KR20140009068A - 성막 장치 및 성막 방법 - Google Patents

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Abstract

진공 분위기에서 서로 반응하는 복수 종류의 처리 가스를 기판에 차례로 공급하는 사이클을 반복하여 반응 생성물의 층을 적층하여 박막을 얻는 성막 장치로, 진공 용기 내에 배치되고, 그 위에 기판을 적재하여 공전시키기 위한 회전 테이블과, 회전 테이블의 주위 방향으로 서로 이격된 영역에 다른 처리 가스를 공급하기 위한 복수의 처리 가스 공급부와, 영역의 사이에, 서로 다른 처리 가스를 분리하기 위한 분리 가스 공급부와, 진공 용기 내를 진공 배기하기 위한 배기 기구를 구비하고, 처리 가스 공급부 중 적어도 하나의 처리 가스 공급부는, 회전 테이블의 주연부와 중앙부 사이에 걸쳐 신장되며, 회전 테이블을 향한 토출구가 길이 방향을 따라 형성된 가스 노즐과, 가스 노즐에 있어서의 회전 테이블의 회전 방향의 상류측에 설치되고, 분리 가스가 그 상면측을 흐르도록 가스 노즐의 길이 방향을 따라 설치된 정류판을 포함하고, 정류판은 회전 테이블과의 이격 거리가 회전 테이블의 일단부측으로부터 타단부측을 향해 작아지도록, 또한 타단부에 있어서의 이격 거리가 일단부에 있어서의 이격 거리보다도 1㎜ 이상 작아지도록 설치된다.

Description

성막 장치 및 성막 방법{FILM FORMING APPARATUS AND FILM FORMING METHOD}
본원은, 2012년 7월 13일에 출원된 일본 특허 출원 제2012-157728호를 우선권 주장의 기초 출원으로 하고 있고, 여기서 이것에 기초하는 우선권을 주장하는 동시에, 그 전체 내용을 참조에 의해 삽입한다.
본 발명은, 기판을 공전시키면서, 서로 반응하는 처리 가스를 기판에 차례로 공급함으로써 반응 생성물을 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치의 기술 분야에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 있어서의 성막 기술의 하나로서, 서로 반응하는 복수 종류의 처리를 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라 함)의 표면에 차례로 공급하여 반응 생성물을 적층하는 이른바 ALD(Atomic Layer Deposition)법이 있다. 이 ALD법을 실시하는 장치로서, 회전 테이블 상에 배치한 복수의 웨이퍼를 회전 테이블에 의해 공전시켜, 각 처리 가스가 공급되는 영역을 차례로 통과시키는 장치가 알려져 있다. 이 장치에서는, 회전 테이블의 회전 방향에 있어서 복수의 처리 가스의 공급 영역의 사이에, 서로의 처리 가스가 혼합되는 것을 피하기(서로의 처리 가스를 분리하기) 위해, 불활성 가스, 예를 들어 질소 가스로 이루어지는 분리 가스가 공급되는 분리 영역이 형성된다. 복수의 처리 가스의 일례로서는, 웨이퍼의 표면에 흡착되는 원료 가스와, 상기 원료 가스를 산화 혹은 질화시키는 가스를 들 수 있다.
그런데, 회전 테이블의 회전에 수반하여 분리 가스가 원료 가스의 공급 영역으로 유입되면, 원료 가스가 분리 가스에 의해 희석되어 박막의 막 두께의 면내 균일성을 저하시키는 요인으로 되므로, 원료 가스의 유량을 크게 해야 해, 비용이 높아진다. 이로 인해, 일본 특허 출원 공개 제2011-100956호 공보에 따르면, 회전 테이블의 직경 방향으로 신장되는 가스 노즐 상에 정류판을 설치하여, 분리 가스가 이 정류판 상을 타고 넘음으로써 원료 가스의 공급 영역으로 분리 가스가 유입된다.
가스 노즐 상에 정류판을 설치함으로써, 원료 가스의 공급 유량을 작게 해도 웨이퍼에 대한 원료 가스의 흡착 효율을 개선할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는, 신규이며 또한 유용한 성막 장치 및 성막 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 진공 분위기에서 서로 반응하는 복수 종류의 처리 가스를 기판에 차례로 공급하는 사이클을 복수회 반복하여 반응 생성물의 층을 적층하여 박막을 얻는 성막 장치에 있어서,
진공 용기 내에 배치되고, 그 위에 기판을 적재하여 공전시키기 위한 회전 테이블과,
상기 회전 테이블의 주위 방향으로 서로 이격된 영역에 대해 서로 다른 처리 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 처리 가스 공급부와,
상기 영역의 각각의 사이에, 서로 다른 처리 가스를 분리하기 위해 분리 가스를 공급하기 위한 분리 가스 공급부와,
상기 진공 용기 내를 진공 배기하기 위한 배기 기구를 구비하고,
상기 복수의 처리 가스 공급부 중 적어도 하나의 처리 가스 공급부는, 상기 회전 테이블의 주연부와 중앙부 사이에 걸쳐 신장되는 동시에, 상기 회전 테이블을 향해 처리 가스를 토출하는 가스 토출구가 그 길이 방향을 따라 형성된 가스 노즐과, 상기 가스 노즐에 있어서의 회전 테이블의 회전 방향의 상류측에 설치되고, 분리 가스가 그 상면측을 흐르도록 당해 가스 노즐의 길이 방향을 따라 설치된 정류판을 포함하고,
상기 정류판은, 회전 테이블과의 이격 거리가 회전 테이블의 중앙부측인 일단부측으로부터 회전 테이블의 주연부측인 타단부측을 향해 작아지도록, 또한 상기 타단부에 있어서의 상기 이격 거리가 상기 일단부에 있어서의 상기 이격 거리보다도 1㎜ 이상 작아지도록 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 목적과 이점은, 일부는 명세서에 기재되고, 일부는 명세서로부터 자명하다. 본 발명의 목적과 이점은 첨부한 클레임에서 특히 지적되는 요소와 그 조합에 의해 실현되어 달성된다. 상기한 일반적인 기재와 하기하는 상세한 설명은 예시로서 설명하는 것이며, 클레임된 본 발명을 한정적으로 하는 것은 아니다.
도 1은 제1 실시예의 성막 장치의 종단면도.
도 2는 상기 성막 장치의 사시도.
도 3은 상기 성막 장치의 횡단 평면도.
도 4는 상기 성막 장치의 주위 방향에 있어서의 종단면 전개도.
도 5는 상기 성막 장치의 주위 방향에 있어서의 종단면 전개도.
도 6은 상기 성막 장치에 설치되는 플라즈마 처리부의 분해 사시도.
도 7은 상기 성막 장치에 설치되는 노즐 커버의 상면측 사시도.
도 8은 상기 노즐 커버의 이면측 사시도.
도 9는 상기 노즐 커버의 측면도.
도 10은 회전 테이블의 회전 중심측에 있어서의 상기 노즐 커버의 일부의 사시 단면도.
도 11은 회전 테이블의 외주측에 있어서의 상기 노즐 커버의 일부의 사시 단면도.
도 12는 상기 노즐 커버의 주위에 있어서의 가스류의 모식도.
도 13은 상기 노즐 커버와 그 주변을 도시하는 평면도.
도 14는 상기 성막 장치의 성막시에 있어서의 가스류를 도시하는 개략 설명도.
도 15는 회전 테이블의 외주측에 있어서의 다른 노즐 커버의 사시도.
도 16은 정류판의 다른 구성예를 도시하는 사시도.
도 17은 평가 시험의 결과를 나타내는 모식도.
도 18은 평가 시험의 결과를 나타내는 모식도.
도 19는 평가 시험의 결과를 나타내는 모식도.
도 20은 평가 시험의 결과를 나타내는 모식도.
도 21은 평가 시험의 결과를 나타내는 모식도.
도 22는 평가 시험의 결과를 나타내는 모식도.
도 23은 평가 시험의 결과를 나타내는 모식도.
도 24는 평가 시험의 결과를 나타내는 모식도.
도 25는 평가 시험의 결과를 나타내는 모식도.
그러나, 상기한 기술에 따르면, 회전 테이블에 있어서의 주연부의 속도가 중앙부측의 속도보다도 수 배 크기 때문에, 주연부측에 있어서는 회전 테이블의 회전 방향의 상류측으로부터 분리 가스가 정류판의 하방측으로 인입되기 쉽다. 회전 테이블의 속도가 낮은 경우에는, 배기구에의 배기류의 영향에 의해 정류판 하방으로의 인입류는 약하다. 그러나, 생산성을 높이기 위해 회전 테이블을 고속화하면, 상기 주연부측에 있어서의 정류판 하방으로의 인입류가 강해진다. 이로 인해, 분리 가스에 의한 처리 가스의 희박 정도가 커져, 웨이퍼에 있어서의 회전 테이블의 중앙 부근 부위의 막 두께에 비해 주연 부근 부위의 막 두께가 작아지는 경향이 현저화되어, 막 두께의 면내 균일성의 악화의 요인으로 된다.
따라서, 본 발명의 실시예는, 상기 사정을 감안하여 이것을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 회전 테이블에 의해 기판을 공전시켜, 가스 노즐과 정류판을 포함하는 처리 가스 공급부로부터 처리 가스를 공급하여 성막하는 장치에 있어서, 정류판의 하방측으로 분리 가스가 인입되는 것에 의한 막 두께의 면내 균일성의 저하를 억제할 수 있는 성막 장치 및 성막 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태의 성막 장치(1)에 대해, 도 1∼도 3을 참조하여 설명한다.
또한, 이하의 실시예 중, 하기하는 부호는 전형적으로는 하기하는 요소를 나타낸다.
D1 : 제1 분리 영역
D2 : 제2 분리 영역
W : 웨이퍼
1 : 성막 장치
11 : 진공 용기
2 : 회전 테이블
31 : 제1 처리 가스 노즐
32 : 제2 처리 가스 노즐
41, 42 : 분리 가스 노즐
51 : 노즐 커버
52 : 커버 본체
53, 54 : 정류판
62 : 제1 진공 배기구
63 : 제2 진공 배기구
도 1, 도 2, 도 3은, 성막 장치(1)의 종단 측면도, 개략 단면 사시도, 평면도이다. 이 성막 장치(1)에서는, 서로 반응하는 2종류의 처리 가스를 웨이퍼(W)에 차례로 공급하여 ALD법에 의해 SiO2(산화실리콘)의 박막을 형성한 후, 이 박막을 플라즈마에 의해 개질한다. 웨이퍼(W)는, 당해 성막 장치(1)를 구성하는 진공 용기(11) 내에 설치된 회전 테이블(2) 상에 적재된다. 웨이퍼(W)는, 당해 진공 용기(11) 내에서, 각 처리 가스에 의한 처리를 행하는 처리 영역, 각 처리 가스에 의한 개질을 행하는 개질 영역을 차례로 반복하여 통과한다. 그것에 의해, 이 박막의 형성과 플라즈마 개질이 교대로 반복하여 행해져, 상기 웨이퍼(W)에 원하는 두께의 막이 형성된다.
상기 진공 용기(11)는, 대기 분위기 중에 설치되어 있고, 성막 처리 중에는 그 내부가 진공 분위기로 된다. 진공 용기(11)는, 대략 원형으로 구성되어 있고, 천장판(12)과, 진공 용기(11)의 측벽 및 저부를 이루는 용기 본체(13)에 의해 구성되어 있다. 천장판(12)은, 용기 본체(13)에 대해, 착탈 가능하게 구성된다. 도 1에서는 용기 본체(13)에 천장판(12)을 장착한 상태를 도시하고 있다. 도 2, 도 3에서는 당해 천장판(12)을 용기 본체(13)로부터 제거한 상태를 도시하고 있다.
진공 용기(11)의 중앙부에는, 대략 원형의 볼록부(14)가, 천장판(12)으로부터 하방으로 돌출되도록 설치된다. 볼록부(14)의 하단은, 상단보다 그 직경이 크게 되어 있다. 이 볼록부(14)와, 진공 용기(11)의 중심부에서 상기 회전 테이블(2)을 지지하는 지지부(21)에 의해, 가스 유로(15)를 구비한 중심부 영역(C)을 형성하고 있다. 도면 중, 부호 10은, 가스 유로(15)에 퍼지 가스인 N2(질소) 가스를 공급하는 공급관이다. 가스 유로(15)로부터 회전 테이블(2)의 표면 상을 경유하여 외주를 향해 상기 N2 가스가 공급된다. 이에 의해, 당해 중심부 영역(C)에 있어서 서로 다른 처리 가스끼리가 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 볼록부(14)의 하단의 상면에는, 내측을 향하는 절결부(16)가 형성되어 있고, 이 절결부(16)는 후술하는 노즐 커버(51)의 지지부를 이룬다.
회전 테이블(2)은 상기 지지부(21)로부터 외측에 원형으로 구성되어 있다. 회전 테이블(2)은, 지지부(21) 하방의 회전 구동 기구(22)에 의해, 그 중심축 주위로 시계 방향으로 회전한다. 회전 테이블(2)의 표면측(일면측)에는, 상기 회전 방향을 따라 5개의 기판 적재 영역인 오목부(23)가 형성되어 있고, 이 오목부(23)에 웨이퍼(W)가 적재된다. 그리고, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 오목부(23)의 웨이퍼(W)가 상기 중심축 주위로 공전한다.
진공 용기(11)의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반송구(17)가 형성되어 있다. 반송구(17)는 게이트 밸브(18)에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다. 웨이퍼(W)의 반입과 반출을 행하는 반송 기구(24)가 진공 용기(11) 내에 대해 진입 및 퇴출할 수 있다. 진공 용기(11) 내에 있어서, 반송 기구(24)가 진입하는 영역을 웨이퍼(W)의 전달 영역(S1)으로서 나타내고 있다. 도시는 생략하였지만, 전달 영역(S1)에 있어서의 회전 테이블(2)의 하방에는 승강 핀이 설치되어 있다. 이 승강 핀은, 상기 오목부(23)에 형성되는 구멍(25)을 통해, 회전 테이블(2) 표면에서 돌출 혹은 수납 가능하다. 그것에 의해 오목부(23)와 반송 기구(24) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해진다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 하방에서 회전 테이블(2)로부터 이격된 위치에 히터(27)가 설치되어 있다. 히터(27)의 회전 테이블(2)에의 복사열에 의해 회전 테이블(2)이 승온되어, 적재된 웨이퍼(W)가 가열된다. 도면 중 부호 28은, 히터(27)의 배치 공간을 N2 가스에 의해 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관이다. 또한, 진공 용기(11)의 저부 중앙을 덮는 케이스체(20)에는, 회전 테이블(2)의 하방 중앙부로부터 주연부를 향해 N2 가스를 퍼지 가스로서 공급하는 퍼지 가스 공급부(29)가 설치되어 있다.
상기 회전 테이블(2)의 오목부(23)의 통과 영역과 각각 대향하는 위치에는, 5개의 노즐(31, 32, 33, 41, 42)이, 진공 용기(11)의 주위 방향으로 서로 간격을 두고 각각 배치되어 있다. 이들 각 노즐(31, 32, 33, 41, 42)은, 예를 들어 진공 용기(11)의 외주벽으로부터 상기 중심부 영역(C)을 향해 수평하게 신장되도록 각각 설치되어 있다. 이 예에서는, 제1 처리 가스 노즐(31), 제1 분리 가스 노즐(41), 제2 처리 가스 노즐(32), 플라즈마 발생용 가스 노즐(33) 및 제2 분리 가스 노즐(42)이, 이 순서로 시계 방향으로 배치되어 있다.
각 노즐(31, 32, 33, 41, 42)은, 유량 조정 밸브 등을 구비한 이하의 각 가스 공급원에 각각 접속되어 있다. 즉, 제1 처리 가스 노즐(31)은, Si(실리콘)를 포함하는 제1 처리 가스, 예를 들어 BTBAS[비스터셜부틸아미노실란, SiH2(NH-C(CH3)3)2] 가스의 공급원에 접속되어 있다. 제2 처리 가스 노즐(32)은, 제2 처리 가스, 예를 들어 오존(O3) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스의 공급원(상세하게는 오조나이저가 설치된 산소 가스 공급원)에 접속되어 있다. 플라즈마 발생용 가스 노즐(33)은, 예를 들어 아르곤(Ar) 가스와 산소 가스의 혼합 가스로 이루어지는 플라즈마 발생용 가스의 공급원에 접속되어 있다. 제1 분리 가스 노즐(41) 및 제2 분리 가스 노즐(42)은, 분리 가스인 N2 가스의 공급원에 각각 접속되어 있다.
도 4는, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따른 종단 측면도이다. 가스 노즐(31, 32, 33, 41, 42)의 하면측에는, 가스 토출구(34)가 각 가스 노즐의 길이 방향을 따라 다수 형성되어 있고, 각 공급원에 저류된 가스가 당해 토출구(34)로부터 토출된다. 중심부 영역(C)으로부터 토출되는 퍼지 가스에 의해, 회전 테이블(2)의 중심부측에 있어서 처리 가스의 농도가 낮아지는 것을 방지하기 위해 제1 처리 가스 노즐(31)에서는 주연부측에 비해 중심부측에 많은 가스 토출구(34)가 설치된다. 이에 의해, 중심부측에서는, 많은 유량으로 처리 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 플라즈마 발생용 가스 노즐(33)의 가스 토출구(34)는, 회전 방향 상류측으로부터의 후술하는 플라즈마 처리 영역(P3)으로의 가스의 진입을 방지하기 위해, 회전 방향 상류측을 향해 경사 하방으로 가스를 토출한다.
제1 처리 가스 노즐(31)의 하방 영역 및 이 제1 처리 가스 노즐(31)에 설치되는 노즐 커버(51)의 하방 영역은, 상기 제1 처리 가스가 공급되고, 웨이퍼(W)에 제1 처리 가스를 흡착시키기 위한 제1 처리 영역(P1)을 구성한다. 노즐 커버(51)에 대해서는, 이후에 상세하게 서술한다. 또한, 제2 처리 가스 노즐(32)의 하방 영역에는 제2 처리 가스가 공급된다. 이 제2 처리 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 웨이퍼(W)에 흡착된 제1 처리 가스와 당해 제2 처리 가스를 반응시키기 위한 제2 처리 영역(P2)을 구성한다. 플라즈마 발생용 가스 노즐(33)의 주위는 후술하는 돌기부(79)에 둘러싸여, 상기 개질 영역인 플라즈마 처리 영역(P3)을 구성한다.
진공 용기(11)의 천장판(12)의 하방에는, 부채 형상의 2개의 볼록부(43)가 당해 천장판(12)으로부터 하방으로 돌출되도록 배치되고, 2개의 볼록부(43)는 주위 방향으로 간격을 두고 설치된다. 회전 테이블(2)의 회전 중심측에 있어서, 각 볼록부(43)는 상기 중심부 영역(C)을 이루는 볼록부(14)에 의해 접속되어 있다. 분리 가스 노즐(41, 42)은 각각 볼록부(43)에 형성된 홈 내에 수납된다. 당해 홈은 볼록부(43)의 반경을 따라 형성된다. 즉, 각 볼록부(43)에 있어서의 분리 가스 노즐(41, 42)의 주위 방향 양측에는, 상기 볼록부(43)의 하면인 낮은 천장면(44)(제1 천장면)이 형성되어 있다. 그리고, 이 천장면(44)의 상기 주위 방향 양 외측에는, 당해 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 배치된다.
상기 제1 천장면(44)의 하방은, 제1 처리 가스와 제2 처리 가스의 혼합을 저지하기 위한 분리 영역이다. 분리 가스 노즐(41, 42)이 포함되는 분리 영역을, 각각, 제1 분리 영역(D1), 제2 분리 영역(D2)으로 한다. 성막 처리시에는, 제1 및 제2 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 상기 제1 및 제2 분리 영역(D1, D2)에 공급된 N2 가스(분리 가스)가, 분리 영역(D1, D2) 내를 각각 주위 방향으로 확산되어, 제1 및 제2 처리 가스 및 플라즈마 발생용 가스를 후술하는 진공 배기구(62, 63)로 흘러가게 한다. 도 5는, 성막 처리시에 있어서의 가스의 흐름을 화살표로 나타내고 있다.
계속해서, 진공 용기(11)에 설치되는 플라즈마 처리부(71)에 대해, 각 부의 분해 사시도인 도 6도 참조하면서 설명한다. 플라즈마 처리부(71)는, 금속선으로 이루어지는 코일 형상의 안테나(72)를 구비한다. 안테나(72)는, 도 3에 도시하는 바와 같이 평면에서 보았을 때에 회전 테이블(2)의 중앙부측으로부터 외주부측에 걸쳐 웨이퍼(W)의 통과 영역에 걸쳐서 배치되어 있다. 안테나(72)는, 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라 신장되는 띠 형상의 영역을 둘러싸고, 개략 팔각형을 이루고 있다. 또한, 이 안테나(72)는, 정합기(73)를 통해, 고주파 전원(74)에 접속되어 있다. 고주파 전원(74)은, 주파수가 예를 들어 13.56㎒ 및 출력 전력이 예를 들어 5000W이다.
상술한 플라즈마 발생용 가스 노즐(33)의 상방측에서, 천장판(12)은 평면에서 보아 개략 부채형으로 개구되어 있다. 이 개구부는, 예를 들어 석영 등으로 이루어지는 하우징(75)에 의해 기밀하게 폐색되어 있다. 상기 안테나(72)가 진공 용기(11)의 내부로부터 기밀하게 구획되어 있다. 이 하우징(75)은, 그 주연부가 주위 방향에 걸쳐 플랜지 형상으로 수평하게 신장되는 동시에, 중앙부가 진공 용기(11)의 내부 영역을 향해 움푹 들어가도록 형성되어 있다. 이 하우징(75)의 내측에는, 상기 안테나(72)가 수납되어 있다. 도면 중 부호 76은 압박 부재로, 하우징(75)의 주연부를 하방측을 향해 압박한다. 접속 전극(77)은, 플라즈마 처리부(71)와 정합기(73) 및 고주파 전원(74)을 전기적으로 접속한다.
하우징(75)의 하면은, 당해 하우징(75)의 하방 영역으로의 분리 가스 및 제2 처리 가스의 침입을 저지하기 위해, 외측 테두리부가 주위 방향에 걸쳐 하방측[회전 테이블(2)측]을 향해 수직하게 신장되어, 가스 규제용 돌기부(79)를 형성하고 있다. 그리고, 이 돌기부(79)의 내주면 및 하우징(75)의 하면에 의해 둘러싸인 영역에는, 상술한 플라즈마 발생용 가스 노즐(33)이 수납되어 있다.
하우징(75)과 안테나(72) 사이에는, 상면측이 개구되는 개략 상자형의 패러데이 실드(81)가 배치되어 있다. 이 패러데이 실드(81)는, 도전성의 판 형상체인 금속판에 의해 구성되는 동시에, 접지되어 있다. 이 패러데이 실드(81)의 저면에는, 안테나(72)에 있어서 발생하는 전계 및 자계(전자계) 중 전계 성분이 하방의 웨이퍼(W)를 향하는 것을 저지하는 동시에, 자계를 웨이퍼(W)에 도달시키기 위해, 다수의 슬릿(82)이 형성되어 있다. 이 슬릿(82)은, 안테나(72)의 권회 방향에 대해 직교하는 방향으로 신장되도록 형성되어 있고, 안테나(72)를 따르도록 주위 방향에 걸쳐 당해 안테나(72)의 하방 위치에 형성되어 있다. 도 6중, 부호 83은 패러데이 실드(81)와 안테나(72)를 절연하는 절연판이고, 84는 패러데이 실드(81)를 하우징(75)의 플랜지에 지지하기 위한 지지 부재이다.
진공 용기(11)의 다른 각 부에 대해 설명하면, 도 1, 도 3에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 외주측의 하방에는, 진공 용기(11)의 주위를 따라 링 부재(61)가 배치되어 있다. 링 부재(61)에는, 서로 링 부재(61)의 주위 방향으로 이격되어 제1 진공 배기구(62), 제2 진공 배기구(63)가 설치되어 있다. 제2 진공 배기구(63)는, 상기 플라즈마 처리 영역(P3)보다도 제2 분리 영역(D2)에 치우친 위치에 설치된다. 제1 진공 배기구(62)는 제1 처리 가스, 플라즈마 발생용 가스 및 분리 가스를 배기하고, 제2 진공 배기구(63)는, 제2 처리 가스 및 분리 가스를 배기한다.
제1 및 제2 진공 배기구(62, 63)는, 각각 배기관(64)을 통해 진공 배기 기구인 진공 펌프(65)에 접속되어 있다. 각 배기관(64)에는, 버터플라이 밸브 등의 압력 조정부(66)가 접속되어, 진공 배기구(62, 63)로부터의 각 배기량이 독립적으로 제어된다. 또한, 도 3, 도 4 중의 홈(67)은, 링 부재(61)에 형성되고, 제2 진공 배기구(63)로부터 플라즈마 처리부(71)의 회전 방향 상류측을 향해 주위 방향으로 형성되어 있다. 홈(67)은, 제2 처리 가스 노즐(32)로부터 공급되는 제2 처리 가스와, 제1 분리 가스 노즐(41)로부터 공급되는 분리 가스를, 제2 진공 배기구(63)로 가이드한다.
계속해서, 상기 노즐 커버(51)에 대해 설명한다. 도 7은 제1 처리 가스 노즐(31)에 장착한 상태의 노즐 커버(51)의 상면측을 도시하고 있고, 도 8은 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 제거한 상태의 노즐 커버(51)의 하면측을 도시하고 있다. 도 9는 노즐 커버(51)의 측면도이다. 상기 제1 처리 가스 노즐(31)의 상기 가스 토출구(34)가 설치되는 영역은 각형으로 형성되어 있고, 노즐 커버(51)는 이 각형부의 상측, 회전 방향 양측 및 회전 테이블(2)의 중심측을 둘러싸는 커버 본체(52)를 구비하고 있다. 커버 본체(52)는 회전 테이블(2)의 외주측으로부터 중심부측을 향하는 가늘고 긴 각형 형상으로 형성되어 있다.
도 10은 회전 테이블(2)의 중심측(회전축측)에 있어서의 커버 본체(52)의 종단 측면을 도시하고 있다. 이 도 10에 도시하는 바와 같이, 커버 본체(52)에는, 상기 중심측을 향해 돌출된 돌기(501)가 설치되어 있다. 이 돌기(501)는, 상기 볼록부(14)의 절결부(16) 내에 수납되어, 당해 회전 테이블(2) 상에 노즐 커버(51)를 지지한다. 또한, 도 4와 도 10에 도시하는 바와 같이, 이 커버 본체(52)와 천장판(12) 사이에는, 노즐 커버(51)에 대해 회전 방향 상류측과 하류측 사이에서 가스를 통류시키는 통류 공간(50)이 형성된다. 이 통류 공간(50)의 높이 h는, 예를 들어 5∼15㎜이다.
도 10을 참조하여, 커버 본체(52)의 하단부로부터, 회전 방향 상류측, 하류측에 정류판(53, 54)이 각각 돌출되어 있다. 정류판(53, 54)은, 제1 처리 가스 노즐(31)의 길이 방향을 따라 설치되는 동시에, 회전 테이블(2)의 외측을 향할수록 크게 돌출되어 있고, 그것에 의해 노즐 커버(51)는 평면에서 보아 대략 부채 형상으로 구성되어 있다. 정류판(53, 54)의 회전 테이블(2)의 외주측은 하방으로 굴곡되어, 당해 회전 테이블(2)의 외주에 대향하는 대향부(55)를 형성하고 있다. 이 대향부(55)는, 상기 커버 본체(52)에 있어서의 회전 테이블(2)의 중심측의 벽부와 함께, 제1 처리 영역(P1)에 공급된 제1 처리 가스가, 중심부 영역(C)으로부터 회전 테이블(2)의 주위 단부를 향해 공급되는 퍼지 가스에 의해 당해 주위 단부로 흘러가게 되는 것을 방지하는 역할을 하고 있다. 이에 의해 회전 테이블(2)의 반경 방향에 있어서의 제1 처리 가스 농도의 균일성을 높게 하고 있다.
도 7을 참조하여, 각 정류판(53, 54)이 각각 용기 본체(13)와 대향하는 대향부(55)에 있어서, 그 외주면의 일부는 더욱 회전 테이블(2)의 외주측으로 인출되어, 인출부(56)를 형성하고 있다. 도 11은, 정류판(53)의 인출부(56)의 종단 측면을 도시하고 있다. 상기 인출부(56)에는 관통 구멍(502)이 형성되어 있고, 이 관통 구멍(502)의 내주면에는 나사가 깎여 있다. 상기 링 부재(61)에는 지지 기둥(503)이 설치되어 있다. 이 지지 기둥(503)에는 상하 방향을 향해 신장되는 기울기 조정부를 이루는 막대 나사(504)가 설치되어 있다. 이 막대 나사(504)는, 지지 기둥(503)에 대해 축 주위로 회전 가능하게 구성되고, 상기 관통 구멍(502)의 나사와 나사 결합되어 있다. 막대 나사(504)의 상면에는, 렌치(505)를 끼워 넣는 오목부(506)가 형성된다. 성막 장치(1)의 사용자는, 진공 용기(11)로부터 천장판(12)을 제거하고, 렌치(505)에 의해 막대 나사(504)를 회전시킴으로써, 지지 기둥(503)에 대해 상기 정류판(53)의 인출부(56)를 승강시킨다. 이에 의해, 인출부(56)의 높이를 조정할 수 있다.
정류판(53)의 인출부(56)에 대해 설명하였지만, 정류판(54)의 인출부(56)도 정류판(53)의 인출부(56)와 마찬가지로 구성되고, 그 하방에는 지지 기둥(503)이 설치되어 있어, 막대 나사(504)에 의해 인출부(56)의 높이를 조정할 수 있다. 즉, 이 노즐 커버(51)에 있어서는, 회전 테이블(2)의 중심측(일단부측)을 지지점으로 하여, 회전 테이블(2)의 주연측(타단부측)의 높이 위치의 조정을 행할 수 있다. 그것에 의해, 각 정류판(53, 54)의 길이 방향의 기울기를 조정할 수 있다. 도 9를 참조하면, 정류판(53)에 있어서의 회전 테이블(2)의 중앙측과 당해 회전 테이블(2)의 이격 거리(중앙측 이격 거리라 함) h1은, 후술하는 정류판(53)의 기능을 얻기 위해, 예를 들어 2∼6㎜로 설정된다. 회전 테이블(2)의 주연과 정류판(53)의 주연측의 이격 거리 h2(주연측 이격 거리라 함)는, 예를 들어 1∼4㎜로 설정된다. 그리고, 이 주연측 이격 거리 h2는, 상기 중앙측 이격 거리 h1보다도 1㎜ 이상 작아지도록 설정된다. 이와 같이 설정됨으로써, 정류판(53)과 회전 테이블(2)의 이격 거리는, 회전 테이블(2)의 중앙측으로부터 주연부측을 향함에 따라서, 점차 작아진다. 후술하는 효과를 얻기 위해서는, 주연측 이격 거리 h2는, 바람직하게는 중앙측 이격 거리 h1보다도 1.5㎜ 이상 작다.
이 노즐 커버(51)와, 상기한 바와 같이 정류판(53)과 회전 테이블(2)의 이격 거리 h1, h2에 대해 설명한다. 성막 처리시에는, 회전 테이블(2)이 회전된 상태에서, 도 5에 도시한 바와 같이 각 가스 노즐(31∼33, 41, 42)로부터 가스가 공급된다. 이때, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 토출되는 제1 처리 가스는, 이 정류판(53, 54)과 회전 테이블(2) 사이를 웨이퍼(W)를 따라 흐른다. 즉, 정류판(53, 54)은, 제1 처리 가스 노즐(31)의 주위에 있어서의 제1 처리 가스의 확산을 억제하여, 웨이퍼(W)와 당해 제1 처리 가스의 반응성을 높게 한다. 또한, 정류판(53)은, 제2 분리 가스 노즐(42)로부터 제1 처리 영역(P1)을 향해 흐르는 분리 가스를 상기 통류 공간(50)으로 가이드하여, 당해 분리 가스가 제1 처리 영역(P1)으로 진입하는 것을 방지한다. 그것에 의해 제1 처리 영역(P1)의 제1 처리 가스의 농도의 저하를 억제하고 있다.
도 12는, 노즐 커버(51) 및 회전 테이블(2)을 모식적으로 도시한다. 도 12에서는, 상기 제2 분리 가스 노즐(42)로부터 제1 처리 영역(P1)을 향해 흐르는 분리 가스(N2 가스)의 흐름을 화살표로 개략적으로 나타내고 있다. 또한, 도면 중의 쇄선은 회전 테이블(2)의 표면을 따른 가상선이다. 상기한 바와 같이 분리 가스는 통류 공간(50)으로 가이드되지만, 당해 분리 가스는 점도를 갖고 있으므로, 그 전부가 통류 공간(50)으로 가이드되는 것은 아니다. 당해 분리 가스는, 회전 테이블(2)의 회전에 말려 들어감으로써, 그 일부는 제1 처리 영역(P1)으로도 유입된다. 그리고, 회전 테이블(2)의 속도는, 회전 테이블(2)의 중앙측에 비해 주연측의 쪽이 크고, 속도가 클수록 상기 회전에 말려 들어가 제1 처리 영역(P1)으로 유입되는 분리 가스의 양이 많아지기 쉽다. 따라서 상기 정류판(53)을, 상기한 바와 같이 상기 중앙측에 비해 상기 주연측이 회전 테이블(2)에 대해 보다 근접하도록 기울여 배치하여, 제1 처리 영역(P1)에 있어서 상기 회전 테이블(2)의 주연측으로의 분리 가스의 진입량을 억제한다. 그것에 의해, 제1 처리 영역(P1)에 있어서 상기 회전 테이블(2)의 중앙측과 주연측 사이에 있어서의 제1 처리 가스의 농도의 편차를 억제할 수 있다.
회전 테이블(2)의 회전 속도에 의해, 분리 가스가 제1 처리 영역(P1)으로 말려 들어가는 양은 변화된다. 그로 인해, 성막 처리시의 회전 테이블(2)의 회전 속도에 따라서, 상기 중앙측 이격 거리 h1 및 주연측 이격 거리 h2는 적절하게 설정된다. 이 실시 형태에서는, 회전 테이블(2)은 성막 처리시에 240rpm으로 회전하고, 상기 중앙측 이격 거리 h1은 3㎜, 주연측 이격 거리 h2는 1㎜로 각각 설정된다. 또한, 20rpm 정도로 성막 처리를 행할 때에는, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 제1 처리 영역(P1)으로 말려 들어가는 분리 가스의 유량은 비교적 적으므로, 각 이격 거리 h1, h2는 각각 예를 들어 3㎜여도 된다. 즉, 정류판(53)을 회전 테이블(2)과 평행하게 되도록 설치해도 된다. 회전 테이블(2)의 회전 속도가 60rpm 이상이면 상기한 분리 가스가 말려 들어가기 쉬워져, 정류판(53)을 기울이는 것이 좋다.
이 실시 형태에서는 정류판(54)에 대해서는, 그 길이 방향의 기울기가 정류판(53)과 동일한 기울기로 되도록 설정되어 있다. 즉, 정류판(54)에 대해서도 중앙측 이격 거리 h1, 주연측 이격 거리 h2가 각각 3㎜, 1㎜로 설정되어 있다. 계속해서, 도 13의 개략 평면도를 참조하여, 노즐 커버(51)의 그 밖의 치수의 일례를 나타내어 두면, 정류판(53)에 있어서의 회전 방향 상류측의 외형선과, 제1 처리 가스 노즐(31)의 신장 방향이 이루는 각 α는 예를 들어 15°이다. 또한, 정류판(54)에 있어서의 회전 방향 하류측의 외형선과, 제1 처리 가스 노즐(31)의 신장 방향이 이루는 각 β는 상기 α보다도 크고, 예를 들어 22.5°이다. 정류판(53, 54)의 회전 테이블(2)의 외측 테두리부의 상방의 원호의 길이 치수 u1, u2는, 예를 들어 각각 120㎜, 180㎜이다. 정류판(53, 54)은, 이 도 13에 도시하는 바와 같은 부채 형상으로 형성됨으로써, 속도가 큰 회전 테이블(2)의 주연측에서의 제1 처리 가스의 확산을 억제하여, 당해 제1 처리 가스의 웨이퍼(W)에의 흡착을 보조하고 있다.
정류판(54)에 의해 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 제1 진공 배기구(62)를 향하는 제1 처리 가스의 흐름이 저해되지 않도록, 정류판(54)의 회전 방향 하류측의 외형선과, 회전 테이블(2)의 중심 O와 제1 진공 배기구(62)의 회전 방향 하류측의 단부를 연결하는 선(도면 중 1점 쇄선으로 표시)이 이루는 각 γ는 0°이상으로 설정된다. 이 예에서는 7.5°이다. 상기한 바와 같이 노즐 커버(51)에 올라탄 N2 가스는, 당해 노즐 커버(51) 상을 통과하여, 회전 테이블(2)과의 접촉을 피하면서, 상기 제1 진공 배기구(62)로 배기된다.
이 성막 장치(1)에는, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(7)가 설치되어 있고, 이 제어부(7)에는, 후술하는 바와 같이 성막 처리를 실행하는 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은, 장치(1)의 각 부로 제어 신호를 송신하여, 각 부의 동작을 제어한다. 구체적으로는, 각 가스 공급원으로부터 각 가스 노즐로의 가스의 급단(給斷), 고주파 전원(74)의 온 오프에 의한 플라즈마의 형성 및 형성의 정지, 회전 구동 기구(22)에 의한 회전 테이블(2)의 회전 속도의 제어, 압력 조정부(66)에 의한 각 진공 배기구(62, 63)로부터의 배기량의 조정 등을 제어한다. 상기 프로그램에 있어서는, 이들 동작을 제어하여 후술하는 각 처리가 실행되도록 스텝군이 짜여져 있다. 당해 프로그램은, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체로부터 제어부(7) 내에 인스톨된다.
다음에, 상기한 성막 장치(1)에 의한 성막 처리의 순서에 대해 설명한다. 우선, 게이트 밸브(18)를 개방한 상태에서 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시키면서, 반송구(17)를 통해 반송 기구(24)에 의해 웨이퍼(W)가 전달 영역(S1)으로 순차 반송된다. 이와 같이 하여, 회전 테이블(2)의 5개의 각 오목부(23)에 웨이퍼(W)가 적재된다. 이어서, 진공 펌프(65)에 의해 제1 및 제2 진공 배기구(62, 63)로부터 배기가 행해져, 진공 용기(11) 내가 진공 상태로 된다. 이 배기에 병행하여, 회전 테이블(2)이, 예를 들어 240rpm으로 시계 방향으로 회전된다. 이때, 히터(27)에 의해 웨이퍼(W)가 예를 들어 300℃로 가열된다.
계속해서, 처리 가스 노즐(31, 32)로부터 제1 처리 가스인 BTBAS 가스, 제2 처리 가스인 O3 가스 및 O2 가스가 각각 토출되는 동시에, 플라즈마 발생용 가스 노즐(33)로부터 플라즈마 발생용 가스인 Ar 가스 및 O2 가스가 토출된다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 분리 가스인 N2 가스가 토출되는 동시에, 중심부 영역(C), 퍼지 가스 공급관(28) 및 퍼지 가스 공급부(29)로부터 각각 퍼지 가스인 N2 가스가 토출된다. 그리고, 각 압력 조정부(66)에 의해 제1 및 제2 진공 배기구(62, 63)로부터의 각 배기량이 제어되어, 진공 용기(11) 내가 미리 설정한 처리 압력으로 조정되는 동시에, 안테나(72)에 대해 고주파 전력이 공급된다.
회전 테이블(2)의 회전에 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에서는, 제1 처리 영역(P1)에 있어서 제1 처리 가스가 흡착된다. 이어서, 제2 처리 영역(P2)에 있어서 웨이퍼(W) 상에 흡착된 제1 처리 가스와 제2 처리 가스의 반응이 일어나, 반응 생성물로서 SiO2의 분자층이 1층 혹은 복수층 형성된다. 이때, 반응 생성물 중에는, 예를 들어 제1 처리 가스에 포함되는 잔류기로 인해, 수분(OH기)이나 유기물 등의 불순물이 포함되어 있는 경우가 있다.
한편, 플라즈마 처리부(71)의 하방측에서는, 고주파 전원(74)으로부터 공급되는 고주파 전력에 의해 발생한 전계 및 자계 중 전계는, 패러데이 실드(81)에 의해 반사 혹은 흡수(감쇠)되어, 진공 용기(11) 내로의 도달이 저해된다(차단된다). 자계는, 패러데이 실드(81)의 슬릿(82)을 통과하여, 하우징(75)의 저면을 통해 진공 용기(11) 내에 도달한다. 따라서, 플라즈마 발생용 가스 노즐(33)로부터 토출된 플라즈마 발생용 가스는, 슬릿(82)을 통해 통과해 온 자계에 의해 활성화되어, 예를 들어 이온이나 라디칼 등의 플라즈마가 생성된다.
그리고, 자계에 의해 발생한 플라즈마(활성종)가 웨이퍼(W)의 표면에 접촉하면, 상기 반응 생성물의 개질 처리가 행해진다. 구체적으로는, 예를 들어 플라즈마가 웨이퍼(W)의 표면에 충돌함으로써, 예를 들어 이 반응 생성물로부터 상기 불순물이 방출되거나, 반응 생성물 내의 원소가 재배열되어 치밀화(고밀도화)된다. 이와 같이 하여 회전 테이블(2)의 회전에 따라서, 웨이퍼(W) 표면에의 제1 처리 가스의 흡착, 웨이퍼(W) 표면에 흡착된 제1 처리 가스의 성분의 반응 및 반응 생성물의 플라즈마 개질이 이 순서로 반복하여 행해져, SiO2의 분자층이 적층된다.
도 14는 진공 용기(11)의 횡단면도로, 도 5와 마찬가지로, 이 성막 처리시의 각 부의 가스류를 화살표로 나타내고 있다. 이들 도 5, 도 14에 도시하는 바와 같이, 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2) 사이의 제1 및 제2 분리 영역(D1, D2)에 분리 가스를 공급하고 있으므로, 제1 처리 가스와, 제2 처리 가스 및 플라즈마 발생용 가스의 혼합을 저지하도록 각 가스가 배기된다. 또한, 회전 테이블(2)의 하방측으로 퍼지 가스를 공급하고 있으므로, 회전 테이블(2)의 하방측으로 확산되려고 하는 가스는, 상기 퍼지 가스에 의해 제1 및 제2 진공 배기구(62, 63)측으로 되밀린다.
이때, 전술한 바와 같이 제2 분리 가스 노즐(42)로부터 공급된 분리 가스가, 제1 처리 영역(P1)을 향해 흐른다. 도 12에서 설명한 바와 같이 회전 테이블(2)의 주연측은 중앙측에 비해 그 속도가 크기 때문에, 제1 처리 영역(P1)의 주연측을 향할수록 이 회전 테이블(2)을 타고 큰 속도로 상기 분리 가스가 향한다. 그러나, 상기 주연측을 향할수록 정류판(53)과 회전 테이블(2)의 이격 거리가 작게 형성되어 있으므로, 분리 가스가 노즐 커버(51)에 올라타는 일이 발생하기 쉽다. 즉, 제1 처리 영역(P1)에 있어서, 상기 중앙측과 주연측 사이에서 N2 가스의 말려 들어감량의 정도의 차가 작아진다.
노즐 커버(51)에 올라탄 분리 가스는, 제1 진공 배기구(62)로부터 배기된다. 또한, 제1 처리 영역(P1)에 공급된 잉여의 제1 처리 가스 및 상기 제1 처리 영역(P1)에 말려 들어간 분리 가스도 제1 진공 배기구(62)로부터 배기된다. 회전 테이블(2)이 소정의 횟수 회전하여, 원하는 막 두께의 SiO2막이 형성되면 각 가스의 공급이 정지되고, 웨이퍼(W)는 반입시와는 반대의 동작으로 성막 장치(1)로부터 반출된다.
이 성막 장치(1)는, 제1 가스 노즐(31)로부터 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측으로 돌출된 정류판(53)을 형성하는 노즐 커버(51)를 구비하고 있다. 이 정류판(53)은, 회전 테이블(2)과의 이격 거리가 회전 테이블의 중앙부측으로부터 주연부측을 향해 작아지도록, 그 길이 방향으로 기울어져 설치되어 있다. 이로 인해, 회전 테이블(2)의 중앙측과 주연측 사이에서 정류판(53)으로의, 분리 영역(D2)으로부터 공급되는 N2 가스의 말려 들어감 정도의 차가 작아진다. 따라서, 제1 처리 영역(P1)에 있어서, 상기 회전 테이블(2)의 중앙측과 주연측 사이에서의 제1 처리 가스 농도의 편차가 억제되어, 웨이퍼(W)의 면내에 균일성 높게 제1 처리 가스를 흡착시킬 수 있다. 결과적으로, 웨이퍼(W)의 면내에 있어서, SiO2막의 막 두께의 균일성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
그리고, 이와 같이 정류판(53)을 설치함으로써 상기한 N2 가스의 말려 들어감 정도의 차가 작아지므로, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 비교적 높게 할 수 있다. 따라서, 처리 가스 공급 및 막의 개질 처리의 사이클에 있어서, 하나의 사이클에 필요로 하는 시간을 저하시킬 수 있으므로, 장치의 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 상기 제1 처리 영역(P1)의 주연측에 있어서, 분리 가스에 의한 제1 처리 가스의 희석이 억제되어, 웨이퍼(W)에의 제1 처리 가스의 흡착 반응이 촉진되므로, 제1 가스 노즐(31)로부터 공급하는 제1 처리 가스의 유량의 저감을 도모할 수 있다. 따라서, 성막 장치(1)에 의한 생산 비용의 저감화를 도모할 수 있다.
또한, 상기한 노즐 커버(51)는, 그 외주측에 있어서 지지 기둥(503)으로부터의 높이가 나사에 의해 조정 가능하게 구성되어 있다. 이와 같이 높이가 조정 가능하게 구성됨으로써, 진공 용기(11)에 대한 회전 테이블(2)의 높이 위치의 장착 위치에 따라서, 노즐 커버(51)의 기울기를 조정할 수 있다. 즉, 회전 테이블(2)의 장착 정밀도가 낮아, 회전 테이블(2)이 소정의 높이 위치에 장착되어 있지 않아도 상기 나사에 의해 상기 주연측 이격 거리 h2를 원하는 값으로 할 수 있다. 따라서, 성막 장치(1)에의 노즐 커버(51)의 장착을 용이하게 할 수 있다.
상기 노즐 커버(51)의 기울기의 조정에 대해서는, 나사에 의해 행해지는 것에 한정되지 않는다.
도 15에서는 인출부(56)와 지지 기둥(503) 사이에, 스페이서(511)를 설치한 예를 나타내고 있다. 스페이서(511)는 인출부(56)와 지지 기둥(503)에 착탈 가능하게 구성된다. 스페이서(511)는, 그 높이가 다른 것이 복수 준비되고, 교환됨으로써 상기 기울기가 조정된다. 또한, 인출부(56)와 지지 기둥(503)이 일체로 구성된 노즐 커버(51)가 복수 준비되어, 노즐 커버(51)마다 지지 기둥(503)의 높이가 다르다. 이들 노즐 커버(51)를 교환함으로써, 상기 기울기의 조정을 행해도 된다.
정류판(53) 및 정류판(54)의 중앙측 이격 거리 h1은, 서로 동등하지 않아도 되고, 정류판(53) 및 정류판(54)의 주연측 이격 거리 h2에 대해서도, 서로 동등하지 않아도 된다. 또한, 정류판(53)의 형상으로서는 상기한 예에 한정되지 않는다. 도 16에서는, 제1 처리 가스 노즐(31)에 정류판(53) 대신에 정류판(57)을 설치한 예를 나타내고 있다. 도면 중의 쇄선은, 회전 테이블(2)의 표면을 나타내는 가상선이다. 이 정류판(57)은, 회전 테이블(2)에 대해 평행하게 설치되지만, 그 하면에는 단차가 형성되어 있다. 그리고 정류판(57)에 있어서, 회전 테이블(2)의 중앙측 절반의 높이는, 회전 테이블(2)의 주연부측 절반의 높이보다도 높다. 즉, 중앙측 이격 거리 h1＞주 테두리측 이격 거리 h2로 되도록 구성되어 있고, 회전 테이블(2)과의 이격 거리가 주연측을 향해 작게 되어 있다. 이 정류판(57)에서도 이격 거리 h1, h2의 차는 1㎜ 이상으로 설정된다. 또한, 이 도 16에 도시하는 바와 같이, 제1 처리 가스 노즐(31)에는 회전 방향 상류측의 정류판만을 설치하고, 회전 방향 하류측의 정류판을 설치하지 않아도 된다. 또한, 정류판(53, 57)으로서는 평면에서 보아 부채 형상으로 형성하는 것에 한정되지 않고, 예를 들어 평면에서 보아 직사각 형상으로 형성해도 되지만, 회전 테이블(2)의 직경 방향에 있어서의 처리의 균일성을 높이기 위해 상기 부채 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 정류판(53, 57)은, 분리 영역에 의해 2개의 처리 영역이 분리되는 장치에 대해 적용할 수 있다. 따라서, 상기한 성막 장치(1)에 적용되는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 성막 장치(1)에 있어서, 제2 처리 영역(P2)에도 플라즈마가 형성되는 장치 구성이어도 되고, 플라즈마 처리 영역(P3)을 갖지 않는 장치 구성이어도 된다.
(평가 시험 1)
본 발명에 관련하여 행해진 성막 장치(1)의 시뮬레이션에 의한 평가 시험에 대해 설명한다. 평가 시험 1로서, 상기한 실시 형태와 같이 회전 테이블(2)을 회전시키는 동시에, 제1 진공 배기구(62)로부터 배기를 행하면서 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 가스를 토출하였을 때의, 제1 처리 영역(P1) 및 그 주위에 있어서의 상기 가스의 질량 비율의 분포에 대해 측정하였다. 이 가스 토출시의 진공 용기(11) 내의 압력은 2Torr, 온도는 600℃로 각각 설정하였다. 상기 가스는 LTO(low temperature oxide)막 형성용 Si 함유 가스로서 설정하고, 그 유량은 0.1slm(L/분)으로 설정하였다.
그리고, 상기 Si 함유 가스 공급시의 회전 테이블(2)의 회전 속도에 대해서는 측정을 행할 때마다 변경하고 있고, 20rpm, 120rpm, 240rpm으로 각각 설정하였다. 그렇게 회전 속도를 20rpm, 120rpm, 240rpm으로 설정하여 행한 측정을, 각각 평가 시험 1-1, 1-2, 1-3으로 한다. 단, 이 평가 시험 1에 있어서는 상기한 실시 형태와 같이 정류판(53, 54)을 회전 테이블(2)에 대해 기울이고 있지 않고, 회전 테이블(2)에 평행하게 배치하고 있다. 회전 테이블(2)로부터 정류판(53, 54)까지의 높이는 3㎜로 설정하였다.
도 17, 도 18, 도 19는, 각각 평가 시험 1-1, 1-2, 1-3의 시험 결과를 나타내고 있다. 이 평가 시험 1 및 후술하는 다른 평가 시험의 결과를 나타내는 각 도면에서는, 상기 Si 함유 가스의 질량 비율의 소정의 범위마다, 진공 용기(11) 내를 등고선으로 구획하여 나타내고 있다. 이와 같이 구획한 진공 용기(11)에 있어서, 상기 질량 비율이 100％ 이하, 90％ 이상인 영역에 그물코 모양을 부여하고, 90％보다 낮고 80％ 이상인 영역에 실선의 사선을 부여하고, 80％보다 낮고 60％ 이상인 영역에 점선의 사선을 부여하고 있다. 또한, 60％보다 낮고 40％ 이상인 영역에 비교적 다수의 점을 부여하고, 40％보다 낮고 20％ 이상인 영역에 종방향으로 그은 점선 모양을 부여하고, 20％보다 낮고 10％ 이상인 영역에 비교적 소수의 점을 부여하고 있다. 10％보다 낮은 영역에는 이들의 모양을 부여하고 있지 않다. 또한, 이 평가 시험에 있어서, 정류판(53, 54)의 주연측이라 함은, 특별히 기재하지 않는 한, 정류판(53, 54)에 있어서 회전 테이블(2)의 직경 방향 외측을 향하는 주연측을 가리킨다.
평가 시험 1-1∼1-3의 결과로부터, 회전 테이블(2)의 회전 속도가 커질수록 제1 처리 영역(P1)의 Si 함유 가스의 질량 비율이 낮아져, 정류판(53, 54)의 하방의 주연측에 있어서의 상기 가스의 질량 비율은, 중앙측에 있어서의 상기 가스의 질량 비율에 비해 낮아지는 것을 알 수 있다. 평가 시험 1-1의 결과와, 평가 시험 1-3의 결과를 비교하면, 회전 속도가 상승함으로써, 특히 정류판(53) 하방의 주연측에 있어서의 Si 함유 가스의 질량 비율이 크게 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 회전 테이블(2)의 주연측은 중앙측에 비해 속도가 크기 때문에, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 상승시키면, 당해 개소에 많은 분리 가스가 인입되기 때문이다.
(평가 시험 2)
계속해서, 정류판(53, 54)을 기울이는 것에 의한 효과를 조사하기 위한 평가 시험 2를 행하였다. 이 평가 시험 2에서는 평가 시험 1과 대략 마찬가지로 측정을 행하고 있지만, 정류판(53, 54)의 기울기의 설정은 측정을 행할 때마다 변경하였다. 각 측정을 평가 시험 2-1, 2-2, 2-3으로 한다. 평가 시험 2-1에서는, 평가 시험 1과 마찬가지로 정류판(53, 54)이 수평하게 배치되어 있도록 설정하였다. 상기 중앙측 이격 거리 h1 및 주연측 이격 거리 h2는 3㎜이다. 평가 시험 2-2에서는, 회전 테이블(2)에 대해 정류판(53, 54)이 기울어져 있도록 설정하였다.
상기 중앙측 이격 거리 h1은 3㎜, 주연측 이격 거리 h2는 2㎜이다. 평가 시험 2-3에서는, 실시 형태와 마찬가지로 상기 중앙측 이격 거리 h1을 3㎜, 주연측 이격 거리 h2를 1㎜로 각각 설정하였다. 이 평가 시험 2에서는, 회전 테이블(2)의 회전 속도는 240rpm으로 설정하고, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터의 분리 가스의 유량은 5slm으로 설정하고 있다.
도 20, 도 21, 도 22는, 각각 평가 시험 2-1, 2-2, 2-3의 결과를 나타내고 있다. 평가 시험 2-1, 2-2의 결과를 보면, 정류판(53, 54) 하방의 주연측의 Si 함유 가스의 질량 비율은 비교적 낮아, 이들 평가 시험 2-1, 2-2의 사이에서는, 이 주연측에 있어서의 상기 가스의 질량 비율의 분포에 큰 변화는 보이지 않는다. 그러나, 이들 평가 시험 2-1, 2-2의 결과와, 평가 시험 2-3의 결과를 비교하면, 평가 시험 2-3에서는 정류판(53, 54) 하방 주연측의 Si 함유 가스의 질량 비율이 높게 되어 있다. 그것에 의해 회전 테이블(2)의 직경 방향에 있어서의 Si 함유 가스의 질량 비율의 분포의 편차가 억제되어 있다. 따라서, 분리 가스의 제1 처리 영역(P1)으로의 말려 들어감이, 노즐 커버(51)의 기울기를 조정함으로써 억제되는 것이 나타나, 본 발명의 효과가 확인되었다.
(평가 시험 3)
제1 가스 노즐(31)로부터 공급되는 가스 유량을 200sccm으로 설정한 것 외에는 평가 시험 2와 동일 조건으로 해석을 행하였다. 이 평가 시험 3에서도 평가 시험 2와 마찬가지로 정류판(53, 54)의 기울기를 측정시마다 변경하고 있다. 평가 시험 3-1에서는, 평가 시험 2-1과 마찬가지로, 상기 중앙측 이격 거리 h1 및 주연측 이격 거리 h2를 3㎜로 설정하였다. 평가 시험 3-2에서는 평가 시험 2-2와 마찬가지로, 상기 중앙측 이격 거리 h1을 3㎜, 주연측 이격 거리 h2를 2㎜로 각각 설정하였다. 평가 시험 3-3에서는 평가 시험 2-3과 마찬가지로, 중앙측 이격 거리 h1을 3㎜, 주연측 이격 거리 h2를 1㎜로 각각 설정하였다.
도 23, 도 24, 도 25는 각각 평가 시험 3-1, 3-2, 3-3의 각 결과를 나타내고 있다. 평가 시험 3-1의 결과와 평가 시험 3-2의 결과를 비교하면, 평가 시험 3-2에서는 정류판(54)의 하방 외주측에 있어서 Si 함유 가스의 질량 비율이 높게 되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 평가 시험 3-3의 결과와 평가 시험 3-2의 결과를 보면, 평가 시험 3-3에서는 정류판(54)의 하방 주연측의 Si 함유 가스의 질량 비율이 보다 높게 되어 있고, 또한 정류판(53)의 하방 주연측의 Si 함유 가스의 질량 비율도 높게 되어 있다. 그것에 의해 회전 테이블(2)의 직경 방향에 있어서의 Si 함유 가스의 질량 비율의 분포의 편차가 억제되어 있다. 또한, 평가 시험 3-3, 3-2에서는 상기 평가 시험 2-3, 2-2에 비해, 보다 가스 질량 비율의 분포의 편차가 억제된 양호한 결과가 얻어져 있다. 이와 같이 평가 시험 3으로부터도 평가 시험 2와 마찬가지로 본 발명의 효과를 확인할 수 있었다.
본 발명은, 회전 테이블에 의해 기판을 공전시키면서 복수 종류의 처리 가스를 기판에 차례로 공급하여 반응 생성물의 층을 적층하여 박막을 얻고, 처리 가스 공급부 중 적어도 하나가 가스 노즐과 정류판을 포함하는 성막 장치를 대상으로 하고 있다. 본 발명에서는, 상기 정류판은, 회전 테이블과의 이격 거리가 회전 테이블의 중앙부측인 일단부측으로부터 회전 테이블의 주연부측인 타단부측을 향해 작아지도록, 또한 상기 타단부에 있어서의 상기 이격 거리가 상기 일단부에 있어서의 상기 이격 거리보다도 1㎜ 이상 작아지도록 설치되어 있다. 이로 인해, 회전 테이블의 중앙부측과 주연부측에 있어서 정류판 하방으로의 분리 가스의 말려 들어감의 정도의 차가 작아지므로, 막 두께의 면내 균일성의 저하를 억제할 수 있다.
이상, 각 실시 형태에 기초하여 본 발명의 설명을 행해 온 것은, 설명을 충실하게 하여 발명의 이해를 촉진시키고, 기술을 더욱 진보시키는 것의 도움이 되도록 기재한 것이다. 따라서, 실시 형태에 나타낸 요건에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시 형태에서의 예시는 그 장단점을 의미하는 것은 아니다. 실시 형태에 상세하게 발명을 기재하였지만, 발명의 취지로부터 벗어나지 않는 범위에서 다종 다양한 변경, 치환, 개변이 가능하다.

Claims (5)

  1. 진공 분위기에서 서로 반응하는 복수 종류의 처리 가스를 기판에 차례로 공급하는 사이클을 복수회 반복하여 반응 생성물의 층을 적층하여 박막을 얻는 성막 장치에 있어서,
    진공 용기 내에 배치되고, 그 위에 기판을 적재하여 공전시키기 위한 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블의 주위 방향으로 서로 이격된 영역에 대해 서로 다른 처리 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 처리 가스 공급부와,
    상기 영역의 각각의 사이에, 서로 다른 처리 가스를 분리하기 위해 분리 가스를 공급하기 위한 분리 가스 공급부와,
    상기 진공 용기 내를 진공 배기하기 위한 배기 기구를 구비하고,
    상기 복수의 처리 가스 공급부 중 적어도 하나의 처리 가스 공급부는, 상기 회전 테이블의 주연부와 중앙부 사이에 걸쳐 신장되는 동시에, 상기 회전 테이블을 향해 처리 가스를 토출하는 가스 토출구가 그 길이 방향을 따라 형성된 가스 노즐과, 상기 가스 노즐에 있어서의 회전 테이블의 회전 방향의 상류측에 설치되고, 분리 가스가 그 상면측을 흐르도록 당해 가스 노즐의 길이 방향을 따라 설치된 정류판을 포함하고,
    상기 정류판은, 회전 테이블과의 이격 거리가 회전 테이블의 중앙부측인 일단부측으로부터 회전 테이블의 주연부측인 타단부측을 향해 작아지도록, 또한 상기 타단부에 있어서의 상기 이격 거리가 상기 일단부에 있어서의 상기 이격 거리보다도 1㎜ 이상 작아지도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정류판은, 상기 타단부에 있어서의 상기 이격 거리가 상기 일단부에 있어서의 상기 이격 거리보다도 1.5㎜ 이하로 되도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 일단부에 있어서의 상기 이격 거리가 2㎜∼6㎜인 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 정류판에 있어서의 상기 가스 노즐의 길이 방향의 기울기를 조정하기 위한 기울기 조정부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  5. 진공 분위기에서 서로 반응하는 복수 종류의 처리 가스를 기판에 차례로 공급하는 사이클을 복수회 반복하여 반응 생성물의 층을 적층하여 박막을 얻는 성막 방법에 있어서,
    진공 용기 내의 회전 테이블의 일면측의 주위 방향으로 서로 이격된 영역에 대해 서로 다른 처리 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 처리 가스 공급부를 구비하고,
    상기 복수의 처리 가스 공급부 중 적어도 하나의 처리 가스 공급부는, 상기 회전 테이블의 주연부와 중앙부 사이에 걸쳐 신장되는 동시에, 상기 회전 테이블을 향해 처리 가스를 토출하는 가스 토출구가 그 길이 방향을 따라 형성된 가스 노즐과, 상기 가스 노즐에 있어서의 회전 테이블의 회전 방향의 상류측에 설치되고, 분리 가스가 그 상면측을 흐르도록 당해 가스 노즐의 길이 방향을 따라 설치된 정류판을 포함하고,
    상기 정류판은, 회전 테이블과의 이격 거리가 회전 테이블의 중앙부측인 일단부측으로부터 회전 테이블의 주연부측인 타단부측을 향해 작아지도록, 또한 상기 타단부에 있어서의 상기 이격 거리가 상기 일단부에 있어서의 상기 이격 거리보다도 1㎜ 이상 작아지도록 설치되어 있는 성막 장치를 사용하고,
    상기 회전 테이블 상에 기판을 적재하는 공정과,
    상기 회전 테이블을 60rpm 이상의 회전 속도로 회전시켜 기판을 공전시키면서, 상기 복수의 처리 가스 공급부로부터 서로 다른 처리 가스를 각각 공급하는 동시에 각 처리 가스가 공급되는 영역의 각각의 사이에, 서로 다른 처리 가스를 분리하기 위해 분리 가스를 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
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