KR20150002445A - 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 - Google Patents

클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 Download PDF

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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

본 발명은 처리실 내에 퇴적된 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 효율적으로 제거할 수 있는 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 방법은, 처리실 내에서 기판 상에 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후의 처리실 내를 클리닝하는 방법으로서, 처리실 내에 개질 가스를 공급하여 처리실 내의 부재의 표면에 퇴적된 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 공정과, 처리실 내에 에칭 가스를 공급하여 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 공정을 갖는다.

Description

클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체{CLEANING METHOD, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 행하는 공정과, 박막을 형성하는 처리를 행한 후의 처리실 내에, 예를 들어 불소 함유 가스 등의 에칭 가스를 공급하여, 처리실 내를 클리닝하는 공정이 행해지는 경우가 있다. 이에 의해, 기판 상에의 박막의 형성 시에 처리실 내에 퇴적된 박막을 포함하는 퇴적물이, 클리닝 공정에서 제거된다.
기판 상에 형성하는 박막을, 예를 들어 탄소 등을 함유하는 탄소 함유막으로 함으로써, 습식 에칭에 대한 내성을 향상시키는 등, 막질의 향상을 도모할 수 있다. 이때, 처리실 내의 퇴적물도 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물이 된다.
그러나, 이러한 에칭 내성이 높은 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물은 불소 함유 가스에 대한 내성도 높다. 이로 인해, 클리닝의 효율이 저하되고, 또한 퇴적물을 완전히는 제거할 수 없는 경우가 있다.
본 발명은 처리실 내에 퇴적된 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 효율적으로 제거할 수 있는 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체를 제공한다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 처리실 내에서 기판 상에 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후의 상기 처리실 내를 클리닝하는 방법으로서, 상기 처리실 내에 개질 가스를 공급하여 상기 처리실 내의 부재의 표면에 퇴적된 상기 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 공정과, 상기 처리실 내에 에칭 가스를 공급하여 상기 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 공정을 포함하는 클리닝 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 처리실 내에서 기판 상에 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행하는 공정과, 상기 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후의 상기 처리실 내를 클리닝하는 공정을 갖고, 상기 처리실 내를 클리닝하는 공정은, 상기 처리실 내에 개질 가스를 공급하여 상기 처리실 내의 부재의 표면에 퇴적된 상기 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 공정과, 상기 처리실 내로 에칭 가스를 공급하여 상기 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 기판 상에 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행하는 처리실과, 상기 처리실 내에 개질 가스를 공급하는 개질 가스 공급계와, 상기 처리실 내에 에칭 가스를 공급하는 에칭 가스 공급계와, 상기 처리실 내에서 기판 상에 상기 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후의 상기 처리실 내를 클리닝할 때, 상기 처리실 내에 상기 개질 가스를 공급하여 상기 처리실 내의 부재의 표면에 퇴적된 상기 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 처리와, 상기 처리실 내에 상기 에칭 가스를 공급하여 상기 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 처리를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 처리를 행하도록 상기 개질 가스 공급계 및 상기 에칭 가스 공급계를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 처리실 내에서 기판 상에 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후의 상기 처리실 내를 클리닝하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서, 상기 처리실 내에 개질 가스를 공급하여 상기 처리실 내의 부재의 표면에 퇴적된 상기 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 수순과, 상기 처리실 내에 에칭 가스를 공급하여 상기 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 수순을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 처리실 내에 퇴적된 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 효율적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에서 적절하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도로, 처리로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에서 적절하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도로, 처리로 부분을 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에서 적절하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도로, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태의 성막 시퀀스에서의 성막 플로우를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태의 성막 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태의 박막 형성 공정의 촉매 반응의 설명도이며, (a)는 스텝 1a에서의 설명도이고, (b)는 스텝 2a에서의 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태의 클리닝 시퀀스에서의 클리닝 플로우를 도시하는 도면이다.
도 8의 (a)는 본 발명의 제1 실시 형태의 클리닝 시퀀스에서의 가스 공급 및 RF 전력 공급의 타이밍을 도시하는 도면이고, (b)는 그 변형예를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태의 클리닝 시퀀스에서의 클리닝 플로우를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 있어서의 가스 공급, RF 전력 공급 및 압력 변화의 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예 및 비교예에 있어서의 클리닝 레이트를 나타내는 그래프이다.
도 12의 (a) 내지 (e)는 원료 가스로서 이용되는 각종 실란의 화학 구조식을 도시하는 도면이며, 각각, BTCSM, BTCSE, TCDMDS, DCTMDS, MCPMDS의 화학 구조식을 도시하는 도면이고, 도 12의 (f)는 촉매 가스로서 이용되는 각종 아민의 명칭, 화학 조성식, 화학 구조식 및 산해리상수를 도시하는 도면이다.
<제1 실시 형태>
이하에, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 전체 구성
도 1에 도시한 바와 같이, 처리로(202)는 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이고, 보유 지지판으로서의 히터 베이스(도시하지 않음)에 지지됨으로써 수직으로 설치되어 있다. 히터(207)는 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는 히터(207)와 동심원 형상으로 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색되고 하단이 개방된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 하방에는 반응관(203)과 동심원 형상으로, 매니폴드(인렛 플랜지)(209)가 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스 등의 금속으로 구성되고, 상단 및 하단이 개방된 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)의 상단부는 반응관(203)의 하단부에 계합(係合)되어 있어, 반응관(203)을 지지하도록 구성되어 있다. 매니폴드(209)와 반응관(203) 사이에는 시일 부재로서의 O링(220a)이 설치되어 있다. 매니폴드(209)가 히터 베이스로 지지됨으로써, 반응관(203)은 수직으로 설치된 상태로 된다. 주로, 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성되어 있고, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 방향으로 다단으로 정렬한 상태로 수용 가능하게 구성되어 있다.
처리실(201) 내에는 노즐(249a 내지 249d)이 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치되어 있다. 노즐(249a 내지 249d)에는 가스 공급관(232a 내지 232d)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232d)은 하류측에서 분기하고 있고, 그것들의 하류단이 가스 공급관(232a 내지 232c)에도 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232b)에는 가스 공급관(232h)이 접속되어 있다. 이와 같이, 반응관(203)에는 4개의 노즐(249a 내지 249d)과, 복수개의 가스 공급관(232a 내지 232d, 232h)이 설치되어 있어, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
가스 공급관(232a)의 상류단에는, 예를 들어 원료 가스 공급원으로서의 (SiCl3)2CH2(BTCSM) 가스 공급원(242a)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232b)의 상류단에는, 예를 들어 산화 가스 공급원으로서의 H2O 가스 공급원(242b)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232h)의 상류단에는, 예를 들어 개질 가스 공급원으로서의 O2 가스 공급원(242h)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232c)의 상류단에는, 예를 들어 촉매 가스 공급원으로서의 C5H5N(피리딘) 가스 공급원(242c)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232c)에 각각 접속되는 가스 공급관(232i 내지 232k)의 상류단에는, 예를 들어 불활성 가스 공급원으로서의 N2 가스 공급원(242i 내지 242k)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232c, 232i 내지 232k)에는 각 가스 공급원(242a 내지 242c, 242i 내지 242k)이 접속되는 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스플로우 컨트롤러(MFC)(241a 내지 241c, 241i 내지 241k) 및 개폐 밸브인 밸브(243a 내지 243c, 243i 내지 243k)가 각각 설치되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232c)의 밸브(243a 내지 243c)보다도 하류측에, 후술하는 가스 공급관(232d)의 분기된 하류단 및 가스 공급관(232i 내지 232k)의 하류단이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)보다도 하류측에, 가스 공급관(232h)의 하류단이 접속되어 있다.
가스 공급관(232d)의 상류단에는, 예를 들어 에칭 가스 공급원으로서의 HF 가스 공급원(242d)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232d)에는 MFC(241d)가 설치되어 있다. 가스 공급관(232d)은 MFC(241d)의 하류측에서 4개로 분기되고, 분기된 각 공급관에는 개폐 밸브인 밸브(243d 내지 243g)가 각각 설치되어 있다. 분기된 가스 공급관(223d) 중, 밸브(243e 내지 243g)가 각각 설치된 3개의 공급관의 하류단은 가스 공급관(232a 내지 232c)에 각각 접속되어 있다. 나머지 1개의 가스 공급관(232d)의 밸브(243d)보다도 하류측에는 가스 공급관(232l)의 하류단이 접속되어 있다. 가스 공급관(232l)의 상류단에는, 예를 들어 불활성 가스 공급원으로서의 N2 가스 공급원(242l)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232l)에는 N2 가스 공급원(242l)이 접속되는 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(241l) 및 개폐 밸브인 밸브(243l)가 각각 설치되어 있다.
가스 공급관(232a, 232c)의 선단부에는 상술한 노즐(249a, 249c)이 각각 접속되어 있다. 노즐(249a, 249c)은 도 2에 도시한 바와 같이, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에서의 원환 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향해 상승되도록 각각 설치되어 있다. 즉, 노즐(249a, 249c)은 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 설치되어 있다. 노즐(249a, 249c)은 L자형의 롱 노즐로서 각각 구성되어 있고, 그들의 각 수평부는 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치되어 있고, 그들의 각 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향해 상승되도록 설치되어 있다. 노즐(249a, 249c)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a, 250c)이 각각 형성되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 가스 공급 구멍(250a, 250c)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 이들 가스 공급 구멍(250a, 250c)은 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐서 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지며, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다.
4개로 분기된 가스 공급관(232d) 중, 밸브(243d)가 설치된 공급관의 선단부에는 상술한 노즐(249d)이 접속되어 있다. 노즐(249d)은 매니폴드(209)의 내벽과 웨이퍼(200)를 지지하는 보트(217)의 기초부[후술하는 단열판(218)의 배열 영역] 측면 사이에서의 원환 형상의 공간에, 매니폴드(209)의 내벽을 따라, 단열판(218)의 배열 방향 상방을 향해 상승하도록 설치되어 있다. 즉, 노즐(249d)은 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역보다도 하방의, 보트(217)의 기초부를 수평으로 둘러싸는 영역에, 단열판 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 노즐(249d)은 L자형의 쇼트 노즐로서 구성되어 있고, 그 수평부는 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치되어 있고, 그 수직부는 적어도 단열판 배열 영역의 하부로부터 그 상방을 향해 상승하도록 설치되어 있다. 노즐(249d)의 선단부에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250d)이 형성되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 가스 공급 구멍(250d)은 반응관(203)의 상방을 향하도록 개구되어 있어, 노구 부근의 영역에 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다.
가스 공급관(232b)의 선단부에는 상술한 노즐(249b)이 접속되어 있다. 노즐(249b)은 가스 분산 공간인 버퍼실(237) 내에 설치되어 있다. 버퍼실(237)은 도 2에 도시한 바와 같이 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에서의 원환 형상의 공간에, 또한 반응관(203) 내벽의 하부로부터 상부에 걸치는 부분에, 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라 설치되어 있다. 즉, 버퍼실(237)은 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 버퍼실(237)의 웨이퍼(200)와 인접하는 벽의 단부에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250e)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250e)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250e)은 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐서 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지며, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다.
노즐(249b)은 도 2에 도시한 바와 같이 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(250e)이 형성된 단부와 반대측의 단부에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라서, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향해 상승되도록 설치되어 있다. 즉, 노즐(249b)은 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 노즐(249b)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되어 있고, 그 수평부는 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치되어 있고, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향해 상승되도록 설치되어 있다. 노즐(249b)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250b)이 형성되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 가스 공급 구멍(250b)은 버퍼실(237)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250b)은 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(250e)과 마찬가지로, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되어 있다. 이 복수의 가스 공급 구멍(250b) 각각의 개구 면적은, 버퍼실(237) 내와 처리실(201) 내의 차압이 작은 경우에는 상류측(하부)으로부터 하류측(상부)까지 각각 동일한 개구 면적이고 동일한 개구 피치로 하면 되지만, 차압이 큰 경우에는 상류측으로부터 하류측을 향해 각각 개구 면적을 크게 하거나, 개구 피치를 작게 하면 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 가스 공급 구멍(250b) 각각의 개구 면적이나 개구 피치를 상류측으로부터 하류측에 걸쳐 상술한 바와 같이 조절함으로써, 우선, 가스 공급 구멍(250b) 각각으로부터 유속의 차는 있지만, 유량이 대략 동일 양인 가스를 분출시킨다. 그리고, 이 가스 공급 구멍(250b) 각각으로부터 분출되는 가스를 일단, 버퍼실(237) 내에 도입하여, 버퍼실(237) 내에서 가스의 유속차의 균일화를 행하는 것으로 하고 있다. 즉, 가스 공급 구멍(250b) 각각으로부터 버퍼실(237) 내에 분출된 가스는 버퍼실(237) 내에서 각 가스의 입자 속도가 완화된 후, 가스 공급 구멍(250e)으로부터 처리실(201) 내에 분출된다. 이에 의해, 가스 공급 구멍(250b) 각각으로부터 버퍼실(237) 내에 분출된 가스는, 가스 공급 구멍(250e) 각각으로부터 처리실(201) 내에 분출될 때에는, 균일한 유량과 유속을 갖는 가스가 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 노즐(249a 내지 249c)과 같이, 적어도 롱 노즐을 이용한 가스 공급의 방법에서는, 반응관(203)의 내벽과, 적재된 복수매의 웨이퍼(200)의 단부로 정의되는 원환상의 세로로 길게 연장된 공간 내, 즉 원통 형상의 공간 내에 배치한 노즐(249a 내지 249c) 및 버퍼실(237)을 경유하여 가스를 반송하고, 노즐(249a 내지 249c) 및 버퍼실(237)에 각각 개방된 가스 공급 구멍(250a 내지 250c, 250e)으로부터 웨이퍼(200)의 근방에서 처음으로 반응관(203) 내에 가스를 분출시키고 있으며, 반응관(203) 내에서의 가스의 주된 흐름을 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉 수평 방향으로 하고 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 각 웨이퍼(200)에 균일하게 가스를 공급할 수 있어, 각 웨이퍼(200)의 표면 상에 형성되는 막의 막 두께의 균일성을 향상시키는 효과가 있다. 웨이퍼(200)의 표면 상을 흐른 가스, 즉 반응 후의 잔류 가스는 배기구, 즉 후술하는 배기관(231)의 방향을 향해 흐르지만, 이 잔류 가스의 흐름의 방향은 배기구의 위치에 따라 적절히 특정되고, 수직 방향으로 한정되는 것은 아니다.
가스 공급관(232a)으로부터는 실리콘(Si), 탄소(C) 및 할로겐 원소[불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 등]를 포함하여 Si-C 결합을 갖는 원료 가스로서, 예를 들어 Si, 알킬렌기로서의 메틸렌기 및 할로겐기로서의 클로로기를 포함하는 원료 가스인 메틸렌기를 포함하는 클로로실란계 원료 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해 처리실(201) 내에 공급된다. 메틸렌기를 포함하는 클로로실란계 원료 가스는, 메틸렌기 및 클로로기를 포함하는 실란계 원료 가스이고, 적어도 Si와, C를 포함한 메틸렌기와, 할로겐 원소로서의 Cl를 포함하는 원료 가스이다. 가스 공급관(232a)으로부터 공급되는 메틸렌기를 포함하는 클로로실란계 원료 가스로서는, 예를 들어 메틸렌비스(트리클로로실란) 가스, 즉 비스(트리클로로시릴)메탄[(SiCl3)2CH2, 약칭:BTCSM] 가스를 이용할 수 있다.
도 12의 (a)에 도시한 바와 같이, BTCSM은 그 화학 구조식 중(1분자 중)에 알킬렌기로서의 메틸렌기를 포함한다. BTCSM에 포함되는 메틸렌기는 2개의 결합수가 각각 Si와 결합하여 Si-C-Si 결합을 이루고 있다. 원료 가스가 갖는 Si-C 결합은, 예를 들어 BTCSM에 포함되는 Si-C-Si 결합의 일부이고, BTCSM에 포함되는 메틸렌기는 이러한 Si-C 결합을 구성하는 C를 포함한다.
또한, Si, C 및 할로겐 원소를 포함하여 Si-C 결합을 갖는 원료 가스에는, 예를 들어 Si, 알킬렌기로서의 에틸렌기, 및 할로겐기로서의 클로로기를 포함하는 원료 가스인 에틸렌기를 포함하는 클로로실란계 원료 가스가 포함된다. 에틸렌기를 포함하는 클로로실란계 원료 가스로서는, 예를 들어 에틸렌비스(트리클로로실란) 가스, 즉 1,2-비스(트리클로로시릴)에탄[(SiCl3)2C2H4, 약칭:BTCSE] 가스 등을 이용할 수 있다.
도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, BTCSE는 그 화학 구조식 중(1분자 중)에 알킬렌기로서의 에틸렌기를 포함한다. BTCSE에 포함되는 에틸렌기는 2개의 결합수가 각각 Si와 결합하여 Si-C-C-Si 결합을 이루고 있다. 원료 가스가 갖는 Si-C 결합은, 예를 들어 BTCSE에 포함되는 Si-C-C-Si 결합의 일부이고, BTCSE에 포함되는 에틸렌기는 이러한 Si-C 결합을 구성하는 C를 포함한다.
또한, 알킬렌기는 일반식 CnH2n ＋2로 나타내는 쇄상 포화 탄화수소(알칸)로부터 수소(H) 원자를 2개 제거한 관능기이고, 일반식 CnH2n으로 나타내는 원자의 집합체이다. 알킬렌기에는 상기에 예로 든 메틸렌기나 에틸렌기 외에, 프로필렌기나 부틸렌기 등이 포함된다. 이와 같이, Si, C 및 할로겐 원소를 포함하여 Si-C 결합을 갖는 원료 가스에는 Si, 알킬렌기 및 할로겐 원소를 포함하는 알킬렌할로실란계 원료 가스가 포함된다. 알킬렌할로실란계 원료 가스는 알킬렌기를 포함하는 할로실란계 원료 가스이고, 할로실란계 원료 가스에서의 Si의 결합수에 많은 할로겐 원소가 결합한 상태를 유지한 상태에서, 예를 들어 Si-Si 결합 사이에 알킬렌기가 도입된 구조를 갖는 가스라고도 할 수 있다. BTCSM 가스 및 BTCSE 가스 등은 알킬렌할로실란계 원료 가스에 포함된다.
또한, Si, C 및 할로겐 원소를 포함하여 Si-C 결합을 갖는 원료 가스에는, 예를 들어 Si, 알킬기로서의 메틸기, 및 할로겐기로서의 클로로기를 포함하는 원료 가스인 메틸기를 포함하는 클로로실란계 원료 가스가 포함된다. 메틸기를 포함하는 클로로실란계 원료 가스는 메틸기 및 클로로기를 포함하는 실란계 원료 가스이고, 적어도 Si와, C를 포함한 메틸기와, 할로겐 원소로서의 Cl를 포함하는 원료 가스이다. 메틸기를 포함하는 클로로실란계 원료 가스로서는, 예를 들어 1,1,2,2-테트라클로로-1,2-디메틸디실란[(CH3)2Si2Cl4, 약칭:TCDMDS] 가스, 1,2-디클로로-1,1,2,2-테트라메틸디실란[(CH3)4Si2Cl2, 약칭:DCTMDS] 가스 및 1-모노클로로-1,1,2,2,2-펜타메틸디실란[(CH3)5Si2Cl, 약칭: MCPMDS] 가스 등을 이용할 수 있다.
도 12의 (c)에 도시한 바와 같이, TCDMDS는 그 화학 구조식 중(1분자 중)에 알킬기로서의 메틸기를 2개 포함한다. TCDMDS에 포함되는 2개의 메틸기는 각 결합수가 각각 Si와 결합하여 Si-C 결합을 이루고 있다. 원료 가스가 갖는 Si-C 결합은, 예를 들어 TCDMDS에 포함되는 Si-C 결합이고, TCDMDS에 포함되는 2개의 메틸기는 이러한 Si-C 결합을 구성하는 C를 각각 포함한다.
도 12의 (d)에 도시한 바와 같이, DCTMDS는 그 화학 구조식 중(1분자 중)에 알킬기로서의 메틸기를 4개 포함한다. DCTMDS에 포함되는 4개의 메틸기는 각 결합수가 각각 Si와 결합하여 Si-C 결합을 이루고 있다. 원료 가스가 갖는 Si-C 결합은, 예를 들어 DCTMDS에 포함되는 Si-C 결합이고, DCTMDS에 포함되는 4개의 메틸기는 이러한 Si-C 결합을 구성하는 C를 각각 포함한다.
도 12의 (e)에 도시한 바와 같이, MCPMDS는 그 화학 구조식 중(1분자 중)에 알킬기로서의 메틸기를 5개 포함한다. MCPMDS에 포함되는 5개의 메틸기는 각 결합수가 각각 Si와 결합하여 Si-C 결합을 이루고 있다. 원료 가스가 갖는 Si-C 결합은, 예를 들어 MCPMDS에 포함되는 Si-C 결합의 일부이고, MCPMDS에 포함되는 5개의 메틸기는 원료 가스가 갖는 Si-C 결합을 구성하는 C를 각각 포함한다. 상술한 BTCSM 가스, BTCSE 가스, TCDMDS 가스, DCTMDS 가스 등의 원료 가스와는 달리, MCPMDS 가스는 Si를 둘러싸는 메틸기와 클로로기의 배치가 MCPMDS 분자 중(화학 구조식 중)에서 비대칭으로 된 비대칭(asymmetry)의 구조를 갖는다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 도 12의 (a) 내지 (d)와 같은 화학 구조식이 대칭(symmetry)인 원료 가스뿐만 아니라, 화학 구조식이 비대칭인 원료 가스를 이용할 수도 있다.
또한, 알킬기는 일반식 CnH2n ＋2로 나타내는 쇄상 포화탄화수소(알칸)로부터 H 원자를 1개 제거한 관능기이고, 일반식 CnH2n ＋1로 나타내는 원자의 집합체이다. 알킬기에는 상기에 예로 든 메틸기 외에, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등이 포함된다. 이와 같이, Si, C 및 할로겐 원소를 포함하여 Si-C 결합을 갖는 원료 가스에는 Si, 알킬기 및 할로겐 원소를 포함하는 알킬할로실란계 원료 가스가 포함된다. 알킬할로실란계 원료 가스는 알킬기를 포함하는 할로실란계 원료 가스이고, 할로실란계 원료 가스의 일부의 할로겐기가 알킬기로 치환된 구조를 갖는 가스라고도 할 수 있다. TCDMDS 가스, DCTMDS 가스 및 MCPMDS 가스 등은 알킬할로실란계 원료 가스에 포함된다.
BTCSM 가스, BTCSE 가스, TCDMDS 가스, DCTMDS 가스, MCPMDS 가스는 1분자 중에 C, 할로겐 원소(Cl) 및 적어도 2개의 Si를 포함하여 적어도 2개의 Si-C 결합을 갖는 원료 가스라고 할 수 있다. 이 타입의 원료 가스를 이용함으로써 후술하는 바와 같이, 형성하는 박막 중에 C를 고농도로 도입하는 것이 가능해진다.
여기서, 원료 가스는 기체 상태의 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 원료 등을 포함하는 가스이다. 본 명세서에 있어서 "원료"라는 용어를 이용한 경우는, "액체 상태인 액체 원료"를 의미하는 경우, "기체 상태인 원료 가스"를 의미하는 경우, 또는 그 양쪽을 의미하는 경우가 있다. 따라서, 본 명세서에 있어서 "할로실란계 원료(클로로실란계 원료)"라는 용어를 이용한 경우는, "액체 상태인 할로실란계 원료(클로로실란계 원료)"를 의미하는 경우, "기체 상태인 할로실란계 원료 가스(클로로실란계 원료 가스)"를 의미하는 경우, 또는 그 양쪽을 의미하는 경우가 있다. BTCSM, BTCSE, TCDMDS, DCTMDS, MCPMDS와 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 이용하는 경우에는, 액체 원료를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 원료 가스(BTCSM 가스, BTCSE 가스, TCDMDS 가스, DCTMDS 가스, MCPMDS 가스)로서 공급하게 된다.
가스 공급관(232b)으로부터는 산화 가스로서, 예를 들어 산소 함유 가스(O 함유 가스) 등이, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b), 버퍼실(237)을 통해 처리실(201) 내에 공급된다. 가스 공급관(232b)으로부터 공급되는 O 함유 가스로서는, 예를 들어 수증기(H2O 가스)를 이용할 수 있다. H2O 가스의 공급 시에는, 외부 연소 장치(도시하지 않음)에 산소(O2) 가스와 수소(H2) 가스를 공급하여 H2O 가스를 생성하여, 공급하는 구성으로 해도 된다.
가스 공급관(232h)으로부터는 개질 가스로서, 예를 들어 O 함유 가스 등이 MFC(241h), 밸브(243h), 노즐(249b), 버퍼실(237)을 통해 처리실(201) 내에 공급된다. 가스 공급관(232h)으로부터 공급되는 O 함유 가스로서는, 예를 들어 산소(O2) 가스를 이용할 수 있다. 개질 가스인 O2 가스는 후술하는 바와 같이 클리닝 공정에서 이용된다.
가스 공급관(232c)으로부터는 산해리상수(이하, pKa라고도 함)가 5 내지 11 정도, 바람직하게는 5 내지 7인 촉매 가스로서, 예를 들어 고립 전자쌍을 갖는 질소(N)를 포함하는 가스(질소계 가스)가, MFC(241c), 밸브(243c), 노즐(249c)을 통해 처리실(201) 내에 공급된다. 여기서, 산해리상수(pKa)라 함은, 산의 강도를 정량적으로 나타내는 지표의 하나이고, 산으로부터 수소 이온이 방출되는 해리 반응에 있어서의 평형 상수 Ka를 부의 상용 대수로 나타낸 것이다. 촉매 가스는 고립 전자쌍을 갖는 N을 포함함으로써, 그 촉매 작용에 의해 웨이퍼(200)의 표면, 또는 H2O 가스 등의 산화 가스가 갖는 O-H 결합의 결합력을 약화시켜, 원료 가스 등의 분해를 촉진하고, 또한 H2O 가스 등에 의한 산화 반응을 촉진한다. 고립 전자쌍을 갖는 N을 포함하는 질소계 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스 외에, NH3가 갖는 수소 원자 중 적어도 1개를 알킬기 등의 탄화수소기로 치환한 아민을 포함하는 아민계 가스를 들 수 있다. 가스 공급관(232c)으로부터 공급되는 촉매 가스로서는, 예를 들어 아민계 가스인 피리딘(C5H5N) 가스를 이용할 수 있다.
도 12의 (f)에 도시한 바와 같이, 촉매 가스로서 이용되는 각종 아민은, 예를 들어 피리딘(C5H5N, pKa＝5.67), 아미노피리딘(C5H6N2, pKa＝6.89), 피콜린(C6H7N, pKa＝6.07), 루티딘(C7H9N, pKa＝6.96), 피페라진(C4H10N2, pKa＝9.80) 및 피페리딘(C5H11N, pKa＝11.12) 등을 포함한다. 도 12의 (f)에 도시하는 각종 아민은 탄화수소기가 환상으로 된 환상 아민이기도 하다. 이들 환상 아민은 C와 N의 복수 종류의 원소로부터 그 환상 구조가 구성되는 복소환 화합물, 즉 질소 함유 복소환 화합물이라고도 할 수 있다. 이들 촉매 가스로서의 아민계 가스는 아민계 촉매 가스라고도 할 수 있다. 이에 대해, NH3 가스 등은 비아민계 촉매 가스라고도 할 수 있다.
여기서, 아민계 가스는 기체 상태의 아민, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 아민을 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 아민 등을 포함하는 가스이다. 본 명세서에 있어서 "아민"이라는 용어를 이용한 경우는 "액체 상태인 아민"을 의미하는 경우, "기체 상태인 아민계 가스"를 의미하는 경우, 또는 그 양쪽을 의미하는 경우가 있다. 피리딘, 아미노피리딘, 피콜린, 루티딘, 피페라진 및 피페리딘과 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 아민을 이용하는 경우에는 액체 상태의 아민을 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여 아민계 가스(피리딘 가스, 아미노피리딘 가스, 피콜린 가스, 루티딘 가스, 피페라진 가스 및 피페리딘 가스)로서 공급하게 된다.
가스 공급관(232d)으로부터는 에칭 가스로서, 예를 들어 불소 함유 가스(F 함유 가스) 등이 MFC(241d), 밸브(243d), 노즐(249d)을 통해 처리실(201) 내에 공급된다. 가스 공급관(232d)으로부터 공급되는 F 함유 가스로서는, 예를 들어 불화수소(HF) 가스를 이용할 수 있다. 에칭 가스인 HF 가스는 후술하는 바와 같이 클리닝 공정에서 이용된다. HF 가스 등의 에칭 가스를 클리닝 가스라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232i 내지 232l)으로부터는 불활성 가스로서, 예를 들어 질소(N2) 가스가 각각 MFC(241i 내지 241l), 밸브(243i 내지 243l), 가스 공급관(232a 내지 232d), 노즐(249a 내지 249d), 버퍼실(237)을 통해 처리실(201) 내에 공급된다. 불활성 가스로서의 N2 가스는 퍼지 가스로서도 작용한다.
각 가스 공급관으로부터 상술한 바와 같은 가스를 각각 흘리는 경우, 주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해, Si, C 및 할로겐 원소를 포함하여 Si-C 결합을 갖는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249a), BTCSM 가스 공급원(242a)을 원료 가스 공급계에 포함하여 생각해도 된다. 원료 가스 공급계를 원료 공급계라고 칭할 수도 있다.
또한, 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해, 산화 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249b), 버퍼실(237), H2O 가스 공급원(242b)을 산화 가스 공급계에 포함하여 생각해도 된다.
또한, 주로, 가스 공급관(232h), MFC(241h), 밸브(243h)에 의해, 개질 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249b), 버퍼실(237), O2 가스 공급원(242h)을 개질 가스 공급계에 포함하여 생각해도 된다.
또한, 주로, 산화 가스 공급계 및 개질 가스 공급계에 의해, O 함유 가스 공급계가 구성된다. 즉, 주로, 가스 공급관(232b, 232h), MFC(241b, 241h), 밸브(243b, 243h)에 의해, O 함유 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249b), 버퍼실(237), H2O 가스 공급원(242b), O2 가스 공급원(242h)을 O 함유 가스 공급계에 포함하여 생각해도 된다. O 함유 가스 공급계는 분자 구조가 각각 다른 복수 종류의 O 함유 가스를 각각 공급하는 복수의 공급 라인(공급계)의 집합체라고 볼 수도 있다. 즉, O 함유 가스 공급계는 주로 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해 구성되는 H2O 가스 공급 라인과, 주로 가스 공급관(232h), MFC(241h), 밸브(243h)에 의해 구성되는 O2 가스 공급 라인의 집합체라고 할 수 있다. 이때, 개개의 공급 라인에, 노즐(249b)이나 버퍼실(237)이나, 대응하는 각 O 함유 가스 공급원(242b, 242h)을 포함하여 생각해도 된다.
또한, 주로, 가스 공급관(232c), MFC(241c), 밸브(243c)에 의해, 촉매 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249c), 피리딘 가스 공급원(242c)을 촉매 가스 공급계에 포함하여 생각해도 된다.
또한, 주로, 가스 공급관(232d), MFC(241d), 밸브(243d 내지 243g)에 의해, 에칭 가스를 공급하는 에칭 가스 공급계가 구성된다. 가스 공급관(232a 내지 232c)에서의 가스 공급관(232d)과의 접속부보다 하류측, 노즐(249d), HF 가스 공급원(242d)을 에칭 가스 공급계에 포함하여 생각해도 된다. 에칭 가스 공급계를 F 함유 가스 공급계라고 칭할 수도 있다.
또한, 주로, 상술한 개질 가스 공급계(O2 가스 공급 라인)와, 에칭 가스 공급계(F 함유 가스 공급계)에 의해 클리닝 가스 공급계가 구성된다.
또한, 주로, 가스 공급관(232i 내지 232l), MFC(241i 내지 241l), 밸브(243i 내지 243l)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다. 가스 공급관(232a 내지 232d)에서의 가스 공급관(232i 내지 232l)과의 접속부보다 하류측, 노즐(249a 내지 249d), 버퍼실(237), N2 가스 공급원(242i 내지 242l)을 불활성 가스 공급계에 포함하여 생각해도 된다. 불활성 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계로서도 기능한다.
또한, 원료 가스 공급계나 촉매 가스 공급계나 F 함유 가스 공급계 등의, O 함유 가스 공급계 이외의 공급계에 대해서도, 분자 구조 등이 각각 다른 복수 종류의 가스를 각각 공급하는 공급 라인(공급계)을 복수 설치해도 된다.
버퍼실(237) 내에는, 도 2에 도시한 바와 같이 도전체로 이루어지고, 가늘고 긴 구조를 갖는 2개의 막대 형상 전극(269, 270)이, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 웨이퍼(200)의 적층 방향을 따라 배치되어 있다. 막대 형상 전극(269, 270) 각각은 노즐(249b)과 평행하게 설치되어 있다. 막대 형상 전극(269, 270) 각각은 상부로부터 하부에 걸쳐 전극 보호관(275)에 의해 덮임으로써 보호되어 있다. 막대 형상 전극(269, 270) 중 어느 한쪽은 정합기(272)를 통해 고주파 전원(273)에 접속되고, 다른 쪽은 기준 전위인 접지에 접속되어 있다. 정합기(272)를 통해 고주파 전원(273)으로부터 막대 형상 전극(269, 270) 사이에 고주파(RF) 전력을 인가함으로써, 막대 형상 전극(269, 270) 사이의 플라즈마 생성 영역(224)에 플라즈마가 생성된다. 주로, 막대 형상 전극(269, 270), 전극 보호관(275)에 의해 플라즈마 발생기(플라즈마 발생부)로서의 플라즈마원이 구성된다. 정합기(272), 고주파 전원(273)을 플라즈마원에 포함하여 생각해도 된다. 플라즈마원은 가스를 플라즈마로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서 기능한다.
전극 보호관(275)은 막대 형상 전극(269, 270) 각각을 버퍼실(237) 내의 분위기와 격리한 상태에서 버퍼실(237) 내에 삽입할 수 있는 구조로 되어 있다. 여기서, 전극 보호관(275)의 내부의 산소 농도가 외기(대기)의 산소 농도와 동일 정도이면, 전극 보호관(275) 내에 각각 삽입된 막대 형상 전극(269, 270)은 히터(207)에 의한 열로 산화되어 버린다. 따라서, 전극 보호관(275)의 내부에 N2 가스 등의 불활성 가스를 충전해 두거나, 불활성 가스 퍼지 기구를 이용하여 전극 보호관(275)의 내부를 N2 가스 등의 불활성 가스로 퍼지함으로써, 전극 보호관(275)의 내부의 산소 농도를 저감시켜, 막대 형상 전극(269, 270)의 산화를 억제할 수 있도록 구성되어 있다.
반응관(203)에는 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치되어 있다. 배기관(231)에는 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 통해, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있다. APC 밸브(244)는 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있고, 또한 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있는 밸브이다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함하여 생각해도 된다. 배기관(231)은 반응관(203)에 설치하는 경우로 한정되지 않고, 노즐(249a 내지 249d)과 마찬가지로 매니폴드(209)에 설치해도 된다.
매니폴드(209)의 하방에는 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)은 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 접촉되도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 스테인리스 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는 매니폴드(209)의 하단과 접촉하는 시일 부재로서의 O링(220b)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은 시일 캡(219)을 관통하여 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은 반응관(203)의 외부에 수직으로 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 보트(217)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 즉, 보트 엘리베이터(115)는 보트(217) 및 보트(217)에 지지되는 웨이퍼(200)를, 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 탄화실리콘 등의 내열성 재료로 이루어지고, 복수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세이고, 또한 서로 중심을 정렬시킨 상태에서 정렬시켜 다단으로 지지하도록 구성되어 있다. 보트(217)의 기초부에 닿는 하부에는, 예를 들어 석영이나 탄화실리콘 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열판(218)이 수평 자세로 다단으로 지지되어 있어, 히터(207)로부터의 열이 시일 캡(219)측으로 전달되기 어려워지도록 구성되어 있다. 단, 보트(217)의 하부에 단열판(218)을 설치하지 않고, 석영이나 탄화실리콘 등의 내열성 재료로 이루어지는 통 형상의 부재로서 구성된 단열통을 설치해도 된다.
반응관(203) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있고, 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 되도록 구성되어 있다. 온도 센서(263)는 노즐(249a 내지 249c)과 마찬가지로 L자형으로 구성되어 있고, 반응관(203)의 내벽을 따라 설치되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는 CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는 내부 버스(121e)를 통해, CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 탄소 함유막 형성 등의 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피나, 후술하는 클리닝 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 클리닝 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는 후술하는 탄소 함유막 형성 공정 등의 기판 처리 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것으로, 프로그램으로서 기능한다. 클리닝 레시피는 후술하는 클리닝 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것으로, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 클리닝 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히 프로그램이라고도 한다. 본 명세서에 있어서 프로그램이라는 용어를 이용한 경우는 프로세스 레시피, 클리닝 레시피, 제어 프로그램 중 어느 하나의 단체만을 포함하는 경우, 또는 프로세스 레시피, 클리닝 레시피 및 제어 프로그램 중 임의의 조합을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은 CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는 상술한 MFC(241a 내지 241d, 241h 내지 241l), 밸브(243a 내지 243l), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 히터(207), 정합기(272), 고주파 전원(273), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행함과 더불어, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(121c)로부터 프로세스 레시피나 클리닝 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. 그리고, CPU(121a)는 판독한 프로세스 레시피나 클리닝 레시피의 내용을 따르도록, MFC(241a 내지 241d, 241h 내지 241l)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243l)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작, 정합기(272)에 의한 임피던스 조정 동작, 고주파 전원(273)의 전력 공급 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는 전용 컴퓨터로서 구성되어 있는 경우로 한정되지 않고, 범용 컴퓨터로서 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 상술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(123)를 준비하고, 이러한 외부 기억 장치(123)를 이용하여 범용 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해, 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(121)를 구성할 수 있다. 단, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(123)를 통해 공급하는 경우로 한정되지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여, 외부 기억 장치(123)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에 있어서, 기록 매체라는 용어를 이용한 경우는 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
(2) 탄소 함유막 형성 공정
다음으로, 상술한 기판 처리 장치의 처리로(202)를 이용하여, 반도체 장치(반도체 디바이스)의 제조 공정의 일공정으로서, 기판 상에 탄소 함유막을 형성(성막)하는 시퀀스예에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에서는, 기판으로서의 웨이퍼(200)에 대해 실리콘(Si), 탄소(C) 및 할로겐 원소를 포함하여 Si-C 결합을 갖는 원료 가스와, 촉매 가스를 공급하는 공정과, 웨이퍼(200)에 대해 산화 가스와 촉매 가스를 공급하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 탄소 함유막(C 함유막)으로서 산탄화막을 웨이퍼(200) 상에 형성한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 각 공정은 논플라즈마의 분위기 하에서 행해진다.
본 실시 형태의 시퀀스예에서 성막되는 탄소 함유막은, 예를 들어 산화막을 주성분으로 하는 막이고, 산화막 중 적어도 일부의 산소가 탄소로 치환된 산탄화막이다. 이 산탄화막을, 탄소가 도프(첨가)된 산화막이나, 탄소를 함유하는 산화막이라고 할 수도 있다. 본 실시 형태에서는, 각 가스의 공급 시에 촉매 가스를 함께 공급함으로써, 예를 들어 논플라즈마의 분위기 하이어도 비교적 저온에서의 성막이 가능해져, 반도체 장치가 받는 열 이력 등을 개선할 수 있다.
여기서, 사이클이 "원료 가스와 촉매 가스를 공급하는 공정"과 "산화 가스와 촉매 가스를 공급하는 공정"의 각 공정을 포함한다는 것은, 1사이클 내에 각 공정이 1회 이상 포함되어 있는 것을 말한다. 따라서, 1사이클에 있어서, 각 공정을 1회씩 행해도 되고, 혹은 적어도 어느 하나의 공정을 복수회 행해도 된다. 1사이클에 있어서, 각 공정을 동일한 횟수 행해도 되고, 다른 횟수 행해도 된다. 사이클 내에서의 각 공정의 실시순은 임의로 결정할 수 있다. 이와 같이, 각 공정을 행하는 횟수, 순서, 조합 등을 적절히 변경함으로써, 막질이나 막 조성이나 성분 비율 등이 다른 C 함유막 등의 박막을 형성할 수 있다. 또한, 「사이클을 소정 횟수 행한다」는 것은, 이 사이클을 1회 이상 행하는 것, 즉 이 사이클을 1회 행하는 것, 또는 복수회 반복하는 것을 말한다.
본 실시 형태에서는 형성하는 박막의 조성비가 화학양론 조성, 또는 화학양론 조성과는 다른 소정의 조성이 되도록 하는 것을 목적으로 하여, 형성하는 박막을 구성하는 복수의 원소를 포함하는 복수 종류의 가스의 공급 조건을 제어한다. 예를 들어, 형성하는 박막을 구성하는 복수의 원소 중 적어도 1개의 원소가 다른 원소보다도 화학양론 조성에 대해 과잉이 되도록 하는 것을 목적으로 하여, 공급 조건을 제어한다. 이하, 형성하는 박막을 구성하는 복수의 원소의 비율, 즉 박막의 조성비를 제어하면서 성막을 행하는 시퀀스예에 대해 설명한다.
이하, 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 대해, 도 4, 도 5를 이용하여 설명한다.
여기서는, 웨이퍼(200)에 대해 원료 가스로서의 BTCSM 가스와, 촉매 가스로서의 피리딘 가스를 공급하는 공정과(스텝 1a), 웨이퍼(200)에 대해 산화 가스로서 O 함유 가스인 H2O 가스와, 촉매 가스로서의 피리딘 가스를 공급하는 공정(스텝 2a)을 포함하는 사이클을 소정 횟수(n회) 행함으로써, C를 함유하는 산화막으로서 실리콘산탄화막(실리콘옥시카바이드막, 이후, SiOC막이라고도 함)을 웨이퍼(200) 상에 형성하는 예에 대해 설명한다.
본 성막 시퀀스에 의해 성막되는 막은 실리콘산화막(SiO2막, 이하, SiO막이라고도 함)을 주성분으로 하는 막이고, SiO막 중 적어도 일부의 O가 C로 치환된 SiOC막이다. 이 SiOC막을, C가 도프(첨가)된 SiO막이나 C를 함유하는 SiO막 등이라고 할 수도 있다.
본 명세서에 있어서 "웨이퍼"라는 용어를 이용한 경우는, "웨이퍼 그 자체"를 의미하는 경우나, "웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등의 적층체(집합체)"를 의미하는 경우, 즉, 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함하여 웨이퍼라고 칭하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 "웨이퍼의 표면"이라는 용어를 이용한 경우는, "웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)"을 의미하는 경우나, "웨이퍼 상에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최외측 표면"을 의미하는 경우가 있다.
본 명세서에 있어서 "웨이퍼에 대해 소정의 가스를 공급한다"라고 기재한 경우에는, "웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대해 소정의 가스를 직접 공급한다"는 것을 의미하는 경우나, "웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등에 대해, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최외측 표면에 대해 소정의 가스를 공급한다"는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 "웨이퍼 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다"라고 기재한 경우에는, "웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다"는 것을 의미하는 경우나, "웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등의 위, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최외측 표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다"는 것을 의미하는 경우가 있다.
본 명세서에 있어서 "기판"이라는 용어를 이용한 경우도, "웨이퍼"라는 용어를 이용한 경우와 마찬가지이고, 그 경우, 상기 설명에 있어서, "웨이퍼"를 "기판"으로 치환하여 생각하면 된다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은 O링(220b)을 통해 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)에 의해 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다(압력 조정). 진공 펌프(246)는 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안 항시 작동시킨 상태를 유지한다. 또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 온도로 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태가 피드백 제어된다(온도 조정). 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안 계속해서 행해진다. 단, 후술하는 바와 같이, 실온에서 웨이퍼(200)에 대한 처리를 행하는 경우에는 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은 행하지 않아도 된다. 계속해서, 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안 계속해서 행해진다.
(SiOC막 형성 공정)
그 후, 다음의 2개의 스텝, 즉 스텝 1a, 2a를 순차 실행한다.
[스텝 1a]
(BTCSM 가스＋피리딘 가스 공급)
밸브(243a)를 개방하여 가스 공급관(232a) 내에 BTCSM 가스를 흘린다. BTCSM 가스는 MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급 구멍(250a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대해 BTCSM 가스가 공급되게 된다(BTCSM 가스 공급). 이때 동시에, 밸브(243i)를 개방하여 가스 공급관(232i) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘린다. N2 가스는 MFC(241i)에 의해 유량 조정되어, BTCSM 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
또한, 밸브(243c)를 개방하여 가스 공급관(232c) 내에 피리딘 가스를 흘린다. 피리딘 가스는 MFC(241c)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급 구멍(250c)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대해 피리딘 가스가 공급되게 된다(피리딘 가스 공급). 이때 동시에, 밸브(243k)를 개방하여 가스 공급관(232k) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘린다. N2 가스는 MFC(241k)에 의해 유량 조정되어, 피리딘 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
또한, 노즐(249b, 249d) 내나 버퍼실(237) 내로의 BTCSM 가스 및 피리딘 가스의 침입을 방지하기 위해, 밸브(243j, 243l)를 개방하여 가스 공급관(232j, 232l) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 가스 공급관(232b, 232d), 노즐(249b, 249d), 버퍼실(237)을 통해 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(244)를 적절하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 13330㎩, 바람직하게는 133 내지 2666㎩의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(241a)에 의해 제어되는 BTCSM 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 2000sccm, 바람직하게는 10 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241c)에 의해 제어되는 피리딘 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 2000sccm, 바람직하게는 10 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241i 내지 241l)에 의해 제어되는 N2 가스의 공급 유량은, 각각, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. BTCSM 가스 및 피리딘 가스를 웨이퍼(200)에 대해 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 100초, 바람직하게는 5 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다.
이때, 히터(207)의 온도는 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 실온 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 실온 이상 100℃ 이하의 범위 내의 온도가 되는 온도로 설정한다. BTCSM 가스 공급 시에, 촉매 가스를 공급하지 않는 경우에는, 웨이퍼(200)의 온도가 250℃ 미만으로 되면 웨이퍼(200) 상에 BTCSM이 화학 흡착되기 어려워져, 실용적인 성막 레이트가 얻어지지 않게 되는 경우가 있다. 본 실시 형태와 같이, 촉매 가스로서의 피리딘 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 온도를 250℃ 미만으로 해도, 이를 해소하는 것이 가능해진다. 피리딘 가스의 존재 하에 있어서, 웨이퍼(200)의 온도를 200℃ 이하, 또는 150℃ 이하, 나아가서는 100℃ 이하로 함으로써, 웨이퍼(200)에 가해지는 열량을 저감시킬 수 있어, 웨이퍼(200)가 받는 열 이력의 제어를 양호하게 행할 수 있다. 피리딘 가스의 존재 하에서는, 웨이퍼(200)의 온도가 실온 이상의 온도이면, 웨이퍼(200) 상에 BTCSM을 충분히 흡착시킬 수 있어, 충분한 성막 레이트가 얻어지게 된다. 따라서, 웨이퍼(200)의 온도는 실온 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 실온 이상 100℃ 이하의 범위 내의 온도로 하는 것이 좋다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대해 BTCSM 가스를 공급함으로써, 제1 층으로서, 예를 들어 1원자층 미만으로부터 수원자층 정도의 두께의 C 및 Cl를 포함하는 실리콘 함유층(Si 함유층)이 웨이퍼(200)(표면의 하지막) 상에 형성된다. C 및 Cl를 포함하는 Si 함유층은 C 및 Cl를 포함하는 실리콘층(Si층)이어도 되고, BTCSM 가스의 흡착층이어도 되고, 그 양쪽을 포함하고 있어도 된다.
C 및 Cl를 포함하는 Si층은 Si에 의해 구성되고 C 및 Cl를 포함하는 연속적인 층 외에, 불연속인 층이나, 이들을 겹쳐서 생기는 C 및 Cl를 포함하는 실리콘 박막(Si 박막)도 포함하는 총칭이다. Si에 의해 구성되고 C 및 Cl를 포함하는 연속적인 층을, C 및 Cl를 포함하는 Si 박막이라고 하는 경우도 있다. C 및 Cl를 포함하는 Si층을 구성하는 Si는 C나 Cl과의 결합이 완전히 끊어져 있지 않은 것 외에, C나 Cl과의 결합이 완전히 끊어져 있는 것도 포함한다.
BTCSM 가스의 흡착층은 BTCSM 가스의 가스 분자가 연속적인 흡착층 외에, 불연속인 흡착층도 포함한다. 즉, BTCSM 가스의 흡착층은 BTCSM 분자로 구성되는 1분자층 혹은 1분자층 미만의 두께의 흡착층을 포함한다. BTCSM 가스의 흡착층을 구성하는 BTCSM[(SiCl3)2CH2] 분자는, 도 12의 (a)에 화학 구조식을 나타내는 것뿐만 아니라, Si와 C의 결합이 일부 끊어진 것이나, Si와 Cl의 결합이 일부 끊어진 것도 포함한다. 즉, BTCSM 가스의 흡착층은 BTCSM 분자의 화학 흡착층이나, BTCSM 분자의 물리 흡착층을 포함한다.
여기서, 1원자층 미만의 두께의 층은 불연속으로 형성되는 원자층을 의미하고 있고, 1원자층의 두께의 층은 연속적으로 형성되는 원자층을 의미하고 있다. 또한, 1분자층 미만의 두께의 층은 불연속으로 형성되는 분자층을 의미하고 있고, 1분자층의 두께의 층은 연속적으로 형성되는 분자층을 의미하고 있다. 또한, C 및 Cl를 포함하는 Si 함유층은 C 및 Cl를 포함하는 Si층과 BTCSM 가스의 흡착층의 양쪽을 포함할 수 있지만, 상술한 바와 같이, C 및 Cl를 포함하는 Si 함유층에 대해서는 "1원자층", "수원자층" 등의 표현을 이용하는 것으로 한다.
웨이퍼(200) 상에 형성되는 제1 층으로서의 C 및 Cl를 포함하는 Si 함유층의 두께가 수원자층을 초과하면, 후술하는 스텝 2a에서의 산화의 작용이 제1 층의 전체에 미치지 않게 된다. 또한, 웨이퍼(200) 상에 형성 가능한 제1 층의 두께의 최소값은 1원자층 미만이다. 따라서, 제1 층의 두께는 1원자층 미만으로부터 수원자층 정도로 하는 것이 바람직하다. 제1 층의 두께를 1원자층 이하, 즉, 1원자층 또는 1원자층 미만으로 함으로써, 후술하는 스텝 2a에서의 산화 반응의 작용을 상대적으로 높일 수 있어, 스텝 2a에서의 산화 반응에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 스텝 1a에서의 제1 층의 형성에 필요로 하는 시간을 단축할 수도 있다. 결과적으로, 1사이클당의 처리 시간을 단축할 수 있어, 전체적인 처리 시간을 단축하는 것도 가능해진다. 즉, 성막 레이트를 높게 하는 것도 가능해진다. 또한, 제1 층의 두께를 1원자층 이하로 함으로써, 막 두께 균일성의 제어성을 높이는 것도 가능해진다.
BTCSM 가스가 자기 분해(열분해)되는 조건 하, 즉 BTCSM의 열분해 반응이 발생하는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 상에 Si가 퇴적됨으로써 C 및 Cl를 포함하는 Si층이 형성된다. BTCSM 가스가 자기 분해(열분해)되지 않는 조건 하, 즉 BTCSM의 열분해 반응이 발생하지 않는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 상에 BTCSM 가스가 흡착됨으로써 BTCSM 가스의 흡착층이 형성된다. 웨이퍼(200) 상에 BTCSM 가스의 흡착층을 형성하는 것보다도, 웨이퍼(200) 상에 C 및 Cl를 포함하는 Si층을 형성하는 쪽이, 성막 레이트를 높게 할 수 있어 바람직하다. 단, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(200)의 온도를, 예를 들어 200℃ 이하의 저온으로 하고 있으므로, 웨이퍼(200) 상에 C 및 Cl를 포함하는 Si층이 형성되는 것보다도, 웨이퍼(200) 상에 BTCSM 가스의 흡착층이 형성되는 쪽이, 우위로 될 가능성이 있다. 또한, 촉매 가스를 공급하지 않는 경우에는, BTCSM 가스의 흡착층에 있어서는, 웨이퍼(200) 표면 등의 하지에 대한 결합이나 BTCSM 분자끼리의 결합이, 화학 흡착보다도 약한 물리 흡착의 상태가 우위로 되어 버릴 가능성이 있다. 즉, 촉매 가스를 공급하지 않는 경우에는, BTCSM 가스의 흡착층은 그 대부분이 BTCSM 가스의 물리 흡착층으로 구성되어 버릴 가능성이 있다.
촉매 가스로서의 피리딘 가스는 웨이퍼(200)의 표면에 존재하는 O-H 결합의 결합력을 약화시켜, BTCSM 가스의 분해를 재촉하고, BTCSM 분자의 화학 흡착에 의한 제1 층의 형성을 촉진시킨다. 즉, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 예를 들어 웨이퍼(200)의 표면에 존재하는 O-H 결합에, 촉매 가스로서의 피리딘 가스가 작용하여 O-H 사이의 결합력을 약화시킨다. 결합력이 약해진 H와 BTCSM 가스의 Cl가 반응함으로써 염화수소(HCl) 가스가 생성되어 탈리하고, Cl를 잃은 BTCSM 분자(할로겐화물)가 웨이퍼(200)의 표면에 화학 흡착한다. 즉, 웨이퍼(200)의 표면에, BTCSM 가스의 화학 흡착층이 형성된다. 피리딘 가스가 O-H 사이의 결합력을 약화시키는 것은, 피리딘 분자 중의 고립 전자쌍을 갖는 N 원자가, H를 끌어당기는 작용을 갖기 때문이다. N 원자 등을 포함하는 소정의 화합물이 H를 끌어당기는 작용의 크기는, 예를 들어 상술한 산해리상수(pKa)를 하나의 지표로 할 수 있다.
상술한 바와 같이, pKa는 산으로부터 수소 이온이 방출되는 해리 반응에 있어서의 평형 상수 Ka를 부의 상용 대수로 나타낸 상수이고, pKa가 큰 화합물은 H를 끌어당기는 힘이 강하다. 예를 들어, pKa가 5 이상인 화합물을 촉매 가스로서 이용함으로써, BTCSM 가스의 분해를 재촉하여 제1 층의 형성을 촉진시킬 수 있다. 한편, 촉매 가스의 pKa가 과도하게 크면, BTCSM 분자로부터 인발된 Cl과 촉매 가스가 결합하고, 이에 의해 염화암모늄(NH4Cl) 등의 염(Salt: 이온 화합물)이 생겨, 파티클원으로 되는 경우가 있다. 이를 억제하기 위해서는, 촉매 가스의 pKa를 11 정도 이하, 바람직하게는 7 이하로 하는 것이 바람직하다. 피리딘 가스는 pKa가 약 5.67로 비교적 크고, H를 끌어당기는 힘이 강하다. 또한, pKa가 7 이하이므로, 파티클도 발생하기 어렵다.
이상과 같이, 촉매 가스로서의 피리딘 가스를 BTCSM 가스와 함께 공급함으로써, 예를 들어 200℃ 이하의 저온 조건 하이어도, BTCSM 가스의 분해를 촉진하여, BTCSM 가스의 물리 흡착층의 형성이 아니라 화학 흡착층의 형성이 우세로 되도록, 제1 층을 형성할 수 있다.
또한, 비교적 저온의 조건 하에서는 SiOC막 등의 막 중에 C를 도입하기 어렵지만, 상기와 같이, Si, C 및 할로겐 원소를 포함하여 Si-C 결합을 갖는 원료 가스로서 BTCSM 가스를 이용함으로써, 예를 들어 200℃ 이하의 비교적 저온의 조건 하이어도, 제1 층 중에 C를 도입할 수 있다. 이때, C는 원료 가스에 있어서의 Si와의 결합이 그대로 유지된 상태에서 제1 층 중에 도입되기 쉽고, 적어도 일부의 C는 Si-C 결합을 이루고 있다고 생각된다. 이 C를 포함하는 제1 층이, 그 후에 행해지는 스텝 2a에서 산화되어, 예를 들어 C를 고농도로 포함하는 실리콘산탄화층(SiOC층)이나, 이러한 SiOC층이 적층되어 이루어지고, C를 고농도로 포함하는 SiOC막을 형성할 수 있다.
또한, 처리실(201) 내에 공급된 BTCSM 가스나 피리딘 가스는 웨이퍼(200)에 대해 공급될 뿐만 아니라, 처리실(201) 내의 부재의 표면, 즉 반응관(203)의 내벽, 매니폴드(209)의 내벽, 처리실(201) 내에 반입된 보트(217) 등의 부재의 표면에 대해서도 공급되게 된다. 그 결과, 상술한 제1 층(C 및 Cl를 포함하는 Si 함유층)은 웨이퍼(200) 상뿐만 아니라, 처리실(201) 내의 부재의 표면에도 형성되게 된다. 처리실(201) 내의 부재의 표면에 형성되는 제1 층도, 웨이퍼(200) 위에 형성되는 제1 층과 마찬가지로, BTCSM 가스의 흡착층을 포함하는 경우나, C 및 Cl를 포함하는 Si층을 포함하는 경우나, 그 양쪽을 포함하는 경우가 있고, 또한 C 중 적어도 일부는 Si-C 결합을 이루고 있다. 이때, 처리실(201) 내측 하방의 히터(207)에 의해 둘러싸여 있지 않은 영역(웨이퍼 배열 외 영역)에 위치하는 부재의 온도는, 상기 설정 온도에 대해 비교적 저온으로 되어 있어, BTCSM 가스가 흡착하기 쉽고 한층 제1 층이 형성되기 쉽다. 이와 같은 부위(부재)로서는, 예를 들어 반응관(203)의 하단부 근방의 내벽, 매니폴드(209)의 내벽, 노즐(249a 내지 249d)의 하부, 버퍼실(237)의 하부, 시일 캡(219)의 상면, 회전축(255)의 측면, 단열판(218) 등을 들 수 있다.
(잔류 가스 제거)
제1 층으로서의 C 및 Cl를 포함하는 Si 함유층이 웨이퍼(200) 상에 형성된 후, 밸브(243a)를 폐쇄하여 BTCSM 가스의 공급을 정지한다. 또한, 밸브(243c)를 폐쇄하여 피리딘 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 개방된 상태로 하여, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 제1 층의 형성에 기여한 후의 BTCSM 가스 및 피리딘 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다(잔류 가스 제거). 또한, 밸브(243i 내지 243l)는 개방한 상태로 하여, 불활성 가스로서의 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 제1 층의 형성에 기여한 후의 BTCSM 가스 및 피리딘 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행해지는 스텝 2a에서 악영향이 발생하는 일은 없다. 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예를 들어 반응관(203)[처리실(201)]의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 스텝 2a에서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
Si, C 및 할로겐 원소를 포함하여 Si-C 결합을 갖는 원료 가스로서는, BTCSM 가스 외에, BTCSE 가스, TCDMDS 가스, DCTMDS 가스 및 MCPMDS 가스 등을 이용해도 된다. 촉매 가스로서는 피리딘 가스 외에, 아미노피리딘 가스, 피콜린 가스, 루티딘 가스, 피페라진 가스 및 피페리딘 가스 등의 아민계 가스를 이용해도 되고, 또한 암모니아(NH3, pKa＝9.2) 가스 등의 비아민계 가스를 이용해도 된다. 불활성 가스로서는 N2 가스 외에, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 이용해도 된다.
[스텝 2a]
(H2O 가스＋피리딘 가스 공급)
스텝 1a가 종료되어 처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 밸브(243b)를 개방하여 가스 공급관(232b) 내에 H2O 가스를 흘린다. H2O 가스는 MFC(241b)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급 구멍(250b)으로부터 버퍼실(237) 내에 공급되고, 또한 가스 공급 구멍(250e)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 논플라즈마의 분위기 하에서, 웨이퍼(200)에 대해 H2O 가스가 공급되게 된다(H2O 가스 공급). 이때 동시에, 밸브(243j)를 개방하여 가스 공급관(232j) 내에 불활성 가스로서의 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 MFC(241j)에 의해 유량 조정되어, H2O 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
또한, 스텝 1a에서의 피리딘 가스의 공급과 마찬가지로 하여, 웨이퍼(200)에 대해 피리딘 가스를 공급한다.
또한, 노즐(249a, 249d) 내로의 H2O 가스 및 피리딘 가스의 침입을 방지하기 위해, 밸브(243i, 243l)를 개방하여 가스 공급관(232i, 232l) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 가스 공급관(232a, 232d), 노즐(249a, 249d)을 통해 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(244)를 적절하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 13330㎩, 바람직하게는 133 내지 2666㎩의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(241b)에 의해 제어되는 H2O 가스의 공급 유량은, 예를 들어 10 내지 10000sccm, 바람직하게는 10 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241c)에 의해 제어되는 피리딘 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 2000sccm, 바람직하게는 10 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241i 내지 241l)에 의해 제어되는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. H2O 가스 및 피리딘 가스를 웨이퍼(200)에 대해 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 100초, 바람직하게는 5 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(207)의 온도는 웨이퍼(200)의 온도가, 스텝 1a에서의 웨이퍼(200)의 온도와 동일한 온도대, 즉, 예를 들어 실온 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 실온 이상 100℃ 이하의 범위 내의 온도로 되도록 설정한다.
처리실(201) 내에 공급된 H2O 가스는 열로 활성화되어, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대해 열로 활성화된 H2O 가스가 공급되게 된다. 즉, 처리실(201) 내에 흐르고 있는 가스는 열적으로 활성화된 H2O 가스이고, 처리실(201) 내에는 BTCSM 가스는 흐르고 있지 않다. 따라서, H2O 가스는 기상 반응을 일으키는 일은 없고, 활성화된 상태에서 웨이퍼(200)에 대해 공급되어, 스텝 1a에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1 층(C 및 Cl를 포함하는 Si 함유층)의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해, 제1 층은 논플라즈마로 열적으로 산화되어, Si, O 및 C를 포함하는 제2 층, 즉 SiOC층으로 변화된다.
촉매 가스로서의 피리딘 가스는 H2O 가스가 갖는 O-H 결합의 결합력을 약화시켜, H2O 가스의 분해를 재촉하여, H2O 가스와 제1 층의 반응을 촉진시킨다. 즉, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, H2O 가스가 갖는 O-H 결합에 촉매로서의 피리딘 가스가 작용하여 O-H 사이의 결합력을 약화시킨다. 결합력이 약해진 H와, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1 층이 갖는 Cl가 반응함으로써, 염화수소(HCl) 가스가 생성되어 탈리하고, H를 잃은 H2O 가스의 O가, Cl가 탈리하여 적어도 C의 일부가 남은 제1 층의 Si와 결합한다.
이상에 의해, 웨이퍼(200) 상에 SiOC층이 형성된다. 이러한 SiOC층 중의 C는 여전히, 적어도 일부가 Si-C 결합을 이루고 있는 것으로 생각된다.
또한, 처리실(201) 내에서 활성화된 H2O 가스나 피리딘 가스는 웨이퍼(200)에 대해 공급될 뿐만 아니라, 반응관(203)의 내벽 등의 처리실(201) 내의 부재의 표면에도 공급되게 된다. 그 결과, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 형성된 제1 층의 적어도 일부는 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1 층과 마찬가지로, Si-C 결합을 적어도 일부에 갖는 제2 층(SiOC층)으로 변화된다(개질된다). 이때, 예를 들어 200℃ 이하의 저온 조건 하에서는, 수분(H2O)을 비교적 많이 포함한 제2 층이 형성되기 쉽다. 제2 층 중에 포함되는 수분은, 예를 들어 산화 가스로서 이용한 H2O 가스 등에 유래된다. 또한 이때, 상술한 처리실(201) 내에 있어서의 웨이퍼 배열 외 영역에서는 웨이퍼 배열 영역에 비해 온도가 낮고, 공급되는 H2O 가스의 활성화의 정도가 낮아진다. 그 결과, 웨이퍼 배열 외 영역에 위치하는 상술한 부재 상에서는, 미반응의 제1 층이나 산화 불충분의 제2 층과 같이, C가 보다 고농도로 유지된 층이 형성되기 쉽다.
(잔류 가스 제거)
그 후, 밸브(243b)를 폐쇄하여 H2O 가스의 공급을 정지한다. 또한, 밸브(243c)를 폐쇄하여 피리딘 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 개방된 상태로 하여, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 반응에 기여한 후의 H2O 가스나 피리딘 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다(잔류 가스 제거). 또한, 밸브(243i 내지 243l)는 개방된 상태로 하여, 불활성 가스로서의 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 제2 층의 형성에 기여한 후의 H2O 가스나 피리딘 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행해지는 스텝 1a에서 악영향이 발생하는 일은 없다. 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예를 들어 반응관(203)[처리실(201)]의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 스텝 1a에서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
산화 가스로서는 H2O 가스 외에, 과산화수소(H2O2) 가스, 수소(H2) 가스＋산소(O2) 가스, H2 가스＋오존(O3) 가스 등의 O 함유 가스를 이용해도 된다. 촉매 가스로서는 피리딘 가스 외에, 상기에 예로 든 각종 아민계 가스, 또는 비아민계 가스를 이용해도 된다. 불활성 가스로서는 N2 가스 외에, 상기에 예로 든 각종 희가스를 이용해도 된다.
(소정 횟수 실시)
상술한 스텝 1a, 2a를 1사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상, 즉, 소정 횟수(n회) 행함으로써, 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiOC막을 웨이퍼(200) 상에 성막할 수 있다. 상술한 사이클은 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1사이클당 형성하는 SiOC층의 두께를 원하는 막 두께보다도 작게 하고, 상술한 사이클을 원하는 막 두께가 될 때까지 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
이때, 각 스텝에서의 처리실(201) 내의 압력이나 가스 공급 시간 등의 처리 조건을 제어함으로써, SiOC층에 있어서의 각 원소 성분, 즉 Si 성분, O 성분 및 C 성분의 비율, 즉 Si 농도, O 농도 및 C 농도를 조정할 수 있어, SiOC막의 조성비를 제어할 수 있다.
사이클을 복수회 행하는 경우, 적어도 2사이클째 이후의 각 스텝에 있어서, "웨이퍼(200)에 대해 소정의 가스를 공급한다"라고 기재한 부분은, "웨이퍼(200) 상에 형성되어 있는 층에 대해, 즉 적층체로서의 웨이퍼(200)의 최외측 표면에 대해 소정의 가스를 공급한다"는 것을 의미하고 있다. 또한, "웨이퍼(200) 상에 소정의 층을 형성한다"라고 기재한 부분은, "웨이퍼(200) 상에 형성되어 있는 층의 위, 즉 적층체로서의 웨이퍼(200)의 최외측 표면 상에 소정의 층을 형성한다"는 것을 의미하고 있다. 이 점은 상술한 바와 같다. 이 점은 후술하는 변형예나 다른 실시 형태에서 사이클을 복수회 행하는 경우의 설명에 있어서도 마찬가지이다.
또한, 상기 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 반응관(203)의 내벽 등의 처리실(201) 내의 부재의 표면에는 비교적 많은 수분을 포함한 C 함유막으로서의 SiOC막을 포함하는 퇴적물이 퇴적된다. 퇴적물에 포함되는 SiOC막은 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiOC막과 마찬가지로, 예를 들어 SiO막을 주성분으로 하는 막이고, SiO막 중 적어도 일부의 O가 C로 치환된 SiOC막이다. 처리실(201) 내의 부재 중, 상술한 이유로부터, 비교적 저온의 웨이퍼 배열 외 영역에 위치하는 부재에는, 이러한 퇴적물이 보다 두껍게 형성되기 쉽고, 또한 이러한 퇴적물은 미산화의 막 혹은 산화 불충분의 SiOC막을 보다 많이 포함한다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
소정 조성 및 소정 막 두께의 SiOC막을 형성하는 성막 처리가 이루어지면, 밸브(243i 내지 243l)를 개방하여, 가스 공급관(232i 내지 232l) 각각으로부터 불활성 가스로서의 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기관(231)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해 처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되어(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 매니폴드(209)의 하단이 개구됨과 더불어, 처리 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 그 후, 처리 완료된 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
이 후, 상술한 웨이퍼 차지로부터 웨이퍼 디스차지까지의 처리(이하, 뱃치 처리라고도 함)가 소정 횟수 실시된다. 이때, 상기와 같은 퇴적물이 처리실 내의 부재에 퇴적되므로, 처리실 내에 F 함유 가스 등의 에칭 가스를 공급하여, 처리실 내의 부재에 퇴적된 퇴적물을 제거하는 클리닝 공정이 행해지는 경우가 있다.
본 실시 형태에서는 이하에 설명하는 클리닝 공정을 행함으로써, 클리닝 효율을 높이고, 또한 처리실(201) 내에 퇴적된 퇴적물을 보다 확실하게 제거한다.
(3) 클리닝 공정
이하에, 성막 처리 후의 처리실(201) 내를 클리닝하는 시퀀스예에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서도, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
처리실(201) 내의 클리닝은 처리실(201) 내의 부재에 퇴적된 퇴적물의 두께가, 퇴적물에 박리ㆍ낙하가 발생하기 전의 소정의 두께에 도달한 시점에서 행해진다.
본 실시 형태의 클리닝 시퀀스는, 처리실(201) 내에서 웨이퍼(200) 상에 C 함유막으로서의 SiOC막을 형성하는 처리를 행한 후의 처리실(201) 내를 클리닝하는 시퀀스로서, 처리실(201) 내에 개질 가스를 공급하여, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 퇴적된 SiOC막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 공정과, 처리실(201) 내에 에칭 가스를 공급하여, 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 공정을 갖는다.
또한, 본 실시 형태에서는, 개질 가스를 공급하는 공정은 플라즈마 상태로 여기된 개질 가스를 공급하여 행해지고, 에칭 가스를 공급하는 공정은 논플라즈마의 분위기 하에서 행해진다.
이하, 본 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 대해, 도 7, 도 8의 (a)를 이용하여 설명한다.
여기서는, 처리실(201) 내에 개질 가스로서 O 함유 가스인 O2 가스를 플라즈마 상태로 여기하여 공급하고, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 퇴적된 SiOC막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 공정과(스텝 1b), 처리실(201) 내에 에칭 가스로서 F 함유 가스인 HF 가스를 공급하여, 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 공정(스텝 2b)을 포함하는 사이클을 소정 횟수, 예를 들어 1회 행하는 예에 대해 설명한다.
(보트 로드)
웨이퍼(200)가 장전되어 있지 않은 빈 보트(217)가, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은 O링(220b)을 통해 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)에 의해 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다(압력 조정). 진공 펌프(246)는 적어도 클리닝 처리가 종료될 때까지의 동안 항시 작동시킨 상태를 유지한다. 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도로 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태가 피드백 제어된다(온도 조정). 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은 적어도 클리닝 처리가 종료될 때까지의 동안 계속해서 행해진다. 단, 후술하는 바와 같이, 실온에서 클리닝 처리를 행하는 경우에는, 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은 행하지 않아도 된다. 계속해서, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전을 개시한다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전은 적어도 클리닝 처리가 종료될 때까지의 동안 계속해서 행해진다. 단, 보트(217)는 회전시키지 않아도 된다.
(클리닝 공정)
그 후, 다음 2개의 스텝, 즉 스텝 1b, 2b를 순차 실행한다.
[스텝 1b]
(O2 가스 공급)
밸브(243h)를 개방하여 가스 공급관(232h) 내에 O2 가스를 흘린다. O2 가스는 MFC(241h)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급 구멍(250b)으로부터 버퍼실(237) 내에 공급된다. 이때, 막대 형상 전극(269, 270) 사이에 고주파 전원(273)으로부터 정합기(272)를 통해 고주파(RF) 전력을 인가함으로써, 버퍼실(237) 내에 공급된 O2 가스는 플라즈마 여기되어, 활성종으로서 가스 공급 구멍(250e)으로부터 처리실(201) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 부재 표면에 퇴적된 퇴적물에 대해, 플라즈마 상태로 활성화(여기)된 O2 가스가 공급되게 된다(O2 가스 공급). 이때 동시에, 밸브(243j)를 개방하여 가스 공급관(232j) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 MFC(241j)에 의해 유량 조정되어, O2 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 각 가스를 공급할 때에는, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 그때 불사용으로 되어 있는 노즐(249a, 249c, 249d) 등으로의 가스의 침입을 방지하는 N2 가스 공급을 적절히 행한다.
이때, APC 밸브(244)를 적절하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 13330㎩, 바람직하게는 133 내지 2666㎩의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(241h)에 의해 제어되는 O2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 10 내지 10000sccm, 바람직하게는 10 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241i 내지 241l)에 의해 제어되는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. O2 가스를 처리실(201) 내에 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 100초, 바람직하게는 5 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(207)의 온도는 처리실(201) 내의 온도가, 상술한 SiOC막 형성 공정에서의 웨이퍼(200)의 온도와 동일한 온도대, 즉, 예를 들어 실온 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 실온 이상 100℃ 이하의 범위 내의 온도로 되도록 설정한다. 고주파 전원(273)으로부터 막대 형상 전극(269, 270) 사이에 인가하는 고주파 전력은, 예를 들어 50 내지 1000W의 범위 내의 전력으로 되도록 설정한다.
이때, 처리실(201) 내에 흐르고 있는 가스는 플라즈마 상태로 여기된 O2 가스이고, 예를 들어 O 라디칼(O*) 등의 활성종을 포함하고 있다. 플라즈마 상태로 여기된 O2 가스는, 활성화된 상태에서 처리실(201) 내의 부재의 표면에 대해 공급된다. 주로 이 활성종에 의해, 상술한 SiOC막 형성 공정에서 처리실(201) 내의 부재의 표면 상에 형성된 SiOC막을 포함하는 퇴적물에 대해 개질 처리가 행해진다. 이 활성종이 갖는 에너지는, 예를 들어 상술한 SiOC막 형성 공정에서의 열적으로 활성화된 H2O 가스가 갖는 에너지보다도 높다. 활성종의 에너지를 퇴적물에 부여함으로써, SiOC막을 포함하는 퇴적물을 더욱 산화하여 개질할 수 있다. 즉, 퇴적물의 산화의 정도를 높일 수 있다. 구체적으로는, 활성종의 에너지를 퇴적물에 부여함으로써, SiOC막을 포함하는 퇴적물 중에 포함되는 Si-C 결합 등의 적어도 일부가 분리된다. 활성종인 O*은 C와의 결합이 분리된 Si의 남은 결합수와 결합된다. Si와 분리된 C는, 예를 들어 일산화탄소(CO) 가스나 이산화탄소(CO2) 가스로 되어 퇴적물 중으로부터 탈리한다. 이들의 반응은, 활성종이 갖는 높은 에너지에 의해, 웨이퍼 배열 외 영역의 비교적 온도가 낮은 영역에서도 발생시킬 수 있다. 즉, 웨이퍼 배열 외 영역의 C가 보다 고농도로 유지된 산화 불충분의 퇴적물에 대해서도 상기 반응을 발생시킬 수 있다. 이와 같은 플라스마 화학 반응(플라즈마 처리)에 의해, SiOC막을 포함하는 퇴적물은 적어도 일부의 C가 탈리하여 C 농도가 저하된 SiOC 성분이나, C 농도가 불순물 레벨 이하로 된 SiO 성분을 포함하는 퇴적물, 즉 보다 산화가 진행된 퇴적물로 변화된다(개질된다).
이상과 같이, 퇴적물의 개질은 퇴적물에 포함되는 C 중 적어도 일부를 퇴적물로부터 탈리시킴으로써 행해진다. 이때, 퇴적물 중의 C 농도가 적어도 불순물 레벨 이하로 될 때까지 퇴적물에 포함되는 C를 탈리시키는 것이 바람직하다. 불순물 레벨 이하는 수％ 이하의 농도이며, 예를 들어 5％ 이하의 농도이다. 즉, 퇴적물을 개질함으로써, 퇴적물에 포함되는 C를 함유하는 산화막(SiOC막)을, C를 함유하지 않은 산화막(SiO막), 또는 적어도 개질 처리 전의 SiOC막보다도 C 농도가 낮은 C를 함유하는 산화막(SiOC막)이며, 예를 들어 C 농도가 불순물 레벨 이하인 산화막(SiO막)으로 변화시킨다. 또한, 상기 개질에 의해, 퇴적물 중에 포함되는 수분을 제거시키지 않고, 퇴적물 중의 수분의 대부분을 퇴적물 중에 잔류시킨 상태로 한다.
또한, O2 가스와 동시에 흘리는 N2 가스는, 플라즈마의 착화를 어시스트하는 어시스트 가스로서 작용하고 있어도 된다. 또한, N2 가스는 플라즈마 중에서의 O2 가스의 해리를 어시스트하는 어시스트 가스로서 작용해도 된다. 단, O2 가스는 어시스트되는 일 없이 플라즈마 상태로 할 수 있다. 이를 근거로 하여, O2 가스를 단독으로 버퍼실(237) 내에 공급하여 플라즈마 상태로 여기하고, 플라즈마 상태로 된 O2 가스를 처리실(201) 내에 공급해도 된다.
(잔류 가스 제거)
SiOC막을 포함하는 퇴적물이 개질된 후, 고주파 전원(273)으로부터 막대 형상 전극(269, 270) 사이로의 고주파 전력의 인가를 정지한다. 또한, 밸브(243h)를 폐쇄하여 O2 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 개방된 상태로 하여, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 반응에 기여한 후의 O2 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다(잔류 가스 제거). 또한, 밸브(243i 내지 243l)는 개방된 상태로 하여, 불활성 가스로서의 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 퇴적물의 개질에 기여한 후의 O2 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행해지는 스텝 2b에서 악영향이 발생하는 일은 없다. 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예를 들어 반응관(203)[처리실(201)]의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 스텝 2b에서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
개질 가스로서는 O2 가스 외에, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 아산화질소(N2O) 가스 등의 O 함유 가스를 이용해도 된다. 불활성 가스로서는 N2 가스 외에, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 이용해도 된다. 이들의 불활성 가스는 상술한 어시스트 가스로서도 이용할 수 있다.
[스텝 2b]
(HF 가스 공급)
스텝 1b이 종료되어, 처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 밸브(243d)를 개방하여 가스 공급관(232d) 내에 HF 가스를 흘린다. HF 가스는 MFC(241d)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급 구멍(250d)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 부재의 표면의, 스텝 1b에서 개질된 퇴적물에 대해 HF 가스가 공급되게 된다(HF 가스 공급). 이때 동시에, 밸브(243l)를 개방하여 가스 공급관(232l) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘린다. N2 가스는 MFC(241l)에 의해 유량 조정되어, HF 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
또한 이때, 밸브(243d)를 통해 노즐(249d)로부터 HF 가스를 공급하는 것에 추가하여, 또는 이 대신에, 밸브(243e)를 통해 노즐(249a)로부터 HF 가스를 공급해도 된다. 즉, 밸브(243e)를 개방하여 MFC(241d)에 의해 유량 조정하면서, 분기된 가스 공급관(232d)을 통해 가스 공급관(232a) 내에 HF 가스를 흘린다. HF 가스는 가스 공급 구멍(250a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다(HF 가스 공급). 이때 동시에, 밸브(243i)를 개방하여 가스 공급관(232i) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘린다. N2 가스는 MFC(241i)에 의해 유량 조정되어, HF 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
또한, 노즐(249b, 249c) 내나 버퍼실(237) 내로의 HF 가스의 침입을 방지하기 위해, 밸브(243j, 243k)를 개방하여 가스 공급관(232j, 232k) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 가스 공급관(232b, 232c), 노즐(249b, 249c), 버퍼실(237)을 통해 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(244)를 적절하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 13330㎩, 바람직하게는 133 내지 2666㎩의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(241d)에 의해 제어되는 HF 가스의 공급 유량은, 예를 들어 500 내지 3000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241i 내지 241l)에 의해 제어되는 N2 가스의 공급 유량은 총량으로 하여, 예를 들어 500 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 또한, N2 가스의 총공급 유량에 대한 HF 가스의 총공급 유량의 비[HF 가스의 공급 유량(sccm)/N2 가스의 총공급 유량(sccm)]가, 0.1 내지 1.0, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.3의 범위 내의 유량비로 되도록 한다. 이러한 비율을 높게 하면, 처리실(201) 내의 부재에 퇴적된 퇴적물의 제거 레이트(에칭 레이트)를 높게 할 수 있다. 또한, N2 가스를 공급하지 않고 HF 가스를 단독으로 공급해도 된다. 단, HF 가스의 비율을 100％로 하거나 과도하게 높이면, HF 가스에 의해 각 부재가 손상을 받기 쉬워져 버리는 경우가 있다. 따라서, 그와 같은 우려가 있는 경우에는, 상기와 같이 HF 가스와 함께 N2 가스를 공급하여, HF 가스와 N2 가스의 유량 비율이 0.1 내지 1.0, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.3의 범위 내의 유량 비율로 되도록 하는 것이 좋다. HF 가스를 처리실(201) 내에 공급하는 시간은, 예를 들어 1 내지 120분, 바람직하게는 10 내지 120분의 범위 내의 시간으로 한다.
또한 이때, 히터(207)의 온도는 처리실(201) 내의 온도가, 스텝 1b에서의 처리실(201) 내의 온도와 동일한 온도대, 즉, 예를 들어 실온 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 실온 이상 100℃ 이하의 범위 내의 온도로 되는 온도로 설정한다. 처리실(201) 내의 온도가 200℃를 초과하면, 처리실(201) 내의 부재에 퇴적된 퇴적물이 수축하여 일부가 박리되고, 예를 들어 하방으로 낙하하여 노구 부근에 저류되어 버리는 경우가 있다. 이와 같이, 박리ㆍ낙하한 퇴적물은 파티클의 원인으로 되는 경우가 있다. 처리실(201) 내의 온도를 200℃ 이하로 함으로써, 이를 해소하는 것이 가능해진다. 처리실(201) 내의 온도를 150℃ 이하, 나아가서는 100℃ 이하로 함으로써, 퇴적물의 수축이 한층 더 일어나기 어려워져, 파티클의 발생을 보다 한층 억제할 수 있다. 또한, 후술하는 HF 가스와 개질된 퇴적물의 열화학 반응은 퇴적물 중에 포함되는 수분(H2O)의 개재에 의해, 즉 수분이 트리거로 되어 기립된다. 수분의 개재 없이는, 이러한 열화학 반응을 진행시키는 것은 곤란하다. 처리실(201) 내의 온도를 실온 이상으로 함으로써 퇴적물로부터 충분한 양의 수분을 방출시킬 수 있고, HF 가스와 퇴적물의 열화학 반응이 촉진되어, 처리실(201) 내의 부재로부터 퇴적물을 제거할 수 있다. 따라서, 처리실(201) 내의 온도는 실온 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 실온 이상 100℃ 이하의 범위 내의 어느 하나의 온도로 하는 것이 좋다.
처리실(201) 내에 공급된 HF 가스는 열로 활성화되어, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 처리실(201) 내의 부재, 즉 반응관(203)의 내벽, 매니폴드(209)의 내벽, 처리실(201) 내에 설치된 보트(217) 등의 부재의 표면에 퇴적되고, 또한 스텝 1b에 의해 개질된 퇴적물에 대해, 열로 활성화된 HF 가스가 공급되게 된다. 이에 의해, 논플라즈마의 분위기 하에서, 개질된 퇴적물에 포함되는 SiO 성분 등이, 열로 활성화된 HF 가스와 열화학 반응을 일으켜, 실리콘불화물(SiF4)이나 H2O 등으로 되어 가스화됨으로써, 각 부재에 퇴적된 퇴적물이 제거된다. 이때, 퇴적물로부터 방출되는 수분이, 열화학 반응을 일으키는 트리거로 되는 것은 상술한 바와 같다.
(잔류 가스 제거 및 퍼지)
그 후, 밸브(243d)를 폐쇄하여 노즐(249a)로부터 HF 가스를 공급하고 있었을 때에는 밸브(243e)를 폐쇄하여 HF 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 개방된 상태로 하여, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 반응에 기여한 후의 HF 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다(잔류 가스 제거). 또한, 밸브(243i 내지 243l)는 개방된 상태로 하여, 불활성 가스로서의 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 개질된 퇴적물의 제거에 기여한 후의 HF 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다(퍼지).
에칭 가스로서는 HF 가스 외에, 불소(F2) 가스, 불화질소(NF3) 가스 및 불화염소(ClF3) 가스 등의 F 함유 가스를 이용해도 된다. 혹은, HF 가스에 F2 가스를 더 첨가하는 등, 상기 몇 개의 가스를 복수 조합하여 이용해도 된다. 에칭 가스로서, F 함유 가스에 F를 포함하지 않는 가스(F 비함유 가스), 예를 들어 상술한 O 함유 가스 등을 첨가한 가스를 이용해도 된다. 이들에 의해, 클리닝 레이트를 더욱 향상시킬 수 있다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 상기에 예로 든 각종 희가스를 이용해도 된다.
(대기압 복귀)
처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지된 후에도 밸브(243i 내지 243l)를 개방된 상태로 하여, 가스 공급관(232i 내지 232l) 각각으로부터 불활성 가스로서의 N2 가스를 처리실(201) 내에 계속해서 공급함으로써, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 매니폴드(209)의 하단이 개구됨과 더불어, 빈 보트(217)가 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다.
(4) 본 실시 형태에 관한 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 따르면, 스텝 1b에서, 처리실(201) 내에 개질 가스를 공급한다. 이에 의해, 처리실(201) 내의 부재 표면에 퇴적된 퇴적물이 개질되어, 다음 스텝 2b에서 퇴적물을 효율적으로 제거할 수 있다.
상술한 성막 처리(뱃치 처리)가 소정 횟수 실시되면, 상기와 같은 퇴적물이 처리실 내의 부재에 퇴적된다. 예를 들어, 이러한 퇴적물의 두께가 소정값을 초과하면, 퇴적물의 일부가 박리ㆍ낙하되어 파티클의 원인으로 되어 버리는 경우가 있다. 이를 개선하기 위해, 처리실 내에 F 함유 가스 등의 에칭 가스를 공급하여, 처리실 내의 부재에 퇴적된 퇴적물을 제거하여 파티클의 발생을 억제하는 클리닝 공정이 행해지는 경우가 있다.
그러나, 높은 에칭 내성을 갖는 SiOC막의 성막 중에 처리실 내의 부재에 퇴적된 퇴적물은, 예를 들어 F 함유 가스 등의 에칭 가스에 대한 내성이 높아, 클리닝에 의해 제거되기 어려운 경우가 있다. 특히, 상술한 웨이퍼 배열 외 영역에서는 C가 보다 고농도로 유지된 퇴적물이 두껍게 퇴적되어 있어, 클리닝에 의한 제거가 보다 한층 곤란해질 우려가 있다. 이로 인해, 클리닝의 효율이 저하되거나, 퇴적물이 완전히 제거되지 않았던 경우가 있다.
본 실시 형태에서는, 스텝 1b에서 퇴적물이 개질됨으로써, 퇴적물에 포함되는 SiOC막을, 적어도 개질 처리 전의 SiOC막보다도 C 농도가 낮은 SiOC막으로 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 퇴적물의 F 함유 가스에 대한 내성이 저하되어, 스텝 2b에서 퇴적물을 효율적으로 제거할 수 있다. 개질된 퇴적물 중의 C 농도를 불순물 레벨 이하로 하면, 스텝 2b에서의 퇴적물의 제거 레이트(클리닝 레이트)를, C를 포함하지 않는 퇴적물의 제거 레이트와 동등한 정도로 높이는 것도 가능하다.
본 실시 형태와 같이, 개질 가스로서, O2 가스 등의 O 함유 가스를 플라즈마 상태로 여기하여 처리실(201) 내에 공급하는 예에서는, SiOC막의 성막 중에 열화학 반응에 의해 산화된 퇴적막을, 플라스마 화학 반응(플라즈마 처리)에 의해, 보다 높은 에너지를 갖는 활성종으로 더욱 산화한다. 이에 의해, 적어도 일부의 C가 퇴적물 중으로부터 탈리하여, C 농도가 낮고, 보다 산화 정도가 진행된 상태로 퇴적물을 개질할 수 있다. 따라서, 퇴적물을 효율적으로 제거할 수 있어, 클리닝의 시간이 단축되어 클리닝 효율을 높일 수 있다. 또한, 처리실(201) 내의 파티클을 저감시켜, 웨이퍼(200) 상에의 부착을 억제할 수 있다.
플라즈마 상태로 여기한 O2 가스는, 예를 들어 C-C 결합을 갖는 중합체 등의 유기계 화합물의 에칭 제거 등에 유효한 것이 알려져 있다. 그러나, 본 실시 형태에 있어서의 퇴적물은 Si-C 결합을 갖는 무기계 화합물이 주성분으로 된 퇴적물이다. 또한, 스텝 1b에서의 제거 대상물은 퇴적물 중의 Si-C 결합을 갖는 무기계 화합물에 있어서의 C이다. 스텝 1b에서는, O2 가스에 의한 유기계 화합물의 에칭 제거와는 다른, 상술한 바와 같은 메커니즘에 의해, 예를 들어 퇴적물 자체를 제거하지 않고, 퇴적물 중의 C를 제거하고 있다. 이와 같이, 우선, 스텝 1b에서는 퇴적물 중의 C를 제거하여 퇴적물을 개질하고, 스텝 2b에서는 이 개질된 퇴적물을 HF 가스에 의해 제거한다.
(b) 본 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 따르면, 스텝 2b에서, 처리실(201) 내에 HF 가스를 공급하여, 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거한다. 퇴적물은 스텝 1b에 의해 개질되어, 개질 전의 퇴적물보다도 C 농도가 저하된 상태로 되어 있다. 이 때문에, 예를 들어 논플라즈마의 분위기 하이어도 높은 클리닝 레이트(에칭 레이트)로, 또한 퇴적물의 잔사 등의 잔류를 억제하면서, 퇴적물을 제거할 수 있다. 이와 같이, 논플라즈마의 분위기 하에서 열화학 반응에 의해 퇴적물을 제거함으로써, HF 가스에 의한 반응이 비교적 매끄럽게 진행되어, 처리실(201) 내의 각 부재에 대한 손상을 억제하면서 퇴적물을 제거할 수 있다. 따라서, 처리실(201) 내의 부재의 손상을 저감시켜 장수명화를 도모할 수 있다.
(c) 본 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 따르면, 스텝 2b에서, 처리실(201) 내의 온도를 실온 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 실온 이상 100℃ 이하의 범위 내의 온도로 한다. 이에 의해, 퇴적물의 박리ㆍ탈락을 억제하면서 퇴적물로부터 수분을 방출시켜, 파티클을 억제하면서 퇴적물을 제거하는 열화학 반응을 일으키게 할 수 있다. 또한, 클리닝 공정에서의 처리실(201) 내의 온도를 성막 공정에서의 웨이퍼(200)의 온도와 동일하게 할 수 있다. 따라서, 성막 공정과 클리닝 공정 사이에서 승온이나 강온 등의 온도 변경을 행할 필요가 없어, 전체적인 클리닝 시간을 단축할 수 있다. 이에 의해, 기판 처리 장치의 가동 정지 시간을 저감시킬 수 있어, 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.
(d) 본 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 따르면, 쇼트 노즐로서 구성된 노즐(249d)에 의해 처리실(201) 내에 HF 가스를 공급한다. 이에 의해, 웨이퍼 배열 외 영역인 처리실(201) 내의 비교적 하방, 즉 노구 부근의 영역에 HF 가스를 분출시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼 배열 외 영역의 부재에 퇴적된 퇴적물의 제거가 보다 촉진된다.
(e) 본 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 따르면, 쇼트 노즐로서 구성된 노즐(249d)에 의해 HF 가스를 공급함으로써, HF 가스의 노즐 내의 경로를 짧게 할 수 있어, HF 가스에 의한 노즐(249d)의 손상을 저감시켜, 장수명화를 도모할 수 있다.
(f) 본 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 따르면, BTCSM 가스를 공급하는 노즐(249a)을 이용하여 HF 가스를 처리실(201) 내에 공급한다. 이에 의해, BTCSM 가스의 공급 시에, 노즐(249a) 내에 C 및 Cl를 포함하는 Si 함유층이 형성되어 버렸다고 해도, 이를 제거할 수 있다.
(g) 본 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 따르면, 노즐(249b, 249c)을 이용하지 않고 처리실(201) 내에 HF 가스를 공급한다. 이에 의해, 노즐(249b, 249c)의 HF 가스에 의한 손상을 방지하여 장수명화를 도모할 수 있다. 또한, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시 형태의 기판 처리 장치는 노즐(249b, 249c)로부터도 HF 가스를 공급 가능하게 구성되어 있다. 이에 의해, 가스종의 추가나 교체 시 등에 장치 운용의 자유도를 확보할 수 있다.
(h) 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 따르면, SiOC막 형성 공정의 스텝 1a에서, 원료 가스로서 BTCSM 가스를 웨이퍼(200)에 대해 공급한다. 이와 같이, Si, C, Cl를 포함하여 Si-C 결합을 갖는 원료 가스, 특히 1 분자 중에 C, Cl 및 적어도 2개의 Si를 포함하여 Si-C 결합을 갖는 원료 가스를 이용함으로써, 고농도로 C가 함유된 막, 즉 SiOC막을 형성할 수 있다. 또한, SiOC막 중의 C 농도를 고정밀도로 제어할 수 있다. 따라서, 예를 들어 에칭 내성이 높고, 유전율이 낮은 SiOC막을 얻을 수 있다.
본 실시 형태와 같이, 예를 들어 200℃ 이하의 저온 조건 하에서, 촉매 가스를 이용하여 SiO막 등의 박막을 형성한 경우, 예를 들어 1％ 농도의 불산(1％ HF 수용액) 등에 의한 습식 에칭 레이트(이후, WER이라고도 함)가 높은 막, 즉 에칭 내성이 낮은 막이 형성되기 쉽다. 막 중에 C를 함유시키면, 막의 에칭 내성을 높일 수 있지만, 저온 조건 하에서는 SiO막 중에 C가 도입되기 어렵다.
따라서, 본 실시 형태에서는 BTCSM 가스를 원료 가스로서 이용한다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 상에 초기층으로서 제1 층을 형성하는 단계에서, 제1 층 중에 BTCSM 가스 중의 Si-C 결합을 유지한 상태에서 C를 도입시키는 것 등을 하여 C를 함유시킬 수 있다. 따라서, 충분한 C 농도를 갖는 SiOC막을 형성할 수 있다. 또한, SiOC막 중의 C 농도를 고정밀도로 제어할 수 있다. 따라서, 예를 들어 에칭 내성이 높고, 유전율이 낮은 SiOC막을 얻을 수 있다.
(i) 본 실시 형태의 기판 처리 장치는 원료 가스, 촉매 가스, O 함유 가스, F 함유 가스 등의 각 가스에 대해 복수의 가스 공급 라인을 구비하고 있어도 되고, 분자 구조가 각각 다른 복수 종류의 가스 중에서 특정한 가스를 선택하여 공급 가능하게 구성되어 있어도 된다. 이와 같은 장치 구성으로 함으로써, 원하는 막 조성 등에 따라, 복수 종류의 가스 중에서 특정한 원료 가스나 촉매 가스나 O 함유 가스나 F 함유 가스를 선택하여 공급하는 것이 용이해진다. 따라서, 1대의 기판 처리 장치에서 다양한 조성비, 막질의 박막을 범용적으로, 또한 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한, 가스종의 추가나 교체 시 등에 장치 운용의 자유도를 확보할 수 있다.
(j) 본 실시 형태의 기판 처리 장치에서는 상술한 C 함유막 등의 박막의 성막에 이용되는 프로세스 레시피나 성막 후의 처리실(201) 내의 클리닝 처리에 이용되는 클리닝 레시피(처리 수순이나 처리 조건이 기재된 프로그램)를, 각 가스의 종류마다, 즉 다른 가스계마다 미리 복수 준비해 둘 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 기판 처리 장치에서는, 다른 처리 조건마다 복수의 프로세스 레시피나 클리닝 레시피를 준비해 둘 수 있다. 이들에 의해, 원하는 막 조성 등에 따라, 복수 종류의 가스 중에서 특정한 원료 가스나 촉매 가스나 O 함유 가스나 F 함유 가스를 선택하여 공급하는 것이 용이해진다. 오퍼레이터는 복수의 프로세스 레시피나 클리닝 레시피 중에서 원하는 막 조성 등에 따라, 적정한 프로세스 레시피나 클리닝 레시피를 적절히 선택하여, 성막 처리나 클리닝 처리를 실행하면 된다. 따라서, 1대의 기판 처리 장치에서 다양한 조성비, 막질의 박막을 범용적으로, 또한 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한, 형성하는 다양한 조성비, 막질의 박막에 따라, 적절한 클리닝을 행할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 조작 부담(처리 수순이나 처리 조건의 입력 부담 등)을 저감시킬 수 있어, 조작 미스를 회피하면서, 기판 처리를 신속히 개시할 수 있게 된다.
(5) 본 실시 형태의 변형예
다음으로, 본 실시 형태의 변형예에 대해, 도 8의 (b)를 이용하여 설명한다.
상술한 클리닝 공정에서는, 스텝 1b와 스텝 2b를 포함하는 사이클을 1회만 행하는 예에 대해 주로 설명하였지만, 본 실시 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스텝 1b와 스텝 2b를 포함하는 사이클을 복수회 반복해서 행하도록 해도 된다.
본 변형예의 클리닝 공정에서는 SiOC막 형성 공정을 행한 후의 처리실(201) 내에, 개질 가스로서의 O2 가스를 플라즈마 상태로 여기하여 공급하여, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 퇴적된 SiOC막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 공정과, 에칭 가스로서의 HF 가스를 공급하여, 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수(n회), 예를 들어 복수회 반복한다. 이때의 처리 조건은 상술한 스텝 1b, 2b와 동일한 처리 조건으로 할 수 있다.
이와 같이, O2 가스에 의해 퇴적물을 개질하여 퇴적물 중의 C 농도를 저하시키는 공정과, O2 가스에 의해 개질된 퇴적물을 HF 가스에 의해 제거하는 공정을 교대로 반복함으로써, 사이클을 1회만 행하는 상술한 시퀀스보다도, 보다 한층 퇴적물이 제거되기 쉬워진다.
즉, O2 가스에 의한 퇴적물의 개질 효과가 한정적, 즉 퇴적물의 표층부에 머무르는 경우이어도, 퇴적물의 개질된 표층부를 HF 가스에 의해 제거한 후, 노출된 미개질 부분의 퇴적물을 O2 가스에 의해 더욱 개질시킬 수 있다. 이를 반복함으로써, 보다 확실하게 퇴적물을 잔사 없이 제거할 수 있다. 또한, 1회의 O2 가스 공급 공정에서 퇴적물의 전체를 개질하는 경우보다, 소정 깊이마다 퇴적물을 서서히 개질하고, 그때마다 제거해 가는 쪽이, 전체적으로 본 O2 가스 공급 공정이나, 클리닝 공정 전체의 소요 시간이 단축되는 경우도 있다. 예를 들어, 퇴적물이 비교적 두껍게 퇴적되어 있는 경우 등에는, 사이클을 복수회 반복해서 행하는 본 변형예의 방법이 특히 유효해진다. 따라서, 클리닝 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
<제2 실시 형태>
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다.
(1) 클리닝 공정
상술한 실시 형태에서는, 클리닝 공정의 스텝 2b에 있어서 HF 가스를 처리실(201) 내에 공급할 때, 처리실(201)의 압력을 일정하게 하는 예에 대해 설명하였다. 본 실시 형태에 있어서는, HF 가스 공급 시에 처리실(201) 내의 압력을 변동시키는 점이 상술한 실시 형태와는 다르다. 본 실시 형태에 있어서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 도 1, 도 2에 도시하는 기판 처리 장치를 이용한다. 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 9, 도 10에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 처리실(201) 내에 개질 가스로서의 O2 가스를 플라즈마 상태로 여기하여 공급하여, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 퇴적된 SiOC막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 공정과(스텝 1c), 처리실(201) 내에 에칭 가스로서의 HF 가스를 공급하여, 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수, 예를 들어 1회 행하고, HF 가스를 공급하는 공정에 있어서, 처리실(201) 내로의 HF 가스의 공급을 유지한 상태에서, 처리실(201) 내의 압력을 제1 압력대로부터 제2 압력대로 변화시키는 공정과(스텝 2c), 처리실(201) 내의 압력을 제2 압력대로부터 제1 압력대로 변화시키는 공정(스텝 3c)을 포함하는 세트를 소정 횟수 행하는 예에 대해 설명한다.
이때, HF 가스를 공급하는 공정에서는, 처리실(201) 내의 압력을 제2 압력대로 변화시킨 후에 제1 압력대로 변화시킬 때에는, 처리실(201) 내의 압력을 제2 압력대로 유지하지 않고 제1 압력대로 변화시키고, 처리실(201) 내의 압력을 제1 압력대로 변화시킨 후에 제2 압력대로 변화시킬 때에는, 처리실(201) 내의 압력을 제1 압력대로 유지하지 않고 제2 압력대로 변화시키는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서는, SiOC막 형성 공정을, 예를 들어 상술한 실시 형태의 SiOC막 형성 공정과 마찬가지로 행할 수 있다. 또한 본 실시 형태에서는, 클리닝 공정에서의 스텝 1c를, 예를 들어 상술한 실시 형태의 스텝 1b와 마찬가지로 행할 수 있다. 따라서, 본 시퀀스가 상술한 실시 형태의 시퀀스와 다른 것은, 압력을 변동시키면서 HF 가스의 공급을 행하는 스텝 2c, 3c뿐이다. 이하, 주로 본 실시 형태의 스텝 2c, 3c에 대해 설명한다.
(HF 가스 공급)
스텝 1c가 종료된 후, 상술한 실시 형태의 스텝 2b에서의 HF 가스의 공급과 마찬가지로 하여, 처리실(201) 내에 에칭 가스로서의 HF 가스 및 불활성 가스로서의 N2 가스를 공급한다. HF 가스 및 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급은, 적어도 클리닝 처리가 종료될 때까지의 동안 일정한 유량을 유지한 상태에서 계속해서 행해진다.
[스텝 2c]
(압력 상승)
상기와 같이, 일정한 공급 유량으로 HF 가스 및 N2 가스의 공급을 유지하면서, APC 밸브(244)를 적절하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 제1 압력대에 포함되는 소정 압력인 제1 압력으로부터, 제2 압력대에 포함되는 소정 압력인 제2 압력으로 변화시킨다. 제1 압력대의 압력 범위는, 예를 들어 13 내지 2666㎩(0.1 내지 20Torr)로 하고, 제1 압력은, 예를 들어 133㎩(1Torr)로 한다. 제2 압력대의 압력 범위는, 예를 들어 5320 내지 13330㎩(40 내지 100Torr)로 하고, 제2 압력은, 예를 들어 6650㎩(50Torr)로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 이와 같이 변화시키기 위해서는, APC 밸브(244)의 밸브 개방도를 줄여(밸브를 폐쇄하는 방향으로 변화시켜) HF 가스 및 N2 가스의 배기관(231)으로부터의 배기 유량을 감소시키고, 압력 센서(245)에 의해 검출된 처리실(201) 내의 압력 정보를 피드백하면서, 처리실(201) 내의 압력이 제1 압력(저압)으로부터 제2 압력(고압)으로 상승하도록 제어한다. 이때, 제1 압력으로부터 제2 압력에 도달할 때까지의 시간이, 예를 들어 1 내지 180초, 바람직하게는 50 내지 70초가 되도록 APC 밸브(244)의 밸브 개방도를 조정한다.
[스텝 3c]
(압력 강하)
처리실(201) 내의 압력이 제2 압력에 도달하면, 계속해서 일정한 공급 유량으로 HF 가스 및 N2 가스의 공급을 유지하면서, APC 밸브(244)를 적절하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 제2 압력대에 포함되는 제2 압력으로부터 제1 압력대에 포함되는 제1 압력으로 변화시킨다. 처리실(201) 내의 압력을 이와 같이 변화시키기 위해서는, 압력 센서(245)에 의해 처리실(201) 내의 압력이 제2 압력에 도달한 것이 검출되면, APC 밸브(244)의 밸브 개방도를 늘리는(밸브를 개방하는 방향으로 변화시키는) 동작을 개시한다. 그리고, APC 밸브(244)의 밸브 개방도를 늘림으로써 HF 가스 및 N2 가스의 배기관(231)으로부터의 배기 유량을 증가시키고, 압력 센서(245)에 의해 검출된 처리실(201) 내의 압력 정보를 피드백하면서, 처리실(201) 내의 압력이 제2 압력(고압)으로부터 제1 압력(저압)으로 강하하도록 제어한다. 이때, 제2 압력으로부터 제1 압력에 도달할 때까지의 시간이, 예를 들어 1 내지 180초, 바람직하게는 80 내지 100초가 되도록 APC 밸브(244)의 밸브 개방도를 조정한다.
스텝 3c에 있어서는, 처리실(201) 내의 압력이 제2 압력에 도달하면, 처리실(201) 내의 압력을 제2 압력대로 유지하지 않고, 즉시 제1 압력대로 변화시키는 것이 바람직하다. 또한, 이 후에 행해지는 스텝 2c에 있어서 처리실(201) 내의 압력을 제1 압력으로부터 제2 압력으로 변화시킬 때에도, 처리실(201) 내의 압력을 제1 압력대로 유지하지 않고, 제2 압력대로 변화시키는 것이 바람직하다.
상술한 웨이퍼 배열 외 영역은 각 부재 사이의 간극이 좁게 뒤얽힌 구조로 되어 있다. 이와 같이, 웨이퍼 배열 외 영역에 위치하는 부재에는 보다 두껍고 견고한 퇴적물이 퇴적되기 쉬움에도 불구하고, HF 가스 등의 에칭 가스가 돌아 들어가기 어려운 구조이다. 상기와 같이, 스텝 2c와 스텝 3c를 교대로 반복하여, 처리실(201) 내의 압력을 상하 이동시킴으로써, 이와 같은 좁은 간극에도 HF 가스가 돌아 들어가기 쉬워져, 보다 한층 클리닝 효율이 향상된다. 이때, 도 10에 도시한 바와 같이, 압력 상승의 시간을 짧게 하고, 압력 강하의 시간을 길게 함으로써, 보다 한층 클리닝 효율을 향상시킬 수 된다.
상기 스텝 2c, 3c의 양쪽에 있어서, 처리실(201) 내의 압력이나 HF 가스의 공급 시간 등을 제외한, HF 가스, N2 가스 등의 공급 유량, 처리실(201) 내의 온도 등의 처리 조건에 대해서는, 예를 들어 상술한 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 있어서의 처리 조건과 동일한 범위 내의 처리 조건으로 할 수 있다. 또한, 각 가스를 공급할 때에는, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 그때 불사용으로 되어 있는 노즐(249b, 249c)이나 버퍼실(237) 내로의 가스의 침입을 방지하는 N2 가스 공급을 적절히 행한다.
(소정 횟수 실시)
상술한 스텝 2c, 3c를 1세트로 하여, 이 세트를 소정 횟수 행함으로써, 처리실(201) 내의 각 부재의 퇴적물을 대략 완전히 제거할 수 있다. 이러한 세트의 실시 횟수는 복수회로 하는 것이 바람직하고, 예를 들어 20 내지 50회로 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 처리실(201) 내의 각 부재의 퇴적물이 대략 완전히 제거될 때까지 상술한 세트를 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
상술에 있어서, 스텝 2c(승압)와 스텝 3c(강압)의 개시 순서는 상관없다. 스텝 2c와 스텝 3c의 실시 시간은 적절히 조정할 수 있어, 모두 동일한 시간으로 할 수도 있다. 혹은, 어느 한쪽을 길게 할 수도 있다. 각 스텝 2c, 3c의 실시 시간 혹은 압력의 고저차를 조정하는 것 등을 하여, 각 스텝 2c, 3c에서의 압력 변화의 기울기를 적절히 변경해도 된다. 각 스텝 2c, 3c를 복수회 반복하는 동안에, 각 압력대의 범위 내에서 제1 압력이나 제2 압력을 변화시켜도 된다. 압력을 비선형적으로 변화시켜도 된다.
(잔류 가스 제거)
그 후, 상술한 실시 형태의 스텝 2b와 마찬가지로, HF 가스의 공급을 정지하고, 또한 처리실(201) 내로부터의 잔류 가스의 제거를 행한다. 또한 그 후, 상술한 실시 형태와 동일한 수순으로, 퍼지, 대기압 복귀 및 보트 언로드를 행하여, 본 실시 형태의 클리닝 처리를 종료한다.
이상, 스텝 1c 내지 3c를 포함하는 사이클을 1회만 행하는 예에 대해 주로 설명하였지만, 이 사이클을 복수회 반복해서 행해도 된다. 이 경우, 예를 들어 스텝 1c를 1회 행하고, 스텝 2c, 3c를 복수회 행한다고 하는 플로우를 복수회 반복하는 시퀀스로 할 수 있다.
(2) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 효과를 발휘하는 것 외에, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 따르면, 스텝 3c에서, 처리실 내(201)의 압력을 제2 압력(고압)으로부터 제1 압력(저압)으로 변화시킨다. 이에 의해, 웨이퍼 배열 외 영역에서의 좁은 간극 등으로도 HF 가스가 돌아 들어가기 쉬워져, 웨이퍼 배열 외 영역의 부재 상의 퇴적물의 클리닝 효율을 향상시켜, 퇴적물을 보다 확실하게 제거할 수 있다.
상술한 웨이퍼 배열 외 영역에 위치하는 부재, 즉 반응관(203)의 하단부 근방의 내벽, 매니폴드(209)의 내벽, 각 노즐(249a 내지 249d)의 하부, 버퍼실(237)의 하부, 시일 캡(219)의 상면, 회전축(255)의 측면, 단열판(218) 등은 비교적 뒤얽힌 좁은 간극만을 갖고, 각각이 배치되어 있다. 이로 인해, HF 가스가 돌아 들어가기 어려워, 웨이퍼 배열 외 영역에 위치하는 부재의 표면은 웨이퍼 배열 영역에 위치하는 부재 등의 표면에 비해, 퇴적물의 클리닝 효율이 떨어지는 경우가 있다. 또한, 웨이퍼 배열 외 영역의 부재 상의 퇴적물은 웨이퍼 배열 영역의 부재 상의 퇴적물보다도 두껍고, 또한 C 농도가 보다 높아, 보다 제거되기 어려운 경우가 있다.
HF 가스 등은 처리실(201) 내의 다양한 경로를 경유하여 노즐(249a 내지 249d)의 가스 공급 구멍(250a 내지 250d)으로부터 배기관(231)을 향해 흐른다. 이와 같은 가스류의 다과(多寡)를 몰 유속으로 나타낼 수 있다. 몰 유속은 단위 시간당, 단위 면적당 흐르는 소정 가스의 몰수이고, 예를 들어 "kmol/㎡ㆍs" 등의 단위로 표현된다. 즉, 몰 유속은 소정의 경로(가스의 유로)에서의 단면적을단위 시간당 통과하는 소정 가스(여기서는, HF 가스나 N2 가스)의 몰수를 단위 면적당으로 환산한 물리량이다. HF 가스 등의 몰 유속을 높일 수 있으면, 처리실 내의 가스류가 증대되어 클리닝 효율이 향상된다고 생각된다.
몰 유속은 가스가 흐르는 경로의 상류단과 하류단의 압력차에 비례하고, 가스가 흐르는 경로에서의 유동 저항에 반비례한다. 여기서는, HF 가스 등이 흐르는 경로의 상류단은 노즐(249a 내지 249d)의 가스 공급 구멍(250a 내지 250d), 하류단은 배기관(231)이라고 생각할 수 있다. 가스의 공급 유량이 일정하고 처리실(201) 내의 압력이 일정하면, 가스의 공급 유량과 배기 유량은 대략 일치한다고 생각해도 좋다. 따라서, 가스가 흐르는 경로의 압력차는 작고, 또한 그다지 변동도 되지 않아, 가스의 몰 유속은 낮은 값으로 안정되어 있다고 생각된다.
몰 유속은 유동 저항에 의해서도 영향을 받는다. 가스가 흐르는 경로에서의 유동 저항은, 예를 들어 처리실(201) 내의 각 부재의 표면 조도나 코너부의 곡률이나 각도, 그 경로(가스의 유로)의 직경(단면적) 등의, 가스의 흐름의 방해가 될 수 있는 각종 요인에 의해 증대된다. 예를 들어, 비교적 뒤얽힌 좁은 간극을 갖는 웨이퍼 배열 외 영역에서는 유동 저항이 높아져 버려, 가스의 몰 유속은 한층 저하된다고 생각된다.
본 실시 형태에서는 스텝 3c에서 처리실(201) 내의 압력을 강하시키면, HF 가스 및 N2 가스가 일정한 공급 유량인 것에 비해, 배기관(231)으로부터의 배기 유량을 크게 할 수 있다. 이에 의해, 노즐(249d) 등의 측의 압력보다 배기관(231)측의 압력이 저하되어 압력차가 증대되어, 각 경로에서의 HF 가스 등의 몰 유속이 향상된다. 몰 유속이 상승한 HF 가스의 흐름은 기세를 늘려, 웨이퍼 배열 영역뿐만 아니라 웨이퍼 배열 외 영역 등의 처리실(201) 내의 각처로 골고루 퍼진다. 이와 같이, 웨이퍼 배열 외 영역이 좁은 간극 등에도 HF 가스가 돌아 들어가기 쉬워짐으로써, 웨이퍼 배열 외 영역의 부재 상의 퇴적물의 클리닝 효율을 한층 향상시킬 수 있다.
(b) 본 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 따르면, 스텝 2c에서, 처리실(201) 내의 압력을 제1 압력(저압)으로부터 제2 압력(고압)으로 변화시키는 동안이어도, 적어도 웨이퍼 배열 영역의 부재 상의 퇴적물을 제거할 수 있다. 따라서, 스텝 2c에서는 스텝 3c의 전단계로서 처리실(201) 내의 압력을 상승시킬 뿐만 아니라, 일부의 부재 상의 퇴적물의 제거를 계속해서 행할 수 있어, 클리닝을 한층 효율적으로 행할 수 있다.
(c) 본 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 따르면, 스텝 2c, 3c를 교대로 반복함으로써, 웨이퍼 배열 외 영역과 웨이퍼 배열 영역의 클리닝 레이트(에칭 레이트)의 차가 저감된다. 이에 의해, 전체적인 퇴적물의 클리닝 레이트가 향상되어, 클리닝 시간이 단축되어, 효율적으로 클리닝을 행할 수 있다. 따라서, 처리실(201) 내의 퇴적물을 보다 확실하게 제거할 수 있다. 또한, 웨이퍼 배열 외 영역과 웨이퍼 배열 영역의 클리닝 레이트 차가 저감됨으로써, 웨이퍼 배열 외 영역의 퇴적물이 완전히 제거될 때까지 웨이퍼 배열 영역의 부재에 대해 과도한 오버 에칭이 가해져 버리는 것이 억제된다. 따라서, 부재의 손상을 저감시켜 장수명화를 도모할 수 있다.
(d) 본 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 따르면, 처리실(201) 내의 압력을 소정의 압력대로 유지하지 않고 압력을 변화시킨다. 이에 의해, 압력 유지가 불필요한 시간을 생략하여 각 스텝 2c, 3c의 반복 횟수를 증가시켜, 클리닝 시간을 한층 단축하여, 한층 효율적으로 클리닝을 행할 수 있다. 따라서, 기판 처리 장치의 가동 정지 시간을 단축할 수 있다.
(e) 본 실시 형태의 클리닝 시퀀스에 따르면, 스텝 2c의 압력 상승의 시간을 짧게 하고, 스텝 3c의 압력 강하의 시간을 길게 한다. 이에 의해, 소정의 클리닝 시간 내에서의 스텝 3c의 시간의 비율이 길어지고, 그동안, 웨이퍼 배열 외 영역의 부재 상의 퇴적물을 제거할 수 있어, 한층 효율적으로 클리닝을 행할 수 있다.
<다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태나 변형예로 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
상술한 실시 형태나 변형예에서는, 원료 가스나 산화 가스와 함께 촉매 가스를 공급함으로써, 저온 조건 하에서 SiOC막의 성막을 행하는 예에 대해 설명하였지만, 본 발명의 구성은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 촉매 가스를 이용하지 않고, 산화 가스로서의 O2 가스 등을 플라즈마 상태로 여기하여, 산화력을 높인 상태에서 웨이퍼(200)에 공급해도 된다. 단, 이 경우, SiOC 막 중으로부터 C가 탈리하지 않도록 고주파 전력을 낮게 설정하는 것 등을 하여, 산화 반응을 비교적 매끄럽게 진행시키도록 유의할 필요가 있다.
상술한 실시 형태 등에서는, SiOC막의 성막 후, 처리실(201) 내의 퇴적물을 클리닝 제거하는 예에 대해 설명하였지만, 본 발명의 구성은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, SiOC막의 성막 후에, 웨이퍼(200)의 온도를 상승시켜 어닐 처리를 행해도 된다. 이에 의해, SiOC막을, 보다 치밀하고 HF에 의한 에칭 내성이 높은 양질의 막으로 개질할 수 있다. 한편, 이와 같은 어닐 처리에 의해, 처리실(201) 내의 퇴적물도 마찬가지로 개질되어 에칭 내성이 높아진 상태로 되어 있어, 퇴적물의 HF 가스에 의한 클리닝 제거는 곤란해진다. 이와 같은 경우이어도, 본 발명을 적용함으로써, 플라즈마 여기한 O2 가스 등의 개질 가스에 의해 개질된 퇴적물을 HF 가스로 처리하기 때문에, 비교적 용이하게 처리실(201) 내로부터 퇴적물을 제거할 수 있다.
상기와 같은 어닐 처리는 SiOC막을 형성하는 공정을 행한 후에, SiOC막을 형성하는 공정에서의 웨이퍼(200)의 온도보다도 높은 온도에서 SiOC막을 열처리함으로써 행한다. 구체적으로는, 웨이퍼(200)의 온도를, 예를 들어 200℃ 이상 900℃ 이하, 바람직하게는 200℃ 이상 700℃ 이하, 보다 바람직하게는 200℃ 이상 600℃ 이하의 범위 내의 온도로 한다. 또한, 처리실(201) 내의 압력을 감압으로 하여, 처리실(201) 내를 산소 비함유의 분위기로 한다. 열처리 시간은, 예를 들어 1 내지 120분, 바람직하게는 10 내지 120분의 범위 내의 시간으로 한다. 이에 의해, SiOC 막 중으로부터, 수분이나 Cl 등의 불순물의 적어도 일부가 제거되어, 에칭 내성이 보다 높고, 유전율이 보다 낮은 박막이 얻어진다.
열 처리 시에는 처리실(201) 내에 소정 가스를 공급해도 된다. 이 경우, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 133 내지 101325㎩, 바람직하게는 10132 내지 101325㎩의 범위 내의 압력으로 할 수 있고, 소정 가스의 공급 유량을, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 할 수 있다. 소정 가스로서는, 예를 들어 N2 가스 등의 불활성 가스, 프로필렌(C3H6) 가스 등의 탄소 함유 가스, NH3 가스 등의 질소 함유 가스 등을 이용할 수 있다. 소정 가스로서, 탄소 함유 가스나 질소 함유 가스를 이용함으로써, SiOC막 중에 또한 C나 N를 함유(첨가)시킬 수 있어, 박막 중의 C 농도를 한층 고농도로 유지하거나, 박막 중으로부터 C를 탈리하기 어렵게 할 수 있다.
상술한 실시 형태 등에서는, 클리닝 공정에 있어서, O2 가스나 HF 가스를 처리실(201) 내에 공급하는 예에 대해 설명하였지만, 예를 들어 배기관(231)에 HF 가스를 공급하는 공급관을 접속하여, HF 가스를 배기관(231) 내에 직접 공급해도 된다. 이에 의해, 처리실(201) 내보다도 한층 저온에서, 퇴적물이 퇴적되기 쉬운 배기관(231) 내의 퇴적물을 보다 확실하게 제거할 수 있다. 마찬가지로, 배기관(231)에 O2 가스를 공급하는 공급관을 접속하여, O2 가스를 배기관(231) 내에 직접 공급해도 된다. 이때, 리모트 플라즈마 유닛 등을 별도 설치하면, 플라즈마 상태의 O2 가스를 보다 확실하게 배기관(231) 내에 도달시킬 수 있다.
상술한 실시 형태 등에서는, 클리닝 공정에 있어서, 어시스트 가스를 이용하여 O2 가스를 여기하는 예에 대해서도 서술하였지만, 이 경우에 있어서, O2 가스를 공급하는 노즐은 어시스트 가스를 공급하는 노즐과는 별개로 설치되어 있어도 된다. 또한, 이 경우에 있어서, O2 가스를 공급하는 노즐은 버퍼실(237) 외부에 설치되어 있어도 된다. 이 경우이어도, 가스 공급 구멍(250e)으로부터 플라즈마 상태에서 처리실(201) 내에 공급되는 어시스트 가스에 의해, 처리실(201) 내에 공급된 O2 가스를 플라즈마로 여기할 수 있다.
상술한 실시 형태 등에서는, 클리닝 공정에 있어서, 플라즈마 상태로 여기한 O2 가스로 퇴적물 중의 C를 탈리시키는 예에 대해 설명하였지만, 플라즈마를 이용하지 않아도 된다. 이 경우, 예를 들어 H2O2 가스나 O3 가스 등의 산화력이 높고, 활성한 가스를 이용함으로써 퇴적물 중의 C를 탈리시킬 수 있다. 또한, 높은 산화력을 얻을 수 있는 가스로서, O2 가스 등의 O 함유 가스와 H2 가스 등의 H 함유 가스를 함께 이용해도 된다.
상술한 실시 형태 등에서는, 클리닝 공정에 있어서, 개질 가스로서 O2 가스 등의 O 함유 가스를 플라즈마 상태로 여기하여 공급하는 예에 대해 설명하였지만, 이용 가능한 개질 가스는 이에 한정되지 않는다. 개질 가스로서, 예를 들어 수소(H) 함유 가스 등의 환원 가스를 플라즈마 상태로 여기하여 공급해도 되고, 불활성 가스 등을 플라즈마 상태로 여기하여 공급해도 된다. H 함유 가스로서는, 예를 들어 수소(H2) 가스, 중수소(D2) 가스 및 NH3 가스 등을 들 수 있다. 이들 H 함유 가스에 포함되는 H 라디칼(H*) 등의 활성종과, SiOC막을 포함하는 퇴적물 중 C가 반응하여, CH2 등의 CxHy 성분으로서 C가 퇴적물 중으로부터 탈리한다. 불활성 가스로서는, 예를 들어 N2 가스나, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 들 수 있다.
상술한 제2 실시 형태에서는, 클리닝 공정에 있어서, HF 가스 공급 공정에서 처리실(201) 내의 압력을 변동시키는 예에 대해 설명하였지만, O2 가스 공급 공정에서 압력을 변동시켜도 된다. 이에 의해, O2 가스가 처리실(201) 내의 각처로 골고루 퍼져, 웨이퍼 배열 외 영역에 위치하는 부재 상의 퇴적물도 보다 확실하게 산화되어, 제거하기 쉬운 상태로 할 수 있다.
상술한 실시 형태 등에서는, BTCSM 가스를 이용하여 SiOC막을 성막하는 예에 대해 설명하였지만, C를 포함하지 않는 원료 가스와, 이와는 별도로 탄소원으로 되는 탄소 함유 가스 등을 이용하여 SiOC막을 성막해도 된다. C를 포함하지 않는 원료 가스로서는, 예를 들어 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭:HCDS) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭:TCS) 가스, 실리콘테트라클로라이드(SiCl4, 약칭:STC) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭:DCS) 가스 및 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭:MCS) 가스 등을 이용할 수 있다. 탄소원으로 되는 탄소 함유 가스로서는, 트리에틸아민[(C2H5)3N] 가스, 디에틸아민[(C2H5)2NH] 가스, 모노에틸아민[(C2H5)NH2] 가스, 트리메틸아민[(CH3)3N] 가스 및 모노메틸아민[(CH3)NH2] 가스 등의 아민계 가스나, 프로필렌(C3H6) 가스, 에틸렌(C2H4) 가스 및 메탄(CH4) 가스 등의 탄화수소계 가스나, 모노메틸실란(CH3SiH3) 가스 등을 이용할 수 있다.
상술한 실시 형태 등에서는, SiOC막을 성막한 후의 처리실(201) 내를 클리닝하는 시퀀스예에 대해 설명하였지만, C를 포함하는 다른 Si계 박막을 성막한 후에도 상술한 실시 형태 등의 클리닝 시퀀스를 적용할 수 있다. C를 포함하는 Si계 박막으로서는, 상술한 SiOC막 외에, 예를 들어 실리콘탄화막(SiC), 실리콘탄질화 막(SiCN) 및 실리콘산탄질화막(SiOCN) 등을 들 수 있다. C를 포함하는 Si계 박막은 이들 탄소 함유막을 2종류 이상 포함하는 적층막이어도 된다. 이와 같은 적층막은, 예를 들어 SiOC막과 SiOCN막의 적층막이어도 되고, SiOC막과 SiCN막의 적층막이어도 된다. 혹은, 상기에 예로 든 것 중 1종류 이상의 탄소 함유막과, SiO막 등의 탄소를 포함하지 않는 박막의 적층막이어도 된다. 이 경우, SiO막은, 예를 들어 HCDS 가스 등을 원료 가스로 하고, 또한 H2O 가스, 피리딘 가스 등을 이용하여 성막된다.
상술한 각 실시 형태나 변형예의 방법에 의해 형성한 Si계 박막을, SWS(side wall spacer)로서 이용함으로써, 누설 전류가 적고, 가공성이 우수한 디바이스 형성 기술을 제공하는 것이 가능해진다.
상술한 각 실시 형태나 변형예의 방법에 의해 형성한 Si계 박막을, 에치 스토퍼로서 사용함으로써, 가공성이 우수한 디바이스 형성 기술을 제공하는 것이 가능해진다.
상술한 각 실시 형태나 변형예에 따르면, 플라즈마를 이용하지 않고 이상적 양론비의 Si계 박막을 형성할 수 있다. 이것으로부터, 예를 들어 DPT의 SADP막 등, 플라즈마 손상을 우려하는 공정으로의 적응도 가능해진다.
상술한 실시 형태 등의 클리닝 시퀀스는 이들의 Si계 박막을 성막하는 경우로 한정되지 않고, 예를 들어 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 등의 금속 원소와, C를 포함하는 금속탄화막(메탈카바이드), 금속산탄화막(메틸옥시카바이드) 등의 금속계 박막을 성막하는 경우에도 적용할 수 있다.
이들 각종 박막의 성막에 이용되는 프로세스 레시피나 성막 후의 처리실(201) 내의 클리닝 처리에 이용되는 클리닝 레시피(처리 수순이나 처리 조건이 기재된 프로그램)는 기판 처리나 클리닝 처리의 내용(형성하는 박막의 막종, 조성비, 막질, 막 두께, 퇴적물의 조성이나 두께 등)에 따라, 각각 개별로 준비하는(복수 준비하는) 것이 바람직하다. 그리고, 기판 처리나 클리닝 처리를 개시할 때, 그들의 처리의 내용에 따라, 복수의 프로세스 레시피나 클리닝 레시피 중에서 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 소정의 처리의 내용에 따라서 개별로 준비된 복수의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체[외부 기억 장치(123)]를 통해, 기판 처리 장치가 구비하는 기억 장치(121c) 내에 미리 저장(인스톨)해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 소정의 처리를 개시할 때, 기판 처리 장치가 구비하는 CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서 처리의 내용에 따라, 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 1대의 기판 처리 장치에서 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 박막을 범용적으로, 또한 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 조작 부담(처리 수순이나 처리 조건의 입력 부담 등)을 저감시킬 수 있어, 조작 미스를 회피하면서, 기판 처리를 신속히 개시할 수 있게 된다.
상술한 프로세스 레시피나 클리닝 레시피는 새롭게 작성하는 경우로 한정되지 않고, 예를 들어 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 변경함으로써 준비해도 된다. 레시피를 변경하는 경우에는 변경 후의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체를 통해, 기판 처리 장치에 인스톨해도 된다. 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여, 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 직접 변경하도록 해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태 등에서는 히터(207)에 의해 둘러싸이는 영역 외인 웨이퍼 배열 외 영역의 부재를 가열하는 가열 기구를, 예를 들어 노구 부근 등에 별도 설치해도 된다. SiOC막 형성 공정 또는 클리닝 공정 중 적어도 한쪽, 혹은 양쪽에 있어서 이러한 가열 기구를 이용하여, 웨이퍼 배열 외 영역을, SiOC막 형성 공정의 실행 시에는, 예를 들어 90 내지 100℃ 정도로, 클리닝 공정의 실행 시에는, 예를 들어 100℃ 정도로 가열해도 된다. 이에 의해, SiOC막 형성 공정에서 형성되는 퇴적물의 양(두께)을 저감시킬 수 있고, 또한, 클리닝 공정에서의 퇴적물의 클리닝 레이트를 더욱 향상시킬 수 있어, 본 발명의 효과를 한층 높일 수 있다.
상술한 실시 형태 등의 각종 시퀀스에 있어서는, 소정의 처리를 실온에서 행하는 예에 대해서도 설명하였다. 이 경우, 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열을 행할 필요는 없고, 기판 처리 장치에 히터를 설치하지 않아도 된다. 이에 의해, 기판 처리 장치의 가열계의 구성을 간소화할 수 있어, 기판 처리 장치를 보다 저렴하고 간소한 구조로 할 수 있다.
상술한 실시 형태 등에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식 기판 처리 장치를 이용하는 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치를 이용하는 경우에도, 적절하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 핫 월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 이용하는 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 콜드 월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 이용하는 경우에도, 적절하게 적용할 수 있다.
상술한 각 실시 형태 및 각 변형예는 적절히 조합하여 이용할 수 있다.
[실시예]
본 발명의 실시예 및 비교예로서, 상술한 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치를 이용하여, 웨이퍼(200) 상에 SiOC막을 형성하는 처리를 행한 후의 처리실(201) 내를 클리닝하였다. SiOC막의 성막은 상술한 제1 실시 형태의 SiOC막 형성 공정과 마찬가지로 행하였다. 실시예의 클리닝 처리는 상술한 제1 실시 형태의 클리닝 공정과 마찬가지로 행하였다. 개질 가스로서는 O2 가스를 이용하였다. 에칭 가스로서는 HF 가스를 이용하였다. 비교예의 클리닝 처리는 개질 가스 공급 공정을 행하지 않고 에칭 가스 공급 공정만을, HF 가스를 이용하여 상술한 제1 실시 형태의 클리닝 공정과 마찬가지로 행하였다. 이때의 보트(217)의 상부, 중간부, 하부에 있어서의 클리닝 레이트를, 보트(217)의 대응하는 위치에 배치한 샘플 피스를 이용하여 측정하였다.
도 11은 실시예 및 비교예에 있어서의 클리닝 레이트를 나타내는 그래프이다. 그래프의 종축은 클리닝 레이트(a.u.)를 나타내고 있고, 횡축은 처리실(201) 내의 웨이퍼 배열 영역에 있어서의 각 부위(상부, 중간부, 하부)를 나타내고 있다. 그래프상의 사선이 그어진 막대 그래프는 실시예의 측정 결과를 나타내고 있고, 점이 찍힌 막대 그래프는 비교예의 측정 결과를 나타내고 있다. 도 11에 따르면, 비교예에 비해 실시예의 쪽이, 클리닝 레이트가 대폭으로 향상되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 웨이퍼 배열 외 영역에 가까운 부위(웨이퍼 배열 영역 하부)에 있어서도, 비교예에 대한 실시예의 클리닝 레이트 향상의 효과가 현저하게 나타나 있다. 개질 가스로서의 O2 가스를 공급하는 공정을 행함으로써, 퇴적물 중의 C가 탈리하여, 제거되기 쉬운 퇴적물로 개질되었기 때문이라고 생각된다.
<본 발명의 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 형태에 대해 부기한다.
(부기 1)
본 발명의 일 형태에 따르면, 처리실 내에서 기판 상에 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후의 상기 처리실 내를 클리닝하는 방법으로서, 상기 처리실 내에 개질 가스를 공급하여 상기 처리실 내의 부재의 표면에 퇴적된 상기 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 공정과, 상기 처리실 내에 에칭 가스를 공급하여 상기 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 공정을 갖는 클리닝 방법이 제공된다.
(부기 2)
부기 1의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 개질 가스를 공급하는 공정에서는 상기 퇴적물에 포함되는 탄소의 적어도 일부를 상기 퇴적물로부터 탈리시키고, 상기 에칭 가스를 공급하는 공정에서는 탄소의 적어도 일부가 탈리한 상기 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거한다.
(부기 3)
부기 1 또는 2의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 개질 가스를 공급하는 공정에서는 상기 퇴적물에 포함되는 탄소의 농도가 적어도 불순물 레벨 이하로 될 때까지 상기 퇴적물에 포함되는 탄소를 상기 퇴적물로부터 탈리시키고, 상기 에칭 가스를 공급하는 공정에서는 탄소의 농도가 적어도 불순물 레벨 이하로 된 상기 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거한다.
(부기 4)
부기 1 내지 3 중 어느 하나의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 개질 가스를 공급하는 공정에서는 상기 퇴적물을 제거하지 않고, 상기 퇴적물에 포함되는 탄소의 적어도 일부를 상기 퇴적물로부터 탈리시킨다.
(부기 5)
부기 1 내지 4 중 어느 하나의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 개질 가스를 공급하는 공정은 플라즈마 상태로 여기된 상기 개질 가스를 공급하여 행해지고, 상기 에칭 가스를 공급하는 공정은 논플라즈마의 분위기 하에서 행해진다.
(부기 6)
부기 1 내지 5 중 어느 하나의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 개질 가스를 공급하는 공정에서는 플라스마 화학 반응(플라즈마 처리)에 의해 상기 퇴적물을 개질한다.
(부기 7)
부기 1 내지 6 중 어느 하나의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 탄소 함유막은 탄소를 함유하는 산화막(산탄화막) 및/또는 산화막을 주성분으로 하는 막이며, 상기 산화막 중 적어도 일부의 산소가 탄소로 치환된 막(산탄화막)이다.
(부기 8)
부기 1 내지 7 중 어느 하나의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 탄소 함유막은 탄소를 함유하는 산화막(산탄화막)이고, 상기 개질 가스를 공급하는 공정에서는 상기 퇴적물에 포함되는 상기 탄소를 함유하는 산화막(산탄화막)을, 탄소를 함유하지 않는 산화막, 또는 상기 퇴적물에 포함되는 상기 탄소를 함유하는 산화막(산탄화막)보다도 탄소 농도가 낮은 탄소를 함유하는 산화막(산탄화막)으로 변화시킨다.
(부기 9)
부기 1 내지 8 중 어느 하나의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 탄소 함유막은, 상기 기판에 대해 실리콘, 탄소 및 할로겐 원소를 포함하여 Si-C 결합을 갖는 원료 가스와, 제1 촉매 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대해 산화 가스와 제2 촉매 가스를 공급하는 공정을 포함하는 세트를 소정 횟수 행함으로써 형성된 탄소를 함유하는 산화막(산탄화막)이다.
(부기 10)
부기 9의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 원료 가스는 알킬기 및 알킬렌기 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
(부기 11)
부기 10의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 알킬렌기를 포함하는 상기 원료 가스는 Si-C-Si 결합 및 Si-C-C-Si 결합 중 적어도 어느 하나를 갖는다.
(부기 12)
부기 9 내지 11 중 어느 하나의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 제1 및 제2 촉매 가스는 아민계 촉매 가스 및 비아민계 촉매 가스 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
(부기 13)
부기 1 내지 12 중 어느 하나의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 탄소 함유막은 상기 기판의 온도를 실온 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 실온 이상 100℃ 이하로 하여 형성된 탄소를 함유하는 산화막(산탄화막)이다.
(부기 14)
부기 1 내지 13 중 어느 하나의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 탄소 함유막은 상기 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후에, 상기 탄소 함유막을 형성하는 처리에 있어서의 상기 기판의 온도보다도 높은 온도에서 열처리되어 이루어지는 탄소를 함유하는 산화막(산탄화막)이다.
(부기 15)
부기 1 내지 14 중 어느 하나의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 개질 가스는 산소 함유 가스, 수소 함유 가스 및 불활성 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 에칭 가스는 불소 함유 가스를 포함한다.
(부기 16)
부기 1 내지 15 중 어느 하나의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 개질 가스는 산소(O2) 가스, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 오존(O3) 가스, 과산화수소(H2O2) 가스, 수증기(H2O 가스), 수소(H2) 가스, 중수소(D2) 가스, 암모니아(NH3) 가스, 질소(N2) 가스, 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스 및 크세논(Xe) 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 에칭 가스는 불화수소(HF) 가스, 불소(F2) 가스, 불화질소(NF3) 가스 및 불화염소(ClF3) 가스 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
(부기 17)
부기 1 내지 16 중 어느 하나의 클리닝 방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 각 공정에서는 상기 처리실 내의 온도를 실온 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 실온 이상 100℃ 이하로 한다.
(부기 18)
본 발명의 다른 형태에 따르면, 처리실 내에서 기판 상에 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행하는 공정과, 상기 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후의 상기 처리실 내를 클리닝하는 공정을 갖고, 상기 처리실 내를 클리닝하는 공정은, 상기 처리실 내에 개질 가스를 공급하여 상기 처리실 내의 부재의 표면에 퇴적된 상기 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 공정과, 상기 처리실 내에 에칭 가스를 공급하여 상기 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기 19)
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 기판 상에 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행하는 처리실과, 상기 처리실 내에 개질 가스를 공급하는 개질 가스 공급계와, 상기 처리실 내에 에칭 가스를 공급하는 에칭 가스 공급계와, 상기 처리실 내에서 기판 상에 상기 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후의 상기 처리실 내를 클리닝할 때, 상기 처리실 내에 상기 개질 가스를 공급하여 상기 처리실 내의 부재의 표면에 퇴적된 상기 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 처리와, 상기 처리실 내에 상기 에칭 가스를 공급하여 상기 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 처리를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 처리를 행하도록 상기 개질 가스 공급계 및 상기 에칭 가스 공급계를 제어하는 제어부를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 20)
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 처리실 내에서 기판 상에 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후의 상기 처리실 내를 클리닝하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서, 상기 처리실 내에 개질 가스를 공급하여 상기 처리실 내의 부재의 표면에 퇴적된 상기 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 수순과, 상기 처리실 내에 에칭 가스를 공급하여 상기 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 수순을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램 및 상기 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
121 : 컨트롤러(제어부)
200 : 웨이퍼(기판)
201 : 처리실
202 : 처리로
203 : 반응관
207 : 히터
209 : 매니폴드
231 : 배기관
232a 내지 232l : 가스 공급관
244 : APC 밸브(압력 조정부)

Claims (20)

  1. 처리실 내에서 기판 상에 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후의 상기 처리실 내를 클리닝하는 방법으로서,
    상기 처리실 내에 개질 가스를 공급하여 상기 처리실 내의 부재의 표면에 퇴적된 상기 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 공정과,
    상기 처리실 내에 에칭 가스를 공급하여 상기 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 공정
    을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 공정을 포함하는 클리닝 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개질 가스를 공급하는 공정에서는 상기 퇴적물에 포함되는 탄소의 적어도 일부를 상기 퇴적물로부터 탈리시키고,
    상기 에칭 가스를 공급하는 공정에서는 탄소의 적어도 일부가 탈리한 상기 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는, 클리닝 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개질 가스를 공급하는 공정에서는 상기 퇴적물에 포함되는 탄소의 농도가 적어도 불순물 레벨 이하로 될 때까지 상기 퇴적물에 포함되는 탄소를 상기 퇴적물로부터 탈리시키고,
    상기 에칭 가스를 공급하는 공정에서는 탄소의 농도가 적어도 불순물 레벨 이하로 된 상기 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는, 클리닝 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 개질 가스를 공급하는 공정에서는 상기 퇴적물을 제거하지 않고, 상기 퇴적물에 포함되는 탄소의 적어도 일부를 상기 퇴적물로부터 탈리시키는, 클리닝 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 개질 가스를 공급하는 공정은 플라즈마 상태로 여기된 상기 개질 가스를 공급하여 행해지고,
    상기 에칭 가스를 공급하는 공정은 논플라즈마의 분위기 하에서 행해지는, 클리닝 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 개질 가스를 공급하는 공정에서는 플라스마 화학 반응에 의해 상기 퇴적물을 개질하는, 클리닝 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 탄소 함유막은 탄소를 함유하는 산화막인, 클리닝 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 탄소 함유막은 산화막을 주성분으로 하는 막이며, 상기 산화막 중 적어도 일부의 산소가 탄소로 치환된 막인, 클리닝 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 함유막은 탄소를 함유하는 산화막이고,
    상기 개질 가스를 공급하는 공정에서는 상기 퇴적물에 포함되는 상기 탄소를 함유하는 산화막을, 탄소를 함유하지 않는 산화막, 또는 상기 퇴적물에 포함되는 상기 탄소를 함유하는 산화막보다도 탄소 농도가 낮은 탄소를 함유하는 산화막으로 변화시키는, 클리닝 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 탄소 함유막은,
    상기 기판에 대해 실리콘, 탄소 및 할로겐 원소를 포함하여 Si-C 결합을 갖는 원료 가스와, 제1 촉매 가스를 공급하는 공정과,
    상기 기판에 대해 산화 가스와 제2 촉매 가스를 공급하는 공정
    을 포함하는 세트를 소정 횟수 행함으로써 형성된 탄소를 함유하는 산화막인, 클리닝 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 원료 가스는 알킬기 및 알킬렌기 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 클리닝 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 원료 가스는 Si-C-Si 결합 및 Si-C-C-Si 결합 중 적어도 어느 하나를 갖는, 클리닝 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 촉매 가스는 아민계 촉매 가스 및 비아민계 촉매 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 클리닝 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 탄소 함유막은 상기 기판의 온도를 실온 이상 200℃ 이하로 하여 형성된 탄소를 함유하는 산화막인, 클리닝 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 탄소 함유막은 상기 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후에, 상기 탄소 함유막을 형성하는 처리에 있어서의 상기 기판의 온도보다도 높은 온도에서 열처리되어 이루어지는, 탄소를 함유하는 산화막인, 클리닝 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 개질 가스는 산소 함유 가스, 수소 함유 가스 및 불활성 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 에칭 가스는 불소 함유 가스를 포함하는 클리닝 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 개질 가스는 O2 가스, CO 가스, CO2 가스, NO 가스, N2O 가스, O3 가스, H2O2 가스, H2O 가스, H2 가스, D2 가스, NH3 가스, N2 가스, Ar 가스, He 가스, Ne 가스 및 Xe 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 에칭 가스는 HF 가스, F2 가스, NF3 가스 및 ClF3 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 클리닝 방법.
  18. 처리실 내에서 기판 상에 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행하는 공정과,
    상기 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후의 상기 처리실 내를 클리닝하는 공정을 포함하고,
    상기 처리실 내를 클리닝하는 공정은,
    상기 처리실 내에 개질 가스를 공급하여 상기 처리실 내의 부재의 표면에 퇴적된 상기 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 공정과,
    상기 처리실 내에 에칭 가스를 공급하여 상기 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 공정
    을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 기판 상에 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행하는 처리실과,
    상기 처리실 내에 개질 가스를 공급하는 개질 가스 공급계와,
    상기 처리실 내에 에칭 가스를 공급하는 에칭 가스 공급계와,
    상기 처리실 내에서 상기 기판 상에 상기 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후의 상기 처리실 내를 클리닝할 때, 상기 처리실 내에 상기 개질 가스를 공급하여 상기 처리실 내의 부재의 표면에 퇴적된 상기 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 처리와, 상기 처리실 내에 상기 에칭 가스를 공급하여 상기 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 처리를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 처리를 행하도록 상기 개질 가스 공급계 및 상기 에칭 가스 공급계를 제어하는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  20. 처리실 내에서 기판 상에 탄소 함유막을 형성하는 처리를 행한 후의 상기 처리실 내를 클리닝하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서,
    상기 처리실 내에 개질 가스를 공급하여 상기 처리실 내의 부재의 표면에 퇴적된 상기 탄소 함유막을 포함하는 퇴적물을 개질하는 수순과,
    상기 처리실 내에 에칭 가스를 공급하여 상기 개질된 퇴적물을 열화학 반응에 의해 제거하는 수순
    을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170124087A (ko) * 2016-04-29 2017-11-09 램 리써치 코포레이션 Ale 및 선택적인 증착을 사용하여 기판들 에칭
KR20180135024A (ko) * 2016-05-20 2018-12-19 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
KR20200060294A (ko) * 2018-11-14 2020-05-29 주식회사 히타치하이테크 플라스마 처리 장치 및 그것을 이용한 피처리 시료의 처리 방법

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5959307B2 (ja) * 2011-06-22 2016-08-02 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
JP2015185565A (ja) * 2014-03-20 2015-10-22 東京エレクトロン株式会社 シリコン酸化膜形成装置の洗浄方法、シリコン酸化膜の形成方法、及び、シリコン酸化膜形成装置
JP6470057B2 (ja) * 2015-01-29 2019-02-13 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6470060B2 (ja) * 2015-01-30 2019-02-13 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
DE102015101462A1 (de) * 2015-02-02 2016-08-04 Aixtron Se Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden einer III-V-Halbleiterschicht
JP6529780B2 (ja) * 2015-02-25 2019-06-12 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6484478B2 (ja) * 2015-03-25 2019-03-13 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
EP3095893A1 (en) * 2015-05-22 2016-11-23 Solvay SA A process for etching and chamber cleaning and a gas therefor
US9601319B1 (en) * 2016-01-07 2017-03-21 Lam Research Corporation Systems and methods for eliminating flourine residue in a substrate processing chamber using a plasma-based process
KR102496037B1 (ko) 2016-01-20 2023-02-06 삼성전자주식회사 플라즈마 식각 방법 및 장치
US10727073B2 (en) 2016-02-04 2020-07-28 Lam Research Corporation Atomic layer etching 3D structures: Si and SiGe and Ge smoothness on horizontal and vertical surfaces
US10177002B2 (en) * 2016-04-29 2019-01-08 Applied Materials, Inc. Methods for chemical etching of silicon
JPWO2018043446A1 (ja) * 2016-08-31 2019-07-25 国立大学法人横浜国立大学 半導体製造用チャンバのクリーニング方法
KR102195751B1 (ko) * 2016-12-14 2020-12-28 가부시키가이샤 아루박 성막 장치 및 성막 방법
CN110462790B (zh) * 2017-03-27 2023-11-17 关东电化工业株式会社 干蚀刻方法或干式清洗方法
JP6602332B2 (ja) * 2017-03-28 2019-11-06 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6820793B2 (ja) * 2017-04-27 2021-01-27 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、排気管のコーティング方法及び基板処理方法
JP6778166B2 (ja) 2017-09-08 2020-10-28 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法
US11450513B2 (en) 2018-03-30 2022-09-20 Lam Research Corporation Atomic layer etching and smoothing of refractory metals and other high surface binding energy materials
JP6826558B2 (ja) 2018-06-04 2021-02-03 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
US10720334B2 (en) * 2018-07-20 2020-07-21 Asm Ip Holding B.V. Selective cyclic dry etching process of dielectric materials using plasma modification
JP7227122B2 (ja) * 2019-12-27 2023-02-21 株式会社Kokusai Electric 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
JP7030858B2 (ja) * 2020-01-06 2022-03-07 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
CN116705595A (zh) 2020-01-15 2023-09-05 朗姆研究公司 用于光刻胶粘附和剂量减少的底层
JP7432373B2 (ja) * 2020-01-23 2024-02-16 株式会社Kokusai Electric 反応管の洗浄方法、半導体装置の製造方法、及び基板処理装置
CN115023794A (zh) * 2020-02-10 2022-09-06 株式会社日立高新技术 等离子处理方法
JP7113041B2 (ja) 2020-03-04 2022-08-04 株式会社Kokusai Electric クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP2020198447A (ja) * 2020-08-26 2020-12-10 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
US11699577B2 (en) * 2021-05-25 2023-07-11 Applied Materials, Inc. Treatment for high-temperature cleans
KR20240031783A (ko) * 2022-09-01 2024-03-08 주식회사 테스 건식 식각 방법
WO2024076679A1 (en) * 2022-10-07 2024-04-11 Lam Research Corporation Dry chamber clean using thermal and plasma processes
WO2024081516A1 (en) * 2022-10-13 2024-04-18 Lam Research Corporation Cleaning a chemical vapor deposition chamber

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009188198A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Taiyo Nippon Sanso Corp 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP2011068984A (ja) * 2009-08-27 2011-04-07 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法、クリーニング方法および基板処理装置
JP2012019194A (ja) * 2010-06-08 2012-01-26 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法、クリーニング方法および基板処理装置
KR20130065606A (ko) * 2011-12-09 2013-06-19 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1050686A (ja) * 1996-08-01 1998-02-20 Hitachi Ltd Ｃｖｄ装置のクリーニング方法及びその装置
TW393697B (en) * 1998-05-29 2000-06-11 Winbond Electronics Corp Vapor process for reducing oxide losses
JP2002075986A (ja) * 2000-08-30 2002-03-15 Oki Electric Ind Co Ltd ＧａＡｓ系基板の表面処理方法
JP2002217166A (ja) 2001-01-19 2002-08-02 Toshiba Corp ガス処理装置のクリーニング方法
WO2002090615A1 (en) * 2001-05-04 2002-11-14 Lam Research Corporation Duo-step plasma cleaning of chamber residues
KR100854809B1 (ko) 2003-11-11 2008-08-27 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 기판 처리 방법과, 프로그램을 기록한 기억 매체
TW200600596A (en) * 2004-06-30 2006-01-01 Walsin Lihwa Corp Method for preventing reaction chamber from being polluted by carbon-silicon residue
US7628863B2 (en) * 2004-08-03 2009-12-08 Applied Materials, Inc. Heated gas box for PECVD applications
US20060054183A1 (en) * 2004-08-27 2006-03-16 Thomas Nowak Method to reduce plasma damage during cleaning of semiconductor wafer processing chamber
JP4844261B2 (ja) * 2006-06-29 2011-12-28 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置並びに記憶媒体
JP5571770B2 (ja) 2010-03-08 2014-08-13 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP5524132B2 (ja) * 2010-07-15 2014-06-18 東京エレクトロン株式会社 薄膜形成装置の洗浄方法、薄膜形成方法、及び、薄膜形成装置
JP2013065606A (ja) * 2011-09-15 2013-04-11 Central Glass Co Ltd 太陽電池用カバーガラスの製造方法及び製造装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009188198A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Taiyo Nippon Sanso Corp 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP2011068984A (ja) * 2009-08-27 2011-04-07 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法、クリーニング方法および基板処理装置
JP2012019194A (ja) * 2010-06-08 2012-01-26 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法、クリーニング方法および基板処理装置
KR20130065606A (ko) * 2011-12-09 2013-06-19 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170124087A (ko) * 2016-04-29 2017-11-09 램 리써치 코포레이션 Ale 및 선택적인 증착을 사용하여 기판들 에칭
KR20180135024A (ko) * 2016-05-20 2018-12-19 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
US10968517B2 (en) 2016-05-20 2021-04-06 Kokusai Electric Corporation Cleaning method, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
KR20200060294A (ko) * 2018-11-14 2020-05-29 주식회사 히타치하이테크 플라스마 처리 장치 및 그것을 이용한 피처리 시료의 처리 방법
CN111436219A (zh) * 2018-11-14 2020-07-21 株式会社日立高新技术 等离子处理装置以及利用其的被处理样品的处理方法
CN111436219B (zh) * 2018-11-14 2023-09-19 株式会社日立高新技术 等离子处理装置以及利用其的被处理样品的处理方法

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