KR20130011985A - 성막 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
처리 용기 내에서 회전 테이블을 회전시킴으로써, 당해 회전 테이블 상의 기판에 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 공급하여, 반응 생성물의 층을 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서, 상기 회전 테이블의 회전 방향으로 서로 이격되어서 설치된 복수의 처리 영역과, 이들 복수의 처리 영역에 서로 상이한 종류의 반응 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 반응 가스 공급 수단과, 상기 복수의 처리 영역의 분위기를 서로 분리하기 위하여 상기 회전 방향에 있어서 이들 처리 영역 사이에 위치하고, 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급 수단이 설치된 분리 영역과, 상기 복수의 처리 영역의 분위기를 각각 배기하기 위하여 처리 용기에 설치된 복수의 배기구와, 상기 복수의 처리 영역에 각각 개구되는 개구부와, 각 개구부로부터 대응하는 배기구에 처리 영역의 분위기를 안내하는 배기로를, 배기되는 각 처리 영역의 분위기끼리가 혼합되지 않도록 처리 영역마다 독립하여 형성하는 배기로 형성 부재를 구비하고, 상기 회전 방향에 있어서의 상기 개구부의 위치를 배기로 형성 부재에 의해 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
Description
<상호 참조>
본 출원은, 2011년 7월 21일에 출원된, 일본 우선권 출원2011-160211에 기초하고 있고, 여기에 본 명세서의 일부를 구성하는 것으로서 동우선권 출원의 내용을 원용한다.
본 발명은 성막 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스에 있어서의 성막 방법으로서, 기판인 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고 함) 등의 표면에 진공 분위기 하에서 제1 반응 가스를 흡착시킨 후, 공급하는 가스를 제2 반응 가스로 전환하고, 양 가스의 반응에 의해 1층 또는 복수층의 원자층이나 분자층을 형성하고, 이 사이클을 다수회 행함으로써 이들 층을 적층하여, 기판 상에의 성막을 행하는 프로세스가 알려져 있다. 이 프로세스는, 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition)나 MLD(Molecular Layer Deposition) 등이라고 부르고 있다. 예를 들어, 미국 특허 공보 7,153,542호, 특허 3144664호 공보, 미국 특허 공보 6,869,641호, 일본 특허 공개 제2007-247066호 등에 이러한 처리를 행하는 장치가 기재되어 있다.
이러한 성막 방법의 바람직한 예로서는, 예를 들어 게이트 산화막에 사용되는 고유전체막의 성막을 들 수 있다. 일례를 들면, 실리콘 산화막(SiO2막)을 성막하는 경우에는, 제1 반응 가스(원료 가스)로서, 예를 들어 비스터셔리부틸아미노실란(이하 「BTBAS」라고 함) 가스 등이 사용되고, 제2 반응 가스(산화 가스)로서 오존 가스 등이 사용된다.
이러한 성막 방법을 실시하는 장치로서는, 복수매의 기판을 진공 용기 내의 회전 테이블에 회전 방향으로 배치하여 성막 처리를 행하는 장치를 사용하는 것이 검토되고 있다. 보다 구체적으로, 이러한 성막 장치에서는, 예를 들어 상기 진공 용기 내의 회전 테이블의 회전 방향으로 서로 이격된 위치에 각각 다른 반응 가스가 공급되어서 성막 처리가 행해지는 처리 영역이 복수 형성되고, 또한, 상기 회전 방향에 있어서 처리 영역과 처리 영역 사이의 영역은, 이들 처리 영역의 분위기를 분리하기 위한 분리 가스가 공급되는 분리 가스 공급 수단을 구비한 분리 영역으로서 구성된다.
성막 처리 시에는, 상기 분리 가스 공급 수단으로부터 분리 가스가 공급되고, 그 분리 가스가 회전 테이블 상을 회전 방향 양측으로 퍼져서, 분리 영역에서 각 반응 가스끼리의 혼합을 저지하기 위한 분리 공간이 형성된다. 그리고, 처리 영역에 공급된 반응 가스는 예를 들어 그 회전 방향 양측으로 퍼진 분리 가스와 함께 진공 용기 내에 설치된 배기구로부터 배기된다. 이렇게 처리 영역에서 처리 가스를, 분리 영역에서 분리 가스를 각각 공급하는 한편, 상기 회전 테이블을 회전시켜서 그 테이블에 적재된 웨이퍼를 하나의 처리 영역으로부터 다른 처리 영역으로, 다른 처리 영역으로부터 하나의 처리 영역으로 교대로 반복하여 이동시키고, ALD 또는 MLD 처리를 행한다.
그런데, 분리 영역의 적절한 크기는, 사용하는 가스의 종류 등의 처리 조건에 따라 다양하다. 예를 들어 처리 가스 중의 분자의 흡착에 오랜 시간을 필요로 하는 처리의 경우에는, 상기 흡착에 필요로 하는 시간이 짧은 경우에 비하여 분리 영역의 크기를 억제하는 것이 유효하다. 또한, 산화에 비교적 오랜 시간을 필요로 하는 처리의 경우에는, 회전 방향에 있어서 산화용의 가스를 공급하는 영역으로부터 분리 영역에 이르기까지의 길이를 크게 설정하는 것이 유효하다. 또한, 3개 이상의 가스를 웨이퍼 상에서 서로 반응시키도록 처리 영역을 설치하고, 각 처리 영역 사이에 분리 영역을 배치하는 것도 생각된다. 이렇게 적절한 처리 영역 및 분리 영역의 배치는 처리에 따라 상이하다.
그런데, 이러한 성막 장치에서는, 다른 처리 영역에 공급되는 반응 가스끼리가 혼합되어서 반응하면 파티클이 발생하기 때문에, 이러한 혼합을 방지하기 위하여 배기류의 형성 방향을 제어할 필요가 있다. 따라서, 상기와 같이 처리 영역의 수, 분리 영역의 배치가 바뀌면, 이들 각 영역의 배치에 따라서 진공 용기 내의 배기류를 변경할 필요가 있다. 그러나, 처리가 변경될 때마다 진공 용기에 배기구를 형성하는 것은 수고스럽다. 상기 특허문헌의 성막 장치에 있어서는 이러한 문제는 기재되어 있지 않아, 당해 문제를 해결할 수 있는 것이 아니다.
본 발명의 일측면에 따르면, 처리 용기 내에서 회전 테이블을 회전시킴으로써, 당해 회전 테이블 상의 기판에 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 공급하여, 반응 생성물의 층을 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서, 상기 회전 테이블의 회전 방향으로 서로 이격되어서 설치된 복수의 처리 영역과, 이들 복수의 처리 영역에 서로 상이한 종류의 반응 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 반응 가스 공급 수단과, 상기 복수의 처리 영역의 분위기를 서로 분리하기 위하여 상기 회전 방향에 있어서 이들 처리 영역 사이에 위치하고, 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급 수단이 설치된 분리 영역과, 상기 복수의 처리 영역의 분위기를 각각 배기하기 위하여 처리 용기에 설치된 복수의 배기구와, 상기 복수의 처리 영역에 각각 개구되는 개구부와, 각 개구부로부터 대응하는 배기구에 처리 영역의 분위기를 안내하는 배기로를, 배기되는 각 처리 영역의 분위기끼리가 혼합되지 않도록 처리 영역마다 독립하여 형성하는 배기로 형성 부재를 구비하고, 상기 회전 방향에 있어서의 상기 개구부의 위치를 배기로 형성 부재에 의해 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 성막 장치의 종단면도이다.
도 2는 상기 성막 장치의 내부의 개략 구성을 도시하는 사시도이다.
도 3은 상기 성막 장치의 평면도이다.
도 4는 상기 성막 장치에 설치되는 기류 형성 부재의 정면측 사시도이다.
도 5는 상기 기류 형성 부재의 배면측 사시도이다.
도 6은 상기 기류 형성 부재의 A-A 화살표 방향으로 본 종단 사시도이다.
도 7은 상기 기류 형성 부재의 B-B 화살표 방향으로 본 종단 사시도이다.
도 8은 상기 기류 형성 부재의 C-C 화살표 방향으로 본 종단 사시도이다.
도 9는 상기 성막 장치에 형성되는 기류의 설명도이다.
도 10은 성막 장치의 다른 구성을 도시하는 평면도이다.
도 11은 다른 기류 형성 부재를 도시하는 횡단 평면도이다.
도 12는 상기 기류 형성 부재의 D-D 화살표 방향으로 본 종단 측면도이다.
도 13은 상기 기류 형성 부재의 E-E 화살표 방향으로 본 종단 사시도이다.
도 14는 상기 기류 형성 부재의 F-F 화살표 방향으로 본 종단 사시도이다.
도 15는 또다른 기류 형성 부재를 도시하는 사시도이다.
도 16은 상기 기류 형성 부재를 도시하는 사시도이다.
도 17은 또다른 기류 형성 부재를 도시하는 사시도이다.
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도 3은 상기 성막 장치의 평면도이다.
도 4는 상기 성막 장치에 설치되는 기류 형성 부재의 정면측 사시도이다.
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도 15는 또다른 기류 형성 부재를 도시하는 사시도이다.
도 16은 상기 기류 형성 부재를 도시하는 사시도이다.
도 17은 또다른 기류 형성 부재를 도시하는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 예)
본 발명의 실시 형태인 성막 장치(1)에 대하여 설명한다. 성막 장치(1)는 기판인 반도체 웨이퍼(이하 웨이퍼라고 기재함) W에 ALD(Atomic Layer Deposition) 및 MLD(Molecular Layer Deposition)를 행한다. 도 1, 도 2, 도 3은 각각 성막 장치(1)의 종단 측면도, 개략 사시도, 횡단 평면도이다. 성막 장치(1)는 대략 원 형상의 편평한 진공 용기(처리 용기)(11)와, 진공 용기(11) 내에 수평하게 설치된 원판 형상의 회전 테이블(12)을 구비하고 있다. 진공 용기(11)는 대기 분위기에 설치되고, 천장판(13)과, 진공 용기(11)의 측벽 및 저부를 이루는 용기 본체(14)에 의해 구성되어 있다. 도 1 중 11a는 진공 용기(11) 내를 기밀하게 유지하기 위한 시일 부재이며, 14a는 용기 본체(14)의 중앙부를 막는 커버이다. 도면 중 12a는 회전 구동 기구이며, 회전 테이블(12)을 주위 방향으로 회전시킨다.
회전 테이블(12)의 표면에는, 당해 회전 테이블(12)의 회전 방향을 따라서 5개의 오목부(16)가 형성되어 있다. 도면 중 17은 반송구이다. 도 3 중 18은 반송구(17)를 개폐 가능한 셔터이다(도 2에서는 생략하고 있음). 반송구(17)로부터 반송 기구(2A)가 웨이퍼(W)를 유지한 상태에서 진공 용기(11) 내에 진입하면, 반송구(17)에 면하는 위치에 있어서의 오목부(16)의 구멍(16a)으로부터 회전 테이블(12) 위로 도시하지 않은 승강핀이 돌출되어서 웨이퍼(W)를 밀어올리고, 오목부(16)와 반송 기구(2A) 사이에서 웨이퍼(W)가 전달된다. 진공 용기(11)로부터 웨이퍼(W)가 반출되는 때에는, 승강핀이 오목부(16) 내의 웨이퍼(W)를 밀어올리고, 상기 반송 기구(2A)가 밀어올려진 웨이퍼(W)를 수취하고, 진공 용기(11)의 밖으로 반출한다.
회전 테이블(12) 위에는 각각 회전 테이블(12)의 외주로부터 중심으로 향하여 신장하는 막대 형상의 제1 반응 가스 노즐(21), 분리 가스 노즐(22), 제2 반응 가스 노즐(23) 및 분리 가스 노즐(24)이 이 순서로 주위 방향으로 배치되어 있다. 이들 가스 노즐(21~24)은 하방에 개구부를 구비하고, 회전 테이블(12)의 직경을 따라 각각 가스를 공급한다. 제1 반응 가스 노즐(21)은 BTBAS(비스터셔리부틸아미노실란) 가스를, 제2 반응 가스 노즐(23)은 O3(오존) 가스를 각각 토출한다. 분리 가스 노즐(22, 24)은 N2(질소) 가스를 토출한다.
진공 용기(11)의 천장판(13)은 하방으로 돌출하는 부채 형상의 2개의 돌출 형상부(25)를 구비하고, 돌출 형상부(25)는 주위 방향으로 간격을 두고 형성되어 있다. 상기 분리 가스 노즐(22, 24)은, 각각 돌출 형상부(25)에 박혀 들어감과 함께, 당해 돌출 형상부(25)를 주위 방향으로 분할하도록 설치되어 있다. 상기 제1 반응 가스 노즐(21) 및 제2 반응 가스 노즐(23)은 각 돌출 형상부(25)로부터 이격되어서 설치되어 있다.
제1 반응 가스 노즐(21)의 하방의 가스 공급 영역을 제1 처리 영역(P1), 제2 반응 가스 노즐(23)의 하방의 가스 공급 영역을 제2 처리 영역(P2)으로 한다. 돌출 형상부(25, 25)의 하방은 분리 영역(D, D)으로서 구성되어 있다. 성막 처리 시에 분리 가스 노즐(22, 24)로부터 상기 분리 영역(D)에 공급된 N2 가스가, 당해 분리 영역(D)을 주위 방향으로 퍼져서, 회전 테이블(12) 위에서 BTBAS 가스와 O3 가스가 혼합되는 것을 방지하고, 잉여의 BTBAS 가스 및 O3 가스를, 후술하는 기류 형성 부재(4)의 개구부로 흘러가게 한다.
또한, 이 성막 처리 시에는, 회전 테이블(12)의 중심부 영역(28)에 N2 가스가 공급된다. 천장판(13)에 있어서, 링 형상으로 하방으로 돌출한 돌출부(29)의 하방을 통하여 이 N2 가스가 회전 테이블(12)의 직경 방향 외측에 공급되어, 상기 중심부 영역에서의 BTBAS 가스와 O3 가스의 혼합이 방지된다. 또한, 도시는 생략하고 있지만, 커버(14a) 내 및 회전 테이블(12)의 이면측에도 N2 가스가 공급되어, 반응 가스가 퍼지되도록 되어 있다. 진공 용기(11)의 저부에는 히터(19)가 설치되고, 회전 테이블(12)을 통하여 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열한다. 도면 중 19A는 히터(19)에 대한 성막을 방지하기 위한 실드이다.
진공 용기(11)의 측벽에는 서로 다른 높이에 제1 배기구(31) 및 제2 배기구(32)가 개구되어 있다. 이 예에서는 회전 테이블(12)은 평면에서 보아 시계 방향으로 회전하고, 배기구(31, 32)는 상기 회전 방향에 있어서 처리 영역(P2)과, 그의 하류측에 인접하는 분리 영역(D) 사이의 영역의 직경 방향 외측에 설치되어 있다. 단, 후술하는 기류 형성 부재에 의해 임의의 위치로부터 배기를 행할 수 있으므로, 배기구(31, 32)의 위치로서는 이 예에 한정되는 것은 아니다.
진공 용기(11)의 외측에는 접속부(33, 34)가 설치되고, 이들 접속부(33, 34)를 통하여 배기구(31, 32)에 배기관(35)이 각각 접속되어 있다. 진공 용기(11)의 저면의 주연부에는 링 형상의 오목부(40)가 설치되어 있다. 그리고, 회전 테이블(12)과 진공 용기(11)의 측벽의 내주면(11A) 사이에는 링을 대략 절반으로 분할한 형상의 배기로 형성 부재(4)가 설치되어 있고, 배기로 형성 부재(4)의 하방측은 상기 오목부(40)에 매립되도록 배치되어 있다. 이 예에서는 배기로 형성 부재(4)는 제2 처리 영역(P2)의 하류측으로부터 회전 테이블(12)의 회전 방향을 따라서 제1 처리 영역(P1)의 하류 측을 향하여 연장되어 있다.
도 4, 도 5는 배기로 형성 부재(4)의 정면측(회전 테이블(12)을 향하는 측), 배면측(진공 용기(11)의 내주면(11A)을 향하는 측)을 각각 도시하고 있다. 또한, 도 6, 도 7, 도 8은, 도 3의 A-A, B-B, C-C의 화살표 방향으로 본 단면을 각각 도시하고 있다. 이들 도면을 참조하면서 배기로 형성 부재(4)에 대하여 설명한다. 배기로 형성 부재(4)는 회전 테이블(12)을 향하는 내주판(41)과, 내주판(41) 상에 설치되는 상판(42)과, 상기 회전 방향의 양단부를 구성하는 직립판(43, 43)을 구비하고, 이들 각 판에 의해 둘러싸이는 공간이 형성되어 있다. 즉, 배기로 형성 부재(4)는 배면측 및 저면측이 개방된 상자체로서 구성되어 있다.
그리고, 상기 각 판에 의해 둘러싸이는 공간을 2개로 구획하도록 구획판(44)이 설치되어 있다. 이 구획판(44)은 내주판(41)의 상단부보다도 하방의 높이로부터 회전 테이블(12)의 직경 방향 외측으로 향하여 신장한 후, 하방을 향해서 90° 굴곡되고, 또한 그의 선단은 회전 테이블(12)의 직경 방향 외측을 향해서 90° 굴곡되어 있다.
이 배기로 형성 부재(4)는 상기 오목부(40)의 저면(11B) 및 진공 용기(11)의 내주면(11A)과 함께, 구획판(44)에 의해 서로 구획된 2개의 배기로를 형성한다. 구획판(44)의 상방측의 배기로를 제1 배기로(45), 하방측의 배기로를 제2 배기로(46)로 한다. 내주판(41)에는, 제1 배기로(45)에 접속되는 제1 개구부(47)와, 제2 배기로(46)에 접속되는 제2 개구부(48)가 설치되어 있다. 이 예에서는 제1 개구부(47)는 제1 처리 영역(P1)의 회전 방향 하류측에 위치하고 있다. 제2 개구부(48)는 제1 처리 영역(P1)의 회전 방향 상류측의 분리 영역(D)보다도 더욱 상류측 위치에 개구되어 있다. 배기로 형성 부재(4)의 개구부(47, 48)의 위치는 배기로 형성 부재에 따라 변경할 수 있게 되어 있다.
여기서, 개구부의 위치를 배기로 형성 부재에 의해 변경한다란, 배기구에 대한 개구부의 회전 방향에 있어서의 개구 위치가 서로 다른 배기로 형성 부재끼리 교환을 행함으로써 개구부의 위치를 변경하기 위하여 배기로 형성 부재를 진공 용기(처리 용기)에 대하여 착탈 가능하게 구성하는 것과, 배기로 형성 부재를 복수의 분할편에 의해 구성하고, 하나의 분할편의 위치를 다른 분할편의 위치에 대하여 변경함으로써 개구부의 위치를 변경하는 것과, 개구 위치가 서로 다른 하나의 분할편끼리 다른 분할편에 대하여 교환을 행함으로써 개구부의 위치를 변경하기 위해서, 다른 분할편에 대하여 하나의 분할편을 착탈 가능하게 구성하는 것이 포함된다. 이 예에 있어서의 배기로 형성 부재(4)는 진공 용기(11)에 대하여 착탈 가능하게 구성되어 있다.
구획판(44) 및 내주판(41)에는 가스 노즐(21, 24)을 관통시키기 위한 관통 구멍(49A, 49B)이 형성되어 있다. 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 제1 배기로(45)는 상기 제1 배기구(31)에 접속되고, 도 8에 도시한 바와 같이 제2 배기로(46)는 상기 제2 배기구(32)에 접속되도록 상기 구획판(44)은 각 배기로(45, 46)를 구획하고 있다. 즉, 제1 처리 영역(P1)의 분위기는 제1 개구부(47) 및 제1 배기로(45)를 통하여 제1 배기구(31)로부터 배기되고, 제2 처리 영역(P2)의 분위기는 제2 개구부(48) 및 제2 배기로(46)를 통하여 제2 배기구(34)로부터 배기된다.
계속해서, 이 성막 장치(1)의 작용에 대하여 설명한다. 외부로부터 반송 기구(2A)에 의해 반송구(17)를 통하여, 웨이퍼(W)를 순차 회전 테이블(2)의 오목부(16)에 전달한다. 각 오목부(16)에 웨이퍼(W)가 적재되면, 제1 배기구(31) 및 제2 배기구(32)에 각각 접속된 진공 펌프에 의해 배기가 행해지고, 배기로 형성 부재(4)를 통하여 이들 제1 배기구(31) 및 제2 배기구(32)에 접속되는 제1 개구부(47) 및 제2 개구부(48)로부터 진공 용기(11) 내가 배기되어, 진공 용기(11) 내가 진공 분위기가 된다. 그리고, 회전 테이블(12)이 회전함과 동시에 히터(19)에 의해 회전 테이블(12)을 통하여 웨이퍼(W)가 예를 들어 350℃로 가열된다.
계속해서, 각 가스 노즐(21~24)로부터 가스가 공급되고, 웨이퍼(W)는 제1 반응 가스 노즐(21)의 하방의 제1 처리 영역(P1)과 제2 반응 가스 노즐(23)의 하방의 제2 처리 영역(P2)을 교대로 통과하여, 웨이퍼(W)에 BTBAS 가스가 흡착하고, 계속하여 O3 가스가 흡착하여 BTBAS 분자가 산화되어서 산화 실리콘의 분자층이1층 또는 복수층 형성된다. 이렇게 하여 산화 실리콘의 분자층이 순차 적층되어서 소정의 막 두께의 실리콘 산화막이 성막된다.
도 9에서는 화살표로 진공 용기(11) 내의 가스의 흐름을 도시하고 있고, 제1 개구부(47)에 의해 배기되는 가스의 흐름을 실선의 화살표로, 제2 개구부(48)에 의해 배기되는 가스의 흐름을 점선의 화살표로 각각 도시하고 있다. 도면 중 30의 화살표는 회전 테이블(12)의 회전 방향을 나타내고 있다. 이 도 9도 참조하면서 설명을 계속하면, 상기 성막 처리 시에 분리 가스 노즐(22, 24)로부터 상기 분리 영역(D)에 공급된 N2 가스가, 당해 분리 영역(D)을 주위 방향으로 퍼져서, 회전 테이블(12) 위에서 BTBAS 가스와 O3 가스가 혼합되는 것을 방지한다. 또한, 이 성막 처리 시에는, 회전 테이블(12)의 중심부 영역(28) 상의 공간에 N2 가스가 공급된다. 천장판(13)에 있어서, 링 형상으로 하방으로 돌출한 돌출부(29)의 하방을 통하여, 이 N2 가스가 회전 테이블(12)의 직경 방향 외측에 공급되어, 상기 중심부 영역(28)에서의 BTBAS 가스와 O3 가스의 혼합이 방지된다. 또한, 도시는 생략하고 있지만, 커버(14a) 내 및 회전 테이블(12)의 이면측에도 N2 가스가 공급되어, 반응 가스가 퍼지되도록 되어 있다.
제1 처리 영역(P1)에 개구된 제1 개구부(47)에 의해 배기되고 있기 때문에, 제1 처리 영역(P1)에 공급된 잉여의 BTBAS 가스와, 중심부 영역(28)으로부터 제1 처리 영역(P1)을 향하여 토출된 N2 가스와, 분리 영역(D)으로부터 제1 처리 영역(P1)을 향하여 퍼진 N2 가스는 이 제1 개구부(47)에 유입된다. 또한, 제2 처리 영역(P2)에 개구된 제2 개구부(48)에 의해 배기되고 있기 때문에, 제2 처리 영역(P2)에 공급된 잉여의 O3 가스와, 중심부 영역(28)으로부터 제2 처리 영역(P1)을 향하여 토출된 N2 가스와, 분리 영역(D)으로부터 제2 처리 영역(P2)을 향하여 퍼진 N2 가스는 이 제2 개구부(48)에 유입된다.
제1 개구부(47)에 유입된 가스는 배기로 형성 부재(4)의 제1 배기로(45)를 통하여 제1 배기구(31)로부터 배기되고, 제2 개구부(48)에 유입된 가스는, 배기로 형성 부재(4)의 제2 배기로(46)를 통하여 제2 배기구(32)로부터 배기된다. 이렇게 서로 구획된 배기로(45, 46)를 통하여 BTBAS 가스, O3 가스가 각각 배기되므로, 이들 가스가 혼합되는 것에 의한 파티클의 발생이 방지된다. 소정의 횟수, 회전 테이블(12)이 회전하여 소정의 막 두께의 실리콘 산화막이 형성되면, 각 가스의 공급이 정지하고, 히터(19)의 온도가 저하한다. 그리고, 반송 기구(2A)에 의해 웨이퍼(W)는 진공 용기(11)의 외측으로 반출된다.
이 성막 장치(1)에 의하면, 배기로 형성 부재(4)의 제1 개구부(47)에 의해 처리 영역(P1)의 분위기를, 처리 영역(P2)의 분위기를 배기하기 위한 제2 배기로(46)로부터 구획됨과 함께 회전 테이블(12)의 회전 방향을 따라서 설치된 제1 배기로(45)를 통하여, 제1 개구부(47)와는 회전 테이블(12)의 회전 방향으로 어긋난 위치에 있는 제1 배기구(31)에 배기하고 있다. 이렇게 배기로 형성 부재(4)를 구비함으로써, 배기구(31), 배기구(32)의 위치에 의존하지 않고 회전 테이블(12) 상의 분위기를 배기하는 위치를 제어할 수 있다. 이 예에서는 제1 배기구(31)가 제1 처리 영역(P1)에 개구되어 있지 않지만, 이 제1 배기구(31)를 그렇게 처리 영역(P1)에 개구시킬 필요가 없기 때문에, 장치의 제조에 필요로 하는 수고를 억제할 수 있다.
(제2 예)
도 10에는 성막 장치(1)의 다른 구성예를 도시하고 있다. 이 예에서는 회전 테이블(12) 위에 시계 방향으로 제1 반응 가스 노즐(21), 분리 가스 노즐(22), 제2 반응 가스 노즐(23), 분리 가스 노즐(24), 제1 반응 가스 노즐(21), 분리 가스 노즐(22), 제2 반응 가스 노즐(23), 분리 가스 노즐(24)을 이 순서로 배치하고 있고, 회전 테이블(12)의 1회의 회전에 BTBAS 가스의 분자의 흡착 및 상기 분자의 산화를 2회 행할 수 있게 구성되어 있다. 그리고, 각 반응 가스 노즐 사이에는 돌출 형상부(25)에 의한 분리 영역(D)이 형성되어 있고, 회전 테이블(12) 위에서의 반응 가스의 혼합이 방지되도록 되어 있다. 또한, 도 10에서는 회전 테이블(12) 상의 웨이퍼(W)의 기재는 생략하고 있다.
이 성막 장치(1)에 설치되는 배기로 형성 부재(5)는 회전 테이블(12)을 둘러싸도록 링 형상으로 구성되고, 제1 배기로(45) 및 제2 배기로(46)에 대해서도 링 형상으로 형성되어 있다. 그리고 각 처리 영역(P1)의 분위기를 흡인할 수 있도록 제1 개구부(47)가 2개, 각 처리 영역(P2)의 분위기를 흡인할 수 있도록 제2 개구부(48)가 2개 설치되어 있다. 이러한 차이점을 제외하고 배기로 형성 부재(5)는 배기로 형성 부재(4)와 마찬가지로 구성되어 있고, 제1 개구부(47)는 제1 배기로(45)에, 제2 개구부(48)는 제2 배기로(46)에 각각 개구되어 있다. 그리고, 제1 예와 마찬가지로 화살표로 나타낸 바와 같이 BTBAS 가스 및 N2 가스가 제1 개구부(47)로부터, O3 가스 및 N2 가스가 제2 개구부(48)로부터 각각 흡인되어, 제1 배기로(45), 제2 배기로(46)를 흘러서 서로 섞이지 않고 배기구(31, 32)로부터 배기된다.
배기구(31, 32)에 의한 진공 용기(11) 내의 배기 위치는 배기로 형성 부재의 개구부(47, 48)의 위치에 따라 특정된다. 따라서, 이렇게 제1 예와 제2 예 사이에서 분리 영역(D) 및 처리 영역(P)의 수 및 배치를 변경하는 경우에, 배기로 형성 부재(4, 5)를 서로 바꾸는 것에 의해, 개구부(47, 48)의 회전 방향에 있어서의 위치 및 수를 변경하면 되고, 배기구(31, 32)의 배치를 변경할 필요가 없다. 따라서, 이러한 처리의 변경에 의해 장치 구성의 변경에 걸리는 수고를 억제할 수 있다.
(제3 예)
또한, 배기로 형성 부재의 형상으로서는 이 예에 한정되지 않고, 예를 들어 진공 용기(11)의 내주면(11A)과 진공 용기(11)의 오목부(20)의 저면(11B)에 의존하지 않고 제1 배기로, 제2 배기로를 구성하는 것이어도 되고, 도 11은 그러한 배기로 형성 부재(6)를 도시하고 있다. 배기로 형성 부재(4)와의 차이점을 중심으로 설명하면 이 배기로 형성 부재(6)는 내주판(41), 상판(42), 직립판(43, 43), 저판(61) 및 상기 진공 용기(11)의 내주면(11A) 측에 설치된 외주판(62)에 둘러싸이는 상자 형상으로 형성되어 있고, 이 상자 내의 공간이 상하로 신장하는 구획판(44)에 의해 외주측, 내주측으로 구획되어서 제1 배기로(45), 제2 배기로(46)가 형성되어 있다. 도 11 중의 D-D, E-E, F-F의 화살표 방향으로 본 단면을 각각 도 12, 도 13, 도 14에 도시하고 있다.
도 12에 도시한 바와 같이 구획판(44)에 있어서 제1 개구부(47)에 겹치도록 개구부(63)가 설치되어 있고, 또한 이들 개구부(47, 63)를 접속하는 통 형상체(64)가 설치되어 있다. 그렇게 구성됨으로써, 제1 개구부(47)로부터 유입된 가스가 제2 배기로(46)에 누설되지 않고 제1 배기로(45)에 도입된다. 또한, 도 13에 도시한 바와 같이 외주판(62)은 제1 배기구(31)와 겹치는 위치에 개구부(65)를 구비하고 있고, 이에 의해 제1 배기로(45)를 배기할 수 있게 되어 있다. 또한, 도 14에 도시하게 구획판(44) 및 외주판(62)에는 제2 배기구(32)와 겹치는 위치에 개구부(66, 67)가 설치되어 있고, 이들 개구부(66, 67)를 서로 접속하는 통 형상체(68)가 설치되어 있다. 그렇게 구성됨으로써, 제2 개구부(48)로부터 제2 배기로(46)에 유입된 가스가 제1 배기로(45)에 누설되지 않고 배기된다.
(제4 예)
또한 배기로 형성 부재로서는 도 15에 도시한 바와 같이 구성해도 된다. 이 예에서 나타내는 배기로 형성 부재(7)는 배기로(45, 46)를 형성하기 위한 본체부(71)와, 개구부를 형성하기 위한 커버(개구부 형성 부재)(72)에 의해 분할되도록 구성되어 있다. 본체부(71)는 제3 예로서 나타낸 배기로 형성 부재(6)와 대략 마찬가지로 구성되어 있고, 차이점으로서는 배기로 형성 부재(5)와 마찬가지로 링 형상으로 형성되고, 내주판(41)에는 가로로 긴 슬릿(73, 74)이 설치되어 있다. 이들 슬릿(73, 74)은, 각각 제1 배기로(45), 제2 배기로(46)에 접속되어 있다. 즉, 슬릿(73, 74)은 배기로 형성 부재(6)의 제1 개구부(47), 제2 개구부(48)를 각각 가로로 넓게 형성한 것에 상당한다.
커버(72)는 링 형상의 직립판으로서 구성되어 있고, 본체부(71)에 대하여 착탈 가능 또한 회전 테이블(12)의 회전 방향에 있어서 본체부(71)에 대한 설치 위치가 변경 가능하게 구성되어 있다. 커버(72)에는 제1 개구부(47), 제2 개구부(48)가 설치되어 있다. 도 16에 도시한 바와 같이 슬릿(73)과 제1 개구부(47)의 겹치는 영역, 슬릿(74)과 제2 개구부(48)의 겹치는 영역으로부터 각각 배기가 행해진다. 즉, 커버(72)의 개구부(47, 48)의 위치에 따라 배기하는 위치가 결정된다. 커버(72)를 본체부(71)에 대하여 상기 회전 방향으로 어긋나게 하여 설치함으로써, 상기 개구부(47, 48)를 어긋나게 할 수 있으므로, 원하는 위치로부터 배기를 행할 수 있다. 또한, 회전 방향으로 각각 다른 위치에 개구부(47, 48)가 설치된 커버(72)를 복수 준비하고, 분리 영역(D) 및 처리 영역(P)의 배치에 따라서 이들 커버(72)를 선택하여 설치함으로써, 개구부(47, 48)의 위치를 변경해도 된다.
이 제4 예에 있어서도 다른 각 예와 마찬가지로, 처리 위치에 따라서 배기구의 위치를 어긋나게 할 필요가 없기 때문에, 배기류의 변경에 필요로 하는 수고를 억제할 수 있다. 다른 각 예에도 이러한 커버(72)를 설치하여 배기의 위치를 제어해도 된다. 또한, 도 17은 커버(75)와 본체부(71)로 이루어지는 배기로 형성 부재(70)의 예를 도시하고 있다. 커버(75)는 본체부(71)의 내주판(41)의 임의의 위치에 착탈 가능하게 구성된다. 이 커버(75)에 의해, 슬릿(73, 74)의 일부를 막고, 커버(73)에 의해 덮여 있지 않은 영역을 제1 개구부(47), 제2 개구부(48)로서 구성할 수 있다.
각 예에서 설명한 바와 같이 배기로 형성 부재의 개구부로부터 각 처리 영역의 분위기를 배기할 수 있으므로, 각 배기구의 위치로서는 이미 설명한 예에 한정되지 않고, 처리 영역의 직경 방향 외측 위치에 설치해도 되고, 분리 영역의 직경 방향 외측 위치에 설치해도 되고, 진공 용기(11)의 저면에 설치해도 된다. 또한, 성막용의 가스로서는 상기와 같이 각 가스 노즐로부터 아랫쪽으로 토출하는 대신, 회전 테이블(12)의 회전 중심측으로부터 당해 회전 테이블(12)의 외측으로 향하여 토출해도 된다. 또한, 상기 예에서는 제1 및 제2 처리 영역에서 각각 성막용의 가스를 공급하는 성막 장치에 배기로 형성 부재를 적용하고 있지만, 한 쪽의 처리 영역에서는 반응 가스를 웨이퍼(W)에 공급하여 웨이퍼(W)에 성막을 행하고, 다른 쪽의 처리 영역에서는 불활성 가스를 공급하여, 웨이퍼(W)에 형성된 막의 어닐 처리를 행해도 된다. 또한, 한 쪽의 처리 영역에서 그렇게 성막을 행하고, 다른 쪽의 처리 영역에서는 산화용 가스를 공급함과 함께 그 산화용 가스를 플라즈마화하여 막의 산화를 행해도 된다. 플라즈마 처리로서는 산화 처리에 한정되지 않고, 질화 처리를 행해도 된다. 또한, 각 처리 영역에서, 웨이퍼(W)에 서로 다른 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(W)에 형성된 막의 에칭 처리를 행해도 된다. 또한, 다른 가스에 의해 처리를 행하는 처리 영역은 장치에 3군데 이상 설치하고, 이들 각 처리 영역 사이를 분리 영역(D)에 의해 구획해도 된다.
본 개시에 따르면, 배기구의 위치를 변경하지 않고, 복수의 처리 영역의 분위기를 서로 혼합시키지 않고 각각 대응하는 배기구에 배기시킬 수 있다.
본 개시에 따르면, 처리 용기에 설치되는 배기로 형성 부재가, 복수의 처리 영역에 각각 개구되는 개구부와, 각 개구부로부터 대응하는 배기구에 처리 영역의 분위기를 서로 독립하여 안내하는 배기로를 구비하고, 회전 테이블의 회전 방향에 있어서의 상기 개구부의 위치를 배기로 형성 부재에 의해 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 그것에 의하여 임의의 위치로부터 배기를 행하고, 각 처리 영역에 공급되는 반응 가스를 서로 혼합시키지 않고 배기구에 배기시킬 수 있다. 따라서, 처리 영역 또는 분리 영역의 위치 변경을 행했을 때에 배기구의 위치 변경을 행할 필요가 없으므로 장치의 구성의 변경에 필요로 하는 수고를 억제할 수 있다.
이상, 성막 장치 및 기판 처리 장치를 실시예에 의해 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시예에 다양한 변형, 개량 및 치환을 가할 수 있다.
Claims (6)
- 처리 용기 내에서 회전 테이블을 회전시킴으로써, 당해 회전 테이블 상의 기판에 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 공급하여, 반응 생성물의 층을 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서,
상기 회전 테이블의 회전 방향으로 서로 이격되어서 설치된 복수의 처리 영역과,
이들 복수의 처리 영역에 서로 상이한 종류의 반응 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 반응 가스 공급 수단과,
상기 복수의 처리 영역의 분위기를 서로 분리하기 위하여 상기 회전 방향에서 이들 처리 영역 사이에 위치하고, 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급 수단이 설치된 분리 영역과,
상기 복수의 처리 영역의 분위기를 각각 배기하기 위하여 처리 용기에 설치된 복수의 배기구와,
상기 복수의 처리 영역에 각각 개구되는 개구부와, 각 개구부로부터 대응하는 배기구에 처리 영역의 분위기를 안내하는 배기로를, 배기되는 각 처리 영역의 분위기끼리가 혼합되지 않도록 처리 영역마다 독립하여 형성하는 배기로 형성 부재
를 구비하고,
상기 회전 방향에서의 상기 개구부의 위치를 배기로 형성 부재에 의해 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치. - 제1항에 있어서, 상기 배기로 형성 부재의 하나의 개구부에 접속되는 하나의 배기로와, 다른 개구부에 접속되는 다른 배기로는 서로 병행하고, 회전 테이블의 회전 방향을 따라서 형성되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
- 제1항에 있어서, 배기로 형성 부재는 상기 개구부의 상기 회전 방향에서의 위치를 변경하기 위하여 처리 용기에 대하여 착탈 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
- 제1항에 있어서, 배기로 형성 부재는 각 배기로를 형성하기 위한 본체부와, 각 개구부를 구성하기 위한 개구부 형성 부재에 의해 구성되고, 상기 본체부에 대한 개구부 형성 부재의 상기 회전 방향의 위치가 변경 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 배기구에 의한 진공 용기 내의 배기 위치는 배기로 형성 부재의 상기 개구부의 위치에 따라 특정되고, 상기 개구부의 위치를 변경함으로써 상기 배기 위치의 변경을 행할 수 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
- 처리 용기 내에서 회전 테이블을 회전시킴으로써, 당해 회전 테이블 상의 기판에 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 공급하여, 가스 처리를 행하는 기판 처리 장치에 있어서,
상기 회전 테이블의 회전 방향으로 서로 이격되어서 설치된 복수의 처리 영역과,
이들 복수의 처리 영역에 서로 상이한 종류의 반응 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 반응 가스 공급 수단과,
상기 복수의 처리 영역의 분위기를 서로 분리하기 위하여 상기 회전 방향에서 이들 처리 영역 사이에 위치하고, 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급 수단이 설치된 분리 영역과,
상기 복수의 처리 영역의 분위기를 각각 배기하기 위하여 처리 용기에 설치된 복수의 배기구와,
상기 복수의 처리 영역에 각각 개구되는 개구부와, 각 개구부로부터 대응하는 배기구에 처리 영역의 분위기를 안내하는 배기로를, 배기되는 각 처리 영역의 분위기끼리가 혼합되지 않도록 처리 영역마다 독립하여 형성하는 배기로 형성 부재
를 구비하고,
상기 회전 방향에서의 상기 개구부의 위치를 배기로 형성 부재에 의해 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
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