KR20020096860A - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리장치 - Google Patents

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리장치 Download PDF

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KR20020096860A
KR20020096860A KR1020020015531A KR20020015531A KR20020096860A KR 20020096860 A KR20020096860 A KR 20020096860A KR 1020020015531 A KR1020020015531 A KR 1020020015531A KR 20020015531 A KR20020015531 A KR 20020015531A KR 20020096860 A KR20020096860 A KR 20020096860A
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아사이마사유키
다나카츠토무
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

기판상에 불순물 함유량이 적은 박막을 효율적으로 형성한다. 반응실(31)내에 히터(32)를 설치하고, 반응실(31) 밖에 기판 회전 유닛(33)을 설치하며, 반응실(31)내에 기판 회전 유닛(33)에 의해서 회전되는 서셉터(34)를 설치하고, 서셉터(34)상에 기판(35)을 탑재하고, 서셉터(34)의 상방에 샤워 구멍(37)을 갖는 샤워판(36)을 설치하고, 반응실(31) 밖에 반응 가스 공급 유닛(38)을 설치하고, 반응 가스 공급 유닛(38)과 샤워판(36)을 가스 공급관(39)에 의해서 접속하고, 가스 공급관(39)에 밸브(40)를 설치하고, 반응실(31) 밖에 RPO 유닛(41)을 설치하고, RPO 유닛(41)과 샤워판(36)을 가스 공급관(42)에 의해서 접속하고, 가스 공급관(42)에 밸브(43)를 설치하고, 반응실(31)에 배기관(44)을 설치하며, 성막 공정과 제거 공정을 연속하여 복수회 반복하도록 제어하는 제어 장치(45)를 설치한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR DEVICE AND PROCESSING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판상에 박막을 형성하는 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
도 5는 종래의 기판 처리 장치인 CVD 장치(50)의 일례를 도시하는 개략도이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 반응실(이하에 처리실이라고 칭함)(1)내에 히터(2)가 설치되고, 히터(2)상에 서셉터(3)가 설치되며, 서셉터(3)상에 기판(4)이 탑재되고, 서셉터(3)의 상방에 샤워 구멍(6)을 갖는 샤워판(5)이 설치되고, 샤워판(5)에 가스 공급관(7)이 접속되어 있고, 반응실(1)에 배기관(8)이 설치되어있다.
이 CVD 장치(50)에 있어서는, 기밀한 반응실(1)내의 서셉터(3)상에 기판(4)을 탑재하고, 히터(2)에 의해 기판(4)을 가열하며, 반응 가스로서, 예컨대 유기 액체 원료인 펜타 에톡시 탄탈(분자식: Ta(OC2H5)5, 이하에서 PET라고 함)을 기화한 가스와 O2가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 가스 공급관(7), 샤워판(5)을 거쳐서 기판(4)상에 도입하면, 기판(4)상에서 반응 가스가 화학 반응을 일으켜서, 기판(4)상에 있는 미세한 전기 회로의 패턴상에 탄탈 산화 박막이 형성된다. 또한, 배기 가스는 배기관(8)을 거쳐서 반응실(1)내로부터 제거된다.
그런데, 기판(4)상에 탄탈 산화 박막(11)을 형성했을 때에는, 성막시의 기판(4)의 온도와 단차 피복성(스텝 커버리지 ; step coverage), 즉 도 6에 도시한 기판(4)의 표면상의 탄탈 산화 박막(11)의 막두께(a)에 대한 기판(4)에 형성된 홈의 바닥부의 탄탈 산화 박막(11)의 막두께(b)의 비(b/a)의 관계는 도 7에 도시하는 바와 같이 된다. 즉, 성막시의 기판(4)의 온도가 낮을 때에는, 탄탈 산화 박막(11)의 단차 피복성은 양호해지고, 그 때 탄탈 산화 박막(11)은 비결정 탄탈 산화 박막(이하에서 TaO 박막이라고도 함)으로 된다. 한편, 성막시의 기판(4)의 온도가 높을 때에는, 탄탈 산화 박막(11)은 결정 탄탈 산화 박막(Ta2O5박막)으로 되고, 그 때의 탄탈 산화 박막(11)의 단차 피복성은 불량하게 된다. 또한, 성막시의 기판(4)의 온도가 낮을 때, 예컨대 440℃ 근방일 때에는, 탄탈 산화 박막(11)의 막 응력이 작아져서, 탄탈 산화 박막(11)을 결정화했을 때에 균열이 발생하기 어렵다. 이 때문에, 도 5에 도시한 CVD 장치(50)를 이용하여, 성막시의 기판(4)의 온도를 비교적 낮은 온도, 예컨대 440℃ 근방으로 하여 기판(4)상에 우선 비결정 탄탈 산화 박막을 형성한 후, 비결정 탄탈 산화 박막을 O2분위기중에서 650 내지 800℃ 전후로 가열하는 RTO(래피드 서멀 어닐링 ; rapid thermal oxidation) 처리를 실행함으로써, 비결정 탄탈 산화 박막을 결정화하여 결정 탄탈 산화 박막으로 하고, 이와 같이 하면 기판(4)상에 단차 피복성이 양호한 결정 탄탈 산화 박막을 형성할 수 있다.
한편, 기판(4)상에 탄탈 산화 박막(11)을 형성했을 때에는, 성막시의 기판(4)의 온도와 탄탈 산화 박막(11)중의 C, H 등의 불순물 함유량의 관계는 도 8에 도시하는 바와 같이 된다. 즉, 성막시의 기판(4)의 온도가 낮을 때, 즉 탄탈 산화 박막(11)이 비결정 탄탈 산화 박막으로 될 때에는, 탄탈 산화 박막(11)중의 C, H 등의 불순물 함유량이 많아진다. 바꾸어 말하면, 기판(4)상에 비결정 탄탈 산화 박막을 형성했을 때에는, 비결정 탄탈 산화 박막내에 유기재료인 PET 중에 포함되는 C, H 등의 불순물이 다량으로 포함된다. 이것을 개선하기 위해서, 비결정 탄탈 산화 박막에 RTO 처리를 실시하여, 비결정 탄탈 산화 박막을 결정화함과 동시에 비결정 탄탈 산화 박막중의 C, H 등의 불순물을 제거하는 것이 고려된다. 그러나, RTO 처리에 의한 결정화는 비결정 탄탈 산화 박막의 표면으로부터 내부로 진행되기 때문에, 표면이 결정화되어 버리면 내부에 C, H 등의 불순물이 잔존하게 된다. 또한, 비결정 탄탈 산화 박막을 결정화시키면, 박막을 구성하는 원자간 평균거리가 축소되어, 결정 탄탈 산화 박막의 원자간에는 간극이 없어져 버린다. 그 때문에, 박막중의 불순물 원자가 결정 탄탈 산화 박막의 원자 사이를 통과할 수가 없게 되고, 그 결과로서 결정 탄탈 산화 박막의 내부에 불순물이 잔존하여, 제거하는 것이 곤란하게 된다. 그 결과, 결정 탄탈 산화 박막의 절연성이 저하되어 버린다.
이 때문에, 비교적 얇은 비결정 탄탈 산화 박막의 성막, RTO 처리를 여러번 실행함으로써, 소정 막두께의 결정 탄탈 산화 박막을 성막하는 것이 고려된다.
또한, 도 5에 도시한 CVD 장치(50)에서 비결정 탄탈 산화 박막을 형성한 후에, 산소 래디컬에 의해 박막중의 불순물을 제거하는 RPO(리모트 프라즈마 옥시데이션 ; remote plasma oxidation) 처리를 실행하고, 또한 RTO 처리를 실행하는 것이 고려된다.
도 9는 종래의 CVD 처리, RPO 처리 및 RTO 처리를 실행하는 기판 처리 장치(90)의 일례를 나타내는 개략도이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 로드록실(예비실)(21), 기판 반송실(25), 도 5에 도시한 CVD 장치(50)의 처리실(반응실)(22), RPO 처리실(23) 및 RTO 처리실(24)이 설치되어 있다. 또, 도면에 있어서 화살표는 기판의 반송 경로를 나타낸다.
이 기판 처리 장치(90)에 있어서는, 로드록실(21)로부터 반입된 기판(4)을 CVD 처리실(22)에 반송하고, CVD 처리실(22)에 있어서 기판(4)상에 비결정 탄탈 산화 박막을 형성하며, 다음에 비결정 탄탈 산화 박막이 형성된 기판을 CVD 처리실(22)로부터 RPO 처리실(23)에 반송하고, RPO 처리실(23)에 있어서 비결정 탄탈 산화 박막에 대하여 RPO 처리를 실행하며, 또한 기판을 RPO 처리실(23)로부터 RTO 처리실(24)에 반송하고, RTO 처리실(24)에 있어서 RPO 처리를 실시한 비결정 탄탈 산화 박막에 대하여 RTO 처리를 실행한 후, 로드록실(21)로부터 기판(4)을 반출한다.
이러한 기판 처리 장치에 있어서는, 기판(4)상에 C, H 등의 불순물 함유량이 적은 결정 탄탈 산화 박막을 형성할 수 있다.
그러나, 도 5에 도시한 CVD 장치의 반응실(1)내에서 비결정 탄탈 산화 박막의 성막를 실행한 후, 동일 반응실내에서 연속하여 RTO 처리를 실행하도록 하는 경우, RTO 처리에 의해 반응실(1)의 내벽이나 샤워판(5) 등의 기판(4) 밖에 형성된 비결정 탄탈 산화물이 결정화되고, 그 결정 탄탈 산화물이 박리되어 기판(4)상에 낙하하는 경우가 있다. 따라서, 도 5에 도시한 CVD 처리실과는 별개로 RTO 처리실을 마련할 필요가 있다. 이 때문에, 비결정 탄탈 산화 박막의 성막, RTO 처리를 여러번 실행함으로써, 소정 막두께의 결정 탄탈 산화 박막을 성막하는 경우에는, 여러번 CVD 처리실과 RTO 처리실 사이에서 기판(4)을 반송해야 하고, 기판(4)상에 결정 탄탈 산화 박막을 효율적으로 형성할 수 없다.
또한, 도 9에 도시한 기판 처리 장치(90)에 있어서는, CVD 처리실(22), RPO 처리실(23), RTO 처리실(24) 사이에서 기판(4)을 여러차례 반송해야 하고, 기판(4)상에 결정 탄탈 산화 박막을 효율적으로 형성할 수 없다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 기판상에 유기 재료에 기인하는 C, H 등의 불순물 함유량이 적은 박막을 효율적으로 형성할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 기판상에 비결정 박막을 형성하는 성막 공정과, 상기 성막 공정에 있어서 형성한 상기 비결정 박막중의 특정 원소를 제거하는 제거 공정을 연속하여 여러번 반복한다.
이 경우, 상기 성막 공정과 상기 제거 공정을 동일 반응실내에서 실행하는 것이 바람직하다.
또한, 적어도 상기 제거 공정은 상기 기판을 회전시키면서 실행하는 것이 바람직하다.
또한, 비결정 박막을 형성하는 원료는 유기 원료인 것이 바람직하다.
또한, 상기 성막 공정에 있어서 형성하는 상기 비결정 박막을 비결정 탄탈 산화 박막으로 하여도 무방하다.
또한, 상기 제거 공정을 플라즈마 처리로 하여도 무방하다.
또한, 상기 성막 공정과 상기 제거 공정을 여러번 반복한 후, 상기 기판상에 형성된 상기 비결정 박막을 결정화하는 결정화 처리를 실행하여도 무방하다.
이 경우, 상기 결정화 처리를 RTO 처리로 하여도 무방하다.
또한, 기판 처리 방법에 있어서, 기판상에 비결정 박막을 형성하는 성막 공정과, 상기 성막 공정에 있어서 형성한 상기 비결정 박막중의 특정 원소를 제거하는 제거 공정을 연속하여 여러번 반복한다.
또한, 기판 처리 장치에 있어서, 기판을 처리하는 반응실과, 상기 반응실내에 처리용 가스를 공급하는 가스 공급구와, 배기구와, 플라즈마 발생 장치와, 상기 반응실내에서 상기 기판상에 비결정 박막을 형성하는 성막 공정과 상기 성막 공정에 의해 형성한 상기 비결정 박막중의 특정 원소를 플라즈마 발생 장치를 이용한 플라즈마 처리에 의해 제거하는 제거 공정을 연속하여 여러번 반복하도록 제어하는 제어 장치를 설치한다.
도 1은 본 발명에 따른 CVD 장치를 도시하는 개략도,
도 2는 사이클 처리수와 비결정 탄탈 산화 박막(amorphous tantalum oxide film)중의 불순물 총량과의 관계를 나타내는 그래프,
도 3은 사이클 처리수와 결정 탄탈 산화 박막의 리크 전류와의 관계를 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 도시하는 개략도,
도 5는 종래의 CVD 장치를 도시하는 개략도,
도 6은 기판상에 탄탈 산화 박막을 형성한 상태를 도시하는 단면도,
도 7은 성막시의 기판 온도와 단차 피복성과의 관계를 나타내는 그래프,
도 8은 성막시의 기판 온도와 탄탈 산화 박막의 불순물 함유량과의 관계를 나타내는 그래프,
도 9는 종래의 기판 처리 장치를 도시하는 개략도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
31 : 반응실32 : 히터
33 : 기판 회전 유닛34 : 서셉터
35 : 기판36 : 샤워판
38 : 반응 가스 공급 유닛39 : 가스 공급관
41 : RPO 유닛42 : 가스 공급관
44 : 배기관45 : 제어 장치
51 : 로드록실52 : CVD 처리실
53 : CVD 처리실54 : RTO 처리실
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치인 CVD 장치(10)의 일례를 나타내는 개략도이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 반응실(이하에 처리실이라고도 함)(31)내에 히터(32)가 설치되고, 반응실(31) 밖에 기판 회전 유닛(33)이 설치되며, 반응실(31)내에 기판 회전 유닛(33)에 의해서 회전되는 서셉터(34)가 설치되고, 서셉터(34)는 히터(32)상에 위치한다.
또한, 서셉터(34)상에 반도체 웨이퍼 등의 기판(35)이 탑재되고, 서셉터(34)의 상방에 샤워 구멍(37)을 갖는 샤워판(36)이 설치되며, 반응실(31) 밖에 반응 가스 공급 유닛(38)이 설치되고, 반응 가스 공급 유닛(38)과 샤워판(36)이 가스 공급관(39)에 의해서 접속되고, 가스 공급관(39)에 밸브(40)가 설치되고, 샤워판(36), 가스 공급관(39) 등에 의해 반응실(31)내에 처리용 가스인 반응 가스를 공급하는가스 공급구가 구성되어 있다. 또한, 반응실(31) 밖에 RPO 유닛(플라즈마 발생 장치)(41)이 설치되고, RPO 유닛(41)과 샤워판(36)이 가스 공급관(42)에 의해 접속되고, 가스 공급관(42)에 밸브(43)가 설치되어 있다.
또한, 반응실(31)에 배기관(배기구)(44)이 설치되어 있다. 또한, 반응실(31)내에서 기판(35)상에 비결정 탄탈 산화 박막을 형성하는 성막 공정과, 성막 공정에 의해 형성된 비결정 탄탈 산화 박막중의 특정 원소인 C, H 등을 RPO 유닛(41)을 이용한 플라즈마 처리에 의해 제거하는 제거 공정을 연속하여 여러번 반복하도록 제어하는 제어 장치(45)가 설치되어 있다.
다음에, 도 1에 도시한 CVD 장치(10)의 동작, 즉 본 발명에 관한 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법의 일례에 대하여 설명한다. 우선, 기밀한 반응실(31)내의 서셉터(34)상에 기판(35)을 탑재하고, 기판 회전 유닛(33)에 의해서 서셉터(34)를 회전하며, 히터(32)에 의해 기판(35)을 440℃로 가열한다. 다음에, 이 상태, 즉 기판(35)을 회전함과 동시에 기판(35)을 440℃로 가열한 상태에서, 밸브(40)를 개방하여, 반응 가스 공급 유닛(38)으로부터 반응 가스, 즉 유기 액체 원료인 PET를 기화한 가스와 O2가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 가스 공급관(39), 샤워판(36)을 거쳐서 기판(35)상에 도입함으로써, 기판(35)상에 막두께가 20Å인 비결정 탄탈 산화 박막을 형성한다(성막 공정).
다음에, 성막 공정과 동일한 상태, 즉 기판(35)을 회전함과 동시에 기판(35)을 440℃로 가열한 상태를 유지하면서, 밸브(40)을 폐쇄하여, 반응 가스의 공급을정지한 후, 밸브(43)를 개방하여, RPO 유닛(41)으로부터 산소 래디컬을 가스 공급관(42), 샤워판(36)을 거쳐서 기판(35)상에 도입함으로써, 성막 공정에 있어서 형성한 비결정 탄탈 산화물막에 대하여 RPO 처리를 실행한다(제거 공정). 즉, 성막 공정과 제거 공정을 동일 반응실(31)내에서 실행한다.
그리고, 이러한 비결정 탄탈 산화 박막의 형성과 RPO 처리를 연속하여 실행하는 처리, 즉 사이클 처리를 4회 실행함으로써, 막두께가 80Å인 비결정 탄탈 산화 박막을 형성한다. 즉, 제어 장치(45)에 의해 밸브(40, 43) 등을 제어함으로써, 성막 공정과 제거 공정을 연속하여 여러번 반복한다. 다음에, RTO 처리 장치(도시하지 않음)에 의해 기판(35)상에 형성된 비결정 탄탈 산화 박막에 RTO 처리를 실행함으로써, 비결정 탄탈 산화 박막이 결정 탄탈 산화 박막으로 된다.
이러한 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치에 있어서는, 소정막 두께 80Å의 1/4 막두께인 20Å의 비결정 탄탈 산화 박막에 대하여 RPO 처리를 실행하지만, RPO 처리에 있어서는 박막의 막두께가 얇을수록 단시간에 균일하게 C, H 등의 불순물을 제거할 수 있으므로, 단시간에 C, H 등의 불순물 함유량이 적은 소정막 두께의 비결정 탄탈 산화 박막을 형성할 수 있다.
여기서, 성막 공정과 제거 공정을 연속적으로 반복하여 실행하는 장점에 대하여 설명한다. 깊은 홈에 대하여 커버리지가 양호하게 형성된 TaO 막에 대하여 RPO 처리를 실시하는 경우, 한번에 막두께가 80Å인 비결정 탄탈 산화 박막을 형성한 후에 RPO 처리를 실시하도록 했을 때에는, 막두께가 두껍고, 그 만큼 많은 불순물을 포함하기 때문에, 깊은 홈의 바닥부에 형성된 비결정 탄탈 산화 박막에 산소래디컬이 도달할 때까지, 홈의 입구나 측벽에 형성된 비결정 탄탈 산화 박막중의 C, H 등의 불순물과 산소 래디컬이 반응하는 확률이 높아진다.
따라서, 깊은 홈의 바닥부에 형성된 비결정 탄탈 산화 박막에 산소 래디컬이 공급되기 어렵게 되기 때문에, 단시간에 C, H 등의 불순물을 균일하게 제거할 수 없다. 이에 대하여, 소정 막두께 80Å의 1/4 막두께인 20Å의 비결정 탄탈 산화 박막에 대하여 RPO 처리를 실행했을 때에는, 막두께가 얇고, 그 만큼 막중에 포함되는 불순물도 비교적 적기 때문에, 홈의 입구 부근에서 소비되는 산소 래디컬의 양도 비교적 적어지고, 깊은 홈의 바닥부에 형성된 비결정 탄탈 산화 박막에 산소 래디컬이 공급되기 쉬워지는, 즉 홈의 안쪽에까지 산소 래디컬이 균일하게 잘 도달하게 된다. 따라서, 단시간에 C, H 등의 불순물을 균일하게 제거할 수 있어, 단시간에 C, H 등의 불순물 함유량이 적은 소정 막두께의 비결정 탄탈 산화 박막을 형성할 수 있다.
또한, 반응실(31)내에서 비결정 탄탈 산화 박막을 형성하면, 반응실(31)의 내벽이나 샤워판(36)에도 비결정 탄탈 산화막, 즉 누적 형성막이 형성된다. 그 누적 형성막의 막두께는 기판(35)에 비결정 탄탈 산화 박막을 형성할 때마다 두꺼워지고, 누적 형성막의 막두께의 증가에 따라 누적 형성막중에 포함되는 C, H 등의 불순물량이 증가하기 때문에, 나중에 비결정 탄탈 산화 박막을 형성한 기판(35)일수록, 비결정 탄탈 산화 박막중의 C, H 등의 불순물의 양이 많아져서, 각 기판(35)에 형성된 비결정 탄탈 산화 박막의 불순물 함유량을 일정하게 할 수 없다.
이에 대하여, 동일 반응실(31)내에서 비결정 탄탈 산화 박막을 형성함과 동시에 RPO 처리를 실행하기 때문에, RPO 처리에 의해 누적 형성막중의 불순물까지도 제거할 수 있다. 따라서, 누적 형성막의 막두께가 증가하더라도 누적 형성막중에 포함되는 불순물량이 증가하는 경우가 없기 때문에, 각 기판(35)에 형성된 비결정 탄탈 산화 박막의 불순물 함유량을 일정하게 할 수 있다.
또한, 상기의 CVD 기술을 대신해서 사용하는 ALD(Atomic Layer Deposition)에 있어서는, 낮은 기판의 처리 온도(300℃ 이하)에서 1원자층씩 형성하고, 또한 낮은 반응실내의 압력(10Pa 이하)에서, 표면 반응(흡착 반응)만을 이용하고 있는 것에 대하여, 전술한 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치에서는 수십 원자층씩 비결정 탄탈 산화 박막을 형성하고, 기판(35)의 처리 온도가 높고 (440℃ 근방), 또한 반응실(31)내의 압력이 높으며(50Pa 이상), 표면 반응 및 기상 반응을 이용하는 점에 있어서 크게 다르다.
또한, 성막 공정, 제거 공정을 기판(35)을 회전시키면서 실행하기 때문에, 기판면내에 걸쳐서 균일한 성막를 실행할 수 있고, 또한 불순물 제거도 면내에 걸쳐서 균일하게 실행할 수 있다. 따라서, 기판(35)상에 막질, 불순물 함유량이 균일한 비결정 탄탈 산화 박막, 결정 탄탈 산화 박막을 형성할 수 있다. 또한, 제거 공정을 RPO 처리에 의해 실행하기 때문에, 박막에 손상을 입히지 않고 비결정 탄탈 산화 박막으로부터 효율적으로 불순물을 제거할 수 있다. 또한, 성막 공정과 제거 공정을 여러번 반복한 후, 기판(35)상에 형성된 비결정 탄탈 산화 박막을 결정화하는 결정화 처리를 실행하기 때문에, 기판(35)상에 단차 피복성이 양호하고 또한 불순물 함유량이 적으며 절연성이 양호한 결정 탄탈 산화 박막을 효율적으로 형성할수 있다. 또한, 결정화 처리로서 RTO 처리를 실행하기 때문에, 효율적으로 비결정 탄탈 산화 박막을 결정화할 수 있다.
도 2는 사이클 처리수, 즉 도 1에 도시한 CVD 장치에 의해 비결정 탄탈 산화 박막의 형성과 RPO 처리를 연속적으로 실행하는 처리의 수와 결정 탄탈 산화 박막중의 불순물 총량과의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 그래프로부터 분명한 바와 같이, 사이클 처리수의 증가에 따라 결정 탄탈 산화 박막중의 불순물 총량이 감소한다.
도 3은 사이클 처리수와 결정 탄탈 산화 박막의 누설 전류(A/cm2)와의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 그래프로부터 분명한 바와 같이, 사이클 처리수의 증가에 따라 결정 탄탈 산화 박막의 누설 전류가 감소하고, 결정 탄탈 산화 박막의 절연성이 양호하게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치(40)를 도시하는 개략도이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 로드록실(51), 기판 반송실(55), 도 1에 도시한 CVD 처리실(52, 53) 및 RTO 처리실(54)이 설치되어 있다. 또, 도면에 있어서의 화살표는 기판의 반송 경로를 나타낸다.
이 기판 처리 장치(40)에 있어서는, 로드록실(51)로부터 반입한 기판(35)을 CVD 처리실(52 또는 53)에 반송하고, CVD 처리실(52 또는 53)에 있어서 비결정 탄탈 산화 박막의 형성과 RPO 처리를 연속적으로 실행하는 사이클 처리를 여러번 실행함으로써, 기판(35)상에 비결정 탄탈 산화 박막을 형성하며, 다음에 CVD처리실(52 또는 53)에서 비결정 탄탈 산화 박막을 형성한 기판(35)을 RTO 처리실(54)에 반송하고, RTO 처리실(54)에 있어서 RTO 처리를 실행한 후, 로드록실(51)로부터 기판(35)을 반출한다.
이와 같은 기판 처리 장치(40)에 있어서는, CVD 처리실(52 또는 53)에 있어서 비결정 탄탈 산화 박막의 형성과 RPO 처리를 연속적으로 실행하는 사이클 처리를 여러번 실행함으로써, 기판(35)상에 C, H 등의 불순물 함유량이 적은 비결정 탄탈 산화 박막을 형성할 수 있다. 또한, 도 9에 도시한 기판 처리 장치에 있어서는, 1 기판당 반송 회수가 4회인 것에 대하여, 도 4에 도시한 기판 처리 장치에 있어서는, 1 기판당 반송 회수가 3회이기 때문에, 효율성과 생산성 면에서 종래의 기판 처리 장치와 비교할 때 본 발명의 기판 처리 장치가 보다 향상됨을 알 수 있다.
또, 전술한 실시예에 있어서는, 유기 액체 원료인 PET를 이용하여 기판(35)상에 탄탈 산화 박막을 형성하는 경우에 대하여 설명했지만, 상이한 원료를 이용하여 기판상에 다른 박막을 형성하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또, 유기원료를 이용하여 성막를 실행하는 경우에, 형성한 막중에 불순물이 취입되는 비율이 높아지기 때문에, 본 발명은 유기 재료를 이용하는 경우에 적용하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 전술한 실시예에 있어서는, 제거 공정으로서 RPO 처리를 실행했지만, 제거 공정으로서 다른 플라즈마 처리를 실행하여도 무방하다. 또한, 전술한 실시예에 있어서는, 결정화 처리로서 RTO 처리를 실행했지만, 결정화 처리로서 RTO 처리 이외의 결정화 처리를 실행하여도 무방하다.
본 발명에 관한 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치에 있어서는, 기판상에 유기 원료에 기인하는 C, H 등의 불순물량이 적은 비결정 박막을 효율적으로 형성할 수 있다.
또한, 성막 공정과 제거 공정을 동일 반응실내에서 실행했을 때에는, 기판 반송 시간을 생략할 수 있고, 또한 제거 공정에 의해 반응실내에 부착된 누적 형성막중의 불순물까지도 제거할 수 있기 때문에, 각 기판에 형성된 비결정 박막중의 불순물의 양을 일정하게 할 수 있다.
또한, 적어도 제거 공정을 기판을 회전시키면서 실행했을 때에는, 불순물 C, H 등을 기판면내에 걸쳐서 균일하게 제거할 수 있고, 기판상에 막질이 균일한 비결정 박막을 형성할 수 있다.
또한, 성막 공정에 있어서 형성하는 비결정 박막을 비결정 탄탈 산화 박막으로 했을 때에는, 기판상에 불순물량이 적은 비결정 탄탈 산화 박막을 효율적으로 형성할 수 있다.
또한, 제거 공정을 플라즈마 처리로 했을 때에는, 비결정 박막으로부터 효율적으로 불순물을 제거할 수 있다.
또한, 성막 공정과 제거 공정을 여러번 반복한 후, 기판상에 형성된 비결정 박막을 결정화하는 결정화 처리를 실행했을 때에는, 기판상에 단차 피복성이 양호하고 또한 불순물량이 적은 결정 박막을 효율적으로 형성할 수 있다.
또한, 결정화 처리를 RTO 처리로 했을 때에는, 효율적으로 비결정 박막을 결정화할 수 있다.

Claims (9)

  1. 기판상에 비결정 박막을 형성하는 성막 공정과, 상기 성막 공정에 있어서 형성한 상기 비결정 박막중의 특정 원소를 제거하는 제거 공정을 연속하여 여러번 반복하는 것을 특징으로 하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성막 공정과 상기 제거 공정을 동일 반응실내에서 실행하는 것을 특징으로 하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    적어도 상기 제거 공정은 상기 기판을 회전시키면서 실행하는 것을 특징으로 하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 성막 공정에 있어서 형성하는 상기 비결정 박막은 비결정 탄탈 산화 박막인 것을 특징으로 하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제거 공정은 플라즈마 처리인 것을 특징으로 하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 성막 공정과 상기 제거 공정을 여러번 반복한 후, 상기 기판상에 형성된 상기 비결정 박막을 결정화하는 결정화 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 결정화 처리는 RTO 처리인 것을 특징으로 하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  8. 기판상에 비결정 박막을 형성하는 성막 공정과, 상기 성막 공정에 있어서 형성한 상기 비결정 박막중의 특정 원소를 제거하는 제거 공정을 연속하여 여러번 반복하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  9. 기판을 처리하는 반응실과, 상기 반응실내에 처리용 가스를 공급하는 가스 공급구와, 배기구와, 플라즈마 발생 장치와, 상기 반응실내에서 상기 기판상에 비결정 박막을 형성하는 성막 공정과 상기 성막 공정에서 형성한 상기 비결정 박막중의 특정 원소를 플라즈마 발생 장치를 이용한 플라즈마 처리에 의해 제거하는 제거 공정을 연속하여 여러번 반복하도록 제어하는 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
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