KR20080098687A

KR20080098687A - 처리 장치

Info

Publication number: KR20080098687A
Application number: KR1020087024299A
Authority: KR
Inventors: 아키노부 가키모토
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2008-11-11
Anticipated expiration: 2027-04-05
Also published as: KR101028605B1; JP2007281150A; WO2007116940A1; US20090277389A1; CN101356630A

Abstract

진공배기 가능하게 이루어진 처리용기내에서 피처리체에 대하여 소정의 처리, 특히 HfO, HfSiO, ZrO, ZrSiO, PZT, BST 등의 high-k유전체막의 성막을 실행하는 처리 장치에 있어서, 처리용기내의 처리 분위기에 노출되는 처리용기의 구성부재의 표면, 예컨대 처리용기 내벽면에, SAM(Self assembled monolayer)로 이루어지는 막부착 방지층을 마련한다. 이에 의해 구성 부재의 표면에, 드라이클리닝에 의해 제거하는 것이 곤란한 불필요한 막이 퇴적되는 것이 방지되어, 처리 장치의 클리닝 빈도를 대폭 저감할 수 있다.

Description

처리 장치{PROCESSING APPARATUS}

본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대하여 성막 처리 등의 소정의 처리를 실시하는 처리 장치에 관한 것이다．

일반적으로, 반도체 집적회로의 제조공정에 있어서는, 피처리체인 반도체 웨이퍼에 대하여, 성막 처리, 산화 확산 처리, 어닐(anneal) 처리, 개질 처리, 에칭 처리 등의 각종의 열처리가 반복하여 실시되어, 원하는 집적회로가 형성된다. 예컨대, 성막 처리에 있어서는, 알루미늄제의 통형상의 처리용기내에, 알루미늄 화합물제의 탑재대가 마련된 성막장치가 이용된다. 처리시에는, 탑재대를 내장된 저항 가열 히터에 의해 가열하고, 탑재대 상에 탑재된 반도체 웨이퍼를 소정의 온도로 유지하고, 이와 동시에 탑재대의 상방에 마련된 샤워헤드로부터 소정의 프로세스 가스 즉 성막 가스를 공급한다. 이에 의해, 웨이퍼 표면상에 금속막, 절연막 등의 박막이 형성된다(예컨대 일본 특허공개공보 JP2004-193396A를 참조).

성막 처리 중에는, 웨이퍼 표면에 원하는 박막이 퇴적될 뿐만아니라, 처리 분위기에 노출되는 처리 장치의 각종 구성 부재, 구체적으로는 처리용기 내벽면, 및 처리용기내에 배치되는 각종 내부 구조물(예컨대 클램프 링 등의 웨이퍼 근방에 있는 부재, 혹은 샤워헤드)에도 불가피하게 불필요한 박막이 퇴적된다. 이러한 불필요한 박막이 박리되면 파티클이 되어, 처리의 양품률 저하의 원인이 되므로, 부식성의 드라이클리닝 가스 예컨대 ClF₃ 또는 NF₃을 이용하여, 박리에 이르기 전에 이러한 불필요한 박막을 정기적(예컨대 웨이퍼를 25장 처리할 때마다)으로 제거하고 있다.

그런데, 최근 제안되고 있는 막 혹은 그 막의 성막시에 생기는 반응 부생성물로 이루어지는 막에는, 상술한 드라이클리닝 가스와 반응하지 않거나, 혹은 반응했다고 해도 반응 생성물의 증기압이 낮기 때문에, 상술한 드라이클리이닝 가스로는 제거할 수 없거나, 혹은 제거하는 것이 매우 곤란한 것이 있다. 이러한 막의 예로서, 게이트 절연막으로서 양호한 전기 특성을 가지는 고유전체 박막(high-k유전체막), 구체적으로는 HfO, HfSiO, ZrO, ZrSiO, PZT, BST 등이 있다.

일본 특허공개공보 JP2004-288900A에는, 상술한 드라이클리닝이 곤란한 박막을 형성하는 성막장치에 있어서의， 처리용기내의 클리닝 방법이 개시되어 있다. 여기서는, 처리용기내에 노출되는 표면, 예컨대 처리용기의 내벽면에 석영제의 보호 커버가 장착 및 분리가 가능하게 부착된다. 소정 매수의 웨이퍼에 대하여 성막 처리가 실행된 후, 보호 커버 부재는 처리용기내로부터 반출되고, 보호 커버 부재에 부착된 박막이 강력한 클리닝액을 이용한 웨트 클리닝에 의해 제거된다.

그러나, 상기의 방법으로는, 클리닝처리를 실행할 때마다, 처리용기내를 대 기에 개방하여 보호 커버를 장착 및 분리한다고 하는 번거로운 작업이 필요하고, 또한 이 때문에 장치의 가동을 장시간 정지해야만 한다. 따라서, 스루풋이 대폭 저하함과 동시에, 유지 비용이 대폭 증가한다.

본 발명은, 상기의 실정에 비추어 행해진 것으로서, 처리용기내의 처리 분위기에 노출되는 부재의 표면에 불필요한 박막이 퇴적하는 것을 방지할 수 있어, 이에 의해 클리닝 처리의 빈도를 대폭 감소시킬 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은, 본 발명자의 연구결과 얻어진, ZnO막 등의 선택 에피택시(epitaxy) 성막방법 등에 있어서 이용되는 자기조직화 단분자막(Self Assembled Monolayer, SAM)을 부재의 표면전체에 형성하는 것에 의해, 불필요한 박막이 해당 부재의 표면에 퇴적하는 것을 억제할 수 있다는 지견에 근거하고 있다.

본 발명에 의하면， 진공배기 가능하게 이루어진 처리용기내에서 피처리체에 대하여 소정의 처리를 실시하는 처리 장치에 있어서, 상기처리 장치를 구성함과 동시에 상기 처리용기내의 처리 분위기에 노출되는 구성 부재를 가지고, 이 구성 부재의 표면에 SAM으로 이루어지는 막부착 방지층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치가 제공된다.

본 발명에 의하면, SAM으로 이루어지는 막부착 방지층에 의해 불필요한 박막의 퇴적이 억제되기 때문에, 클리닝 빈도를 대폭 감소시켜서 장치의 스루풋을 향상시킬 수 있고, 또한, 장치자체의 유지 비용도 대폭 삭감할 수 있다.

SAM으로 이루어지는 막부착 방지층은, 처리용기내의 분위기에 노출되는 임의의 구성 부재에 마련할 수 있다. SAM은, 산화 실리콘 및 석영 상에 쉽게 형성할 수 있다. SAM으로 이루어지는 막부착 방지층은, 석영제의 구성 부재에 알맞게 마련할 수 있다. 석영제의 구성 부재로서는, 예컨대, 석영제의 처리용기, 석영제의 웨이퍼 보트, 석영관의 조합으로 이루어지는 샤워헤드, 석영제 리프트 핀 등이 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

SAM으로 이루어지는 막부착 방지층은, 구성 부재자체가 SAM을 형성하는 것이 곤란한 재료로 이루어지는 경우라도, 그 구성 부재의 표면을 SAM을 형성하는 것이 쉬운 재료로 이루어지는 코팅(예컨대 산화 실리콘막) 또는 커버(예컨대 보호 커버부재)에 의해 덮어, 해당 코팅 또는 커버에 SAM을 형성하는 것에 의해, 결과적으로 그 구성 부재에 불필요한 막이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 피처리체를 탑재하는 세라믹제의 탑재대 또는 금속제의 처리용기의 표면에 SAM을 형성하고 싶은 경우에 이러한 수법을 적용할 수 있다. 또한, SAM은, 금속표면을 수소-터미네이션(termination) 처리하는 것에 의해, 금속표면에 직접 형성하는 것도 가능하다.

SAM은, OTS(Octadecyltrichlorosilane), DTS(Docosyltrichlorsilane), 및 APTS(3-aminoproyltriethoxysilane) 중 어느 하나에 유래하는 것으로 할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은, 특히 드라이클리닝이 곤란한 상술한 막을 성막하기 위한 성막장치에 적합하게 적용할 수 있고, 반응 생성물 또는 반응 부생성물로 이루어지는 불필요한 박막의 퇴적을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 처리 장치의 제 1 실시 형태를 나타내는 개략단면도이다.

도 2는 도 1에 나타내는 처리 장치의 처리용기내를 나타내는 개략평면도이다.

도 3a 및 도 3b는 SAM의 작용을 설명하기 위한 설명도이다.

도 4는 SAM의 구조식의 일례를 도시하는 도이다.

도 5는 SAM의 형성 방법을 나타내는 플로우차트이다.

도 6은 본 발명에 따른 처리 장치의 제 2 실시 형태를 나타내는 개략단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 처리 장치의 제 3 실시 형태를 나타내는 개략단면도이다.

이하에, 본 발명에 따른 처리 장치의 실시 형태를 첨부도면에 근거하여 상술한다.

(제 1 실시 형태)

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이 낱장식의 처리 장치(2)는, 알루미늄합금으로 이루어지는 처리용기(4)를 가지고 있다. 처리용기(4)는 상단에 개구를 가지고, 이 개구에 알루미늄합금으로 이루어지는 천장 덮개(6)가 O링 등의 시일부재(8)를 거쳐서 기밀하게 장착 및 분리가 가능하게 부착되어 있다. 처리용기(4)의 중앙부에는, 피처리체인 반도체 웨이퍼(W)를 반출입하기 위한 반출입실(10)을 구획하기 위해서, 하방으로 돌출하는 원통형상부분이 마련되어 있다. 처리 용기(4)내의 중앙부에는, 세라믹재 또는 알루미늄합금으로 이루어지는 탑재대(12)가 마련되어 있어, 탑재대(12)의 상면에 반도체 웨이퍼(W)가 탑재되어 유지된다. 도 1에 나타내는 위치에 있는 탑재대(12)와 천장 덮개(6)의 사이에 있어서, 처리용기(4)내의 처리공간(S)이 형성된다. 탑재대(12)내에는, 가열 수단, 예컨대 저항 가열 히터(14)가 매립되어 있어, 웨이퍼(W)를 가열할 수 있게 되어 있다. 탑재대(12)의 주연부에는, 단면 L자형의 링 형상의 석영제의 가이드 링(13)이 장착되어 있다.

탑재대(12)의 이면의 중심부에는, 하방으로 연장하는 예컨대 세라믹재 또는 알루미늄합금으로 이루어지는 받침대(16)가 접속되어서, 탑재대(12)를 지지하고 있다. 받침대(16)의 하부는, 처리 용기(4)의 저벽을 관통하고 있고, 받침대(16)의 하단은 도시하지 않는 승강 기구에 연결되어서, 탑재대(12)를 받침대(16)와 함께 승강할 수 있게 되어 있다. 받침대(16)의 주위를 둘러싸는 신축 가능한 벨로스(bellows)(18)가, 받침대(16)와 처리용기(4)의 저벽의 받침대 관통 부분에 접속되어 있어, 이에 의해 처리용기(4)내의 기밀성을 유지한 채 탑재대(12)의 승강 이동이 허용된다. 탑재대(12)를 승강시키는 것에 의해, 탑재대(12)는 후술하는 리프 트 핀(26)에 대하여 상대적으로 상하 이동할 수 있다. 벨로스(18)는 축받이부(20)를 거쳐서 받침대(16)와 접속되어 있고, 축받이부(20)에는, 처리 용기(4)내의 기밀성을 유지하면서 이 받침대(16)의 회전을 허용하기 위해서 자성유체 시일(22)이 마련되어 있다.

반출입실(10)을 구획하는 처리 용기의 측벽에는, 웨이퍼(W)를 반출입할 때에 개폐되는 게이트 밸브(24)가 마련되어 있다. 반출입실(10)을 구획하는 처리용기(4)의 저벽으로부터, 석영으로 이루어지는 3개(도 1에서는 2개만 기입)의 리프트 핀(26)이 상측으로 연장하고 있다. 탑재대(12)에는, 리프트 핀(26)이 통과하는 핀 구멍(28)이 마련되어 있다. 탑재대(12)를 강하(降下) 위치(도 1에서 파선으로 나타냄)에 위치시키면, 탑재대(12)상면에 탑재된 웨이퍼(W)가 탑재대(12)로부터 떨어져서 리프트 핀(26)의 상단에서 지지되고, 이 상태에서, 개방된 게이트 밸브(24)를 거쳐서 반출입실(10)에 진입한 도시하지 않는 반송 암이 웨이퍼(W)를 받아들일 수 있다. 웨이퍼(W)반입시에는 상기와 반대의 동작에 의해 웨이퍼(W)를 탑재대(12) 상에 탑재할 수 있다.

처리공간(S)의 양측에는, 처리공간(S)에 필요한 가스를 도입하기 위한 가스 공급 수단(30)이 마련된다. 구체적으로는, 이 가스 공급 수단(30)은, 처리공간(S)의 폭방향으로 연장하는 석영관으로 이루어지는 가스 분사관(32)을 가지고 있다. 가스 분사관(32)에는 복수의 가스 분사 구멍(34)이 마련되어 있다. 처리 용기(4)의 외부로부터 가스 분사관(32)에 접속되는 가스유로(36)내를 유량 제어되면서 흘러오는 가스가, 가스 분사 구멍(34)으로부터 수평방향으로 분사된다.

처리공간(S)을 구획하는 처리용기(4)의 저벽의 양측에는, 처리공간(S)의 폭방향으로 연장하는 배기홈(38)이 형성되어 있다. 배기홈(38)은 배기구(40)에 연통하고 있고, 또한 배기구(40)는 도시하지 않는 진공펌프 및 압력제어밸브를 가지는 배기 장치에 접속되어, 처리용기(4)내를 진공배기할 수 있게 되어 있다.

처리공간(S)내에는, 처리공간(S)을 구획하는 처리용기(4) 및 천장 덮개(6)의 내면을 따라, 보호 커버(42)가 마련되어 있다. 구체적으로는, 이 보호 커버(42)는, 처리용기(4)의 저벽 상면을 덮는 석영제의 바닥판(44)과, 처리 용기의 측벽 내면 및 천장 덮개(6)의 하면을 덮는 석영제의 덮개 형상체(46)로 구성되어 있다. 보호 커버(42)는, 처리용기(4)자체를 외부용기부재로 보았을 경우, 내부용기부재로 볼 수 있다. 바닥판(44) 및 덮개형상체(46)는, 천장 덮개(6)를 처리용기(4)로부터 분리하는 것에 의해, 처리용기(4)로부터 분리할 수 있다. 또한, 「석영」은, 용융 석영과 합성 석영(화염가수분해법에 의해 제조되는 석영)으로 크게 나누어지고, 또한 용융 석영은 그 제법에 따라 산수소용융 석영(flame fused quartz)과 전기 용융 석영으로 분류되는데, 후술한 SAM의 형성 대상으로 하는 석영으로서는, 고순도의 불순물 합성 석영, 또는 전기 용융 석영이 바람직하다.

또한, 반출입실(10)에 대향하는 처리 용기(4)의 벽의 내면, 즉 측벽내면 및 저벽상면에도, 석영제의 보호 커버(48)가 마련되어 있다. 또한, 탑재대(12)의 전표면, 배기홈(38)의 전내면 및 받침대(支柱)(16)의 전표면도, 석영제의 보호 커버(50), 보호 커버(51) 및 보호 커버(52)에 의해 각각 덮혀져 있다.

예시된 실시 형태에 있어서는, 석영제의 내부구조물 및 석영제가 아닌 내부 구조물을 덮는 보호 커버 전체에 있어서, 석영의 표면에 SAM으로 이루어지는 막부착 방지층(54)이 형성되어 있다. 구체적으로는, 보호 커버 부재(42)(바닥판(44) 및 덮개형상체(46)), 가이드 링(13), 리프트 핀(26), 가스 분사관(32), 보호 커버 부재(48, 50, 51, 52)에 막부착 방지층(54)(54A, 54B, 54C, 54D, 54E, 54F, 54G, 54H)이 형성되어 있다. 또한, 상술한 부재는 단순한 예시이며, 처리용기(4)내의 처리 분위기에 노출되는 임의의 석영제의 부재에, SAM으로 이루어지는 막부착 방지층을 마련할 수 있다. SAM으로 이루어지는 각 막부착 방지층의 두께는, 바람직하게는 3∼10nm이다. 또한, 막부착 방지층은 반드시 1개의 부재의 전표면에 마련할 필요는 없고, 특히 불필요한 막의 퇴적이 문제가 되는 부분에만 마련하는 것도 가능하다.

다음에, 처리 장치(2)를 이용하여 실행되는 처리에 대해서, 성막 처리를 예로 들어서 설명한다. 우선, 탑재대(12)를 강하시킨 상태에서, 확장과 수축 및 상하 이동가능한 도시하지 않는 반송 아암에 의해, 처리하지 않은 반도체 웨이퍼(W)를 개방된 게이트 밸브(24)를 거쳐서 반출입실(10)내에 반입하여, 리프트 핀(26)상에 둔다.

다음에, 반송 아암을 반출입실(10)로부터 퇴피시켜서 게이트 밸브(24)를 닫아 처리용기(4)를 기밀하게 폐색한다. 다음에, 탑재대(12)를 상승시키고, 리프트 핀(26) 상의 웨이퍼(W)를 탑재대(12)상면에 둔다. 그리고, 저항 가열 히터(14)에 의해 웨이퍼(W)를 소정의 프로세스 온도까지 가열함과 동시에, 가스 분사관(32)의 각 가스 분사 구멍(34)으로부터 성막용 가스를 공급하고, 이와 동시에 각 배기 홈(38)을 거쳐서 처리 용기(4)내를 진공배기하여 소정의 프로세스 압력으로 유지한다. 성막 프로세스중에 탑재대(12)를 회전시키는 것에 의해 웨이퍼(W)를 회전시켜, 웨이퍼(W)의 표면에 균일한 막두께의 박막을 퇴적시킨다.

성막 프로세스 중에, 처리 분위기에 노출되어 있는 각 부재의 표면에의 불필요한 막의 퇴적은, SAM으로 이루어지는 막부착 방지층(54)에 의해 방지된다. 클리닝처리의 회수를 대폭 감소시켜서 스루풋을 향상시킬 수 있고, 또한, 장치의 유지 비용도 대폭 삭감할 수 있다. 이러한 막부착 방지 효과는, SiO₂막과 같은 절연막, 금속막, 금속질화막, 금속산화막 등과 같이 ClF₃이나 NF₃ 등의 클리닝 가스에 의해 비교적 쉽게 제거할 수 있는 막의 성막시 뿐만아니라, 상기한 클리닝 가스로는 제거가 곤란한 HfO, HfSiO, ZrO, ZrSiO, PZT, BST 등의 고유전체 박막의 성막시에도 얻을 수 있다.

이하에, SAM에 대해서 도 3a 내지 도 4를 참조해서 설명한다. SAM의 제법 및 기능은 예컨대 하기의 4건의 문헌에 표시되어 있다.

문헌1: "Selective-area atomic layer epitaxy growth of ZnO feature on soft lithography patterned substrates" Applied Physics Letters Vol. 79 pp. 1709-17l1(2001), (Yan et al.)

문헌2: "Templated Site-Selective Deposition of Titanium Dioxide on Self-Assembled Monolayers" Chemistry of Materials Letters Vol.14pp.1236-1241(2002),(Masuda et al.)

문헌3: "In Situ Time-Resolved X-ray Reflectivity Study of Self-Assembly from Solution" Langmuir pp.5980-5983(1998), (A.G.Richter et al.)

문헌4: "Journal of Vacuum Science and Technology B" Vol.21pp.1773-1776(2003).(Kang et al)

문헌1에는, 실리콘 기판의 SiO₂막의 선택된 영역 상에 DTS(Docosyltrichlorosilane)유래의 SAM(DTS-SAM)을 형성하고, 그 실리콘 기판 상에 ZnO막(두께∼60nm)을 ALE법(Atomic Layer Epitaxy, 원자성장법)으로 성막하는 것에 의해, SAM이 형성된 영역에는 ZnO막이 형성되지 않고, SAM이 없는 SiO₂막 상에만 ZnO막이 형성되는 것이 기재되어 있다.

문헌2에는, 실리콘 기판 상의 SiO₂막의 선택된 영역 상에 APTS(3-aminoproyltriethoxysilane)유래의 SAM(APTS-SAM)을 형성한 후, 그 실리콘 기판을 H₃BO₃가 불순물제거제로서 첨가된 (NH₄)₂TiF₆ 수용액중에 담그어, TiO₂막을 형성하는 것이 기재되어 있다. 이 경우도, SAM이 형성된 영역에는 TiO₂막이 형성되지 않고, SAM이 없는 SiO₂막상에만 TiO₂막이 형성된다.

문헌3은, OTS(Octadecyltrichlorosilane)유래의 SAM(OTS-SAM)의 형성 방법이 기재되어 있다.

문헌4에는, 실리콘 기판의 SiO₂막의 선택된 영역 상에 OTS-SAM을 형성하고, 그 실리콘 기판 상에 TiO₂막(두께∼60nm)을 MOCVD법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, 유기금속화학기상성장법)으로 성막하는 것이 기재되어 있다. 이 경우도, SAM이 형성된 영역에는 TiO₂막이 성막 되지 않고, SAM이 없는 SiO₂막 상에만 TiO₂막이 형성된다.

요컨대 상기한 문헌 1, 2, 4에는, 도 3a에 도시하는 바와 같이 실리콘 기판Si의 표면에 형성된 SiO₂막(석영)(56)상에 SAM(58)이 부분적으로 존재할 경우, 이러한 실리콘 기판 Si에 대하여 성막처리를 실시하면, 도 3b에 도시하는 바와 같이 SAM(58)상에는 박막이 형성되지 않고, 노출되고 있는 SiO₂막(석영)(56)상에만 박막(ZnO 또는 TiO₂)(60)이 퇴적된다. 이것으로부터, 석영 부재의 표면에 SAM을 형성하는 것에 의해, 해당 석영 부재의 표면에 불필요한 막이 퇴적하는 것을 방지할 수 있는 것이 명확하다.

다음에, 도 5를 참조하여 SAM의 형성 방법의 일례에 대해서 구체적으로 설명한다. 여기에서는 문헌 3에 기재된 방법과 유사한 방법을 이용하여 OTS-SAM을 형성한다. 우선, 석영제의 부재 즉 막부착 방지층을 형성해야 하는 대상물을 SPM약액(H₂SO₄:30% H₂O₂ = 70:30)에 소정의 시간, 예컨대 1시간 담그어, 대상물의 표면에 부착되어 있는 카본을 제거한다(S1).

다음에, 이 대상물을 순수(purified water)로 린스하여, 잔류하는 SPM약액을 충분히 제거한다(S2). 계속해서 APM약액(NH₄OH : H₂O₂: H₂O = 1 : 1 : 5)에 실온에서 소정의 시간, 예컨대 30분간 담그어, 대상물의 표면에 부착되어 있는 파티클을 제거한다(S3). 다음에, 대상물을 순수로 린스하여 잔류하는 APM약액을 제거한다(S4). 다음에, 대상물을 DHF약액(HF : H₂O = 1 : 50)에 실온에서 소정의 시간, 예컨대 2분간 담그고, 석영의 표면에 있어서의 분자구조가 Si-O-H로 종단(終端)하도록 한다(S5). 다음에, 대상물을 순수로 린스하여 잔류하는 DHF약액을 제거한다(S6).

다음에, 대상물의 표면의 수분을 드라이 질소를 이용하여 충분히 제거하고, 그 후에 대상물을 드라이 환경(수분함유량이 적은 공기분위기)으로 노출시킨다. 드라이 환경하에서 대상물을 미리 헵탄으로 희석된 OTS용액 중에 소정의 시간, 예컨대 2∼4일정도 담근다(S7). 또한, OTS용액은, 드라이 환경하에서, OTS(99%)을 헵탄(Aldrich, 99%, anhydrous)으로 OTS농도가 30%가 되도록 희석하는 것에 의해 미리 제작해 둔다. 상기 침지(浸漬)처리에 의해, OTS의 CH₃-[CH₂]₁₇-Si-Cl₃의 Cl이 Si-O-H의 H로 치환되어, 석영제의 대상물의 표면전체에 OTS유래의 SAM이 형성된다.

그 후, 석영과 결합하고 있지않는 OTS를 아세톤 등의 유기용제를 이용하여 대상물에서 제거한다(S8). 이 공정(S8)을 실행하는 이유는, 해당 대상물을 산화종(種) 에 물을 이용한 ALD(Atomic Layered Deposition)프로세스 환경하에 노출했을 때에, 석영과 결합하고 있지 않는 OTS가 물과 결합하는 것에 의해, 파티클을 생기게 할 우려가 있기 때문이다． 잔류 OTS용액의 제거를 실행했다면, 대상물을 건조하여(S9), SAM형성 처리를 종료한다.

또한, 표면을 보호 커버 부재로 덮은 구성 부재를 형성하기 위해서는, SAM이 형성된 보호 커버 부재를 해당 구성 부재에 장착해도 좋고, 보호 커버 부재를 구성 부재의 본체에 장착한 후에 해당 조립체에 대하여 SAM 형성 처리를 실시해도 좋다. 이 경우, 보호 커버 부재를 기화시키든지 미스트(mist) 형상으로 된 SAM의 선구 물질에 노출시킴으로써, SAM을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, SAM의 형성 방법은 상술한 OTS를 이용한 방법에 한정되는 것은 아니고, DTS, APTS 등의 다른 선구 물질을 이용하여 SAM을 형성해도 좋다. 또한、도 1에 나타내는 장치예에 있어서는, 처리 용기(4)내의 공간에 대향하고 있는 모든 부재에 대하여 SAM으로 이루어지는 막부착 방지층(54A∼54H)이 형성되어 있지만, 일부의 부재에만 막부착 방지층을 형성해도 좋다.

본 발명에 기하여 막부착 방지층이 형성된 부재는, 임의의 성막방법, 예컨대, CVD(Chemical Vapor Deposition)법, 원자층 성막법(Atomic Layer Deposition : ALD), 플라즈마CVD법, 물리 기상 성장법(Physical Vapor Deposition), 스퍼터 성막법을 실시하기 위한 성막장치에 따라 알맞게 이용할 수 있다. 마이크로파를 이용한 플라즈마CVD법을 실시하는 성막장치에 있어서는, 마이크로파 투과성의 석영판으로 이루어지는 천판(天板), 가스 분사 구멍이 형성된 석영 파이프를 링 형상 혹은 격자형상으로 조합해서 구성된 샤워헤드가 사용되는 경우가 있는데, 이들 석영제 부재의 표면에, 상기의 SAM으로 이루어지는 막부착 방지층을 마련하는 것도 바람직하다. 또한, 본 발명에 근거하여 막부착 방지층이 형성된 부재는, 성막 처리 장치에 한하지 않고, 플라즈마 에칭 처리 장치, 산화 확산 처리 장치, 개질처리 장치 등의 임의의 처리 장치에 사용할 수 있어, 이러한 경우, 처리의 부생성물의 퇴적을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 처리 장치가 처리하는 피처리체는, 반도체 웨이퍼에 한정되는 것은 아니고, 글라스 기판, LCD 기판, 세라믹 기판 등의 다른 종류의 기판이여도 좋다.

(제 2 실시 형태)

상기 제 1 실시 형태에서는, SAM을 석영제 부재의 표면에 형성했지만, 이에 한정되지 않고, 석영이외의 재료, 예컨대 알루미늄합금 혹은 스테인레스 등의 금속 또는 세라믹으로 이루어지는 부재의 표면에 SAM으로 이루어지는 막부착 방지층을 형성할 수도 있다. 금속제 부재 또는 세라믹부 재의 표면에 SAM을 형성할 경우에는, 이하의 방법을 이용할 수 있다.

(1) 활성 수소를 이용하여 금속표면을 수소-터미네이션(H에 의해 종단시키는 것)한다. 수소-터미네이션은, 예컨대, 이하의 처리조건에 의한 플라즈마 처리로 실행할 수 있다.

수소유량 : 10∼2000sccm

압력 : 대기압∼lTorr

온도 : 실온∼300도

플라즈마 출력 : 500∼2000W

플라즈마는 RF플라즈마라도 마이크로파 플라즈마라도 좋다.

수소-터미네이션을 실행한 후, 전술의 스텝S7∼S9을 실행하는 것에 의해 금속표면에 SAM을 형성할 수 있다.

(2) 금속 부재 또는 세라믹 부재의 표면에 SiO₂막을 성막한다. SiO₂막의 성막법으로서는, 임의의 공지의 방법, 예컨대 CVD법, 스퍼터법, 졸겔(sol-gel)법, 도포법을 이용할 수 있다. SiO₂막을 성막한 후는, 전술한 스텝S1∼S6을 실행하거나, 혹은 상기 방법 (1)의 플라즈마 처리를 실행하는 것에 의해, SiO₂막 표면을 수소-터미네이션한다. 그 후, 전술의 스텝S7∼S9를 실행하는 것에 의해 금속 부재 또는 세라믹 부재의 표면에 SAM을 형성할 수 있다.

도 6은 석영이외의 재료로 이루어지는 부재표면에 SAM을 마련한 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 처리 장치를 나타내고 있다. 도 6에 있어서 도 1에 나타내는 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하여 중복 설명을 생략한다. 처리 장치(62)는, 알루미늄합금제의 처리용기(64)를 가지고 있다. 처리용기(64)의 천장부에는 알루미늄합금제의 샤워헤드부(66)가 마련되어, 처리용기(64)내에 필요한 가스를 공급할 수 있게 되어 있다. 처리용기(64)내에는, 원주형의 받침대(68)의 상단부으로부터 연장하는 복수 라인의 지지 아암(70)에 의해 지지된 얇은 세라믹판으로 이루어지는 탑재대(72)가 마련되어 있고, 이 탑재대(72)상에 웨이퍼(W)가 탑재된다.

탑재대(72)의 하방에는, O링 등의 시일부재(74)를 거쳐서 처리용기(64)의 저벽 개구부에 기밀하게 부착된 석영판으로 이루어지는 투과창(76)이 설치되어 있다. 투과창(76)의 하방에는, 가열 수단으로서 복수의 가열램프(78)가 회전 가능하게 마련되어 있다. 가열램프(78)는, 탑재대(72)의 이면을 가열해서 웨이퍼(W)를 간접적 으로 가열한다. 탑재대(72)의 하방에는, 리프터 핀 기구(80)의 일부를 이루는 석영제의 리프터 핀(82)이 마련되어 있다. 처리용기(64)의 저벽을, 리프터 핀(82)을 상승시키는 밀어 올림 막대(84)가 관통하고 있다. 액츄에이터(86)를 동작시키면, 밀어 올림 막대(84) 및 이에 접속된 리프터 핀(82)이 승강한다. 밀어 올림 막대(84)의 주위를 둘러싸는 벨로스(88)가, 밀어 올림 막대(84)의 승강을 허용하면서 처리용기(64)내의 기밀성을 유지한다.

탑재대(72)의 주연근방에는, 웨이퍼(W)의 주연부를 꽉 눌러 탑재대(72)에 고정하기 위해서, 세라믹 재료로 이루어지는 링 형상의 클램프 링(90)이 마련되어 있다. 클램프 링(90)은 리프터 핀(82)과 연결되어서 리프터 핀(82)과 일체적으로 상하 이동한다. 탑재대(72)의 주위에는, 복수의 가스 구멍(92)이 형성된 알루미늄합금으로 이루어지는 정류판(94)이 마련되어 있다. 정류판(94)의 하방으로 마련한 배기구(96)를 거쳐서 처리용기(64)내의 분위기를 진공배기할 수 있다. 세라믹재로 이루어지는 링형상의 어태치먼트(attachment) 부재(98)가, 원통형의 지지 부재(91)에 지지된 상태로 마련되어 있다.

처리용기(64)의 내벽면에 SAM으로 이루어지는 막부착 방지층(100A)이 형성되어 있다. 또한, 샤워헤드부(66), 정류판(94), 어태치먼트 부재(98), 클램프 링(90), 탑재대(72) 및 리프터 핀(82)의 표면에도, SAM으로 이루어지는 막부착 방지층(100B, 100C, 100D, 100E, 100F, 100G)이 각각 형성되어 있다. 제 2 실시 형태에 있어서도, 앞에서의 제 1 실시 형태와 동일하게, 불필요한 막이 부재표면에 퇴적하는 것을 방지할 수 있다.

(제 3 실시 형태)

상기한 제 1 및 제 2 실시 형태에 따른 처리 장치는, 반도체 웨이퍼를 1장씩 처리하는 이른바 낱장식의 처리장치였지만, 이에 한정되지 않고, 복수개의 웨이퍼를 한번에 처리하는 이른바 배치식의 처리장치여도 좋다. 도 7은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 배치식의 처리장치를 나타내고 있다. 배치식의 처리장치(110)는, 석영으로 이루어지는 원통형의 처리용기(112)를 가지고 있다. 처리용기(112)의 상단부에는 배기구(114)가 마련되어 있다. 처리용기(112)의 하단은 개구되어 있고, 이 하단개구는, 스테인레스 스틸로 이루어지는 덮개(116)에 의해 O링 등의 시일 부재(118)를 거쳐서 닫혀진다.

처리용기(112)내에는, 웨이퍼(W)를 다단으로 지지하기 위한 석영제의 웨이퍼 보트(120)가 마련되어 있다. 웨이퍼 보트(120)는, 회전 테이블(122)상에, 석영제의 보온통(124)을 거쳐서 설치되어 있다. 회전 테이블(122)로부터 하방으로 연장하는 회전축(125)은, 덮개(116)를 관통함과 동시에 해당 회전축(125)과 덮개(116)의 사이는 시일(seal)되어 있다. 덮개(116)는 보트 엘리베이터(126)에 의해 승강 가능하여, 이에 의해 덮개(116) 상에 탑재된 웨이퍼 보트(120)를 처리용기(112)내에 로드/언로드할 수 있다.

또한, 처리용기(112)내에 필요한 가스를 공급하기 위해서, 처리용기(112)의 하부측벽을, 석영제의 가스 노즐(128)이 관통하고 있다. 웨이퍼(W)를 가열하기 위해서, 처리용기(112)의 주위에는, 통형상의 단열재(130) 및 이에 부착된 가열 히터(132)가 마련되어 있다. 이 제 3 실시 형태에 따른 배치식의 처리장치(110)에 있어서도, 석영제의 처리용기(112)의 내벽면, 석영제의 웨이퍼 보트(120)의 표면, 석영제의 보온통(124)의 표면, 석영제의 가스 노즐(128)의 표면, 스테인레스제의 덮개부(116)의 내측 표면 등에, SAM으로 이루어지는 막부착 방지층(134)이 각각 형성되어 있다. 단지, 도 7에서는, 도면의 간략화를 위해, 처리용기(112)의 내벽면과 덮개부(116)의 내측표면 상의 막부착 방지층(134)만이 기재되어 있다. 이 경우에도, 앞에서의 제 1 및 제 2 실시예와 동일하게 불필요한 막이 부재표면에 퇴적하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 전술한 제 1∼제 3 실시 형태의 설명에서는 기술하고 있지 않지만, 처리용기에 가스를 도입하는 가스 도입관이나 처리용기로부터 가스를 배출하는 가스 배기관의 내측에 글라스(glass) 코팅을 실시하는 경우가 있는데, 글라스 코팅의 표면에는 상기 SAM으로 이루어지는 막부착 방지층을 형성해도 좋다.

Claims

진공배기 가능하게 이루어진 처리용기내에서 피처리체에 대하여 소정의 처리를 실시하는 처리 장치에 있어서,

상기 처리 장치를 구성함과 동시에 상기 처리용기내의 처리 분위기에 노출되는 구성 부재를 가지고,

이 구성 부재의 표면에 자기조직화 단분자막(SAM)으로 이루어지는 막부착 방지층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 구성 부재는 적어도 그 표면이 석영으로 구성되고, 이 석영의 표면에 상기 막부착 방지층이 직접 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

처리 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 구성 부재의 전체가 석영으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는

처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 구성 부재는 석영이외의 재료로 구성되는 본체 부분과, 상기 본체부분의 표면을 덮는 석영제의 보호 커버를 가지고, 상기 보호 커버의 표면에 상기 막부착 방지층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

처리 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 보호 커버는 상기 본체 부분에 대하여 장착 및 분리가 가능한 것을 특징으로 하는

처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 구성 부재는 석영이외의 재료로 구성된 본체 부분과, 상기 본체부분의 표면을 피복하는 코팅층을 가지고, 상기 코팅층의 표면에 상기 막부착 방지층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

처리 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 코팅층은 SiO₂막인 것을 특징으로 하는

처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 구성 부재는 상기 처리 용기인 것을 특징으로 하는

처리 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 처리용기는 석영제이며, 상기 막부착 방지층은 석영 상에 직접 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

처리 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 처리용기는 석영이외의 재료로 이루어지고, 상기 처리용기의 내벽면을 덮는 석영제의 보호 커버의 표면에 상기 막부착 방지층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

처리 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 처리용기는 석영이외의 재료로 이루어지고, 상기 처리용기의 내벽면에 SiO₂막이 코팅되어, 상기 SiO₂막 상에 상기 막부착 방지층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 SAM은, OTS(Octadecyltrichlorosilane), DTS(Docosyltrichlorsilane), 및 APTS(3-aminoproyltriethoxysilane)중 어느 하나에 유래하는 것을 특징으로 하는

처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 소정의 처리는, 성막 처리 또는 스퍼터 처리인 것을 특징으로 하는

처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 소정의 처리는, 고유전체막, 절연막, 금속막, 금속질화물막 및 금속산화물막 중 어느 하나를 형성하는 성막 처리인 것을 특징으로 하는

처리 장치.