KR20080090286A - Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD This invention relates to the manufacturing method of a substrate processing apparatus and a semiconductor device.
LSI 등의 반도체 장치 제조 공정의 한 공정으로서, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼(wafer) 등의 피처리 기판에 박막을 형성하는 기판 처리 공정이 실시되는 경우가 있다. 기판에 박막을 형성하는 기판 처리 공정에서는, 예를 들면, 스퍼터링(sputtering) 등과 같은 물리 기상 성장(PVD:physical vapor deposition)법이나, 화학반응을 이용한 화학 기상 성장(CVD:chemical vapor deposition)법이 실시되는 경우가 있다. 일반적으로, CVD법은, 스텝 커버리지 특성(단차피복특성)을 비롯하여 PVD법에는 없는 장점을 가지고 있는 관계로, 성막방법으로서 널리 실시되고 있다.As one step of a semiconductor device manufacturing step such as LSI, for example, a substrate processing step of forming a thin film on a substrate to be processed, such as a silicon wafer, may be performed. In the substrate processing step of forming a thin film on the substrate, for example, physical vapor deposition (PVD) method such as sputtering or chemical vapor deposition (CVD) method using a chemical reaction is used. It may be carried out. In general, the CVD method has been widely used as a film formation method because it has advantages that the PVD method has, including step coverage characteristics (step coating characteristics).
상술한 기판 처리 공정은, 예를 들면, 기판을 처리하는 처리실을 구비한 기판 처리 장치에 의하여 실시된다. 최근, 반도체 장치에 형성하는 배선의 미세화나, 반도체 장치 자체의 치수 축소와 함께, 기판 처리 장치에는 특별히 까다로운 청정도가 요구되고 있다.The above-mentioned substrate processing process is performed by the substrate processing apparatus provided with the processing chamber which processes a board | substrate, for example. In recent years, with the miniaturization of wirings formed in semiconductor devices and the reduction of the dimensions of semiconductor devices themselves, particularly demanding cleanliness is demanded of substrate processing apparatuses.
<특허 문헌> 일본 특허공개 2004-296820호 공보<Patent Documents> Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-296820
그러나, 기판 처리 장치의 처리실 내에는, 피처리 기판에 흡착하고 있는 파티클(Particle:이물질)이, 기판 반입과 동시에 처리실 내로 섞여 들어가는 경우가 있다. 또한, 기판 처리 장치를 구성하는 구조물에 이물질이 흡착하거나, 구조물로부터 이물질이 발생하거나 하는 경우도 있다.However, in the processing chamber of the substrate processing apparatus, particles adsorbed onto the substrate to be processed may be mixed into the processing chamber at the same time as the substrate is loaded. In addition, foreign matter may be adsorbed to the structure constituting the substrate processing apparatus or foreign matter may be generated from the structure.
또한, 기판 처리와 함께 처리실 내에 축적된 부산물이 이물로 되는 경우도 있다. 특별히, 기판에 박막을 형성하는 기판 처리 공정에서는, 처리실의 내벽이나 처리실 내의 부재(部材)에 막이 형성되기 쉽고, 이 막이 어떠한 원인에 의하여 박리함으로써 이물이 발생하는 경우가 많다. 특별히 CVD법에서는, 온도 조건에 의존하여 성막이 이루어지기 때문에, 온도 조건을 충족하는 경우에는 기판 이외의 장소(예를 들면 처리실의 내벽이나 처리실 내의 부재 등)에도 이물의 원인이 되는 막이 형성되기 쉽다. 그 밖에도, CVD법을 실시하는 경우에는, 처리실 내에 도입되는 가스의 기상 반응에 기인하여, 이물이 발생하는 경우도 있다.In addition, the by-product accumulated in the processing chamber together with the substrate treatment may be foreign matter. In particular, in a substrate processing step of forming a thin film on a substrate, a film is easily formed on the inner wall of the processing chamber or a member in the processing chamber, and foreign matter is often generated by peeling the film due to some cause. In particular, in the CVD method, the film is formed depending on the temperature conditions. Therefore, when the temperature conditions are satisfied, a film causing foreign matter is likely to be formed in a place other than the substrate (for example, an inner wall of the processing chamber or a member in the processing chamber). . In addition, in the case of performing the CVD method, foreign matter may occur due to the gas phase reaction of the gas introduced into the processing chamber.
그리고, 이들 처리실 내의 이물은, 기판 처리 중에 교반되고, 처리실 내를 비산하여, 피처리 기판에 흡착하는 경우가 있다. 이물이 흡착한 기판을 사용하여 제조한 반도체 장치는, 그 성능이 떨어지거나 수명이 줄어들거나, 또는 수율(yield)이 떨어지거나 하는 경우가 있다.And the foreign material in these process chambers may be stirred during substrate processing, scattering the inside of a process chamber, and adsorb | sucking to a to-be-processed substrate. The semiconductor device manufactured by using the board | substrate which the foreign material adsorb | sucked may fall in the performance, the lifetime, or the yield may fall.
따라서 본 발명은, 상술한 과제를 감안하여, 처리실 내에 발생한 이물의 교 반을 억제함으로써, 기판에 대한 이물의 흡착을 억제할 수 있는 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a manufacturing method of a semiconductor device capable of suppressing adsorption of foreign substances on a substrate by suppressing stirring of foreign substances generated in the processing chamber in view of the above-described problems. .
본 발명의 한 형태에 따르면, 기판을 처리하는 처리실과, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 라인과, 상기 처리실 내에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 라인과, 상기 불활성 가스 공급 라인에 설치되고 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 배기하는 불활성 가스 벤트 라인과, 상기 불활성 가스 공급 라인의 상기 불활성 가스 벤트 라인이 설치되는 부분보다도 하류 측에 설치된 제1 밸브와, 상기 불활성 가스 벤트 라인에 설치된 제2 밸브와, 상기 처리실 내를 배기하는 배기 라인을 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.According to one aspect of the present invention, a processing chamber for processing a substrate, a processing gas supply line for supplying a processing gas into the processing chamber, an inert gas supply line for supplying an inert gas into the processing chamber, and an inert gas supply line are provided. And an inert gas vent line for exhausting the inert gas supplied to the inert gas supply line without supplying it into the processing chamber, and a first valve provided downstream from a portion where the inert gas vent line of the inert gas supply line is provided. And a second valve provided in the inert gas vent line, and an exhaust line for exhausting the inside of the processing chamber.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 기판을 처리실 내에 반입하는 공정과 상기 처리실 내에서 기판을 처리하는 공정과, 처리 후의 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 공정을 갖고, 상기 기판을 처리하는 공정은, 처리 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 공정과, 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 불활성 가스를 공급하는 공정을 가지며, 상기 처리 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 상기 불활성 가스 공급 라인에 설치된 불활성 가스 벤트 라인으로부터 배기하도록 하고, 상기 불활성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 불활성 가스의 흐름을, 상기 불활성 가스 벤트 라인으로 향하는 흐름으로부터 상기 처리실 내를 향하는 흐름으로 전환하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is a step of bringing a substrate into the processing chamber, a step of processing the substrate in the processing chamber, and a step of carrying out the substrate after the treatment from the processing chamber. And a step of supplying a processing gas from the gas supply line into the processing chamber, and a step of supplying an inert gas from the inert gas supply line into the processing chamber. The step of supplying the processing gas includes: In the process of supplying the inert gas to the inert gas vent line provided in the inert gas supply line without supplying the inert gas into the processing chamber, the flow of the inert gas supplied to the inert gas supply line is inert. Flow to gas vent line The method for manufacturing a semiconductor device from switching to flow toward the inside of the processing chamber is provided.
본 발명에 따르면, 처리실 내에 발생한 이물의 교반을 억제함으로써, 기판에 대한 이물의 흡착을 억제할 수 있는 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a substrate processing apparatus and a manufacturing method of a semiconductor device capable of suppressing adsorption of foreign substances on a substrate by suppressing stirring of foreign substances generated in the processing chamber.
상술한 바와 같이, 종래, 기판에 박막을 형성하는 기판 처리 공정에서는, 피처리 기판뿐만 아니라, 처리실의 내벽이나 처리실 내의 부재에도 막이 형성되기 쉽고, 이 막이 어떠한 원인에 의하여 박리함으로써 이물질이 발생하는 경우가 많았다. 특별히 CVD법에서는, 온도 조건을 충족하는 경우에는 기판 이외의 장소에도 이물질의 원인이 되는 막이 형성되기 쉽다. 따라서, 상술한 바와 같이, 종래, 처리실 내의 이물질이, 기판 처리 중에 교반되고, 처리실 내를 비산하여, 피처리 기판에 흡착하는 경우가 있었다. 그 결과, 이물질이 흡착한 기판을 사용하여 제조한 반도체 장치의 성능이 떨어지거나, 수명이 줄어들거나, 또는 수율이 악화되거나 하는 경우가 있었다.As described above, conventionally, in a substrate processing step of forming a thin film on a substrate, a film is easily formed not only on the substrate to be processed but also on the inner wall of the processing chamber or a member in the processing chamber. There were a lot. In particular, in the CVD method, when the temperature condition is satisfied, a film causing a foreign matter is easily formed at a place other than the substrate. Therefore, as described above, in the past, foreign substances in the processing chamber were agitated during substrate processing, and the inside of the processing chamber was scattered and adsorbed onto the substrate to be processed. As a result, the performance of the semiconductor device manufactured using the board | substrate with which the foreign material adsorb | sucked might fall, the lifetime might fall, or the yield might deteriorate.
따라서, 발명자 등은, 처리실 내의 이물질이 교반되는 원인에 대하여 연구했다. 그 결과, 기판 처리 공정을 실시하는 동안 처리실 내의 압력 변동이, 처리실 내에 발생한 이물질을 교반시켜, 피처리 기판에 이물질을 흡착시키는 요인의 하나임이 판명되었다. 그리고 발명자 등은, 처리실 내에 발생한 이물질의 교반을 억제 하기 위해서는, 기판 처리 공정을 실시하는 동안 처리실 내의 압력 변동의 발생을 억제하는 것이 유효하다는 것을 알게 되었고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다. 이하, 본 발명 하나의 실시 형태를 도면에 따라서 설명한다.Therefore, the inventors studied the cause of the agitation of foreign substances in the processing chamber. As a result, it was found that the pressure fluctuations in the processing chamber during the substrate processing step were one of the factors causing the foreign substances generated in the processing chamber to be stirred to adsorb the foreign substances onto the substrate to be processed. And the inventors found out that it is effective to suppress the generation of pressure fluctuations in the processing chamber during the substrate processing step in order to suppress the agitation of the foreign matter generated in the processing chamber, and came to complete the present invention. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Embodiment of this invention is described according to drawing.
1. 본 발명의 제1 실시 형태1. First embodiment of the present invention
이하, 본 발명의 제1 실시 형태로서의 기판 처리 장치의 처리로(202)의 구성, 반도체 장치(device)의 제조 공정의 하나의 공정으로서, 처리로(202)에 의하여 실시되는 기판 처리 공정 및 기판 처리 공정에서 실시되는 사이클 처리의 실시예에 관하여, 순차적으로 설명한다.Hereinafter, as a process of the structure of the
(1) 처리로의 구성(1) Configuration to processing
먼저, 본 발명의 제1 실시 형태로서의 기판 처리 장치의 처리로(202)의 구성에 대하여, 도 1을 사용해 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치인 매엽식 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 장치의 처리로의 한 예를 나타내는 개략도이다.First, the structure of the
<처리 용기><Processing container>
본 실시 형태에 따른 처리로(202)는, 처리 용기(201)를 구비하고 있다. 처리 용기(201)는, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 스테인리스(SUS) 등의 금속 용기로 구성되어 있다. 처리 용기(201)의 내부에는, 기판(200)을 처리하는 처리실(203)이 형성되어 있다. 여기에서, 기판(200)으로서는, 예를 들면, 반도체 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 유리 기판 등이 있다.The
<기판 반송구><Substrate return port>
처리실 측벽(203a)의 하방에는, 처리실(203) 내외에 기판(200)을 반입 반출하는 기판 반송구(247)가 설치되어 있다. 기판 반송구(247)는, 칸막이 밸브로서의 게이트 밸브(244)에 의하여 개폐되도록 구성되어 있다. 기판 반송구(247)는, 게이트 밸브(244)를 닫음으로써 처리실(203) 내를 기밀(氣密)하게 보지(保持)할 수 있도록 구성되어 있다.Below the process
<기판 보지 수단><Substrate holding means>
처리실(203)의 내부에는, 중공(中空)의 히터 유닛(206)이 설치되어 있다. 히터 유닛(206)의 상부 개구는, 기판 보지 수단(보지판)으로서의 서셉터(susceptor)(6)에 의하여 덮여 있다. 히터 유닛(206)의 내부에는, 가열 수단(가열 기구)으로서 히터(207)가 설치되어 있다. 히터(207)에 의하여 서셉터(6) 상에 재치(載置)되는 기판(200)을 가열할 수 있도록 되어 있다. 히터(207)는, 기판(200)의 온도가 소정의 온도가 되도록, 온도 제어 수단(온도 제어기)으로서의 온도 컨트롤러(253)에 의하여 제어된다. 또한, 히터 유닛(206)은, 기판(200)을 가열할 수만 있다면, 히터(207)와 일체로 성형되더라도 무방하다. Inside the
히터 유닛(206)의 하부는, 처리실(201) 내의 기밀을 유지하면서, 처리 용기(201)의 저부(底部)를 관통하도록 설치되어 있다. 히터 유닛(206) 하단부는, 회전 수단으로서의 회전 기구(267)에 의하여 하부로부터 지지되어 있다. 따라서, 회전 기구(267)를 작동시킴으로써, 처리실(203) 내의 히터 유닛(206)을 회전시키고, 서셉터(6) 상의 기판(200)을 회전시킬 수 있도록 구성되어 있다. 기판(200)을 회전시키는 이유는, 후술하는 처리 가스를 공급하는 공정(원료 가스 공급 공정이나 활 성화 가스 공급 공정)에 있어서의 기판(200)에 대한 처리를, 기판(200)의 면내에서 재빨리 균일하게 실시하기 위해서이다. 한편, 기판(200)이 회전하지 않아도 원하는 균일성을 얻을 수 있는 경우라면, 회전 수단의 설치를 생략할 수 있다.The lower part of the
회전 기구(267) 아래쪽에는, 승강기구(266)가 설치되어 있다. 승강기구(266)는 회전 기구(267)를 아래쪽으로부터 지지하고 있다. 승강기구(266)를 작동시킴으로써, 회전 기구(267) 및 히터 유닛(206)을 승강시켜, 서셉터(6) 상의 기판(200)을 처리실(203) 내에서 승강시킬 수 있도록 구성되어 있다. 예를 들면, 처리실(203)의 내외에 기판(200)을 반입 반출하는 경우에는, 히터 유닛(206)은, 처리실(203) 내의 아래쪽의 기판 반송 위치로 이동(하강)한다. 또한, 기판(200)에 성막하는 등의 기판 처리를 실시하는 경우에는, 히터 유닛(206)은 기판 반송 위치보다 위쪽의 기판 처리 위치로 이동(상승)한다.The
<제1 처리 가스 공급 라인(원료 가스 공급 라인)><First Process Gas Supply Line (Raw Gas Supply Line)>
처리실(203)의 외부에는, 제1 처리 가스로서 원료 가스의 재료가 되는 성막원료로서의 유기 액체 원료[MO(Metal Organic) 원료]를 공급하는 성막원료 공급 유닛(250a)과, 성막원료의 액체 공급 유량을 제어하는 유량 제어 수단(액체 유량 제어기)으로서의 액체 매스 플로우 컨트롤러(Mass Flow Controller)(241a)와, 성막원료를 기화하는 기화기(255)가 설치되어 있다.The film forming raw
성막원료 공급 유닛(250a)과, 액체 매스 플로우 컨트롤러(241a)와, 기화기(255)는, 제1 처리 가스 공급 라인(원료 가스 공급 라인)으로서의 원료 가스 공급관(1a)에 의하여 직렬로 접속되어 있다. 성막원료 공급 유닛(250a)으로부터 매스 플로우 컨트롤러(241a)를 개재하여 기화기(255)와 유기 액체 원료(MO 원료)를 공급하고, 기화기(255)에서 유기 액체 원료를 기화시킴으로써, 원료 가스를 얻을 수 있다.The film-forming raw
기화기(255)의 하류측은, 원료 가스 공급관(1a)에 의하여 처리실(203)의 상부에 설치된 후술하는 샤워 헤드(236)에 접속되어 있다. 원료 가스 공급관(1a)의 기화기(255)와 샤워 헤드(236)와의 사이에는 밸브(243a)가 설치되어 있고, 밸브(243a)를 개폐함으로써 처리실(203) 내로 들어가는 원료 가스의 도입(공급)을 제어할 수 있도록 되어 있다. 처리실(203)에 원료 가스가 도입될 때에는, 캐리어 가스(carrier gas)로서 예를 들면 N2 가스 등 불활성 가스가 사용되는 경우가 있다. 한편, 원료 가스는 후술하는 원료 가스 공급 공정에서 사용한다.The downstream side of the vaporizer |
<불활성 가스 공급 라인>Inert Gas Supply Line
처리실(203)의 외부에는, 비반응성 가스로서의 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 유닛(250e)과, 불활성 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어 수단(유량 제어기)으로서의 매스 플로우 컨트롤러(241e)가 설치되어 있다. 불활성 가스로서는 예를 들면 Ar, He, N2 등을 사용한다.Outside the
불활성 가스 공급 유닛(250e)과 매스 플로우 컨트롤러(241e)는, 불활성 가스 공급 라인으로서의 불활성 가스 공급관(2a)에 의하여 직렬로 접속되어 있다.The inert
또한, 매스 플로우 컨트롤러(241e)의 하류 측은, 불활성 가스 공급관(2a)에 의하여 처리실(203) 상부의 샤워 헤드(236)에 접속되어 있다. 불활성 가스 공급 관(2a)의 매스 플로우 컨트롤러(241e)와 샤워 헤드(236)와의 사이에는 밸브(243e)가 설치되어 있고, 밸브(243e)를 개폐함으로써 처리실(203) 내로의 불활성 가스의 도입(공급)을 제어할 수 있도록 되어 있다. 한편, 불활성 가스는, 후술하는 퍼지(purge) 공정에서 사용한다.Moreover, the downstream side of the
<반응 가스 공급 라인><Reaction gas supply line>
처리실(203)의 외부에는, 제2 처리 가스로서의 활성화 가스의 원료가 되는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 유닛(250b)과, 반응 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어 수단(유량 제어기)으로서의 매스 플로우 컨트롤러(241b)와, 반응 가스를 활성화시키는 활성화 수단으로서의 활성화 기구(9)가 설치되어 있다.Outside of the
반응 가스로서는, 예를 들면, 원료 가스와 반응하는 산화제로서, 산소, 오존 등 O 원소를 포함하는 가스를 사용한다. 드물게는, 배선 등과 같이, 형성된 막을 산화하지 않고 C(탄소) 등의 막 속의 불순물을 제거하고 싶은 경우에는, 반응 가스로서, 예를 들면 NH3, H2 등의 환원제를 사용하는 경우가 있다.As the reaction gas, for example, a gas containing O element such as oxygen or ozone is used as the oxidant to react with the source gas. Rarely, when it is desired to remove impurities in the film such as C (carbon) without oxidizing the formed film, such as wiring, a reducing agent such as NH 3 , H 2 may be used as the reaction gas.
반응 가스 공급 유닛(250b), 매스 플로우 컨트롤러(241b) 및 활성화 기구(9)는, 반응 가스 공급관(3a)에 의하여 직렬로 접속되어 있다. 매스 플로우 컨트롤러(241b)와 활성화 기구(9)와의 사이에는 밸브(243b)가 설치되어 있고, 밸브(243b)를 개폐함으로써, 활성화 기구(9)에 대한 반응 가스 도입(공급)을 제어할 수 있도록 되어 있다.The reaction
활성화 기구(9)는, 예를 들면, 반응 가스를 플라즈마로 활성화시키는 리모트 플라즈마 유닛(remote plasma unit)이나, 오존을 생성하는 오조나이저(ozonizer) 등으로 구성된다. 예를 들면, 활성화 기구(9)가 리모트 플라즈마 유닛으로서 구성되는 경우, 활성화 기구(9)의 상류 측에는, 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 착화용 가스인 Ar 가스를 공급하는 Ar 가스 공급 유닛(250c)과, Ar 가스 공급 유량을 제어하는 유량 제어 수단으로서의 매스 플로우 컨트롤러(241c)가 설치되어 있다. Ar 가스 공급 유닛(250c)과, 매스 플로우 컨트롤러(241c)는, Ar 가스 공급 라인으로서의 Ar 가스 공급관(3d)에 의하여 직렬로 접속된다. 매스 플로우 컨트롤러(241c)의 하류 측은, Ar 가스 공급관(3d)에 의하여 반응 가스 공급관(3a)의 밸브(243b)보다 하류 측[즉 밸브(243b)와 활성화 기구(9)와의 사이] 부분에 접속된다. Ar 가스 공급관(3d)의 매스 플로우 컨트롤러(241c)와 활성화 기구(9)의 사이에는 밸브(243c)가 설치되어 있고, 밸브(243c)를 개폐함으로써, 활성화 기구(9)에 대한 Ar 가스의 도입(공급)을 제어할 수 있도록 되어 있다.The
Ar 가스 공급 유닛(250c)으로부터 매스 플로우 컨트롤러(241c)를 개재하여 활성화 기구(9)에 Ar 가스를 공급시키고, 활성화 기구(9)에서 Ar 플라즈마를 발생시키고, 반응 가스 공급 유닛(250b)으로부터 매스 플로우 컨트롤러(241b)를 개재하여 활성화 기구(9)에 반응 가스로서의 산화제, 예를 들면 산소 가스(O2)를 공급시켜, 활성화 기구(9)에서 발생하고 있는 Ar 플라즈마에 의하여 반응 가스를 활성화시킴으로써, 활성화 기구(9)에 있어서 산소 래디컬(radical) 등을 포함하는 활성화 가스를 얻을 수 있다. 또한, 활성화 기구(9)가 오조나이저로서 구성되는 경우에는, 반응 가스 공급 유닛(250b)으로부터 매스 플로우 컨트롤러(241b)를 개재하여 활성화 기구(9)에 O2를 공급함으로써, 활성화 기구(9)에 있어서 오존을 포함하는 활성화 가스를 얻을 수 있다. 한편, 반응 가스를 활성화시킨 활성화 가스는, 후술하는 활성화 가스 공급 공정에서 사용한다.Ar gas is supplied from the Ar
<제2 처리 가스 공급 라인(활성화 가스 공급 라인)><2nd process gas supply line (activation gas supply line)>
활성화 기구(9)의 하류 측은, 제2 처리 가스 공급 라인(활성화 가스 공급 라인)으로서의 활성화 가스 공급관(3c)에 의하여, 처리실(203) 상부의 샤워 헤드(236)에 접속되어 있다. 활성화 가스 공급관(3c)에는 밸브(243f)가 설치되어 있고, 밸브(243f)를 개폐함으로써, 산소 래디컬이나 오존 등을 포함하는 활성화 가스의 처리실(203) 내로의 도입을 제어할 수 있게 되어 있다. 한편, 산소 래디컬이나 오존 등을 포함하는 활성화 가스는, 후술하는 활성화 가스 공급 공정에서 사용한다.The downstream side of the
<샤워 헤드><Shower head>
처리실(203)의 상부에는, 샤워 헤드(236)가 설치된다. 샤워 헤드(236)는, 복수의 통기공(관통공)(240b)이 설치된 분산판(236b)과, 복수의 통기공(관통공)(240a)이 설치된 샤워판(236a)을 구비하고 있다. 분산판(236b)은, 샤워 헤드(236)의 천정면과 대향하도록, 즉 원료 가스 공급관(1a)의 도입구, 불활성 가스 공급관(2a)의 도입구 및 활성화 가스 공급관(3c)의 도입구와 대향하도록 설치되어 있다. 또한, 샤워판(236a)은, 분산판(236b)의 하류 측에, 분산판(236b)과 대향하도 록, 또한 서셉터(6)와 대향하도록 설치되어 있다. 샤워 헤드(236)의 상부(천정부)와 분산판(236b)과의 사이에는 버퍼 공간(237)이 구성되고, 분산판(236b)과 샤워판(236a)의 사이에는 버퍼 공간(238)이 구성되어 있다.The
처리실(203)의 상부에 설치된 샤워 헤드(236)는, 후술하는 원료 가스 공급 공정, 활성화 가스 공급 공정, 퍼지 공정에 있어서, 원료 가스 공급관(1a), 활성화 가스 공급관(3c) 및 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203)로 공급되는 가스를 분산하고, 기판 처리 위치에 있는 기판(200)에 대하여 균일하게 가스를 공급하는 공급구를 구성한다.The
<배기구><Exhaust vent>
처리실 측벽(203a)의 아래쪽으로서 기판 반송구(247)의 반대 측에는, 처리실(203) 내부를 배기하는 배기구(230)가 설치된다. 배기구(230)는, 배기 라인으로서의 배기관(231)에 의하여, 배기 장치로서의 배기 펌프(8)에 접속되어 있다. 배기구(230)와 배기 펌프(8)의 사이에는, 처리실(203) 내의 압력을 제어하는 예를 들면 APC(Auto Pressure Controller) 등의 압력 제어 수단(7)이 설치된다. 또한, 배기 펌프(8)의 하류측은, 제해 장치(도시하지 않음)에 연통(連通)하고 있다. 배기구(230) 및 배기관(231)에 의하여 배기계가 구성된다.The
<정류판><Commutation board>
기판 보지 수단(보지판)으로서의 서셉터(6) 상에는, 정류판(205)이 재치된다. 정류판(205)의 내측에는 서셉터(6) 상에 재치되는 기판(200)을 노출시키는 개구(205a)가 설치되어 있고, 정류판(205)은 링(ring) 형상으로 되어 있다. 샤워 헤 드(236)로부터 기판 처리 위치에 있는 기판(200)에 공급되는 가스는, 정류판(205)의 외주부와 처리실 측벽(203a)과의 틈새를 지나, 배기구(230)에 의해 처리실(203) 외부로 배기된다. 또한, 정류판(205)의 외주부와 처리실 측벽(203a)과의 간격은, 샤워 헤드(236)로부터 공급되는 가스가 기판(200) 상에 균등하게 공급되는 크기로 설정되어 있다.The rectifying
한편, 예를 들면 기판(200)의 외주부 등, 기판(200) 상에 막을 형성하고 싶지 않은 곳이 있는 경우에는, 정류판(205)에 대하여 기판(200)에 대한 성막 방지 역할을 부여해도 무방하다. 즉, 정류판(205)의 개구(205a) 내경을 작게 설정하여, 성막 중, 기판(200) 외주 부분을 기판(200)의 위쪽으로부터 정류판(205)의 내측 부분으로 덮도록(마스크하도록) 구성해도 된다. 이 경우, 기판(200)은 서셉터(6)와 정류판(205)의 사이에 배치하게 되기 때문에, 기판을 반송할 수 있도록 하기 위해, 예를 들면 정류판(205)을 처리실(203) 내의 기판 처리 위치의 높이로 미리 고정하여 두고, 기판(200)을 재치한 서셉터(6)를 정류판(205)의 아래쪽으로부터 상승시키도록 구성해도 된다. 또는, 정류판(205)을 승강시키는 기구를 설치해 두고, 정류판(205)을 서셉터(6) 상에 재치된 기판(200)의 위쪽으로부터 강하시키도록 구성해도 된다.On the other hand, when there is a place where a film is not desired to be formed on the
<벤트 라인><Vent line>
원료 가스 공급관(1a)의 밸브(243a)의 상류측[즉 기화기(255)와 밸브(243a)와의 사이]에는, 제1 처리 가스 벤트 라인(원료 가스 벤트 라인)으로서의 원료 가스 벤트(bypass)관(1b)이 설치되어 있다. 원료 가스 벤트관(1b)은, 밸브(243g)를 개재하여, 배기관(231)의 압력 제어 수단(7)과 배기 펌프(8)와의 사이에 접속되어 있다.A raw material gas vent pipe as a first processing gas vent line (raw material gas vent line) is located upstream of the
또한, 활성화 가스 공급관(3c)의 밸브(243f) 상류측[즉 활성화 기구(9)와 밸브(243f)와의 사이]에는, 제2 처리 가스 벤트 라인(반응 가스 벤트 라인)으로서의 활성화 가스 벤트(bypass)관(3b)이 설치되어 있다. 활성화 가스 벤트관(3b)은, 밸브(243h)를 개재하여, 배기관(231)의 압력 제어 수단(7)과 배기 펌프(8)와의 사이에 접속되어 있다.Moreover, the activation gas vent as a 2nd process gas vent line (reactive gas vent line) is located in the
<컨트롤러><Controller>
기판 처리 장치에는, 각 밸브(243a~243h), 각 매스 플로우 컨트롤러(241a~241e), 온도 컨트롤러(253), 압력 제어 수단(7), 기화기(255), 활성화 기구(9), 회전 기구(267) 및 승강기구(266) 등의 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작을 제어하는 메인 컨트롤러(256)가 설치되어 있다. 메인 컨트롤러(256)는, 상기 밸브의 개폐 등을 제어함으로써, 후술하는 원료 가스 공급 공정, 활성화 가스 공급 공정, 퍼지 공정을, 연속하여 복수 회 반복하도록 제어한다.In the substrate processing apparatus, each
(2) 기판 처리 공정(2) substrate processing process
이어서, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정으로서, 기판(200) 상에 박막을 퇴적하기 위한 순서에 대하여, 도 7을 참조하면서 설명한다. 한편, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정은, 반도체 디바이스의 제조 공정의 한 공정으로서, 상술한 기판 처리 장치의 처리로에 의하여 실시된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 메인 컨트롤러(256)에 의하여 제어된다.Next, the procedure for depositing a thin film on the
<기판 반입 공정><Substrate import process>
먼저, 도 1에 나타내는 히터 유닛(206)을 기판 반송 위치까지 강하시킨다. 그리고, 게이트 밸브(244)를 열고, 기판 반송구(247)를 개방한다. 그 다음, 웨이퍼 이재기에 의하여, 기판(200)을 처리실(203) 내에 반입한다(S1).First, the
<기판 재치 공정><Substrate mounting process>
이어서, 처리실(203) 내에 반입한 기판(200)을, 도시하지 않은 돌상(突上) 핀 상에 재치한다. 그리고, 게이트 밸브(244)를 닫아 처리실(203) 내를 밀폐하고 히터 유닛(206)을, 기판 반송 위치보다 위쪽의 기판 처리 위치까지 상승시킨다. 이에 따라, 기판(200)을 돌상 핀 상으로부터 서셉터(6) 상에 재치한다(S2).Next, the board |
<승온 공정><Heating process>
이어서, 기판(200)을 기판 회전 유닛에 의하여 회전시키면서, 히터(207)에 공급하는 전력을 제어하여 기판(200)의 온도가 소정 온도가 되도록 균일하게 가열한다(S3).Subsequently, while rotating the
<압력 조정 공정><Pressure adjustment process>
승온 공정과 동시에, 배기 펌프(8)에 의하여 처리실(203) 내를 진공 배기하고, 압력 제어 수단(7)에 의하여 처리실(203) 내가 소정의 처리 압력이 되도록 제어한다(S4). 또한, 기판(200)의 반송시나 기판 가열시는, 불활성 가스 공급관(2a)에 설치된 밸브(243e)를 열어, 처리실(203) 내에 Ar, He, N2 등의 불활성 가스를 항 상 흘리면서 배기관(231)으로부터 배기해 두면, 파티클(이물질)이나 금속 오염물의 기판(200)에 대한 부착을 막을 수 있다.Simultaneously with the temperature raising step, the inside of the
<원료 가스 공급 공정>Raw material gas supply process
기판(200)의 온도, 처리실(203) 내의 압력이, 각각 소정의 처리 온도, 소정의 처리 압력에 도달해서 안정되면, 처리실(203) 내에 제1 처리 가스로서의 원료 가스를 공급한다(S5).When the temperature of the
즉, 제1 처리 가스로서의 원료 가스의 재료가 되는 성막원료로서의 유기 액체 원료(MO 원료)를, 매스 플로우 컨트롤러(241a)에 의하여 유량 제어하면서, 성막원료 공급 유닛(250a)으로부터 기화기(255)에 공급하고, 기화기(255)에 의하여 유기 액체 원료를 기화시켜 원료 가스를 발생시킨다. 그리고, 원료 가스 공급관(1a)에 설치한 밸브(243a)를 열고, 기화기(255)에서 발생시킨 원료 가스를, 샤워 헤드(236)를 개재하여 기판(200) 상에 공급한다. 이 때, 원료 가스 벤트관(1b)에 설치한 밸브(243g)는 닫아 둔다. 또한, 처리실(203) 내에 원료 가스를 공급할 때는, 밸브(243e)를 열어, 불활성 가스 공급 유닛(250e)으로부터 불활성 가스(N2 등)를 항상 흐르게 하고, 처리실(203) 내에 공급한 원료 가스를 교반시키도록 한다. 원료 가스는, 불활성 가스로 희석하면 교반하기 쉬워지기 때문이다.That is, the organic liquid raw material (MO raw material) as the film forming raw material serving as the material of the raw material gas as the first processing gas is controlled from the film forming raw
원료 가스 공급관(1a)으로부터 공급되는 원료 가스와, 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 공급되는 불활성 가스는, 샤워 헤드(236)의 버퍼 공간(237)에서 혼합되고, 분산판(236b)에 설치된 다수의 구멍(240b)을 경유하여 버퍼 공간(238)으로 유도되고, 샤워판(236a)에 설치된 다수의 구멍(240a)을 경유하여 서셉터(6) 상의 기판(200) 상에 샤워 상태로 공급된다. 기판(200) 상에 공급된 혼합 가스는, 정류판(205) 외주부와 처리실 측벽(203a)과의 사이를 지나, 배기구(230)를 개재하여 배기관(231)으로부터 배기된다. 이 혼합 가스의 공급을 소정 시간 실시함으로써, 우선, 기판(200) 상에 몇 옹스트롬 내지 몇십 옹스트롬(수~수십 원자층) 정도의 박막을 형성한다. 그 사이, 기판(200)을 회전시키면서 히터(207)에 의하여 소정 온도(성막온도)로 유지함으로써, 기판(200)의 면내에 걸쳐 균일한 막을 형성할 수 있다. The source gas supplied from the source
기판(200)에 대한 원료 가스의 공급을 소정 시간 실시한 후, 원료 가스 공급관(1a)에 설치된 밸브(243a)를 닫아, 기판(200)에 대한 원료 가스 공급을 정지한다. 한편, 이 때, 원료 가스 벤트관(1b)에 설치된 밸브(243g)를 열어, 원료 가스를, 처리실(203)을 바이패스하도록 원료 가스 벤트관(1b)에 의해 배기하고, 기화기(255)로부터의 원료 가스의 공급[즉, 기화기(255)에 있어서의 원료 가스의 생성]을 정지하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 액체 원료를 기화하고, 기화한 원료 가스를 안정되게 공급할 때까지는 시간이 걸리지만, 기화기(255)로부터 원료 가스의 공급을 정지시키지 않고, 처리실(203)을 바이패스하도록 흘려 두면, 다음의 원료 가스 공급 공정에서는 흐름을 전환하기만 하면, 즉시 기판(200)에 원료 가스를 공급할 수 있기 때문이다.After supplying the source gas to the
<퍼지 공정><Purge process>
원료 가스 공급관(1a)에 설치된 밸브(243a)를 닫음으로써, 처리실(203) 내의 퍼지가 이루어진다(S6). 즉, 원료 가스 공급 공정에서는 밸브(243e)는 연 채로 두고 있어, 처리실(203) 내에는 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 불활성 가스(N2 등)를 항상 공급하고 있기 때문에, 밸브(243a)를 닫아 기판(200)에 대한 원료 가스의 공급을 정지함으로써, 동시에 처리실(203) 내를 퍼지하게 된다. 또한, 처리실(203) 내에 공급된 불활성 가스는, 정류판(205)의 외주부와 처리실 측벽(203a)과의 사이를 지나, 배기구(230)를 개재하여 배기관(231)으로부터 배기된다. 이에 따라, 처리실(203) 내의 잔류 가스가 제거된다.The purge in the
<활성화 가스 공급 공정>Activation Gas Supply Process
퍼지 공정을 소정 시간 실시한 후, 처리실(203) 내에, 제2 처리 가스로서 활성화 가스를 공급한다(S7).After performing the purge process for a predetermined time, the activation gas is supplied into the
즉, 우선, Ar 가스 공급관(3d)에 설치된 밸브(243c)를 열고, 플라즈마 착화용 가스로서의 Ar 가스를, Ar 가스 공급 유닛(250c)으로부터 매스 플로우 컨트롤러(241c)에 의하여 유량 제어하면서 활성화 기구(9)에 공급하고, 활성화 기구(9)에 의하여 활성화[플라즈마 여기(勵起)]시켜 Ar 플라즈마를 발생시킨다. 이어서, 반응 가스 공급관(3a)에 설치된 밸브(243b)를 열고, 제2 처리 가스로서의 활성화 가스의 원료가 되는 반응 가스(산화제)로서의 O2 가스를, 반응 가스 공급 유닛(250b)으로부터 매스 플로우 컨트롤러(241b)에 의하여 유량 제어하면서 활성화 기구(9)에 공급한다. 그리고, 활성화 기구(9)에서 발생시키고 있는 Ar 플라즈마에 의하여, 반응 가스로서의 O2 가스를 활성화시키고, 산소 래디컬을 포함하는 활성화 가스를 얻는 다. 이어서, 활성화 가스 공급관(3c)에 설치된 밸브(243f)를 열고, 활성화 기구(9)로부터 처리실(203) 내에 활성화 가스를 공급하고, 샤워 헤드(236)을 개재하여 기판(200) 상에 활성화 가스를 공급한다. 이 때, 활성화 가스 벤트관(3b)에 설치한 밸브(243h)는 닫아 둔다.That is, first, the
한편, 활성화 가스로서 오존(O3)을 얻으려고 하는 경우에는, 반응 가스 공급관(3a)에 설치된 밸브(243b)를 열고, 반응 가스로서의 산소 가스를, 반응 가스 공급 유닛(250b)으로부터 매스 플로우 컨트롤러(241b)에 의하여 유량 제어하면서 활성화 기구(9)에 공급하여, 활성화 가스로서의 오존(O3)을 얻는다. 그리고, 활성화 가스 공급관(3c)에 설치된 밸브(243f)를 열어, 활성화 기구(9)로부터 처리실(203) 내에 오존(O3)을 공급하고, 샤워 헤드(236)을 개재하여 기판(200) 상에 오존(O3)을 공급한다. 이 때도, 활성화 가스 벤트관(3b)에 설치한 밸브(243h)는 닫아 둔다.On the other hand, ozone (O 3) to the case of trying to get, open the valve (243b) installed in the reaction gas supply pipe (3a), a mass flow controller for the oxygen gas as the reaction gas from the reaction gas supply unit (250b) as an activator gas Supplying to the
기판(200) 상에 공급된 활성화 가스는, 정류판(205)의 외주부와 처리실 측벽(203a)과의 사이를 지나, 배기구(230)를 개재하여 배기관(231)으로부터 배기된다.The activation gas supplied on the
처리실(203) 내에 활성화 가스를 공급하는 동안, 기판(200)을 회전시키면서, 히터(207)에 의하여 기판(200)의 표면을 소정 온도(예를 들면 CVD의 성막온도 조건과 동일 온도)로 유지한다. 이에 따라, 원료 가스 공급 공정에 있어서 기판(200) 상에 형성된 몇 옹스트롬~몇십 옹스트롬(수~수십 원자층) 정도의 박막으로부터, C, H 등의 불순물을 빠르고 균일하게 제거할 수 있다.While supplying the activating gas into the
기판(200)에 대한 활성화 가스의 공급을 소정 시간 실시한 뒤, 활성화 가스 공급관(3c)에 설치된 밸브(243f)를 닫아, 기판(200)에 대한 활성화 가스 공급을 정지한다. 또한, 이 때, 활성화 가스 벤트관(3b)에 설치된 밸브(243h)를 열어, 활성화 가스를, 처리실(203)을 바이패스하도록 활성화 가스 벤트관(3b)로부터 배기하여, 활성화 기구(9)로부터 활성화 가스의 공급[즉, 활성화 기구(9)에 있어서의 활성화 가스의 생성]을 정지하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 반응 가스로부터 예를 들면 산소 래디컬을 포함하는 활성화 가스를 생성하여, 안정되게 공급할 때까지는 시간이 걸리지만, 활성화 기구(9)로부터의 활성화 가스의 공급을 정지시키지 않고, 처리실(203)을 바이패스하도록 흘려 두면, 다음의 활성화 가스 공급 공정에서는, 흐름을 전환하기만 하면, 즉시 기판(200)에 대하여 활성화 가스를 공급할 수 있기 때문이다.After supplying the activation gas to the
또한, 원료 가스 공급 공정과 활성화 가스 공급 공정은, 실질적으로 동일 온도에서 실시하는 것이 바람직하다[즉, 히터(207)의 설정 온도는 변경하지 않고 일정하게 하는 것이 바람직하다]. 온도 변동이 없도록 함으로써, 샤워 헤드(236)나 서셉터(6)나 정류판(205) 등의 주변 부재의 열팽창이나 열수축이 억제되고, 주변 부재로부터의 파티클(이물질) 발생을 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 온도 변동이 없도록 함으로써, 기판 처리 장치를 구성하는 표면 처리(coating) 등이 실시된 금속 부품으로부터 금속이 튀어나오는 것(금속 오염)을 억제할 수 있기 때문이다.In addition, it is preferable to perform a source gas supply process and an activation gas supply process at substantially the same temperature (that is, it is preferable to make it constant, without changing the set temperature of the heater 207). Since there is no temperature fluctuation, thermal expansion and thermal contraction of peripheral members such as the
<퍼지 공정><Purge process>
활성화 가스 공급관(3c)에 설치된 밸브(243f)를 닫음으로써, 처리실(203) 내 를 퍼지한다(S8). 즉, 활성화 가스 공급 공정에서는 밸브(243e)를 연 채로 두고 있어, 처리실(203) 내에는 불활성 가스 공급 유닛(250e)으로부터 불활성 가스(N2 등)를 항상 공급하고 있기 때문에, 밸브(243f)를 닫고 기판(200)에 활성화 가스 공급을 정지함으로써, 동시에 처리실(203) 내의 퍼지가 이루어지게 된다. 처리실(203) 내에 공급된 불활성 가스는, 정류판(205)의 외주부와 처리실 측벽(203a)과의 사이를 지나, 배기구(230)를 개재하여 배기관(231)으로부터 배기된다. 이에 따라, 처리실(203) 내의 잔류 가스가 제거된다.The inside of the
처리실(203) 내의 퍼지를 소정 시간 실시한 후, 원료 가스 벤트관(1b)에 설치된 밸브(243g)를 닫고, 원료 가스 공급관(1a)에 설치된 밸브(243a)를 열고, 샤워 헤드(236)를 개재하여 기판(200) 상에 원료 가스를 다시 공급한다(S5). 그리고, 상술한 원료 가스 공급 공정퍼지 공정활성화 가스 공급 공정퍼지 공정을 실시함으로써 형성한 박막 상에, 몇 옹스트롬~몇십 옹스트롬(수~수십 원자층) 정도의 박막을 다시 퇴적한다.After purging the
<박막 형성 공정(반복 공정)><Thin Film Forming Step (Repeating Step)>
이상과 같이, 원료 가스 공급 공정퍼지 공정활성화 가스 공급 공정퍼지 공정을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 복수 회 반복하는 사이클 처리를 실시한다(S9). 이에 따라, 기판(200) 상에 CH, OH 등 불순물의 혼입이 극히 적은 원하는 두께의 박막을 형성할 수 있다.As described above, the raw material gas supply process purge process activation gas supply process purge process is set as one cycle, and the cycle process which repeats this cycle several times is performed (S9). As a result, a thin film having a desired thickness having very low mixing of impurities such as CH and OH can be formed on the
<기판 반출 공정><Substrate carrying out process>
기판(200) 상에 원하는 두께의 박막을 형성한 후, 회전 기구(267)에 의한 기판(200)의 회전을 정지시켜, 상술한 기판 반입 공정으로부터 압력 조정 공정과는 반대의 순서로, 원하는 두께의 박막이 형성된 기판(200)을 처리실(203)로부터 꺼낸다(S10). 이상에 의하여, 기판 처리 공정이 완료된다.After the thin film of desired thickness is formed on the board |
(3) 실시예(3) Example
이어서, 원료 가스 공급 공정 → 퍼지 공정 → 활성화 가스 공급 공정 → 퍼지 공정을 1 사이클로 하여, 이 사이클을 복수 회 반복하는 사이클 처리의 상세한 시퀀스(sequence)에 대하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 실시예를, 비교예와 함께 설명한다.Subsequently, with respect to the detailed sequence of the cycle process which repeats this cycle several times, using source gas supply process-purge process-activation gas supply process-purge process as 1 cycle-Implementation according to 1st Embodiment of this invention is carried out. An example is demonstrated with a comparative example.
<비교예>Comparative Example
먼저, 제1 실시 형태에 따른 사이클 처리의 실시예의 설명에 앞서, 비교예로서 종래의 사이클 처리를 설명한다. 도 4(a)는, 종래의 사이클 처리를 예시하는 비교예의 상세 시퀀스도이다. 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 본 비교예에 따른 종래의 사이클 처리에 있어서는, (1) MO 원료를 기화시킨 원료 가스의 공급(원료 가스 공급 공정), (2) 불활성 가스(N2 가스) 공급(퍼지 공정), (3) 산화제(O2)를 활성화시킨 활성화 가스(O2/Ar 혼합 가스)의 공급(활성화 가스 공급 공정), (4) 불활성 가스의 공급(퍼지 공정)을 1 사이클로 하고, 이 사이클이 복수 회 반복된다.First, prior to describing the example of the cycle process according to the first embodiment, the conventional cycle process will be described as a comparative example. 4A is a detailed sequence diagram of a comparative example illustrating a conventional cycle process. As shown in Fig. 4 (a), in the conventional cycle process in accordance with this comparative example, (1) the supply of which the raw material gas vaporized MO raw material (the raw material gas supply step), (2) an inert gas (N 2 gas ) Supply (purge process), (3) activating gas (O 2 / Ar mixed gas) activating the oxidizing agent (O 2 ) (activating gas supply process), (4) inert gas supply (purge process) This cycle is repeated a plurality of times.
여기에서, 본 비교예는, 상술한 도 1에 나타내는 제1 실시 형태의 기판 처리 장치에 의하여 실시된다. 즉, 원료 가스는 원료 가스 공급관(1a)으로부터, 불활성 가스는 불활성 가스 공급관(2a)으로부터, 반응 가스는 반응 가스 공급관(3a)으로부터 각각 공급된다. 또한, 원료 가스를 공급할 때에는, 캐리어 가스로서 N2 가스가 사용된다. 또한, 반응 가스는 활성화 기구(9)에서 활성화되어 활성화 가스가 되고, 활성화 가스 공급관(3c)으로부터 공급된다.Here, this comparative example is implemented by the substrate processing apparatus of 1st Embodiment shown in FIG. 1 mentioned above. That is, the source gas is supplied from the source
본 비교예에 있어서, 원료 가스 공급관(1a)로부터의 원료 가스 공급 유량은, 항상 b1으로 일정하다. 따라서, 밸브(243a)를 열고, 밸브(243g)를 닫음으로써, 원료 가스 공급 공정에 있어서의 처리실(203) 내로의 원료 가스의 공급 유량은 b1이 된다. 또한, 밸브(243a)를 닫고, 밸브(243g)를 열음으로써, 원료 가스는 처리실(203)을 바이패스하여 원료 가스 벤트관(1b)으로부터 배기되기 때문에, 활성화 가스 공급 공정 및 퍼지 공정에 있어서의 처리실(203) 내로의 원료 가스의 공급 유량은 b2(=0)가 된다. 한편, 원료 가스의 공급 유량 b1은, 캐리어 가스를 포함한 총유량이다.In this comparative example, the source gas supply flow volume from the source
또한, 본 비교예에 있어서, 활성화 가스 공급관(3c)으로부터의 활성화 가스의 공급 유량도, 항상 c1으로서 일정하다. 따라서, 밸브(243f)를 열고, 밸브(243h)를 닫음으로써, 활성화 가스 공급 공정에 있어서의 처리실(203) 내로의 활성화 가스의 공급 유량은 c1이 된다. 또한, 밸브(243f)를 닫고, 밸브(243h)를 열음으로써, 활성화 가스는 처리실(203)을 바이패스하여 활성화 가스 벤트관(3b)으로부터 배기되기 때문에, 원료 가스 공급 공정 및 퍼지 공정에 있어서의 처리실(203) 내로의 활성화 가스의 공급 유량은 c2(=0)가 된다.In addition, in this comparative example, the supply flow volume of the activation gas from the activation
그리고, 본 비교예에 있어서, 불활성 가스 공급관(2a)으로부터의 불활성 가스의 공급 유량도, 항상 a1으로 일정하다. 따라서, 밸브(243e)를 열음으로써, 퍼지 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 불활성 가스의 공급 유량은 a1이 된다. 또한, 밸브(243e)를 닫음으로써, 원료 가스 공급 공정 및 활성화 가스 공급 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 불활성 가스의 공급 유량은 a2(=0)가 된다.In this comparative example, the supply flow rate of the inert gas from the inert
상기에 있어서, 처리실(203) 내에 공급하는 가스의 총 유량을 일정하게 하기 위해, b1(원료 가스 공급 유량)과, c1(활성화 가스 공급 유량)과, a1(불활성 가스 공급 유량)이 동일(b1=c1=a1)하게 되도록, 매스 플로우 컨트롤러(241a~241e)를 제어한다.In the above, in order to make the total flow volume of the gas supplied into the
그러나, 도 4(a)의 아래쪽에 나타내는 압력 그래프(처리실 내의 압력)에 나타내는 바와 같이, 밸브(243e)를 연 순간(즉, 원료 가스 공급 공정과 활성화 가스 공급 공정과의 사이에 이루어지는 퍼지 공정의 개시시)에, 처리실(203) 내에 압력 변동이 일어나는 것이 판명되었다. 발명자 등의 지견(知見)에 따르면, 처리실(203) 내에 일어나는 압력 변동은, 상술한 바와 같이, 처리실(203) 내의 이물질을 교반시켜, 기판(200)에 이물질을 흡착시키는 원인이 된다.However, as shown in the pressure graph (pressure in the processing chamber) shown below in Fig. 4A, the moment of opening the
따라서, 발명자 등은 처리실(203) 내에 압력 변동이 일어나는 원인에 대하여 예의 연구했다. 그 결과, 퍼지 공정의 종료에 따라 밸브(243e)를 닫으면, 밸브(243e)보다 상류측인 불활성 가스 공급관(2a) 내의 압력이 상승하여 밸브(243e)의 상류와 하류 사이에 압력차가 생겨, 퍼지 공정의 재개에 따라 밸브(243e)를 열 때, 불활성 가스 공급관(2a) 내에 생긴 압력차가 처리실(203) 내에 펄스 형상으로 전달되고, 이에 의하여 처리실(203) 내에 압력 변동이 일어나고 있는 것을 밝혀냈다. 따라서, 처리실(203) 내에 펄스 형상으로 전달되는 압력차인 압력 변동 속도가 압력 제어 수단(7)의 응답 속도보다 빠른 경우, 또는, 처리실(203) 내에 전달한 압력차가 압력 제어 수단(7)의 허용 조정 범위보다 큰 경우에는, 압력 제어 수단(7)으로 압력차를 흡수할 수 없는 경우가 있는 것을 밝혀냈다. 또한, 밸브(243e)를 닫았을 경우 밸브(243e)보다 상류측인 불활성 가스 공급관(2a) 내의 압력은, 불활성 가스 공급 유닛(250e)의 레귤레이터(도시하지 않음)의 2차압과 같은 정도(105 Pa 급)인 것으로 생각된다. 또한, 밸브(243e)를 닫았을 경우, 밸브(243e)보다 하류측인 불활성 가스 공급관(2a) 내의 압력은, 처리실(203) 내의 압력과 같은 정도(103 Pa 이하)인 것으로 생각된다. 즉, 밸브(243e)를 닫은 경우, 불활성 가스 공급관(2a) 내의 밸브(243e)보다 상류측과 하류측과의 사이에 102 Pa 이상의 압력차가 생기는 것으로 생각된다.Therefore, the inventors earnestly studied the cause of pressure fluctuations in the
<실시예><Example>
이에 대하여, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 도 1에 나타내는 기판 처리 장치의 구성을 이용하더라도, 이하에 설명하는 실시예와 같이 가스의 공급을 제어하면, 처리실(203) 내의 압력 변동의 발생을 억제할 수 있음이 판명되었다.On the other hand, as a result of earnestly examining by the present inventors, even if it uses the structure of the substrate processing apparatus shown in FIG. 1, when supply of gas is controlled like the Example demonstrated below, generation | occurrence | production of the pressure fluctuation in the
도 4(b)는, 처리실(203) 내의 압력 변동의 발생을 억제할 수 있는, 제1 실시 형태에 따른 사이클 처리의 실시예를 나타내는 상세 시퀀스도이다.FIG.4 (b) is a detailed sequence diagram which shows the example of the cycle process which concerns on 1st Embodiment which can suppress generation | occurrence | production of the pressure fluctuation in the
도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 사이클 처리에 있어서는, (1) MO 원료를 기화시킨 원료 가스 및 불활성 가스(N2 가스)의 공급(원료 가스 공급 공정), (2) 불활성 가스의 공급(퍼지 공정), (3) 산화제(O2)를 활성화시킨 활성화 가스(O2/Ar 혼합 가스) 및 불활성 가스의 공급(활성화 가스 공급 공정), (4) 불활성 가스의 공급(퍼지 공정)을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 복수 회 반복하고 있다. 즉, 비교예에서는, 원료 가스 공급 공정 및 활성화 가스의 공급 공정에 있어서 처리실(203) 내에 대한 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 불활성 가스의 공급을 중지하고 있었으나 본 실시예에서는, 원료 가스 공급 공정 및 활성화 가스 공급 공정에 있어서 처리실(203) 내에 대한 불활성 가스 공급관(2a)으로부터의 불활성 가스의 공급을 정지하지 않고 연속적으로 공급하는 점이 비교예와 다르다. 그리고, 본 실시예에 있어서도, 원료 가스 공급 공정, 활성화 가스 공급 공정, 퍼지 공정을 실시할 때에, 처리실(203) 내에 공급하는 가스 유량이 모두 합쳐 일정하게 되도록, 불활성 가스의 공급 유량을 변화시키고 있는 점이 비교예와 다르다.As shown in Fig. 4 (b), in the cycle process in accordance with this embodiment, (1) feed (raw material gas supply step), (2) in which the raw material gas and an inert gas (N 2 gas) vaporizing the MO material Supply of inert gas (purge process), (3) Activation gas (O 2 / Ar mixed gas) activating oxidant (O 2 ) and supply of inert gas (activation gas supply process), (4) Supply of inert gas ( Purge process) is set to 1 cycle, and this cycle is repeated multiple times. That is, in the comparative example, the supply of the inert gas from the inert
여기에서, 본 실시예도, 상술한 도 1에 나타내는 제1 실시 형태의 기판 처리 장치에 의하여 실시된다. 즉, 원료 가스는 원료 가스 공급관(1a)으로부터, 불활성 가스는 불활성 가스 공급관(2a)으로부터, 반응 가스는 반응 가스 공급관(3a)으로부터 각각 공급된다. 또한, 원료 가스를 공급할 때에는, 캐리어 가스로서 N2 가스를 사용한다. 또한, 반응 가스는 활성화 기구(9)에서 활성화되고, 활성화 가스로서 활성화 가스 공급관(3c)으로부터 공급된다.Here, this example is also implemented by the substrate processing apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1 described above. That is, the source gas is supplied from the source
본 실시예에 있어서, 원료 가스 공급관(1a)으로부터의 원료 가스의 공급 유 량은, 비교예와 마찬가지로 항상 b1으로서 일정하다. 따라서, 밸브(243a)를 열고, 밸브(243g)를 닫음으로써, 원료 가스 공급 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 원료 가스의 공급 유량은 b1이 된다. 또한, 밸브(243a)를 닫고, 밸브(243g)를 열음으로써, 원료 가스는 처리실(203)을 바이패스하여 원료 가스 벤트관(1b)으로부터 배기되기 때문에, 활성화 가스 공급 공정 및 퍼지 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 원료 가스의 공급 유량은 b2(=0)가 된다. 한편, 원료 가스의 공급 유량 b1은, 캐리어 가스를 포함한 총유량이다.In this embodiment, the supply flow rate of the source gas from the source
또한, 본 실시예에 있어서, 활성화 가스 공급관(3c)로부터의 활성화 가스의 공급 유량도, 비교예와 마찬가지로 항상 c1으로서 일정하다. 따라서, 밸브(243f)를 열고, 밸브(243h)를 닫음으로써, 활성화 가스 공급 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 활성화 가스의 공급 유량은 c1이 된다. 또한, 밸브(243f)를 닫고, 밸브(243h)를 열음으로써, 활성화 가스는 처리실(203)을 바이패스하여 활성화 가스 벤트관(3b)으로부터 배기되기 때문에, 원료 가스 공급 공정 및 퍼지 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 활성화 가스의 공급 유량은 c2(=0)가 된다. 한편, 도 4(b)는, c1>b1인 경우의 시퀀스도를 예시하고 있다.In the present embodiment, the supply flow rate of the activation gas from the activation
이에 반하여, 본 실시예에 있어서, 불활성 가스 공급관(2a)로부터의 불활성 가스의 공급 유량은, 비교예와 다르다. 즉, 퍼지 공정에 있어서의 불활성 가스의 공급 유량은 a1(≠0)이고, 원료 가스 공급 공정에 있어서의 불활성 가스의 공급 유량이 a2(≠0)이고, 활성화 가스 공급 공정에 있어서의 불활성 가스의 공급 유량이 a3(≠0)이 되도록, 매스 플로우 컨트롤러(241e)를 조정한다. 즉, 원료 가스 공급 공정 및 활성화 가스 공급 공정시에, 처리실(203) 내에 대한 불활성 가스 공급관(2a)으로부터의 불활성 가스의 공급을 중지하는 일 없이 연속적으로 공급함으로써, 공급 유량을 변화시키고 있다.In contrast, in the present embodiment, the supply flow rate of the inert gas from the inert
그리고, 원료 가스 공급 공정에 있어서 불활성 가스의 공급 유량(a2) 및 원료 가스의 공급 유량(b1)의 합(a2+b1)과, 활성화 가스 공급 공정에 있어서 불활성 가스 공급 유량(a3) 및 활성화 가스 공급 유량(c1)의 합(a3+c1)과, 퍼지 공정에 있어서 불활성 가스 공급 유량(a1)이 각각 같도록(a2+b1=a3+c1=a1), 매스 플로우 컨트롤러(241a~241e)를 제어하고 있다.Then, the sum (a2 + b1) of the supply flow rate a2 of the inert gas and the supply flow rate b1 of the source gas in the source gas supply step, the inert gas supply flow rate a3 and the activation gas in the activation gas supply step The
가스의 공급 유량을 이와 같이 제어함으로써, 처리실(203) 내에 있어서의 압력 변동의 발생을 억제할 수 있고, 이에 따라, 처리실(203) 내에 발생한 이물질의 교반을 억제할 수 있어, 기판(200)에 이물질 흡착을 억제할 수 있게 된다. By controlling the supply flow rate of the gas in this manner, it is possible to suppress the occurrence of pressure fluctuations in the
즉, 본 실시예에 따르면, 원료 가스 공급 공정 및 활성화 가스 공급 공정에 있어서 처리실(203) 내에는 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 불활성 가스가 연속적으로 공급되고, 불활성 가스 공급관(2a)에 설치된 밸브(243e)는 연 채로 되어 개폐 동작은 이루어지지 않는다. 이에 따라, 불활성 가스 공급관(2a) 내에 압력차가 일어나지 않게 되어, 처리실(203) 내의 압력 변동 발생을 억제할 수 있다고 생각된다.That is, according to this embodiment, in the source gas supply process and the activation gas supply process, the inert gas is continuously supplied from the inert
한편, 본 실시예에 있어서도, 예를 들면 a3(활성화 가스 공급 공정에 있어서의 불활성 가스의 공급 유량)=0으로 하면, 밸브(243e)의 개폐 동작이 이루어지게 되어, 퍼지 공정의 재개에 따라[불활성 가스의 공급 유량이 a3(=0)로부터 a1(≠0) 으로 변화할 때에], 불활성 가스 공급관(2a) 내에 생긴 압력차가 처리실(203) 내에 전달되고, 처리실(203) 내에 압력 변동을 일으키는 경우가 있다고 생각된다.On the other hand, also in this embodiment, when a3 (supply flow rate of inert gas in an activation gas supply process) is set to 0, the opening / closing operation | movement of the
2. 본 발명의 제2 실시 형태2. Second Embodiment of the Invention
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태로서의 기판 처리 장치의 처리로(202)의 구성 및 처리로(202)에 의하여 실시되는 기판 처리 공정의 사이클 처리의 실시예에 대해 순차적으로 설명한다.Next, the structure of the
(1) 처리로의 구성(1) Configuration to processing
먼저, 본 발명의 제2 실시 형태로서의 기판 처리 장치의 처리로의 구성에 대하여, 도 2를 사용해 설명한다. 도 2는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치인 매엽식 MOCVD 장치의 처리로의 한 예를 나타내는 개략도이다.First, the structure of the process furnace of the substrate processing apparatus as 2nd Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. 2 is a schematic view showing an example of a processing furnace of a sheet type MOCVD apparatus which is a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
제2 실시 형태에 있어서의 처리로(202)가 제1 실시 형태의 처리로(202)와 다른 점은, 제2 실시 형태에 있어서는, 원료 가스 공급관(1a) 및 활성화 가스 공급관(3c)뿐만 아니라, 불활성 가스 공급관(2a)에도 불활성 가스 벤트 라인으로서의 불활성 가스 벤트관(2b)이 설치되어 있는 점에 있다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 불활성 가스 공급관(2a)의 밸브(243e) 상류측[즉 매스 플로우 컨트롤러(241e)와 밸브(243e)와의 사이]에는, 불활성 가스 벤트관(2b)이 설치되어 있다. 불활성 가스 벤트관(2b)은, 밸브(243i)를 개재하여, 배기관(231)의 압력 제어 수단(7)과 배기 펌프(8)와의 사이에 접속되어 있다. 기타의 구성은, 제1 실시 형태에 따른 처리로(202)와 동일하다.The
한편, 가스 공급 유량의 제어를 정밀하게 실시할 필요가 있는 반응성을 갖는 처리 가스(원료 가스, 활성화 가스)의 가스 공급관[원료 가스 공급관(1a), 활성화 가스 공급관(3c)]에 대해서는, 벤트 라인[원료 가스 벤트관(1b), 활성화 가스 벤트관(3b)]을 설치하는 경우가 있다. 밸브의 개폐 제어에 의하여, 각 가스의 공급처를 벤트 라인쪽으로부터 처리실(203) 쪽으로 전환할 수 있도록 구성함으로써, 가스 공급관[원료 가스 공급관(1a), 활성화 가스 공급관(3c)]에 각각 유량 제어 기구를 설치하는 것보다, 고속 전환을 실현할 수 있기 때문이다. 그러나 통상적으로는, 불활성 가스 공급관(2a)에 벤트 라인을 설치하는 경우는 없다. 이것은, 불활성 가스는 반응성 가스가 아니기 때문에, 그 유량이 직접 반응계에 기여하는 경우가 없고, 가스의 공급 유량의 제어를 정밀하게 실시할 필요가 그다지 없고, 아울러, 불활성 가스의 벤트 라인을 새로이 설치함으로써, 기판 처리 장치의 원가가 상승하는 것이 주된 이유이다.On the other hand, for the gas supply pipe (raw material
이에 반하여, 제2 실시 형태에서는, 불활성 가스 공급관(2a)에도 불활성 가스 벤트관(2b)을 설치하고, 처리 가스(원료 가스, 활성화 가스)의 공급처의 고속 전환에 대응하여, 불활성 가스 공급처도 고속으로 전환할 수 있도록 구성함으로써, 처리실(203) 내의 압력 변동의 발생을 억제하도록 구성되어 있다.In contrast, in the second embodiment, the inert
(2) 사이클 처리의 실시예(2) Example of Cycle Processing
제2 실시 형태에 따른 기판 처리 공정이 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정과 다른 점은, 기판 처리 공정에서 실시되는 사이클 처리에 있다. 그 이외의 것은, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정과 동일하다. 이하, 제2 실시 형태의 실시예에 있어서의 시퀀스예 1, 시퀀스예 2를, 도 5를 사용해 순차적으로 설명한다. 도 5(a), 도 5(b)는, 제2 실시 형태의 실시예에 있어서의 시퀀스예 1, 시퀀스예 2이다.The difference between the substrate processing step according to the second embodiment and the substrate processing step according to the first embodiment lies in the cycle processing performed in the substrate processing step. Other than that is the same as the substrate processing process which concerns on 1st Embodiment. Hereinafter, the sequence example 1 and the sequence example 2 in the Example of 2nd Embodiment are demonstrated sequentially using FIG. 5 (a) and 5 (b) are Sequence Example 1 and Sequence Example 2 in the example of the second embodiment.
또한, 본 실시예는, 상술한 도 2에 나타내는 제2 실시 형태의 기판 처리 장치에 의하여 실시된다. 즉, 원료 가스는 원료 가스 공급관(1a)으로부터, 불활성 가스는 불활성 가스 공급관(2a)으로부터, 반응 가스는 반응 가스 공급관(3a)으로부터 각각 공급된다. 또한, 원료 가스 공급시에는, 캐리어 가스로서 N2 가스가 사용된다. 또한, 반응 가스는 활성화 기구(9)에서 활성화되고, 활성화 가스로서 활성화 가스 공급관(3c)으로부터 공급된다.In addition, a present Example is implemented by the substrate processing apparatus of 2nd Embodiment shown in FIG. 2 mentioned above. That is, the source gas is supplied from the source
<시퀀스예 1><Sequence Example 1>
도 5(a)에 나타내는 시퀀스예 1에서는, 처리실(203) 내에 제1 처리 가스로서의 원료 가스, 제2 처리 가스로서의 활성화 가스를 공급하는 공정과, 불활성 가스로서의 N2를 공급하여 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정을 반복하고 있다.In Sequence Example 1 shown in FIG. 5A, a process of supplying a source gas as a first process gas and an activation gas as a second process gas, and N 2 as an inert gas are supplied to the
구체적으로는, 처리실(203) 내에 제1 처리 가스로서의 원료 가스를 공급하는 공정과, 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내에 불활성 가스로서의 N2를 공급하여 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정과, 처리실(203) 내에 제2 처리 가스로서의 활성화 가스를 공급하는 공정과, 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내에 불활성 가스로서의 N2를 공급하여 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 복수 회 반복하고 있다.Specifically, the steps of feeding a raw material gas as the first processing gas into the
그리고, 원료 가스를 공급하는 공정 및 활성화 가스를 공급하는 공정에서는, 밸브(243e)를 닫고 밸브(243i)를 열음으로써, 불활성 가스 공급관(2a)에 공급된 N2를 처리실(203) 내에 공급하지 않고 불활성 가스 벤트관(2b)로부터 배기하도록 하고 있다.In the process of supplying the source gas and the process of supplying the activating gas, by closing the
또한, 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정에서는, 밸브(243e)를 열고, 밸브(243i)를 닫음으로써, 불활성 가스 공급관(2a)에 공급된 N2의 흐름을, 불활성 가스 벤트관(2b)을 향하는 흐름으로부터 처리실(203) 내를 향하는 흐름으로 전환하도록 하고 있다. 이 때, 처리실(203) 내에 있어서의 총 가스 유량이 일정하게 되도록 하고 있다.In the process of purging the inside of the
한편, 시퀀스예 1에 있어서는, 원료 가스 공급관(1a)로부터의 원료 가스의 공급 유량은, 항상 b1으로서 일정하다. 따라서, 밸브(243a)를 열고, 밸브(243g)를 닫음으로써, 원료 가스 공급 공정에 있어서 처리실(203) 내에 대한 원료 가스 공급 유량은 b1이 된다. 또한, 밸브(243a)를 닫고, 밸브(243g)를 열음으로써, 원료 가스는 처리실(203)을 바이패스하여 원료 가스 벤트관(1b)으로부터 배기되기 때문에, 활성화 가스 공급 공정 및 퍼지 공정에 있어서 처리실(203) 내에 대한 원료 가스의 공급 유량은 b2(=0)가 된다. 한편, 원료 가스의 공급 유량 b1은, 캐리어 가스를 포함한 총 유량이다.On the other hand, in Sequence Example 1, the supply flow rate of the source gas from the source
또한, 시퀀스예 1에 있어서는, 활성화 가스 공급관(3c)으로부터의 활성화 가스의 공급 유량도, 항상 c1으로 일정하다. 따라서, 밸브(243f)를 열고, 밸브(243h)를 닫음으로써, 활성화 가스 공급 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 활성화 가스의 공급 유량은 c1이 된다. 또한, 밸브(243f)를 닫고, 밸브(243h)를 열음으로써, 활성화 가스는 처리실(203)을 바이패스하여 활성화 가스 벤트관(3b)으로부터 배기되기 때문에, 원료 가스 공급 공정 및 퍼지 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 활성화 가스의 공급 유량은 c2(=0)가 된다.In addition, in Sequence Example 1, the supply flow rate of the activation gas from the activation
더욱이, 시퀀스예 1에 있어서는, 불활성 가스 공급관(2a)로부터의 불활성 가스 공급 유량도, 항상 a1으로 일정하다. 그리고, 퍼지 공정에 있어서는, 밸브(243e)를 열고, 밸브(243i)를 닫음으로써, 불활성 가스 공급관(2a)에 공급된 불활성 가스의 흐름을, 불활성 가스 벤트관(2b)을 향하는 흐름으로부터 처리실(203) 내를 향하는 흐름으로 전환하도록 하고 있다. 따라서, 퍼지 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 불활성 가스 공급 유량은 a1이 된다. 또한, 원료 가스 공급 공정 및 활성화 가스 공급 공정에 있어서는, 밸브(243e)를 닫고, 밸브(243i)를 열음으로써, 불활성 가스 공급관(2a)에 공급된 불활성 가스를, 처리실(203) 내에 공급하지 않고 불활성 가스 벤트관(2b)으로부터 배기하도록 하고 있다. 따라서, 원료 가스 공급 공정 및 활성화 가스 공급 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 불활성 가스의 공급 유량은 a2(=0)가 된다.Further, in Sequence Example 1, the inert gas supply flow rate from the inert
그리고, 원료 가스 공급 공정에 있어서의 원료 가스의 공급 유량(b1)과, 활성화 가스 공급 공정에 있어서의 활성화 가스의 공급 유량(c1)과, 퍼지 공정에 있어서의 불활성 가스의 공급 유량(a1)이 각각 동등하도록(b1=c1=a1), 즉, 처리실(203) 내에 있어서의 총 가스 유량이 일정하게 되도록, 매스 플로우 컨트롤러(241a~241e)를 제어하고 있다.The supply flow rate b1 of the source gas in the source gas supply step, the supply flow rate c1 of the activation gas in the activation gas supply step, and the supply flow rate a1 of the inert gas in the purge step The
가스의 공급 유량을 이와 같이 제어함으로써, 처리실(203) 내에 있어서의 압력 변동의 발생을 억제할 수 있고, 이에 따라, 처리실(203) 내에 발생한 이물질의 교반을 억제할 수 있어, 기판(200)에 이물질이 흡착되는 것을 억제할 수 있다.By controlling the supply flow rate of the gas in this manner, it is possible to suppress the occurrence of pressure fluctuations in the
즉, 시퀀스예 1에 따르면, 원료 가스 공급 공정 및 활성화 가스 공급 공정에 있어서, 불활성 가스 공급관(2a)에 설치된 밸브(243e)를 닫음과 동시에, 불활성 가스 벤트관(2b)에 설치된 밸브(243i)를 열음으로써, 불활성 가스 공급관(2a) 내에 불활성 가스가 항상 유통한다. 발명자 등의 지견에 의하면, 불활성 가스 공급관(2a) 내에 불활성 가스가 항상 유통함으로써, 밸브(243e)를 닫더라도 불활성 가스 공급관(2a) 내에 생기는 압력차가 불활성 가스 벤트관(2b)을 설치하지 않은 경우(비교예)에 비하여, 훨씬 작아진다. 그리고, 밸브(243e)를 다시 열더라도 처리실(203) 내에 전달되는 압력차는 근소하기 때문에, 이러한 압력차는 처리실(203) 내에서 흡수되고, 처리실(203) 내의 압력 변동 발생을 억제할 수 있는 것으로 생각된다.That is, according to the sequence example 1, in the source gas supply process and the activation gas supply process, while closing the
또한, 밸브(243e)를 닫고 밸브(243i)를 열었을 경우의 밸브(243e)보다 하류측의 불활성 가스 공급관(2a) 내의 압력은, 처리실(203) 내의 압력과 동일한 정도(103 Pa 이하)인 것으로 생각되며, 또한, 밸브(243e)보다 상류측의 불활성 가스 공급관(2a) 내의 압력도, 처리실(203) 내의 압력과 동일한 정도(103 Pa 이하)인 것으로 생각된다. 이러한 상태에 있어서는, 불활성 가스 공급관(2a) 내의 밸브(243e)보다 하류측인 부분도, 또한, 밸브(243e)보다 상류측인 부분도, 동일한 배기 펌 프(8)로 함께 진공 배기하고 있기 때문이다. 다만, 밸브(243e)로부터 배기 펌프(8)까지의 배기 경로는 서로 다르기 때문에(각 배기 경로의 유동 저항은 각각 다르기 때문에), 불활성 가스 공급관(2a) 내의 밸브(243e)보다 상류측과 하류측 사이에는, 10 Pa 미만 정도의 약간의 압력차는 생길 수 있을 것으로 생각된다.In addition, the pressure in the inert
상술한 바와 같이, 불활성 가스 벤트관(2b)을 설치하지 않는 경우(비교예)에는, 밸브(243e)를 닫음으로써, 불활성 가스 공급관(2a) 내의 밸브(243e)보다도 상류측과 하류측 사이에는 처리 압력의 2배 이상(예를 들면 100 Pa 이상)의 압력차가 생기고 있는 것으로 생각된다. 이것에 대하여, 시퀀스예 1의 경우에는, 밸브(243e)를 닫고, 밸브(243i)를 열음으로써, 불활성 가스 공급관(2a) 내의 밸브(243e)보다 상류측과 하류측 사이의 압력차는, 처리 압력의 1/5 미만(예를 들면 10 Pa 미만)으로 억제할 수 있는 것으로 생각된다. 즉, 시퀀스예 1에 따르면, 불활성 가스 공급관(2a) 내의 밸브(243e)보다 상류측과 하류측 사이의 압력차를, 불활성 가스 벤트관(2b)을 설치하지 않은 경우(비교예)와 비교하여 1/10 이하로 할 수 있고, 처리실(203) 내의 압력 변동을 충분히 억제할 수 있다. 그리고, 시퀀스예 1의 경우, 보다 고속인 가스의 전환에 대응하여, 가스 공급 유량의 총 유량을 제어하여 압력 변동의 발생을 억제할 수 있다.As described above, in the case where the inert
<시퀀스예 2><Sequence Example 2>
도 5(b)에 나타내는 시퀀스예 2에서는, 처리실(203) 내에 제1 처리 가스로서의 원료 가스, 제2 처리 가스로서의 활성화 가스를 공급하는 공정과, 불활성 가스 로서의 N2를 공급하여 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정을 반복하고 있다.Figure 5 (b) the
구체적으로는, 처리실(203) 내에 제1 처리 가스로서의 원료 가스를 공급하는 공정과, 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내에 불활성 가스로서의 N2를 공급하여 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정과, 처리실(203) 내에 제2 처리 가스로서의 활성화 가스를 공급하는 공정과, 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내에 불활성 가스로서의 N2를 공급하여 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 복수 회 반복하고 있다.Specifically, the steps of feeding a raw material gas as the first processing gas into the
원료 가스를 공급하는 공정 및 활성화 가스를 공급하는 공정에서는, 밸브(243e)를 닫고, 밸브(243i)를 열음으로써, 불활성 가스 공급관(2a)에 공급된 N2를 처리실(203) 내에 공급하지 않고 불활성 가스 벤트관(2b)으로부터 배기하도록 하거나, 또는 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정보다 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내에 흐르는 N2 유량을 적게 하도록 하고 있다.In the step of supplying the source gas and the step of supplying the activating gas, the
처리실(203) 내를 퍼지하는 공정에서는, 밸브(243e)를 열고, 밸브(243i)를 닫음으로써, 불활성 가스 공급관(2a)에 공급된 N2의 흐름을, 불활성 가스 벤트관(2b)을 향하는 흐름으로부터 처리실(203) 내를 향하는 흐름으로 전환하거나, 또는 원료 가스를 공급하는 공정 및 활성화 가스를 공급하는 공정보다 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내에 흐르는 N2의 유량을 많게 하도록 하고 있다.In the process of purging the
보다 구체적으로는, 제1 처리 가스로서의 원료 가스를 공급하는 공정에서는, 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정보다 불활성 가스 공급관(2a)로부터 처리실(203) 내로 흐르는 N2 의 유량을 적게 하도록 하고 있고, 제2 처리 가스로서의 활성화 가스를 공급하는 공정에서는, 밸브(243e)를 닫고 밸브(243i)를 열음으로써, 불활성 가스 공급관(2a)에 공급된 N2를 처리실(203) 내에 공급하지 않고 불활성 가스 벤트관(2b)으로부터 배기하도록 하고 있다.More specifically, in the step of supplying the source gas as the first process gas, the flow rate of N 2 flowing from the inert
또한, 원료 가스를 공급하는 공정 후에 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정에서는, 원료 가스를 공급하는 공정보다 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내로 흐르는 N2 의 유량을 많아지도록 하고 있고, 활성화 가스를 공급하는 공정 후에 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정에서는, 밸브(243e)를 열고, 밸브(243i)를 닫음으로써, 불활성 가스 공급관(2a)에 공급된 N2 의 흐름을, 불활성 가스 벤트관(2b)을 향하는 흐름으로부터 처리실(203) 내를 향하는 흐름으로 전환하도록 하고 있다. 이 때, 처리실(203) 내에 있어서의 총 가스 유량이 일정하게 되도록 하고 있다.In the step of purging the inside of the
또한, 시퀀스예 2에 있어서, 원료 가스 공급관(1a)으로부터의 원료 가스 공급 유량은, 항상 b1으로 일정하다. 따라서, 밸브(243a)를 열고, 밸브(243g)를 닫음으로써, 원료 가스 공급 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 원료 가스의 공급 유량은 b1이 된다. 또한, 밸브(243a)를 닫고, 밸브(243g)를 열음으로써, 원료 가스는 처리실(203)을 바이패스하여 원료 가스 벤트관(1b)으로부터 배기되기 때문에, 활성화 가스 공급 공정 및 퍼지 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 원료 가스의 공급 유량은 b2(=0)가 된다. 한편, 원료 가스의 공급 유량 b1은, 캐리어 가스를 포함한 총 유량이다.In addition, in sequence example 2, the source gas supply flow volume from the source
또한, 시퀀스예 2에 있어서, 활성화 가스 공급관(3c)으로부터의 활성화 가스의 공급 유량도, 항상 c1으로 일정하다. 따라서, 밸브(243f)를 열고, 밸브(243h)를 닫음으로써, 활성화 가스 공급 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 활성화 가스의 공급 유량은 c1이 된다. 또한, 밸브(243f)를 닫고, 밸브(243h)를 열음으로써, 활성화 가스는 처리실(203)을 바이패스하여 활성화 가스 벤트관(3b)으로부터 배기되기 때문에, 원료 가스 공급 공정 및 퍼지 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 활성화 가스의 공급 유량은 c2(=0)가 된다. 이와 같이, 시퀀스예 2의 각 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 원료 가스의 공급 유량, 활성화 가스의 공급 유량은, 시퀀스예 1과 마찬가지이다. 다만, 시퀀스예 2에 있어서는, c1 쪽이 b1보다 많아지도록 하고 있는 점이 시퀀스예 1과는 다르다. 즉, 시퀀스예 2에 있어서는, 활성화 가스 공급관(3c)으로부터의 활성화 가스의 공급 유량 c1이, 원료 가스의 공급관(1a)으로부터의 원료 가스 공급 유량 b1보다 많아지도록(c1>b1), 매스 플로우 컨트롤러(241a~241c)를 제어하고 있다.In addition, in Sequence Example 2, the supply flow rate of the activation gas from the activation
또한, 시퀀스예 2에 있어서의 불활성 가스 공급관(2a)으로부터의 불활성 가스의 공급 유량도, 시퀀스예 1과 다르다.Moreover, the supply flow volume of the inert gas from the inert
먼저, 원료 가스 공급 공정 후의 퍼지 공정에 있어서는, 밸브(243e)를 열고, 밸브(243i)를 닫은 상태를 유지한 상태에서, 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내로 흐르는 불활성 가스의 공급 유량을 원료 가스 공급 공정에 있어서의 불활성 가스의 공급 유량보다 많아지도록 밸브(241e)를 제어하고 있다. 또한, 활성 화 가스 공급 공정 후의 퍼지 공정에 있어서는, 시퀀스예 1과 마찬가지로, 밸브(243e)를 열고, 밸브(243i)를 닫음으로써, 불활성 가스 공급관(2a)에 공급된 불활성 가스의 흐름을, 불활성 가스 벤트관(2b)을 향하는 흐름으로부터 처리실(203) 내를 향하는 흐름으로 전환하도록 하고 있다. 어떤 퍼지 공정에 있어서도 처리실(203) 내에 대한 불활성 가스 공급 유량은 a1이 된다.First, in the purge step after the source gas supply step, the supply flow rate of the inert gas flowing from the inert
또한, 원료 가스 공급 공정에 있어서의 불활성 가스의 공급 유량 a2(≠0)는, 퍼지 공정에 있어서의 불활성 가스의 공급 유량 a1보다도 적게(a2<a1) 되도록, 매스 플로우 컨트롤러(241e)를 조정한다.In addition, the supply flow rate a2 (≠ 0) of the inert gas in the source gas supply process adjusts the
또한, 활성화 가스 공급 공정에 있어서는, 시퀀스예 1과 마찬가지로, 밸브(243e)를 닫고, 밸브(243i)를 열음으로써, 불활성 가스는 처리실(203)을 바이패스하여 불활성 가스 벤트관(2b)으로부터 배기하고, 처리실(203) 내에 대한 불활성 가스 공급 유량을 a3(=0)로 하고 있다.In addition, in the activation gas supply process, the inert gas bypasses the
그리고, 원료 가스 공급 공정에 있어서의 불활성 가스의 공급 유량(a2) 및 원료 가스의 공급 유량(b1)의 합과, 활성화 가스 공급 공정에 있어서의 활성화 가스의 공급 유량(c1)과, 퍼지 공정에 있어서의 불활성 가스 공급 유량(a1)이 각각 동일하게(a2+b1=c1=a1) 되도록, 즉, 처리실(203) 내에 있어서의 총 가스 유량이 일정하게 되도록, 매스 플로우 컨트롤러(241a~241e)를 제어하고 있다.The sum of the supply flow rate a2 of the inert gas and the supply flow rate b1 of the source gas in the source gas supply step, the supply flow rate c1 of the activation gas in the activation gas supply step, and the purge step The
가스의 공급 유량을 이와 같이 제어함으로써, 처리실(203) 내에 있어서의 압력 변동의 발생을 억제할 수 있고, 이에 따라, 처리실(203) 내에 발생한 이물질의 교반을 억제할 수 있어, 기판(200)에 대한 이물질의 흡착을 억제할 수 있게 된다. By controlling the supply flow rate of the gas in this manner, it is possible to suppress the occurrence of pressure fluctuations in the
즉, 원료 가스 공급 공정으로부터 퍼지 공정으로 이행할 때에는, 상술한 제1 실시 형태[도 4(b)]의 방법을 적용하고, 활성화 가스 공급 공정으로부터 퍼지 공정으로 이행할 때에는, 상술한 제2 실시 형태에 있어서의 실시예의 시퀀스예 1[도 5(a)]의 방법을 적용하도록 하고 있다. 이와 같이 하더라도, 상술한 이유에 의하여 처리실(203) 내의 압력 변동 발생을 억제할 수 있다. 또한, 원료 가스 공급 공정으로부터 퍼지 공정으로 이행할 때에 도 5(a)의 방법을 적용하고, 활성화 가스 공급 공정으로부터 퍼지 공정으로 이행할 때에 도 4(b)의 방법을 적용하더라도, 동일한 효과를 얻는다.That is, when shifting from a source gas supply process to a purge process, the method of 1st Embodiment mentioned above (FIG. 4 (b)) is applied, and when it transfers from an activation gas supply process to a purge process, 2nd implementation mentioned above is carried out. The method of the sequence example 1 (FIG. 5 (a)) of the Example in a form is applied. Even in this case, the occurrence of pressure fluctuations in the
3. 본 발명의 제3 실시 형태3. Third embodiment of the present invention
다음에, 본 발명의 제3 실시 형태로서 기판 처리 장치의 처리로(202)의 구성 및 처리로(202)에 의하여 실시되는 기판 처리 공정의 사이클 처리의 실시예에 대하여 순차적으로 설명한다.Next, as a 3rd embodiment of this invention, the structure of the
(1) 처리로의 구성(1) Configuration to processing
먼저, 본 발명의 제3 실시 형태로서 기판 처리 장치의 처리로의 구성에 있어서, 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3은, 본 발명의 제3 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치인 매엽식 MOCVD 장치 처리로의 한 예를 나타내는 개략도이다.First, in the structure of the process furnace of a substrate processing apparatus as 3rd Embodiment of this invention, it demonstrates using FIG. 3 is a schematic view showing an example of a single wafer MOCVD apparatus processing which is a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
제3 실시 형태에 있어서의 처리로(202)가 제2 실시 형태의 처리로(202)와 다른 점은, 제3 실시 형태에 있어서는, N2를 공급하는 불활성 가스 공급 라인(제1 불활성 가스 공급 라인)으로서의 제1 불활성 가스 공급관(2a) 이외에, Ar을 공급하는 불활성 가스 공급 라인(제2 불활성 가스 공급 라인)으로서의 제2 불활성 가스 공급관(4a)이 설치된 점이다. 한편, 제2 불활성 가스 공급관(4a)으로부터 공급하는 불활성 가스는 Ar에 국한하지 않고, N2나 He라도 무방하다. The third embodiment in process in the
제2 불활성 가스 공급관(4a)에는, Ar을 공급하는 제2 불활성 가스 공급 유닛(250d)과, 유량 제어 수단으로서의 매스 플로우 컨트롤러(241d)와, Ar의 공급을 제어하는 밸브(243j)가 직렬로 접속되어 있다. 또한, 제2 불활성 가스 공급관(4a)은, 샤워 헤드(236)에 직접 접속되지 않고, 밸브(243j)의 하류측에서 활성화 가스 공급관(3c)[밸브(243f)의 하류]에 합류하도록 일본화(一本化)되어 접속되고 있다.In the second inert
또한, 제2 불활성 가스 공급관(4a)의 밸브(243j)의 상류측[즉 매스 플로우 컨트롤러(241d)와 밸브(243j)와의 사이]에는, 제2 불활성 가스 벤트 라인으로서의 제2 불활성 가스 벤트관(4b)이 설치되어 있다. 제2 불활성 가스 벤트관(4b)은, 밸브(243k)를 개재하여, 배기관(231)의 압력 제어 수단(7)과 배기 펌프(8)와의 사이에 접속되어 있다.Further, a second inert gas vent pipe as a second inert gas vent line (upstream of the
또한, 제3 실시 형태에 있어서의 처리로(202)가 제2 실시 형태의 처리로(202)와 상이한 또 다른 점은, 제3 실시 형태에 있어서는, N2를 공급하는 제1 불활성 가스 공급관(2a)이, 샤워 헤드(236)에 직접 접속되지 않고, 밸브(243e) 하류측에서 원료 가스 공급관(1a)[밸브(243a)의 하류]에 합류하도록 일본화되어 접속되고 있는 점이다.In addition, another difference from the
기타의 구성에 있어서는, 제1 실시 형태와 동일하다.In other structure, it is the same as that of 1st Embodiment.
(2) 사이클 처리의 실시예(2) Example of Cycle Processing
제3 실시 형태에 따른 기판 처리 공정이 제1, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 공정과 다른 점은, 기판 처리 공정에서 실시되는 사이클 처리에 있다. 나머지는, 제1, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 공정과 동일하다. 이하, 제3 실시 형태에 따른 실시예에 있어서의 시퀀스예를, 도 6을 사용하여 순차적으로 설명한다. 도 6은, 제3 실시 형태에 따른 실시예에 있어서의 시퀀스예이다.The difference between the substrate processing step according to the third embodiment and the substrate processing step according to the first and second embodiments lies in the cycle processing performed in the substrate processing step. The rest is the same as the substrate processing process according to the first and second embodiments. Hereinafter, the sequence example in the Example which concerns on 3rd Embodiment is demonstrated sequentially using FIG. 6 is a sequence example in an example according to the third embodiment.
또한, 본 실시예는 상술한 도 3에 나타내는 제3 실시 형태의 기판 처리 장치에 의하여 실시된다. 즉, 원료 가스는 원료 가스 공급관(1a)으로부터, 불활성 가스(N2)는 제1 불활성 가스 공급관(2a)으로부터, 반응 가스는 반응 가스 공급관(3a)으로부터, 불활성 가스(Ar)는 제2 불활성 가스 공급관(4a)으로부터 각각 공급된다. 또한, 원료 가스를 공급할 때에는, 캐리어 가스로서 N2 가스가 사용된다. 또한, 반응 가스는 활성화 기구(9)에서 활성화되고, 활성화 가스로서 활성화 가스 공급관(3c)으로부터 공급된다.In addition, a present Example is implemented by the substrate processing apparatus of 3rd Embodiment shown in FIG. 3 mentioned above. That is, the source gas is from the source
구체적으로는, 도 6에 나타내는 시퀀스예에서는, 처리실(203) 내에 제1 처리 가스로서의 원료 가스, 제2 처리 가스로서의 활성화 가스를 공급하는 공정과 불활성 가스로서의 N2 또는 Ar을 공급하여 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정을 반복하고 있다.Specifically, in the sequence example shown in FIG. 6, a process of supplying a source gas as a first process gas and an activation gas as a second process gas and N 2 or Ar as an inert gas are supplied to the
구체적으로는, 처리실(203) 내에 제1 처리 가스로서의 원료 가스를 공급하는 공정과, 제1 불활성 가스 공급관(2a) 및 제2 불활성 가스 공급관(4a)으로부터 처리 실(203) 내에 불활성 가스로서의 N2 및 Ar을 공급하여 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정과, 처리실(203) 내에 제2 처리 가스로서의 활성화 가스를 공급하는 공정과, 제1 불활성 가스 공급관(2a) 및 제2 불활성 가스 공급관(4a)으로부터 처리실 내에 불활성 가스로서의 N2 및 Ar을 공급하여 처리실 내를 퍼지하는 공정을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 복수 회 반복하도록 하고 있다.Specifically, the process of supplying the source gas as a 1st process gas to the
원료 가스를 공급하는 공정에서는, 밸브(243e)를 닫고, 밸브(243i)를 열음으로써, 제1 불활성 가스 공급관(2a)에 공급된 N2를 처리실(203) 내에 공급하지 않고 불활성 가스 벤트관(2b)으로부터 배기하도록 함과 동시에, 밸브(243k)를 닫고, 밸브(243j)를 열음으로써, 제2 불활성 가스 공급관(4a)에 공급된 Ar을 처리실(203) 내에 공급하도록 하고 있다.In the step of supplying a source gas, to close the valve (243e), the valve (243i) by yeoleum first without supplying N 2 supplied to the inert gas supply pipe (2a) into the
활성화 가스를 공급하는 공정에서는, 밸브(243j)를 닫고, 밸브(243k)를 열음으로써, 제2 불활성 가스 공급관(4a)에 공급된 Ar을 처리실(203) 내에 공급하지 않고 제2 불활성 가스 벤트관(4b)으로부터 배기하도록 함과 동시에, 밸브(243i)를 닫고, 밸브(243e)를 열음으로써, 제1 불활성 가스 공급관(2a)에 공급된 N2를 처리실(203) 내에 공급하도록 하고 있다.In the step of supplying the activating gas, by closing the
원료 가스를 공급하는 공정 후에 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정에서는, 밸브(243k)를 닫고, 밸브(243j)를 연 상태로 하고, 제2 불활성 가스 공급관(4a)으로부터 처리실(203) 내를 향하는 Ar의 흐름을 유지한 상태에서, 밸브(243i)를 닫고, 밸브(243e)를 열음으로써, 제1 불활성 가스 공급관(2a)에 공급된 N2의 흐름을, 불활성 가스 벤트관(2b)을 향하는 흐름으로부터 처리실(203) 내를 향하는 흐름으로 전환하도록 하고 있다.In the process of purging the
활성화 가스를 공급하는 공정 후에 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정에서는, 밸브(243i)를 닫고, 밸브(243e)를 연 상태로 하고, 제1 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내로 향하는 N2의 흐름을 유지한 상태에서, 밸브(243k)를 닫고, 밸브(243j)를 열음으로써, 제2 불활성 가스 공급관(4a)에 공급된 Ar의 흐름을, 제2 불활성 가스 벤트관(4b)으로 향하는 흐름으로부터 처리실(203) 내로 향하는 흐름으로 전환하도록 하고 있다. 이 때, 처리실(203) 내를 있어서의 총 가스 유량은 일정하게 되도록 하고 있다.In the process of purging the inside of the
또한, 본 실시예에 있어서, 원료 가스 공급관(1a)으로부터의 원료 가스의 공급 유량은, 항상 b1으로 일정하다. 따라서, 밸브(243a)를 열고, 밸브(243g)를 닫음으로써, 원료 가스 공급 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 원료 가스의 공급 유량은 b1이 된다. 또한, 밸브(243a)를 닫고, 밸브(243g)를 열음으로써, 원료 가스는 처리실(203)을 바이패스하여 원료 가스 벤트관(1b)으로부터 배기되기 때문에, 활성화 가스 공급 공정 및 퍼지 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 원료 가스의 공급 유량은 b2(=0)가 된다. 한편, 원료 가스의 공급 유량 b1은, 캐리어 가스를 포함한 총 유량이다.In the present embodiment, the supply flow rate of the source gas from the source
또한, 본 실시예에 있어서, 활성화 가스 공급관(3c)으로부터 활성화 가스의 공급 유량도, 항상 c1으로 일정하다. 따라서, 밸브(243f)를 열고, 밸브(243h)를 닫음으로써, 활성화 가스 공급 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 활성화 가스의 공급 유량은 c1이 된다. 또한, 밸브(243f)를 닫고, 밸브(243h)를 열음으로써, 활성화 가스는 처리실(203)을 바이패스하여 활성화 가스 벤트관(3b)보다 배기되기 때문에, 원료 가스 공급 공정 및 퍼지 공정에 있어서의 처리실(203) 내에 대한 활성화 가스의 공급 유량은 c2(=0)가 된다.In the present embodiment, the supply flow rate of the activation gas from the activation
또한, 본 실시예에 있어서, 제1 불활성 가스 공급관(2a)으로부터의 불활성 가스(N2)의 공급 유량도, 항상 d1으로 일정하다. 따라서, 퍼지 공정 및 활성화 가스 공급 공정에 있어서는, 밸브(243e)를 열고, 밸브(243i)를 닫음으로써, 원료 가스 공급관(1a)을 경유한 처리실(203) 내에 대한 불활성 가스(N2)의 공급 유량은 d1이 된다. 또한, 원료 가스 공급 공정 중에 있어서는, 밸브(243e)를 닫고, 밸브(243i)를 열음으로써, 원료 가스 공급관(1a)을 경유한 처리실(203) 내에 대한 불활성 가스(N2) 공급 유량은 d2(=0)가 된다.In the present embodiment, the supply flow rate of the inert gas N 2 from the first inert
또한, 본 실시예에 있어서, 제2 불활성 가스 공급관(4a)으로부터의 불활성 가스(Ar)의 공급 유량도, 항상 e1으로 일정하다. 따라서, 퍼지 공정 및 원료 가스 공급 공정 중에 있어서는, 밸브(243j)를 열고, 밸브(243k)를 닫음으로써, 활성화 가스 공급관(3c)을 경유한 처리실(203)에 대한 불활성 가스(Ar)의 공급 유량은 e1이 된다. 또한, 활성화 가스 공급 공정에 있어서는, 밸브(243j)를 닫고, 밸브(243k)를 열음으로써, 활성화 가스 공급관(3c)을 경유한 처리실(203)에 대한 불 활성 가스(Ar)의 공급 유량은 e2(=0)가 된다.In addition, in the present embodiment, the supply flow rate of the inert gas Ar from the second inert
또한, 원료 가스 공급 공정에 있어서의 불활성 가스(Ar)의 공급 유량(e1) 및 원료 가스의 공급 유량(b1)의 합(e1+b1)과, 활성화 가스 공급 공정에 있어서의 불활성 가스(N2)의 공급 유량(d1) 및 활성화 가스의 공급 유량(c1)의 합(d1+c1)과, 퍼지 공정에 있어서의 불활성 가스(N2)의 공급 유량(d1) 및 불활성 가스(Ar)의 공급 유량(e1)의 합(d1+e1)이, 각각 동일하게(e1+b1=d1+c1=d1+e1) 되도록, 매스 플로우 컨트롤러(241a~241e)를 제어하고 있다.Further, the inert gas in the supply flow (e1), and the sum of (e1 + b1) and the active gas supply step of the supply flow rate (b1) of the source gas of the inert gas (Ar) in the raw material gas supply step (N 2 Sum (d1 + c1) of the supply flow rate d1 of the supply flow rate and the supply flow rate c1 of the activation gas, the supply flow rate d1 of the inert gas N 2 in the purge process, and the supply of the inert gas Ar The
가스의 공급 유량을 이와 같이 제어함으로써, 처리실(203) 내에 있어서의 압력 변동의 발생을 억제할 수 있고, 이에 따라, 처리실(203) 내에 발생한 이물질의 교반을 억제할 수 있어, 기판(200)에 이물질이 흡착하는 것을 억제할 수 있다. By controlling the supply flow rate of the gas in this manner, it is possible to suppress the occurrence of pressure fluctuations in the
즉, 본 실시예에 따르면, 제1 불활성 가스 공급관(2a)에 설치된 밸브(243e)를 닫음과 동시에, 제1 불활성 가스 벤트관(2b)에 설치된 밸브(243i)를 열음으로써, 불활성 가스 공급관(2a) 내의 불활성 가스(N2)가 항상 유통한다. 또한, 마찬가지로, 제2 불활성 가스 공급관(4a)에 설치된 밸브(243j)를 닫음과 동시에, 제2 불활성 가스 벤트관(4b)에 설치된 밸브(243k)를 열음으로써, 불활성 가스 공급관(4a) 내의 불활성 가스(Ar)가 항상 유통한다. 발명자 등의 지견에 따르면, 제1 불활성 가스 공급관(2a) 및 제2 불활성 가스 공급관(4a) 내에 불활성 가스(N2, Ar)가 항상 유통함으로써, 밸브(243e) 및 밸브(243j)를 닫더라도 제1 불활성 가스 공급관(2a) 및 제2 불활성 가스 공급관(4a) 내에 생기는 압력차가 제1 불활성 가스 벤트관(2b) 및 제2 불활성 가스 벤트관(4b)을 설치하지 않은 경우에 비하여 훨씬 작아지고, 밸브(243e), 밸브(243j)를 개방하더라도 처리실(203) 내에 전달되는 압력차는 근소하기 때문에, 이러한 압력차는 처리실(203) 내에서 흡수되고, 처리실(203) 내의 압력 변동 발생을 억제되고 있는 것으로 생각된다.That is, according to the present embodiment, the inert gas supply pipe (by closing the
또한, 밸브(243e)를 닫고, 밸브(243i)를 열었을 경우의 밸브(243e)보다 하류측인 제1 불활성 가스 공급관(2a) 내의 압력은, 처리실(203) 내의 압력과 동일한 정도(103 Pa 이하)라고 생각되고, 또한, 밸브(243e)보다 상류측인 제1 불활성 가스 공급관(2a) 내의 압력도, 처리실(203) 내의 압력과 동일한 정도(103 Pa이하)인 것으로 생각된다. 이렇게 말할 수 있는 이유는 이 상태에 있어서, 제1 불활성 가스 공급관(2a) 내의 밸브(243e)보다 하류측 부분도, 또한, 밸브(243e)보다 상류측 부분도, 동일한 배기 펌프(8)로 동일하게 진공 배기하고 있기 때문이다. 다만, 밸브(243e)로부터 배기 펌프(8)까지의 배기 경로는 서로 다르기 때문에, 제1 불활성 가스 공급관(2a) 내의 밸브(243e)보다 상류측과 하류측과의 사이에는, 10 Pa 미만 정도인 약간의 압력차는 생길 수 있는 것으로 생각된다. 또한, 마찬가지로, 밸브(243j)를 닫고, 밸브(243k)를 열었을 경우의 밸브(243j)보다 하류측인 제2 불활성 가스 공급관(4a) 내의 압력은, 처리실(203) 내의 압력과 동일한 정도(103 Pa 이하)인 것으로 생각되며, 또한, 밸브(243j)보다 상류측인 제2 불활성 가스 공급관(4a) 내의 압력도, 처리실(203) 내의 압력과 동일한 정도(103 Pa 이하)인 것으로 생각된다. 이렇게 말할 수 있는 이유는, 이 상태에 있어서는, 제2 불활성 가스 공급관(4a) 내의 밸브(243j)보다 하류측 부분도, 또한, 밸브(243j)보다 상류측 부분도, 동일한 배기 펌프(8)로 동일하게 진공 배기하고 있기 때문이다. 다만, 밸브(243j)로부터 배기 펌프(8)까지의 배기 경로는 서로 다르기 때문에(각 배기 경로의 유동 저항은 각각 다르기 때문에), 제2 불활성 가스 공급관(4a) 내의 밸브(243j)보다 상류측과 하류측과의 사이에는, 10 Pa 미만 정도의 약간의 압력차는 생길 수 있다고 생각된다. 본 실시예의 경우, 보다 고속인 가스 전환에 대응하여, 가스 공급 유량의 총 유량을 제어하여 압력 변동의 발생을 억제할 수 있다.Also, closing the valve (243e), the pressure in the downstream side of the valve (243e) when open a valve (243i), the first inert gas supply pipe (2a), the chamber (203) pressure and the same level (10 3 Pa in the The pressure in the first inert
또한, 본 실시예에 따르면, 원료 가스 공급시 이외에는, 항상 원료 가스 공급관(1a) 내를 N2에 의하여 퍼지할 수 있고, 활성화 가스 공급시 이외에는, 항상 활성화 가스 공급관(3c) 내를 Ar에 의하여 퍼지할 수 있으며, 이러한 불활성 가스에 의한 배관의 퍼지 작용을 갖는다는 점에서, 제2 실시 형태(도 5의 구성)보다도, 제3 실시 형태(도 6의 구성)가 보다 바람직하다고 말할 수 있다.Further, according to the present embodiment, the source
또한, 제1 실시 형태의 실시예[도 4(b)]에서는, 불활성 가스 공급관(2a)에 설치된 밸브(243e)를 닫지 않고 항상 열려진 상태에서, 매스 플로우 컨트롤러(241e)에 의하여 불활성 가스의 공급 유량을 증감시킴으로써 처리실(203) 내에 불활성 가스를 펄스 형상으로 공급하고 있다. 이에 대하여, 제2 실시 형태의 시퀀스예 1[도 5(a)]에서는, 매스 플로우 컨트롤러(241e)에 의하여 불활성 가스의 공급 유량을 증감시키지 않고, 밸브(243e, 243i)의 개폐를 전환하여 불활성 가스의 흐름 을 전환함으로써, 처리실(203) 내에 불활성 가스를 펄스 형상으로 공급하고 있다. 또한, 제3 실시 형태에서는, 매스 플로우 컨트롤러(241e, 241d)에 의하여 불활성 가스의 공급 유량을 증감시키지 않고, 밸브(243e, 243i), 밸브(243j, 243k)의 개폐를 전환하여 불활성 가스의 흐름을 전환함으로써, 처리실(203) 내에 불활성 가스를 펄스 형상으로 공급하고 있다. 그 결과, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 불활성 가스의 공급 유량의 증감을 보다 신속하게 실시할 수(가스 유량 제어의 응답성을 향상시킬 수)있다. In addition, in the Example (FIG. 4 (b)) of 1st Embodiment, supply of inert gas by the
도 8(a)은, 매스 플로우 컨트롤러에 의하여 공급 유량을 증감시켰을 경우의 불활성 가스의 공급 유량 변화를 예시하는 그래프이며, (b)는, 밸브 개폐의 전환에 의해 흐름을 전환했을 경우의 불활성 가스의 공급 유량 변화를 예시하는 그래프이다. 어떤 그래프에서도, 종축은 처리실(203) 내에 펄스 상으로 공급되는 불활성 가스 공급 유량을 나타내고, 횡축은 경과시간을 나타내고 있다. 도 8에 의하면, 밸브의 개폐 전환에 의하여 불활성 가스의 흐름을 전환했을 경우[도 8(b)]에는, 매스 플로우 컨트롤러에 의하여 공급 유량을 증감시키는 경우[도 8(a)]에 비하여, 공급 유량의 증감을 개시하고부터 공급 유량이 안정될 때까지의 시간(공급 유량 제어의 응답 시간)이 보다 단축되고, 공급 유량의 증감을 보다 신속히 실시할 수 있다. 매스 플로우 컨트롤러에 의하여 공급 유량을 증감시키는 경우[도 8(a)], 유량 변경 지령을 부여하고부터 유량이 안정될 때가지 시간이 소요되며, 유량 변경의 상승 및 하강의 응답이 나쁘지만, 밸브 개폐의 전환에 의하여 불활성 가스의 흐름을 전환하는 경우[도 8(b)]에는, 밸브의 개폐를 전환하고부터 유량이 안정될 때까지의 시간 이 짧고, 유량 변경의 상승 및 하강의 응답이 좋다.FIG. 8 (a) is a graph illustrating a change in supply flow rate of the inert gas when the supply flow rate is increased or decreased by the mass flow controller, and (b) is an inert gas when the flow is switched by switching the valve opening and closing. It is a graph illustrating a change in supply flow rate. In any graph, the vertical axis represents the inert gas supply flow rate supplied to the
4. 본 발명의 제4 실시 형태4. Fourth embodiment of the present invention
다음에, 본 발명의 제4 실시 형태로서의 기판 처리 장치 처리로(202)의 구성 및 처리로(202)에 의하여 실시되는 기판 처리 공정의 사이클 처리의 실시예에 대하여 순차적으로 설명한다.Next, the structure of the substrate processing
(1) 처리로의 구성(1) Configuration to processing
먼저, 본 발명의 제4 실시 형태로서 기판 처리 장치의 처리로(202)의 구성에 대하여, 도 9를 사용하여 설명한다. 도 9는, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치인 매엽식 MOCVD 장치의 처리로(202)의 한 예를 나타내는 개략도이다.First, as a 4th embodiment of this invention, the structure of the
제4 실시 형태에 있어서의 처리로(202)가 제3 실시 형태의 처리로(202)와 다른 점은, 원료 가스 공급관(1a), 제1 불활성 가스 공급관(2a), 활성화 가스 공급관(3c), 제2 불활성 가스 공급관(4a)이, 각각 밸브(243a, 243e, 243f, 243j)의 하류측에서 합류하도록 일본화되어 샤워 헤드(236)에 접속되어 있는 점이다. 한편, 원료 가스 벤트관(1b), 제1 불활성 가스 벤트관(2b), 활성화 가스 벤트관(3b), 제2 불활성 가스 벤트관(4b)은, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 밸브(243g, 243i, 243h, 243k)를 개재하여 배기관(231)의 압력 제어 수단(7)과 배기 펌프(8)와의 사이에 접속되어 있다.The
기타 구성에 있어서는, 제3 실시 형태와 동일하다.In other structures, it is the same as that of 3rd embodiment.
(2) 사이클 처리의 실시예(2) Example of Cycle Processing
제4 실시 형태에 따른 기판 처리 공정이 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 공 정과 다른 점은, 사이클 공정(S9)에 있어서 배기 펌프(8)에 의하여 배기되는 가스 유량[배기 펌프(8)의 부하]이 항상 일정하게 되도록, 각 유량 제어기나 각 밸브를 제어하는 점에 있다. The substrate processing process according to the fourth embodiment differs from the substrate processing process according to the third embodiment in that the gas flow rate exhausted by the exhaust pump 8 in the cycle step S9 (load of the exhaust pump 8). ] Is to control each flow controller or each valve so that] is always constant.
즉, 처리실(203) 내에 처리 가스를 공급할 때의 배기관(231)[배기구(230)]으로부터 배기하는 가스의 유량[처리실(203)을 경유하여 배기되는 가스의 유량]과, 원료 가스 벤트관(1b), 제1 불활성 가스 벤트관(2b), 활성화 가스 벤트관(3b), 및 제2 불활성 가스 벤트관(4b)으로부터 배기하는 가스의 유량[처리실(203)을 경유하지 않고 각 벤트관으로부터 배기되는 가스의 유량]과의 합계 유량과, 처리실(203) 내에 불활성 가스를 공급할 때의 배기관(231)[배기구(230)]으로부터 배기하는 가스의 유량[처리실(203)을 경유하여 배기되는 가스 유량]과, 원료 가스 벤트관(1b), 제1 불활성 가스 벤트관(2b), 활성화 가스 벤트관(3b) 및 제2 불활성 가스 벤트관(4b)으로부터 배기하는 가스의 유량[처리실(203)을 경유하지 않고 각 벤트관으로부터 배기되는 가스의 유량]과의 합계 유량이 일정하게 되도록, 각 매스 플로우 컨트롤러(241a~241e)나 각 밸브(243a~243k)의 동작을 제어하는 점이다.That is, the flow rate of the gas exhausted from the exhaust pipe 231 (exhaust port 230) when supplying the process gas into the process chamber 203 (the flow rate of the gas exhausted via the process chamber 203), and the source gas vent pipe ( 1b), the flow rate of the gas exhausted from the first inert
본 실시 형태의 사이클 공정에 있어서의 각종 가스의 유량예를 도 10을 사용하여 설명한다.An example of flow rates of various gases in the cycle step of the present embodiment will be described with reference to FIG. 10.
먼저, 원료 가스 공급 공정(S5)에서는, 매스 플로우 컨트롤러(241a~241e)에 의하여 유량을 제어하면서, 밸브(243a, 243i, 243h, 243j)를 열고, 밸브(243g, 243e, 243f, 243k)를 닫음으로써, 원료 가스 공급관(1a)으로부터 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 원료 가스의 유량을 0.5 slm으로 하고, 제2 불활성 가스 공급관(4a)으로부터 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 불활성 가스(Ar)의 유량을 0.2 slm으로 하며, 처리실(203)을 경유하지 않고 제1 불활성 가스 벤트관(2b)으로부터 배기되는 불활성 가스(N2)의 유량을 0.5 slm으로 하고, 처리실(203)을 경유하지 않고 활성화 가스 벤트관(3b)으로부터 배기되는 활성화 가스의 유량을 0.2 slm으로 하고 있다.First, in source gas supply process S5,
또한, 본 실시 형태에 따른 퍼지 공정(S6)에서는, 매스 플로우 컨트롤러(241a~241e)에 의하여 유량을 제어하면서, 밸브(243g, 243e, 243h, 243j)를 열고, 밸브(243a, 243i, 243f, 243k)를 닫음으로써, 제1 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 불활성 가스(N2)의 유량을 0.5 slm으로 하고, 제2 불활성 가스 공급관(4a)으로부터 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 불활성 가스(Ar)의 유량을 0.2 slm으로 하고, 처리실(203)을 경유하지 않고 원료 가스 벤트관(1b)으로부터 배기되는 원료 가스의 유량을 0.5 slm으로 하며, 처리실(203)을 경유하지 않고 활성화 가스 벤트관(3b)으로부터 배기되는 활성화 가스의 유량을 0.2 slm으로 하고 있다.In the purge step S6 according to the present embodiment, the
또한, 본 실시 형태에 따른 활성화 가스 공급 공정(S7)에서는, 매스 플로우 컨트롤러(241a~241e)에 의하여 유량을 제어하면서, 밸브(243g, 243e, 243f, 243k)를 열고, 밸브(243a, 243i, 243h, 243j)를 닫음으로써, 제1 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 불활성 가스(N2)의 유량을 0.5 slm으로 하고, 활성화 가스 공급관(3a)으로부터 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 활성화 가스의 유량을 0.2 slm으로 하며, 처리실(203)을 경유하지 않고 원료 가스 벤트관(1b)으로부터 배기되는 원료 가스의 유량을 0.5 slm으로 하고, 처리실(203)을 경유하지 않고 제2 불활성 가스 벤트관(4b)으로부터 배기되는 불활성 가스(Ar)의 유량을 0.2 slm으로 하고 있다.In the activation gas supply process S7 according to the present embodiment, the
또한, 본 실시 형태에 따른 퍼지 공급 공정(S8)에서는, 매스 플로우 컨트롤러(241a~241e)에 의하여 유량을 제어하면서, 밸브(243g, 243e, 243h, 243j)를 열고, 밸브(243a, 243i, 243f, 243k)를 닫음으로써, 제1 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 불활성 가스(N2)의 유량을 0.5 slm으로 하고, 제2 불활성 가스 공급관(4a)으로부터 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 불활성 가스(Ar)의 유량을 0.2 slm으로 하며, 처리실(203)을 경유하지 않고 원료 가스 벤트관(1b)으로부터 배기되는 원료 가스의 유량을 0.5 slm으로 하고, 처리실(203)을 경유하지 않고 활성화 가스 벤트관(3b)으로부터 배기되는 활성화 가스의 유량을 0.2 slm으로 하고 있다.In addition, in the purge supply process S8 which concerns on this embodiment, the
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 원료 가스 공급 공정(S5)~퍼지 공급 공정(S8)의 각 공정에 있어서, 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 가스의 소계(小計) 유량을 항상 0.7 slm(=0.5slm+0.2 slm)으로 하고, 처리실(203)을 경유하지 않고 각 벤트관으로부터 배기되는 가스의 소계 유량을 항상 0.7 slm(=0.5 slm+0.2 slm)으로 하며, 배기 펌프(8)에 의하여 배기되는 가스의 합계 유량을 항상 1.4 slm(=0.7 slm+0.7 slm)으로 하고 있다. 즉, 배기 펌프(8)에 의 하여 배기되는 가스 유량[배기 펌프(8)의 부하]이 항상 일정하게 되도록 하고 있다. 또한, 원료 가스 공급 공정(S5)~퍼지 공급 공정(S8)의 각 공정에 있어서, 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 가스의 소계 유량(0.7 slm)과, 처리실(203)을 경유하지 않고 각 벤트관으로부터 배기되는 가스의 소계 유량(0.7 slm)과의 비율이 항상 일정(1:1)하게 되도록 하고 있다. 이에 따라, 처리실(203) 내에 있어서의 압력 변동의 발생을 억제할 수 있고, 처리실(203) 내에 발생한 이물질의 교반을 억제할 수 있어, 기판(200)에 이물질 흡착을 억제할 수 있게 된다.Thus, in this embodiment, in each process of source gas supply process S5-purge supply process S8, the subtotal flow volume of the gas supplied into the
5. 본 발명의 제5 실시 형태5. Fifth Embodiment of the Invention
본 실시 형태에 있어서는, 처리실(203) 내에 공급하는 처리 가스의 가스종(gas seed)마다, 처리 가스 공급 라인, 처리 가스 벤트 라인, 불활성 가스 공급 라인 및 불활성 가스 벤트 라인의 세트가 설치되어 있다. 그리고, 이들 각 라인은, 처리실(203) 내에 처리 가스를 공급하는 공정과 처리실(203) 내를 퍼지하는 공정에 있어서, 서로 연계하여 동작하도록 구성되어 있다.In this embodiment, a set of a process gas supply line, a process gas vent line, an inert gas supply line, and an inert gas vent line is provided for each gas seed of the process gas supplied into the
본 발명의 제5 실시 형태로서 기판 처리 장치의 처리로(202)의 구성에 대해서, 도 11을 사용해 설명한다. 도 11은, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치인 매엽식 MOCVD 장치 처리로(202)의 한 예를 나타내는 개략도이다.As a fifth embodiment of the present invention, the configuration of the
도 11에 따르면, 원료 가스 공급관(1a), 제1 불활성 가스 공급관(2a), 원료 가스 벤트관(1b), 및 제1 불활성 가스 벤트관은 세트(250)로 구성되어 있다. 한편, 이러한 세트(250)는, 처리실(203) 내에 공급하는 처리 가스의 가스 종류마다 설치된다. 예를 들면, 처리실(203) 내에 처리 가스로서 활성화 가스를 공급하는 경우에 는, 도시하지 않으나, 활성화 가스 공급관, 제2 불활성 가스 공급관, 활성화 가스 벤트관, 및 제2 불활성 가스 벤트관의 세트가 설치된다. 기타의 구성에 대해서는, 제3 실시 형태와 동일하다.According to FIG. 11, the source
본 실시 형태의 사이클 공정에 있어서의 각종 가스의 유량예를, 도 12를 사용하여 설명한다.An example of flow rates of various gases in the cycle step of the present embodiment will be described with reference to FIG. 12.
도 12에 따르면, 본 실시 형태에 따른 원료 가스 공급 공정(S5)에서는, 매스 플로우 컨트롤러(241a, 241e)에 의하여 유량을 제어하면서, 밸브(243a, 243i)를 열고, 밸브(243g, 243e)를 닫음으로써, 원료 가스 공급관(1a)으로부터 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 원료 가스의 유량을 0.5 slm으로 하고, 처리실(203)을 경유하지 않고 제1 불활성 가스 벤트관(2b)으로부터 배기되는 불활성 가스(N2)의 유량을 0.5 slm으로 하고 있다.According to FIG. 12, in the source gas supply process S5 according to the present embodiment, the
또한, 도 12에 따르면, 본 실시 형태에 따른 퍼지 공정(S6)에서는, 매스 플로우 컨트롤러(241a, 241e)에 의하여 유량을 제어하면서, 밸브(243g, 243e)를 열고, 밸브(243a, 243i)를 닫음으로써, 제1 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 불활성 가스(N2)의 유량을 0.5 slm으로 하고, 처리실(203)을 경유하지 않고 원료 가스 벤트관(1b)으로부터 배기되는 원료 가스의 유량을 0.5 slm으로 하고 있다.12, in the purge step S6 according to the present embodiment, the
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 원료 가스 공급 공정(S5) 및 퍼지 공정(S6)에 있어서, 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 가스의 소계 유량을 항상 0.5 slm으로 하고, 처리실(203)을 경유하지 않고 각 벤트관으로부터 배기되는 가스의 소계 유량을 항상 0.5 slm으로 하며, 배기 펌프(8)에 의하여 배기되는 가스의 합계 유량을 항상 1. 0 slm으로 하고 있다. 즉, 배기 펌프(8)에 의하여 배기되는 가스의 유량[배기 펌프(8)의 부하]이 항상 일정하게 되도록 하고 있다. 또한, 원료 가스 공급 공정(S5) 및 퍼지 공급 공정(S6)에 있어서, 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 가스의 소계 유량(0.5 slm)과, 처리실(203)을 경유하지 않고 각 벤트관으로부터 배기되는 가스의 소계 유량(0.5 slm)과의 비율이 항상 일정하게(1:1) 되도록 하고 있다. 이에 따라, 처리실(203) 내에 있어서의 압력 변동의 발생을 억제할 수 있고, 처리실(203) 내에 발생한 이물질의 교반을 억제할 수 있어, 기판(200)에 이물질 흡착을 억제할 수 있게 된다.As described above, in the present embodiment, in the source gas supply step S5 and the purge step S6, the subtotal flow rate of the gas supplied into the
6. 본 발명의 제6 실시 형태6. Sixth embodiment of the present invention
본 실시 형태에 있어서는 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 가스의 소계 유량과, 처리실(203)을 경유하지 않고 각 벤트관으로부터 배기되는 가스의 소계 유량과의 비율이, 원료 가스 공급 공정(S5), 퍼지 공정(S6)의 각 공정에 있어서, 1:1은 아니지만 항상 일정하도록 구성되어 있다.In this embodiment, the ratio of the subtotal flow rate of the gas supplied into the
본 발명의 제6 실시 형태로서 기판 처리 장치의 처리로의 구성에 대하여, 도 13을 사용해 설명한다. 도 13은, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 기판 처리 장치인 매엽식 MOCVD 장치 처리로의 한 예를 나타내는 개략도이다.As a sixth embodiment of the present invention, the configuration of the processing furnace of the substrate processing apparatus will be described with reference to FIG. 13. It is a schematic diagram which shows an example of the sheet | leaf type MOCVD apparatus process which is a substrate processing apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention.
도 13에 따르면, 원료 가스 공급관(1a), 제1 불활성 가스 공급관(2a), 원료 가스 벤트관(1b) 및 제1 불활성 가스 벤트관에 더하여, 원료 가스를 희석하는 희석 용 불활성 가스 공급 라인으로서의 희석용 불활성 가스 공급관(2a')과, 희석용 불활성 가스 벤트 라인으로서의 희석용 불활성 가스 벤트(bypass)관(2b')가 설치되어 있다.According to FIG. 13, in addition to the source
희석용 불활성 가스 공급관(2a')에는, 비반응성 가스로서 희석용 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 유닛(250e')과, 불활성 가스 공급 유량을 제어하는 유량 제어 수단(유량 제어기)으로서의 매스 플로우 컨트롤러(241e')가 상류측으로부터 순차적으로 설치되어 있다. 불활성 가스로서는 예를 들면 N2를 사용한다. 희석용 불활성 가스 공급관(2a')은, 밸브(243e')를 개재하여 원료 가스 공급관(1a)[밸브(243a)의 하류측] 및 제1 불활성 가스 공급관(2a)[밸브(243e)의 하류측]에 합류하도록 일본화되어 접속되어 있다.The inert
희석용 불활성 가스 벤트관(2b')은, 희석용 불활성 가스 공급관(2a')의 밸브(243e')의 상류측[즉, 매스 플로우 컨트롤러(241e')와 밸브(243e')와의 사이]에 설치되어 있다. 희석용 불활성 가스 벤트관(2b')은, 밸브(243i')를 개재하여 배기관(231)의 압력 제어 수단(7)과 배기 펌프(8)와의 사이에 접속되어 있다.The dilution inert
기타의 구성에 있어서는, 제5 실시 형태와 동일하다.In other structure, it is the same as that of 5th Embodiment.
본 실시 형태의 사이클 공정에 있어서의 각종 가스의 유량예를, 도 14를 사용하여 설명한다.The flow rate example of various gases in the cycle process of this embodiment is demonstrated using FIG.
본 실시 형태에 따른 원료 가스 공급 공정(S5)에서는, 매스 플로우 컨트롤러(241a, 241e, 241e')에 의하여 유량을 제어하면서, 밸브(243a, 243e', 243i)를 열고, 밸브(243g, 243i', 243e)를 닫음으로써, 원료 가스 공급관(1a)로부터 처리실(203) 내에 공급되어 배기구(230)로부터 배기되는 원료 가스의 유량을 0.5 slm으로 하고, 희석용 불활성 가스 공급관(2a')으로부터 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 불활성 가스(N2)의 유량을 0.2 slm으로 하며, 처리실(203)을 경유하지 않고 제1 불활성 가스 벤트관(2b)으로부터 배기되는 불활성 가스(N2)의 유량을 0.5 slm으로 하고 있다.In source gas supply process S5 which concerns on this embodiment,
또한, 본 실시 형태에 따른 퍼지 공정(S6)에서는, 매스 플로우 컨트롤러(241a, 241e, 241e')에 의하여 유량 제어하면서, 밸브(243g, 243e', 243e)를 열고, 밸브(243a, 243i', 243i)를 닫음으로써, 제1 불활성 가스 공급관(2a)으로부터 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 불활성 가스(N2)의 유량을 0.5 slm으로 하고, 희석용 불활성 가스 공급관(2a')으로부터 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 불활성 가스(N2)의 유량을 0.2 slm으로 하고, 처리실(203)을 경유하지 않고 원료 가스 벤트관(1b)으로부터 배기되는 원료 가스의 유량을 0.5 slm으로 하고 있다.In the purge step S6 according to the present embodiment, the
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 원료 가스 공급 공정(S5) 및 퍼지 공정(S6)에 있어서, 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)으로부터 배기되는 가스의 소계 유량을 항상 0.7 slm으로 하고, 처리실(203)을 경유하지 않고 각 벤트관으로부터 배기되는 가스의 소계 유량을 항상 0.5 slm으로 하며, 배기 펌프(8)에 의하여 배기되는 가스의 합계 유량을 항상 1. 2 slm으로 하고 있다. 즉, 배기 펌프(8)에 의하 여 배기되는 가스의 유량[배기 펌프(8)의 부하]이 항상 일정하게 되도록 하고 있다. 또한, 원료 가스 공급 공정(S5) 및 퍼지 공급 공정(S6)에 있어서, 처리실(203) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기되는 가스의 소계 유량(0.7 slm)과, 처리실(203)을 경유하지 않고 각 벤트관으로부터 배기되는 가스의 소계 유량(0.5 slm)과의 비율이 항상 일정(7:5)하게 되도록 하고 있다. 이에 따라, 처리실(203) 내에 있어서의 압력 변동의 발생을 억제할 수 있어, 처리실(203) 내에 발생한 이물질의 교반을 억제할 수 있어, 기판(200)에 이물질 흡착을 억제할 수 있게 된다.Thus, in this embodiment, in source gas supply process S5 and purge process S6, the subtotal flow volume of the gas supplied into the
한편, 상술한 제1 내지 제6 실시 형태의 실시예에서 나타낸 시퀀스를 사용하여, 예를 들면, 기판(200) 상에 HfO2 막을 성막하는 경우의 처리 조건으로서는, 처리 온도:350~450℃, 처리 압력:50~200 Pa, 제1 처리 가스로서 원료 가스가 되는 유기 액체 원료(MO 원료):Hf(MMP)4(Hf[OC(CH3)2CH2OCH3]4[Tetrakis(1-methoxy-2-methyl-2-propoxy)hafnium], 유기 액체 원료(MO 원료)의 공급 유량:0.01~0.2g/min, 제2 처리 가스로서의 활성화 가스인 반응 가스(산화제):O2/Ar 혼합 가스, O2 공급 유량:200~2000 sccm, Ar 공급 유량:0~1800 sccm가 예시된다.On the other hand, using the sequences shown in the examples of the first to sixth embodiments described above, for example, the processing conditions in the case of forming an HfO 2 film on the
<본 발명의 다른 실시 형태><Other embodiments of the present invention>
본 발명은, 상기 실시의 형태에서 설명한 성막 외에도, 2종 이상의 원료의 전환 공급에 의하여 성막을 진행시키는 경우에 널리 적용할 수 있다. 예를 들어, Ru(EtCp)2 등 Ru 원료와 리모트 플라즈마 유닛(remote plasma unit)으로 활성화한 O2 등 산화제의 교대 공급에 의한 Ru, RuO2 성막이나, Hf-(MMP)4 등 Hf 원료와 Si-(MMP)4 등의 Si 원료와 H2O나 O3 등의 산화제의 교대 공급에 의한 HfSiO 성막 등이다.The present invention can be widely applied to the case where film formation proceeds by conversion supply of two or more kinds of raw materials in addition to the film formation described in the above embodiments. For example, O 2 activated with Ru raw material such as Ru (EtCp) 2 and a remote plasma unit. Ru, RuO 2 film formation by alternating supply of an oxidizing agent, Hf raw materials such as Hf- (MMP) 4 and Si raw materials such as Si- (MMP) 4 and H 2 O or O 3 HfSiO film-forming by alternating supply of oxidizing agents, such as these.
또한, 여기에서는, 원료 공급에 의한 성막공정과 활성의 산화종의 공급에 의한 개질(불순물 제거) 공정의 반복적인 예를 나타냈으나, 본 발명은 이에 국한하지 않고, 예를 들면, 원료 공급과 산화제 등의 반응 가스 공급을 반복하는 ALD(atomic layer deposition) 등, 보다 주기적인 프로세스를 필요로 하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 산화제로서는, 오존 등 리모트 플라즈마 유닛을 사용하지 않는 산화종을 사용해도 된다. 그 경우, 전술한 바와 같이 활성화 기구(9)로서는 오조나이저를 사용하는 것이 좋다. 또한, 원료와 산화제의 조합에 국한하지 않고, 성막에 필요한 2종 이상의 원료의 조합의 경우도 마찬가지로 압력 변동의 억제 수단으로서 사용할 수 있다.In addition, although the repetitive example of the film-forming process by raw material supply and the reforming (impurity removal) process by supply of active oxidized species was shown here, this invention is not limited to this, For example, raw material supply and The present invention can also be applied to a case in which a more periodic process is required, such as ALD (atomic layer deposition) which repeats supply of a reactive gas such as an oxidant. As the oxidizing agent, an oxidizing species which does not use a remote plasma unit such as ozone may be used. In that case, it is preferable to use an ozonizer as the
또한, 상기 실시의 형태에서는 CVD 프로세스를 예로 나타냈는데, ALD 프로세스에 있어서도 가스를 전환할 때에는 압력 변동이 발생하기 때문에 본 방법을 사용함으로써 압력 변동의 발생을 억제하는 효과를 기대할 수 있다. 이 경우에는, 가스 혼합부인 샤워 헤드는 간소한 구성으로 치환할 수도 있으며, 샤워 헤드를 사용하지 않는 경우도 생각할 수 있다.Moreover, although the CVD process was shown as the example in the said embodiment, since a pressure fluctuation arises also when switching gas also in an ALD process, the effect which suppresses generation | occurrence | production of a pressure fluctuation can be anticipated by using this method. In this case, the shower head which is a gas mixing part can also be replaced by a simple structure, and the case where a shower head is not used is also considered.
또한, 본 발명으로 사용하는 가스는, 상술한 가스에 국한하지 않고, 용도에 따라서 여러 가지 종류로부터 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 원료 가스로서 는, Ru, Hf, Si를 포함한 가스에 국한하지 않고, Al, Ti, Sr, Y, Zr, Nb, Sn, Ba, La, Ta, Ir, Pt, W, Pb, Bi 등을 포함하는 가스를 사용할 수 있다. 또한, 반응 가스로서는 O 래디컬, H2O 가스, O3 가스 이외에, NO, N2O, H2O2, N2, NH3, N2H6, 또는 이들을 활성화 수단에 의하여 활성화시킴으로써 생성한 이들의 래디컬종, 이온종을 포함한 가스를 사용할 수 있다.In addition, the gas used by this invention is not limited to the gas mentioned above, According to a use, it can select suitably from various types. For example, the source gas is not limited to a gas containing Ru, Hf, Si, Al, Ti, Sr, Y, Zr, Nb, Sn, Ba, La, Ta, Ir, Pt, W, Pb, Gas containing Bi etc. can be used. As the reaction gas, in addition to O radicals, H 2 O gases, and O 3 gases, NO, N 2 O, H 2 O 2 , N 2 , NH 3 , N 2 H 6 , or these are produced by activating by an activating means. Gases containing these radical species and ionic species can be used.
또한 전술한 바에서는, 본 발명을, 원료 가스의 공급과 반응 가스의 공급을 교대로 반복하는 MOCVD법에 적용한 경우에 대하여 설명했는데, 본 발명은 그 이외에도, 원료 가스와 반응 가스를 동시에 공급하는 MOCVD법에도 적용할 수 있다.In addition, in the foregoing description, the present invention has been described in the case where the present invention is applied to the MOCVD method in which the supply of the source gas and the supply of the reactive gas are alternately repeated. However, the present invention further provides a MOCVD which simultaneously supplies the source gas and the reactant gas. The same applies to the law.
<본 발명의 바람직한 형태>Preferred Embodiments of the Invention
본 발명의 한 형태에 따르면, 기판을 처리하는 처리실과, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 라인과, 상기 처리실 내에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 라인과, 상기 불활성 가스 공급 라인에 설치되고 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 배기하는 불활성 가스 벤트 라인과, 상기 불활성 가스 공급 라인의 상기 불활성 가스 벤트 라인이 설치되는 부분보다 하류 측에 설치된 제1 밸브와, 상기 불활성 가스 벤트 라인에 설치된 제2 밸브와, 상기 처리실 내를 배기하는 배기 라인을 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.According to one aspect of the present invention, a processing chamber for processing a substrate, a processing gas supply line for supplying a processing gas into the processing chamber, an inert gas supply line for supplying an inert gas into the processing chamber, and an inert gas supply line are provided. And an inert gas vent line for exhausting the inert gas supplied to the inert gas supply line without supplying it into the processing chamber, and a first valve provided downstream from a portion where the inert gas vent line of the inert gas supply line is provided. And a second valve provided in the inert gas vent line, and an exhaust line for exhausting the inside of the processing chamber.
바람직하게는,Preferably,
상기 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 상기 불활성 가스를 공급하지 않을 때에, 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스를 상기 불활성 가스 벤트 라인으로부터 배기해 두고, 상기 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 상기 불활성 가스를 공급할 때에 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스의 흐름을, 상기 불활성 가스 벤트 라인을 향하는 흐름으로부터 상기 처리실 내로 향하는 흐름으로 전환하도록 상기 각 밸브를 제어하는 컨트롤러를 가진다.When the inert gas is not supplied from the inert gas supply line into the processing chamber, the inert gas supplied to the inert gas supply line is exhausted from the inert gas vent line, and the inert gas is supplied from the inert gas supply line into the processing chamber. And a controller for controlling the respective valves so as to switch the flow of the inert gas supplied to the inert gas supply line from the flow toward the inert gas vent line to the flow toward the process chamber when the inert gas is supplied.
바람직하게는,Preferably,
상기 처리 가스 공급 라인에 설치되고 상기 처리 가스 공급 라인에 공급된 상기 처리 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 배기하는 처리 가스 벤트 라인과, 상기 처리 가스 공급 라인의 상기 처리 가스 벤트 라인이 설치되는 부분보다 하류 측에 설치된 제3 밸브와, 상기 처리 가스 벤트 라인에 설치된 제4 밸브와, 상기 처리실 내에 상기 처리 가스와 상기 불활성 가스를 교대로 공급함과 동시에, 상기 처리 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 상기 처리 가스를 공급하면서 상기 배기 라인으로부터 배기할 때에는 , 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 상기 불활성 가스 벤트 라인으로부터 배기하고, 상기 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 상기 불활성 가스를 공급하면서 상기 배기 라인으로부터 배기할 때에는, 상기 처리 가스 공급 라인에 공급된 상기 처리 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 상기 처리 가스 벤트 라인으로부터 배기하도록 상기 각 밸브를 제어하는 컨트롤러를 갖는다.A process gas vent line provided in the process gas supply line and exhausting the process gas supplied to the process gas supply line without being supplied into the process chamber, and a portion where the process gas vent line of the process gas supply line is provided. A third valve provided on the downstream side, a fourth valve provided on the processing gas vent line, and the processing gas and the inert gas are alternately supplied into the processing chamber, and the processing gas is supplied from the processing gas supply line into the processing chamber. When exhausting from the exhaust line while supplying the gas, the inert gas supplied to the inert gas supply line is exhausted from the inert gas vent line without being supplied into the process chamber, and the inert gas is supplied from the inert gas supply line into the process chamber. While supplying awards When exhausting from the air exhaust line, it has a controller which controls each said valve so that it may exhaust from the process gas vent line, without supplying the process gas supplied to the process gas supply line into the process chamber.
바람직하게는,Preferably,
상기 처리 가스 공급 라인과 상기 불활성 가스 공급 라인에는, 각각 유량 제어기가 설치되고, 상기 컨트롤러는 상기 처리실 내에 상기 처리 가스를 공급할 때의 상기 배기 라인으로부터 배기하는 가스의 유량과 상기 불활성 가스 벤트 라인으로부터 배기하는 가스 유량과의 합계 유량과, 상기 처리실 내에 상기 불활성 가스를 공급할 때의 상기 배기 라인으로부터 배기하는 가스의 유량과 상기 처리 가스 벤트 라인으로부터 배기하는 가스의 유량과의 합계 유량이 일정하게 되도록, 또한, 상기 처리실 내에 상기 처리 가스를 공급할 때의 상기 배기 라인으로부터 배기하는 가스의 유량과 상기 불활성 가스 벤트 라인으로부터 배기하는 가스 유량과의 비와,A flow rate controller is provided in each of the processing gas supply line and the inert gas supply line, and the controller exhausts the flow rate of the gas exhausted from the exhaust line when supplying the processing gas into the processing chamber and the inert gas vent line. The total flow rate between the flow rate of the gas and the flow rate of the gas exhausted from the exhaust line when the inert gas is supplied into the process chamber and the flow rate of the gas exhausted from the process gas vent line are constant. A ratio between the flow rate of the gas exhausted from the exhaust line and the gas flow rate exhausted from the inert gas vent line when the process gas is supplied into the process chamber;
상기 처리실 내에 상기 불활성 가스를 공급할 때의 상기 배기 라인으로부터 배기하는 가스의 유량과 상기 처리 가스 벤트 라인으로부터 배기하는 가스 유량과의 비가 일정하게 되도록 상기 각 유량제어기를 더 제어한다. The respective flow controllers are further controlled such that a ratio between the flow rate of the gas exhausted from the exhaust line and the flow rate of the gas exhausted from the process gas vent line when the inert gas is supplied into the process chamber is constant.
바람직하게는,Preferably,
상기 컨트롤러는 상기 처리실 내에 상기 처리 가스와 상기 불활성 가스를 교대로 공급할 때 상기 처리실 내에 있어서의 총 가스의 유량이 일정하게 되도록 상기 유량 제어기를 더 제어한다.The controller further controls the flow rate controller so that the flow rate of the total gas in the process chamber is constant when the process gas and the inert gas are alternately supplied into the process chamber.
본 발명의 다른 형태에 따르면,According to another form of the invention,
기판을 처리하는 처리실과, 상기 처리실 내에 제1 처리 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급 라인과, 상기 처리실 내에 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급 라인과, 상기 처리실 내에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 라인과, 상기 불활성 가스 공급 라인에 설치되고 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 배기하는 불활성 가스 벤트 라인과, 상기 불활성 가스 공급 라인의 상기 불활성 가스 벤트 라인이 설치되는 부분보다 하류 측에 설치된 제1 밸브와, 상기 불활성 가스 벤트 라인에 설치된 제2 밸브와, 상기 처리실 내를 배기하는 배기 라인을 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.A processing chamber for processing a substrate, a first processing gas supply line for supplying a first processing gas into the processing chamber, a second processing gas supply line for supplying a second processing gas into the processing chamber, and an inert gas into the processing chamber An inert gas supply line, an inert gas vent line installed in the inert gas supply line and exhausting the inert gas supplied to the inert gas supply line without supplying it into the processing chamber, and the inert gas of the inert gas supply line. A substrate processing apparatus having a first valve provided downstream from a portion where a vent line is provided, a second valve provided in the inert gas vent line, and an exhaust line for exhausting the inside of the processing chamber.
바람직하게는,Preferably,
상기 제1 처리 가스 공급 라인에 설치되고 상기 제1 처리 가스 공급 라인에 공급된 상기 제1 처리 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 배기하는 제1 처리 가스 벤트 라인과, 상기 제2 처리 가스 공급 라인에 설치되고 상기 제2 처리 가스 공급 라인에 공급된 상기 제2 처리 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 배기하는 제2 처리 가스 벤트 라인과, 상기 제1 처리 가스 공급 라인의 상기 제1 처리 가스 벤트 라인이 설치되는 부분보다 하류 측에 설치된 제3 밸브와, 상기 제1 처리 가스 벤트 라인에 설치된 제4 밸브와, 상기 제2 처리 가스 공급 라인의 상기 제2 처리 가스 벤트 라인이 설치되는 부분보다 하류 측에 설치된 제5 밸브와, 상기 제2 처리 가스 벤트 라인에 설치된 제6 밸브와, 상기 처리실 내에 상기 제1 처리 가스와, 상기 불활성 가스와, 상기 제2 처리 가스와, 상기 불활성 가스를 이 순서에 따라 반복하여 공급함과 동시에, 상기 제1 처리 가스 공급 라인로부터 상기 처리실 내에 상기 제1 처리 가스를 공급할 때 및 상기 제2 처리 가스 공급 라인으로부터 상기 제2 처리 가스를 공급할 때에는, 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 상기 불활성 가스 벤트 라인으로부터 배기하고, 상기 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 상기 불활성 가스를 공급할 때에는, 상기 제1 처리 가스 공급 라인에 공급된 상기 제1 처리 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 상기 제1 처리 가스 벤트 라인으로부터 배기함과 동시에, 상기 제2 처리 가스 공급 라인에 공급된 상기 제2 처리 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 상기 제2 처리 가스 벤트 라인으로부터 배기하도록 상기 각 밸브를 제어하는 컨트롤러를 갖는다.A first process gas vent line installed in the first process gas supply line and exhausting the first process gas supplied to the first process gas supply line without being supplied into the process chamber, and the second process gas supply line. A second process gas vent line provided and exhausted without supplying the second process gas supplied to the second process gas supply line into the process chamber, and the first process gas vent line of the first process gas supply line On the downstream side than the part provided with the 3rd valve provided downstream from the part provided, the 4th valve provided in the said 1st process gas vent line, and the said 2nd process gas vent line of the said 2nd process gas supply line. A fifth valve provided, a sixth valve provided in the second processing gas vent line, the first processing gas, the inert gas, and the second in the processing chamber; The process gas and the inert gas are repeatedly supplied in this order, and the second process is supplied from the first process gas supply line into the process chamber and from the second process gas supply line. When the gas is supplied, the inert gas supplied to the inert gas supply line is exhausted from the inert gas vent line without being supplied into the process chamber, and the inert gas is supplied from the inert gas supply line into the process chamber. The first processing gas supplied to the first processing gas supply line is exhausted from the first processing gas vent line without being supplied into the processing chamber, and the second processing gas supplied to the second processing gas supply line is exhausted. The second process gas vent without supplying it into the process chamber. To exhaust from and has a controller which controls the respective valve.
바람직하게는,Preferably,
상기 컨트롤러는 상기 처리실 내에 상기 제1 처리 가스와, 상기 불활성 가스와, 상기 제2 처리 가스와, 상기 불활성 가스를 이 순서에 따라 반복하여 공급할 때, 상기 처리실 내에 있어서의 총 가스 유량이 일정하게 되도록 상기 유량 제어기를 더 제어한다.When the controller repeatedly supplies the first processing gas, the inert gas, the second processing gas, and the inert gas in this order in the processing chamber, the total gas flow rate in the processing chamber is constant. Further control the flow rate controller.
본 발명의 다른 형태에 따르면,According to another form of the invention,
기판을 처리실 내에 반입하는 공정과, 상기 처리실 내에서 기판을 처리하는 공정과, 처리 후의 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 공정을 갖고, 상기 기판을 처리하는 공정은 처리 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 공정과, 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 불활성 가스를 공급하는 공정을 갖고, 상기 처리 가스를 공급하는 공정에서는 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 상기 불활성 가스 공급 라인에 설치된 불활성 가스 벤트 라인으로부터 배기하도록 하고, 상기 불활성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 불활성 가스의 흐름을, 상기 불활성 가스 벤트 라인을 향하는 흐름으로부터 상기 처리실 내를 향하는 흐름으로 전환하는 반도체 장치의 제조 방법.The process of carrying in a board | substrate into a process chamber, the process of processing a board | substrate in the said process chamber, and the process of carrying out the board | substrate after a process from the said process chamber, The process of processing the said board | substrate process in the said process chamber from a process gas supply line. And a step of supplying an inert gas from the inert gas supply line into the processing chamber, and the step of supplying the processing gas without supplying the inert gas supplied to the inert gas supply line into the processing chamber. In the process of exhausting from the inert gas vent line provided in the inert gas supply line, and supplying the inert gas, the flow of the inert gas supplied to the inert gas supply line is flowed from the flow toward the inert gas vent line. My head towards me The manufacturing method of a semiconductor device which switches to a real name.
바람직하게는, 상기 처리 가스를 공급하는 공정 및 상기 불활성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 있어서의 총 가스 유량이 일정하게 되도록 한다.Preferably, in the process of supplying the process gas and the process of supplying the inert gas, the total gas flow rate in the process chamber is made constant.
본 발명의 다른 형태에 따르면,According to another form of the invention,
기판을 처리실 내에 반입하는 공정과, 상기 처리실 내에서 기판을 처리하는 공정과, 처리 후의 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 공정을 갖고, 상기 기판을 처리하는 공정에서는, 제1 처리 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 제1 처리 가스를 공급하는 공정과, 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 불활성 가스를 공급하는 공정과, 제2 처리 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 제2 처리 가스를 공급하는 공정과, 상기 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 상기 불활성 가스를 공급하는 공정을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 복수 회 반복함과 동시에, 상기 제1 처리 가스를 공급하는 공정 및 상기 제2 처리 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 상기 불활성 가스 공급 라인에 설치된 불활성 가스 벤트 라인으로부터 배기하고, 상기 불활성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스의 흐름을, 상기 불활성 가스 벤트 라인을 향하는 흐름으로부터 상기 처리실 내를 향하는 흐름으로 전환하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.The process of carrying in a board | substrate into a process chamber, the process of processing a board | substrate in the said process chamber, and the process of carrying out the board | substrate after a process from the said process chamber, The process of processing the said board | substrate, The said process from a 1st process gas supply line Supplying a first processing gas into the processing chamber, supplying an inert gas from the inert gas supply line into the processing chamber, supplying a second processing gas from the second processing gas supply line into the processing chamber, and inactivating the inert gas. In the step of supplying the inert gas from the gas supply line into the processing chamber as one cycle, the cycle is repeated a plurality of times, and the step of supplying the first processing gas and the step of supplying the second processing gas, The inert gas supplied to the inert gas supply line into the processing chamber; In the step of exhausting from the inert gas vent line provided in the inert gas supply line without supplying the gas, and supplying the inert gas, the flow of the inert gas supplied to the inert gas supply line is directed toward the inert gas vent line. There is provided a method of manufacturing a semiconductor device for converting the flow from the flow into the processing chamber.
바람직하게는, 상기 사이클을 복수 회 반복할 때, 상기 처리실 내에 있어서 의 총 가스 유량이 일정하게 되도록 한다.Preferably, when the cycle is repeated a plurality of times, the total gas flow rate in the processing chamber is made constant.
본 발명의 다른 형태에 따르면,According to another form of the invention,
기판을 처리실 내에 반입하는 공정과, 상기 처리실 내에서 기판을 처리하는 공정과, 처리 후의 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 공정을 갖고, 상기 기판을 처리하는 공정은, 처리 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 공정과, 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 불활성 가스를 공급하는 공정을 가지며, 상기 처리 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 상기 불활성 가스 공급 라인에 설치된 불활성 가스 벤트 라인으로부터 배기하거나, 또는 상기 불활성 가스를 공급하는 공정보다도 상기 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내로 흐르는 불활성 가스의 유량을 적게 하도록 하고, 상기 불활성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스의 흐름을, 상기 불활성 가스 벤트 라인을 향하는 흐름으로부터 상기 처리실 내를 향하는 흐름으로 전환하거나, 또는 상기 처리 가스를 공급하는 공정보다도 상기 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내로 흐르는 불활성 가스 유량을 많게 하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.The process of carrying in a board | substrate into a process chamber, the process of processing a board | substrate in the said process chamber, and the process of carrying out the board | substrate after a process from the said process chamber, The process of processing the said board | substrate from a process gas supply line into the said process chamber. And a step of supplying a processing gas, and a step of supplying an inert gas from the inert gas supply line into the processing chamber. The step of supplying the processing gas includes supplying the inert gas supplied to the inert gas supply line into the processing chamber. The flow rate of the inert gas flowing from the inert gas supply line into the processing chamber is lower than the step of exhausting from the inert gas vent line provided in the inert gas supply line or supplying the inert gas, and supplying the inert gas. Process For example, the inert gas supply line is switched from the flow of the inert gas supplied to the inert gas supply line from the flow toward the inert gas vent line to the flow toward the processing chamber, or the process gas is supplied. The manufacturing method of the semiconductor device which increases the flow volume of the inert gas which flows from the said process chamber into the said process chamber is provided.
바람직하게는,Preferably,
상기 처리 가스를 공급하는 공정 및 상기 불활성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 있어서의 총 가스 유량이 일정하게 되도록 한다.In the process of supplying the processing gas and the process of supplying the inert gas, the total gas flow rate in the processing chamber is made constant.
본 발명의 형태에 따르면,According to the form of this invention,
기판을 처리실 내에 반입하는 공정과, 상기 처리실 내에서 기판을 처리하는 공정과, 처리 후의 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 공정을 갖고, 상기 기판을 처리하는 공정에서는, 제1 처리 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 제1 처리 가스를 공급하는 공정과, 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 불활성 가스를 공급하는 공정과, 제2 처리 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 제2 처리 가스를 공급하는 공정과, 상기 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 상기 불활성 가스를 공급하는 공정을, 1 사이클로 하고, 이 사이클을 복수 회 반복함과 동시에, 상기 제1 처리 가스를 공급하는 공정 및 상기 제2 처리 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 상기 불활성 가스를 상기 처리실 내에 공급하지 않고 상기 불활성 가스 공급 라인에 설치된 불활성 가스 벤트 라인으로부터 배기하거나, 또는 상기 불활성 가스를 공급하는 공정보다도 상기 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실에 흐르는 불활성 가스 유량을 적게 하도록 하고, 상기 불활성 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 불활성 가스 공급 라인에 공급된 불활성 가스의 흐름을, 상기 불활성 가스 벤트 라인을 향하는 흐름으로부터 상기 처리실 내를 향하는 흐름으로 전환하거나, 또는 상기 제1 처리 가스를 공급하는 공정 또는 상기 제2 처리 가스를 공급하는 공정보다도 상기 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내로 흐르는 불활성 가스의 유량을 많게 하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.The process of carrying in a board | substrate into a process chamber, the process of processing a board | substrate in the said process chamber, and the process of carrying out the board | substrate after a process from the said process chamber, The process of processing the said board | substrate, The said process from a 1st process gas supply line Supplying a first processing gas into the processing chamber, supplying an inert gas from the inert gas supply line into the processing chamber, supplying a second processing gas from the second processing gas supply line into the processing chamber, and inactivating the inert gas. In the step of supplying the inert gas from the gas supply line into the processing chamber as one cycle, the cycle is repeated a plurality of times, the step of supplying the first processing gas and the step of supplying the second processing gas. The inert gas supplied to the inert gas supply line into the processing chamber. The flow rate of the inert gas flowing from the inert gas supply line to the processing chamber is lower than that of the step of exhausting the inert gas vent line provided in the inert gas supply line or supplying the inert gas without supplying the inert gas. In the process, the flow of the inert gas supplied to the inert gas supply line from the flow toward the inert gas vent line to the flow toward the processing chamber, or supplying the first processing gas or the first The manufacturing method of the semiconductor device which makes the flow volume of the inert gas which flows into the said process chamber from the said inert gas supply line rather than the process of supplying 2 process gas is provided.
바람직하게는,Preferably,
상기 사이클을 복수 회 반복할 때, 상기 처리실 내에 있어서의 총 가스 유량 이 일정하게 되도록 한다.When the cycle is repeated a plurality of times, the total gas flow rate in the processing chamber is made constant.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 처리로의 시스템 구성의 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram of the system structure in the process of the substrate processing apparatus in 1st Embodiment of this invention.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 처리로의 시스템 구성의 개략도.2 is a schematic diagram of a system configuration of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 처리로의 시스템 구성의 개략도.3 is a schematic diagram of a system configuration of a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
도 4는 처리실 내에 대한 처리 가스의 공급 시퀀스예를 나타내는 그래프로서, (a)는 종래의 시퀀스예이며, (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서 시퀀스예.4 is a graph showing an example of a sequence of supply of process gas to a process chamber, (a) is a conventional sequence example, and (b) is a sequence example in the first embodiment of the present invention.
도 5는 처리실 내에 대한 처리 가스의 공급 시퀀스예를 나타내는 그래프이며, (a)는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서 실시예의 시퀀스예 1이며, (b)는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 실시예의 시퀀스예 2.Fig. 5 is a graph showing a supply sequence example of a processing gas to a processing chamber, (a) is sequence example 1 of the example in the second embodiment of the present invention, and (b) is example 2 in the second embodiment of the present invention. Sequence Example 2 of the embodiment of the
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 실시예의 시퀀스예.6 is a sequence example of an example in a third embodiment of the present invention.
도 7은 반도체 디바이스의 제조 공정의 한 공정으로서 실시되는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 플로우도.7 is a flowchart of a substrate processing process according to the first embodiment of the present invention, which is performed as one step of the process of manufacturing a semiconductor device.
도 8 (a)는 매스 플로우 컨트롤러에 의하여 공급 유량을 증감시킨 경우의 불활성 가스의 공급 유량 변화를 예시하는 그래프이며, (b)는, 밸브의 개폐에 의하여 흐름을 전환한 경우의 불활성 가스의 공급 유량 변화를 예시하는 그래프.8A is a graph illustrating a change in supply flow rate of the inert gas when the supply flow rate is increased or decreased by the mass flow controller, and (b) is a supply of the inert gas when the flow is switched by opening and closing the valve. Graph illustrating flow rate changes.
도 9는 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 처리로의 시 스템 구성의 개략도.9 is a schematic diagram of a system configuration in a process of a substrate processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제4 실시 형태의 사이클 공정에 있어서의 각종 가스의 유량을 각각 예시하는 표.10 is a table exemplifying flow rates of various gases in the cycle step of the fourth embodiment of the present invention, respectively.
도 11은 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 처리로의 시스템 구성의 개략도.11 is a schematic diagram of a system configuration of a process of a substrate processing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 제5 실시 형태의 사이클 공정에 있어서의 각종 가스의 유량을 각각 예시하는 표.12 is a table exemplifying flow rates of various gases in the cycle step of the fifth embodiment of the present invention.
도 13 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 처리로의 시스템 구성의 개략도.13 is a schematic diagram of a system configuration of a processing furnace of a substrate processing apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 제6 실시 형태의 사이클 공정에 있어서의 각종 가스의 유량을 각각 예시하는 표.FIG. 14 is a table exemplifying flow rates of various gases in the cycle step of the sixth embodiment of the present invention. FIG.
<도면 주요 부호의 설명><Description of Drawing Major Symbols>
1a : 원료 가스 공급관 1b : 원료 가스 벤트관 1a: raw material
2a : 불활성 가스 공급관 2b : 불활성 가스 벤트관 2a: inert
3a : 반응 가스 공급관 3b : 활성화 가스 벤트관 3a: reactive
3c : 활성화 가스 공급관 4a : 제2 불활성 가스 공급관 3c: activation
4b : 제2 불활성 가스 벤트관 200 : 기판 4b: second inert gas vent pipe 200: substrate
203 : 처리실 231 : 배기관 203: treatment chamber 231: exhaust pipe
256 : 메인 컨트롤러 256: main controller
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