KR20150120515A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

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

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Abstract

기판에 처리액을 증발시킨 처리 가스를 공급하여 처리하는 처리실을 갖는 기판 처리 장치이며, 상기 처리액을 일시적으로 저류시키고, 상기 처리실에 공급하는 리저브 탱크와, 상기 리저브 탱크에 접속된 라인 절환 유닛과, 상기 라인 절환 유닛에 접속되고, 상기 리저브 탱크에 처리액을 공급하는 탱크 공급관과, 상기 라인 절환 유닛에 접속되고, 상기 리저브 탱크 내의 처리액을 배출하는 배출부와, 상기 처리액 공급관으로부터 상기 리저브 탱크로 처리액을 공급하는 처리액 보충 공정의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서, 상기 리저브 탱크로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 처리액 배출 공정과, 상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 공급하는 관내 배출 공정 중 어느 하나 또는 양쪽을 행하도록 상기 라인 절환 유닛을 제어하는 제어부를 갖는다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체{SUBSTRATE-PROCESSING APPARATUS, METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
대규모 집적 회로(Large Scale Integrated Circuit:이하 LSI)의 미세화에 수반하여, 트랜지스터 소자간의 누설 전류 간섭을 제어하는 가공 기술은 점점, 기술적인 곤란을 증가시키고 있다. LSI의 소자간 분리에는, 기판으로 되는 실리콘(Si)에, 분리하고자 하는 소자간에 홈 또는 구멍 등의 공극을 형성하고, 그 공극에 절연물을 퇴적하는 방법에 의해 이루어져 있다. 절연물로서, 산화막이 사용되는 경우가 많고, 예를 들어 실리콘 산화막이 사용된다. 실리콘 산화막은, Si 기판 자체의 산화나, 화학 기상 성장법(CVD), 절연물 도포법(SOD)에 의해 형성되어 있다.
최근의 미세화에 의해, 미세 구조의 매립, 특히 세로 방향으로 깊은, 또는 가로 방향으로 좁은 공극 구조에의 산화물의 매립에 대해 CVD법에 의한 매립 방법이 기술 한계에 도달하고 있다. 이와 같은 배경하에서, 유동성을 갖는 산화물을 사용한 매립 방법, 즉 SOD의 채용이 증가 경향에 있다. SOD에서는, SOG(Spin on glass)라고 불리는 무기 또는 유기 성분을 포함하는 도포 절연 재료가 사용되고 있다. 이 재료는, CVD 산화막의 등장 이전보다 LSI의 제조 공정에 채용되어 있었지만, 가공 기술이 0.35㎛∼1㎛ 정도의 가공 치수로 미세하지 않았기 때문에, 도포 후의 개질 방법은 질소 분위기에서 400℃ 정도의 열처리를 행함으로써 허용되어 있었다.
또한 한편, 트랜지스터의 열부하에 대한 저감 요구도 진행되고 있다. 열부하를 저감시키고자 하는 이유로서, 트랜지스터의 동작용에 주입한, 붕소나 비소, 인 등의 불순물의 과잉의 확산을 방지하는 것이나, 전극용의 금속 실리사이드의 응집 방지, 게이트용 일함수 금속 재료의 성능 변동 방지, 메모리 소자의 기입, 읽어들임 반복 수명의 확보 등이 있다.
그러나, 최근의 LSI, DRAM(Dynamic Random Access Memory)이나 Flash Memory로 대표되는 반도체 장치의 최소 가공 치수가, 50㎚ 폭보다 작아지고 있어, 품질을 유지한 상태의 미세화나 제조 스루풋 향상의 달성이나 처리 온도의 저온화가 곤란해지고 있다.
본 발명의 목적은, 반도체 장치의 제조 품질을 향상시킴과 함께, 제조 스루풋을 향상시키는 것이 가능한 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 기록 매체를 제공하는 것이다.
일 형태에 의하면, 기판을 수용하는 처리실과, 처리액을 기화하여 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 기화기와, 상기 처리액을 저류하는 리저브 탱크와, 상기 리저브 탱크로부터 상기 기화기로의 상기 처리액 유량을 제어하는 유량 제어부와, 상기 리저브 탱크에 접속된 라인 절환 유닛과, 상기 라인 절환 유닛에 접속되고, 상기 리저브 탱크에 처리액을 공급하는 탱크 공급관과, 상기 라인 절환 유닛에 접속되고, 상기 리저브 탱크 내의 처리액을 배출하는 배출부와, 상기 처리액 공급관으로부터 상기 리저브 탱크로 처리액을 공급하는 처리액 보충 공정의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서, 상기 리저브 탱크로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 처리액 배출 공정과, 상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 공급하는 관내 배출 공정 중 어느 하나 또는 양쪽을 행하도록 상기 라인 절환 유닛을 제어하는 제어부를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
다른 형태에 의하면, 기판을 처리실에 수용하는 공정과, 처리액을 기화하여 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리액을 리저브 탱크에 저류하는 공정과, 상기 리저브 탱크로부터 상기 기화기로의 상기 처리액의 유량을 제어하는 공정과, 상기 처리액을 탱크 공급관으로부터 상기 리저브 탱크로 공급하는 처리액 보충 공정과, 상기 처리액 보충 공정의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서, 상기 리저브 탱크 내의 처리액을 배출부로부터 배출하는 공정과, 상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 공정 중 어느 하나 또는 양쪽을 행하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
또 다른 형태에 의하면, 기판을 처리실에 수용시키는 수순과, 처리액을 기화하여 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급시키는 수순과, 상기 처리액을 리저브 탱크에 저류시키는 수순과, 상기 리저브 탱크로부터 상기 기화기로의 상기 처리액의 유량을 제어시키는 수순과, 상기 처리액을 탱크 공급관으로부터 상기 리저브 탱크로 공급하는 처리액 보충 수순과, 상기 처리액 보충 수순의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서, 상기 리저브 탱크 내의 처리액을 배출부로부터 배출하는 수순과, 상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 수순 중 어느 하나 또는 양쪽을 행하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 기록된 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 기록 매체에 의하면, 반도체 장치의 제조 품질을 향상시킴과 함께, 제조 스루풋을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 종단면 개략도이다.
도 3은 실시 형태에서 적절하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이다.
도 4는 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 흐름도이다.
도 5는 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 라인 절환 유닛이며, 리저브 탱크에의 처리액 보충 공정을 도시하는 도면이다.
도 6은 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 라인 절환 유닛이며, 처리액 배출 공정 중의 구성을 도시하는 개략도인 도면이다.
도 7은 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 라인 절환 유닛이며, 처리액 공급관 내 배출 공정 중의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 8은 다른 실시 형태에 따른 기화기의 개략 구성도이다.
<제1 실시 형태>
이하에, 제1 실시 형태에 대해 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
먼저, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성에 대해, 주로 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 종단면으로 나타내고 있다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 처리로(202)의 종단면 개략도이다.
(반응관)
도 1에 도시한 바와 같이, 처리로(202)는 반응관(203)을 구비하고 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료를 포함하고, 상단부 및 하단부가 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 통 중공부에는, 처리실(201)이 형성되고, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 방향으로 다단으로 정렬된 상태에서 수용 가능하게 구성되어 있다.
반응관(203)의 하부에는, 반응관(203)의 하단부 개구[노(爐)구]를 기밀하게 밀봉(폐색) 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)은 반응관(203)의 하단부에 수직 방향 하측으로부터 접촉되도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은 원판 형상으로 형성되어 있다. 기판의 처리 공간으로 되는 기판 처리실(201)은 반응관(203)과 시일 캡(219)을 포함한다.
(기판 지지부)
기판 보유 지지부로서의 보트(217)는 복수매의 웨이퍼(200)를 다단으로 보유 지지할 수 있도록 구성되어 있다. 보트(217)는 복수매의 웨이퍼(200)를 보유 지지하는 복수개의 지주(217a)를 구비하고 있다. 지주(217a)는 예를 들어 3개 구비되어 있다. 복수개의 지주(217a)는 각각, 바닥판(217b)과 천장판(217c)과의 사이에 가설되어 있다. 복수매의 웨이퍼(200)가 지주(217a)에 수평 자세로, 또한 서로 중심을 일치시킨 상태로 정렬되어 관축방향으로 다단으로 보유 지지되어 있다. 천장판(217c)은 보트(217)에 보유 지지되는 웨이퍼(200)의 최대 외경보다도 커지도록 형성되어 있다.
지주(217a), 바닥판(217b), 천장판(217c)의 구성 재료로서, 예를 들어 산화실리콘(SiO2), 탄화실리콘(SiC), 산화알루미늄(AlO), 질화알루미늄(AlN), 질화실리콘(SiN), 산화지르코늄(ZrO) 등의 열전도성이 좋은 비금속 재료가 사용된다. 특히 열전도율이 10W/mK 이상인 비금속 재료가 바람직하다. 또한, 열전도율이 문제로 되지 않으면, 석영(SiO) 등으로 형성해도 되고, 또한 금속에 의한 웨이퍼(200)에 오염이 문제로 되지 않으면, 지주(217a), 천장판(217c)은 스테인리스(SUS) 등의 금속 재료로 형성해도 된다. 지주(217a), 천장판(217c)의 구성 재료로서 금속이 사용되는 경우, 금속에 세라믹이나, 테플론(등록 상표) 등의 피막을 형성해도 된다.
보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 탄화실리콘 등의 내열 재료를 포함하는 단열체(218)가 설치되어 있어, 제1 가열부(207)로부터의 열이 시일 캡(219)측으로 전해지기 어려워지도록 구성되어 있다. 단열체(218)는 단열 부재로서 기능함과 함께 보트(217)를 보유 지지하는 보유 지지체로서도 기능한다. 또한, 단열체(218)는 도시한 바와 같이 원판 형상으로 형성된 단열판이 수평 자세로 다단으로 복수매 설치된 것으로 한정되지 않고, 예를 들어 원통 형상으로 형성된 석영 캡 등이어도 된다. 또한, 단열체(218)는 보트(217)의 구성 부재의 1개로서 생각해도 된다.
(승강부)
반응 용기(203)의 하방에는, 보트(217)를 승강시켜 반응관(203)의 내외로 반송하는 승강부로서의 보트 엘리베이터가 설치되어 있다. 보트 엘리베이터에는, 보트 엘리베이터에 의해 보트(217)가 상승되었을 때에 노구를 밀봉하는 시일 캡(219)이 설치되어 있다.
시일 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 보트(217)를 회전시키는 보트 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 보트 회전 기구(267)의 회전축(261)은 시일 캡(219)을 관통하여 보트(217)에 접속되어 있고, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다.
(제1 가열부)
반응관(203)의 외측에는, 반응관(203)의 측벽면을 둘러싸는 동심원 형상으로, 반응관(203) 내의 웨이퍼(200)를 가열하는 제1 가열부(207)가 설치되어 있다. 제1 가열부(207)는 히터 베이스(206)에 의해 지지되어 설치되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 가열부(207)는 제1∼제4 히터 유닛(207a∼207d)을 구비하고 있다. 제1∼제4 히터 유닛(207a∼207d)은 각각, 반응관(203) 내에서의 웨이퍼(200)의 적층 방향을 따라 설치되어 있다.
반응관(203) 내에는, 제1∼제4 히터 유닛(207a∼207d)마다, 웨이퍼(200) 또는 주변 온도를 검출하는 온도 검출기로서, 예를 들어 열전대 등의 제1∼제4 온도 센서(263a∼263d)는 각각, 반응관(203)과 보트(217)와의 사이에 각각 설치되어 있다. 또한, 제1∼제4 온도 센서(263a∼263d)는 각각, 제1∼제4 히터 유닛(207a∼207d)에 의해 각각 가열되는 복수매의 웨이퍼(200) 중, 그 중앙에 위치하는 웨이퍼(200)의 온도를 검출하도록 설치되어도 된다.
제1 가열부(207), 제1∼제4 온도 센서(263a∼263d)에는, 각각, 후술하는 컨트롤러(121)가 전기적으로 접속되어 있다. 컨트롤러(121)는 반응관(203) 내의 웨이퍼(200)의 온도가 소정의 온도로 되도록, 제1∼제4 온도 센서(263a∼263d)에 의해 각각 검출된 온도 정보에 기초하여, 제1∼제4 히터 유닛(207a∼207d)에의 공급 전력을 소정의 타이밍에서 각각 제어하고, 제1∼제4 히터 유닛(207a∼207d)마다 개별로 온도 설정이나 온도 조정을 행하도록 구성되어 있다.
(가스 공급부)
도 1에 도시한 바와 같이, 반응관(203)과 제1 가열부(207)와의 사이에는, 처리액 공급 노즐(501)이 설치되어 있다. 처리액 공급 노즐(501)은 예를 들어 열전도율이 낮은 석영 등에 의해 형성되어 있다. 처리액 공급 노즐(501)은 이중관 구조를 갖고 있어도 된다. 처리액 공급 노즐(501)은 반응관(203)의 외벽의 측부를 따라 배치되어 있다. 처리액 공급 노즐(501)의 선단(하류 단부)은 반응관(203)의 정상부(상단부 개구)에 기밀하게 설치되어 있다. 반응관(203)의 상단부 개구에 위치하는 처리액 공급 노즐(501)에는, 선단에는, 공급 구멍(502)이 형성되어 있다. 공급 구멍(502)은 반응관(203) 내에 공급되는 처리액을 반응관(203) 내에 수용된 보트(217)의 상부에 설치된 기화기(217d)를 향하여 공급하도록 구성되어 있다. 공급 구멍(502)은 후술하는 예에서는 기화기(217d)에 적하하도록 구성되어 있지만, 필요에 따라 분사하도록 구성해도 된다. 가스 공급부는, 주로, 기화기(217d)와 처리액 공급 노즐(501)과 공급 구멍(502)을 포함한다.
처리액 공급 노즐(501)의 상류 단부에는, 처리액을 공급하는 처리액 공급관(289a)의 하류 단부가 접속되어 있다. 처리액 공급관(289a)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 액체 유량 제어 유닛(300)과 처리액 공급 유닛(400)이 설치되어 있다.
(액체 유량 제어 유닛)
액체 유량 제어 유닛(300)에는, 상류측으로부터, 리저브 탱크(301), 액체관(310a), 오토 밸브(302a), 핸드 밸브(303a), 필터(304), 오토 밸브(302b), 유량 제어부로서의 액체 유량 컨트롤러(LMFC)(305), 밸브(302c, 302d)가 설치되어 있다. 또한, 액체관(310a)의 상류 단부는, 리저브 탱크(301) 내의 액면 이하에 설치되어 있다. 또한, 리저브 탱크(301)에는, 압송 가스 공급부와, 가스 배출부와, 처리액 배출부가 접속되어 있다. 리저브 탱크(301)의 용량은, 1∼5리터이고, 예를 들어 2리터로 구성된다. 바람직하게는, 후술하는 기판 처리 공정을 2회 이상 연속으로 실행할 수 있는 용량으로 구성된다.
압송 가스 공급부는, 가스관(310b), 오토 밸브(302e, 302f, 302g), 기체 유량 컨트롤러(매스 플로우 컨트롤러)(309), 핸드 밸브(303b)가 설치되어 있다. 압송 가스 공급부는, 주로 가스관(310b), 오토 밸브(302g), MFC(309)를 포함한다. 타구성도 포함하여 구성해도 된다. 압송 가스 공급부로부터 리저브 탱크(301)로 압송 가스로서, 예를 들어 질소(N2) 가스를 공급함으로써, 리저브 탱크(301)로부터 필터(304)로 처리액이 압송된다.
가스 배출부에는, 가스관(310c), 핸드 밸브(303c), 오토 밸브(302h)가 설치되어 있다. 적어도, 가스관(310c)과, 오토 밸브(302h)로 가스 배출부가 구성된다. 필요에 따라 핸드 밸브(303c)도 포함해도 된다.
오토 밸브(302c)와 오토 밸브(302d)의 사이에, 드레인관(310e)과, 오토 밸브(302i)가 설치되어 있다. 또한, 필터(304)에는, 드레인관(310e)이 접속된 가스관(310d)과 오토 밸브(302j)가 설치되어 있다. 필터(304)에서는, 리저브 탱크(301)로부터 공급된 처리액 중에 포함되는 기체를 취출하고, 액체만을 LMFC(305)에 송출한다. 처리액 중에 포함되어 있었던 기체는, 드레인관(310e)으로 흐른다. LMFC(305)에서는, 필터(301)를 통해 공급되는 처리액의 유량이 제어된다.
(처리액 공급 유닛)
처리액 공급 유닛(400)은 리저브 탱크(301)에 처리액을 공급한다. 처리액 공급 유닛(400)은 처리액 공급원(401), 오토 밸브(402a), 펌프(403), 핸드 밸브(404a), 탱크 공급관(405), 오토 밸브(404b)가 설치된다. 처리액 공급 유닛(400)은 적어도, 탱크 공급관(405), 오토 밸브(402a)를 포함한다. 또한, 후술하는 배출부로서의 배출관(406)을 처리액 공급 유닛에 포함해도 된다. 또한, 처리액 공급원(401)과 펌프(403)를 포함하여 구성해도 되지만, 기판 처리 장치가 설치되는 반도체 장치의 제조 공장의 설비로서 설치되는 경우가 있다. 펌프(403)에 의해, 처리액 공급원(401)으로부터 후술하는 라인 절환 유닛을 통해, 리저브 탱크(301)로 처리액을 공급하도록 설치된다. 처리액 공급 유닛(400)은 가스 공급부에 설치해도 되지만, 기판 처리 장치에는 탑재하지 않고, 기판 처리 장치가 설치되는 반도체 장치 제조 공장의 설비로서 설치해도 된다.
(배출부)
후술하는 라인 절환 유닛(500)에는, 배출부로서의 배출관(406)이 접속되고, 리저브 탱크(301) 또는 탱크 공급관(405) 내의 처리액을 배출 가능하게 구성되어 있다. 또한, 오토 밸브(407)와 복귀관(408)을 설치하여 처리액 공급원(401)으로 복귀시키도록 구성해도 된다.
(라인 절환 유닛)
라인 절환 유닛(500)은 액체 유량 제어 유닛(300)과 처리액 공급 유닛(400)의 사이에 설치된다. 라인 절환 유닛(500)은 후술하는, 처리액 공급 유닛(400)으로부터 리저브 탱크(301)로의 처리액 공급 공정과, 리저브 탱크(301)로부터 배출관(406)으로의 처리액 배출 공정과, 탱크 공급관(405) 내에 저류된 처리액의 관내 배출 공정의 각각의 공정을 행할 때에 밸브 조작된다. 처리액 공급 공정은, 탱크측 밸브(501a)와 공급원측 밸브(501b)를 개방하고 배출측 밸브(501c)를 폐쇄함으로써 행해진다. 처리액 배출 공정은, 탱크측 밸브(501a)와 배출측 밸브(501c)를 개방하고, 공급원측 밸브(501b)를 폐쇄함으로써 행해진다. 관내 배출 공정은, 탱크측 밸브(501a)를 폐쇄하고, 공급원측 밸브(501b)와 배출측 밸브(501c)를 개방함으로써 행해진다.
(배기부)
반응관(203)의 하방에는, 기판 처리실(201) 내의 가스를 배기하는 가스 배기관(231)의 일단부가 접속되어 있다. 가스 배기관(231)의 타단부는, 진공 펌프(246a)(배기 장치)에 압력 조정기로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(255)를 통해 접속되어 있다. 기판 처리실(201) 내는, 진공 펌프(246)에서 발생하는 부압에 의해 배기된다. 또한, APC 밸브(255)는 밸브의 개폐에 의해 기판 처리실(201)의 배기 및 배기 정지를 행할 수 있는 개폐 밸브이다. 또한, 밸브 개방도의 조정에 의해 압력을 조정할 수 있는 압력 조정 밸브이기도 하다. 또한, 압력 검출기로서의 압력 센서(223)가 APC 밸브(255)의 상류측에 설치되어 있다. 이와 같이 하여, 기판 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)으로 되도록, 진공 배기하도록 구성되어 있다. APC 밸브(255)에 의해 기판 처리실(201) 및 압력 센서(223)에는, 압력 제어부(284)(도 3 참조)가 전기적으로 접속되어 있고, 압력 제어부(284)는 압력 센서(223)에 의해 검출된 압력에 기초하여, APC 밸브(255)에 의해 기판 처리실(201) 내의 압력이 원하는 압력으로 되도록, 원하는 타이밍에서 제어하도록 구성되어 있다.
배기부는, 가스 배기관(231), APC 밸브(255), 압력 센서(223) 등을 포함하고 있다. 또한, 진공 펌프(246)를 배기부에 포함하여 생각해도 된다.
또한, 도 1, 도 2에서는, 처리액 공급 노즐(501)과 가스 배기관(231)을 대향하는 위치에 설치하도록 하였지만, 동일한 측에 설치하도록 해도 된다. 기판 처리 장치 내의 빈 스페이스나, 기판 처리 장치가 복수대 설치되는 반도체 장치 공장 내의 빈 스페이스는 좁기 때문에, 이와 같이, 처리액 공급 노즐(501)과 가스 배기관(231)을 동일한 측에 설치함으로써, 가스 공급관(233)과 가스 배기관(231)과 액화 방지 히터(280)의 메인터넌스를 용이하게 행할 수 있다.
(제어부)
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) 등을 포함하고 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로그램 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다. 또한, 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에 있어서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시키고, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로그램 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히 프로그램이라고도 한다. 또한, 본 명세서에 있어서 프로그램이라고 하는 말을 사용한 경우에는, 프로그램 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 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 LMFC(305), MFC(309, 600), 펌프(403), 오토 밸브(302a, 302b, 302c, 302d, 302e, 302f, 302g, 302h, 302i, 601a, 601b), 셔터(252, 254, 256), APC 밸브(255), 제1 가열부[207(207a, 207b, 207c, 207d)], 제2 가열부(280), 블로어 회전 기구(259), 제1∼제4 온도 센서(263a∼263d), 보트 회전 기구(267), 압력 센서(233), 온도 제어 컨트롤러(400), 펌프(403), 탱크측 밸브(501a), 공급원측 밸브(501b), 배출측 밸브(501c) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터의 제어 프로그램을 판독하여 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(121c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. 그리고, CPU(121a)는, 판독된 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, LMFC(305)에 의한 처리액의 유량 조정 동작, MFC(309, 600)에 의한 가스의 유량 조정 동작, 오토 밸브(302a, 302b, 302c, 302d, 302e, 302f, 302g, 302h, 302i, 601a, 601b)의 개폐 동작, 셔터(252, 254, 256)의 차단 동작, APC 밸브(255)의 개폐 조정 동작 및 제1∼제4 온도 센서(263a∼263d)에 기초하는 제1 가열부(207)의 온도 조정 동작, 제2 가열부(280)의 온도 조정 동작, 진공 펌프(246a, 246b)의 기동·정지, 블로어 회전 기구(259)의 회전 속도 조절 동작, 보트 회전 기구(267)의 회전 속도 조절 동작, 펌프(403)에 의한 처리액 공급 동작, 탱크측 밸브(501a)의 개폐 동작, 공급원측 밸브(501b)의 개폐 동작, 배출측 밸브(501c)의 개폐 밸브 등을 제어하도록 구성되어 있다.
또한, 컨트롤러(121)는 전용의 컴퓨터로서 구성되어 있는 경우로 한정되지 않고, 범용의 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 사용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해, 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(121)를 구성할 수 있다. 또한, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은, 외부 기억 장치(123)를 통해 공급하는 경우로 한정되지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여, 외부 기억 장치(123)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 또한, 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 기록 매체라고 하는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
(2) 기판 처리 공정
계속해서, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서 실시되는 기판 처리 공정에 대해, 도 4를 이용하여 설명한다. 이러한 공정은, 상술한 기판 처리 장치에 의해 실시된다. 본 실시 형태에서는, 이러한 기판 처리 공정의 일례로서, 처리 가스로서 과산화수소수를 기화시킨 기화 가스를 사용하여, 기판으로서의 웨이퍼(200) 상에 형성된 실리콘(Si) 함유막을 실리콘 산화막으로 개질하는(산화하는) 공정(개질 처리 공정)을 행하는 경우에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은, 도 1이나 도 3에 도시하는, 컨트롤러(121)에 의해 제어되어 있다.
여기서는, 웨이퍼(200)로서, 미세 구조인 요철 구조를 갖고, 폴리실라잔(SiH2NH)을 적어도 오목부(홈)에 충전하도록 공급되고, 홈 내에 실리콘(Si) 함유막이 형성된 기판을 사용하고, 처리 가스로서 과산화수소수의 기화 가스를 사용하는 예에 대해 설명한다. 또한, 실리콘 함유막에는, 실리콘(Si)이나 질소(N), 수소(H)가 포함되어 있고, 경우에 따라서는, 탄소(C)나 다른 불순물이 혼합되어 있을 가능성이 있다. 또한, 미세 구조를 갖는 기판이라 함은, 실리콘 기판에 대해 수직 방향으로 깊은 홈(오목부), 또는 예를 들어 10㎚∼50㎚ 정도의 폭의 가로 방향으로 좁은 홈(오목부) 등의 애스펙트비가 높은 구조를 갖는 기판을 말한다.
폴리실라잔은, 종래부터 사용되고 있는 SOG를 대신하는 재료이다. 이 폴리실라잔은, 예를 들어 디클로로실란이나 트리클로로실란과 암모니아의 촉매 반응에 의해 얻어지는 재료이며, 스핀 코터를 사용하여, 기판 상에 도포함으로써, 박막을 형성할 때에 사용된다. 막 두께는, 폴리실라잔의 분자량, 점도나 코터의 회전수에 의해 조절된다. 이 폴리실라잔에 수분을 공급함으로써, 실리콘 산화막을 형성할 수 있다.
(기판 반입 공정(S10))
먼저, 미리 지정된 매수의 웨이퍼(200)를 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)한다. 복수매의 웨이퍼(200)를 보유 지지한 보트(217)를 보트 엘리베이터에 의해 들어올려 반응관(203) 내[처리실(201) 내]에 반입(보트 로드)한다. 이 상태에서, 처리로(202)의 개구부인 노구는 시일 캡(219)에 의해 시일된 상태로 된다.
(압력·온도 조정 공정(S20))
반응관(203) 내가 원하는 압력(예를 들어, 96000∼102500㎩)으로 되도록 진공 펌프(246a) 또는 진공 펌프(246b) 중 적어도 어느 하나에 의해 진공 배기한다. 구체적으로는, 100000㎩ 정도로 한다. 이때, 반응관(203) 내의 압력은, 압력 센서(223)로 측정하고, 이 측정한 압력에 기초하여 APC 밸브(242)의 개방도 또는 밸브(240)의 개폐를 피드백 제어한다(압력 조정).
반응관(203) 내에 수용된 웨이퍼(200)가 원하는 온도(예를 들어 실온∼300℃)로 되도록 제1 가열부(207)에 의해 가열한다. 바람직하게는, 50℃∼150℃ 정도, 보다 바람직하게는 50∼100℃ 정도로 가열한다. 이때, 반응관(203) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 온도로 되도록, 제1∼제4 온도 센서(263a∼263d)가 검출한 온도 정보에 기초하여 제1 가열부(207)가 구비하는 제1∼제4 히터 유닛(207a∼207d)에의 공급 전력을 피드백 제어한다(온도 조정). 이때, 제1∼제4 히터 유닛(207a∼207d)의 설정 온도는 모두 동일한 온도로 되도록 제어해도 되고, 기화기가 설치된 위치에 대향하는 히터의 온도를 높게 하도록 해도 된다. 또한, 기화기로부터 이격된 보트(217)의 하단부측의 위치에 대향하는 히터의 온도를 높게 하도록 제어해도 된다.
또한, 웨이퍼(200)를 가열하면서, 보트 회전 기구(267)를 작동하여, 보트(217)의 회전을 개시한다. 이때, 보트(217)의 회전 속도를 컨트롤러(121)에 의해 제어한다. 또한, 보트(217)는 적어도 후술하는 개질 처리 공정(S30)이 종료될 때까지의 동안에는, 항상 회전시킨 상태로 한다.
또한, 이그저스트 튜브 히터(224)에 전력을 공급하고, 100∼300℃로 되도록 조정한다.
(개질 처리 공정(S30))
웨이퍼(200)를 가열하여 원하는 온도에 도달하고, 보트(217)가 원하는 회전 속도에 도달하면, 기화기(217d)에 처리액으로서의 과산화수소(H2O2)수를 공급하고, 과산화수소수를 증발시키고, 기판 처리실(201) 내에 기화 가스로서의 과산화수소 가스를 발생시킨다. 구체적으로는, 오토 밸브(302a, 302b, 302c, 302d, 302e, 302f, 302g)를 개방하고, 리저브 탱크(301) 내에, 가스 공급관(301)으로부터 압송 가스를 공급한다. 압송 가스는, 예를 들어 질소(N2) 가스가 사용된다. 이 외에, 불활성 가스나, He 가스, Ne 가스, Ar 가스 등의 희가스를 사용해도 된다. 리저브 탱크(301) 내에 압송 가스가 공급되면, 리저브 탱크(301) 내의 과산화수소수가 액체관(310a)으로 압출되고, 필터(304)를 통해 LMFC(305)에 공급된다. LMFC(305)에 의해 소정의 유량으로 조정된 후, 처리액 공급 노즐(501)을 통해 기화기(217d)에 과산화수소수가 적하된다. 기화기(217d)는 소정의 온도로 가열되어 있고, 기화기(217d)에 공급된 과산화수소수는 증발하고, 과산화수소 가스가 발생한다. 이와 같이 처리실(201) 내에서 과산화수소 가스를 발생시킴으로써, 과산화수소 가스 중의 과산화수소 농도를 높은 재현성으로 제어할 수 있다. 과산화수소수는, 과산화수소(H2O2)와 물(H2O)이 혼합된 용액으로 되어 있다. H2O2와 H2O은 비점이 상이하므로, 과산화수소수가 들어간 용액을 가열하여 증발시키는 방법이나, 버블링시키는 방법에서는, 액체 상태와, 증발시킨 후의 과산화수소 가스를 비교하면 H2O2 농도에 차가 발생하는 경우가 있다. 본 실시 형태와 같이, 적하하여 증발시키는 방법이라면, 농도에 차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
과산화수소수의 기화 가스(처리 가스)를 웨이퍼(200)에 공급하고, 과산화수소수의 기화 가스가 웨이퍼(200)의 표면과 산화 반응함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성된 실리콘 함유막을 SiO막으로 개질한다.
반응관(203) 내에 과산화수소수를 공급하면서, 진공 펌프(246b), 액체 회수 탱크(247)로부터 배기한다. 즉, APC 밸브(242)를 폐쇄하고, 밸브(240)를 개방하고, 반응관(203) 내로부터 배기된 배기 가스를, 가스 배기관(231)으로부터 제2 배기관(243)을 통해 분리기(244) 내를 통과시킨다. 그리고, 배기 가스를 분리기(244)에 의해 과산화수소를 포함하는 액체와 과산화수소를 포함하지 않는 기체로 분리한 후, 기체를 진공 펌프(246b)로부터 배기하고, 액체를 액체 회수 탱크(247)에 회수한다.
또한, 반응관(203) 내에 과산화수소수를 공급할 때, 밸브(240) 및 APC 밸브(255)를 폐쇄하고, 반응관(203) 내를 가압하도록 해도 된다. 이에 의해, 반응관(203) 내의 과산화수소수 분위기를 균일하게 할 수 있다.
소정 시간 경과 후, 오토 밸브(302c)를 폐쇄하고, 반응관(203) 내에의 과산화수소수의 공급을 정지한다.
또한, 처리 가스로서 과산화수소수의 기화 가스를 사용하는 경우로 한정되지 않고, 예를 들어 수소(H2) 가스 등의 수소 원소(H)를 포함하는 가스(수소 함유 가스) 및 예를 들어 산소(O2) 가스 등의 산소 원소(O)를 포함하는 가스(산소 함유 가스)를 가열하여 수증기(H2O)화한 가스를 사용해도 된다. 또한, 오존(O3)을 포함하는 물을 공급해도 된다.
(퍼지 공정(S40))
개질 처리 공정(S30)이 종료된 후, 오토 밸브(302c, 302b, 302j, 302a, 302e, 302f, 302g)를 폐쇄하고, 오토 밸브(302i)를 개방하여, 처리액 공급 노즐(501) 내에 잔류하는 과산화수소수를, 드레인관(310e)으로부터 배출한다. 과산화수소수의 배출 후, 오토 밸브(302d)를 폐쇄하고, 밸브(255)를 개방하여 반응관(203) 내를 진공 배기하고, 반응관(203) 내에 잔류하고 있는 과산화수소를 배기한다. 이때에, 불활성 가스 공급관(602)으로부터, 반응관(203) 내로 퍼지 가스로서의 N2 가스(불활성 가스)를 공급함으로써, 반응관(203) 내의 잔류 가스의 배출을 촉진할 수 있다.
(강온·대기압 복귀 공정(S50))
퍼지 공정(S40)이 종료된 후, 밸브(255) 또는 APC 밸브(246a)를 조정하고, 반응관(203) 내의 압력을 대기압으로 복귀시키면서, 웨이퍼(200)를 소정의 온도(예를 들어 실온 정도)로 강온시킨다. 구체적으로는, 오토 밸브(601a, 601b)를 개방시킨 상태로 하고, 반응관(203) 내에 불활성 가스인 N2 가스를 공급하면서, 밸브(255) 또는 APC 밸브(246a)를 서서히 폐쇄하고, 반응관(203) 내의 압력을 대기압으로 승압시킨다. 그리고, 제1 가열부(207) 및 제2 가열부(280)에의 공급 전력을 제어하여, 웨이퍼(200)의 온도를 강온시킨다.
웨이퍼(200)를 강온시키면서, 블로어(257)를 작동시킨 상태에서 셔터(252, 254, 256)를 개방하고, 냉각 가스 공급관(249)으로부터, 냉각 가스를 매스 플로우 컨트롤러(251)에 의해 유량 제어하면서 반응관(203)과 단열 부재(210)와의 사이의 공간(260) 내에 공급하면서, 냉각 가스 배기관(253)으로부터 배기해도 된다. 냉각 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 He 가스, Ne 가스, Ar 가스 등의 희가스나, 공기 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이에 의해, 공간(260) 내를 급냉시키고, 공간(260) 내에 설치되는 반응관(203) 및 제1 가열부(207)를 단시간에 냉각할 수 있다. 또한, 반응관(203) 내에서의 웨이퍼(200)를 보다 단시간에 강온시킬 수 있다.
또한, 셔터(254, 256)를 폐쇄한 상태에서, 냉각 가스 공급관(249)으로부터 N2 가스를 공간(260) 내에 공급하고, 공간(260) 내를 냉각 가스로 충만시켜 냉각한 후, 블로어(257)를 작동시킨 상태에서 셔터(254, 256)를 개방하고, 공간(260) 내의 냉각 가스를 냉각 가스 배기관(253)으로부터 배기해도 된다.
또한, 개질 처리 공정(S30)에서 웨이퍼(200)의 온도가 100℃ 등과 같은 처리실(201) 밖에 설치된 기기에 영향이 없는 온도인 경우에는, 강온하지 않아도 된다.
(기판 반출 공정(S60))
그 후, 보트 엘리베이터에 의해 시일 캡(219)을 하강시켜 반응관(203)의 하단부를 개구함과 함께, 처리 완료 웨이퍼(200)가 보트(217)에 보유 지지된 상태에서 반응관(203)의 하단부로부터 반응관(203)[처리실(201)]의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 그 후, 처리 완료 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출되고(웨이퍼 디스차지), 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 종료한다.
여기서는, 단순하게, 실리콘 함유막에 과산화수소 가스를 저온에서 공급하는 처리를 기재하였지만, 개질 처리 공정(S30)에 이어서, 웨이퍼(200)를 어닐 처리해도 된다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 이와 같은 상술한 공정이 반복된다.
상술한 리저브 탱크(301) 내에는, 상술한 기판 처리 공정이 적어도 1회 이상, 바람직하게는 복수회 실행 가능한 양이 저류되고, 1회 또는 복수회의 기판 처리마다, 처리액 공급 유닛(400)으로부터 리저브 탱크(301)로 과산화수소수가 공급된다. 이 기판 처리 공정 각각의 간격(1회째의 기판 처리 공정으로부터 n＋1회째의 기판 처리 공정의 사이)이 길어지는 경우가 있다. 예를 들어, 기판 처리 장치의 메인터넌스에 의해, 기판 처리 공정의 간격이 길어진다. 즉, 리저브 탱크(301)에 저류된 과산화수소수는, 저류되고 나서 기판 처리에 사용될 때까지의 시간이 길어진다. 발명자들은, 과산화수소수의 저류 시간이 길어짐으로써, 리저브 탱크(301) 내에 저류되는 과산화수소수의 분해가 진행되고, 과산화수소 농도가 변화되고, 기판 처리 공정마다의 재현성이 나빠지는 과제를 발견하였다. 과산화수소수는 시간 경과에 의해, 물(H2O)과 산소(O)로 분해된다. 또한, 처리액 공급 유닛(400)과 리저브 탱크(301)의 사이에 설치된, 탱크 공급관(405) 내에 존재하는 과산화수소 농도도 변화되고, 농도가 다른 과산화수소수가 리저브 탱크(301)에 공급되고, 리저브 탱크(301) 내의 과산화수소 농도가 변화되는 과제를 발견하였다. 발명자들은, 후술하는 리저브 탱크(301)에의 처리액 보충 공정을 행하기 전에, 처리액 배출 공정과, 관내 배출 공정을 행함으로써, 이들 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하였다. 이하에 이들 공정에 대해 도 5∼7을 이용하여 설명한다.
(처리액 보충 공정)
오토 밸브(302a)와, 오토 밸브(302g)를 폐쇄하고, 압송 가스의 공급을 정지하고, 과산화수소수의 공급을 정지하고, 오토 밸브(302h)를 개방한다. 도 5에 도시한 바와 같이 라인 절환 유닛(500)에 설치된 배출측 밸브(501c)를 폐쇄하고, 공급측 밸브(501b)와 탱크측 밸브(501a)를 순차 개방하고, 펌프(403)를 구동함으로써, 처리액 공급원(401)으로부터 리저브 탱크(301)로 과산화수소수가 공급된다. 리저브 탱크(301) 내의 분위기는, 가스 배출관(310c)으로부터 배출된다. 처리액 보충 공정은, 적어도 상술한 압송 가스가 공급되어 있지 않을 때에 행해진다. 기판 처리 공정에서의 제어부의 부하를 고려하면, 상술한 기판 반입 공정(S10) 전, 또는 기판 반출 공정(S60) 후에 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 처리액 보충 공정 전에는, 이하의 처리액 배출 공정과, 관내 배출 공정 중 어느 하나 또는 양쪽의 공정이 행해진다.
(처리액 배출 공정)
도 6에 도시한 바와 같이, 액체 유량 제어 유닛(300)과, 처리액 공급 유닛(400)과의 사이에 설치된 라인 절환 유닛(500)에 설치된 공급원측(501b)을 폐쇄하고, 탱크측 밸브(501a)와 배출측 밸브(501c)를 개방하고, 리저브 탱크(301)에 저류되어 있는 과산화수소수를, 배출관(406)으로 흘리고, 배출함으로써 행해진다. 또한, 탱크측 밸브(501a)는 리저브 탱크(301)의 하부에 접속되어 있고, 리저브 탱크(301) 내의 과산화수소수를 모두 배출 가능하게 되어 있다. 이와 같이 리저브 탱크(301) 내의 과산화수소수를 배출함으로써, 농도가 낮아진 과산화수소수와 공급되는 과산화수소의 혼합을 방지할 수 있다. 또한, 이것으로 한정되지 않고, 리저브 탱크(301) 내에 압송 가스를 공급하고, 배출관(310e)을 통해 배출하도록 구성해도 된다. 배출관(310e)을 통해 배출하는 경우에는, 리저브 탱크(301) 내의 과산화수소수를 모두 배출하는 것은 곤란해지지만, 과산화수소의 농도 저하가 허용 범위 내라면 행해도 된다.
(관내 배출 공정)
도 7에 도시한 바와 같이, 라인 절환 유닛(500)에 설치된 탱크측 밸브(501a)를 폐쇄하고, 공급원측 밸브(501b)와 배출측 밸브(501c)를 개방하고, 펌프(403)를 구동하고, 처리액 공급원(401)으로부터 라인 절환 유닛(500)을 통해, 배출관(406)에 과산화수소수를 배출함으로써, 탱크 공급관(405) 내에 저류되어 있었던 농도가 다른 과산화수소수를 압출하고, 탱크 공급관(405) 내의 과산화수소 농도를 소정의 농도로 복귀시킬 수 있다. 또한, 오토 밸브(407)를 조정하고, 복귀관(408)으로부터 처리액 공급원(401)으로 복귀시키도록 행해도 된다. 또한, 적절히, 처리액 공급원(401)으로부터 공급원측 밸브(501b), 배출측 밸브(501c)로 공급하고, 복귀관(408)을 통해 처리액 공급원(401)으로 복귀되도록 순환시켜도 된다. 순환시킴으로써, 과산화수소수가 체류하는 것을 방지할 수 있다.
상술한 처리액 보충 공정과, 처리액 배출 공정과, 관내 배출 공정에 있어서, 탱크측 밸브(501a)와 공급원측 밸브(501b)와 배출측 밸브(501c)의 제어에서는, 3개의 밸브가 동시에 개방된 상태나, 3개의 공정이 중복되어 실행되지 않도록 인터로크가 설치되고, 컨트롤러에 의해 제어된다.
이상, 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 실시 형태는 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능이다.
또한, 상술에서는, 과산화수소수(H2O2)를 사용하여 과산화수소 가스를 발생시키는 형태를 기재하였지만, 이것으로 한정되지 않고, 웨이퍼(200) 상에 공급되는 기체에는, H2O2 분자 단체의 상태나, 몇 가지의 분자가 결합된 클러스터 상태가 포함되어도 된다. 또한, 액체로부터 기체가 발생할 때에는, H2O2 분자 단체까지 분열시키도록 해도 되고, 몇 가지의 분자가 결합된 클러스터 상태로까지 분열시키도록 해도 된다. 또한, 상기한 클러스터가 몇 가지 모여 생긴 안개(미스트) 상태이어도 된다.
또한, 상술에서는, 웨이퍼(200)를 처리하는 반도체 장치의 제조 공정이며, 미세한 홈에 절연체를 매립하는 공정에 대해 기재하였지만, 실시 형태에 따른 발명은, 이 공정 이외에도 적용 가능하다. 예를 들어, 반도체 장치 기판의 층간 절연막을 형성하는 공정이나, 반도체 장치의 밀봉 공정 등이 있다.
또한, 상술에서는, 반도체 장치의 제조 공정에 대해 기재하였지만, 실시 형태에 따른 발명은, 반도체 장치의 제조 공정 이외에도 적용 가능하다. 예를 들어, 액정 디바이스의 제조 공정에서의 액정을 갖는 기판의 밀봉 처리나, 각종 디바이스에 사용되는 글래스 기판이나 세라믹 기판에의 발수 코팅 처리에도 적용 가능하다. 또한, 거울에의 발수 코팅 처리 등이 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 과산화수소(H2O2)수를 가열 증발시켜 생성하는 예를 나타내었지만, 본 발명은 이들로 한정되지 않고, 물(H2O)이나 과산화수소(H2O2)수에 초음파를 가하여 미스트화하는 방법이나, 아토마이저를 사용하여 미스트를 분무하는 방법이어도 된다. 또한, 처리액에 직접 순식간에 레이저나 마이크로파를 조사하여 증발시키는 방법이어도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 처리실(201)의 내부에서 처리 가스를 발생시키는 예를 나타내었지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 처리실(201)의 외부에 도 8에 도시한 바와 같은 기화기[과산화수소 증기 발생 장치(801)]를 설치해도 된다. 과수증기 발생 장치(801)는 처리액을 가열된 부재에 적하함으로써 처리액을 기화하는 적하법을 사용하고 있다. 과수증기 발생 장치(801)는 과수액을 공급하는 액체 공급부로서의 적하 노즐(800)과, 가열되는 부재로서의 기화 용기(802)와, 기화 용기(802)를 포함하는 기화 공간(801)과, 기화 용기(802)를 가열하는 가열부로서의 기화기 히터(803)와, 기화된 원료액을 반응실에 배기하는 배기구(833)와, 기화 용기(802)의 온도를 측정하는 열전대(805)와, 열전대(805)에 의해 측정된 온도에 기초하여, 기화기 히터(803)의 온도를 제어하는 온도 제어 컨트롤러(850)와, 적하 노즐(800)에 원료액을 공급하는 약액 공급 배관(807)을 포함하고 있다. 기화 용기(802)의 온도는, 적하된 처리액이 기화 용기에 도달함과 동시에 기화되는 온도로 설정되고, 기화기 히터(803)에 의해 가열되어 있다. 또한, 기화기 히터(803)에 의한 기화 용기(802)의 가열 효율을 향상시키는 것이나, 과수증기 발생 장치(807)와 다른 유닛과의 단열 가능한 단열재(806)가 설치되어 있다. 기화 용기(802)는 원료액과의 반응을 방지하기 위해, 석영이나 탄화실리콘 등을 포함하고 있다. 기화 용기(802)는 적하된 원료액의 온도나, 기화열에 의해 온도가 저하된다. 따라서, 온도 저하를 방지하기 위해, 열전도율이 높은 탄화실리콘을 사용하는 것이 유효하다.
<바람직한 형태>
이하에, 바람직한 형태에 대해 부기한다.
<부기 1>
일 형태에 의하면,
기판에 처리액을 증발시킨 처리 가스를 공급하여 처리하는 처리실을 갖는 기판 처리 장치이며, 상기 처리액을 일시적으로 저류하고, 상기 처리실에 공급하는 리저브 탱크와, 상기 리저브 탱크에 접속된 라인 절환 유닛과, 상기 라인 절환 유닛에 접속되고, 상기 리저브 탱크에 처리액을 공급하는 탱크 공급관과, 상기 라인 절환 유닛에 접속되고, 상기 리저브 탱크 내의 처리액을 배출하는 배출부와, 상기 라인 절환 유닛을 제어하는 제어부를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
<부기 2>
부기 1의 기판 처리 장치이며, 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 처리액 공급관으로부터 상기 리저브 탱크로 처리액을 공급하는 처리액 보충 공정의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서, 상기 리저브 탱크로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 처리액 배출 공정과, 상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 공급하는 관내 배출 공정 중 어느 하나 또는 양쪽을 행하도록 상기 라인 절환 유닛을 제어한다.
<부기 3>
부기 1 또는 부기 2의 기판 처리 장치이며, 바람직하게는, 상기 처리액은, 과산화수소를 함유하는 액체이다.
<부기 4>
부기 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치이며, 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 처리액 보충 공정을, 상기 기판을 처리하는 기판 처리 공정을 소정 횟수 실행마다 실행하도록 각 부를 제어한다.
<부기 5>
부기 1 내지 부기 4 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치이며, 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 처리액 배출 공정과 상기 관내 배출 공정을, 상기 기판 처리 장치의 메인터넌스 후에 실행하도록 각 부를 제어한다.
<부기 6>
부기 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치이며, 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 처리액 배출 공정의 전 또는 후에, 상기 관내 배출 공정을 실행하도록 각 부를 제어한다.
<부기 7>
다른 형태에 의하면, 기판을 수용하는 처리실과, 처리액을 기화하여 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 기화기와, 상기 처리액을 저류하는 리저브 탱크와, 상기 리저브 탱크로부터 상기 기화기로의 상기 처리액 유량을 제어하는 유량 제어부와, 상기 리저브 탱크에 접속된 라인 절환 유닛과, 상기 라인 절환 유닛에 접속되고, 상기 리저브 탱크에 처리액을 공급하는 탱크 공급관과, 상기 라인 절환 유닛에 접속되고, 상기 리저브 탱크 내의 처리액을 배출하는 배출부와, 상기 처리액 공급관으로부터 상기 리저브 탱크로 처리액을 공급하는 처리액 보충 공정의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서, 상기 리저브 탱크로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 처리액 배출 공정과, 상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 공급하는 관내 배출 공정 중 어느 하나 또는 양쪽을 행하도록 상기 라인 절환 유닛을 제어하는 제어부를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
<부기 8>
부기 7에 기재된 기판 처리 장치이며, 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 기화기에서는, 가열된 기화부에 상기 처리액이 적하되어 기화가 행해지도록, 상기 유량 제어부를 제어한다.
<부기 9>
또 다른 형태에 의하면, 기판에 증발시킨 처리액을 공급하는 기판 처리 공정과, 상기 처리액을 탱크 공급관으로부터 리저브 탱크로 공급하는 처리액 보충 공정과, 상기 처리액 보충 공정의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서, 상기 리저브 탱크 내의 처리액을 배출부로부터 배출하는 공정과, 상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 공정 중 어느 하나 또는 양쪽을 행하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
<부기 10>
부기 9에 기재된 반도체 장치의 제조 방법이며, 바람직하게, 상기 처리액 보충 공정을, 상기 기판 처리 공정을 소정 횟수 실행 후에 행한다.
<부기 11>
부기 9 또는 부기 10에 기재된 반도체 장치의 제조 방법이며, 바람직하게는, 상기 처리액 배출 공정과 상기 관내 배출 공정을, 메인터넌스 공정 후에 행한다.
<부기 12>
부기 9 내지 부기 11 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법이며, 바람직하게는, 상기 처리액 배출 공정의 전 또는 후에, 상기 관내 배출 공정을 행한다.
<부기 13>
또 다른 형태에 의하면, 기판을 처리실에 수용하는 공정과, 처리액을 기화하여 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리액을 리저브 탱크에 저류하는 공정과, 상기 리저브 탱크로부터 상기 기화기로의 상기 처리액의 유량을 제어하는 공정과, 상기 처리액을 탱크 공급관으로부터 상기 리저브 탱크로 공급하는 처리액 보충 공정과, 상기 처리액 보충 공정의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서, 상기 리저브 탱크 내의 처리액을 배출부로부터 배출하는 공정과, 상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 공정 중 어느 하나 또는 양쪽을 행하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
<부기 14>
부기 13에 기재된 반도체 장치의 제조 방법이며, 바람직하게는, 상기 기화기에서는, 가열된 기화부에 상기 처리액이 적하되어 기화가 행해지도록 상기 처리액의 유량이 제어되는 공정을 갖는다.
<부기 15>
또 다른 형태에 의하면, 기판에 증발시킨 처리액을 공급하는 기판 처리 수순과, 상기 처리액을 탱크 공급관으로부터 리저브 탱크로 공급하는 처리액 보충 수순과, 상기 처리액 보충 수순의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서, 상기 리저브 탱크 내의 처리액을 배출부로부터 배출하는 수순과, 상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 수순 중 어느 하나 또는 양쪽을 행하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 제공된다.
<부기 16>
또 다른 형태에 의하면, 기판에 증발시킨 처리액을 공급하는 기판 처리 수순과, 상기 처리액을 탱크 공급관으로부터 리저브 탱크로 공급하는 처리액 보충 수순과, 상기 처리액 보충 수순의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서, 상기 리저브 탱크 내의 처리액을 배출부로부터 배출하는 수순과, 상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 수순 중 어느 하나 또는 양쪽을 행하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 기록된 기록 매체가 제공된다.
200 : 웨이퍼(기판)
201 : 기판 처리 장치
203 : 반응관
207 : 제1 가열부
217 : 보트
231 : 가스 배기관
501 : 처리액 공급 노즐
502 : 공급 구멍
300 : 액체 유량 제어 유닛
301 : 리저브 탱크
400 : 처리액 공급 유닛
500 : 라인 절환 유닛
121 : 컨트롤러

Claims (17)

  1. 기판을 수용하는 처리실과,
    처리액을 기화하여 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 기화기와,
    상기 처리액을 저류하는 리저브 탱크와,
    상기 리저브 탱크로부터 상기 기화기로의 상기 처리액 유량을 제어하는 유량 제어부와,
    상기 리저브 탱크에 접속된 라인 절환 유닛과,
    상기 라인 절환 유닛에 접속되고, 상기 리저브 탱크에 처리액을 공급하는 탱크 공급관과,
    상기 라인 절환 유닛에 접속되고, 상기 리저브 탱크 내의 처리액을 배출하는 배출부와,
    상기 처리액 공급관으로부터 상기 리저브 탱크로 처리액을 공급하는 처리액 보충 공정의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서, 상기 리저브 탱크로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 처리액 배출 공정과, 상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 공급하는 관내 배출 공정 중 어느 하나 또는 양쪽을 행하도록 상기 라인 절환 유닛을 제어하는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기화기에서는, 가열된 기화부에 상기 처리액이 적하되어 기화가 행해지도록, 상기 유량 제어부를 제어하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 처리액 공급관으로부터 상기 리저브 탱크로 처리액을 공급하는 처리액 보충 공정의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서, 상기 리저브 탱크로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 처리액 배출 공정과, 상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 공급하는 관내 배출 공정 중 어느 하나 또는 양쪽을 행하도록 상기 라인 절환 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 처리액 배출 공정의 전 또는 후에 상기 관내 배출 공정을 실행하도록 각 부를 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 처리액 보충 공정을, 상기 기판을 처리하는 기판 처리 공정을 소정 횟수 실행마다 실행하도록 각 부를 제어하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 처리액 배출 공정과 상기 관내 배출 공정을, 상기 기판 처리 장치의 메인터넌스 후에 실행하도록 각 부를 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 기판을 처리실에 수용하는 공정과,
    처리액을 기화하여 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 공정과,
    상기 처리액을 리저브 탱크에 저류하는 공정과,
    상기 리저브 탱크로부터 상기 기화기로의 상기 처리액의 유량을 제어하는 공정과,
    상기 처리액을 탱크 공급관으로부터 상기 리저브 탱크로 공급하는 처리액 보충 공정과,
    상기 처리액 보충 공정의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서,
    상기 리저브 탱크 내의 처리액을 배출부로부터 배출하는 공정과,
    상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 공정
    중 어느 하나 또는 양쪽을 행하는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기화기에서는, 가열된 기화부에 상기 처리액이 적하되어 기화가 행해지도록 상기 처리액의 유량이 제어되는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 처리액 배출 공정의 전 또는 후에, 상기 탱크 공급관 내의 배출 공정을 행하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 처리액 보충 공정을, 상기 기판 처리 공정을 소정 횟수 실행 후에 행하는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 처리액 배출 공정과 상기 탱크 공급관 내의 배출 공정을, 메인터넌스 공정 후에 행하는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 기판을 처리실에 수용시키는 수순과,
    처리액을 기화하여 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급시키는 수순과,
    상기 처리액을 리저브 탱크에 저류시키는 수순과,
    상기 리저브 탱크로부터 상기 기화기로의 상기 처리액의 유량을 제어시키는 수순과,
    상기 처리액을 탱크 공급관으로부터 상기 리저브 탱크로 공급하는 처리액 보충 수순과,
    상기 처리액 보충 수순의 전과 후 중 어느 하나 또는 양쪽에서,
    상기 리저브 탱크 내의 처리액을 배출부로부터 배출하는 수순과,
    상기 탱크 공급관으로부터 상기 배출부로 처리액을 배출하는 수순
    중 어느 하나 또는 양쪽을 행하는 수순
    을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 기록된 기록 매체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기화기에서는, 가열된 기화부에 상기 처리액이 적하되어 기화가 행해지도록 상기 처리액의 유량이 제어되는 수순을 갖는 기록 매체.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 처리액을 배출하는 수순의 전 또는 후에, 상기 탱크 공급관 내의 배출 수순을 갖는 기록 매체.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 처리액의 보충 수순을, 상기 기판 처리 수순을 소정 횟수 실행 후에 행하는 기록 매체.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 처리액 배출 수순과 상기 관내 배출 공정을, 메인터넌스 수순의 후에 행하는 기록 매체.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 처리액의 보충 수순의 전에, 상기 처리액의 배출 수순과 상기 관 탱크 공급관 내의 배출 수순을 행하게 하는 기록 매체.
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