KR20060019536A - 원료 가스와 반응성 가스를 사용하는 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 원료 가스와 반응성 가스를 이용하여, 피 처리체(예를 들면 반도체 웨이퍼)에 대하여 성막 처리 등을 실행하기 위한 처리 장치에 관한 것이다. 이 장치는, 내부에 피 처리체(W)를 수용하는 처리 용기(22), 처리 용기내로 원료 가스 및 반응성 가스를 각각 선택적으로 공급하는 원료 가스 공급계(50) 및 반응성 가스 공급계(52), 그리고 처리 용기내의 대기를 진공 배기하기 위한, 진공 펌프(44,46)를 갖는 진공 배기계(36)를 구비한다. 이 장치는 또한, 원료 가스 및 반응성 가스를, 각각의 가스 공급계로부터 각각의 처리 용기를 우회하여 진공 배기계에 선택적으로 유동시키는 원료 가스 바이패스계(62) 및 반응성 가스 바이패스계(66)를 구비한다. 각각의 바이패스계(62,66)에는, 각각 닫힌 상태에서, 진공 배기계로의 원료 가스 및 반응성 가스의 유출을 방지하는 원료 가스 유출 방지 밸브(X1) 및 반응성 가스 유출 방지 밸브(Y1)가 설치된다.

Description

원료 가스와 반응성 가스를 사용하는 처리 장치{TREATING DEVICE USING RAW MATERIAL GAS AND REACTIVE GAS}
본 발명은 원료 가스와 반응성 가스(환원 가스나 산화 가스 등)를 사용하여, 예를 들면 반도체 웨이퍼에 대한 성막 처리 등을 실행하기 위한 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 집적 회로를 제조하기 위해서는 반도체 웨이퍼 등의 피 처리체에, 성막 처리, 에칭 처리, 열 처리, 개질 처리, 결정화 처리 등의 각종의 낱장 처리를 반복 실행하여 원하는 집적 회로를 형성하게 된다. 전술한 것과 같은 각종의 처리를 실행하는 경우에, 그 처리 종류에 대응하여 필요한 처리 가스, 예를 들면 성막 처리의 경우에는 성막 가스를, 개질 처리의 경우에는 오존 가스 등을, 결정화 처리의 경우에는 N2 가스 등의 불활성 가스나 O2 가스 등을 각각 처리 용기내로 도입한다.
예를 들면, 반도체 웨이퍼에 대하여 1장마다 열 처리를 실시하는 낱장식 처 리 장치를 예로 들면, 진공 흡인 가능하도록 이루어진 처리 용기내에, 예를 들면 저항 가열 히터 등을 내장한 탑재대를 설치하고, 이 상면에 반도체 웨이퍼를 탑재한 상태에서 소정의 처리 가스를 흘려 보내, 소정의 프로세스 조건하에서 웨이퍼에 각종의 열 처리를 실시하게 된다[예를 들면, 일본 특허 공개 제 2002-256440 호 공보].
이 경우, 배선 패턴의 오목부 또는 배선 패턴간의 오목부, 또한 각종 홀(hall) 등의 오목부를 매설하기 위해서는, 예를 들면 W(텅스텐), WSi(텅스텐 실리사이드), Ti(티탄), TiN(티탄나이트라이드), TiSi(티탄 실리사이드), Cu(동), Ta2O5(탄탈 옥사이드) 등의 금속 또는 금속 화합물을 퇴적시켜서 박막을 형성하는 것이 행하여지고 있다. 전술한 각종의 박막 내, 비저항이 작고, 막부착 온도 역시 낮게 종료하는 등의 이유로 텅스텐 막이 다용되어 있으며, 이러한 종류의 텅스텐 막을 형성하기 위해서는 원료 가스로서 WF6 (육불화 텅스텐)을 이용하고, 이것을 수소, 실란, 디클로로실란 등에 의해 환원하여 텅스텐 막을 퇴적시킨다.
또한, 전기적 특성이 양호한 절연막(유전체막)을 형성하는 일례로서, 예를 들면 ZrCl4나 ZrBr4 등의 할로겐 금속 화합물의 원료 가스와, 오존이나 H2O2 등의 반응성 가스를 사용하여 ZrO2 등의 고유전체막을 퇴적시킨다(일본 특허 공개 제 2002-151489 호 공보).
그런데, 반도체 집적 회로의 고집적화 및 고미세화에 따라, 각층의 박막화가 추진되고 있을 뿐만 아니라, 배선 패턴 등의 선폭의 축소화 및 콘택트 홀이나 비아 홀(via hall) 등의 각종 홀 직경 역시 축소화가 요청된다.
이러한 상황에서, 웨이퍼상의 퇴적막을 보다 박막화하더라도 막 두께의 면내 균일성 및 퇴적막의 전기적 특성을 더욱 높게 유지하는 성막 방법으로서, 예를 들면 일본 특허 공개 제 2002-151489 호 공보에 개시되어 있는 것과 같이, 진공 흡인 가능하도록 이루어진 처리 용기내에, 저항 가열 히터가 내장된 기판 유지대를 설치하고, 이 처리 용기내에 종류가 다른 복수의 처리 가스, 예를 들면 ZrCl4 가스와 오존을 서로 교대로 간헐적으로 유동시키면서 상기 기판 유지대 상에 유지된 반도체 웨이퍼 표면에 1분자층 정도 두께의 ZrO2 박막을 반복해 적층하도록 한 처리 방법이 알려져 있다.
그런데, 원료 가스, 예를 들면 ZrCl4와, 반응성 가스, 예를 들면 오존을 교대로 간헐적으로 처리 용기내에 도입할 경우에는, 실제로 처리 용기내로 가스를 공급하기 직전에, 매번 수초 정도 가스를 퍼뜨리는 자유 유동(free flow) 조작을 실행하는 것이 필요하다. 이 자유 유동 조작을 통해 가스 유량을 안정화시켜, 막 두께 등의 균일성을 높이기 위해서다. 이 자유 유동 조작시에 유동한 가스는, 처리 용기내에 흘러드는 일없이 이를 우회하여 진공 배기계로 직접 배출된다.
이 점에 대해서, 도 8 및 도 9를 참조해서 간단히 설명한다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)를 수용하는 처리 용기(2)내는, 진공 펌프(4)를 설치한 진공 배기계(6)에 의해 진공흡인이 가능하게 된다. 이 처리 용기(2)에는 원료 가스로서, 예를 들면 ZrCl4를 공급하는 원료 가스 공급계(8)와, 반응성 가스로 서, 예를 들면 오존(O3)을 공급하는 반응성 가스 공급계(10)가 각각 접속되어 있다. 또한, 각 가스 공급계(8, 10)와 상기 진공 배기계(6)를 연결하도록 바이패스 관(12, 14)이 설치된다. 또한, 상기 진공 배기계(6)에는 배기 가스 중의 잔류 가스를 연소 제거 등을 위한 제해 장치(5)가 설치된다.
원료 가스 공급계(8), 반응성 가스 공급계(10) 및 각각의 바이패스 관(12, 14)에는 각각 개폐 밸브(V1 내지 V4)가 설치된다. 각 개폐 밸브(V1 내지 V4)를 적당히 개폐 조작함으로써, 각각의 질량 유량 제어기(MFC)에 의해 유량 제어된 ZrCl4 가스와 O3 가스를, 도 9에 도시하는 바와 같이 처리 용기(2)내에 교대로 간헐적으로 유동시킨다. 이로써, 웨이퍼(W) 상에 박막을 1층마다 퇴적하도록 한다. 이 경우, 각각의 가스를 펄스 형상으로 각각 유동시키기 직전에 몇초간 정도에 걸쳐서 자유 유동 조작을 실행한다. 이 자유 유동 조작에 의해 흐르는 가스는 각 바이패스 관(12, 14)을 통해서 처리 용기(2)를 거치는 일없이, 직접 진공 배기계(6)측으로 배출된다.
이 경우, 처리 용기(2)내에는 양 가스가 도 9에 도시하는 바와 같이 개별적으로 흐른다. 그러나, 진공 펌프(4)를 구비한 진공 배기계내에는 양 가스가 동시에 흘러 들어오는 경우가 반복하여 발생한다. 그 결과, 이 진공 펌프(4)내에서 양 가스가 반응하여 퇴적물을 발생시키고, 이 퇴적물이 진공 펌프(4)내의 회전 구동계에 부착되어 진공 펌프(4)에 손상을 주는 문제가 발생한다. 특히, 진공 펌프(4)내에는 프로세스 온도, 예를 들면 410℃ 정도까지는 상승하지 않지만, 가스 압축에 의해 내부 온도가 어느 정도, 예를 들면 100℃~190℃ 정도까지 상승하는 경향이 있기 때문에 퇴적물의 생성이 보다 촉진된다.
이 경우, 도 9에 도시하는 양 가스의 공급 간격(펄스 간격)(P1)을 크게 설정하면 양 가스가 혼합해서 반응하는 것은 방지할 수 있다. 그러나 이런 방식으로는 처리 시간이 지나치게 길어져 처리량(throughput)이 감소하므로 채택할 수 없다. 또한, 진공 펌프(4)의 전단에 트랩 장치를 설치하는 것도 고려된다. 그러나, 이 경우에는 공간을 차지할뿐만 아니라, 정기적으로 트랩 장치를 교환하지 않으면 안되므로, 유지 보수가 번잡해지고, 더욱이 비용이 들고, 처리량도 감소한다.
발명의 요약
본 발명은, 이상과 같은 문제점에 착안하여, 이것을 유효하게 해결하도록 창안된 것이다. 본 발명의 목적은 진공 배기계내에 원료 가스와 반응성 가스가 동시에 흘러 들어오지 않도록 함으로써, 진공 펌프내에서 고장의 원인이 되는 불필요한 퇴적물이 생성되는 것을 방지할 수 있는 처리 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 하나의 목적은 배기 가스 안에서 불순물 가스를 제거하는 트랩 장치의 유지 보수 빈도를 제어할 수 있는 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 내부에 피 처리체를 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기내로 원료 가스를 선택적으로 공급하는 원료 가스 공급계와, 상기 처리 용기내로 반응성 가스를 선택적으로 공급하는 반응성 가스 공급계와, 상기 처리 용기내의 대기를 진공 배기하기 위한 진공 펌프를 갖는 진공 배기계와, 상기 원료 가스를 상기 원료 가스 공급계로부터 상기 처리 용기를 우회해서 상기 진공 배기계로 선택적으 로 유동시키는 원료 가스 바이패스계와, 상기 반응성 가스를 상기 반응성 가스 공급계로부터 상기 처리 용기를 우회해서 상기 진공 배기계로 선택적으로 유동시키는 반응성 가스 바이패스계와, 상기 원료 가스 바이패스계에 설치되고 닫힌 상태에서, 상기 진공 배기계로의 상기 원료 가스의 유출을 방지하는 원료 가스 유출 방지 밸브와, 상기 반응성 가스 바이패스계에 설치되고 닫힌 상태에서, 상기 진공 배기계로의 상기 반응성 가스의 유출을 방지하는 반응성 가스 유출 방지 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 처리 장치가 제공된다.
이 처리 장치에 의하면, 진공 배기계의 진공 펌프내에 각 바이패스계를 통해서 원료 가스와 반응성 가스가 동시에 흘러 들어오지 않도록 할 수 있다. 이로써, 진공 배기계내에서 진공 펌프의 고장의 원인이 되는 퇴적물이 생성되는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 동일한 이유에 의해, 종래의 진공 배기계에서 필요한 트랩 장치를 불필요하게 할 수 있다.
이 처리 장치는 상기 진공 펌프내에 상기 원료 가스와 상기 반응성 가스가 동시에 흘러 들어오지 않도록 상기 원료 가스 공급계, 상기 반응성 가스 공급계, 상기 원료 가스 유출 방지 밸브 및 상기 반응성 가스 유출 방지 밸브를 제어하는 가스 공급 제어부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이 가스 공급 제어부는, 상기 처리 용기내로 상기 원료 가스와 상기 반응성 가스를 교대로 간헐적으로 유동시키는 동시에 상기 원료 가스를 상기 처리 용기내로 유동시키는 때에는 상기 반응성 가스의 유량을 안정화시키기 위해서, 상기 반응성 가스 유출 방지 밸브가 닫힌 상태에서 상기 반응성 가스 바이패스계에 상기 반 응성 가스를 도입하고, 상기 반응성 가스를 상기 처리 용기내로 유동시키는 때에는, 상기 원료 가스의 유량을 안정화시키기 위해서, 상기 원료 가스 유출 방지 밸브가 닫힌 상태에서 상기 원료 가스 바이패스계에 상기 원료 가스를 도입하는 것과 같은 제어를 실행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가스 공급 제어부는, 상기 처리 용기내로의 상기 원료 가스의 공급을 정지해서, 일정한 지연 시간이 경과한 후에, 상기 반응성 가스 유출 방지 밸브를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환하고, 상기 처리 용기내로의 상기 반응성 가스의 공급을 정지하고나서 일정한 지연 시간이 경과한 후에, 상기 원료 가스 유출 방지 밸브를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환하는 것과 같은 제어를 실행하는 것이 바람직하다.
상기 원료 가스 바이패스계에 원료 가스 버퍼 탱크(gas buffer tank)가 설치되고, 상기 반응성 가스 바이패스계에 반응성 가스 버퍼 탱크가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 반응성 가스는 환원 가스 또는 산화 가스이다.
예를 들면, 상기 원료 가스는 WF6 가스이며, 상기 환원 가스는 실란계 가스 또는 수소 가스이다.
상기 진공 배기계에 배기 가스 중의 불순물 가스를 제거하는 제해 장치가 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우, 진공 배기계에 원료 가스와 반응성 가스가 동시에 흘러 들어오지 않기 때문에, 제해 장치에 있어서 SiH4 등의 불순물 가스의 연 소 분해 효율이 오르고, 보다 우수한 효율로 제해 처리를 실행할 수 있다. 따라서, 상기 처리의 처리량을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 내부에 피 처리체를 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기내로 원료 가스를 선택적으로 공급하는 원료 가스 공급계와, 상기 처리 용기내로 반응성 가스를 선택적으로 공급하는 반응성 가스 공급계와, 상기 처리 용기내의 대기를 진공 배기하기 위한 제 1 진공 펌프 및 배기 가스 중의 불순물 가스를 제거하는 제 1 트랩 장치를 갖는 진공 배기계와, 상기 반응성 가스를 상기 반응성 가스 공급계로부터 상기 처리 용기를 우회해서 상기 진공 배기계로 선택적으로 유동시키는 반응성 가스 바이패스계와, 상기 원료 가스를 상기 원료 가스 공급계로부터 상기 처리 용기를 우회해서 선택적으로 배기하기 위한 제 2 진공 펌프를 갖는 불필요한 원료 가스 배기계를 구비한 것을 특징으로 하는 처리 장치가 제공된다.
이 처리 장치에 의하면, 예를 들면 유량 안정화를 목적으로하여 원료 가스를 유동시킬 때에는, 불필요한 원료 가스 배기계를 통해서 원료 가스를 배출할 수 있다. 이 때문에, 진공 배기계(제 1)의 트랩 장치의 부담이 경감되는 결과, 그 트랩 장치의 유지 보수 빈도를 감소시키는 것이 가능해진다.
이 처리 장치에 있어서는, 상기 불필요한 원료 가스 배기계에, 배기 가스 중의 불순물 가스를 제거하는 제 2 트랩 장치가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 반응성 가스 바이패스계의 하류측은 상기 제 1 트랩 장치보다 하류측에서 상기 진공 배기계에 접속되어 있는 것이 바람직하다.
상기 불필요한 원료 가스 배기계의 하류측은 상기 제 1 트랩 장치보다 하류 측에서 상기 진공 배기계에 접속되어 있는 것이 바람직하다.
상기 불필요한 원료 가스 배기계의 하류측은 제해 장치를 거쳐서 대기측으로 개방할 수 있다.
예를 들면, 상기 원료 가스는 TiCl4 가스이며, 상기 반응성 가스는 NH3 가스이다.
도 1은 본 발명에 의한 처리 장치의 제 1 실시 형태를 도시하는 모식도,
도 2는 도 1에 도시하는 장치에 있어서, 처리 용기내로의 각 가스의 공급 상태를 도시하는 타이밍 차트,
도 3은 도 1에 도시하는 장치에 있어서, 각 밸브의 개폐 동작과 각 가스의 흐름 상태를 도시하는 도표,
도 4는 도 1에 도시하는 장치와의 비교 예로서의 처리 장치의 모식도,
도 5는 도 4에 도시하는 처리 장치에 있어서, 각 밸브의 개폐 조작과 각 가스의 흐름 상태를 도시하는 도표,
도 6은 본 발명에 의한 처리 장치의 제 2 실시 형태를 도시하는 모식도,
도 7은 도 6에 도시하는 장치를 이용하여 실행되는 성막 처리에 있어서의 각각의 가스의 흐름 상태 등을 도시하는 도표,
도 8은 종래의 낱장식 처리 장치를 도시하는 모식도,
도 9는 도 8에 도시하는 장치에 있어서, 각각의 가스의 공급 상태를 도시하는 타이밍 차트,
도 10은 종래의 다른 처리 장치를 도시하는 모식도다.
이하, 본 발명에 의한 처리 장치의 실시 형태를 첨부 도면에 근거해서 상술한다.
제 1 실시 형태
우선, 도 1 내지 도 3에 도시하는 본 발명의 제 1 실시 형태에 대해서 설명한다. 상기 제 1 실시 형태에서는 원료 가스로서의 WF6 가스와, 반응성 가스로서의 환원 가스인 SiH4 가스를, 서로 공급 시기를 엇갈리게 간헐 공급하여 텅스텐 막[정합막(mating film)]을 형성할 경우를 예로 들어서 설명한다.
우선, 도 1에 도시하는 바와 같이, 이 처리 장치(20)는 내부가 진공흡인 가능하게 이루어진 통체 형상의 처리 용기(22)를 갖고 있다. 이 처리 용기(22)의 내부에는 상면에 피 처리체인 반도체 웨이퍼(W)를 탑재하기 위한 탑재대(24)가 설치되는 동시에 이 탑재대(24)에는 가열 수단으로서, 예를 들면 저항 가열 히터(26)가 매설되도록 설치되어 있어, 상기 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열해서 유지할 수 있게 되어 있다. 또한, 이 가열 수단으로서 저항 가열 히터 대신 가열 램프를 사용할 수 있다.
상기 처리 용기(22)의 측벽에는 웨이퍼(W)를 반출입시킬 때에 개폐되는 게이트 밸브(28)가 설치된다. 또한, 이 처리 용기(22)의 천장부에는 웨이퍼 처리시에 필요한 각종의 가스를 상기 청장부 중으로 도입하기 위한 가스 도입 수단으로서 예를 들면 샤워 헤드부(30)가 설치되어 있어, 다수의 가스 분사 구멍(30A)으로부터 각종 가스를 처리 용기(22)내로 분사해서 도입할 수 있도록 되어 있다. 상기 샤워 헤드부(30)의 구조로서는, 상기 가스 분사 구멍(30A)이 종횡 매트릭스 형상으로 다수 형성되어 있어, 내부의 확산실이 하나인 경우 또는 복수로 분리 구획되어서 가스가 여기에서 혼합하지 않도록 한 것 등이 있고, 확산실이 분리 구획되어 있을 경우에는 가스 분사 구멍(30A)으로부터 각각의 가스가 분사된 후에 비로소 혼합되게 된다. 이러한 가스 공급 형태를, 이른바 포스트 믹스(post mix)라 칭한다. 또한, 본 실시예에서는 도시되지 않았지만, 이 포스트 믹스에서 각각의 가스가 공급된다. 또한, 가스 도입 수단으로서는 이러한 종류의 샤워 헤드 구조에 한정되지 않고, 예를 들면 노즐로부터 가스를 공급하도록 해도 좋다.
또한, 상기 처리 용기(22)의 바닥부(32)에는 배기구(34)가 형성되어 있어, 이 배기구(34)에 상기 처리 용기(22)내의 대기를 진공 배기하는 진공 배기계(36)가 연결된다. 구체적으로는, 상기 진공 배기계(36)는 상기 배기구(34)에 접속되는 비교적 대구경의 배기관(38)을 갖고 있다. 이 배기관(38)에는 그 상류측에서 하류측을 향해서, 예컨대 밸브 개방 정도가 조정 가능하게 이루어져 처리 용기(22)내의 압력을 제어하는 버터플라이 밸브로 이루어진 압력 제어 밸브(40), 이 배기관(38)내를 필요에 따라 개폐하는 차단 밸브(42), 예를 들면 기계식 가압 펌프(mechanical booster pump)로 이루어진 상류측 진공 펌프(44) 및 예컨대 건식 펌프(dry pump)로 이루어진 하류측 진공 펌프(46)가 순차적으로 설치된다. 또한, 하류측 진공 펌프(46)의 하류측의 진공 배기계(36)에는 배기 가스 중에 포함되는 SiH4 등의 불순물 가스를 산화 연소 분해해서 제거하는 제해 장치(47)가 설치된다.
한편, 상기 샤워 헤드부(30)에는 상기 처리 용기(22)내로 원료 가스를 선택적으로 공급하는 원료 가스 공급계(50)와 상기 처리 용기(22)내로 반응성 가스를 선택적으로 공급하는 반응제 가스 공급계(52)가 각각 설치된다. 더 나아가, 이 샤워 헤드부(30)에는 그 밖에 필요한 가스를 공급하는 계로서, 예를 들면 H2 가스를 공급하는 H2 가스 공급계(54)나 불활성 가스, 예를 들면 N2 가스를 공급하는 N2 가스 공급계(도시하지 않음)가 설치된다. 또한, 상기 원료 가스나 반응성 가스에는 필요에 따라 캐리어 가스가 첨가된다. 또한, 본 실시예에서 원료 가스로서는, 예를 들면 WF6 가스를 사용할 수 있고, 상기 반응성 가스로서는 환원 가스인 예컨대 SiH4 가스가 사용되어, 열 CVD에 의해 텅스텐 막을 형성하게 되어 있다.
구체적으로는, 상기 원료 가스 공급계(50)는 상기 샤워 헤드부(30)에 접속되는 원료 가스 공급관(56)을 구비하고, 이 원료 가스 공급관(56)에는 그 상류측에서 하류측을 향해서 원료 가스 밸브(56A), 질량 유량 제어기와 같은 원료 가스 유량 제어기(56) 및 밸브로 이루어진 원료 가스용 제 1 전환 밸브(X3)가 순차적으로 설치되어 있다.
또한, 상기 반응성 가스 공급계(52)는 상기 샤워 헤드부(30)에 접속되는 반응성 가스 공급관(58)을 구비하고, 이 반응성 가스 공급관(58)에는 그 상류측에서 하류측을 향해서 반응성 가스 밸브(58A), 질량 유량 제어기와 같은 반응성 가스 유량 제어기(58B) 및 밸브로 이루어진 반응성 가스용 제 1 전환 밸브(Y3)가 순차적으로 설치되어 있다.
또한, 상기 H2 가스 공급계(54)는 상기 샤워 헤드부(30)에 접속되는 H2 가스 공급관(60)을 구비하고, 이 H2 가스 공급관(60)에는 그 상류측에서 하류측을 향해서 H2 가스 밸브(60A) 및 질량 유량 제어기와 같은 H2 가스 유량 제어기(60B)가 순차적으로 설치되어 있다.
그리고, 상기 처리 용기(22)를 우회시키기 위해서, 상기 원료 가스 공급계(50)와 상기 진공 배기계(36)를 연통하여 원료 가스 바이패스계(62)가 설치되어 있어, 여기에 원료 가스를 선택적으로 유동시키도록 되어 있다. 구체적으로는, 상기 원료 가스 바이패스계(62)는 상기 원료 가스 유량 제어기(56B)와 원료 가스 제 1 전환 밸브(X3) 사이의 원료 가스 공급관(56)으로부터 분기되는 원료 가스 바이패스 관(64)을 구비하고, 이 원료 가스 바이패스 관(64)의 하류측은 상기 차단 밸브(42)와 상류측 진공 펌프(44) 사이의 배기관(38)에 접속해서 연통되어 있다. 그리고 이 원료 가스 바이패스 관(64)의 상류측에는 밸브로 이루어진 원료 가스 제 2 전환 밸브(X2)가 설치되어 있다.
또한, 상기 처리 용기(22)를 우회시키기 위해서, 상기 반응성 가스 공급계(52)와 상기 진공 배기계(36)를 연통해서 반응성 가스 바이패스계(66)가 설치되어 있어, 여기에 반응성 가스를 선택적으로 유동시키도록 되어 있다. 구체적으로는, 상기 반응성 가스 바이패스계(66)는 상기 반응성 가스 유량 제어기(58B)와 반응성 가스 제 1 전환 밸브(Y3) 사이의 반응성 가스 공급관(58)으로부터 분기되는 반응성 가스 바이패스 관(68)을 구비하고, 이 반응성 가스 바이패스 관(68)의 하류측은 상기 차단 밸브(42)와 상류측 진공 펌프(44) 사이의 배기관(38)에 접속해서 연통되어 있다. 그리고, 이 반응성 가스 바이패스 관(68)의 상류측에는 밸브로 이루어진 반응성 가스 제 2 전환 밸브(Y2)가 설치되어 있다. 또한, 필요에 따라 상기 H2 가스 공급관(60)에도 전술한 것 같은 바이패스 관을 설치해도 좋다.
그리고, 상기 원료 가스 바이패스 관(64)의 최하류측, 즉 이 원료 가스 바이패스 관(64)과 배기관(38)의 합류부의 직전에, 원료 가스의 유출을 방지하기 위해서 본 발명의 특징인 원료 가스 유출 방지 밸브(X1)가 설치된다. 또한, 이 원료 가스 유출 방지 밸브(X1)의 바로 상류측에 필요에 따라 소정의 용량을 갖는 원료 가스 버퍼 탱크(70)가 설치되어 있어, 상기 원료 가스 유출 방지 밸브(X1)가 닫힌 상태라도 상기 원료 가스 버퍼 탱크(70)내에 일시적으로 원료 가스를 저장해 둠으로써 상기 원료 가스 바이패스 관(64)에 일시적으로 원료 가스를 따라 흐를 수 있는 것, 즉 자유 유동 조작을 할 수 있게 되어 있다.
또한, 상기 반응성 가스 바이패스 관(68)의 최하류측, 즉 이 반응성 가스 바이패스 관(68)과 배기관(38)의 합류부의 직전에 원료 가스의 유출을 방지하기 위해서 본 발명이 특징으로 하는 반응성 가스 유출 방지 밸브(Y1)가 설치된다. 또한, 이 반응성 가스 유출 방지 밸브(Y1)의 바로 상류측에 필요에 따라 소정의 용량을 갖는 반응성 가스 버퍼 탱크(72)가 설치되어 있어, 상기 반응성 가스 유출 방지 밸브(Y1)가 닫힌 상태에서도 상기 반응성 가스 버퍼 탱크(72)내에 일시적으로 반응성 가스를 저장해 둠으로써 상기 반응성 가스 바이패스 관(68)에 일시적으로 반응성 가스를 따라 흐를 수 있는 것, 즉 자유 유동 조작을 할 수 있게 되어 있다.
그리고 이들 가스 공급계를 제어하기 위해서, 예를 들면 마이크로 컴퓨터 등으로 이루어진 가스 공급 제어부(74)가 설치된다. 구체적으로는, 이 가스 공급 제어부(74)는 상기 원료 가스 공급계(50)[원료 가스 제 1 전환 밸브(X3)를 포함], 상기 원료 가스 바이패스계(62)[원료 가스 제 2 전환 밸브(X2)를 포함], 상기 반응성 가스 공급계(52)[반응성 가스 제 1 전환 밸브(Y3)를 포함], 상기 반응성 가스 바이패스계[반응성 가스 제 2 전환 밸브(Y2)를 포함], 원료 가스 유출 방지 밸브(X1) 및 반응성 가스 유출 방지 밸브(Y1) 등을 직접 개폐 제어하게 된다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 처리 장치를 이용하여 실행하는 성막 방법에 대해서 설명한다.
여기에서는 성막 방법의 일례로서, 도 2에 도시하는 바와 같이 막의 정합을 실행하기 위한 초기 텅스텐 막을 형성하는 초기 텅스텐 막 형성 공정을 실행하고, 그 후에 주 텅스텐 막을 형성하는 주 텅스텐 막 형성 공정을 연속적으로 실행하는 경우를 예로 들어서 설명한다. 이 경우, 프로세스 압력은 예를 들면 1000Pa 정도, 프로세스 온도는 예를 들면 410℃ 정도이지만, 이들 값은 특별히 한정되지 않는다.
도 2는 처리 용기(22)내로 흘러 들어오는 각각 가스의 공급 상태를 도시하는 타이밍 차트이며, 도시하는 것과 같이 초기 텅스텐 막 형성 공정에서는 원료 가스인 WF6 가스와 반응성 가스로서 환원 가스인 SiH4 가스를 교대로 서로 타이밍을 엇갈리게 하여 간헐적으로 공급하고 있다. 즉, WF6 가스의 공급과 SiH4 가스의 공급을 교대로 실행하고, 이러한 반복 공정 사이에 퍼지 공정(purge process)(80)을 실행한다. 이러한 퍼지 공정(80)에서는, 예를 들면 N2 가스를 공급해서 잔류 가스를 진공흡인함에 의해 실행한다. 여기서 1회당의 WF6 가스 및 SiH4의 가스 각각의 공급 기간(T1, T3) 및 퍼지 기간(T2)의 길이는, 예를 들면 각각 모두 해서 1.5초 정도이며, 예를 들면 WF6 가스를 1회 처리 용기(22)내에 공급하면 WF6 가스의 분자가 웨이퍼 표면에 1층정도 부착되고, 처리 용기(22)내의 잔류 가스를 배출한 후에 SiH4 가스를 1회 공급하면 이 SiH4 가스가 웨이퍼 표면에 부착되어 있었던 WF6 가스와 반응해서 여기에, 예를 들면 1분자, 혹 수분자 정도에 해당하는 두께의 매우 얇은 텅스텐 막이 형성되게 된다. 이러한 텅스텐 막이 반복하여 적층된다. 예를 들면, 1 사이클, 즉 WF6 가스와 SiH4 가스의 1회 공급에서 형성되는 텅스텐 막의 두께는 프로세스 조건에도 의하지만, 예를 들면 10Å정도이다.
전술한 바와 같이, 소정의 사이클, 예를 들면 20~30 사이클정도, 초기 텅스텐 막의 형성을 실행한 후에, WF6 가스와 H2 가스를 동시에 처리 용기(22)내로 유동시키고, 성막율이 높은 상태에서 주 텅스텐 막을 형성하게 된다.
여기서, 상기 초기 텅스텐 막 형성 공정에 있어서, 상기한 각 사이클에서 WF6 가스, SiH4 가스를 처리 용기(22)내로 실제로 유입시키기 전에, 각각 몇초간, 예를 들면 3초간정도, 자유 유동을 매번 실행하여 WF6 가스나 SiH4 가스의 유량을 안정화시킨다. 이 자유 유동 시에 유동되는 WF6 가스나 SiH4 가스는 전술한 바와 같이, 처리 용기(22)내에 유동되는 일없이, 각 바이패스 관(64, 68)을 통해서 직접 진공 배기계(36)로 배출된다. 이 때, 본 발명에 있어서는, WF6 가스와 SiH4 가스가 동시에 진공 배기계(36)내로 흘러 들어오지 않도록 밸브 각각의 개폐 동작을 제어하게 된다.
초기 텅스텐 막 형성 공정의 구체적인 동작에 대해서 설명하면, 처리 중에 진공 배기계(36)의 각 진공 펌프(44, 46)는 연속 구동된다. 이 경우, 당연한 것으로서 배기관(38)의 차단 밸브(42)는 열린 상태가 유지되어 있다. 그리고, WF6의 원료 가스 공급계(50)의 원료 가스 밸브(56A) 및 SiH4의 반응성 가스 공급계(52)의 반응성 가스 밸브(58A)는 동시에 열린 상태가 된다.
그런데 이러한 상태에서, WF6 가스를 처리 용기(22)내로 유동시킬 경우에는, 원료 가스 공급관(56)에 설치되는 원료 가스 제 1 전환 밸브(X3)는 열린 상태가 되고, 원료 가스 바이패스 관(64)에 설치되는 원료 가스 제 2 전환 밸브(X2)는 닫힌 상태로 된다. 또 역으로, WF6 가스를 처리 용기(22)내로는 유동시키지 않고 원료 가스 바이패스 관(64)측에 유동시키거나 또는 도입할 경우에는, 원료 가스 제 1 전환 밸브(X3)는 닫힌 상태가 되고, 원료 가스 제 2 전환 밸브(X2)는 열린 상태가 된다.
여기에서 중요한 점은, 자유 유동을 실행하는 경우에, 이 원료 가스 제 2 전환 밸브(X2)를 열린 상태로 두고 원료 가스 바이패스 관(64)측에 WF6 가스를 도입해도, 이 하류측의 원료 가스 유출 방지 밸브(X1)는 닫힌 상태를 유지하고 있어, WF6 가스를 진공 배기계(36)측으로 유출하지 않도록 한다는 점이다. 이 경우, 상기 원료 가스 유출 방지 밸브(X1)를 닫힌 상태로 있게하더라도, WF6 가스가 이 원료 가스 바이패스 관(64)측에 흘러 들어와서 도입되는 것을 보증하기 위해서, 소정 용량의 원료 가스 버퍼 탱크(70)가 설치된다. 바꾸어 말하면, 이 원료 가스 버퍼 탱크(70)를 설치함으로써, 원료 가스 유출 방지 밸브(X1)가 닫힌 상태로 있더라도, 이 원료 가스 바이패스 관(64)측에 WF6 가스를 단 시간 동안만이라면 자유 유동으로서 유동시키는 것이 가능해진다. 이 점은, SiH4 가스를 유동시킬 경우에도 같다. 즉, SiH4 가스를 처리 용기(22)내로 유동시킬 경우에는, 반응성 가스 공급관(58)에 설치되는 반응성 가스 제 1 전환 밸브(Y3)는 열린 상태가 되고 반응성 가스 바이패스 관(68)에 설치되는 반응성 가스 제 2 전환 밸브(Y2)는 닫힌 상태가 된다. 또 역으로, SiH4 가스를 처리 용기(22)내에는 유동시키지 않고 반응성 가스 바이패스 관(68)측에 유동시키거나 또는 도입할 경우에는, 반응성 가스 제 1 전환 밸브(Y3)는 닫힌 상태가 되고, 반응성 가스 제 2 전환 밸브(Y2)는 열린 상태가 된다.
여기에서 중요한 점은 자유 유동을 실행하는 경우에, 이 반응성 가스 제 2 전환 밸브(Y2)를 열린 상태로서 반응성 가스 바이패스 관(68)측에 SiH4 가스를 도입해도, 이 하류측의 반응성 가스 유출 방지 밸브(Y1)는 닫힌 상태를 유지하고 있어, SiH4 가스를 진공 배기계(36)측으로 유출하지 않도록 하는 점이다. 이 경우, 상기 반응성 가스 유출 방지 밸브(Y1)가 닫힌 상태로 있더라도, SiH4 가스가 이 반응성 가스 바이패스 관(68)측으로 흘러 들어와서 도입되는 것을 보증하기 위해서, 소정 용량의 반응성 가스 버퍼 탱크(72)가 설치된다. 바꾸어 말하면, 이 반응성 가스 버퍼 탱크(72)를 설치하고 있으므로, 반응성 가스 유출 방지 밸브(Y1)가 닫힌 상태로 있더라도, 이 반응성 가스 바이패스 관(68)측에 SiH4 가스를 단 시간 동안만이라면 자유 유동로서 유동시키는 것이 가능해진다.
또한, 각 버퍼 탱크(70, 72)에 저장된 가스를 진공 배기계(36)측에 퍼뜨리는 타이밍은 동종의 가스가 처리 용기(22)내로 공급될 때에 각각의 가스 유출 방지 밸브(X1, Y1)를 열린 상태로 하는 것이 좋다.
여기서 상기 각각의 밸브의 실제의 개폐 동작 및 각각의 가스가 흐르는 상태에 대해서 도 3 역시 참조해서 구체적으로 설명한다.
도면 중, "자유 유동"은 자유 유동 조작을 실행하고 있는 상태를 도시하고, "유동"은 처리 용기(22)내로 가스를 공급하고 있는 상태를 도시하고 있다. 여기에서 각각의 가스의 자유 유동은 각각 3초간 실행하고, 그 후, 유동으로서 1.5초간만 가스를 처리 용기(22)내로 유동시키고 있다. 각각의 밸브 및 전환 밸브의 개폐 상태는 "○"표시가 열린 상태를 도시하고, "×"표시가 닫힌 상태를 도시하고 있다.
그리고, 처리 용기(22), 각각의 바이패스 관(64, 68), 각각의 진공 펌프(44, 46)에 실제로 가스가 흘러 들어오고 있는가의 여부를 사선의 유무에 의해 도시하고 있으며, 사선 부분은 가스의 흐름이 존재하는 것을 나타내고 있다.
우선 초기 단계로서, 단계(1, 2)에 도시하는 바와 같이, WF6 가스에 관해서, 밸브(X1, X2)는 열린 상태, 밸브(X3)는 닫힌 상태로서, 바이패스 관(64) 및 진공 펌프(44, 46)에 WF6 가스를 유동시켜 자유 유동을 실행하고, 이 가스 유량을 안정화시킨다. 이 때, SiH4 가스에 관해서는, 밸브(Y2, Y3)는 닫힌 상태로, 밸브(Y1)를 열린 상태로서 바이패스 관(68) 및 반응성 가스 버퍼 탱크(72)내를 충분히 진공흡인해서 다음 자유 유동의 조작에 대비한다.
다음으로 단계(3)에서는, WF6 가스에 관해서는 밸브(X1)는 열린 상태를 유지한 채, 밸브(X2)를 열린 상태로부터 닫힌 상태로, 밸브(X3)를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 각각 전환한다. 이로써, WF6 가스에 관해서는 바이패스 관(64)으로의 흐름은 정지하지만, 즉 자유 유동은 정지하지만, 처리 용기(22)내로 흘러서 유동이 실행된다. 그리고 진공 펌프(44, 46) 측에도 WF6 가스는 흐르고 있다. 이 때, 밸브(X1)는 열린 상태로 있기 때문에, 앞서 자유 유동 시에 바이패스 관(64)내나 원료 가스 버퍼 탱크(70)내에 유동하여 저류하고 있었던 WF6 가스는 진공흡인하여 배출되어 고진공이 되고, 다음 자유 유동의 조작에 대비한다.
이에 대하여, SiH4 가스에 관해서는, 밸브(Y3)는 닫힌 상태를 유지해서 처리 용기(22)내로는 가스를 유동시키지 않고, 밸브(Y2)를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환하는 동시에 밸브(Y1)를 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환하고, 이로써 SiH4 가스가 고진공으로 이루어진 반응성 가스 바이패스 관(68)내 및 반응성 가스 버퍼 탱크(72)내에 흘러 들어오는 것에 의해, 자유 유동이 행하여진다. 이 때, 전술한 바와 같이 밸브(Y1)는 닫힌 상태므로, 이 SiH4 가스가 진공 펌프(44, 46) 측에 흐를 일은 없고, 따라서 WF6 가스가 흐르고 있는 이 펌프(44, 46)내 및 진공 배기계(36)내에서 텅스텐 막이 부착될 일은 없다.
다음으로, 단계 4에서는 WF6 가스에 관해서는, 밸브(X2)는 닫힌 상태를, 밸브(X1)는 열린 상태를 각각 유지한 채, 밸브(X3)를 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환한다. 이로써, 처리 용기(22)내로의 WF6 가스의 공급은 정지됨과 동시에, 도시하지 않는 N2 가스 등을 처리 용기(22)내로 공급하는 등에 의해 처리 용기(22)내의 잔류 가스를 진공흡인하여 배제한다. 이 때, 진공 펌프(44, 46)내에는, 처리 용기(22)내의 잔류 WF6 가스가 흘러 들어 오고 있는 동시에 원료 가스 바이패스 관(64)내나 원료 가스 버퍼 탱크(70)내는 잇따라 진공되어 더욱 고진공으로 이루어져 다음 자유 유동 조작에 대비한다.
이에 대하여, SiH4 가스에 관해서는, 앞서의 단계(3)의 상태를 그대로 유지해서 자유 유동 조작을 계속한다. 즉, 이 단계 4는 도 2 중의 퍼지 공정(80)에 대응한다.
다음으로 단계 5에서는, WF6 가스에 관해서는 밸브(X3)는 닫힌 상태를 유지한 채, 밸브(X1)를 열린 상태로부터 닫힌 상태로, 밸브(X2)를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 각각 전환한다. 이로써, WF6 가스가 고진공으로 이루어지고 있는 원료 가스 바이패스 관(64)내 및 원료 가스 버퍼 탱크(70)내에 흘러 들어오는 것에 의해, 자유 유동이 행하여진다. 이 때, 전술한 바와 같이 밸브(X1)는 닫힌 상태이므로 진공 펌프(44, 46) 측에 흐를 일은 없으므로, SiH6 가스가 흐르고 있는 이 펌프(44, 46)내에서 텅스텐 막이 부착될 일은 없다.
이에 대하여, SiH4 가스에 관해서는 밸브(Y1) 및 밸브(Y3)는 닫힌 상태로부터 열린 상태로 각각 전환하고, 밸브(Y2)는 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환한다. 이로써, 처리 용기(22)내로 SiH4 가스를 흘려서 유동을 실행함과 동시에, 반응성 가스 바이패스 관(68)에의 SiH4 가스의 공급을 정지해서 자유 유동을 종료한다. 이 때, 밸브(Y1)는 열린 상태므로 반응성 가스 바이패스 관(68)내나 반응성 가스 버퍼 탱크(72)내는 진공되어서 고진공으로 이루어지고, 다음 자유 유동 조작에 대비한다. 그리고, 이 단계 5의 경우에, 처리 용기(22)내에서는, 앞서 단계(3)의 경우에 웨이퍼(W)의 표면에 부착된 WF6 가스와 여기에서 공급된 SiH4 가스가 반응해서 얇은 텅스텐 막이 형성된다.
다음으로 단계 6에서는, WF6 가스에 관해서는, 각 밸브(X1, X2, X3)는 이전의 단계 5의 상태를 그대로 유지해서 자유 유동 조작을 계속한다.
이에 대하여, SiH4 가스에 관해서는, 밸브(Y1)는 열린 상태를, 밸브(Y2)는 닫힌 상태를 각각 유지하고, 밸브(Y3)가 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환될 수 있다. 이로써, 처리 용기(22)내에의 SiH4 가스의 공급은 정지됨과 동시에, 도시하지 않는 N2 가스 등을 처리 용기(22)내로 공급하면서 진공흡인 등으로 처리 용기(22)내의 잔류 가스를 배제한다. 이 때, 진공 펌프(44, 46)내에는, 처리 용기(22)내의 잔류 SiH4 가스가 흘러 들어 오고 있는 동시에, 반응성 가스 바이패스 관(68)내나 반응성 가스 버퍼 탱크(72)내는 진공되어서 더욱 고진공으로 이루어져 다음 자유 유동 조작에 대비한다. 즉, 이 단계 6은 도 2 중의 퍼지 공정(80)에 대응한다. 여기서 상기 단계 3 내지 단계 6이 1 사이클을 형성하고, 이후는, 이 사이클이 필요 회수, 예를 들면 20~30회 정도 되풀이해 실행된다.
이렇게, 처리 용기(22)내로 원료 가스와 반응성 가스(여기서는 환원 가스)를 간헐적으로 교대로 타이밍을 엇갈리게 반복하여 공급하는 것에 의해 성막할 경우에 있어서, 처리 용기(22)내로 각각의 가스를 공급하기 직전에 각각 자유 유동 조작을 반복 실행해도, 진공 펌프(44, 46)를 포함하는 진공 배기계(36)에 상기 양 가스가 혼합 상태에서 동시에 흐르는 것을 방지할 수 있기 때문에, 상기 각각의 진공 펌프(44, 46)내에서 예를 들면, 텅스텐 막 등이 형성되어 부착되는 일이 없고, 각각의 진공 펌프(44, 46) 등을 포함하는 진공 배기계(36)에 손상을 주는 것을 방지 할 수 있다.
여기에서, 도 4 및 도 5에 도시하는 비교 예와, 본 발명의 제 1 실시 형태에 의한 처리 장치에 의한 각각의 성막 처리를 실행하여 비교한 것으로써, 그 평가 결과에 대해서 설명한다.
도 4에 도시하는 처리 장치는 도 1에 도시하는 본 발명의 처리 장치로부터 원료 가스 유출 방지 밸브(X1), 원료 가스 버퍼 탱크(70), 반응성 가스 유출 방지 밸브(Y1) 및 반응성 가스 버퍼 탱크(72)를 설치하지 않고 제거한 점이외는, 모두 도 1에 도시하는 처리 장치의 구성과 같으므로 도 4에서는 동일 구성 부분에 동일 부호가 표시된다.
이 처리 장치에 의하면, 도 5에 도시하는 바와 같이, 각 단계(3, 5, 7, 9, 11, 13 …)에 있어서의 자유 유동과 유동과의 동시조작의 경우에는, 진공 펌프(44, 46)내에는 양 가스가 혼합 상태로 유입하고, 이 때에 텅스텐 막이 생성 부착되어 각각의 펌프(44, 46)에 손상을 준다.
각 처리 장치에 있어서, 진공 배기계(36)의 상류측 진공 펌프(44)의 전단에 가열형 트랩을 설치해서 텅스텐 막을 포집하면서 6 시간의 성막 프로세스를 실행했다. 그 결과, 비교 예의 처리 장치에서는 6.7g의 포집량을 얻을 수 있었지만, 본 발명의 처리 장치에서는, 거의 포집량이 없었고, 본 발명의 처리 장치의 유효성을 확인할 수 있었다.
또, 본 실시형태에서는, 각 바이패스 관(64, 68)에 각각 버퍼 탱크(70, 72)를 설치했지만, 각 바이패스 관(64, 68)의 내경이 충분히 굵어서 배관 길이에서, 각 버퍼 탱크(70, 72)의 용량에 해당하는 배관 용량을 확보할 수 있을 경우에는, 이 버퍼 탱크(70, 72)를 설치하지 않아도 좋다.
여기서, 상기 각각의 버퍼 탱크(70, 72)의 설계의 일례에 대해서 설명한다. 가스 유량을 제어하는 질량 유량 제어기와 같은 유량 제어기(56B, 58B)는, 이 부분의 유속이 음속에 달해서 음속 노즐 상태를 유지하기 위해서는, 상하류의 압력비가 0.5 이하가 되도록 설정할 필요가 있다.
여기서 질량 유량 제어기의 최대 유량을 450sccm, 자유 유동을 실행하는 시간을 3초로 가정하고, 질량 유량 제어기의 1차측 압력을 70000Pa 이라고 하면, 2차측 압력을 35000Pa 이하로 유지할 필요가 있다. 그리고 WF6 가스가 자유 유동으로 흐르는 유량 Q[Pa·m3/sec]는 이하의 수학식 1로 주어진다.
수학식 1
Q=450×10-6×101325/60=0.76pa·m3/sec
따라서, 자유 유동 기간에서 흐르는 양 Pv[Pa·m3]은 아래와 같이 된다.
수학식 2
Pv=3×Q=2.28Pa·m3
따라서 보일 샤를의 법칙에 의해 버퍼 탱크의 필요한 최소 용량 V는 다음과 같아진다.
수학식 3
V=Pv/△P=2.28/35000=6.5×10-5m3
또한, 본 실시예의 가스 공급 제어부(74)에 의해 각 밸브의 개폐를 제어할 때, 각 밸브의 개폐 조작을 자동 타이머를 이용하여 실행하도록 해도 좋다. 예를 들면 원료 가스 유출 방지 밸브(X1)를 반응성 가스 제 1 전환 밸브(Y3)와 연동시켜, 예컨대 밸브(Y3)가 열림으로 전환될 때에 밸브(X1)를 닫히도록 전환하고, 밸브(Y3)가 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환되었을 때에, 1.5초의 지연 후에 밸브(X1)를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환되도록 한다.
마찬가지로, 반응성 가스 유출 방지 밸브(Y1)를 원료 가스 제 1 전환 밸브(X3)와 연동시켜, 예컨대 밸브(X3)가 열림으로 전환될 때에 밸브(Y1)를 닫히도록 전환하고, 밸브(X3)가 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환되었을 때에, 1.5초의 지연 후에 밸브(Y1)를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환되도록 한다.
또한, 본 실시예에서는 각 가스의 공급 기간(T1, T3) 및 퍼지 정도의 기간(T2)(도 1 참조)을 각각 모두 1.5초로 설정했을 경우를 예로 들어서 설명했지만, 이것은 단지 일례를 게시한 것에 지나지 않고, 이 수치례에 한정되지 않는 것은 물론이다. 또 자유 유동의 기간도 3초에 한정되지 않는 것은 물론이다.
또한, 여기에서는 원료 가스로서 WF6 가스를 공급하고, 반응성 가스로서 환원 가스가 되는 SiH4 가스를 공급했지만, 환원 가스로서는 SiH4 가스에 한정되지 않고, H2 가스, 디실란, 디클로로실란 등을 이용하여도 좋다. 또 원료 가스로서 다른 가스 종, 예를 들면 ZrCl4를 이용하여 산화에 의해 성막을 실행할 경우에는, 반응성 가스로서 산화 가스, 예를 들면 03을 사용해도 좋다.
제 2 실시 형태
다음으로, 도 6 및 도 7에 도시하는 본 발명의 제 2 실시 형태에 대해서, 도 10에 도시하는 종래 예도 참조해서 설명한다. 이 제 2 실시 형태의 목적은, 진공 배기계에 설치되어 있는 트랩 장치의 유지 보수 빈도를 감소시키는 것이다. 또한, 여기에서는 TiCl4 가스와 NH3 가스를 이용하여 열 CVD에 의해 TiN막을 성막 할 경우를 예로서 설명한다.
도 10에 도시하는 종래의 처리 장치의 처리 용기(22)내의 구성은, 도 1에서의 구성과 같으므로, 여기에서는 도 1과 같은 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 상기 처리 용기(22)내의 샤워 헤드부(30)에는 원료 가스로서, 예를 들면 TiCl4 가스를 공급하는 원료 가스 공급계(90)가 접속되어 있다. 그리고 이 원료 가스 공급계(90)의 도중에는, 유량 제어를 실행하는 질량 유량 제어기와 같은 유량 제어기(92A)가 설치됨과 동시에 이 유량 제어기(92A)의 상류측에는 밸브(94)가 설치되어, 하류측에는 제 1 전환 밸브(96A)가 설치되어 있다.
또한 이 샤워 헤드부(30)에는, 반응성 가스로서, 예를 들면 NH3 가스를 공급하는 반응성 가스 공급계(98)가 접속되어 있다. 이 NH3 가스는 대 유량을 사용할 경우와 소 유량을 사용할 경우가 있고, 각각의 사용량의 영역에 대응시킨 2개의 유량 제어기(100A, 100B)가, 상기 반응성 가스 공급계(98)의 도중에 병렬로 설치됨과 동시에 각 유량 제어기(100A, 100B)의 상류측에는, 각 밸브(102A, 102B)가 설치되어 있어, 이들 밸브(102A, 102B)를 전환하는 것에 의해, 제어 유량의 영역을 선택할 수 있게 되어 있다. 예를 들면, 한쪽의 유량 제어기(100A)는 대 유량 영역을 제어 대상으로 하고, 다른쪽의 유량 제어기(100B)는 소 유량 영역을 제어 대상으로 한다. 그리고 이 반응성 가스 공급계(98)의 최하류이며 샤워 헤드부(30)의 상류측에는 제 1 전환 밸브(104A)가 설치되어 있다.
한편, 처리 용기(22)의 배기구(34)에 접속되는 진공 배기계(36)에는 상류측에서부터 순차적으로, 압력 제어 밸브(40), 차단 밸브(42), 트랩 장치(106), 건식 펌프와 같은 진공 펌프(108) 및 제해 장치(47)가 설치된다. 트랩 장치(106)는 배기 가스 안에서 불순물 가스, 예를 들면 잔류하는 원료 가스나 그 반응 부 생성물 가스를 제거하는 것이다. 또한, 제해 장치(47)는 배기 가스 중에 잔류하는 불순물 가스를, 예를 들면 연소함으로써 제거하는 것이다. 또한, TiCl4 가스를 더욱 용이하게 트랩 시키기 위해서, 이것을 반응하는 가스로서 NH3 가스를, 필요에 따라 상기 트랩 장치(106)의 상류측에 도입할 수 있게 되어 있다. 또한, 상기 트랩 장치(106)의 바로 상류측 및 바로 하류측에는 트랩 장치(106)를 유지 보수할 때 가스 유로를 차단하는 밸브(108A, 108B)가 각각 설치되어 있다.
그리고, 상기 원료 가스 공급계(90)의 유량 제어기(92A)의 하류측과 상기 진공 배기계(36)의 트랩 장치(106)의 바로 상류측 사이에는 원료 가스 바이패스 관(110)이 접속되어 있는 동시에 이 원료 가스 바이패스 관(110)의 최상류측에는 제 2 전환 밸브(96B)가 설치되어 있어, 상기 제 1 및 제 2 전환 밸브(96A, 96B)를 전환하는 것에 의해, 원료 가스를 처리 용기(22)내로 유동시키거나 또는 원료 가스 바이패스 관(110)에 유동시키는 것에 의해 처리 용기(22)를 우회시키게 되어 있다. 또한, 이 원료 가스 바이패스 관(110)은 주로 원료 가스류를 안정화시킬 때에 원료 가스를 처리 용기(22)내에 통과시키는 일없이 유동시킬 때에 채택할 수 있다.
또한, 상기 반응성 가스 공급계(98)의 양쪽 유량 제어기(100A, 100B)의 하류측과 상기 진공 배기계(36)의 트랩 장치(106)의 바로 하류측 사이에는 반응성 가스 바이패스계로서 반응성 가스 바이패스 관(112)이 접속되어 있는 동시에 이 반응성 가스 바이패스 관(112)의 최상류측에는 제 2 전환 밸브(104B)가 설치되어 있어, 상기 제 1 및 제 2 전환 밸브(104A, 104B)를 전환하는 것에 의해, 반응성 가스를 처리 용기(22)내로 유동시키거나 또는 반응성 가스 바이패스 관(112)으로 유동시킴으로써, 처리 용기(22)를 우회시키게 되어 있다. 또한, 이 반응성 가스 바이패스 관(112)은 주로 반응성 가스류를 안정화시킬 때에 반응성 가스를 처리 용기(22)내로 통과시키는 일없이 유동시킬 때에 채택할 수 있다.
여기서 반응성 바이패스 관(112)의 하류측을 트랩 장치(106)의 하류측에 접속하는 이유는 NH3 가스를 여기로 유동시켜도 반응 부 생성물을 생성하지 않으므로, 트랩 장치(106)에 통과시키는 일없이 배출하기 때문이다. 또한, 상기 트랩 장치(106)에서는 TiCl4 가스나 이 반응 부 생성물인 NH4Cl, TiClx(티탄 염화물), TiO2(티탄 산화물) 등이 제거되게 된다.
그런데, 이 처리 장치를 이용하여 열 CVD에 의해 TiN막을 성막 처리할 경우, 실제의 성막 때문에 처리 용기(22)내에 유동하여 배출되는 잔류TiCl4 가스나 반응 부 생성물의 가스도, 유량을 안정화시키기 위해서 원료 가스 바이패스 관(110)내를 흐른 TiCl4 가스도 모두 트랩 장치(106)내로 흘러 들어 오고, 여기에서 전술한 것 같이 제거되게 된다.
이 때문에, 트랩 장치(106)내의 포집물의 양이 단 시간에 대량으로 되어 버리기 때문에, 트랩 장치(106)의 유지 보수 작업의 빈도가 높아져, 그 결과, 처리 장치의 가동율의 저하를 야기한다. 또한, 반응 부 생성물이 다량으로 흐르므로 배관내를 차단하는 등의 단점도 발생한다.
이상의 문제점을 해결하기 위해서, 이 제 2 실시 형태의 처리 장치는 도 6에 도시하는 바와 같이 구성되어 있다. 도 6에 있어서, 도 10에 도시하는 구성과 동일구성 부분에 대해서는 동일 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.
도 6에 도시하는 처리 장치에서는 도 10에 있어서 원료 가스 바이패스 관(110)대신에, 불필요한 원료 가스 배기계(120)를 설치하고 있다. 구체적으로는 이 불필요한 원료 가스 배기계(120)는 도 10에 도시하는 원료 가스 바이패스 관(110)과 같이, 원료 공급계(90)로부터 분기시킨 가스 배관(122)을 갖고 있다. 그리고 이 가스 배관(122)에는 그 상류측에서 순차적으로 원료용 가스용의 제 2 트랩 장치(124), 원료 가스용의 제 2 진공 펌프(126) 및 원료 가스용 제해 장치(128)가 설치된다. 원료용 가스용 제 2 트랩 장치(124)는 진공 배기계(36)의 제 1 트랩 장치(106)와 같은 구성이다. 또한, 원료 가스용의 제 2 진공 펌프(126)는 제 1 진공 펌프(106)와 같이 건식 펌프와 같은 진공 펌프이다. 또한, 원료 가스용 제해 장치(128)는 배기 가스 중의 불순물 가스(TiCl4)를, 예를 들면 연소에 의해 제거하는 것이다. 그리고 상기 제 2 트랩 장치(124)의 바로 상류측 및 바로 하류측에는 이 트랩 장치(124)의 유지 보수 시 등에 닫히는 밸브(130A, 130B)가 각각 설치되어 있다.
불필요한 원료 가스 배기계(120)의 하류측은 제해 장치(128)를 거쳐서 대기측으로 개방되어 있다. 그리고 TiCl4의 가스 유량을 안정화시킨다, 이른바 자유 유동시에는 TiCl4 가스를 불필요한 원료 가스 배기계(120)를 통해서 계 밖의 대기중으로 배출하도록 되어있다. 또한, 여기에서도 TiCl4 가스를 보다 트랩시키기 쉽도록 하기 위해서, 이것을 반응하는 가스로서 NH3 가스를, 필요에 따라 상기 트랩 장치(106) 및 원료용 가스용 트랩 장치(124)의 상류측에 각각 도입할 수 있게 되어 있다. 또한, 도시되지 않고 있지만, 실제로는 불활성 가스로서 예를 들면 N2 가스를 처리 용기(22)내로 공급하는 공급계도 설치된다.
다음으로, 이 처리 장치를 이용하여 실행되는 성막 방법의 일례에 대해서 도 7을 참조해서 설명한다. 여기에서는 처리 용기(22)내에 원료 가스인 TiCl4 가스와 반응성 가스인 NH3 가스를 교대로 유동시켜 얇은 TiN막을 1층씩 적층할 경우를 예로 들어서 설명한다.
우선 단계 1의 "예열(Preheat)"에서 저항 가열 히터(26)를 가동시켜 탑재대(24) 및 이 위로 탑재한 웨이퍼(W)를 가열하여 소정의 온도로 유지한다. 이 시간은 예를 들면 10sec정도이다. 이 때, 대 유량용 및 소 유량용의 양쪽 유량 제어기(100A, 100B)를 거쳐서 각각 유량 제어하면서 NH3 가스를 처리 용기(22)내로 유동시킨다. 또한, 진공 배기계(36) 역시 구동하여 진공흡인하는 것은 물론이다. 그 후, 소 유량의 NH3 가스는 이 가스 유량을 안정화시키기 위해서 유량 제어기(100B)에 의해 계속적으로 유동시켜지고, 성막에 불필요한 때에는 처리 용기(22)내로 흐르는 일없이 반응성 가스 바이패스 관(112)을 통해서 배출되는 것은 전술한 대로다.
다음으로, 단계 2의 "퍼지 1(Purge 1)"에서 TiCl4 가스를 유동시키기 시작하고, 이 가스를 처리 용기(22)내로 들어가는 일없이 자유 유동으로서 불필요한 원료 가스 배기계(120)의 가스 배관(122)에 유동시킨다. 또 NH3 가스에 대해서는 이 제 1 및 제 2 전환 밸브(104A, 104B)를 전환하고, 지금까지 처리 용기(22)내로 흐르고 있었던 NH3 가스를, 반응성 가스 바이패스 관(112)측으로 전환하여 흐르는 자유 유동을 실행한다. 또한, 여기에서는 대 유량의 NH3 가스의 공급을 정지한다. 이 때의 TiCl4 가스의 유량은 5~100sccm의 범위, 예를 들면 50sccm이며, 이 처리 시간은 0.1~15sec의 범위, 예를 들면 10sec이다.
다음으로, 단계 3의 "안정 1(stable 1)"에서 상기 단계 2의 상태를 0.1~15sec의 범위, 예를 들면 10sec 지속하고 가스 유량을 안정화시킨다. 여기서 단계 2 및 3에서 자유 유동으로서 흐른 TiCl4 가스의 총유량은 16.7scc이다.
다음으로, 단계 4의 "TiCl4 프리(Pre)"에서는 TiCl4 가스의 제 1 및 제 2 전환 밸브(96A, 96B)를 전환하고, 지금까지 가스 배관(122)을 통해서 배출된 TiCl4 가스를 처리 용기(22)내에 공급한다. 이 때의 TiCl4 가스의 유량은 5~100sccm의 범위, 예를 들면 50sccm이며, 이 프로세스 시간은 0.1~15sec의 범위, 예를 들면 10sec이다. 이 단계 4에 의해 처리 용기(4)내의 웨이퍼(W)의 표면에는 원자 레벨 또는 분자 레벨에서 예를 들면 1층~수층정도의 두께에서 TiCl4 가스가 흡착하게 된다.
다음으로, 단계 5의 "디포(Depo)"에서는 NH3 가스의 제 1 및 제 2 전환 밸브(104A, 104B)를 전환하여 지금까지 배출되었던 소 용량의 NH3 가스를 처리 용기(22)내로 유동시키고, 성막 처리를 실행한다. 이렇게 처리 용기(22)내로 NH3 가스를 유동시키는 것에 의해, 이 NH3 가스가 웨이퍼(W)의 표면에 흡착하고 있었던 TiCl4 가스와 열분해 반응해서 열 CVD에 의해 얇은 TiN막(티탄 질화막)이 형성되게 된다. 여기서 흡착하고 있었던 TiCl4 가스는 TiN막 형성시의 핵이 되어야 할 것이며, 이로써 인큐베이션(incubation)타임을 단축할 수 있다. 이 때의 프로세스 시간은 0.1~15sec의 범위, 예를 들면 10sec이다. 이 단계 4 및 5로 처리 용기(22)내에 흐른 TiCl4 가스의 총유량은 16.7scc이다.
다음으로, 단계 6의 "안정 2"에서는 TiCl4 가스의 흐름을 정지함과 동시에 NH3 가스(43)의 제 1 및 제 2 전환 밸브(104A, 104B)를 전환하고, 처리 용기(22)내로 유동시키고 있었던 소 용량의 NH3 가스를 반응성 가스 바이패스 관(112)으로 흐르도록 한다. 이 프로세스 시간은 0.1~15sec의 범위, 예를 들면 10sec이다.
다음으로, 단계 7의 "퍼지 2"에서는 대 유량의 NH3 가스 역시 유동시키기 시작해서 이 유량을 안정화시킨다. 이 때, 처리 용기(22)내는 진공되어서 도시하지 않은 불활성 가스, 예를 들면 N2 가스가 유동되어 잔류 가스가 배기된다. 이 프로세스 시간은 0.1~15sec의 범위, 예를 들면 10sec이다.
다음으로, 단계 8의 "NH3 포스트(Post)"에서는 제 1 및 제 2 전환 밸브(104A, 104B)를 전환할 수 있어서, 대 유량 및 소유량의 NH3 가스가 처리 용기(22)내로 흘러 들어 오고, 이로써 웨이퍼 표면에 퇴적하고 있었던 TiN막의 표면이 NH3 가스에 의해 개질 내지 완전 질화된다. 이것과 동시에, TiCl4 가스를 유량 안정화를 위해 유동시키기 시작하고, 이 TiCl4 가스를 처리 용기(22)내로 유동시키는 일없이 가스 배관(122)에 유동시켜 배출한다. 이 때의 TiCl4 가스의 유량은 5~100sccm의 범위, 예를 들면 50sccm이며, 이 프로세스 시간은 0.1~15sec의 범위, 예를 들면 10sec이다. 이 단계 8에서 자유 유동로서 흐른 TiCl4 가스의 총유량은 83scc이다.
다음으로, 상기 단계 2 내지 단계 8을 1 사이클이라고 하고, 이들에 각공정을 5 내지 50회정도, 예를 들면 10회(사이클) 되풀이해서 TiN막을 다층으로 퇴적시킨다.
다음으로, 단계 9의 "진공(vacuum)"에서 모든 가스의 공급을 정지하고, 성막 처리를 종료하게 된다.
이상과 같이, 1 사이클에서의 TiCl4 가스의 총유량은 전체로서 41.7scc이며, 그 중, 16.7scc가 처리 용기(22)를 통해서 제 1 트랩 장치(106)에 흘러 들어 오고, 나머지 25scc의 TiCl4 가스는 원료 가스용의 제 2 트랩 장치(124)측에 흘러 들어 오게 된다. 즉, 제 1 트랩 장치(106)내에는, TiCl4 가스의 전 사용량의 약(40)%(=16.7÷41.7)밖에 흘러 들어오지 않으므로, 제 1 트랩 장치(106)의 수명은 2.5배 정도 길어진다. 따라서, 그 수명 연장 분만큼 제 1 트랩 장치(106)의 유지 보수 빈도를 감소시키는 것이 가능해진다.
또한, 진공 배기계(36)측에 흐르는 TiCl4 가스가 적어진 만큼, 그 반응 부 생성물도 적어지므로, 진공 배기계(36)의 배관류가 차단하는 것도 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 불필요한 원료 가스 배기계(120)에 원료 가스용의 제 2 트랩 장치(124)를 설치했지만, 이를 설치하지 않고 가스 배관(122)내에 유동하여 온 TiCl4 가스를 원료 가스용 제해 장치(128)에서 제거하도록 해도 좋다. 또한, 제 2 트랩 장치(124)를 여러 개, 예를 들면 2개 병렬시켜 설치해서 선택적으로 사용할 수 있게 해도 좋다. 이것에 의하면, 원료 가스용 트랩 장치의 유지 보수 시에 처리 장치의 가동을 정지할 필요가 없으므로, 장치 가동율을 향상시킬 수 있다.
더 나아가, 불필요한 원료 가스 배기계(120)의 원료 가스용 제해 장치(128)를 설치하지 않고, 이 불필요한 원료 가스 배기계(120)의 하류측, 진공 배기계(36)의 제해 장치(47)와 제 1 트랩 장치(106) 사이에 접속하고, 불필요한 원료 가스 배기계(120)내로 유동하여 온 TiCl4 가스를 상기 제해 장치(47)에서 분해해서 제거하도록 해도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는, 제 1 및 제 2 전환 밸브(96A, 96B 및 104A, 104B)는 각각 별개의 것을 이용했지만, 그 대신, 같은 기능을 갖는 크로스 밸브 등을 이용하여도 좋다. 또한, 여기에서는 1개의 처리 장치에 대해서 설명했지만, 같은 구조의 처리 장치가 여러개 존재할 경우에는, 처리 장치 각각의 가스 배관(122)에서, 제 2 트랩 장치(124), 제 2 진공 펌프(126) 및 원료 가스용 제해 장치(128)를 1개씩 공용하도록 해도 좋다.
더 나아가, 여기에서는 TiCl4 가스와 NH3 가스를 이용하여 TiN막을 성막 할 경우를 예로 들어서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, Ti막을 성막할 경우, 원료 가스로서 WF6을 이용하여 W막이나 WN막을 성막 할 경우, 원료 가스로서 PET[펜타 에폭시 탄탈(penta-ethoxy-tantalum)]을 이용하여 Ta2O5막을 성막할 경우, 그 외에 HfO2막, RuO2막, Al2O3막 등의 반응 공정에 있어, 기체 상태 이외의 예컨대 고체나 액체 상태의 반응 부 생성물이 발생하는 프로세스를 실시할 경우에도, 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 피 처리체로서 반도체 웨이퍼를 예로 들어서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, LCD 기판, 유리 기판 등에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.

Claims (15)

  1. 내부에 피 처리체를 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기내로 원료 가스를 선택적으로 공급하는 원료 가스 공급계와,
    상기 처리 용기내로 반응성 가스를 선택적으로 공급하는 반응성 가스 공급계와,
    상기 처리 용기내의 대기를 진공 배기하기 위한, 진공 펌프를 갖는 진공 배기계와,
    상기 원료 가스를, 상기 원료 가스 공급계로부터 상기 처리 용기를 우회하여 상기 진공 배기계로 선택적으로 유동시키는 원료 가스 바이패스계와,
    상기 반응성 가스를, 상기 반응성 가스 공급계로부터 상기 처리 용기를 우회하여 상기 진공 배기계로 선택적으로 유동시키는 반응성 가스 바이패스계와,
    상기 원료 가스 바이패스계에 설치되고, 닫힌 상태에서, 상기 원료 가스가 상기 진공 배기계로 유출되는 것을 방지하는 원료 가스 유출 방지 밸브와,
    상기 반응성 가스 바이패스계에 설치되고, 닫힌 상태에서, 상기 반응성 가스가 상기 진공 배기계로 유출되는 것을 방지하는 반응성 가스 유출 방지 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공 펌프 내에 상기 원료 가스와 상기 반응성 가스가 동시에 유입되지 않도록, 상기 원료 가스 공급계, 상기 반응성 가스 공급계, 상기 원료 가스 유출 방지 밸브 및 상기 반응성 가스 유출 방지 밸브를 제어하는 가스 공급 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 공급 제어부는, 상기 원료 가스와 상기 반응성 가스를 상기 처리 용기내로 교대로 간헐적으로 흘려 보내는 동시에 상기 원료 가스를 상기 처리 용기내로 흘려 보내는 경우에는, 상기 반응성 가스의 유량을 안정화시키기 위해서 상기 반응성 가스 유출 방지 밸브가 닫힌 상태로 상기 반응성 가스 바이패스계에 상기 반응성 가스를 도입하고, 상기 반응성 가스를 상기 처리 용기내로 흘려 보내는 경우에는, 상기 원료 가스의 유량을 안정화시키기 위해서 상기 원료 가스 유출 방지 밸브가 닫힌 상태로 상기 원료 가스 바이패스계에 상기 원료 가스를 도입하도록 제어하는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 공급 제어부는, 상기 처리 용기내로의 상기 원료 가스의 공급을 정지하고나서 일정한 지연 시간이 경과한 후에, 상기 반응성 가스 유출 방지 밸브 를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환하고, 상기 처리 용기내로의 상기 반응성 가스의 공급을 정지하고나서 일정한 지연 시간이 경과한 후에, 상기 원료 가스 유출 방지 밸브를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 원료 가스 바이패스계에 원료 가스 버퍼 탱크가 설치되고, 상기 반응성 가스 바이패스계에 반응성 가스 버퍼 탱크가 설치되는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응성 가스는 환원 가스인 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응성 가스는 산화 가스인 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 원료 가스는 WF6 가스이며, 상기 환원 가스는 실란계 가스 또는 수소 가스인 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공 배기계에, 배기 가스 중의 불순물 가스를 제거하는 제해 장치가 설치되는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  10. 내부에 피 처리체를 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기내로 원료 가스를 선택적으로 공급하는 원료 가스 공급계와,
    상기 처리 용기내로 반응성 가스를 선택적으로 공급하는 반응성 가스 공급계와,
    상기 처리 용기내의 대기를 진공 배기하기 위한 제 1 진공 펌프 및 배기 가스 중의 불순물 가스를 제거하는 제 1 트랩 장치를 갖는 진공 배기계와,
    상기 반응성 가스를, 상기 반응성 가스 공급계로부터 상기 처리 용기를 우회하여 상기 진공 배기계로 선택적으로 유동시키는 반응성 가스 바이패스계와,
    상기 원료 가스를, 상기 원료 가스 공급계로부터 상기 처리 용기를 우회하여 선택적으로 배기하기 위한, 제 2 진공 펌프를 갖춘 불필요한 원료 가스 배기계를 구비하는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 불필요한 원료 가스 배기계에, 배기 가스 중의 불순물 가스를 제거하는 제 2 트랩 장치가 설치되는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 반응성 가스 바이패스계의 하류측은, 상기 제 1 트랩 장치보다 하류측에서 상기 진공 배기계에 접속되는 것을 특징으로 하는
    처리 장치
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 불필요한 원료 가스 배기계의 하류측은, 상기 제 1 트랩 장치보다 하류측에서 상기 진공 배기계에 접속되는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 불필요한 원료 가스 배기계의 하류측은, 제해 장치를 거쳐서 대기측으 로 개방되는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 원료 가스는 TiCl4 가스이며, 상기 반응성 가스는 NH3 가스인 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
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