KR20150028253A - 성막 방법 및 성막 장치 - Google Patents

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하지메 야마나카
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

STEP1의 승압 공정은, PCV(54)에 의해, 원료 용기(60) 내에 캐리어 가스를 공급하여 원료 용기(60) 내를 제1 압력(P1)으로 상승시켜 둔다. STEP2의 강압 공정은, 배기 장치(35)를 작동시켜, 원료 가스 공급관(71)으로부터 배기 바이패스관(75)을 통해 원료 가스를 폐기하여, 원료 용기(60) 내를 제2 압력인 압력(P2)까지 하강시킨다. STEP3의 안정화 공정은, 원료 용기(60) 내에 캐리어 가스를 도입하면서, 배기 장치(35)를 작동시켜, 원료 가스 공급관(71)으로부터 배기 바이패스관(75)을 통해 원료 가스를 폐기하여, 원료 용기(60) 내에서의 원료의 기화의 기화 효율(k)을 안정화시킨다. STEP4의 성막 공정은, 원료 가스 공급관(71)을 통해 처리 용기(1) 내에 원료 가스를 공급하여, CVD법에 의해 웨이퍼(W) 위에 박막을 퇴적시킨다.

Description

성막 방법 및 성막 장치{FILM FORMING METHOD AND FILM FORMING DEVICE}
본 발명은, 예를 들어 반도체 장치의 제조에 이용 가능한 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 과정에서 기판 위에 다양한 막을 성막하는 기술로서, CVD(Chemical Vapor Deposition)법이나 ALD(Atomic Layer Deposition)법이 이용되고 있다. 이 성막 방법에서는, 기판을 수용하는 처리 용기 내에 원료 가스를 도입하여, 화학 반응을 이용해서 원하는 박막을 기판 위에 퇴적한다.
CVD법이나 ALD법에서는, 액체 또는 고체의 원료(전구체)를 기화시켜서 원료 가스를 생성하고, 이것을 처리 용기 내에 공급하고 있다. 이와 같이 원료 가스를 공급하는 방법의 하나로서 버블링 방식이 알려져 있다. 버블링 방식은, 휘발성의 원료를 넣은 원료 용기 내에 불활성 가스 등의 캐리어 가스를 도입하여 원료를 기화시킨다. 버블링 방식은, 그 성격상, 자기 증기압으로 기화 가능한 분만큼이 처리 용기측으로 공급되는 구조이기 때문에, 분무 방식에 비해, 미기화 성분에 기인하는 파티클의 발생이 적다는 이점이 있다. 또한, 버블링 방식은, 유로가 극단적으로 조여지는 분무 노즐과 같은 부품을 갖지 않는 장치 구성으로 실시할 수 있기 때문에, 원료 공급로에서의 막힘 등이 발생할 우려도 적다.
버블링 방식에서의 원료의 공급량(원료 용기로부터 처리 용기측에 공급되는 가스 중의 기화된 원료 가스의 양)(이하, 픽업량이라고도 함)(qs)은, 이론상, 하기식에 의해 구할 수 있다.
Figure pct00001
[식 중, k는 원료의 기화 효율을 나타내는 0 내지 1의 범위 내의 수를 의미하고, Ps(Tb)는, 원료 용기 내의 온도(Tb)에서의 원료의 증기압을 의미하고, Pb는, 원료 용기 내의 압력을 의미하고, qc는 캐리어 가스의 유량을 의미한다.]
상기 식에서, 기화 효율(k)=1(100％)을 실현하는 것은 통상 곤란해서, 저증기압 원료에 대해서는, k=0.3 내지 0.6(30 내지 60％) 정도이다. 이 원료의 픽업량(qs)은, 예를 들어 원료 용기 내의 액면의 높이, 캐리어 가스의 유량(qc) 등에 따라 변동된다. 구체적으로는, 픽업량(qs)의 변동 요인으로서, 1) 기화 효율(k)의 변화, 2) 원료 용기 중의 원료의 잔량이 변화되거나, 원료가 변질되는 것에 의한 원료의 증기압의 변화, 3) 히팅 기능의 외란에 의한 원료의 증기압의 변화, 4) 원료 용기로부터 처리 용기에 이르는 2차측의 밸브의 컨덕턴스의 변화(예를 들어, 압력 손실에 의한 원료 용기 내 압력(Pb)의 변화) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 식으로부터, 자기 증기압으로 기화 가능한 분만큼이 처리 용기측에 공급되는 종래의 버블링 방식에서는, 원료의 픽업량(qs)은, 원료 용기 내의 압력(Pb)에도 의존하는 것을 알 수 있다. 이 압력(Pb)은, 처리 용기 내의 성막 프로세스의 압력과 거의 동등하므로, 원료의 픽업량(qs)에 대한 영향을 고려하여 프로세스 조건을 결정할 필요가 있어, 프로세스 조건의 구축이 번잡해진다는 문제가 있었다.
이러한 문제에 대하여, 특허문헌 1(일본특허공개 2006-52424호 공보)에서는, 버블링 방식의 성막 장치에 있어서, 원료 용기에 접속된 캐리어 가스 공급관에 매스 플로우 컨트롤러(이하, 「MFC」라고도 기재함)를 설치함과 함께, 원료 용기로부터 처리 용기에 기화한 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급관에 매스 플로우 미터(이하, 「MFM」이라고도 기재함)를 설치한 버블링 시스템이 제안되어 있다. 이 버블링 시스템에서는, MFM에 의한 계측 유량값과 MFC의 설정 유량값의 차분으로부터, 원료 용기 내의 원료 픽업량(qs)을 모니터할 수 있다. 특허문헌 1에서 제안된 버블링 시스템은, 원료의 픽업량(qs)을 모니터할 수 있기 때문에, 픽업량(qs)을 변동시키는 요인이 발생한 경우에 유효한 방법이다.
종래의 버블링 방식에서는, 처리 용기 내에서 기판에 대한 처리를 하고 있지 않은 상태(대기 상태)에서는, 밀폐된 원료 용기 내는 포화 상태로 되어 있다. 따라서, 다음 기판을 처리하기 위해서, 기화시킨 원료 가스를 흘리기 시작한 시점에서는, 기화 효율(k)이 거의 1(100％)이 되지만, 시간의 경과와 함께, 상기와 같이 일정한 값을 향해 수렴되어 간다. 그러나, 예를 들어 CVD 프로세스에 있어서, 성막 처리의 균일성을 확보하기 위해서는, 일정 시간에 걸쳐 일정량의 원료를 안정적으로 처리 용기 내에 보내올 필요가 있다. 그로 인해, 종래의 성막 프로세스에서는, 원료 가스의 흘리기 시작했을 때부터, 기화 효율(k)이 안정될 때까지의 동안에, 처리 용기를 우회하는 배기 바이패스 라인으로 전환하여, 원료 가스를 폐기하는 방법이 취해지고 있다. 이와 같이, 기화 효율(k)이 안정화될 때까지 상응하는 시간이 걸리는 결과, 스루풋의 저하나, 원료의 손실이 발생하는 등의 문제가 발생하고 있었다.
본 발명의 성막 방법은, 진공화 가능한 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 설치된, 피처리체를 적재하는 적재대와, 상기 처리 용기 내를 감압 배기하는 배기 장치와, 가스 도입부 및 가스 도출부를 갖고, 내부에 성막 원료를 유지하는 원료 용기와, 상기 원료 용기에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급원과, 상기 캐리어 가스 공급원과 상기 원료 용기를 접속하고, 상기 원료 용기 내에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급로와, 상기 원료 용기와 상기 처리 용기를 접속하고, 상기 처리 용기 내에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급로와, 상기 원료 가스 공급로로부터 분기하여, 상기 처리 용기를 통하지 않고 상기 배기 장치에 접속되는 배기 바이패스 경로와, 상기 원료 용기 내의 압력을 조절하는 압력 조절 수단을 구비한 성막 장치를 사용하여 행하여진다. 그리고, 본 발명의 성막 방법은, 상기 원료 용기의 상기 가스 도출부를 폐쇄한 상태에서, 상기 압력 조절 수단에 의해, 상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스를 공급하여 상기 원료 용기 내를 제1 압력(P1)으로 상승시켜 두는 승압 공정과, 상기 원료 용기에의 상기 캐리어 가스의 도입을 차단하고, 또한 상기 가스 도출부를 개방한 상태에서, 상기 원료 용기 내의 상기 원료 가스를, 상기 배기 바이패스 경로를 통해 폐기하여, 상기 원료 용기 내를 제2 압력(P2)까지 하강시키는 강압 공정과, 상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스를 도입함과 함께, 상기 배기 바이패스 경로를 통해 상기 원료 가스를 폐기하면서, 상기 원료 용기 내에서의 상기 원료의 기화 효율을 안정화시키는 안정화 공정과, 상기 원료 가스 공급로를 통해 상기 처리 용기 내에 상기 원료 가스를 공급하여, CVD법에 의해 피처리체 위에 박막을 퇴적시키는 성막 공정을 구비하고 있다.
본 발명의 성막 방법에 있어서, 상기 성막 장치는, 상기 캐리어 가스 공급로에, 매스 플로우 미터와, 상기 압력 조절 수단으로서의 압력 제어 밸브와, 복수의 밸브를 갖고, 상기 원료 가스 공급로에, 매스 플로우 컨트롤러와, 복수의 밸브를 갖고 있어도 되고, 상기 승압 공정에서는, 상기 압력 제어 밸브에 의해 상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스를 공급하고,
상기 강압 공정에서는, 상기 원료 용기 내의 상기 원료 가스를, 상기 매스 플로우 컨트롤러로 유량 조절하면서 폐기하도록 해도 된다.
본 발명의 성막 방법은, 상기 안정화 공정에서, 상기 매스 플로우 컨트롤러에서의 상기 원료 가스의 계측 유량(Fs)과, 상기 매스 플로우 미터에서의 상기 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)의 차분(Fs-Fc)을 모니터함으로써, 상기 안정화 공정으로부터 상기 성막 공정으로 이행하는 타이밍을 결정해도 된다.
본 발명의 성막 방법은, 상기 성막 공정에서, 상기 매스 플로우 컨트롤러에서의 상기 원료 가스의 계측 유량(Fs)과, 상기 매스 플로우 미터에서의 상기 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)의 차분(Fs-Fc)을 모니터함으로써, 상기 성막 공정을 계속 또는 중지하고, 또는 원료의 기화 조건을 변경해도 된다.
본 발명의 성막 방법은, 어떤 피처리체에 대한 상기 성막 공정이 종료된 후, 다음의 피처리체를 처리할 때까지 상기 처리 용기가 대기 상태인 동안에, 상기 승압 공정을 실시함으로써, 복수의 피처리체에 대하여 반복해서 성막 처리를 행하는 것이어도 된다.
본 발명의 성막 방법은, 상기 성막 공정에서의 상기 원료 용기 내의 상기 원료의 분압(Ps)이 266Pa 이상 400Pa 이하의 범위 내인 경우에, 상기 승압 공정에서의 승압시의 상기 원료 용기 내의 제1 압력(P1)이 21331Pa 이상 31997Pa 이하의 범위 내이어도 된다.
본 발명의 성막 장치는, 진공화 가능한 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 설치된, 피처리체를 적재하는 적재대와, 상기 처리 용기 내를 감압 배기하는 배기 장치와, 가스 도입부 및 가스 도출부를 갖고, 내부에 성막 원료를 유지하는 원료 용기와, 상기 원료 용기에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급원과, 상기 캐리어 가스 공급원과 상기 원료 용기를 접속하고, 상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급로와, 상기 원료 용기와 상기 처리 용기를 접속하고, 상기 처리 용기 내에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급로와, 상기 원료 가스 공급로로부터 분기하여, 상기 처리 용기를 통하지 않고 상기 배기 장치에 접속되는 배기 바이패스 경로와, 상기 원료 용기 내의 압력을 조절하는 압력 조절 수단과, 상기 처리 용기 내에서 성막 처리가 행해지도록 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 그리고, 본 발명의 성막 장치에서, 상기 성막 처리는, 상기 원료 용기의 상기 가스 도출부를 폐쇄한 상태에서, 상기 압력 조절 수단에 의해, 상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스를 공급하여 상기 원료 용기 내를 제1 압력(P1)으로 상승시켜 두는 승압 공정과, 상기 원료 용기에의 상기 캐리어 가스의 도입을 차단하고, 또한 가스 도출부를 개방한 상태에서, 상기 원료 용기 내의 상기 원료 가스를, 상기 배기 바이패스 경로를 통해 폐기하여, 상기 원료 용기 내를 제2 압력(P2)까지 하강시키는 강압 공정과, 상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스를 도입함과 함께, 상기 배기 바이패스 경로를 통해 상기 원료 가스를 폐기하면서, 상기 원료 용기 내에서의 상기 원료의 기화 효율을 안정화시키는 안정화 공정과, 상기 원료 가스 공급로를 통해 상기 처리 용기 내에 상기 원료 가스를 공급하여, CVD법에 의해 피처리체 위에 박막을 퇴적시키는 성막 공정을 포함하는 것이다.
이와 같이, 원료 공급을 버블링 방식으로 행하는 성막 장치 및 성막 방법에 있어서, 원료의 기화 효율(k)을 안정화시키는 공정 전에, 원료 용기 내의 압력을 상승시켜 두는 공정을 설정함으로써, 원료의 기화 효율(k)을 안정화시킬 때까지의 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 성막 프로세스의 스루풋을 향상시킴과 함께, 폐기에 의한 원료의 손실을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 원료의 기화 효율(k)을 빠르게 안정화시킴으로써, 성막 장치에서 순차적으로 처리되는 복수의 피처리체 간에서의 성막 프로세스의 균일성도 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에 이용 가능한 성막 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 성막 장치의 원료 가스 공급부의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1의 성막 장치의 제어 계통을 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 방법의 수순의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태의 방법에 의해 원료의 기화 효율을 안정화시킨 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 종래 방법에 의해 원료의 기화 효율을 안정화시킨 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 성막 방법의 수순의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 성막 방법의 수순의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 형태의 변형예에 관한 성막 방법의 수순의 일례를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 적절히 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
[성막 장치의 개요]
먼저, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 성막 장치의 구성예에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 성막 장치(100)의 개략 구성예를 나타내고 있다. 도 2는, 성막 장치(100)에서의 원료 가스 공급부의 구성예를 나타내고 있다. 성막 장치(100)는, 진공화 가능한 처리 용기(1)와, 처리 용기(1) 내에 설치된, 피처리체인 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼」라고 함)(W)를 적재하는 적재대로서의 스테이지(3)와, 처리 용기(1) 내를 감압 배기하는 배기 장치(35)와, 처리 용기(1) 내에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부(40)를 구비하고 있다. 이 성막 장치(100)는, 열 CVD 장치로서 구성되어 있다. 성막 장치(100)에서는, 예를 들어 웨이퍼(W) 위에 다양한 박막을 형성할 수 있다.
성막 장치(100)는, 기밀하게 구성된 대략 원통 형상의 처리 용기(1)를 갖고 있다. 처리 용기(1)는, 천장판(1a), 측벽(1b) 및 저벽(1c)을 구비하고 있다. 처리 용기(1)는, 예를 들어 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄 등의 재질로 형성되어 있다. 도시는 생략하지만, 처리 용기(1)를 구성하는 각 부재의 접합 부분에는, 상기 접합 부분의 기밀성을 확보하기 위해서, 시일 부재로서의 O링이 배치되어 있다. 처리 용기(1) 내에는 웨이퍼(W)를 수평하게 지지하는 적재대인 스테이지(3)가 배치되어 있다. 스테이지(3)는, 원통 형상의 지지 부재(5)에 의해 지지되어 있다.
스테이지(3)에는, 웨이퍼(W)를 가열하기 위해서, 가열 수단으로서의 히터(6)가 매설되어 있다. 히터(6)는, 히터 전원(7)으로부터 급전받음으로써 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열하는 저항 가열 히터이다. 또한, 스테이지(3)에는, 온도 계측 수단으로서의 열전쌍(TC)(9) 및 온도 측정기(8)가 배치되어 있어, 스테이지(3)의 온도를 실시간으로 계측하여, 히터 전원(7)에 피드백할 수 있도록 되어 있다. 또한, 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열 수단으로서는, 저항 가열 히터에 한하지 않고, 예를 들어 램프 가열 히터이어도 된다. 또한, 도시는 생략하지만, 스테이지(3)에는, 웨이퍼(W)를 지지하여 승강시키기 위한 복수의 리프트 핀이 스테이지(3)의 기판 적재면(S)에 대하여 돌몰 가능하게 설치되어 있다. 이 리프트 핀은 임의의 승강 기구에 의해 상하로 변위하여, 상승 위치에서 반송 장치(도시 생략)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하도록 구성되어 있다.
처리 용기(1)의 천장판(1a)에는, 샤워 헤드(11)가 설치되어 있다. 이 샤워 헤드(11)는, 내부에 가스 확산 공간(12)이 형성되어 있다. 샤워 헤드(11)의 하면에는, 다수의 가스 토출 구멍(13)이 형성되어 있다. 가스 확산 공간(12)은, 가스 토출 구멍(13)에 연통되어 있다. 샤워 헤드(11)의 중앙부에는, 가스 확산 공간(12)에 연통하는 원료 가스 공급관(71) 등 복수의 가스 공급관이 접속되어 있다.
처리 용기(1)의 측벽(1b)에는, 이 처리 용기(1) 내에 대하여 웨이퍼(W)를 반입, 반출하기 위한 개구(15)가 형성되어 있다. 또한, 개구(15)를 개폐하기 위한 게이트 밸브(16)가 설치되어 있다.
처리 용기(1)의 저벽(1c)의 측부에는, 주 배기 구멍(31) 및 부 배기 구멍(32)이 형성되어 있다. 이 주 배기 구멍(31)은, 주 배기관(33)을 통해 배기 장치(35)에 접속되어 있다. 또한, 부 배기 구멍(32)은 부 배기관(34)을 통해 배기 장치(35)에 접속되어 있다. 주 배기관(33)에는, 주 배기 밸브(36)가 설치되어 있다. 부 배기관(34)에는, 압력 제어 밸브(37)가 설치되어 있다. 이 압력 제어 밸브(37)는, 처리 용기(1)에 설치된 압력계(38)의 계측 결과를 기초로 제어된다. 배기 장치(35)는, 예를 들어 도시하지 않은 진공 펌프나 배기 제해 장치 등을 구비하고 있고, 처리 용기(1) 내의 배기를 행하여 처리 용기(1) 내를 진공화할 수 있도록 구성되어 있다.
성막 장치(100)는, 복수의 가스 공급부를 구비하고 있다. 도 1에서는, 대표적으로, 성막 처리의 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부(40)를 도시하고 있다. 성막 장치(100)는, 다른 가스 공급부로서, 예를 들어, 원료 가스와 반응성을 갖는 반응성 가스 공급부, 처리 용기(1) 내를 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급부, 처리 용기(1) 내를 클리닝하기 위한 클리닝 가스 공급부 등을 가져도 된다.
<원료 가스 공급부>
원료 가스 공급부(40)의 상세한 구성을 도 2에 도시한다. 원료 가스 공급부(40)는, 캐리어 가스 공급부(50)와, 원료 용기(60)와, 기화 원료 공급부(70)를 구비하고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 캐리어 가스 및 원료 가스의 흐름 방향으로, 캐리어 가스 공급부(50)측을 「상류측」, 배기 장치(35)측을 「하류측」이라고 표현하는 경우가 있다.
(캐리어 가스 공급부)
캐리어 가스 공급부(50)는, 캐리어 가스원(51)과, 이 캐리어 가스원(51)으로부터의 캐리어 가스를 원료 용기(60)에 보내기 위한 캐리어 가스 공급로로서의 캐리어 가스 공급관(52)을 갖고 있다. 이 캐리어 가스 공급관(52)에는, 유량 계측 수단으로서의 매스 플로우 미터(MFM)(53), 압력 조절 수단으로서의 압력 제어 밸브(PCV)(54) 및 복수의 개폐 밸브(밸브(56, 57))가 설치되어 있다. 밸브(56)는, 캐리어 가스원(51)과 MFM(53)의 사이에 설치되고, 밸브(57)는 PCV(54)와 원료 용기(60)의 사이에 설치되어 있다.
(원료 용기)
원료 용기(60)는, 내부에 고체 또는 액체의 성막 원료를 수용하고 있다. 원료 용기(60)는 내압 용기이며, 압력계(55)를 구비하고 있다. PCV(54)는 내부에 압력계를 구비하고 있고, 압력계로 측정한 값을 기초로 캐리어 가스원(51)으로부터의 캐리어 가스 공급량을 제어함으로써, 원료 용기(60) 내의 압력을 조정하는 것이 가능하다. 원료 용기(60)는, 예를 들어 재킷식 열교환기 등의 온도 조절 장치(냉각 장치 또는 보온 장치)(61)를 갖고 있으며, 내부에 수용된 원료를 소정의 온도로 유지할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 원료 용기(60)는, 가스 도입부로서의 가스 도입관(62), 가스 배출부로서의 가스 도출관(63), 및 퍼지 처리에 사용하는 바이패스관(64)을 구비하고 있다. 가스 도입관(62)은, 캐리어 가스 공급관(52)에 접속되어 있다. 가스 도출관(63)은 후술하는 원료 가스 공급관(71)에 접속되어 있다. 가스 도입관(62)에는, 밸브(65)가 설치되어 있다. 가스 도출관(63)에는, 밸브(66)가 설치되어 있다. 바이패스관(64)에는, 밸브(67)가 설치되어 있다. 또한, 바이패스관(64)의 밸브(67)는, 퍼지 처리를 행할 때 이외는 폐쇄된 상태로 유지된다.
(기화 원료 공급부)
기화 원료 공급부(70)는, 처리 용기(1)에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급로로서의 원료 가스 공급관(71)과, 이 원료 가스 공급관(71)의 도중에 설치된 유량 조절 수단으로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(72)와, 복수의 개폐 밸브(밸브(73, 74))를 갖고 있다. 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(72)는, 도시는 생략하지만, 유량 계측부와 유량 제어부로 구성되어 있다. 유량 제어부에서는, 유량 계측부가 계측한 계측 유량이 소정의 유량(설정 유량)으로 되도록 피드백 제어가 행하여진다. 원료 가스가 고온인 경우에는, MFC(72)는, 예를 들어 150 정도의 온도에서도 사용 가능한 고온 대응형 MFC를 사용하는 것이 바람직하다. 밸브(73)는 원료 용기(60)와 MFC(72)의 사이에 설치되어 있다. 밸브(74)는 MFC(72)와 처리 용기(1)의 사이에 설치되어 있다. 원료 가스 공급관(71) 중 적어도 밸브(74)보다 상류측의 부분은, 원료 가스가 응결(고화 또는 액화)되지 않도록, 도시하지 않은 히터가 배치되어 있다.
밸브(74)보다 상류측의 원료 가스 공급관(71)에는, 처리 용기(1)를 통하지 않고 배기 장치(35)에 통하는 배기 바이패스 경로로서 배기 바이패스관(75)이 접속되어 있다. 이 배기 바이패스관(75)의 도중에는 밸브(76)가 설치되어 있다. 배기 바이패스관(75)이나 밸브(76)도 도시하지 않은 히터에 의해 일정 온도로 가열할 수 있다.
이상의 구성에 의해, 성막 장치(100)에서는, 캐리어 가스원(51)으로부터의 캐리어 가스를, 캐리어 가스 공급관(52)을 통해 원료 용기(60) 내에 공급함으로써, 냉각 유지 또는 가온된 성막 원료에 접촉시켜, 성막 원료를 고체 또는 액체의 상태로부터 기화시킬 수 있다. 그리고, 캐리어 가스와 원료를 포함하는 원료 가스는, 원료 가스 공급관(71)을 통해 샤워 헤드(11)의 가스 확산 공간(12)에 공급되어, 가스 토출 구멍(13)으로부터 처리 용기(1) 내의 스테이지(3) 상에 배치된 웨이퍼(W)를 향해 방출된다.
<제어부>
성막 장치(100)를 구성하는 각 엔드 디바이스(예를 들어, 히터 전원(7), 온도 측정기(8), MFM(53), PCV(54), MFC(72), 배기 장치(35), 주 배기 밸브(36), 압력 제어 밸브(37), 밸브(56, 57, 65, 66, 67, 73, 74, 76) 등)는, 제어부(80)에 접속되어 제어되는 구성으로 되어 있다. 성막 장치(100)에서의 제어 계통의 구성예를 도 3에 도시한다. 제어부(80)는, CPU를 구비한 컴퓨터인 컨트롤러(81)와, 이 컨트롤러(81)에 접속된 유저 인터페이스(82) 및 기억부(83)를 구비하고 있다. 유저 인터페이스(82)는, 공정 관리자가 성막 장치(100)를 관리하기 위하여 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나 터치 패널, 성막 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등을 갖고 있다. 기억부(83)에는, 성막 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 컨트롤러(81)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나 처리 조건 데이터 등이 기록된 레시피가 보존되어 있다. 그리고, 필요에 따라, 유저 인터페이스(82)로부터의 지시 등으로 임의의 제어 프로그램이나 레시피를 기억부(83)로부터 호출하여 컨트롤러(81)에 실행시킴으로써, 컨트롤러(81)의 제어하에서, 성막 장치(100)의 처리 용기(1) 내에서 원하는 처리가 행하여진다.
상기 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체(84)에 저장된 상태의 것을 기억부(83)에 인스톨함으로써 이용할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체(84)로서는, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 CD-ROM, 하드 디스크, 플렉시블 디스크, 플래시 메모리, DVD 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 레시피는, 다른 장치로부터, 예를 들어 전용 회선을 통해 수시로 전송시켜서 온라인으로 이용하거나 하는 것도 가능하다.
이상과 같은 구성의 성막 장치(100)에서는, 제어부(80)의 제어에 기초하여, CVD법에 의해 성막 처리가 행하여진다. 성막 처리의 수순의 일례를 들면, 먼저, 게이트 밸브(16)를 개방한 상태에서, 처리 용기(1)의 개구(15)로부터 웨이퍼(W)를 처리 용기(1) 내에 반입하여, 스테이지(3)의 도시하지 않은 리프트 핀에 전달한다. 그리고, 리프트 핀을 하강시켜서 웨이퍼(W)를 스테이지(3)에 적재한다. 이어서, 게이트 밸브(16)를 폐쇄하고, 배기 장치(35)를 작동시켜서 처리 용기(1) 내를 진공으로 한다. 또한, 히터(6)에 의해 웨이퍼(W)를 소정 온도로 가열한다. 그리고, 원료 가스 공급부(40)로부터, 샤워 헤드(11)에 성막 원료 가스를 공급하고, 샤워 헤드(11)의 가스 토출 구멍(13)으로부터 웨이퍼(W)를 향해 공급한다. 그리고, CVD법에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 각종 박막을 성막한다. 성막 처리가 종료되면, 상기와 반대의 수순으로 성막 완료된 웨이퍼(W)를 처리 용기(1)로부터 반출한다. 다음의 웨이퍼(W)의 처리가 행하여질 때까지의 동안에, 처리 용기(1)는 대기 상태로 된다.
본 실시 형태의 성막 장치(100)에서는, 캐리어 가스 공급관(52)에 배치한 PCV(54)에 의해, 원료 용기(60)의 내압을 일정하게 제어할 수 있기 때문에, 처리 용기(1) 내에서 행하여지는 성막 프로세스의 압력에 의존하지 않고, 원료 가스의 공급량을 일정하게 조절할 수 있다.
또한, 성막 장치(100)에서는, 원료 용기(60)보다 상류측의 캐리어 가스 공급관(52)에 MFM(53)을 설치하고, 원료 용기(60)보다 하류측의 원료 가스 공급관(71)에 MFC(72)를 설치하고 있다. 이에 의해, MFC(72)에서의 원료 가스의 계측 유량(Fs)과, MFM(53)에서의 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)으로부터, 차분(Fs-Fc)을 제어부(80)의 컨트롤러(81)에서 연산하여, 원료의 픽업량으로서 파악할 수 있다. 따라서, 성막 장치(100)에서는, 성막 프로세스 중의 원료 픽업량(qs)을 모니터하면서 성막 프로세스를 행하는 것이 가능해진다.
[성막 방법]
이어서, 성막 장치(100)에서 행하여지는 성막 방법의 더욱 구체적인 형태에 대하여 설명한다.
[제1 실시 형태]
도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태의 성막 방법의 수순의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 성막 방법은, 상술한 수순에 따라, 이하의 STEP1부터 STEP4까지의 공정을 포함할 수 있다. 또한, STEP1 내지 STEP4의 처리는, 바이패스관(64)의 밸브(67)를 폐쇄한 상태에서 행한다.
(STEP1)
STEP1은, 원료 용기(60) 내의 압력을 상승시키는 승압 공정이다. 이 승압 공정에서는, PCV(54)에 의해, 원료 용기(60) 내에 공급되는 캐리어 가스량을 제어하여 원료 용기(60) 내를 제1 압력인 압력(P1)으로 상승시킨다. 이 공정은, 가스 도출관(63)의 밸브(66)를 폐쇄하고, 캐리어 가스 공급관(52)의 밸브(56, 57)와 가스 도입관(62)의 밸브(65)를 개방한 상태에서 행한다. 그리고, 원료 용기(60) 내의 압력을 PCV(54)에 의해 조정하면서, 원료 용기(60) 내에 캐리어 가스원(51)으로부터 캐리어 가스를 공급하여, 원료 용기(60) 내를 압력(P1)으로 상승시킨다. 여기서, 압력(P1)은, 원료 용기(60) 내의 캐리어 가스의 분압과 원료의 분압(증기압)을 합계한 전체 압력이다.
STEP1의 승압 공정에서의 승압 후의 원료 용기(60) 내의 압력(P1)은, 예를 들어, STEP4의 성막 공정에서의 원료 용기(60) 내의 원료의 분압(Ps)이 266Pa(2Torr) 이상 400Pa(3Torr) 이하의 범위 내인 경우에는, 21331Pa(160Torr) 이상 31997Pa(240Torr) 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, STEP1의 승압 공정에서 원료 용기(60) 내의 압력(전체 압력)을 높게 해둠으로써, 원료 용기(60) 내가 포화 상태이어도 상대적으로 원료의 분압(Ps)이 내려가, 원료의 자기 증기압에 의한 기화량이 적어진다. 그 결과, 원료 용기(60) 내의 기화량을, STEP4의 성막 공정에서의 기화량에 근접시켜 둘 수 있기 때문에, STEP3의 안정화 공정에서 기화 효율(k)을 안정화시킬 때까지의 시간을 대폭 단축할 수 있다. 분압(Ps)이 266Pa(2Torr) 내지 400Pa(3Torr)의 범위 내인 경우에, 압력(P1)이 상기 범위보다 너무 높으면, 승압 후의 원료의 분압이 상대적으로 너무 내려가서, STEP4의 성막 공정에서의 원료의 분압(Ps)보다 낮게 되어, 압력 조정에 시간이 걸린다. 압력(P1)이 상기 범위보다 너무 낮으면, STEP3에서 기화 효율(k)을 안정화시킬 때까지 시간을 단축하는 효과가 얻어지기 어렵다. 이와 같이, 압력(P1)은, STEP4의 성막 공정에서의 원료 용기(60) 내의 원료 분압(Ps)을 고려하여 설정하는 것이 바람직하다.
STEP1의 승압 공정에서는, 원료 용기(60) 내가 압력(P1)까지 상승하면, 가스 도입관(62)의 밸브(65)를 폐쇄하여, 원료 용기(60) 내의 압력(P1)을 유지한다.
(STEP2)
STEP2는, 원료 용기(60) 내의 압력을 내리는 강압 공정이다. 강압 공정은, STEP1의 종료 후에 가스 도입관(62)의 밸브(65)를 폐쇄한 상태에서, 가스 도출관(63)의 밸브(66)를 개방한다. 그리고, 배기 장치(35)를 작동시켜, 원료 가스 공급관(71)으로부터 배기 바이패스관(75)을 통해 원료 가스를 폐기하여, 원료 용기(60) 내를 압력(P1)에서 제2 압력인 압력(P2)까지 하강시킨다. 이때, 원료 가스 공급관(71)에 설치된 MFC(72)에 의해 유량 제어를 하면서, 원료 용기(60) 내의 압력을 하강시킨다. 또한, 캐리어 가스 공급관(52)의 밸브(56, 57)는 개방된 상태 그대로이어도 된다.
STEP2의 강압 공정에서는, 가스 도입관(62)의 밸브(65)를 폐쇄한 상태에서, 가스 도출관(63)의 밸브(66)를 개방한다. 또한, 원료 가스 공급관(71)의 밸브(73)를 개방하고, 또한 밸브(74)를 폐쇄하고, 그 대신에 배기 바이패스관(75)의 밸브(76)를 개방한다. 즉, STEP1에서 원료 용기(60) 내에 충만된 원료 가스를, 처리 용기(1)를 우회시켜서 배기 장치(35)로부터 폐기하면서, 원료 용기(60) 내를 압력(P2)까지 하강시킨다. 여기서, 압력(P2)은, 원료 용기(60) 내의 캐리어 가스의 분압과 원료의 분압(증기압)을 합계한 전체 압력이다. 압력(P2)은, STEP4의 성막 공정에서의 원료 용기(60) 내의 전체 압력과 동일하게 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 압력(P1), 압력(P2) 및 STEP4의 성막 공정에서의 원료 용기(60) 내의 원료의 분압(Ps)의 관계는, P1>P2>Ps이다. 여기서, 압력(P1)과 분압(Ps)의 관계는 상기 예시대로이며, 압력(P1)과 압력(P2)의 관계는, 예를 들어 압력(P1)이 압력(P2)의 1.5 내지 50배 정도이면 된다.
(STEP3)
STEP3은, 원료 용기(60) 내에서의 원료의 기화 효율(k)을 안정화시키는 안정화 공정이다. 안정화 공정은, STEP2의 상태에서, 가스 도입관(62)의 밸브(65)를 개방하여, 원료 용기(60) 내에 캐리어 가스원(51)으로부터 캐리어 가스를 도입함과 함께, 배기 장치(35)를 작동시켜, 원료 가스 공급관(71)으로부터 배기 바이패스관(75)을 통해 원료 가스를 폐기한다. 원료 용기(60) 내에의 캐리어 가스의 도입은, PCV(54)에 의해 원료 용기(60) 내의 압력을 제어하면서 행하여, 원료 용기(60) 내에서의 원료의 기화 효율(k)을 안정화시킨다.
STEP3의 안정화 공정에서는, 캐리어 가스 공급관(52)의 밸브(56, 57)를 개방한 상태에서, 원료 가스 공급관(71)의 밸브(73)를 개방하고, 밸브(74)를 폐쇄하고, 또한, 배기 바이패스관(75)의 밸브(76)를 개방한 상태에서 행한다. 성막 장치(100)에서 행하여지는 CVD 프로세스에서는, 원료 용기(60) 내에서 기화하여, 캐리어 가스와 함께 처리 용기(1) 내에 공급되는 원료의 공급량이, CVD 프로세스 동안에 일정할 것이 요구된다. 이를 위해, STEP3에서는, 기화 효율(k)이 안정될 때까지, 원료 용기(60) 내에 캐리어 가스를 공급하면서, 생성된 원료 가스를, 배기 바이패스관(75)을 통해 처리 용기(1)를 우회시켜서 폐기한다. 여기서, 통상의 버블링 시스템을 이용한 CVD 프로세스에서는, 기화 효율(k)은, 예를 들어 0.3 내지 0.6(30 내지 60％)의 범위 내이다. 또한, 이 STEP3은, PCV(54)에 의해 캐리어 가스원(51)으로부터 공급된 캐리어 가스의 양을 제어함으로써 원료 용기(60) 내를 제2 압력(P2)으로 유지한 상태에서 행한다.
STEP3의 안정화 공정의 길이(즉, STEP3의 종점)는, 목적으로 하는 성막 조건에서 기화 효율(k)이 안정화될 때까지의 시간을 미리 실험적으로 확인해 두고, 그 시간을 바탕으로 설정할 수 있다. 여기서, 성막 조건으로서는, 예를 들어, 원료의 종류, 처리 압력, 원료 가스의 공급 유량, 캐리어 가스의 유량, 원료 용기(60) 내의 온도 등을 들 수 있다.
또한, 처리 용기(1) 내에의 웨이퍼(W)의 반입은, 상기 STEP1부터 STEP3까지의 사이에 행할 수 있다. 또한, 스루풋을 향상시키는 관점에서, 상기 STEP2의 공정 시간과 STEP3의 공정 시간에 겹침이 있어도 된다.
(STEP4)
STEP4의 성막 공정은, STEP3에 이어서, 원료 가스 공급관(71)을 통해 처리 용기(1) 내에 원료 가스를 공급하고, CVD법에 의해 웨이퍼(W) 위에 박막을 퇴적시키는 공정이다. STEP4에서는, STEP3의 상태에서, 원료 가스 공급관(71)의 밸브(74)를 개방하고, 배기 바이패스관(75)의 밸브(76)를 폐쇄한다. 이에 의해, 원료 가스가, 배기 바이패스관(75)을 통해 배기되는 배기 모드에서, 처리 용기(1) 내에 공급되는 성막 모드로 절환된다. 즉, 성막 공정은, 캐리어 가스 공급관(52)의 밸브(56, 57)를 개방하고, 가스 도입관(62)의 밸브(65)를 개방하고, 가스 도출관(63)의 밸브(66)를 개방하고, 원료 가스 공급관(71)의 밸브(73, 74)를 개방하고, 배기 바이패스관(75)의 밸브(76)를 폐쇄한 상태에서 행한다. 또한, 성막 공정에서는, 캐리어 가스 공급관(52)에 배치한 PCV(54)에 의해, 원료 용기(60)의 내압을 일정하게 제어함으로써, 처리 용기(1) 내에서 행하여지는 성막 프로세스의 압력에 의존하지 않고, 원료 가스의 공급량을 일정하게 조절할 수 있다.
STEP4의 성막 공정에서 웨이퍼(W) 위에 성막되는 박막으로서는, 특별히 제한은 없고, 예를 들어 SiO2 등의 절연막, Hf계 등의 고유전율막, Al, Ti, Ru 등의 금속막 등을 들 수 있다. 원료 용기(60) 내에는, 이 박막의 원료로 되는 무기 재료나 유기 금속 재료 등을 유지해둠으로써, 소정의 조건에서 CVD 프로세스를 실시할 수 있다.
STEP4에서, 원료의 종류, 처리 압력, 원료 가스의 공급 유량, 캐리어 가스의 유량, 원료 용기(60)의 온도 등의 성막 조건은, 성막 목적에 따라 적절히 설정되고, 제어부(80)의 기억부(83)에 레시피로서 보존해 둘 수 있다. 그리고, 컨트롤러(81)가 그 레시피를 판독하여 성막 장치(100)의 각 엔드 디바이스에 제어 신호를 송출함으로써, 성막 장치(100)에 있어서, 원하는 조건에서 성막 처리를 행할 수 있다.
성막 처리가 끝나면, 밸브(74)를 폐쇄하고, 밸브(76)를 개방하고, 원료 가스의 공급을 성막 모드로부터 배기 모드로 절환한다. 이에 의해, 원료 가스 공급관(71) 내의 가스를, 처리 용기(1)를 우회시켜서 배기 바이패스관(75)을 통해 배기한다.
본 실시 형태의 성막 방법은, 상기 STEP1 내지 STEP4의 공정을, 처리 대상의 웨이퍼(W)를 교환하면서 반복해서 실시할 수 있다. 이 경우에는, 1개 전의 웨이퍼(W)에 대한 성막 공정(STEP4)이 종료하고 나서, 처리 용기(1)가 대기 상태에 있을 동안에, 다음 웨이퍼(W)의 처리에 대비하여, STEP1의 처리를 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 성막 방법은, 상기 STEP1 내지 STEP4의 공정 이외에, 임의 공정으로서, 예를 들어 처리 용기(1) 내나 배관 내에 퍼지 가스를 흘리는 공정이나, 처리 용기(1) 내나 배관 내를 진공화하는 공정 등을 포함하고 있어도 된다.
이어서, 본 발명의 기초로 된 실험 결과에 대해서, 도 5 및 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 5는, 성막 장치(100)에 있어서, 상기 STEP1 내지 STEP4의 공정에서 성막 처리를 행한 경우의 MFC(72)에서의 계측 유량, MFM(53)에서의 계측 유량 및 PCV(54)에 의한 원료 용기(60) 내의 압력을 시간 경과로 나타낸 그래프이다. 한편, 도 6은, 비교예로서, 성막 장치(100)에 있어서, 상기 STEP1 내지 STEP2의 공정을 행하지 않고, STEP3 내지 STEP4만을 행하는 종래 방법으로 성막 처리를 행한 경우의 MFC(72)의 계측 유량, MFM(53)에서의 계측 유량 및 PCV(54)에 의한 원료 용기(60) 내의 압력을 시간 경과로 나타낸 그래프이다. 도 5 및 도 6의 횡축은, 시간[초]을 나타내고, 종축은, 지면을 향해 좌측이 MFC(72) 및 MFM(53)의 유량[sccm(mL/min)]을 나타내고, 우측이 PCV(54)에 의한 원료 용기(60)의 압력[Torr]을 나타내고 있다. 도 5 및 도 6에서, MFC(72)의 유량과 MFM(53)의 유량의 차분(Δf)이, 캐리어 가스에 의해 운반되는 원료의 픽업량에 상당한다.
이 실험에서는, 원료로서 유기 금속 화합물 가스, 캐리어 가스로서 질소(N2) 가스를 사용하였다. 도 5에서는, PCV(54)의 설정 압력(=원료 용기(60) 내의 전체 압력)은 원료 플로우 개시 전이 34658Pa(260Torr), 원료 플로우 중(성막 공정)이 13330Pa(100Torr), 원료 플로우 후가 34658Pa(260Torr)이다. 도 6에서는, PCV(54)의 설정 압력(=원료 용기(60) 내의 전체 압력)은, 원료 플로우 개시 전이 13330Pa(100Torr), 원료 플로우 중(성막 공정)이 13330Pa(100Torr), 원료 플로우 후가 13330Pa(100Torr)이다.
먼저, 도 5에서, MFC(72)의 플로우 개시를 기점(t0)으로 하면, t0부터 t1까지의 구간은, 상기 STEP2에 상당하고, MFC(72)에서 유량 제어하면서 PCV(54)의 설정 압력(=원료 용기(60) 내의 전체 압력)을 34658Pa(260Torr)부터 13330Pa(100Torr)까지 강압하고 있다. 이어서, t1에서는 캐리어 가스의 공급을 개시하고 있다. t1부터 t2까지의 구간은, 원료 용기(60)로부터의 원료의 픽업량(Δf)이 안정화될 때까지의 시간이며, 상기 STEP3에 상당한다. t2부터 t3까지의 구간은, 원료의 픽업량(Δf)이 안정화된 상태(즉, 기화 효율(k)이 안정화된 상태)이며, 이 동안에 상기 STEP4의 성막 공정이 행하여진다. t3보다 후는 STEP4의 성막 공정이 종료되어 다음 웨이퍼(W)의 처리가 개시될 때까지 처리 용기(1)가 대기 상태로 된다. 여기서, t3에서는, PCV(54)의 설정 압력(=원료 용기(60) 내의 전체 압력)을 13330Pa(100Torr)로부터 최초와 동일한 34658Pa(260Torr)로 상승시키고 있으며, 상기 STEP1의 승압 공정에 상당한다.
한편, 도 6에서, MFC(72)의 플로우 개시를 기점(t0)으로 하면, 이 t0에서 동시에 캐리어 가스의 공급을 개시하고 있다. 이 경우에는, 상기 STEP2에 상당하는 강압 공정이 없기 때문에, t0부터 t2까지의 구간이, 원료 용기(60)로부터의 원료의 픽업량(Δf)이 안정화될 때까지의 시간이며, 상기 STEP3에 상당한다. 이어서, t2부터 t3까지의 구간은, 원료의 픽업량(Δf)이 안정화된 상태(즉, 효율(k)이 안정화된 상태)이며, 상기 STEP4의 성막 공정이 행하여진다. t3부터는 STEP4의 성막 공정이 종료되고 다음 웨이퍼(W)의 처리가 개시될 때까지, 처리 용기(1)가 대기 상태로 된다.
상기 STEP1, 2를 포함하지 않는 도 6의 수순에서는, STEP3에 상당하는, 원료 용기(60)로부터의 원료의 픽업량(Δf)을 안정화시키는 공정의 시간(t0 내지 t2)은 약 85초이었다. 그에 반해, 상기 STEP1 내지 STEP4의 공정을 포함하는 도 5의 수순에서는, STEP3에 상당하는, 원료 용기(60)로부터의 원료의 픽업량(Δf)을 안정화시키는 공정의 시간(t1 내지 t2)은, 약 28초로 대폭 단축되어 있어, 강압 공정(STEP2)에 필요로 하는 t0 내지 t1까지의 시간(약 30초)을 가산해도 충분히 단축되어 있었다. 또한, 강압 공정(STEP2)에 필요로 하는 t0 내지 t1까지의 시간은, MFC(72)의 최대 유량(풀스케일)에 의존하기 때문에, MFC(72)를 스케일 업함으로써 더욱 단축하는 것이 가능하다. 이와 같이, 상기 STEP1 내지 STEP4의 처리를 행함으로써, 원료 용기(60)로부터의 원료의 픽업량(Δf)을 안정화시키는 공정의 시간(t1 내지 t2)을 단축하여, 성막 프로세스의 스루풋을 향상시킴과 함께, 폐기에 의한 원료의 손실을 억제할 수 있다. 또한, 원료의 기화 효율(k)을 빠르게 안정화시킴으로써 성막 장치(100)에서 순차적으로 처리되는 복수의 웨이퍼(W) 간에서의 성막 프로세스의 균일성도 확보할 수 있다. 따라서, 성막 장치(100)에서 행하여지는 성막 프로세스의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
[제2 실시 형태]
이어서, 도 7을 참조하면서, 성막 장치(100)에서 행하여지는 본 발명의 제2 실시 형태의 성막 방법에 대하여 설명한다. 제1 실시 형태의 성막 방법에서는, 상기 STEP1 내지 STEP4의 수순에 따라 성막 처리를 행하기로 했다(도 4 참조). 본 실시 형태도, 기본적으로 상기 STEP1 내지 STEP4의 수순에 따라 성막 처리를 행하지만, STEP3에서, 원료의 기화 효율(k)을 안정화시키는 공정의 종료를 제1 실시 형태와는 다른 방법으로 결정한다. 이하, 제1 실시 형태와의 상위점을 중심으로 설명을 행한다.
본 실시 형태의 성막 방법에서의 STEP1, STEP2, STEP4의 내용은, 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략하고, STEP3에 대하여 설명한다.
(STEP3)
본 실시 형태에서, STEP3의 안정화 공정은, 원료 용기(60) 내에서의 원료의 기화 효율(k)을 안정화시키는 공정이다. STEP2의 상태에서, 가스 도입관(62)의 밸브(65)를 개방하여, 원료 용기(60) 내에 캐리어 가스원(51)으로부터의 캐리어 가스를 도입함과 함께, 배기 장치(35)를 작동시켜, 원료 가스 공급관(71)으로부터 배기 바이패스관(75)을 통해 원료 가스를 폐기하면서, 원료 용기(60) 내에서의 원료의 기화 효율(k)을 안정화시킨다. 제1 실시 형태에서는, STEP3의 안정화 공정의 길이(즉, STEP3의 종점)는, 대상으로 되는 성막 조건(원료의 종류, 처리 압력, 원료 가스의 공급 유량, 캐리어 가스의 유량, 원료 용기(60) 내의 온도 등)에서 기화 효율(k)이 안정화될 때까지의 시간을 실험적으로 확인해 두고, 그 시간을 바탕으로 설정하였다. 본 실시 형태에서는, MFC(72)의 원료 가스의 계측 유량(Fs)과, MFM(53)의 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)의 차분(Fs-Fc)을 제어부(80)에서 모니터함으로써, STEP3의 종점을 검지한다.
STEP3의 종점의 검출은, 예를 들어 도 7에 나타내는 STEP11 내지 STEP14의 수순에 의해 행할 수 있다. 먼저, STEP11에서는, 제어부(80)의 컨트롤러(81)가 MFC(72)의 원료 가스의 계측 유량(Fs)을 수치 데이터로서 취득한다. 이어서, STEP12에서는, 제어부(80)의 컨트롤러(81)가 MFM(53)의 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)을 수치 데이터로서 취득한다.
이어서, STEP13에서는, 제어부(80)의 컨트롤러(81)에 있어서, MFC(72)의 원료 가스의 계측 유량(Fs)과, MFM(53)의 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)의 차분(Fs-Fc)을 연산하여, 미리 정해 둔 설정값과 비교한다. 여기서, 설정값은, 성막 장치(100)에서 실시되는 원하는 성막 프로세스의 여러 조건에서의 기화 효율(k)에 기초하여 설정되며, 일정한 폭을 갖는 범위로 할 수 있다. 안정화 공정에서는, 시간의 경과와 함께 기화 효율(k)이 일정한 값으로 수렴되기 때문에, 차분(Fs-Fc)의 크기도 일정한 값에 가까워진다. 따라서, 차분(Fs-Fc)이 설정값의 범위 내로 된 시점에서, 기화 효율(k)이 안정화되었다(즉, STEP3의 종점)고 판단할 수 있다.
STEP13에서 차분(Fs-Fc)이 설정값의 범위 내이다("예")라고 판단된 경우에는, STEP14에서 제어부(80)의 컨트롤러(81)가 STEP3의 안정화 공정을 종료시키고, STEP4의 성막 공정으로의 이행을 지시한다. 구체적으로는, 제어부(80)로부터 밸브 개폐의 제어 신호를 송출하고, 원료 가스 공급관(71)의 밸브(74)를 폐쇄로부터 개방으로, 배기 바이패스관(75)의 밸브(76)를 개방으로부터 폐쇄로 각각 절환한다. 그 후, 제1 실시 형태와 마찬가지로, STEP4의 성막 공정이 행하여진다.
한편, STEP13에서 차분(Fs-Fc)이 소정의 설정값의 범위 내가 아니다("아니오")라고 판단된 경우에는, STEP11로 돌아가서, 제어부(80)의 컨트롤러(81)가 MFC(72)의 원료 가스의 계측 유량(Fs)을 참조하고, 다음으로 STEP12에서 MFM(53)의 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)을 참조하여, 각각 새롭게 수치 데이터로서 취득한다. 이후, STEP13에서 차분(Fs-Fc)이 설정값의 범위 내이다("예")라고 판단될 때까지, 소정의 시간 간격으로, STEP11부터 STEP13까지의 처리를 반복하여, 차분(Fs-Fc)의 변동을 모니터한다.
제1 실시 형태의 성막 방법에서는, 원하는 성막 조건(원료의 종류, 처리 압력, 원료 가스의 공급 유량, 캐리어 가스의 유량, 원료 용기(60) 내의 온도 등)에 따라, 미리 STEP3의 공정 시간을 설정하여, STEP3에서 STEP4로의 이행(밸브의 절환)을 행하도록 하고 있다. 이 방법으로 안정된 CVD 프로세스를 실현하기 위해서는, 기화 효율(k)의 안정화에 필요한 최소한의 시간에, 소정의 마진을 가산하여 STEP3의 공정 시간을 설정해 둘 필요가 있다. 그러나, STEP3의 공정 시간은, 엄밀하게 말한다면 짧을수록 바람직하다. 따라서, 본 실시 형태의 성막 방법에서는, 차분(Fs-Fc)을 모니터함으로써, STEP3의 종점을 거의 실시간으로 검출하여, STEP3의 공정 시간을 최소한으로 억제하고 있다.
또한, 일률적으로 STEP3의 공정 시간을 정한 경우에는, 어떠한 원인에 의해 원료의 픽업이 정상적으로 행하여지지 않아, 기화 효율(k)이 안정되지 않는 경우에도, 시간 경과와 함께 자동으로 STEP4의 성막 공정으로 이행하게 되어, 성막 불량을 발생시킬 가능성이 있다. 이에 반해, 본 실시 형태의 성막 방법에서는, 차분(Fs-Fc)을 모니터함으로써, 기화 효율(k)이 안정화되지 않는 경우에는, STEP4로의 이행을 중지하는 제어도 가능하여, 성막 불량의 발생을 미연에 방지할 수 있다. 예를 들어, STEP3의 공정 시간의 상한을 설정해 두고, 상기 공정 시간의 상한에 달해도 차분(Fs-Fc)이 설정값의 범위 내로 되지 않는 경우에는, STEP4의 성막 공정으로 이행하지 않고, 프로세스를 중지하는 제어도 가능하다. 또한, 제어부(80)에 카운터(도시하지 않음)를 설치하여, 도 7의 STEP11부터 STEP13까지의 반복 횟수를 카운트값으로서 적산해 나가고, 카운트값이 소정의 횟수에 도달한 경우에는, 프로세스 이상으로 하여, STEP4의 성막 공정으로 이행하지 않고, 프로세스를 중지하는 제어도 가능하다.
또한, 본 실시 형태에서는, MFC(72)에서의 원료 가스의 계측 유량(Fs)을 사용하는 대신에, MFC(72)에서의 원료 가스의 설정 유량(Fs')을 사용해도 된다. 이때에 STEP13에서 차분(Fs'-Fc)이 소정의 설정값의 범위 내가 아니다("아니오")라고 판단된 경우에는, STEP11에서 취득하는 MFC(72)의 원료 가스의 설정 유량(Fs')은 고정값이기 때문에, 2회째 이후는, STEP12로 돌아가서 MFM(53)의 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)만을 재취득하면 된다.
이상과 같이, 제2 실시 형태의 성막 방법에서는, 먼저 상기 STEP1 내지 STEP4의 처리를 행함으로써, 원료 용기(60)로부터의 원료의 픽업량(Δf)(즉, 기화 효율(k))을 안정화시킬 때까지의 시간을 단축하여, 성막 프로세스의 스루풋 향상을 도모할 수 있다. 또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 차분(Fs-Fc)(또는 차분(Fs'-Fc))을 모니터함으로써, STEP3의 종점을 검출할 수 있기 때문에, STEP3의 공정 시간을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 기화 효율(k)이 안정화되지 않는 경우에는, STEP4로의 이행을 중지하는 제어도 가능하여, 성막 불량의 발생을 미연에 방지할 수 있다. 따라서, 성막 장치(100)에서 행하여지는 성막 프로세스의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태에서의 다른 구성 및 효과는, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
[제3 실시 형태]
이어서, 도 8을 참조하면서, 성막 장치(100)에서 행하여지는 본 발명의 제3 실시 형태의 성막 방법에 대하여 설명한다. 제1 실시 형태의 성막 방법에서는, 상기 STEP1 내지 STEP4의 수순에 따라 성막 처리를 행하는 것으로 하였다(도 4 참조). 본 실시 형태도, 기본적으로 상기 STEP1 내지 STEP4의 수순에 따라 성막 처리를 행하지만, STEP4의 성막 공정에서, 차분(Fs-Fc)을 제어부(80)에서 모니터하면서 성막 처리를 행한다. 이하, 제1 실시 형태와의 상위점을 중심으로 설명을 행한다.
본 실시 형태의 성막 방법에서의 STEP1, STEP2, STEP3의 내용은, 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략하고, STEP4에 대하여 설명한다.
(STEP4)
본 실시 형태에서, STEP4의 성막 공정에서는, 원료 가스 공급관(71)을 통해 처리 용기(1) 내에 원료 가스를 공급하여, CVD법에 의해 웨이퍼(W) 위에 박막을 퇴적시키는 공정이다. STEP4에서는, STEP3의 상태에서, 원료 가스 공급관(71)의 밸브(74)를 개방하고, 배기 바이패스관(75)의 밸브(76)를 폐쇄한다. 이에 의해, 원료 가스가 배기 바이패스관(75)을 통해 배기되는 배기 모드로부터, 원료 가스가 처리 용기(1) 내에 공급되는 성막 모드로 절환된다. 이 공정은, 캐리어 가스 공급관(52)의 밸브(56, 57)를 개방하고, 가스 도입관(62)의 밸브(65)를 개방하고, 가스 도출관의 밸브(66)를 개방하고, 원료 가스 공급관(71)의 밸브(73, 74)를 개방하고, 배기 바이패스관(75)의 밸브(76)를 폐쇄한 상태에서 행한다.
STEP4의 성막 공정은, 미리 정해진 레시피에 기초하여, 제어부(80)의 컨트롤러(81)의 제어 하에서 실행된다. 본 실시 형태에서는, STEP4의 성막 공정 동안에, MFC(72)의 원료 가스의 계측 유량(Fs)과, MFM(53)의 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)의 차분(Fs-Fc)을 제어부(80)에서 모니터하여 처리 계속의 가부를 판단하면서 성막 프로세스를 행한다.
STEP4의 성막 공정에서의 처리 계속의 가부의 판단은, 예를 들어 도 8에 나타내는 STEP21 내지 STEP24의 수순에 의해 행할 수 있다. 먼저, STEP21에서는, 제어부(80)의 컨트롤러(81)가 MFC(72)의 원료 가스의 계측 유량(Fs)을 수치 데이터로서 취득한다. 이어서, STEP22에서는, 제어부(80)의 컨트롤러(81)가 MFM(53)의 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)을 수치 데이터로서 취득한다.
이어서, STEP23에서는, 제어부(80)의 컨트롤러(81)에 있어서, MFC(72)의 원료 가스의 계측 유량(Fs)과, MFM(53)의 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)의 차분(Fs-Fc)을 연산하여, 미리 정해 둔 설정값과 비교한다. 여기서, 설정값은, 예를 들어 성막 장치(100)에서 실시되는 원하는 성막 프로세스의 여러 조건에서의 기화 효율(k)에 기초하여 설정되며, 일정한 폭을 갖는 범위로 할 수 있다. STEP3의 안정화 공정의 종료 시점에서는, 기화 효율(k)이 일정한 값으로 수렴되어 있을 것이며, 차분(Fs-Fc)의 크기도 거의 일정한 값으로 되어 있다. 따라서, 차분(Fs-Fc)이 설정값의 범위 내이면, 적절한 픽업량이 유지되어 있게 된다. 그러나, STEP4의 성막 공정 동안에, 어떠한 요인에 의해 기화 효율(k)이 변동된 경우에는, 차분(Fs-Fc)도 변동된다. 이 경우에는, 안정된 CVD 프로세스를 행할 수 없어, 성막 불량의 원인으로 된다.
따라서, STEP23에서 차분(Fs-Fc)이 설정값의 범위 밖이다("예")라고 판단된 경우에는, 기화 효율(k)이 허용 범위를 초과하여 변동되어 있음을 의미하기 때문에, STEP24에서 제어부(80)의 컨트롤러(81)가 STEP4의 성막 공정에서의 처리의 중지를 지시한다. 구체적으로는, 제어부(80)로부터 밸브 개폐의 제어 신호를 송출하여, 원료 가스 공급관(71)의 밸브(74)를 개방으로부터 폐쇄로, 배기 바이패스관(75)의 밸브(76)를 폐쇄로부터 개방으로 각각 절환한다. 그 후, 예를 들어 알람, 모니터에 표시하는 등의 방법으로, 프로세스의 중지를 공정 관리자에게 통지한다. 이와 같이, 본 실시 형태의 성막 방법에서는, STEP4의 성막 공정 동안에, 차분(Fs-Fc)을 모니터함으로써, 기화 효율(k)의 변동이 허용 한도를 초과한 경우에는, 성막 처리를 중지하는 제어가 가능하여, 성막 불량의 발생을 미연에 방지할 수 있다.
한편, STEP23에서 차분(Fs-Fc)이 소정의 설정값의 범위 밖이 아니다("아니오")라고 판단된 경우에는, STEP21로 돌아가서, 제어부(80)의 컨트롤러(81)가, MFC(72)의 원료 가스의 계측 유량(Fs)을 참조하고, 다음으로 STEP22에서 MFM(53)의 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)을 참조하여, 각각 새롭게 수치 데이터로서 취득한다. 이후, 미리 정해진 레시피에 기초하는 성막 처리를 계속하면서, STEP4의 성막 공정의 종료까지, 소정의 시간 간격으로, STEP21부터 STEP23까지의 처리를 반복하여, 차분(Fs-Fc)의 변동을 모니터한다.
또한, 본 실시 형태에서는, MFC(72)에서의 원료 가스의 계측 유량(Fs)을 사용하는 대신에, MFC(72)에서의 원료 가스의 설정 유량(Fs')을 사용해도 된다. 이 때에 STEP23에서 차분(Fs'-Fc)이 소정의 설정값의 범위 밖이 아니다("아니오")라고 판단된 경우에는, STEP21에서 취득한 MFC(72)의 원료 가스의 설정 유량(Fs')은 고정값이기 때문에, 2회째 이후는, STEP22로 돌아가서 MFM(53)의 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)을 참조하면 된다.
<변형예>
이어서, 도 9를 참조하면서, 제3 실시 형태의 변형예의 성막 방법에 대하여 설명을 행한다. 도 9는, 제3 실시 형태의 성막 방법의 변형예를 나타내는 흐름도이다. 본 변형예에서의 STEP31은, 상기 STEP21에 대응하고, STEP32는, 상기 STEP22에 대응하고, STEP33은, 상기 STEP23에 대응하는 것으로, 동일한 내용이기 때문에 설명을 생략한다(도 8 참조).
도 8에 나타낸 예에서는, STEP23에서 차분(Fs-Fc)(또는 차분(Fs'-Fc))이 설정값의 범위 밖이다("예")라고 판단된 경우에는, 기화 효율(k)이 허용 범위를 초과하여 변동되어 있음을 의미하기 때문에, STEP24에서 제어부(80)의 컨트롤러(81)가, STEP4의 성막 공정에서의 처리의 중지를 지시하도록 하였다. 본 변형예에서는, STEP33에서 차분(Fs-Fc)(또는 차분(Fs'-Fc))이 설정값의 범위 밖이다("예")고 판단된 경우에는, STEP34에서 제어부(80)의 컨트롤러(81)가 STEP4의 성막 공정에서의 버블링 조건의 변경을 지시하도록 하였다. 여기서, 버블링 조건이란, 성막 조건 중에서, 기화 효율(k)에 관여하는 조건으로서, STEP4의 성막 공정 중의 원료 용기(60) 내 압력, 캐리어 가스의 유량, 원료 가스의 공급 유량, 원료 용기(60)의 온도 등을 의미한다. STEP33에서 차분(Fs-Fc)(또는 차분(Fs'-Fc))이 설정값의 범위 밖인 경우("예")라도, 즉시 성막 불량을 야기한다고는 할 수 없다. 그 때문에, 본 변형예에서는 성막 공정을 중지하는 것이 아니라, 버블링 조건의 변경에 의해, 적정한 기화 효율(k)로 수정함으로써, STEP4의 성막 공정을 계속할 수 있도록 하였다. 예를 들어, 원료 용기(60) 내의 압력, 캐리어 가스의 유량, 원료 가스의 공급 유량은, PCV(54)와 MFC(72)의 설정을 바꿈으로써 조절할 수 있다. 또한, 원료 용기(60)의 온도는, 온도 조절 장치(61)에 의해 조절할 수 있다.
STEP34에서 버블링 조건의 변경을 행한 경우에는, STEP31로 돌아가서, STEP4의 성막 공정이 계속되고 있는 동안에, STEP31부터 STEP33까지의 처리를 반복하여, 차분(Fs-Fc)(또는 차분(Fs'-Fc))을 모니터한다.
이상과 같이, 제3 실시 형태의 성막 방법에서는, 먼저 상기 STEP1 내지 STEP4의 처리를 행함으로써, 원료 용기(60)로부터의 원료의 픽업량(Δf)(즉, 기화 효율(k))을 안정화시킬 때까지의 시간을 단축하여, 성막 프로세스의 스루풋 향상을 도모할 수 있다. 또한, 도 8 또는 도 9에 도시한 바와 같이, 차분(Fs-Fc)을 모니터함으로써, STEP4의 성막 공정 동안에 기화 효율(k)이 크게 변동된 경우에는, 처리를 중지하거나, 버블링 조건을 변경하거나 하는 제어도 가능하여, 성막 불량의 발생을 미연에 방지할 수 있다. 따라서, 성막 장치(100)에서 행하여지는 성막 프로세스의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태에서의 다른 구성 및 효과는, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 마찬가지이다.
[제4 실시 형태]
본 실시 형태의 성막 방법은, 제2 실시 형태와 제3 실시 형태를 조합한 것이다. 즉, 본 실시 형태에서는, 기본적으로 상기 STEP1 내지 STEP4의 수순에 따라 성막 처리를 행하지만, STEP3의 안정화 공정 및 STEP4의 성막 공정에서, 차분(Fs-Fc)을 제어부(80)에서 모니터하면서 성막 처리를 행한다. STEP3 및 STEP4를 통해서, 제어부(80)에 의해 차분(Fs-Fc)을 모니터함으로써, STEP3의 안정화 공정에서는, STEP3의 종점을 검출함과 함께, STEP4의 성막 공정에서는, 처리 계속의 가부의 판단 또는 버블링 조건의 변경을 행하는 것이 가능해진다. 예를 들어, STEP3의 안정화 공정에서는, 제어부(80)의 컨트롤러(81)에 있어서, MFC(72)의 원료 가스의 계측 유량(Fs)과, MFM(53)의 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)의 차분(Fs-Fc)을 연산하여, 미리 정해 둔 설정값과 비교한다. 또한, STEP4의 성막 공정 동안에, MFC(72)의 원료 가스의 계측 유량(Fs)과, MFM(53)의 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)의 차분(Fs-Fc)을 제어부(80)에서 모니터하여, 미리 정해 둔 설정값과 비교한다. 또한, 본 실시 형태에서도, 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태와 마찬가지로, MFC(72)에서의 원료 가스의 계측 유량(Fs)을 사용하는 대신에, MFC(72)에서의 원료 가스의 설정 유량(Fs')을 사용해도 된다.
본 실시 형태의 성막 방법에서는, 먼저 상기 STEP1 내지 STEP4의 처리를 행함으로써, 원료 용기(60)로부터의 원료의 픽업량(Δf)(즉, 기화 효율(k))을 안정화시킬 때까지의 시간을 단축하여, 성막 프로세스의 스루풋 향상을 도모할 수 있다. 또한, STEP3에서, 차분(Fs-Fc)(또는 차분(Fs'-Fc))을 모니터함으로써, STEP3의 종점을 검출할 수 있기 때문에, STEP3의 공정 시간을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 기화 효율(k)이 안정화되지 않는 경우에는, STEP4로의 이행을 중지하는 제어도 가능하여, 성막 불량의 발생을 미연에 방지할 수 있다. 또한, STEP4에서, 차분(Fs-Fc)(또는 차분(Fs'-Fc))을 모니터함으로써, STEP4의 성막 공정 동안에 기화 효율(k)이 크게 변동된 경우에는, 처리를 중지하거나, 버블링 조건을 변경하거나 하는 제어도 가능하여, 성막 불량의 발생을 미연에 방지할 수 있다. 따라서, 성막 장치(100)에서 행하여지는 성막 프로세스의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 제약되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 피처리체인 기판으로서 반도체 웨이퍼를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 유리 기판, LCD 기판, 세라믹 기판 등에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 열 CVD 프로세스를 실시하는 성막 장치(100)를 예로 들었지만, 예를 들어, 플라즈마 CVD 프로세스나, ALD 프로세스에도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 원료 용기(60) 내의 압력 조절을 PCV(54)에 의해 행했지만, PCV(54) 대신에 캐리어 가스 공급관(52)에 MFC 등의 유량 제어 장치를 설치하고, 이것을 사용하여 원료 용기(60) 내에 설치한 압력계(55)의 계측값을 바탕으로 피드백 제어를 행해도 된다. 이 경우, 캐리어 가스 공급관(52)에 설치한 MFC 등의 유량 제어 장치와 압력계(55)에 의해, 압력 조절 수단이 구성된다.
본 국제 출원은, 2012년 7월 4일에 출원된 일본 특허 출원 2012-150263호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 당해 출원의 전체 내용을 여기에 원용한다.

Claims (7)

  1. 진공화 가능한 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 설치된, 피처리체를 적재하는 적재대와,
    상기 처리 용기 내를 감압 배기하는 배기 장치와,
    가스 도입부 및 가스 도출부를 갖고, 내부에 성막 원료를 유지하는 원료 용기와,
    상기 원료 용기에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급원과,
    상기 캐리어 가스 공급원과 상기 원료 용기를 접속하여, 상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급로와,
    상기 원료 용기와 상기 처리 용기를 접속하여, 상기 처리 용기 내에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급로와,
    상기 원료 가스 공급로로부터 분기되어, 상기 처리 용기를 통하지 않고 상기 배기 장치에 접속되는 배기 바이패스 경로와,
    상기 원료 용기 내의 압력을 조절하는 압력 조절 수단
    을 구비한 성막 장치를 사용하여 행하여지는 성막 방법으로서,
    상기 원료 용기의 상기 가스 도출부를 폐쇄한 상태에서, 상기 압력 조절 수단에 의해, 상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스를 공급하여 상기 원료 용기 내를 제1 압력(P1)으로 상승시켜 두는 승압 공정과,
    상기 원료 용기에의 상기 캐리어 가스의 도입을 차단하고, 또한 상기 가스 도출부를 개방한 상태에서, 상기 원료 용기 내의 상기 원료 가스를, 상기 배기 바이패스 경로를 통해 폐기하여, 상기 원료 용기 내를 제2 압력(P2)까지 하강시키는 강압 공정과,
    상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스를 도입함과 함께, 상기 배기 바이패스 경로를 통해 상기 원료 가스를 폐기하면서, 상기 원료 용기 내에서의 상기 원료의 기화 효율을 안정화시키는 안정화 공정과,
    상기 원료 가스 공급로를 통해 상기 처리 용기 내에 상기 원료 가스를 공급하여, CVD법에 의해 피처리체 위에 박막을 퇴적시키는 성막 공정,
    을 구비한 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성막 장치는, 상기 캐리어 가스 공급로에, 매스 플로우 미터와, 상기 압력 조절 수단으로서의 압력 제어 밸브와, 복수의 밸브를 갖고, 상기 원료 가스 공급로에, 매스 플로우 컨트롤러와, 복수의 밸브를 갖고 있으며,
    상기 승압 공정에서는, 상기 압력 제어 밸브에 의해 상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스를 공급하고,
    상기 강압 공정에서는, 상기 원료 용기 내의 상기 원료 가스를, 상기 매스 플로우 컨트롤러로 유량 조절하면서 폐기하는, 성막 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 안정화 공정에 있어서, 상기 매스 플로우 컨트롤러에서의 상기 원료 가스의 계측 유량(Fs)과, 상기 매스 플로우 미터에서의 상기 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)의 차분(Fs-Fc)을 모니터함으로써, 상기 안정화 공정에서 상기 성막 공정으로 이행하는 타이밍을 결정하는, 성막 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 성막 공정에 있어서, 상기 매스 플로우 컨트롤러에서의 상기 원료 가스의 계측 유량(Fs)과, 상기 매스 플로우 미터에서의 상기 캐리어 가스의 계측 유량(Fc)의 차분(Fs-Fc)을 모니터함으로써, 상기 성막 공정을 계속 또는 중지하고, 또는 원료의 기화 조건을 변경하는, 성막 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    어떤 피처리체에 대한 상기 성막 공정이 종료된 후, 다음의 피처리체를 처리할 때까지 상기 처리 용기가 대기 상태일 동안에, 상기 승압 공정을 실시함으로써, 복수의 피처리체에 대하여 반복 성막 처리를 행하는, 성막 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 성막 공정에서의 상기 원료 용기 내의 상기 원료의 분압(Ps)이 266Pa 이상 400Pa 이하의 범위 내인 경우에, 상기 승압 공정에서의 승압시의 상기 원료 용기 내의 제1 압력(P1)이 21331Pa 이상 31997Pa 이하의 범위 내인, 성막 방법.
  7. 진공화 가능한 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 설치된, 피처리체를 적재하는 적재대와,
    상기 처리 용기내를 감압 배기하는 배기 장치와,
    가스 도입부 및 가스 도출부를 갖고, 내부에 성막 원료를 유지하는 원료 용기와,
    상기 원료 용기에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급원과,
    상기 캐리어 가스 공급원과 상기 원료 용기를 접속하여, 상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급로와,
    상기 원료 용기와 상기 처리 용기를 접속하여, 상기 처리 용기 내에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급로와,
    상기 원료 가스 공급로로부터 분기되어, 상기 처리 용기를 통하지 않고 상기 배기 장치에 접속되는 배기 바이패스 경로와,
    상기 원료 용기 내의 압력을 조절하는 압력 조절 수단과,
    상기 처리 용기 내에서 성막 처리가 행해지도록 제어하는 제어부
    를 구비한 성막 장치로서,
    상기 성막 처리는,
    상기 원료 용기의 상기 가스 도출부를 폐쇄한 상태에서, 상기 압력 조절 수단에 의해, 상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스를 공급하여 상기 원료 용기 내를 제1 압력(P1)으로 상승시켜 두는 승압 공정과,
    상기 원료 용기에의 상기 캐리어 가스의 도입을 차단하고, 또한 가스 도출부를 개방한 상태에서, 상기 원료 용기 내의 상기 원료 가스를, 상기 배기 바이패스 경로를 통해 폐기하여, 상기 원료 용기 내를 제2 압력(P2)까지 하강시키는 강압 공정과,
    상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스를 도입함과 함께, 상기 배기 바이패스 경로를 통해 상기 원료 가스를 폐기하면서, 상기 원료 용기 내에서의 상기 원료의 기화 효율을 안정화시키는 안정화 공정과,
    상기 원료 가스 공급로를 통해 상기 처리 용기 내에 상기 원료 가스를 공급하여, CVD법에 의해 피처리체 위에 박막을 퇴적시키는 성막 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
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