KR20160030434A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 카트리지 헤드, 가스 공급 유닛 및 기록 매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 각종 가스의 상방 공급, 상방 배기를 수행하는 경우에서 기판에 대한 프로세스 처리를 적절하게 수행하는 것을 가능하도록 한다.
기판이 재치되는 기판 재치대; 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 처리 가스를 공급하는 직사각형 형상의 제1 관통공 및 상기 제1 관통공으로부터 외측으로 연장하는 제1 돌출부를 포함하고, 상기 제1 관통공의 종방향의 길이는 상기 기판의 지름보다 길거나 같은 것인 처리 가스 공급 유닛; 상기 처리 가스 공급 유닛의 측방에 배치되고, 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 불활성 가스를 공급하는 직사각형 형상의 제2 관통공 및 상기 제2 관통공으로부터 외측으로 연장하는 제2 돌출부를 포함하고, 상기 제2 관통공의 종방향의 길이는 상기 기판의 지름보다 길거나 같은 것인 불활성 가스 공급 유닛; 및 (a) 상기 처리 가스 공급 유닛과 상기 불활성 가스 공급 유닛 사이에 배치된 가스 배기공과 (b) 인접한 상기 처리 가스 공급 유닛 및 상기 불활성 가스 공급 유닛의 돌출부들 및 측벽들에 의해서 부분적으로 규정되는 배기 버퍼실을 포함하고, 상기 가스 배기공 및 상기 배기 버퍼실을 통해서 돌출부의 하면과 상기 기판 재치대의 대응 영역 사이에서 체류된 가스를 배기하도록 구성되는 가스 배기부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 카트리지 헤드, 가스 공급 유닛 및 기록 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, CARTRIDGE HEAD, GAS DISTRIBUTION ASSEMBLY AND NON-TRANSITORY COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM THEREOF}
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 카트리지 헤드, 가스 공급 유닛 및 기록 매체에 관한 것이다.
본 출원은 2014년 9월 10일자로 출원된 일본 특허 출원 번호 2014-183916호에 기초한 것이며, 일본 특허 출원 번호 2014-183916호를 우선권으로 주장한다.
일반적으로 반도체 장치의 제조 공정에서는 웨이퍼 등의 기판에 대하여 성막 처리 등의 프로세스 처리를 수행하는 기판 처리 장치가 이용된다. 기판 처리 장치가 수행하는 프로세스 처리로서는 예컨대 교호(交互) 공급법에 의한 성막 처리가 있다. 교호 공급법에 의한 성막 처리에서는 처리 대상이 되는 기판에 대하여 원료 가스 공급 공정, 퍼지 공정, 반응 가스 공급 공정, 퍼지 공정을 1사이클로 하여 이 사이클을 소정 횟수(n사이클) 반복하는 것에 의해 기판 상으로의 막 형성을 수행한다. 이와 같은 성막 처리를 수행하는 기판 처리 장치로서는 처리 대상이 되는 기판에 대하여 그 상방측(上方側)으로부터 기판의 면상(面上)에 각종 가스(원료 가스, 반응 가스 또는 퍼지 가스)를 공급하는 것과 함께, 기판의 면상에 공급된 각종 가스를 기판의 상방측에 배기하도록 구성된 것이 있다.
예컨대 미국 특허 출원 공개 공보 US2011/0212625A1의 도 6 내지 도 11에서 전술한 바와 같은 기판 처리 장치가 개시된다.
1. 미국 특허 출원 공개 공보 US2011/0212625A1호 공보.
기판 상방측으로부터 가스 공급 및 가스 배기를 수행하도록 구성된 기판 처리 장치에서 적절한 프로세스 처리를 실현하기 위해서는 기판에 대한 가스 폭로량에 부분적인 편차가 발생하지 않도록 하는 것이 필요하다. 하지만 예컨대 가스 공급을 위한 가스 공급공 및 가스 배기를 위한 가스 배기공이 원주 상에 배치되고 이들 가스 공급공 및 가스 배기공의 하방(下方)을 기판이 순서대로 통과하도록 구성된 기판 처리 장치에서는, 원주의 내주측일수록 가스 배기공의 폭이 좁고 외주측일수록 가스 배기공의 폭이 넓다. 그렇기 때문에 가스 배기를 수행할 때의 내주측과 외주측에서의 유동(流動) 저항의 차이에 기인하여 내외주에서 기판에 대한 가스 폭로량에 편차가 발생하여, 결과적으로 기판 상에 형성하는 막의 면내(面內) 막 두께가 불균일해질 우려가 있다.
본 발명은 각종 가스의 상방 공급, 상방 배기를 수행하는 경우에서 기판에 대한 가스 폭로량의 부분적인 편차를 억제하여 기판에 대한 프로세스 처리를 적절하게 수행하는 것을 가능하도록 하는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 카트리지 헤드, 가스 공급 유닛 및 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 기판이 재치되는 기판 재치대; 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛; 및 상기 처리 가스 공급 유닛의 측방(側方)에서 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다. 기판 처리 장치는 상기 처리 가스 공급 유닛과 상기 불활성 가스 공급 유닛 사이에 배치된 가스 배기공 및 상기 가스 배기공을 통과한 가스를 체류시키는 배기 버퍼실을 포함하는 가스 배기부를 더 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판 재치대 상에 재치된 기판에 대하여 상기 기판 재치대의 상방에 배치된 처리 가스 공급 유닛에 의해 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 공정; 상기 기판에 대하여 상기 처기판 재치대의 상방에 배치된 불활성 가스 공급 유닛에 의해 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 공정; 및 상기 처리 가스 공급 유닛과 상기 불활성 가스 공급 유닛 사이에 상기 기판 재치대와 대향하도록 배치된 가스 배기공과, 상기 가스 배기공을 통과한 가스를 체류시키는 공간인 배기 버퍼실을 통해서, 상기 기판의 면상에 공급된 가스를 상기 기판의 상방측에 배기하는 가스 배기 공정을 병행하여 수행하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판의 상방측에 배치되어 이용되는 가스 공급 유닛으로서, 상기 기판에 대하여 공급하는 가스의 유로가 되는 가스 공급 경로; 상기 가스 공급 경로의 상방측 부분을 둘러싸도록 배치되는 제1 부재(部材); 상기 제1 부재의 평면 형상보다 폭이 넓은 평면 형상을 가지고, 상기 가스 공급 경로의 하방측 부분을 둘러싸도록 배치되는 제2 부재;를 포함하는 가스 공급 유닛이 제공된다. 가스 공급 유닛은 상기 기판의 상방측에 배치되었을 때에 상기 제2 부재의 측벽이 가스 배기공의 일부를 구성하고, 상기 제1 부재의 측벽 및 상기 제2 부재의 폭이 넓은 부분의 상면(上面)에 의해 배기 버퍼실의 일부를 구성한다.
본 발명에 의하면, 각종 가스의 상방 공급, 상방 배기를 수행하는 경우에서 기판에 대한 가스 폭로량이 부분적인 편차를 억제하여 기판에 대한 프로세스 처리를 적절하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 요부(要部)의 개략 구성예를 도시하는 개념도.
도 2a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 이용되는 가스 공급 유닛의 사시도.
도 2b는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 이용되는 가스 공급 유닛의 측단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 요부의 상세 구성예를 도시하는 도면이며, 도 1의 A-A 단면을 도시하는 측단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 요부의 상세 구성예를 도시하는 도면이며, 도 1의 B-B 단면을 도시하는 측단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 요부의 상세 구성예를 도시하는 도면이며, 도 3의 C-C 단면을 도시하는 평면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 요부의 다른 상세 구성예를 도시하는 도면이며, 도 3의 C-C 단면을 도시하는 평면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서의 가스 배관의 구성예 및 가스의 흐름을 모식적으로 도시하는 개념도.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트.
도 9는 도 8에서의 성막 공정에서 수행하는 상대 위치 이동 처리 동작의 상세를 도시하는 플로우 차트.
도 10은 도 8에서의 성막 공정에서 수행하는 가스 공급 또는 배기 처리 동작의 상세를 도시하는 플로우 차트.
도 11a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 가스 공급 유닛의 측면도로서 배기 버퍼실 내의 압력 밸런스를 도시하는 도면.
도 11b는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 가스 공급 유닛의 측단면도.
도 12a는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 이용되는 가스 공급 유닛의 사시도.
도 12b는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 이용되는 가스 공급 유닛의 측면도로서 배기 버퍼실 내의 압력 밸런스를 도시하는 도면.
도 13a는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 이용되는 가스 공급 유닛의 사시도.
도 13b는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 이용되는 가스 공급 유닛의 측면도로서 배기 버퍼실 내의 압력 밸런스를 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 요부의 개략 구성예를 도시하는 측단면도.
도 15는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 요부의 개략 구성의 일 예를 도시하는 평면도.
도 16은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 요부의 개략 구성의 다른 예를 도시하는 평면도.
도 17a는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 요부의 개략 구성의 일 예를 도시하는 평면도.
도 17b는 본 발명의 제5 실시 형태의 다른 예에 따른 기판 처리 장치의 요부의 개략 구성의 일 예를 도시하는 평면도.
도 18a는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 가스 공급 유닛의 사시도.
도 18b는 도 18a의 가스 공급 유닛을 도면 중의 D화살표 방향에서 본 평면도.
도 18c는 도 18a의 가스 공급 유닛을 도면 중의 E화살표 방향에서 본 측면도.
<본 발명의 제1 실시 형태>
이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
(1) 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성
제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는 복수의 기판을 동시에 처리하도록 구성될 수 있다. 기판 처리 장치의 처리 대상이 되는 기판으로서는 예컨대 반도체 집적 회로 장치(이하 "반도체 디바이스"라 부른다)가 그 위에 형성되는 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 "웨이퍼(W)"라고 부른다)를 예로 들 수 있다. 이와 같은 기판에 대하여 수행하는 처리로서는 에칭, 애싱, 성막 처리 등을 들 수 있지만, 제1 실시 형태에서는 특히 교호 공급법에 의한 성막 처리를 수행한다.
여기서 도 1 내지 도 7을 참조하여 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성에 대하여 설명한다.
(처리 용기)
제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는 도시되지 않는 처리 용기를 구비한다. 처리 용기는 예컨대 알루미늄(Al)이나 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 밀폐 용기로서 구성된다. 또한 처리 용기의 측면에는 도시되지 않는 기판 반입 출구가 설치되고, 그 기판 반입 출구를 개재하여 웨이퍼가 반송되도록 이루어진다. 또한 처리 용기에는 도시되지 않는 진공 펌프나 압력 제어기 등의 가스 배기계가 접속되고, 그 가스 배기계를 이용하여 처리 용기 내를 소정 압력으로 조정할 수 있도록 이루어진다.
(기판 재치대)
처리 용기의 내부에는 도 1에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)가 재치되는 기판 재치대(10)(서셉터)가 설치된다. 기판 재치대(10)는 예컨대 원판 형상으로 형성되고, 그 상면(上面)(기판 재치면)에 복수 매의 웨이퍼(W)가 원주 방향에 균등한 간격으로 재치되도록 구성된다. 또한 기판 재치대(10)는 가열원(源)으로서 도시되지 않는 히터를 내포하고, 그 히터를 이용하여 웨이퍼(W)의 온도를 소정 온도로 유지할 수 있도록 이루어진다. 또한 도 1에는 5매의 웨이퍼(W)가 재치되도록 구성된 경우를 도시하지만 이에 한정되지 않고, 재치 매수가 적절히 설정되면 좋다. 예컨대 재치 매수가 많으면 처리 스루풋의 향상을 기대할 수 있고, 재치 매수가 적으면 기판 재치대(10)의 대형화를 억제할 수 있다. 기판 재치대(10)에서의 기판 재치면은 웨이퍼(W)와 직접 접촉하기 때문에 예컨대 석영이나 알루미나 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
기판 재치대(10)는 복수 매의 웨이퍼(W)가 재치된 상태에서 회전 가능하도록 구성된다. 구체적으로는 기판 재치대(10)는 원판 중심 부근을 회전축으로서 도시되지 않는 회전 구동(驅動) 기구에 의해 회전 구동되도록 이루어진다. 회전 구동 기구는 예컨대 기판 재치대(10)를 회전 가능하도록 지지하는 회전 축수(軸受)나, 전동 모터로 대표되는 구동원 등을 구비하여 구성할 수 있다.
또한 여기서는 기판 재치대(10)가 회전 가능하도록 구성된 경우를 예로 들었지만, 기판 재치대(10) 상의 각 웨이퍼(W)와 후술하는 카트리지 헤드(20)의 상대(相對) 위치를 이동시킬 수 있다면, 카트리지 헤드(20)를 회전시키도록 구성해도 상관없다. 기판 재치대(10)를 회전 가능하도록 구성하면, 카트리지 헤드(20)를 회전시키는 경우와는 달리 후술하는 가스 배관 등의 구성 복잡화를 억제할 수 있다. 이에 대하여 카트리지 헤드(20)를 회전시키면 기판 재치대(10)를 회전시키는 경우에 비해 웨이퍼(W)에 작용하는 관성(慣性) 모멘트를 억제할 수 있어 회전 속도를 크게 할 수 있다.
(카트리지 헤드)
또한 처리 용기의 내부에서 기판 재치대(10)의 상방측에는 카트리지 헤드(20)가 설치된다. 카트리지 헤드(20)는 기판 재치대(10) 상의 웨이퍼(W)에 대하여 그 상방측으로부터 각종 가스(원료 가스, 반응 가스 또는 퍼지 가스)를 공급하는 것과 함께 공급한 각종 가스를 상방측에 배기하기 위한 것이다.
각종 가스의 상방 공급/상방 배기를 수행하기 위해서 카트리지 헤드(20)는 원판 형상으로 형성된 천정부(21)(天井部)와, 천정부(21)의 외주 단연 부분으로부터 하방측을 향하여 연장하는 원통 형상의 외통부(22)(外筒部)와, 외통부(22)의 내측에 배치된 원통 형상의 내통부(23)(內筒部)와, 기판 재치대(10)의 회전축에 대응하여 배치된 원통 형상의 중심통부(24)와, 내통부(23)와 중심통부(24) 사이에서의 천정부(21)의 하방측에 설치된 복수의 가스 공급 유닛(25)을 구비하여 구성된다. 그리고 외통부(22)에는 상기 외통부(22)와 내통부(23) 사이에 형성되는 공간과 연통(連通)하는 배기용 포트(26)가 설치된다. 카트리지 헤드(20)를 구성하는 천정부(21), 외통부(22), 내통부(23), 각 가스 공급 유닛(25) 및 배기용 포트(26)는 모두 예컨대 알루미늄(Al)이나 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 형성된다.
또한 도 1에서는 카트리지 헤드(20)에 12개의 가스 공급 유닛(25)이 설치되는 경우를 예로 들었지만, 가스 공급 유닛(25)의 설치 수는 이에 한정되지 않고, 웨이퍼(W)에 대하여 공급하는 가스종의 수나 처리 스루풋 등을 고려하여 적절히 설정되면 좋다. 예컨대 처리 대상이 되는 웨이퍼(W)에 대하여 상세를 후술하는 바와 같이 원료 가스 공급 공정, 퍼지 공정, 반응 가스 공급 공정, 퍼지 공정을 1사이클로 한 성막 처리를 수행하는 경우라면, 각 공정에 대응하여 4의 배수에 상당하는 수의 가스 공급 유닛(25)이 설치되면 좋다. 단, 처리 스루풋의 향상을 도모하기 위해서는 설치 총수가 많은 것이 바람직하다.
(가스 공급 유닛)
여기서 카트리지 헤드(20)에서의 각 가스 공급 유닛(25)에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.
가스 공급 유닛(25)은 웨이퍼(W)에 대하여 각종 가스의 상방 공급/상방 배기를 수행할 때의 가스 유로를 형성하기 위한 것이다. 그렇기 때문에 가스 공급 유닛(25)은 도 2a에 도시하는 바와 같이 중공 직방체 형상(hollow rectangular solid shape)으로 형성된 제1 부재(251)와, 판 형상으로 형성되고 제1 부재(251)의 중공과 연통되는 관통공을 구비하고 제1 부재(251)의 하측에 부착되는 제2 부재(252)를 포함한다. 제2 부재(252)의 평면 형상은 제1 부재(251)의 평면 형상보다 폭이 넓다. 구체적으로는 제2 부재(252)의 평면 형상은 부채 형상 또는 사다리꼴 형상으로 형성되고 회전 중심측(pivot)에 가까운 측에서부터 외측으로 점진적으로 그 폭이 증가한다. 폭이 증가하는 정도는 연속적으로 증가하는 경우뿐만 아니라 계단식(step by step)으로 증가하는 경우도 포함한다. 이와 같은 제1 부재(251) 및 제2 부재(252)를 포함하는 것에 의해 가스 공급 유닛(25)은 도 2b에 도시하는 바와 같이 방사 방향에서 보았을 때, 제1 부재(251)와 제2 부재(252) 사이에 각부(251a)(角部)를 구비하여 측면 형상이 상방을 향하여 돌출하는 철(凸) 형상이 된다.
또한 가스 공급 유닛(25)은 도 2a 및 도 2b에 도시하는 바와 같이 예컨대 평면 직사각형 형상의 관통공으로 이루어지는 가스 공급 경로(253)를 포함한다. 가스 공급 경로(253)는 제1 부재(251) 및 제2 부재(252)를 관통하도록 천설(穿設)된다. 관통공의 방사 길이(radial length)는 다른 말로 하면 관통공의 종방향(longitudinal direction)의 길이는 기판 재치대(10)의 지름보다 길거나 또는 같아서 기판의 전체 표면에 가스를 균일하게 공급할 수 있다. 가스 공급 경로(253)는 기판에 대하여 상방측으로부터 기판에 대하여 가스를 공급할 때의 가스 유로가 된다. 즉 가스 공급 유닛(25)은 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 경로(253)와, 가스 공급 경로(253)의 상방측 부분을 둘러싸도록 배치되는 제1 부재(251)와, 가스 공급 경로(253)의 하방측 부분을 둘러싸도록 배치되는 제2 부재(252)를 포함하여 구성된다. 회전 방향(rotary direction)에서의 제2 부재(252)의 폭이 제1 부재(251)보다 넓기 때문에, 가스 공급 경로(253)를 통하여 공급된 가스는 제2 부재(252)의 하면(下面)과 기판 재치대(10)의 대응 영역(corresponding region) 사이의 도메인(domain)에서 이후 설명하는 가스 배기공(254)을 향하여 수평으로 흐를 수 있다. 따라서 기판 재치대(10) 상의 기판은 제2 부재(252)에 의해서 구성되는 하면이 없는 경우에 비해서 보다 효율적으로 가스에 노출될 수 있다. 제2 부재(252)의 하면과 기판 재치대(10)의 대응 영역 사이의 도메인을 형성하는 것에 의해서, 기판에 대한 가스 흡수가 보다 효율적으로 수행될 수 있다. 회전 방향에서의 제2 부재(252)의 폭은 회전 방향에서의 제1 부재(251)의 폭보다 길 수 있지만, 가스의 특성이나 유량에 따라서 정의될 수도 있다. 가스 효율을 개선하기 위해서, 제2 부재(252)의 하면과 기판 재치대(10)의 대응 영역 사이에 형성된 수직 거리는 기판의 회전이나 가스의 수평 흐름이 방해되지 않는 한 충분히 작게 할 수 있다. 또한 제1 부재(251) 및 제2 부재(252)는 통합적으로(integrally) 형성될 수 있다. 제2 부재(252)에서, 회전 방향에서 관통공으로부터 각각 외측으로 연장하는 좌측 또는 우측의 돌출부(projecting part)의 길이는 동일한 길이일 필요는 없고 따라서 철 형상과 유사하게 형성될 수 있다. 예컨대, 회전 방향으로 관통공을 따르는 돌출부의 일부의 폭은 회전 방향을 따르는 관통공 이전에 배치되는 돌출부의 일부의 폭보다 길 수 있다. 이러한 방식에 의하면, 관통공을 통하여 공급된 가스는 제2 부재(252)의 돌출부의 하면과 기판 재치대(10)의 대응 영역 사이의 도메인 내에서 긴 시간 동안 수평으로 흐를 수 있고, 기판은 긴 시간 동안 가스에 노출될 수 있다. 다른 말로 하면, 가스 공급 유닛(25)은 중공 직방체 형상으로 형성된 제1 부재(251)와, 부채 형상 또는 사다리꼴 형상으로 형성되고 제1 부재(251)의 중공 부분과 연통되는 직사각형 관통공을 구비하는 제2 부재(252)를 포함한다. 관통공의 종방향의 길이는 기판의 지름보다 길거나 같다. 제2 부재(252)는 부채 형상 또는 사다리꼴 형상의 확산(spreading out) 방향에서 관통공으로부터 외주측으로 연장하는 돌출부를 구비하고, 제2 부재(252)는 제1 부재(251)의 하부에 부착될 수 있다.
이와 같이 구성된 가스 공급 유닛(25)은 도 3에 도시하는 바와 같이 복수가 소정 간격을 두고 배열되도록 카트리지 헤드(20)의 천정부(21)에 설치되어 이용된다. 복수의 가스 공급 유닛(25)은 각각에서의 제2 부재(252)의 하면이 기판 재치대(10) 상의 웨이퍼(W)와 대향하고, 또한 각각에서의 제2 부재(252)의 하면이 기판 재치대(10)의 웨이퍼(W)의 재치면과 평행이 되도록 배치된다.
이와 같이 배치되는 것에 의해 인접하는 각 가스 공급 유닛(25)은 각각에서의 제2 부재(252)의 측벽에 의해서 규정되는 것으로서 웨이퍼(W)에 대하여 공급한 가스를 상방측을 향하여 배기하기 위한 가스 배기공(254)의 일부를 구성한다.
또한 인접하는 각 가스 공급 유닛(25)은 각각에서의 제1 부재(251)의 측벽 및 제2 부재(252)의 돌출부의 상면에 의해서 부분적으로 규정되는 것으로서 가스 배기공(254)을 통과한 가스를 체류시키는 공간인 배기 버퍼실(255)의 일부를 구성한다. 더욱 구체적으로는 배기 버퍼실(255)의 천정면은 카트리지 헤드(20)의 천정부(21)에 의해 구성된다. 배기 버퍼실(255)의 저면(底面)은 인접하는 각 가스 공급 유닛(25)에서의 제2 부재(252)의 상면에 의해 구성된다. 배기 버퍼실(255)의 측벽은 인접하는 각 가스 공급 유닛(25)에서의 제1 부재(251)의 측벽들과, 카트리지 헤드(20)의 내통부(23) 및 중심통부(24)에 의해 구성된다.
또한 배기 버퍼실(255)의 측벽을 구성하는 내통부(23)의 부분에는 도 4에 도시하는 바와 같이 배기 버퍼실(255)을 외통부(22)와 내통부(23) 사이에 형성되는 공간과 연통시키는 배기공(231)이 각각의 배기 버퍼실(255)에 대응하여 설치된다.
한편 카트리지 헤드(20)의 천정부(21)는 이미 설명한 바와 같이 원판 형상으로 형성된다. 그렇기 때문에 천정부(21)에 설치되는 복수의 가스 공급 유닛(25)은 도 5에 도시하는 바와 같이 기판 재치대(10)의 회전 중심측으로부터 외주측을 향하여 각각이 방사상(放射狀)으로 배치되고, 이에 의해 각각이 기판 재치대(10)의 원주방향(circumferential direction)을 따라 배열된다.
복수의 가스 공급 유닛(25)이 방사상으로 배치되면, 각각에서의 제1 부재(251)의 평면 형상이 직사각형 형상이기 때문에, 그 제1 부재(251)에 의해 측벽이 규정되는 배기 버퍼실(255)은 기판 재치대(10)의 회전 중심측으로부터 외주측을 향하여 커지는 평면 형상을 가진다. 즉 배기 버퍼실(255)은 기판 재치대(10)의 회전 방향에서의 크기가 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 커지도록 형성된다.
또한 각 가스 공급 유닛(25)은 부채 형상 또는 사다리꼴 형상의 저면을 가지는 제2 부재(252)가 기판 재치대(10)의 회전 중심측으로부터 외주측을 향하여 커지도록 배치된다. 이에 따라 제2 부재(252)의 측벽에 의해서 규정되는 가스 배기공(254)에 대해서도 기판 재치대(10)의 회전 중심측으로부터 외주측을 향하여 커지는 평면 형상을 가진다.
한편 가스 배기공(254)은 반드시 회전 중심측으로부터 외주측을 향하여 커지는 평면 형상을 가질 필요는 없다. 도 6에 도시하는 바와 같이 회전 중심측으로부터 외주측에 실질적으로 동일한 폭을 가지는 슬릿 형상으로 형성된 것이어도 좋다. 가스 배기공(254)을 이와 같은 구조로 하는 것에 의해 처리실의 중심으로부터 외주에 걸쳐서 슬릿에서의 배기 컨덕턴스를 거의 일정하게 할 수 있다. 따라서 배기 효율을 조절할 때, 가스 배기공(254)의 반드시 회전 중심측으로부터 외주측을 향한 길이의 각 지점에서의 가스 배기공(254)의 컨덕턴스를 고려하지 않고 배기 버퍼실(255)의 구조만 조정하면 되기 때문에 처리 공간 전체의 배기 효율을 조정하기 쉽다는 장점이 있다.
(가스 공급/배기계)
이상과 같은 가스 공급 유닛(25)을 구비하여 구성된 카트리지 헤드(20)에는 기판 재치대(10) 상의 웨이퍼(W)에 대하여 각종 가스의 상방 공급/상방 배기를 수행하기 위해서 도 7에 도시하는 바와 같이 이하, 설명하는 가스 공급/배기계가 접속된다.
(처리 가스 공급부)
카트리지 헤드(20)를 구성하는 복수의 가스 공급 유닛(25) 중 적어도 하나의 가스 공급 유닛(25a)에는 그 가스 공급 유닛(25a)에서의 가스 공급 경로(253)에 원료 가스 공급관(311)이 접속된다. 원료 가스 공급관(311)에는 상류 방향부터 순서대로 원료 가스 공급원(312), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(313)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(314)가 설치된다. 이와 같은 구성에 의해 원료 가스 공급관(311)이 접속된 가스 공급 유닛(25a)의 가스 공급 경로(253)는 기판 재치대(10)의 상방측으로부터 웨이퍼(W)의 면상에 원료 가스를 공급한다. 이 원료 가스 공급관(311)에 접속되는 가스 공급 유닛(25a)을 「원료 가스 공급 유닛」이라고 부른다. 즉 원료 가스 공급 유닛(25a)은 기판 재치대(10)의 상방에 배치되고, 기판 재치대(10)의 상방측으로부터 기판(W)의 면상에 원료 가스를 공급한다.
원료 가스는 웨이퍼(W)에 대하여 공급하는 처리 가스 중 하나이며, 예컨대 티타늄(Ti) 원소를 포함하는 금속 액체 원료인 TiCl4(Titanium Tetrachloride)을 기화시켜서 얻어지는 원료 가스(즉 TiCl4가스)다. 원료 가스는 상온 상압에서 고체, 액체 또는 기체 중 어느 것이어도 좋다. 원료 가스가 상온 상압에서 액체인 경우에는 원료 가스 공급원(312)과 MFC(313) 사이에 도시되지 않는 기화기를 설치하면 좋다. 여기서는 기체로서 설명한다.
또한 원료 가스 공급관(311)에는 원료 가스의 캐리어 가스로서 작용하는 불활성 가스를 공급하기 위한 도시되지 않는 가스 공급계가 접속되어도 좋다. 캐리어 가스로서 작용하는 불활성 가스는 구체적으로는 예컨대 질소(N2) 가스를 이용할 수 있다. 또한 N2가스 외에 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용해도 좋다.
또한 원료 가스 공급관(311)이 접속된 가스 공급 유닛(25a)과는 가스 공급 유닛(25c)을 개재하여 배열되는 다른 가스 공급 유닛(25b)에는 그 가스 공급 유닛(25b)에서의 가스 공급 경로(253)에 반응 가스 공급관(321)이 접속된다. 반응 가스 공급관(321)에는 상류 방향부터 순서대로 반응 가스 공급원(322), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(323)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(324)가 설치된다. 이와 같은 구성에 의해 반응 가스 공급관(321)이 접속된 가스 공급 유닛(25b)의 가스 공급 경로(253)는 기판 재치대(10)의 상방측으로부터 웨이퍼(W)의 면상에 반응 가스를 공급한다. 이 반응 가스 공급관(321)에 접속되는 가스 공급 유닛(25b)을 「반응 가스 공급 유닛」이라고 부른다. 즉 반응 가스 공급 유닛(25b)은 기판 재치대(10)의 상방에 배치되고, 기판 재치대(10)의 상방측으로부터 기판(W)의 면상에 반응 가스를 공급한다.
또한 본 명세서에서는 「원료 가스 공급 유닛」과 「반응 가스 공급 유닛」을 총칭하여 「처리 가스 공급 유닛」이라고도 부른다. 또한 「원료 가스 공급 유닛」과 「반응 가스 공급 유닛」중 어느 하나를 「처리 가스 공급 유닛」이라고도 부른다.
반응 가스는 웨이퍼(W)에 대하여 공급하는 처리 가스 중 다른 하나이며, 예컨대 암모니아(NH3) 가스가 이용된다.
또한 반응 가스 공급관(321)에는 반응 가스의 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용하는 불활성 가스를 공급하기 위한 도시되지 않는 가스 공급계가 접속되어도 좋다. 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용하는 불활성 가스는 구체적으로는 예컨대 N2가스를 이용할 수 있지만, N2가스 외에 예컨대 He가스, Ne가스, Ar가스 등의 희가스를 이용해도 좋다.
또한 반응 가스 공급관(321)이 접속되는 가스 공급 유닛(25b)에는 도시하지 않는 정합기 및 고주파 전원이 접속되어도 좋다. 그 경우에는 고주파 전원, 정합기로 임피던스를 조정하는 것에 의해 그 가스 공급 유닛(25b)의 하방측 공간에 플라즈마가 생성된다.
주로 원료 가스 공급관(311), 원료 가스 공급원(312), MFC(313), 밸브(314) 및 원료 가스 공급관(311)이 접속되는 가스 공급 유닛(25a)의 가스 공급 경로(253) 및 반응 가스 공급관(321), 반응 가스 공급원(322), MFC(323), 밸브(324) 및 반응 가스 공급관(321)이 접속되는 가스 공급 유닛(25b)의 가스 공급 경로(253)에 의해 처리 가스 공급부가 구성된다.
(불활성 가스 공급부)
원료 가스 공급관(311)이 접속된 가스 공급 유닛(25a)과 반응 가스 공급관(321)이 접속된 가스 공급 유닛(25b) 사이에 개재하는 가스 공급 유닛(25c)에는 그 가스 공급 유닛(25c)에서의 가스 공급 경로(253)에 불활성 가스 공급관(331)이 접속된다. 불활성 가스 공급관(331)에는 상류 방향부터 순서대로 불활성 가스 공급원(332), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(333)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(334)가 설치된다. 이와 같은 구성에 의해 불활성 가스 공급관(331)이 접속된 가스 공급 유닛(25c)의 가스 공급 경로(253)는 원료 가스 공급관(311)이 접속된 가스 공급 유닛(25a) 및 반응 가스 공급관(321)이 접속된 가스 공급 유닛(25b)의 각각의 측방에서 기판 재치대(10)의 상방측으로부터 웨이퍼(W)의 면상에 불활성 가스를 공급한다. 이 불활성 가스 공급관(331)에 접속되는 가스 공급 유닛(25c)을 「불활성 가스 공급 유닛」이라고 부른다. 즉 불활성 가스 공급 유닛(25c)은 원료 가스 공급 유닛(25a) 또는 반응 가스 공급 유닛(25b)의 측방에 배치되고, 기판 재치대(10)의 상방측으로부터 기판(W)의 면상에 불활성 가스를 공급한다.
불활성 가스는 원료 가스와 반응 가스가 웨이퍼(W)의 면상에서 혼재되지 않도록 웨이퍼(W)의 상면과 가스 공급 유닛(25c)의 하면 사이의 공간을 봉지하는 에어 씰로서 작용한다. 구체적으로는 예컨대 N2가스를 이용할 수 있다. 또한 N2가스 외에 예컨대 He가스, Ne가스, Ar가스 등의 희가스를 이용해도 좋다.
주로 불활성 가스 공급관(331), 불활성 가스 공급원(332), MFC(333), 밸브(334) 및 불활성 가스 공급관(331)이 접속되는 가스 공급 유닛(25c)의 가스 공급 경로(253)에 의해 불활성 가스 공급부가 구성된다.
(가스 배기부)
카트리지 헤드(20)에 설치된 배기용 포트(26)에는 가스 배기관(341)이 접속된다. 가스 배기관(341)에는 밸브(342)가 설치된다. 또한 가스 배기관(341)에서 밸브(342)의 하류측에는 카트리지 헤드(20)의 외통부(22)의 내측 공간을 소정 압력으로 제어하는 압력 제어기(343)가 설치된다. 또한 가스 배기관(341)에서 압력 제어기(343)의 하류측에는 진공 펌프(344)가 설치된다.
이와 같은 구성에 의해 카트리지 헤드(20)의 배기용 포트(26)로부터는 외통부(22)의 내측 공간에 대한 배기가 수행된다. 이때 카트리지 헤드(20)의 내통부(23)에는 배기공(231)이 설치되고, 내통부(23)의 내측[즉 배기 버퍼실(255)]과 외측[즉 외통부(22)와 내통부(23) 사이에 형성되는 공간]이 연통한다. 그렇기 때문에 배기용 포트(26)로부터의 배기가 수행되면, 배기 버퍼실(255) 내에서는 배기공(231)이 설치된 측[즉 기판 재치대(10)의 외주측]을 향한 가스의 흐름이 발생하는 것과 함께, 가스 배기공(254)으로부터 배기 버퍼실(255) 내를 향한[즉 가스 배기공(254)으로부터 상방측을 향한] 가스의 흐름이 발생한다. 이에 의해 처리 가스 공급부 또는 불활성 가스 공급부에 의해 웨이퍼(W)의 면상에 공급된 가스(즉 원료 가스, 반응 가스 또는 불활성 가스)는 각 가스 공급 유닛(25) 사이에 형성된 가스 배기공(254) 및 배기 버퍼실(255)을 통해서 웨이퍼(W)의 상방측에 배기되고, 또한 배기 버퍼실(255) 내로부터 배기공(231) 및 배기용 포트(26)를 통해서 카트리지 헤드(20)의 외방(外方)에 배기된다.
주로 각 가스 공급 유닛(25) 사이에 형성된 가스 배기공(254) 및 배기 버퍼실(255) 및 배기공(231), 배기용 포트(26), 가스 배기관(341), 밸브(342), 압력 제어기(343), 진공 펌프(344)에 의해 가스 배기부가 구성된다.
(컨트롤러)
또한 도 1에 도시하는 바와 같이 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는 상기 기판 처리 장치의 각(各) 부(部)의 동작을 제어하는 컨트롤러(40)를 포함한다. 컨트롤러(40)는 연산부(401) 및 기억부(402)를 적어도 포함한다. 컨트롤러(40)는 전술한 각 구성에 접속되고, 상기 컨트롤러나 사용자의 지시에 따라 기억부(402)로부터 프로그램이나 레시피를 호출하고, 그 내용에 따라 각 구성의 동작을 제어한다. 구체적으로는 컨트롤러(40)는 회전 구동 기구, 히터, 고주파 전원, 정합기, MFC(313 내지 333), 밸브(314 내지 334, 342), 압력 제어기(343), 진공 펌프(344)등의 동작을 제어한다.
또한 컨트롤러(40)는 전용의 컴퓨터로서 구성해도 좋고, 범용의 컴퓨터로서 구성해도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 격납한 외부 기억 장치(41)[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光)디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리]를 준비하고, 그 외부 기억 장치(41)를 이용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(40)를 구성할 수 있다.
또한 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(41)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 외부 기억 장치(41)를 개재하지 않고 프로그램을 공급해도 좋다. 또한 기억부(402)나 외부 기억 장치(41)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 이용한 경우는 기억부(402) 단체(單體)만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(41) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로 반도체 장치의 제조 방법의 일 공정으로서 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 사용하여 웨이퍼(W) 상에 박막을 형성하는 공정에 대하여 설명한다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(40)에 의해 제어된다.
여기서는 원료 가스(제1 처리 가스)로서 TiCl4을 기화시켜서 얻어지는 TiCl4가스를 이용하고 반응 가스(제2 처리 가스)로서 NH3가스를 이용하고 이들을 교호적으로 공급하는 것에 의해 웨이퍼(W) 상에 금속 박막으로서 TiN막을 형성하는 예에 대하여 설명한다.
(기판 처리 공정에서의 기본적인 처리 동작)
우선 웨이퍼(W) 상에 박막을 형성하는 기판 처리 공정에서의 기본적인 처리 동작에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트다.
(기판 반입 공정: S101)
제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서는 우선 기판 반입 공정(S101)으로서 처리 용기의 기판 반입 출구를 열고 도시되지 않는 웨이퍼 이재기를 이용하여 처리 용기 내에 복수 매(예컨대 5매)의 웨이퍼(W)를 반입하고, 기판 재치대(10) 상에 배열하여 재치한다. 그리고 웨이퍼 이재기를 처리 용기 외로 퇴피시키고, 기판 반입출구를 닫고 처리 용기 내를 밀폐한다.
(압력 온도 조정 공정: S102)
기판 반입 공정(S101) 후, 이어서 압력 온도 조정 공정(S102)을 수행한다. 압력 온도 조정 공정(S102)에서는 기판 반입 공정(S101)에서 처리 용기 내를 밀폐한 후에 처리 용기에 접속되는 도시되지 않는 가스 배기계를 작동시켜서 처리 용기 내가 소정 압력이 되도록 제어한다. 소정 압력이란 후술하는 성막 공정(S103)에서 TiN막을 형성 가능한 처리 압력이며, 예컨대 웨이퍼(W)에 대하여 공급하는 원료 가스가 자기분해(自己分解)하지 않을 정도의 처리 압력이다. 구체적으로는 처리 압력은 50Pa 내지 5,000Pa이다. 이 처리 압력은 후술하는 성막 공정(S103)에서도 유지된다.
또한 압력 온도 조정 공정(S102)에서는 기판 재치대(10)의 내부에 매립된 히터에 전력을 공급하여 웨이퍼(W)의 표면이 소정 온도가 되도록 제어한다. 이때 히터의 온도는 도시되지 않는 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터로의 통전 상태를 제어하는 것에 의해 조정된다. 소정 온도란 후술하는 성막 공정(S103)에서 TiN막을 형성 가능한 처리 온도이며, 예컨대 웨이퍼(W)에 대하여 공급하는 원료 가스가 자기분해하지 않을 정도의 처리 온도다. 구체적으로는 처리 온도는 실온 이상 500℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 400℃ 이하다. 이 처리 온도는 후술하는 성막 공정(S103)에서도 유지된다.
(성막 공정: S103)
압력 온도 조정 공정(S102) 후, 이어서 성막 공정(S103)을 수행한다. 성막 공정(S103)에서 수행하는 처리 동작으로서는 크게 나누어서 상대 위치 이동 처리 동작과, 가스 공급 배기 처리 동작이 있다. 또한 상대 위치 이동 처리 동작 및 가스 공급 배기 처리 동작에 대해서는 상세를 후술한다.
(기판 반출 공정: S104)
이상과 같은 성막 공정(S103) 후, 이어서 기판 반출 공정(S104)을 수행한다. 기판 반출 공정(S104)에서는 이미 설명한 기판 반입 공정(S101)의 경우와 반대의 순서로 웨이퍼 이재기를 이용하여 처리 완료된 웨이퍼(W)를 처리 용기 외로 반출한다.
(처리 횟수판정 공정: S105)
웨이퍼(W)를 반출한 후, 컨트롤러(40)는 기판 반입 공정(S101), 압력 온도 조정 공정(S102), 성막 공정(S103) 및 기판 반출 공정(S104)의 일련의 각 공정의 실시 횟수가 소정의 횟수에 도달하였는지에 대한 여부를 판정한다(S105). 소정의 횟수에 도달하지 않았다고 판정하면, 다음으로 대기하는 웨이퍼(W)의 처리를 시작하기 위해서 기판 반입 공정(S101)으로 이행한다. 또한 소정의 횟수에 도달했다고 판정하면, 필요에 따라 처리 용기 내 등에 대한 클리닝 공정을 수행한 후에 일련의 각 공정을 종료한다. 또한 클리닝 공정에 대해서는 공지(公知)의 기술을 이용하여 수행할 수 있기 때문에 여기서는 그 설명을 생략한다.
(상대 위치 이동 처리 동작)
다음으로 성막 공정(S103)에서 수행하는 상대 위치 이동 처리 동작에 대하여 설명한다. 상대 위치 이동 처리 동작은 기판 재치대(10)를 회전시켜서, 그 기판 재치대(10) 상에 재치된 각 웨이퍼(W)와 카트리지 헤드(20)의 상대 위치를 이동시키는 처리 동작이다. 도 9는 도 8에서의 성막 공정에서 수행하는 상대 위치 이동 처리 동작의 상세를 도시하는 플로우 차트다.
성막 공정(S103)에서 수행하는 상대 위치 이동 처리 동작에서는 우선 회전 구동 기구에 의해 기판 재치대(10)를 회전 구동하는 것에 의해 기판 재치대(10)와 카트리지 헤드(20)의 상대 위치 이동을 시작한다(S201). 이에 의해 기판 재치대(10)에 재치된 각 웨이퍼(W)는 카트리지 헤드(20)를 구성하는 각 가스 공급 유닛(25)의 하방측을 순서대로 통과한다.
이때 카트리지 헤드(20)에서는 상세를 후술하는 가스 공급 배기 처리 동작이 시작된다. 이에 의해 가스 공급 유닛(25a)에서의 가스 공급 경로(253)로부터는 원료 가스(TiCl4가스)가 공급되고, 가스 공급 유닛(25a)과는 가스 공급 유닛(25c)을 개재하여 배열되는 다른 가스 공급 유닛(25b)에서의 가스 공급 경로(253)로부터는 반응 가스(NH3가스)가 공급된다. 이하, 원료 가스를 공급하는 가스 공급 경로(253)를 포함하여 구성되는 처리 가스 공급부를 「원료 가스 공급부」라고 부르고, 반응 가스를 공급하는 가스 공급 경로(253)를 포함하여 구성되는 처리 가스 공급부를 「반응 가스 공급부」라고 부른다.
여기서 하나의 웨이퍼(W)에 주목하면, 기판 재치대(10)가 회전을 시작하면 그 웨이퍼(W)는 원료 가스 공급부에서의 가스 공급 경로(253)의 하방을 통과한다(S202). 이때 그 가스 공급 경로(253)로부터는 웨이퍼(W)의 면상에 대하여 원료 가스(TiCl4가스)가 공급된다. 공급된 원료 가스는 웨이퍼(W) 상에 부착되어 원료 가스 함유층을 형성한다. 또한 원료 가스 공급부의 가스 공급 경로(253)의 하방을 웨이퍼(W)가 통과할 때의 통과 시간, 즉 원료 가스의 공급 시간은 예컨대 0.1초 내지 20초가 되도록 조정된다.
원료 가스 공급부의 가스 공급 경로(253)의 하방을 통과하면, 웨이퍼(W)는 불활성 가스(N2가스)를 공급하는 가스 공급 유닛(25c)의 하방을 통과한 후에 계속해서 반응 가스 공급부에서의 가스 공급 경로(253)의 하방을 통과한다(S203). 이때 그 가스 공급 경로(253)로부터는 웨이퍼(W)의 면상에 대하여 반응 가스(NH3가스)가 공급된다. 또한 반응 가스 공급부의 하방측 공간에는 도시하지 않는 정합기 및 고주파 전원을 이용하여 플라즈마가 생성된다. 플라즈마 상태의 반응 가스는 웨이퍼(W)의 면상에 균일하게 공급되고, 웨이퍼(W) 상에 흡착하는 원료 가스 함유층과 반응하여 웨이퍼(W) 상에 TiN막을 생성한다. 또한 반응 가스 공급부의 가스 공급 경로(253)의 하방을 웨이퍼(W)가 통과할 때의 통과 시간, 즉 반응 가스의 공급 시간은 예컨대 0.1초 내지 20초가 되도록 조정된다.
이상과 같은 원료 가스 공급부의 가스 공급 경로(253)의 하방의 통과 동작 및 반응 가스 공급부의 가스 공급 경로(253)의 하방의 통과 동작을 1사이클로 하고, 컨트롤러(40)는 이 사이클을 소정 횟수(n사이클) 실시하였는지에 대한 여부를 판정한다(S204). 이 사이클을 소정 횟수 실시하면, 웨이퍼(W) 상에는 원하는 막 두께의 질화티탄(TiN)막이 형성된다. 즉 성막 공정(S103)에서는 상대 위치 이동 처리 동작을 수행하는 것에 의해 다른 처리 가스를 웨이퍼(W)에 대하여 교호적으로 공급하는 공정을 반복하는 사이클릭 처리 동작을 수행한다. 또한 성막 공정(S103)에서는 기판 재치대(10)에 재치된 각 웨이퍼(W) 각각에 사이클릭 처리 동작을 수행하는 것에 의해 각 웨이퍼(W)에 대하여 동시 병행적으로 TiN막을 형성한다.
그리고 소정 횟수의 사이클릭 처리 동작을 종료하면, 컨트롤러(40)는 회전 구동 기구에 의한 기판 재치대(10)의 회전 구동을 종료하고, 기판 재치대(10)와 카트리지 헤드(20)의 상대 위치 이동을 정지한다(S205). 이에 의해 상대 위치 이동 처리 동작이 종료된다. 또한 소정 횟수의 사이클릭 처리 동작을 종료하면, 가스 공급 배기 처리 동작도 종료된다.
(가스 공급 배기 처리 동작)
다음으로 성막 공정(S103)에서 수행하는 가스 공급 배기 처리 동작에 대하여 설명한다. 가스 공급 배기 처리 동작은 기판 재치대(10) 상의 웨이퍼(W)에 대하여 각종 가스의 상방 공급/상방 배기를 수행하는 처리 동작이다. 도 10은 도 8에서의 성막 공정에서 수행하는 가스 공급 배기 처리 동작의 상세를 도시하는 플로우 차트다.
성막 공정(S103)에서 수행하는 가스 공급 배기 처리 동작에서는 우선 가스 배기 공정(S301)을 시작한다. 가스 배기 공정(S301)에서는 진공 펌프(344)를 작동시키면서 밸브(342)를 열림(開) 상태로 한다. 그리고 압력 제어기(343)에 의해 각 가스 공급 유닛(25) 사이에 형성된 가스 배기공(254)의 하방 공간의 압력이 소정 압력이 되도록 제어한다. 소정 압력은 각 가스 공급 유닛(25)의 하방 공간의 압력보다 저압으로 한다. 이에 의해 가스 배기 공정(S301)에서는 각 가스 공급 유닛(25)의 하방 공간의 가스를 가스 배기공(254), 배기 버퍼실(255), 배기공(231), 내통부(23)와 외통부(22) 사이의 공간 및 배기용 포트(26)를 통해서 카트리지 헤드(20)의 외방에 배기한다.
가스 배기 공정(S301)을 시작하고, 그 후 이어서 불활성 가스 공급 공정(S302)을 시작한다. 불활성 가스 공급 공정(S302)에서는 불활성 가스 공급관(331)에서의 밸브(334)를 열림 상태와 하는 것과 함께 유량이 소정 유량이 되도록 MFC(333)을 조정하는 것에 의해 그 불활성 가스 공급관(331)이 접속된 가스 공급 유닛(25c)의 가스 공급 경로(253)를 통해서 기판 재치대(10)의 상방측으로부터 웨이퍼(W)의 면상에 불활성 가스(N2가스)를 공급한다. 불활성 가스의 공급 유량은 예컨대 100sccm 내지 10,000sccm이다.
이와 같은 불활성 가스 공급 공정(S302)을 수행하면, 가스 공급 유닛(25c)의 가스 공급 경로(253)로부터 분출된 불활성 가스(N2가스)는 가스 공급 유닛(25c)에서의 제2 부재(252)의 하면이 기판 재치대(10) 상의 웨이퍼(W)와 평행하기 때문에 제2 부재(252)의 하면과 웨이퍼(W)의 상면 사이의 공간에 균등하게 확산된다. 그리고 이미 가스 배기 공정(S301)이 시작되었기 때문에 제2 부재(252)의 하면과 웨이퍼(W)의 상면 사이의 공간에 확산된 불활성 가스(N2가스)는 가스 배기공(254)으로부터 웨이퍼(W)의 상방측을 향하여 배기된다. 이에 의해 불활성 가스 공급관(331)이 접속된 가스 공급 유닛(25c)의 하방 공간에는 불활성 가스에 의한 에어 커튼이 형성된다.
불활성 가스 공급 공정(S302)이 시작되고, 그 후 이어서 원료 가스 공급 공정(S303) 및 반응 가스 공급 공정(S304)을 시작한다.
원료 가스 공급 공정(S303)을 수행하는 데 있어서는 원료(TiCl4)를 기화시켜서 원료 가스(즉 TiCl4가스)를 생성(예비 기화)시켜둔다. 원료 가스를 안정적으로 생성시키는 데 소정의 시간이 소요되기 때문에, 원료 가스의 예비 기화는 이미 설명한 기판 반입 공정(S101)이나 압력 온도 조정 공정(S102) 등과 병행하여 수행해도 좋다.
그리고 원료 가스를 생성하면, 원료 가스 공급 공정(S303)에서는 원료 가스 공급관(311)에서의 밸브(314)를 열림 상태로 하는 것과 함께 유량이 소정 유량이 되도록 MFC(313)을 조정하는 것에 의해 그 원료 가스 공급관(311)이 접속된 가스 공급 유닛(25a)의 가스 공급 경로(253)를 통해서 기판 재치대(10)의 상방측으로부터 웨이퍼(W)의 면상에 원료 가스(TiCl4가스)를 공급한다. 원료 가스의 공급 유량은 예컨대 10sccm 내지 3,000sccm이다.
이때 원료 가스의 캐리어 가스로서 불활성 가스(N2가스)를 공급해도 좋다. 그 경우의 불활성 가스의 공급 유량은 예컨대 10sccm 내지 5,000sccm이다.
이와 같은 원료 가스 공급 공정(S303)을 수행하면, 가스 공급 유닛(25a)의 가스 공급 경로(253)로부터 분출된 원료 가스(TiCl4가스)는 가스 공급 유닛(25a)에서의 제2 부재(252)의 하면이 기판 재치대(10) 상의 웨이퍼(W)와 평행하기 때문에 제2 부재(252)의 하면과 웨이퍼(W)의 상면 사이의 공간에 균등하게 확산된다. 그리고 이미 가스 배기 공정(S301)이 시작되었기 때문에 제2 부재(252)의 하면과 웨이퍼(W)의 상면 사이의 공간에 확산된 원료 가스(TiCl4가스)는 가스 배기공(254)으로부터 웨이퍼(W)의 상방측을 향하여 배기된다. 또한 이때 인접하는 가스 공급 유닛(25c)의 하방 공간에는 불활성 가스 공급 공정(S302)의 시작에 의해 불활성 가스의 에어 커튼이 형성된다. 그렇기 때문에 가스 공급 유닛(25a)의 하방 공간에 확산된 원료 가스는 인접하는 가스 공급 유닛(25c)의 하방 공간에 누설되지 않는다.
또한 반응 가스 공급 공정(S304)에서는 반응 가스 공급관(321)에서의 밸브(324)를 열림 상태와 하는 것과 함께 유량이 소정 유량이 되도록 MFC(323)를 조정하는 것에 의해 그 반응 가스 공급관(321)이 접속된 가스 공급 유닛(25b)의 가스 공급 경로(253)를 통해서 기판 재치대(10)의 상방측으로부터 웨이퍼(W)의 면상에 반응 가스(NH3가스)를 공급한다. 반응 가스(NH3가스)의 공급 유량은 예컨대 10sccm 내지 10,000sccm이다.
이때 반응 가스의 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 불활성 가스(N2가스)를 공급해도 좋다. 그 경우의 불활성 가스의 공급 유량은 예컨대 10sccm 내지 5,000sccm이다.
이와 같은 반응 가스 공급 공정(S304)을 수행하면, 가스 공급 유닛(25b)의 가스 공급 경로(253)로부터 분출된 반응 가스(NH3가스)는 가스 공급 유닛(25b)에서의 제2 부재(252)의 하면이 기판 재치대(10) 상의 웨이퍼(W)와 평행하기 때문에 제2 부재(252)의 하면과 웨이퍼(W)의 상면 사이의 공간에 균등하게 확산된다. 그리고 이미 가스 배기 공정(S301)이 시작되었기 때문에 제2 부재(252)의 하면과 웨이퍼(W)의 상면 사이의 공간에 확산된 반응 가스(NH3가스)는 가스 배기공(254)으로부터 웨이퍼(W)의 상방측을 향하여 배기된다. 또한 이때 인접하는 가스 공급 유닛(25c)의 하방 공간에는 불활성 가스 공급 공정(S302)의 시작에 의해 불활성 가스의 에어 커튼이 형성된다. 그렇기 때문에 가스 공급 유닛(25b)의 하방 공간에 확산된 반응 가스는 인접하는 가스 공급 유닛(25c)의 하방 공간에 누설되지 않는다.
전술한 각 공정(S301 내지 S304)은 성막 공정(S103) 동안 병행하여 수행한다. 단, 그 시작 타이밍은 불활성 가스에 의한 씰링 특성 향상을 위해서 전술한 순서로 수행할 수 있지만 반드시 이에 한정되지 않고, 각 공정(S301 내지 S304)을 동시에 시작해도 상관없다.
전술한 각 공정(S301 내지 S304)을 병행하여 수행하는 것에 의해 성막 공정(S103)에서는 기판 재치대(10)에 재치된 각 웨이퍼(W)가 원료 가스(TiCl4가스)를 공급하는 가스 공급 유닛(25a)의 하방 공간과, 반응 가스(NH3가스)를 공급하는 가스 공급 유닛(25b)의 하방 공간을 각각 순서대로 통과한다. 또한 원료 가스를 공급하는 가스 공급 유닛(25a)과 반응 가스를 공급하는 가스 공급 유닛(25b) 사이에는 불활성 가스(N2가스)를 공급하는 가스 공급 유닛(25c)이 개재하기 때문에 각 웨이퍼(W)에 대하여 공급한 원료 가스와 반응 가스가 혼재되지 않는다.
가스 공급 배기 처리 동작을 종료할 때에는 우선 원료 가스 공급 공정을 종료하는 것과 함께(S305), 반응 가스 공급 공정을 종료한다(S306). 그리고 불활성 가스 공급 공정을 종료한 후에(S307), 가스 배기 공정을 종료한다(S308). 단, 이 각 공정(S305 내지 S308)의 종료 타이밍에 대해서도 전술한 시작 타이밍과 마찬가지이며 각각을 다른 타이밍에 종료해도 좋고, 동시에 종료해도 좋다.
(가스 공급 배기 처리 동작에서의 가스의 흐름)
여기서 전술한 각 공정(S301 내지 S304)을 병행하여 수행한 경우의 가스의 흐름, 특히 가스 배기공(254)을 통해서 웨이퍼(W)의 상방측에 가스 배기를 수행할 때의 가스의 흐름에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 11a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 가스 공급 유닛의 측면도로서 배기 버퍼실 내의 압력 밸런스를 도시하는 도면이고, 도 11b는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 가스 공급 유닛의 측단면도이다.
원료 가스 공급 공정(S303) 및 반응 가스 공급 공정(S304)에서는 기판 재치대(10) 상의 웨이퍼(W)에 대하여 가스 공급 유닛(25)의 가스 공급 경로(253)로부터 각종 가스(원료 가스 또는 반응 가스)를 공급하는 것과 함께 웨이퍼(W) 상에 공급한 가스를 가스 배기공(254)으로부터 상방측을 향하여 배기한다.
이때 가스 공급 유닛(25)의 제2 부재(252)의 하면과 웨이퍼(W)의 상면 사이의 공간(256)은 기판 재치대(10)가 회전될 때의 내주측에서의 압력을 「P1P(Pressure 1 Processing room의 약칭)」라 하고, 외주측에서의 압력을 「P2P」라 한다. 또한 배기 버퍼실(255) 내에서는 내주측에서의 압력을 「P1B(Pressure 1 Buffer room의 약칭)」라 하며, 외주측에서의 압력이 「P2B」라 한다.
가스 공급 유닛(25)의 제2 부재(252)의 하면과 웨이퍼(W)의 상면에 의해서 정의되는 공간(256)에서의 압력이 P1P=P2P라면 방사 방향에서 내주측과 외주측에서 압력 차이가 발생하지 않기 때문에, 웨이퍼(W)에 대한 원료 가스 또는 반응 가스의 웨이퍼(W)에 대한 폭로량은 기판 재치대(10)의 방사 방향에서 균일화된다. 따라서 웨이퍼(W) 상에 성막되는 TiN막은 막 두께 편차 등이 억제되어 막 두께 분포가 양호해진다.
카트리지 헤드(20)를 구성하는 각 가스 공급 유닛(25)이 기판 재치대(10)의 회전축을 중심으로 하여 방사상으로 연장되도록 배치되면, 각 가스 공급 유닛(25) 사이에 형성되는 가스 배기공(254)의 원주방향(circumferential direction)의 폭은 방사 방향에서 내주측만큼 폭이 좁고 외주측만큼 폭이 넓다. 그렇기 때문에 가스 배기공(254)을 통해서 가스 배기를 수행할 때에는 가스 배기공(254)의 원주방향의 내주측이 외주측에 비해 유동 저항이 더 높아질 우려가 있다. 즉 가스 배기를 수행할 때의 내주측과 외주측에서의 유동 저항의 차이에 기인하여 압력이 P1P>P2P가 되고, 내주측과 외주측에서 웨이퍼(W)로의 가스 폭로량에 편차가 발생한다. 그 결과, 웨이퍼(W) 상에 형성하는 막의 면내 막 두께가 불균일해질 우려가 있다.
하지만 전술한 바와 같이 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서는 웨이퍼(W) 상에 공급한 가스를 상방측을 향하여 배기할 때에 가스 배기공(254)을 통과한 가스가 배기 버퍼실(255)에 유입되어 그 배기 버퍼실(255) 내에 확산된다. 즉 웨이퍼(W) 상에 공급한 가스가 가스 배기공(254) 및 배기 버퍼실(255)을 통하여 그 배기 버퍼실(255) 내에서의 체류를 거쳐 배기된다.
이와 같은 배기 버퍼실(255)을 설치하는 것에 의해 그 배기 버퍼실(255) 내에서는 배기해야 할 가스가 일시적으로 체류하기 때문에 내주측에서의 압력P1B와 외주측에서의 압력P2B의 차이를 작게 할 수 있다. 따라서 가스 공급 유닛(25)의 하방의 공간(256)에서도 내주측에서의 압력P1P와 외주측에서의 압력P2P의 차이를 작게 할 수 있고, 결과적으로 내주측과 외주측에서 웨이퍼(W)로의 가스 폭로량에 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있어, 웨이퍼(W)의 면내를 균일하게 처리할 수 있다.
더욱 구체적으로는 가스 배기공(254)으로부터 배기 버퍼실(255)에 향하는 가스의 흐름은 ΔP1(=P1P-P1B) 또는 ΔP2(=P2P-P2B)로 결정된다. 배기 버퍼실(255)을 설치하면, P1B와 P2B의 압력 차이가 배기 버퍼실(255)을 설치하지 않은 경우에 비해 작아지기 때문에 ΔP1가 거의 ΔP2와 동일해지고, 결과적으로 P1P가 거의 P2P와 동일하게 된다. P1P와 P2P가 거의 동일하게 되면, 웨이퍼(W) 상에 성막되는 TiN막은 막 두께 편차 등이 억제되어 막 두께 분포가 양호해진다.
또한 배기 버퍼실(255)을 설치하면, 상기 배기 버퍼실(255)을 설치하지 않은 경우에 비해 가스 배기공(254)으로부터의 배기 효율을 높일 수 있다. 그렇기 때문에 가스 배기공(254)으로부터 가스 공급 유닛(25)의 하방의 공간(256)에서 생성되는 반응 저해물(예컨대 염화암모니아) 등의 부생성물을 효율적으로 배출할 수 있다. 예컨대 배기 버퍼실(255)을 설치하지 않은 경우에는 그 반응 저해물 등이 배출 과정에서 웨이퍼(W) 상에 재부착되어, 이에 의해 웨이퍼(W) 상에서의 반응이 저해되어 얇은 막이 될 우려가 있다. 이에 대하여 배기 버퍼실(255)을 설치한 경우라면, 반응 저해물 등이 효율적으로 배출되기 때문에 웨이퍼(W) 상으로의 재부착 등을 억제할 수 있고, 이에 의해 웨이퍼(W) 상에 형성하는 막의 막질 개선을 도모할 수 있다. 또한 배기 버퍼실(255)을 설치한 경우라면, 예컨대 배기 버퍼실(255) 내에 컨트롤하지 않은 막이 부착되고 그 막이 박리되기 쉬운 상태이어도, 벗겨진 막(즉 반응 저해물 등)이 배기 버퍼실(255)을 구성하는 가스 공급 유닛(25)의 제2 부재(252)의 광폭 부분의 상면에 떨어지기 때문에 웨이퍼(W)의 면상에 확산하지 않는다.
(3) 제1 실시 형태에서의 효과
제1 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 갖는다.
(a) 제1 실시 형태에 의하면, 카트리지 헤드(20)에 배기 버퍼실(255)이 설치되기 때문에 가스 배기공(254)의 폭이 균일하지 않은 경우에도 그 가스 배기공(254)을 통해서 가스를 상방측을 향하여 배기할 때의 유동 저항에 차이가 발생하는 것을 억제할 수 있고, 이에 의해 가스 공급 유닛(25)의 하방의 공간(256)에서의 각 압력P1P, P2P의 차이를 작게 할 수 있다. 따라서 웨이퍼(W)로의 가스 폭로량에 부분적인 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있어, 웨이퍼(W)에 대한 성막 처리의 면내 균일성의 향상을 도모할 수 있다. 즉 제1 실시 형태에 의하면, 웨이퍼(W)에 대하여 각종 가스의 상방 공급/상방 배기를 수행하는 경우에서 웨이퍼(W)로의 가스 폭로량이 부분적인 편차를 억제하여, 웨이퍼(W)에 대한 성막 처리를 적절하게 수행할 수 있다.
(b) 또한 제1 실시 형태에 의하면, 기판 재치대(10)는 복수 매의 웨이퍼(W)가 재치된 상태에서 회전 가능하도록 구성되고, 또한 처리 가스 공급부 또는 불활성 가스 공급부를 구성하는 각 가스 공급 유닛(25)의 하면이 기판 재치대(10)의 회전 중심측으로부터 외주측을 향하여 커지는 부채 형상 또는 사다리꼴 형상으로 형성되고, 도시되지 않는 회전 구동 기구가 기판 재치대(10)를 회전 구동하는 것에 의해 기판 재치대(10)와 각 가스 공급 유닛(25)의 상대 위치를 회전 방향으로 이동시킨다. 따라서 예컨대 기판 재치대(10)와 각 가스 공급 유닛(25)의 상대 위치를 직동(直動) 방향으로 이동시키는 경우에 비하면, 상대 위치 이동을 위한 기구 등의 구성 간소화 및 콤팩트화가 실현 용이해지고, 또한 복수 매의 웨이퍼(W)를 동시에 처리할 수 있기 때문에 성막 처리의 생산성 향상을 도모할 수 있다. 또한 각 가스 공급 유닛(25)의 하면을 부채 형상 또는 사다리꼴 형상으로 형성하는 것에 의해 각 가스 공급 유닛(25)을 원주 상에 배열하는 것이 가능해지고, 이에 의해 고압의 가스를 효율적으로 기판 재치대(10) 상에 공급할 수 있다. 또한 그 경우에도 웨이퍼(W)로의 가스 폭로량에 원주의 내외주에서 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 즉 원주 형상으로 웨이퍼(W)를 배치하는 다매엽형(多枚葉型)의 기판 처리 장치에서 웨이퍼(W)로의 가스 폭로량의 균일화를 도모할 수 있다.
(c) 또한 제1 실시 형태에 의하면, 기판 재치대(10) 상에 재치된 각 웨이퍼(W)와 처리 가스 공급부 또는 불활성 가스 공급부를 구성하는 각 가스 공급 유닛(25)의 상대 위치를 이동시키는 것에 의해 웨이퍼(W)의 면상으로의 성막 처리를 수행한다. 따라서 처리 용기 내를 원료 가스 또는 반응 가스로 충족시키고 퍼지 공정을 개재하여 이를 교호적으로 교체하는 경우에 비하면, 처리 가스(원료 가스 또는 반응 가스)의 소비량을 억제할 수 있어, 이 점에서도 효율적인 성막 처리를 실현할 수 있다. 즉 최소한의 가스 사용량으로 최대의 성막 레이트를 얻는 것이 가능해진다.
(d) 또한 제1 실시 형태에 의하면, 처리 가스 공급부 또는 불활성 가스 공급부를 구성하는 각 가스 공급 유닛(25)의 하면이 기판 재치대(10) 상의 웨이퍼(W)와 대향하여 또한 그 기판 재치대(10)에서의 웨이퍼(W)의 재치면과 평행이 되도록 배치된다. 따라서 각 가스 공급 유닛(25)의 가스 공급 경로(253)로부터 분출된 처리 가스(TiCl4가스 또는 NH3가스) 또는 불활성 가스(N2가스)는 각 가스 공급 유닛(25)의 하면과 웨이퍼(W)의 상면 사이의 공간에 균등하게 확산된다. 이에 의해도 웨이퍼(W)로의 가스 폭로량이 부분적인 편차를 억제할 수 있어, 웨이퍼(W)에 대한 성막 처리의 적절화에 기여하는 것이 가능해진다.
(e) 또한 제1 실시 형태에 의하면, 배기 버퍼실(255)에서의 기판 재치대(10)의 회전 방향에서의 크기가 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 커지도록 형성된다. 이에 의해 배기 버퍼실(255) 내에서는 외주측이 내주측에 비해 배기 효율이 더 높아진다. 따라서 배기 버퍼실(255) 내의 가스를 배기공(231)이 설치된 측[즉 기판 재치대(10)의 외주측]을 향하여 배기하는 경우에는 내주측으로부터 외주측을 향하여 적극적으로 가스가 흘러, 배기 버퍼실(255) 내로부터의 가스 배기를 효율적으로 수행할 수 있다. 구체적으로는 예컨대 반응 부생성물이나 잔류 가스 등이 배기 버퍼실(255) 내에 유입된 경우에도 그 반응 부생성물이나 잔류 가스 등을 적극적으로 외부에 배기할 수 있어, 반응 부생성물이나 잔류 가스 등이 웨이퍼(W)에 재부착되거나 가스의 반응을 저해하는 것을 미연에 회피할 수 있다.
(f) 또한 제1 실시 형태에 의하면, 가스 공급 유닛(25)이 제1 부재(251)와 제2 부재(252)를 포함하고, 이들 제1 부재(251)와 제2 부재(252)에 의해 회전 방향으로부터 보았을 때 상방을 향하여 돌출하는 철 형상이 되도록 구성된다. 따라서 예컨대 배기 버퍼실(255) 내에 컨트롤하지 않은 막이 부착되고 그 막이 박리되기 쉬운 상태이어도, 벗겨진 막(즉 반응 저해물 등)이 배기 버퍼실(255)을 구성하는 가스 공급 유닛(25)의 제2 부재(252)의 광폭 부분의 상면에 떨어지기 때문에 웨이퍼(W)의 면상에 확산되지 않는다. 즉 측면 형상이 철 형상이 되는 가스 공급 유닛(25)을 이용하여 배기 버퍼실(255)을 구성하는 것에 의해서도 반응 부생성물이나 잔류 가스 등이 웨이퍼(W)에 재부착되어 가스의 반응을 저해하는 것을 미연에 회피할 수 있다.
(g) 또한 제1 실시 형태에 의하면, 처리 가스 공급부를 구성하는 가스 공급 유닛(25a, 25b) 사이에 불활성 가스 공급부를 구성하는 가스 공급 유닛(25c)이 개재하도록 각 가스 공급 유닛(25)이 배치된다. 이에 의해 웨이퍼(W)의 상면과 가스 공급 유닛(25c)의 하면 사이의 공간에는 불활성 가스에 의한 에어 씰이 형성된다. 따라서 기판 재치대(10) 상에 재치된 각 웨이퍼(W)가 각 가스 공급 유닛(25)의 하방을 순서대로 통과하는 것에 의해 성막 공정(S103)을 수행하는 경우에도 웨이퍼(W)의 면상에서 다른 종류의 처리 가스(원료 가스, 반응 가스)가 혼재되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
(h) 또한 제1 실시 형태에 의하면, 처리 가스 공급부를 구성하는 각 가스 공급 유닛(25a, 25b)이 다른 종류의 처리 가스를 공급하도록 구성된다. 즉 원료 가스 공급관(311)이 접속된 가스 공급 유닛(25a)의 가스 공급 경로(253)는 웨이퍼(W)의 면상에 대하여 원료 가스(TiCl4가스)를 공급하고, 반응 가스 공급관(321)이 접속된 가스 공급 유닛(25b)의 가스 공급 경로(253)는 웨이퍼(W)의 면상에 대하여 반응 가스(NH3가스)를 공급한다. 따라서 기판 재치대(10) 상에 재치된 각 웨이퍼(W)가 각 가스 공급 유닛(25a, 25b)의 하방을 순서대로 통과하면, 처리 가스의 교체나 퍼지 공정의 개재 등을 필요로 하지 않고, 웨이퍼(W)의 면상에 TiN막이 형성되기 때문에 성막 처리의 높은 스루풋화가 실현되는 것이 가능해진다. 또한 그 경우에도 이미 설명한 바와 같이 각 처리 가스(원료 가스 또는 반응 가스)를 혼재시키지 않고 분리한 상태에서 웨이퍼(W)의 면상에 공급할 수 있기 때문에 적절한 성막 처리를 실현하는 것이 가능하다.
<본 발명의 제2 실시 형태>
다음으로 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 단, 여기서는 주로 전술한 제1 실시 형태와의 차이점에 대하여 설명하고, 그 외의 점에 관한 설명은 생략한다.
(제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성)
제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서는 카트리지 헤드(20)에서의 각 가스 공급 유닛(25)이 제1 실시 형태의 경우와 다르다.
(가스 공급 유닛)
도 12a는 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 이용되는 가스 공급 유닛의 구성예를 도시하는 사시도다. 도 12b는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 이용되는 가스 공급 유닛의 측면도로서 배기 버퍼실 내의 압력 밸런스를 도시하는 도면이다. 여기서 설명하는 가스 공급 유닛(25)은 도 12a에 도시하는 바와 같이 배기 버퍼실(255)의 측벽면을 구성하는 제1 부재(251)의 내주측 높이h1과 외주측 높이h2가 h1>h2의 관계가 되도록, 배기 버퍼실(255)의 저면을 구성하는 제2 부재(252)의 상면이 경사지게 배치된다. 이에 의해 이와 같은 가스 공급 유닛(25)에 의해 구성되는 배기 버퍼실(255)은 제1 실시 형태의 경우에 비하면, 외주측에서의 용량(에어 볼륨)에 대한 내주측에서의 용량(에어 볼륨)을 증대시키는 것이 가능해진다. 또한 이와 같은 가스 공급 유닛(25)을 이용하는 것에 의해, 각 가스 공급 유닛(25)에 의해 구성되는 가스 배기공(254)으로부터 배기 버퍼실(255)까지의 거리는 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 변화하고, 구체적으로는 내주측으로부터 외주측을 향하여 가스 배기공(254)으로부터 배기 버퍼실(255)까지의 거리가 서서히 커진다. 따라서 가스 배기공(254) 및 배기 버퍼실(255)을 흐르는 가스의 컨덕턴스에 대해서도 내주측과 외주측에서 차이가 발생하여, 내주측보다 외주측이 가스 배기공(254)으로부터 배기 버퍼실(255)을 향하여 가스가 흐르기 어려워진다.
(가스 공급 배기 처리 동작에서의 가스의 흐름)
여기서 제2 실시 형태에서 가스 배기공(254)을 통해서 웨이퍼(W)의 상방측에 가스 배기를 수행할 때의 가스의 흐름에 대하여 설명한다. 가스 공급 유닛(25)의 하방의 공간(256)에서의 내외주의 압력 밸런스는 도 12b에 도시하는 바와 같이 가스 배기공(254) 및 배기 버퍼실(255)의 형상이나 크기 등에 따라서는(예컨대 내주측에 비해 외주측이 극단적으로 큰 경우에는), 배기 버퍼실(255)을 설치해도 여전히 P1P>P2P의 관계일 것으로 생각된다. 이와 같은 경우에 h1>h2의 관계가 되도록 각 가스 공급 유닛(25)을 구성하면, 내주측이 외주측보다 가스 배기공(254)으로부터 배기 버퍼실(255)까지의 가스의 컨덕턴스가 높아지기 때문에 내외주에서 컨덕턴스가 동일한 경우에 비해 압력P1P를 상대적으로 낮출 수 있다. 이에 의해 내주측에서의 압력P1P와 외주측에서의 압력P2P의 차이를 작게 할 수 있어, 결과적으로 P1P가 P2P와 거의 동일하게 하는 것이 실현 가능해진다. P1P가 P2P와 동일하게 되면, 웨이퍼(W) 상에 성막되는 TiN막은 막 두께 편차 등이 억제되어 막 두께 분포가 양호해진다.
(제2 실시 형태에서의 효과)
제2 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 효과를 갖는다.
(i) 제2 실시 형태에 의하면, 가스 배기공(254) 및 배기 버퍼실(255)을 흐르는 가스의 컨덕턴스가 기판 재치대(10)의 원주방향에서의 내주측과 외주측에서 차이를 가지도록 구성된다. 구체적으로는 배기 버퍼실(255)의 높이 방향에서의 크기가 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 변화하도록 또는 계단식으로 변화하도록 형성되고, 이에 따라 가스 배기공(254)으로부터 배기 버퍼실(255)까지의 거리가 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 변화하도록 또는 계단식으로 변화하도록 형성되고, 이에 의해 내주측이 외주측보다 가스의 컨덕턴스가 높아지도록 구성된다. 따라서 가스 배기공(254) 및 배기 버퍼실(255)의 형상이나 크기 등과 상관없이, 제1 실시 형태의 경우에 비해서도 가스 공급 유닛(25)의 하방의 공간(256)에서의 각 압력P1P, P2P의 차이를 한층 더 작게 할 수 있어, 웨이퍼(W)에 대한 성막 처리의 면내 균일성의 향상을 한층 더 도모할 수 있다.
<본 발명의 제3 실시 형태>
다음으로 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 단, 여기서는 주로 전술한 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태와의 차이점에 대하여 설명하고, 그 외의 점에 관한 설명은 생략한다.
(제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성)
제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는 가스 배기부가 외주측 배기가 아닌 내주측 배기에 대응한다는 점에서 제1 실시 형태에서 설명한 구성과 다르다. 구체적으로는 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서는 각 배기 버퍼실(255)에 연통하는 배기공(231)이 카트리지 헤드(20)에서의 중심통부(24)의 벽면에 형성되는 것과 함께, 그 중심통부(24)에 배기용 포트(26)가 형성되어 각 배기 버퍼실(255) 내의 가스를 카트리지 헤드(20)의 내주측을 향하여 배기하도록 구성된다.
또한 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서는 카트리지 헤드(20)에서의 각 가스 공급 유닛(25)이 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 경우와는 다르다.
(가스 공급 유닛)
도 13a는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 이용되는 가스 공급 유닛의 사시도이고, 도 13b는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 이용되는 가스 공급 유닛의 측면도로서 배기 버퍼실 내의 압력 밸런스를 도시하는 도면이다. 여기서 설명하는 가스 공급 유닛(25)은 도 13a에 도시하는 바와 같이 제2 부재(252)의 상면이 제2 실시 형태의 경우와는 역방향에 경사지고, 제1 부재(251)의 내주측 높이h1과 외주측 높이h2가 h1<h2의 관계로 이루어진다. 이에 의해, 이와 같은 가스 공급 유닛(25)에 의해 구성되는 배기 버퍼실(255)은 제1 실시 형태의 경우에 비하면, 내주측에서의 용량(에어 볼륨)에 대한 외주측에서의 용량(에어 볼륨)을 증대시키는 것이 가능해진다. 또한 이와 같은 가스 공급 유닛(25)을 이용하는 것에 의해, 각 가스 공급 유닛(25)에 의해 구성되는 가스 배기공(254)으로부터 배기 버퍼실(255)까지의 거리는 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 변화하고, 구체적으로는 내주측으로부터 외주측을 향하여 가스 배기공(254)으로부터 배기 버퍼실(255)까지의 거리가 서서히 작아진다. 따라서 가스 배기공(254) 및 배기 버퍼실(255)을 흐르는 가스의 컨덕턴스에 대해서도 내주측과 외주측에서 차이가 발생하여 내주측보다 외주측이 가스 배기공(254)으로부터 배기 버퍼실(255)을 향하여 가스가 흐르기 쉬워진다.
(가스 공급 배기 처리 동작에서의 가스의 흐름)
여기서 제3 실시 형태에서 가스 배기공(254)을 통해서 웨이퍼(W)의 상방측에 가스 배기를 수행할 때의 가스의 흐름에 대하여 설명한다. 기판 처리 장치의 가스 배기부가 내주측 배기에 대응한 경우에는 도 13b에 의해서 명확하듯이 배기 버퍼실(255) 내에서의 내외주의 압력 밸런스가 P1B<P2B가 된다. 배기 버퍼실(255) 내의 압력 밸런스가 P1B<P2B이면, 가스 공급 유닛(25)의 하방의 공간(256)에서는 내외주에서 가스의 배기 효율에 차이가 발생하기 때문에 외주측의 압력P2P가 높아져 웨이퍼(W) 상에서의 막 두께 편차 등이 발생하기 쉬워진다. 이와 같은 경우에 h1<h2의 관계가 되도록 각 가스 공급 유닛(25)을 구성하면, 외주측이 내주측보다 가스 배기공(254)으로부터 배기 버퍼실(255)까지의 가스의 컨덕턴스가 더 높아지기 때문에 내외주에서 컨덕턴스가 동일한 경우에 비해 압력P2P를 상대적으로 낮출 수 있다. 이에 의해 내주측에서의 압력P1P와 외주측에서의 압력P2P의 차이를 작게 할 수 있어, 결과적으로 P1P를 P2P와 거의 동일하게 하는 것이 실현 가능해진다. P1P가 P2P와 거의 동일하게 되면, 웨이퍼(W) 상에 성막되는 TiN막은 막 두께 편차 등이 억제되어 막 두께 분포가 양호해진다.
(제3 실시 형태에서의 효과)
제3 실시 형태에 의하면, 이하, 나타내는 효과를 갖는다.
(j) 제3 실시 형태에 의하면, 가스 배기공(254) 및 배기 버퍼실(255)을 흐르는 가스의 컨덕턴스가 기판 재치대(10)의 원주방향에서의 내주측과 외주측에서 차이를 가지도록 구성된다. 구체적으로는 배기 버퍼실(255)의 높이 방향에서의 크기가 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 변화하도록 또는 계단식으로 변화하도록 형성되고, 이에 따라 가스 배기공(254)으로부터 배기 버퍼실(255)까지의 거리가 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 변화하도록 또는 계단식으로 변화하도록 형성되고, 이에 의해 외주측이 내주측보다 가스의 컨덕턴스가 더 높아지도록 구성된다. 따라서 예컨대 기판 처리 장치의 가스 배기부가 내주측 배기에 대응해도 가스 공급 유닛(25)의 하방의 공간(256)에서의 각 압력P1P, P2P의 차이를 작게 할 수 있어, 웨이퍼(W)에 대한 성막 처리의 면내 균일성의 향상을 한층 더 도모할 수 있다.
<본 발명의 제4 실시 형태>
다음으로 본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 단, 여기서도 주로 전술한 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태와의 차이점에 대하여 설명하고, 그 외의 점에 관한 설명은 생략한다.
(제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성)
제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는 가스 배기부의 구성이 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태의 경우와 다르다.
여기서 도 14 내지 도 16을 참조하여 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성에 대하여 설명한다. 도 14는 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 요부의 개략 구성예를 도시하는 측단면도다. 도 15는 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 요부의 개략 구성의 일 예를 도시하는 평면도다. 도 16은 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 요부의 개략 구성의 다른 예를 도시하는 평면도다.
(가스 배기부)
제4 실시 형태에서 설명하는 기판 처리 장치에서는 도 14에 도시하는 바와 같이 카트리지 헤드(20)의 천정부(21)에 배기 버퍼실(255) 내와 연통하는 배기용 포트(211)가 설치된다. 배기용 포트(211)는 각 배기 버퍼실(255) 각각에 대응하도록 복수 설치되고, 각각이 가스 배기부를 구성하는 가스 배기관(341)과 접속된다. 또한 이와 같은 배기용 포트(211)가 설치되기 때문에 제4 실시 형태에서는 제1 실시 형태에서 설명한 배기용 포트(26) 및 배기공(231)이 설치되지 않는다.
배기용 포트(211)는 도 15에 도시하는 바와 같이 하나의 배기 버퍼실(255)당, 카트리지 헤드(20)의 원주 지름 방향을 따라 복수(도면예에서는 2개) 배열되도록 설치된다. 그리고 이들 복수의 배기용 포트(211a, 211b)는 내주측과 외주측에서 가스가 흐를 때의 컨덕턴스에 차이가 발생하도록 형성된다. 구체적으로는 내주측이 외주측보다 컨덕턴스가 더 높아지도록 내주측의 배기용 포트(211a)가 외주측의 배기용 포트(211b)보다 개구(開口) 지름이 더 크게 형성된다.
단 배기용 포트(211)는 내주측과 외주측에서 컨덕턴스에 차이를 발생시킬 수 있다면, 반드시 개구 지름이 다른 복수의 것을 원주 지름 방향을 따라 배열할 필요는 없다. 예컨대 도 16에 도시하는 바와 같이 내주측의 폭이 넓고 내주측의 폭이 좁은 평면 사다리꼴 형상의 배기용 포트(211c)를 형성해도 상관없다.
(가스 공급 배기 처리 동작에서의 가스의 흐름)
여기서 제4 실시 형태에서 가스 배기공(254), 배기 버퍼실(255) 및 배기용 포트(211)를 통해서 웨이퍼(W)의 상방측에 가스 배기를 수행할 때의 가스의 흐름에 대하여 설명한다. 웨이퍼(W)의 면상에 공급된 가스는 가스 배기공(254)을 통해서 배기 버퍼실(255) 내에 유입된 후, 또한 그 배기 버퍼실(255) 내로부터 배기용 포트(211)를 통해서 카트리지 헤드(20)의 외방에 배기된다. 이때 배기용 포트(211)는 내주측이 외주측보다 컨덕턴스가 더 높아지도록 형성된다. 이에 의해 가스가 배기될 때에 내주측이 외주측에 비해 가스 배출이 촉진되어, 내외주에서 컨덕턴스가 동일한 경우에 비하면 내주측에서의 압력P1P를 상대적으로 낮출 수 있다. 따라서 제2 실시 형태에서도 설명한 바와 같이 내주측에서의 압력P1P와 외주측에서의 압력P2P의 차이를 작게 할 수 있어, 결과적으로 P1P와 P2P를 거의 동일하게 하는 것이 실현 가능해진다. P1P와 P2P가 거의 동일하게 되면, 웨이퍼(W) 상에 성막되는 TiN막은 막 두께 편차 등이 억제되어 막 두께 분포가 양호해진다.
(제4 실시 형태에서의 효과)
제4 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 갖는다.
(k) 제4 실시 형태에 의하면, 배기용 포트(211)를 통해서 배기 버퍼실(255) 내의 가스를 배기하지만, 그때 내주측과 외주측에서 컨덕턴스에 차이가 발생하도록 배기용 포트(211)가 형성된다. 구체적으로는 내주측이 외주측보다 가스의 컨덕턴스가 높아지도록 구성된다. 따라서 가스 배기공(254) 및 배기 버퍼실(255)의 형상이나 크기 등과 상관없이, 가스 공급 유닛(25)의 하방의 공간(256)에서의 각 압력P1P, P2P의 차이를 작게 할 수 있어, 웨이퍼(W)에 대한 성막 처리의 면내 균일성의 향상을 도모할 수 있다.
(l) 또한 제4 실시 형태에 의하면, 카트리지 헤드(20)의 천정부(21)에 배기용 포트(211)가 설치되는 것과 함께, 배기용 포트(211)가 카트리지 헤드(20)의 방사 방향을 따라 배기 버퍼실(255) 당 하나로 복수 배열되어 설치되거나, 원주방향에서 내주측의 폭이 외주측의 폭보다 큰 평면 사다리꼴 형상으로 배기용 포트(211)가 방사 방향으로 설치된다. 따라서 가스 배기를 수행할 때의 가스의 흐름을 내주측과 외주측 각각에 분산시킬 수 있고, 예컨대 도 4를 참조한 제1 실시 형태에서와 같이 배기 버퍼실(255)을 내통부(23)에만 설치한 배기공(231)을 통해서 가스 배기를 수행하는 경우와 같은 가스의 흐름의 집중을 억제할 수 있다. 즉 가스 배기를 수행할 때의 압력 집중을 억제하여, 내주측에 대해서도 배기 효율을 높이는 것이 실현 가능해진다.
<본 발명의 제5 실시 형태>
다음으로 본 발명의 제5 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 단, 여기서도 주로 전술한 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태와의 차이점에 대하여 설명하고, 그 외의 점에 관한 설명은 생략한다.
(제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성)
제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는 가스 배기부의 구성이 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태의 경우와 다르다.
(가스 배기부)
도 17a는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 요부의 개략 구성의 일 예를 도시하는 평면도이고, 도 17b는 본 발명의 제5 실시 형태의 다른 예에 따른 기판 처리 장치의 요부의 개략 구성의 일 예를 도시하는 평면도이다. 제5 실시 형태에서 설명하는 기판 처리 장치에서는 도 17a에 도시하는 바와 같이 카트리지 헤드(20)의 천정부(21)에 배기 버퍼실(255) 내와 연통하는 배기용 포트(211d)가 설치된다. 단, 배기용 포트(211d)는 각 배기 버퍼실(255) 각각에 대응하도록 설치되지만, 제4 실시 형태의 경우와는 달리 하나의 배기 버퍼실(255)에 대하여 적어도 하나가 설치되면 좋다. 구체적으로는 배기용 포트(211d)는 예컨대 카트리지 헤드(20)의 외주측의 위치에 각 배기 버퍼실(255) 각각에 대응하도록 하나만이 설치된다.
또한 카트리지 헤드(20)에는 배기용 포트(211d)와 더불어 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로 배기용 포트(26)가 설치된다. 그리고 배기용 포트(26) 및 배기공(231)을 통해서 배기 버퍼실(255) 내의 가스를 카트리지 헤드(20)의 외주측을 향하여 배기하도록 이루어진다.
또한 제5 실시 형태에서 설명하는 기판 처리 장치는 반드시 제1 실시 형태에서 설명한 외주측 배기에 대응한 것일 필요는 없고, 제3 실시 형태에서 설명한 내주측 배기에 대응한 것이어도 좋다. 그 경우에는 도 17b에 도시하는 바와 같이 카트리지 헤드(20)의 중심통부(24)에 배기용 포트(26)가 형성되도록 이루어진다. 단, 그 경우에도 카트리지 헤드(20)의 천정부(21)에는 하나의 배기 버퍼실(255)에 대하여 적어도 하나의 배기용 포트(211d)가 설치된다. 구체적으로는 배기용 포트(211d)는 예컨대 카트리지 헤드(20)의 내주측의 위치에 각 배기 버퍼실(255) 각각에 대응하도록 하나만 설치된다.
(가스 공급 배기 처리 동작에서의 가스의 흐름)
여기서 제5 실시 형태에서 배기 버퍼실(255) 내의 가스를 배기할 때의 가스의 흐름에 대하여 설명한다.
예컨대 도 17a에 도시하는 바와 같이 기판 처리 장치의 가스 배기부가 외주측 배기에 대응한 것인 경우에는 배기 버퍼실(255) 내의 가스는 배기공(231) 및 배기용 포트(26)를 통해서 카트리지 헤드(20)의 외주측을 향하여 배기되는 것과 함께 배기용 포트(211d)를 통해서 카트리지 헤드(20)의 상방측에도 배기된다. 그렇기 때문에 단순히 외주측 배기만을 수행하는 경우에 비하면, 배기용 포트(211d)로부터도 배기를 수행하는 만큼만 내주측의 컨덕턴스가 높아진다. 이에 의해 내주측의 가스 배출이 촉진되어, 내외주에서 컨덕턴스가 동일한 경우에 비하면 내주측에서의 압력P1P를 상대적으로 낮출 수 있다. 따라서 제2 실시 형태에서도 설명한 바와 같이 내주측에서의 압력P1P와 외주측에서의 압력P2P의 차이를 작게 할 수 있어, 결과적으로 P1P와 P2P를 거의 동일하게 하는 것이 실현 가능해진다. P1P와 P2P가 거의 동일하게 되면, 웨이퍼(W) 상에 성막되는 TiN막은 막 두께 편차 등이 억제되어 막 두께 분포가 양호해진다.
또한 예컨대 도 17b에 도시하는 바와 같이 기판 처리 장치의 가스 배기부가 내주측 배기에 대응한 것인 경우에는 배기 버퍼실(255) 내의 가스는 카트리지 헤드(20)의 내주측을 향하여 배기되는 것과 함께 배기용 포트(211d)를 통해서 카트리지 헤드(20)의 상방측에도 배기된다. 그렇기 때문에 단순히 내주측 배기만을 수행하는 경우에 비하면, 배기용 포트(211d)로부터도 배기를 수행하는 만큼만 외주측의 컨덕턴스가 높아진다. 이에 의해 외주측의 가스 배출이 촉진되고, 내외주에서 컨덕턴스가 동일한 경우에 비하면 외주측에서의 압력P2P를 상대적으로 낮출 수 있다. 따라서 제3 실시 형태에서도 설명한 바와 같이 내주측에서의 압력P1P와 외주측에서의 압력P2P의 차이를 작게 할 수 있어, 결과적으로 P1P와 P2P를 거의 동일하게 하는 것이 실현 가능해진다. P1P와 P2P가 거의 동일하게 되면, 웨이퍼(W) 상에 성막되는 TiN막은 막 두께 편차 등이 억제되어 막 두께 분포가 양호해진다.
(제5 실시 형태에서의 효과)
제5 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 효과를 갖는다.
(m) 제5 실시 형태에 의하면, 배기 버퍼실(255) 내의 가스를 카트리지 헤드(20)의 외주측 또는 내주측 중 어느 하나를 향하여 배기하지만, 이와 함께 배기용 포트(211d)를 통해서 카트리지 헤드(20)의 상방측에도 배기하기 때문에 배기 버퍼실(255) 내의 내주측과 외주측에서 컨덕턴스의 차이를 제어할 수 있다. 따라서 외주측 배기에 대응하는 경우에도, 또한 내주측 배기에 대응하는 경우에도, 컨덕턴스의 차이를 이용하여 가스 공급 유닛(25)의 하방의 공간(256)에서의 각 압력P1P, P2P의 차이를 작게 할 수 있어, 웨이퍼(W)에 대한 성막 처리의 면내 균일성의 향상을 도모할 수 있다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만 본 발명은 전술한 각 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 갖가지 변경이 가능하다.
예컨대 전술한 각 실시 형태에서는 가공하기 쉬운 점을 고려하여 가스 공급 유닛(25)의 측면 형상이 철 형상인 경우를 예로 들어서 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 가스 공급 유닛(25)은 배기 버퍼실(255)을 구성할 수 있으면 좋고, 예컨대 도 2b에 도시된 각부(251a)가 R형상으로 라운딩(round)된 것이어도 좋다. 또한 반드시 측면 형상이 철 형상일 필요는 없고, 배기 버퍼실(255)을 구성할 수 있다면, 예컨대 도 18a 내지 도 18c에 도시하는 바와 같이 경사면을 포함하여 형성되고, 그 경사면에 의해 배기 버퍼실(255)의 측벽면 및 저면을 구성하는 것이어도 좋다.
또한 예컨대 전술한 각 실시 형태에서는 기판 재치대(10) 또는 카트리지 헤드(20)를 회전시키는 것에 의해 기판 재치대(10) 상의 각 웨이퍼(W)와 카트리지 헤드(20)의 상대 위치를 이동시키는 경우를 예로 들었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 본 발명은 기판 재치대(10) 상의 각 웨이퍼(W)와 카트리지 헤드(20)의 상대 위치를 이동시킨다면, 반드시 각 실시 형태에서 설명한 회전 구동식일 필요는 없고, 예컨대 컨베이어 등을 이용한 직동식이어도 완전히 마찬가지로 적용할 수 있다.
또한 예컨대 전술한 각 실시 형태에서는 원료 가스 공급 유닛(25a)과 반응 가스 공급 유닛(25b) 사이에 불활성 가스 공급 유닛(25c)을 설치하도록 구성하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대 2개의 반응 가스 공급 유닛(25b) 사이에 불활성 가스 공급 유닛(25c)을 설치해도 좋다. 이 경우, 원료 가스 공급 유닛(25a) 대신에 웨이퍼 상방 이외의 개소로부터 가스를 공급하는 공급 구조를 설치하여 원료 가스를 처리실에 공급해도 좋다. 예컨대 처리실 중앙에 원료 가스 공급공을 설치하여 처리실 중앙으로부터 원료 가스를 공급해도 좋다.
또한 예컨대 전술한 각 실시 형태에서는 원료 가스 공급 유닛(25a)과 반응 가스 공급 유닛(25b) 사이에 불활성 가스 공급 유닛(25c)을 설치하도록 구성하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대 2개의 원료 가스 공급 유닛(25a) 사이에 불활성 가스 공급 유닛(25c)을 설치해도 좋다. 이 경우, 반응 가스 공급 유닛(25c) 대신에 웨이퍼 상방 이외의 개소로부터 가스를 공급하는 공급 구조를 설치하여 반응 가스를 처리실에 공급해도 좋다. 예컨대 처리실 중앙에 반응 가스 공급공을 설치하여 처리실 중앙으로부터 반응 가스를 공급해도 좋다.
또한 예컨대 전술한 각 실시 형태에서는 기판 처리 장치가 수행하는 성막 처리로서, 원료 가스(제1 처리 가스)로서 TiCl4가스를 이용하고, 반응 가스(제2 처리 가스)로서 NH3가스가 이용하여, 이들을 교호적으로 공급하는 것에 의해 웨이퍼(W) 상에 TiN막을 형성하는 경우를 예로 들었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 성막 처리에 이용하는 처리 가스는 TiCl4가스나 NH3가스 등에 한정되지 않고, 다른 종류의 가스를 이용하여 다른 종류의 박막을 형성해도 상관없다. 또한 3종류 이상의 처리 가스를 이용하는 경우에도 이들을 교호적으로 공급하여 성막 처리를 수행한다면, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
또한 예컨대 전술한 각 실시 형태에서는 기판 처리 장치가 수행하는 처리로서 성막 처리를 예로 들었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 성막 처리 외에 산화막, 질화막을 형성하는 처리, 금속을 포함하는 막을 형성하는 처리이어도 좋다. 또한 기판 처리의 구체적 내용을 불문하고, 성막 처리뿐만 아니라 어닐링 처리, 산화 처리, 질화 처리, 확산 처리, 리소그래피 처리 등의 다른 기판 처리에도 바람직하게 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 다른 기판 처리 장치, 예컨대 어닐링 처리 장치, 산화 처리 장치, 질화 처리 장치, 노광 장치, 도포 장치, 건조 장치, 가열 장치, 플라즈마를 이용한 처리 장치 등의 다른 기판 처리 장치에도 바람직하게 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 이들 장치가 혼재해도 좋다. 또한 일 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한 일 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한 각 실시 형태의 구성의 일부에 대하여 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것도 가능하다.
<본 발명의 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 부기(附記)한다.
[부기1]
본 발명의 일 형태에 의하면,
기판이 재치되는 기판 재치대;
상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛;
상기 처리 가스 공급 유닛의 측방에 배치되고 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 유닛; 및
(a) 상기 처리 가스 공급 유닛과 상기 불활성 가스 공급 유닛 사이에 상기 기판 재치대와 대향하도록 배치된 가스 배기공과 (b) 상기 가스 배기공을 통과한 가스를 체류시키는 공간인 배기 버퍼실을 포함하고, 상기 기판의 면상에 공급된 가스를 상기 가스 배기공 및 상기 배기 버퍼실을 통해서 상기 기판의 상방측에 배기하는 가스 배기부;
를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기2]
바람직하게는,
상기 기판 재치대는 복수의 기판이 재치된 상태에서 회전 가능하도록 구성되고,
상기 처리 가스 공급 유닛 및 상기 불활성 가스 공급 유닛은 각각의 하면이 상기 기판 재치대의 회전 중심측(pivot side)으로부터 외주측을 향하여 커지는 부채 형상 또는 사다리꼴 형상으로 형성되는 부기1에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기3]
바람직하게는,
상기 처리 가스 공급 유닛 및 상기 불활성 가스 공급 유닛은 각각의 하면이 상기 기판 재치대의 재치면과 평행이 되도록 배치되는 부기2에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기4]
바람직하게는,
상기 기판 재치대의 회전 방향에서의 상기 배기 버퍼실의 폭은 상기 배기 버퍼실의 방사 방향(radial direction)에서 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 증가하도록 형성되는 부기2 또는 부기3에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기5]
바람직하게는,
상기 가스 배기부는 상기 기판 재치대의 회전 방향에서 상기 가스 배기공 또는 상기 배기 버퍼실의 내주측과 외주측 사이에서 서로 다른 컨턱덕스를 가지는 가스들이 흐르도록 구성되는 부기2 내지 부기4 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기6]
바람직하게는,
상기 배기 버퍼실의 높이가 상기 배기 버퍼실의 방사 방향에서 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 변화하거나 또는 계단식으로 변화하도록 상기 배기 버퍼실이 형성되는 부기5에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기7]
바람직하게는,
상기 가스 배기공으로부터 상기 배기 버퍼실까지의 거리가 상기 배기 버퍼실의 방사 방향에서 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 변화하거나 또는 계단식으로 변화하도록 상기 가스 배기부가 구성되는 부기5 또는 부기6에 기재된 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기8]
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판 재치대 상에 재치된 기판에 대하여 상기 기판 재치대의 상방에 배치된 처리 가스 공급 유닛에 의해 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 공정;
상기 기판에 대하여 상기 기판 재치대의 상방에 배치된 불활성 가스 공급 유닛에 의해 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 공정; 및
상기 처리 가스 공급 유닛과 상기 불활성 가스 공급 유닛 사이에 상기 기판 재치대와 대향하도록 배치된 가스 배기공과, 상기 가스 배기공을 통과한 가스를 체류시키는 공간인 배기 버퍼실을 통해서 상기 기판의 면상에 공급된 가스를 상기 기판의 상방측에 배기하는 가스 배기 공정;
을 병행하여 수행하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
[부기9]
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판 재치대의 상방측에 재치면과 대향하도록 배치되는 카트리지 헤드로서,
상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛;
상기 처리 가스 공급 유닛의 측방에 배치되고 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 유닛; 및
(a) 상기 처리 가스 공급 유닛과 상기 불활성 가스 공급 유닛 사이에 상기 기판 재치대와 대향하도록 배치된 가스 배기공과 (b) 상기 가스 배기공을 통과한 가스를 체류시키는 공간인 배기 버퍼실을 포함하고, 상기 기판의 면상에 공급된 가스를 상기 가스 배기공 및 상기 배기 버퍼실을 통해서 상기 기판의 상방측에 배기하는 가스 배기부;
를 구비하는 카트리지 헤드가 제공된다.
[부기10]
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판의 상방측에 배치되어 이용되는 가스 공급 유닛으로서,
상기 기판에 대하여 공급하는 가스의 유로가 되는 가스 공급 경로;
상기 가스 공급 경로의 상방측 부분을 둘러싸도록 배치되는 제1 부재; 및
상기 제1 부재의 평면 형상보다 폭이 넓은 평면 형상을 가지고 상기 가스 공급 경로의 하방측 부분을 둘러싸도록 배치되는 제2 부재;
를 포함하고,
상기 가스 공급 유닛이 상기 기판의 상방측에 배치되었을 때에, 상기 제2 부재의 측벽에 의해서 한정되는 가스 배기공을 통과한 가스를 체류시키는 배기 버퍼실의 일부를 구성하고, 상기 제1 부재의 측벽 및 상기 제2 부재의 광폭 부분의 상면에 의해서 규정되는 상기 배기 버퍼실의 일부를 구성하는 가스 공급 유닛이 제공된다.
[부기11]
본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판 처리 장치에서 사용되어 반도체 장치를 제조하기 위한 프로그램으로서,
기판 재치대 상에 재치된 기판에 대하여 상기 기판 재치대의 상방에 배치된 처리 가스 공급 유닛에 의해 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 스텝;
상기 기판에 대하여 상기 기판 재치대의 상방에 배치된 불활성 가스 공급 유닛에 의해 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 스텝; 및
상기 처리 가스 공급 유닛과 상기 불활성 가스 공급 유닛 사이에 상기 기판 재치대와 대향하도록 배치된 가스 배기공과, 상기 가스 배기공을 통과한 가스를 체류시키는 공간인 배기 버퍼실을 통해서 상기 기판의 면상에 공급된 가스를 상기 기판의 상방측에 배기하는 가스 배기 스텝;
을 병행하여 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램이 제공된다.
[부기12]
본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판 처리 장치에서 사용되어 반도체 장치를 제조하기 위한 프로그램이 격납된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서,
기판 재치대 상에 재치된 기판에 대하여 상기 기판 재치대의 상방에 배치된 처리 가스 공급 유닛에 의해 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 스텝;
상기 기판에 대하여 상기 기판 재치대의 상방에 배치된 불활성 가스 공급 유닛에 의해 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 스텝; 및
상기 처리 가스 공급 유닛과 상기 불활성 가스 공급 유닛 사이에 상기 기판 재치대와 대향하도록 배치된 가스 배기공과, 상기 가스 배기공을 통과한 가스를 체류시키는 공간인 배기 버퍼실을 통해서 상기 기판의 면상에 공급된 가스를 상기 기판의 상방측에 배기하는 가스 배기 스텝;
을 병행하여 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램이 격납된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
[부기13]
본 발명의 다른 형태에 의하면, 불활성 가스 공급 유닛(25c)은 성막의 스루풋을 고려하여 적절하게 생략될 수 있다. 이 경우 가스 배기공(254)과 배기 버퍼실(255)은 원료 가스 공급 유닛(25b)과 반응 가스 공급 유닛(25b) 사이에 형성된다.
기판이 재치되는 기판 재치대;
상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 유닛;
상기 원료 가스 공급 유닛의 측방에 배치되고 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 유닛; 및
(a) 상기 원료 가스 공급 유닛과 상기 반응 가스 공급 유닛 사이에 상기 기판 재치대와 대향하도록 배치된 가스 배기공과 (b) 상기 가스 배기공을 통과한 가스를 체류시키는 공간인 배기 버퍼실을 포함하고, 상기 기판의 면상에 공급된 가스를 상기 가스 배기공 및 상기 배기 버퍼실을 통해서 상기 기판의 상방측에 배기하는 가스 배기부;
를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기14]
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판이 재치되는 기판 재치대;
상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판에 처리 가스를 공급하는 직사각형 형상의 제1 관통공과 상기 제1 관통공으로부터 외측으로 연장하는 제1 돌출부(projecting part)를 포함하고, 상기 제1 관통공의 종방향(longitudinal direction)의 길이는 상기 기판의 지름보다 길거나 같은 것인 처리 가스 공급 유닛;
상기 처리 가스 공급 유닛의 측방에 배치되고, 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 불활성 가스를 공급하는 직사각형 형상의 제2 관통공과 상기 제2 관통공으로부터 외측으로 연장하는 제2 돌출부를 포함하고, 상기 제2 관통공의 종방향의 길이는 상기 기판의 지름보다 길거나 같은 것인 불활성 가스 공급 유닛; 및
(a) 상기 처리 가스 공급 유닛과 상기 불활성 가스 공급 유닛 사이에 배치된 가스 배기공과 (b) 인접한 상기 처리 가스 공급 유닛 및 상기 불활성 가스 공급 유닛의 돌출부들 및 측벽들에 의해서 부분적으로 규정(define)되는 배기 버퍼실을 포함하고, 상기 가스 배기공 및 상기 배기 버퍼실을 통해서 돌출부의 하면과 상기 기판 재치대의 대응 영역 사이에서 체류된 가스를 배기하도록 구성되는 가스 배기부;
를 구비하는 기판 처리 장치를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기15]
본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판 처리 장치를 위한 가스 공급 유닛으로서,
중공 직방체 형상(hollow rectangular solid shape)으로 형성된 제1 부재; 및
부채 형상 또는 사다리꼴 형상으로 형성되고 상기 제1 부재의 중공 부분과 연통되는 직사각형 관통공을 구비하는 제2 부재;
를 포함하고,
상기 관통공의 종방향의 길이는 기판의 지름보다 길거나 같고,
상기 제2 부재는 상기 부채 형상 또는 상기 사다리꼴 형상의 확산(spreading out) 방향에서 상기 관통공으로부터 외주측으로 연장하는 돌출부를 구비하고,
상기 제2 부재는 상기 제1 부재의 하부에 부착되는 것인 가스 공급 유닛이 제공된다.
10: 기판 재치대 20: 카트리지 헤드
25, 25a, 25b, 25c: 가스 공급 유닛 251: 제1 부재
252: 제2 부재 253: 가스 공급 경로
254: 가스 배기공 255: 배기 버퍼실
W: 웨이퍼(기판)

Claims (12)

  1. 기판이 재치되는 기판 재치대;
    상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상(面上)에 처리 가스를 공급하는 직사각형 형상의 제1 관통공 및 상기 제1 관통공으로부터 외측으로 연장하는 제1 돌출부를 포함하고, 상기 제1 관통공의 종방향(longitudinal direction)의 길이는 상기 기판의 지름보다 길거나 같은 것인 처리 가스 공급 유닛;
    상기 처리 가스 공급 유닛의 측방에 배치되고, 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 불활성 가스를 공급하는 직사각형 형상의 제2 관통공 및 상기 제2 관통공으로부터 외측으로 연장하는 제2 돌출부를 포함하고, 상기 제2 관통공의 종방향의 길이는 상기 기판의 지름보다 길거나 같은 것인 불활성 가스 공급 유닛; 및
    (a) 상기 처리 가스 공급 유닛과 상기 불활성 가스 공급 유닛 사이에 배치된 가스 배기공과 (b) 인접한 상기 처리 가스 공급 유닛 및 상기 불활성 가스 공급 유닛의 돌출부들 및 측벽들에 의해서 부분적으로 규정(define)되는 배기 버퍼실을 포함하고, 상기 가스 배기공 및 상기 배기 버퍼실을 통해서 돌출부의 하면과 상기 기판 재치대의 대응 영역 사이에서 체류된 가스를 배기하도록 구성되는 가스 배기부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 하면이 상기 기판 재치대의 회전 중심측(pivot side)으로부터 외주측을 향하여 커지는 부채 형상 또는 사다리꼴 형상으로 형성되는 상기 처리 가스 공급 유닛 또는 상기 불활성 가스 공급 유닛과 상기 기판 사이의 상대 위치로 이동하는 회전 구동 기구를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 처리 가스 공급 유닛 또는 상기 불활성 가스 공급 유닛은 각각의 하면이 상기 기판 재치대의 재치면과 평행이 되도록 배치되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판 재치대의 회전 방향에서의 상기 배기 버퍼실의 폭은 상기 배기 버퍼실의 방사 방향(radial direction)에서 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 증가하거나 또는 계단식으로 증가하도록 형성되는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 가스 배기부는 방사 방향에서 상기 가스 배기공 또는 상기 배기 버퍼실의 내주측과 외주측 사이에서 서로 다른 컨턱덕스를 가지는 가스들이 흐르도록 구성되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배기 버퍼실의 높이가 상기 배기 버퍼실의 방사 방향에서 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 변화하거나 또는 계단식으로 변화하도록 상기 배기 버퍼실이 형성되는 기판 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 가스 배기공으로부터 상기 배기 버퍼실까지의 거리가 상기 배기 버퍼실의 방사 방향에서 내주측으로부터 외주측을 향하여 서서히 변화하거나 또는 계단식으로 변화하도록 상기 배기 버퍼실이 구성되는 기판 처리 장치.
  8. 기판 재치대 상에 재치된 기판에 대하여 상기 기판 재치대의 상방에 배치된 처리 가스 공급 유닛을 이용하여 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 공정으로서, 상기 처리 가스 공급 유닛은 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 처리 가스를 공급하는 직사각형 형상의 제1 관통공 및 상기 처리 가스가 수평으로 흐르도록 상기 제1 관통공으로부터 외측으로 연장하는 제1 돌출부를 포함하고, 상기 제1 관통공의 종방향의 길이는 상기 기판의 지름보다 길거나 같은 것인 처리 가스 공급 공정;
    상기 기판에 대하여 상기 기판 재치대의 상방에 배치된 불활성 가스 공급 유닛을 이용하여 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 공정으로서, 상기 불활성 가스 공급 유닛은 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 불활성 가스를 공급하는 직사각형 형상의 제2 관통공 및 상기 불활성 가스가 수평으로 흐르도록 상기 제2 관통공으로부터 외측으로 연장하는 제2 돌출부를 포함하고, 상기 제2 관통공의 종방향의 길이는 상기 기판의 지름보다 길거나 같은 것인 불활성 가스 공급 공정; 및
    상기 처리 가스 공급 유닛과 상기 불활성 가스 공급 유닛 사이에 상기 기판 재치대와 대향하도록 배치된 가스 배기공과 상기 가스 배기공을 통과한 가스를 체류시키는 공간인 배기 버퍼실을 통해서 상기 기판의 면상에 공급된 가스를 상기 기판의 상방측에 배기하는 가스 배기 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 기판 처리 장치를 위한 가스 공급 유닛으로서,
    중공 직방체 형상(hollow rectangular solid shape)으로 형성된 제1 부재; 및
    부채 형상 또는 사다리꼴 형상으로 형성되고 상기 제1 부재의 중공 부분과 연통되는 직사각형 형상의 관통공을 구비하는 제2 부재
    를 포함하고,
    상기 관통공의 종방향의 길이는 기판의 지름보다 길거나 같고,
    상기 제2 부재는 상기 부채 형상 또는 상기 사다리꼴 형상의 확산(spreading out) 방향에서 상기 관통공으로부터 외주측으로 연장하는 돌출부를 구비하고,
    상기 제2 부재는 상기 제1 부재의 하부에 부착되는 것인 가스 공급 유닛.
  10. 기판 재치대의 상방측에 재치면과 대향하도록 배치되는 카트리지 헤드로서,
    상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 처리 가스를 공급하는 직사각형 형상의 제1 관통공 및 상기 제1 관통공으로부터 외측으로 연장하는 제1 돌출부를 포함하고, 상기 제1 관통공의 종방향의 길이는 상기 기판의 지름보다 길거나 같은 것인 처리 가스 공급 유닛;
    상기 처리 가스 공급 유닛의 측방에 배치되고, 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 불활성 가스를 공급하는 직사각형 형상의 제2 관통공 및 상기 제2 관통공으로부터 외측으로 연장하는 제2 돌출부를 포함하고, 상기 제2 관통공의 종방향의 길이는 상기 기판의 지름보다 길거나 같은 것인 불활성 가스 공급 유닛; 및
    (a) 상기 처리 가스 공급 유닛과 상기 불활성 가스 공급 유닛 사이에 배치된 가스 배기공과 (b) 인접한 상기 처리 가스 공급 유닛 및 상기 불활성 가스 공급 유닛의 돌출부들 및 측벽들에 의해서 부분적으로 규정되는 배기 버퍼실을 포함하고, 상기 가스 배기공 및 상기 배기 버퍼실을 통해서 돌출부의 하면과 상기 기판 재치대의 대응 영역 사이에서 체류된 가스를 배기하도록 구성되는 가스 배기부
    를 포함하는 카트리지 헤드.
  11. 기판 처리 장치에서 사용되어 반도체 장치를 제조하기 위한 프로그램이 격납된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서,
    기판 재치대 상에 재치된 기판에 대하여 상기 기판 재치대의 상방에 배치된 처리 가스 공급 유닛에 의해 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 스텝;
    상기 기판에 대하여 상기 기판 재치대의 상방에 배치된 불활성 가스 공급 유닛에 의해 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 스텝; 및
    상기 처리 가스 공급 유닛과 상기 불활성 가스 공급 유닛 사이에 상기 기판 재치대와 대향하도록 배치된 가스 배기공과, 상기 가스 배기공을 통과한 가스를 체류시키는 공간인 배기 버퍼실을 통해서 상기 기판의 면상에 공급된 가스를 상기 기판의 상방측에 배기하는 가스 배기 스텝;
    을 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램이 격납된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  12. 기판이 재치되는 기판 재치대;
    상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 제1 가스를 공급하는 직사각형 형상의 제1 관통공 및 상기 제1 관통공으로부터 외측으로 연장하는 제1 돌출부를 포함하고, 상기 제1 관통공의 종방향의 길이는 상기 기판의 지름보다 길거나 같은 것인 제1 가스 공급 유닛;
    상기 제1 가스 공급 유닛의 측방에 배치되고, 상기 기판 재치대의 상방측으로부터 상기 기판의 면상에 제2 가스를 공급하는 직사각형 형상의 제2 관통공 및 상기 제2 관통공으로부터 외측으로 연장하는 제2 돌출부를 포함하고, 상기 제2 관통공의 종방향의 길이는 상기 기판의 지름보다 길거나 같은 것인 제2 가스 공급 유닛; 및
    (a) 상기 제1 가스 공급 유닛과 상기 제2 가스 공급 유닛 사이에 배치된 가스 배기공과 (b) 인접한 상기 제1 가스 공급 유닛 및 상기 제2 가스 공급 유닛의 돌출부들 및 측벽들에 의해서 부분적으로 규정되는 배기 버퍼실을 포함하고, 상기 가스 배기공 및 상기 배기 버퍼실을 통해서 돌출부의 하면과 상기 기판 재치대의 대응 영역 사이에서 체류된 가스를 배기하도록 구성되는 가스 배기부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
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