제1 성막 시간에 걸쳐서 상기 회전 테이블이 시계 방향으로 복수회 회전하는 것에 의해, 상기 기판에 막이 성막되는 공정과,
    상기 기판이 자전하고 있는 상태에서, 설정된 제2 성막 시간에 걸쳐서 상기 회전 테이블이 반시계 방향으로 복수회 회전하는 것에 의해, 상기 기판에 막이 성막되는 공정을
    갖고,
    상기 제1 성막 시간보다도 상기 제2 성막 시간을 길게 하는, 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스는, 상기 기판의 표면에 흡착하는 원료 가스이며,
    상기 제2 가스는, 상기 기판에 흡착하고 있는 원료 가스와 반응하고, 상기 기판에 막으로서 퇴적하는 반응 생성물을 생성하는 산화 가스인, 기판 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제2 가스 공급부는, 상기 회전 테이블의 주위 방향으로 배치되고, 상기 처리실 내에는, 상기 제1 가스가 공급되는 흡착 영역과, 상기 제2 가스가 공급되는 산화 영역이 형성되어 있으며,
    상기 회전 테이블의 주위 방향에 있어서의 상기 흡착 영역과 상기 산화 영역의 사이에는, 상기 흡착 영역과 상기 산화 영역을 분리하기 위해서 질소 가스를 공급하는 분리 가스 공급부가 마련되어 있는, 기판 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전 테이블의 주위 방향에 있어서의 상기 흡착 영역과 상기 산화 영역의 사이에는, 플라스마가 생성되어 있는 플라스마 처리 영역이 마련되어 있는, 기판 처리 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전 테이블의 상기 회전축을 중심으로 한 시계 방향에 있어서, 상기 회전 테이블의 주위 방향으로, 상기 흡착 영역, 상기 산화 영역, 상기 플라스마 처리 영역이 배치되어 있는, 기판 처리 방법.
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