KR20160107103A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

진공 용기 내에 회전 가능하게 설치되고, 기판을 적재 가능한 회전 테이블과, 회전 테이블의 표면에 제1 반응 가스를 공급 가능한 제1 반응 가스 공급부와, 제1 반응 가스 공급부로부터 회전 테이블의 주위 방향으로 이격되어 설치되고, 회전 테이블의 표면에 제1 반응 가스와 반응하는 제2 반응 가스를 공급 가능한 제2 반응 가스 공급부와, 제1 반응 가스 공급부 및 제2 반응 가스 공급부로부터 회전 테이블의 주위 방향으로 이격되어 설치되고, 회전 테이블의 표면에 활성화된 에칭 가스를 공급 가능한 활성화 가스 공급부와, 활성화 가스 공급부와 접근하여 회전 테이블의 주위 방향으로 설치되고, 회전 테이블의 표면에 퍼지 가스를 공급 가능한 복수의 퍼지 가스 공급부를 구비하고, 복수의 퍼지 가스 공급부 각각으로부터 공급되는 퍼지 가스의 유량이 독립적으로 제어 가능한, 기판 처리 장치가 제공된다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 회로 패턴의 가일층의 미세화에 수반하여, 반도체 디바이스를 구성하는 다양한 막에 대해서도, 가일층의 박막화 및 균일화가 요구되고 있다. 이와 같은 요구에 따르는 성막 방법으로서, 제1 반응 가스를 기판에 공급하여 기판의 표면에 제1 반응 가스를 흡착시키고, 다음으로 제2 반응 가스를 기판에 공급하여 기판의 표면에 흡착한 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 반응시킴으로써, 반응 생성물로 구성되는 막을 기판에 퇴적하는, 소위 분자층 퇴적(MLD: Molecular Layer Deposition)법, 또는 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer deposition)법이 알려져 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2010-56470호 공보 참조).
이러한 성막 방법에 의하면, 반응 가스가 (준)자기 포화적으로 기판의 표면에 흡착할 수 있기 때문에, 높은 막 두께 제어성, 우수한 균일성 및 우수한 매립 특성을 실현할 수 있다.
그러나, 회로 패턴의 미세화에 수반하여, 예를 들어 트렌치 소자 분리 구조에 있어서의 트렌치는, 라인 스페이스·패턴에 있어서의 스페이스의 어스펙트비가 커짐에 따라, MLD법이나 ALD법에 있어서도, 트렌치나 스페이스를 매립하는 것이 곤란한 경우가 있다.
예를 들어, 30㎚ 정도의 폭을 갖는 스페이스를 산화실리콘막으로 매립하려고 하면, 좁은 스페이스의 저부에 반응 가스가 진입하기 어렵기 때문에, 스페이스를 구획 형성하는 라인 측벽의 상단부 근방에서의 막 두께가 두꺼워지고, 저부측에서 막 두께가 얇아지는 경향이 있다. 그로 인해, 스페이스에 매립된 산화실리콘막에는 보이드가 발생하는 경우가 있다. 그러한 산화실리콘막이, 예를 들어 후속의 에칭 공정에 있어서 에칭되면, 산화실리콘막의 상면에 보이드와 연통되는 개구가 형성되는 경우가 있다. 그렇게 하면, 그러한 개구로부터 보이드로 에칭 가스(또는 에칭액)가 진입하여 오염이 발생하거나, 또는 후의 금속화 시에 보이드 중에 금속이 인입하여, 결함이 발생하거나 할 우려가 있다.
이러한 문제는, MLD법이나 ALD법에 한정되지 않고, 화학적 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법에 있어서도 발생할 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판에 형성되는 접속 구멍을 도전성 물질의 막으로 매립하여, 도전성의 접속 구멍(이른바, 플러그)을 형성할 때에, 플러그 중에 보이드가 형성되어 버리는 경우가 있다. 이것을 억제하기 위하여, 접속 구멍을 도전성 물질로 매립할 때에, 접속 구멍의 상부에 형성되는 도전성 물질의 오버행 형상부를 에치 백에 의해 제거하는 공정을 반복하여 행함으로써, 보이드가 억제된 도전성 접속 구멍을 형성하는 방법이 제안되고 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2003-142484호 공보 참조).
그러나, 일본 특허 공개 제2003-142484호 공보에 기재된 방법에 있어서는, 도전성 물질의 막의 성막과 에치 백을 상이한 장치로 행할 필요가 있고, 장치간에서의 기판의 반송이나, 각 장치 내에서의 처리 조건의 안정화에 시간을 필요로 하기 때문에, 스루풋을 향상시킬 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 이러한 일본 특허 공개 제2003-142484호 공보에 기재된 문제를 해결하기 위하여, 기판의 표면에 형성되는 오목 형상 패턴에서의 보이드 발생을 저감시키면서, 높은 스루풋으로 매립하는 것이 가능한 성막 장치 및 성막 방법으로서, 기판이 적재되는 회전 테이블과, 회전 테이블의 기판 적재면에 대하여 성막용 제1 및 제2 반응 가스를 공급 가능한 제1 및 제2 반응 가스 공급부와, 제1 및 제2 반응 가스가 서로 반응하여 생성된 반응 생성물을 개질하는 개질 가스 및 에칭하는 에칭 가스를 활성화하여 공급하는 활성화 가스 공급부를 포함하는 성막 장치를 사용하여, 동일 처리실 내에서 회전 테이블의 회전에 의해 성막, 개질 및 에칭을 순서대로 반복하는 성막 방법이 제안되고 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2012-209394호 공보 참조).
그러나, 상술한 일본 특허 공개 제2012-209394호 공보에 기재된 성막 방법에서는, 기판면 내에서의 에칭량 분포를 충분히 제어할 수 없어, 기판면 내의 에칭 균일성을 확보하는 것이 곤란했다.
본 발명의 하나의 안으로서는, 기판면 내에서의 에칭량 분포를 제어하는 것이 가능한 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에서는, 진공 용기 내에 회전 가능하게 설치되고, 기판을 적재 가능한 회전 테이블과, 상기 회전 테이블의 표면에 제1 반응 가스를 공급 가능한 제1 반응 가스 공급부와, 상기 제1 반응 가스 공급부로부터 상기 회전 테이블의 주위 방향으로 이격되어 설치되고, 상기 회전 테이블의 표면에 상기 제1 반응 가스와 반응하는 제2 반응 가스를 공급 가능한 제2 반응 가스 공급부와, 상기 제1 반응 가스 공급부 및 상기 제2 반응 가스 공급부로부터 상기 회전 테이블의 주위 방향으로 이격되어 설치되고, 상기 회전 테이블의 표면에 활성화된 에칭 가스를 공급 가능한 활성화 가스 공급부와, 상기 활성화 가스 공급부와 접근하여 상기 회전 테이블의 주위 방향으로 설치되고, 상기 회전 테이블의 표면에 퍼지 가스를 공급 가능한 복수의 퍼지 가스 공급부를 구비하고, 상기 복수의 퍼지 가스 공급부 각각으로부터 공급되는 상기 퍼지 가스의 유량이 독립적으로 제어 가능한, 기판 처리 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 개략 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 있어서의 분리 영역을 설명하기 위한 일부 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 다른 단면을 도시하는 일부 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 있어서의 제3 처리 영역을 설명하기 위한 일부 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 다른 개략 평면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 있어서의 제3 처리 영역을 설명하기 위한 일부 단면도.
도 8a-8d는 에칭 공정에서의 진공 용기 내의 불소 체적 비율의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 9a-9c는 에칭 공정에서의 진공 용기 내의 불소 체적 비율의 시뮬레이션 결과를 나타내는 별도의 도면.
도 10a-10d는 에칭 공정에서의 진공 용기 내의 불소 체적 비율의 시뮬레이션 결과를 나타내는 별도의 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복된 설명을 생략한다.
(기판 처리 장치의 구성)
본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 개략 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 개략 평면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 있어서의 분리 영역을 설명하기 위한 일부 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 다른 단면을 도시하는 일부 단면도이다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 거의 원형의 평면 형상을 갖는 편평한 진공 용기(1)와, 이 진공 용기(1) 내에 설치되고, 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(2)을 구비하고 있다.
진공 용기(1)는 바닥이 있는 원통 형상을 갖는 용기 본체(12)와, 용기 본체(12)의 상면에 대하여, 예를 들어 O링 등의 시일 부재(13)를 개재하여 기밀하게 착탈 가능하게 배치되는 천장판(11)을 갖고 있다.
회전 테이블(2)은, 중심부에서 원통 형상의 코어부(21)에 고정되고, 이 코어부(21)는 연직 방향으로 신장되는 회전축(22)의 상단부에 고정되어 있다. 회전축(22)은 진공 용기(1)의 저부(14)를 관통하여, 그 하단부가 회전축(22)을 연직축 주위로 회전시키는 구동부(23)에 설치되어 있다. 회전축(22) 및 구동부(23)는, 상면이 개구된 통 형상의 케이스체(20) 내에 수납되어 있다. 이 케이스체(20)는 그 상면에 설치된 플랜지 부분이 진공 용기(1)의 저부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있고, 케이스체(20)의 내부 분위기와 외부 분위기의 기밀 상태가 유지되고 있다.
회전 테이블(2)의 표면에는, 도 2에 도시한 바와 같이 회전 방향(주위 방향)을 따라 복수(도시한 예에서는 5매)의 기판인 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼 W」라고 함)를 적재 가능한 원 형상의 오목부(24)가 형성되어 있다. 또한, 도 2에서는 편의상, 1개의 오목부(24)에만 웨이퍼 W를 도시한다. 이 오목부(24)는 웨이퍼 W의 직경(예를 들어 300㎜)보다도 약간(예를 들어 4㎜) 큰 내경과, 웨이퍼 W의 두께에 거의 동등한 깊이를 갖고 있다. 따라서, 웨이퍼 W를 오목부(24)에 적재하면, 웨이퍼 W의 표면과 회전 테이블(2)의 표면(웨이퍼 W가 적재되지 않은 영역)이 동일한 높이가 된다. 오목부(24)의 저면에는, 웨이퍼 W의 이면을 지지하여 웨이퍼 W를 승강시키기 위한 예를 들어 3개의 승강 핀이 관통하는 관통 구멍(모두 도시하지 않음)이 형성되어 있다.
회전 테이블(2)의 상방에는, 도 2에 도시한 바와 같이 반응 가스 노즐(31, 32), 분리 가스 노즐(41, 42) 및 활성화 가스 공급부(90)가 배치되어 있다. 도시한 예에서는, 진공 용기(1)의 주위 방향으로 간격을 두고, 반송구(15)(후술)로부터 시계 방향(회전 테이블(2)의 회전 방향)으로, 활성화 가스 공급부(90), 분리 가스 노즐(41), 반응 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(42) 및 반응 가스 노즐(32)의 순으로 배열되어 있다. 또한, 반응 가스 노즐(31)은 제1 반응 가스 공급부의 일례이며, 반응 가스 노즐(32)은 제2 반응 가스 공급부의 일례이다.
반응 가스 노즐(31, 32)은, 각각의 기단부인 가스 도입 포트(31a, 32a)가 용기 본체(12)의 외주벽에 고정되고, 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 진공 용기(1) 내로 도입되어 있다. 그리고, 용기 본체(12)의 반경 방향을 따라 회전 테이블(2)에 대하여 반응 가스 노즐(31, 32)이 평행하게 신장되도록 설치되어 있다.
분리 가스 노즐(41, 42)은, 각각의 기단부인 가스 도입 포트(41a, 42a)가 용기 본체(12)의 외주벽에 고정되고, 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 진공 용기(1) 내로 도입되어 있다. 그리고, 용기 본체(12)의 반경 방향을 따라 회전 테이블(2)에 대하여 분리 가스 노즐(41, 42)이 평행하게 신장되도록 설치되어 있다.
활성화 가스 공급부(90)에 대해서는 후술한다.
반응 가스 노즐(31)은, 예를 들어 석영으로 이루어지고, 도시하지 않은 배관 및 유량 조정기 등을 개재하여 제1 반응 가스로서의 Si(실리콘) 함유 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 반응 가스 노즐(32)은, 예를 들어 석영으로 이루어지고, 도시하지 않은 배관 및 유량 조정기 등을 개재하여, 제2 반응 가스로서의 산화 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 분리 가스 노즐(41, 42)은 모두 도시하지 않은 배관 및 유량 조정 밸브 등을 개재하여, 분리 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
Si 함유 가스로서는, 예를 들어 유기 아미노실란 가스를 사용할 수 있고, 산화 가스로서는, 예를 들어 O3(오존) 가스, O2(산소) 가스를 사용할 수 있다. 분리 가스로서는, 예를 들어 N2(질소) 가스, Ar(아르곤) 가스를 사용할 수 있다.
반응 가스 노즐(31, 32)에는 회전 테이블(2)을 향하여 개구되는 복수의 가스 토출 구멍(33)(도 3 참조)이, 반응 가스 노즐(31, 32)의 길이 방향을 따라, 예를 들어 10㎜의 간격으로 배열되어 있다. 반응 가스 노즐(31)의 하방 영역은, Si 함유 가스를 웨이퍼 W에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역 P1이 된다. 반응 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 제1 처리 영역 P1에 있어서 웨이퍼 W에 흡착된 Si 함유 가스를 산화시키는 제2 처리 영역 P2가 된다.
도 2를 참조하면, 분리 가스 노즐(41, 42)과 함께 분리 영역 D를 구성하는, 천장판(11)의 이면으로부터 회전 테이블(2)을 향하여 돌출된 볼록 형상부(4)가 진공 용기(1)에 설치되어 있다. 볼록 형상부(4)는 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고, 본 실시 형태에 있어서는, 내측 원호가 돌출부(5)(후술)에 연결되고, 외측 원호가 진공 용기(1)의 용기 본체(12)의 내주면을 따르도록 배치되어 있다.
도 3은 반응 가스 노즐(31)부터 반응 가스 노즐(32)까지 회전 테이블(2)의 동심원을 따른 진공 용기(1)의 단면을 도시하고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 진공 용기(1) 내에는 볼록 형상부(4)에 의해, 볼록 형상부(4)의 하면인 평탄한 낮은 제1 천장면(44)과, 이 제1 천장면(44)의 주위 방향 양측에 위치하는, 제1 천장면(44)보다도 높은 제2 천장면(45)이 존재한다.
제1 천장면(44)은 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고 있다. 또한, 도시한 바와 같이 볼록 형상부(4)에는 주위 방향 중앙에 있어서, 반경 방향으로 신장되도록 형성된 홈부(43)가 형성되고, 분리 가스 노즐(42)이 홈부(43) 내에 수용되어 있다. 또 하나의 볼록 형상부(4)에도 마찬가지로 홈부(43)가 형성되고, 이 홈부(43) 내에 분리 가스 노즐(41)이 수용되어 있다. 또한, 높은 제2 천장면(45)의 하방의 공간에 반응 가스 노즐(31, 32)이 각각 설치되어 있다. 이들 반응 가스 노즐(31, 32)은, 제2 천장면(45)으로부터 이격하여 웨이퍼 W의 근방에 설치되어 있다. 또한, 설명의 편의상, 도 3에 도시한 바와 같이 반응 가스 노즐(31)이 설치되는, 높은 제2 천장면(45)의 하방의 공간을 공간(481)으로 하고, 반응 가스 노즐(32)이 설치되는, 높은 제2 천장면(45)의 하방의 공간을 공간(482)으로 한다.
제1 천장면(44)은, 회전 테이블(2)에 대하여, 협애한 공간인 분리 공간 H를 형성하고 있다. 분리 공간 H는, 제1 영역 P1로부터의 Si 함유 가스와, 제2 영역 P2로부터의 산화 가스를 분리할 수 있다. 구체적으로는, 분리 가스 노즐(42)로부터 N2 가스를 토출하면, N2 가스는, 분리 공간 H를 통하여 공간(481) 및 공간(482)을 향하여 흐른다. 이때, 공간(481 및 482)에 비하여 용적이 작은 분리 공간 H를 N2 가스가 흐르기 때문에, 분리 공간 H의 압력은 공간(481 및 482)의 압력에 비하여 높게 할 수 있다. 즉, 공간(481과 482)의 사이에 압력 장벽이 형성된다. 또한, 분리 공간 H로부터 공간(481 및 482)으로 흘러 나오는 N2 가스가, 제1 영역 P1로부터의 Si 함유 가스와, 제2 영역 P2로부터의 산화 가스에 대한 카운터 플로우로서 작용한다. 따라서, Si 함유 가스든 산화 가스든 분리 공간 H으로 거의 유입될 수 없다. 따라서, 진공 용기(1) 내에서 Si 함유 가스와 산화 가스가 혼합하여, 반응하는 것이 억제된다.
한편, 천장판(11)의 하면에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)을 고정하는 코어부(21)의 외주를 둘러싸는 돌출부(5)가 형성되어 있다. 이 돌출부(5)는, 본 실시 형태에 있어서는, 볼록 형상부(4)에 있어서의 회전 중심측의 부위와 연속되어 있으며, 그 하면이 제1 천장면(44)과 동일한 높이에 형성되어 있다.
또한, 도 2에 있어서는, 설명의 편의상, 제2 천장면(45)보다도 낮으면서 또한 분리 가스 노즐(41, 42)보다도 높은 위치에서 용기 본체(12)가 절단되어 있도록, 용기 본체(12) 및 그의 내부를 도시하고 있다.
앞서 참조한 도 1은, 도 2의 I-Ｉ'선을 따른 단면도이며, 제2 천장면(45)이 설치되어 있는 영역을 도시하고 있는 한편, 도 4는 제1 천장면(44)이 설치되어 있는 영역을 도시하는 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 부채형의 볼록 형상부(4)의 주연부(진공 용기(1)의 외연측의 부위)에는, 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향하도록 L자 형으로 굴곡되는 굴곡부(46)가 형성되어 있다. 이 굴곡부(46)는, 볼록 형상부(4)와 마찬가지로, 분리 영역 D의 양측으로부터 반응 가스가 침입하는 것을 억제하여, 양쪽 반응 가스의 혼합을 억제한다. 부채형의 볼록 형상부(4)는 천장판(11)에 설치되고, 천장판(11)을 용기 본체(12)로부터 제거할 수 있도록 되어 있는 점에서, 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12) 사이에는 약간 간극이 있다. 굴곡부(46)의 내주면과 회전 테이블(2)의 외측 단부면의 간극 및 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12)의 간극은, 예를 들어 회전 테이블(2)의 표면에 대한 제1 천장면(44)의 높이와 마찬가지의 치수로 설정되어 있다.
용기 본체(12)의 내주벽은, 분리 영역 D에 있어서는 도 4에 도시한 바와 같이 굴곡부(46)의 외주면과 접근하여 수직면에 형성되어 있으나, 분리 영역 D 이외에 있어서는 도 1에 도시한 바와 같이 예를 들어 회전 테이블(2)의 외측 단부면과 대향하는 부위로부터 저부(14)에 걸쳐 외방측으로 오목하게 되어 있다. 이하, 설명의 편의상, 직사각형의 단면 형상을 갖는 이 오목해진 부분을 배기 영역 E라고 기재한다. 구체적으로는, 제1 처리 영역 P1에 연통되는 배기 영역 E를 제1 배기 영역 E1이라고 기재하고, 제2 처리 영역 P2에 연통되는 배기 영역 E를 제2 배기 영역 E2라고 기재한다. 이들 제1 배기 영역 E1 및 제2 배기 영역 E2의 저부에는, 각각, 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)가 형성되어 있다. 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 각각 배기관(63)을 개재하여 진공 배기 수단인 예를 들어 진공 펌프(64)에 접속되어 있다. 또한, 배기관(63)에는 압력 조정 수단(65)이 설치되어 있다.
회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 저부(14) 사이의 공간에는, 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이 가열 수단인 히터 유닛(7)을 설치할 수 있고, 회전 테이블(2)을 개재하여 회전 테이블(2) 위의 웨이퍼 W를, 프로세스 레시피로 결정된 온도로 가열할 수 있다. 회전 테이블(2)의 주연 부근의 하방측에는 회전 테이블(2)의 하방 영역으로의 가스의 침입을 억제하기 위하여, 링 형상의 커버 부재(71)가 설치되어 있다. 커버 부재(71)는, 회전 테이블(2)의 상방 공간으로부터 배기 영역 E1, E2에 이르기까지의 분위기와 히터 유닛(7)이 배치되어 있는 분위기를 구획하고 있다.
이 커버 부재(71)는 회전 테이블(2)의 외연부 및 외연부보다도 외주측을 하방측으로부터 면하도록 설치된 내측 부재(71a)와, 이 내측 부재(71a)와 진공 용기(1)의 내벽면 사이에 설치된 외측 부재(71b)를 구비하고 있다. 외측 부재(71b)는, 분리 영역 D에 있어서 볼록 형상부(4)의 외연부에 형성된 굴곡부(46)의 하방에서, 굴곡부(46)와 근접하여 설치되어 있다. 내측 부재(71a)는 회전 테이블(2)의 외연부 하방(및 외연부보다도 약간 외측의 부분의 하방)에 있어서, 히터 유닛(7)을 전체 주위에 걸쳐 둘러싸여 있다.
히터 유닛(7)이 배치되어 있는 공간보다도 회전 중심측의 부위에 있어서의 저부(14)는, 회전 테이블(2)의 하면의 중심부 부근에 있어서의 코어부(21)에 접근하도록 상방측으로 돌출되어 돌출부(12a)를 이루고 있다. 이 돌출부(12a)와 코어부(21) 사이는 좁은 공간으로 되어 있으며, 또한 저부(14)를 관통하는 회전축(22)의 관통 구멍의 내주면과 회전축(22)의 간극이 좁게 되어 있고, 이들 좁은 공간은 케이스체(20)에 연통되어 있다. 그리고, 케이스체(20)에는 퍼지 가스인 N2 가스를 좁은 공간 내에 공급하여 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 설치되어 있다.
또한, 진공 용기(1)의 저부(14)에는, 히터 유닛(7)의 하방에 있어서 주위 방향으로 소정의 각도 간격으로, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 복수의 퍼지 가스 공급관(73)이 설치되어 있다[도 4에는 1개의 퍼지 가스 공급관(73)을 나타냄]. 또한, 히터 유닛(7)과 회전 테이블(2) 사이에는 히터 유닛(7)이 설치된 영역으로의 가스의 침입을 억제하기 위하여, 외측 부재(71b)의 내주벽(내측 부재(71a)의 상면)으로부터 돌출부(12a)의 상단부와의 사이를 주위 방향에 걸쳐 덮는 덮개 부재(7a)가 설치되어 있다. 덮개 부재(7a)는, 예를 들어 석영으로 제작할 수 있다.
또한, 진공 용기(1)의 천장판(11)의 중심부에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있고, 천장판(11)과 코어부(21) 사이의 공간(52)으로 분리 가스인 N2 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 이 공간(52)에 공급된 분리 가스는, 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 좁은 공간(50)을 통하여 회전 테이블(2)의 웨이퍼 적재 영역측의 표면을 따라 주연을 향하여 토출된다. 공간(50)은 분리 가스에 의해 공간(481) 및 공간(482)보다도 높은 압력으로 유지될 수 있다. 따라서, 공간(50)에 의해 제1 처리 영역 P1에 공급되는 Si 함유 가스와 제2 처리 영역 P2에 공급되는 산화 가스가, 중심 영역 C를 통하여 혼합되는 것이 억제된다. 즉, 공간(50)(또는 중심 영역 C)은 분리 공간 H(또는 분리 영역 D)와 마찬가지로 기능할 수 있다.
또한, 진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2에 도시한 바와 같이 외부의 반송 아암(10)과 회전 테이블(2) 사이에서 기판인 웨이퍼 W의 수수를 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있다. 이 반송구(15)는, 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐된다. 또한, 회전 테이블(2)에 있어서의 웨이퍼 적재 영역인 오목부(24)에서는, 이 반송구(15)에 면하는 위치에 반송 아암(10) 사이에서 웨이퍼 W의 수수가 행하여진다. 이로 인해, 회전 테이블(2)의 하방측에 있어서 수수 위치에 대응하는 부위에, 오목부(24)를 관통하여 웨이퍼 W를 이면으로부터 들어올리기 위한 수수용 승강 핀 및 그 승강 기구(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있다.
이어서, 도 2, 도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면서, 활성화 가스 공급부(90)에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 있어서의 제3 처리 영역 P3을 설명하기 위한 일부 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 개략 평면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 있어서의 제3 처리 영역 P3을 설명하기 위한 일부 단면도이다. 또한, 도 6은, 도 2에 있어서의 플라즈마 생성부(91) 및 에칭 가스 공급관(92)을 제거한 상태를 도시하고 있다. 또한, 도 7은, 도 6에 있어서의 J-Ｊ'선에 있어서의 개략 단면도를 도시하고 있다.
활성화 가스 공급부(90)는 웨이퍼 W 상에 성막된 막에 대하여 활성화된 에칭 가스를 공급하여, 그 막을 에칭한다. 활성화 가스 공급부(90)는 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 플라즈마 생성부(91)와, 에칭 가스 공급관(92)과, 샤워 헤드부(93)와, 배관(94)을 구비하고 있다. 또한, 샤워 헤드부(93)는 토출부의 일례이다.
플라즈마 생성부(91)는 에칭 가스 공급관(92)으로부터 공급된 에칭 가스를 플라즈마원에 의해 활성화한다. 플라즈마원으로서는 불소 함유 가스를 활성화함으로써 F(불소) 라디칼을 생성 가능하면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 플라즈마원으로서는, 예를 들어 유도 결합형 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma), 용량 결합형 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma), 표면파 플라즈마(SWP: Surface Wave Plasma)를 사용할 수 있다.
에칭 가스 공급관(92)은 그 일단부가 플라즈마 생성부(91)와 접속되어 있고, 플라즈마 생성부(91)에 에칭 가스를 공급한다. 에칭 가스 공급관(92)의 타단부는, 예를 들어 개폐 밸브 및 유량 조정기를 개재하여 에칭 가스가 저류된 에칭 가스 공급원과 접속되어 있다. 에칭 가스로서는, 웨이퍼 W에 성막된 막을 에칭 가능한 가스를 사용할 수 있다. 구체적으로는, CHF3(트리플루오로메탄) 등의 히드로플루오로 카본, CF4(사불화탄소) 등의 플루오로카본 등, 산화실리콘막을 에칭하는 불소 함유 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 불소 함유 가스에, Ar 가스, O2 가스, H2(수소) 가스 등을 적절히 첨가할 수 있다.
샤워 헤드부(93)는 배관(94)을 개재하여 플라즈마 생성부(91)와 접속되어 있고, 플라즈마 생성부(91)에서 활성화된 에칭 가스를 진공 용기(1) 내에 공급하는 부분이다. 샤워 헤드부(93)는 부채형의 평면 형상을 갖고, 부채형의 평면 형상의 외연을 따르도록 형성된 가압 부재(95)에 의해 하방측을 향하여 주위 방향에 걸쳐 가압된다. 또한, 가압 부재(95)가 도시하지 않은 볼트 등에 의해 천장판(11)에 고정됨으로써, 진공 용기(1)의 내부 분위기가 기밀 상태로 된다. 천장판(11)에 고정되었을 때의 샤워 헤드부(93)의 하면과 회전 테이블(2)의 상면의 간격은, 예를 들어 0.5㎜ 내지 5㎜ 정도로 할 수 있고, 이 샤워 헤드부(93)의 하방 영역이, 예를 들어 실리콘 산화막을 에칭하기 위한 제3 처리 영역 P3이 된다. 이에 의해, 샤워 헤드부(93)를 통하여 진공 용기(1) 내에 공급되는 활성화된 에칭 가스에 포함되는 F 라디칼이 효율적으로 웨이퍼 W에 성막된 막과 반응한다.
샤워 헤드부(93)에는 회전 테이블(2)의 각속도의 차에 대응하여 회전 중심측에서 적고, 외주측에서 많아지도록 복수의 가스 토출 구멍(93a)이 형성되어 있다. 복수의 가스 토출 구멍(93a)의 개수로서는, 예를 들어 수십 내지 수백개로 할 수 있다. 또한, 복수의 가스 토출 구멍(93a)의 직경으로서는, 예를 들어 0.5㎜ 내지 3㎜ 정도로 할 수 있다. 샤워 헤드부(93)에 공급된 활성화된 에칭 가스는, 가스 토출 구멍(93a)을 통하여 회전 테이블(2)과 샤워 헤드부(93) 사이의 공간에 공급된다.
배관(94)은 플라즈마 생성부(91)와 샤워 헤드부(93)를 접속한다.
또한, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 진공 용기(1)의 주위 방향에 있어서의 가스 토출 구멍(93a)의 전방[회전 테이블(2)의 회전 방향의 상류측]에는, 3개의 퍼지 가스 공급부[96(96a, 96b, 96c)]가 가스 토출 구멍(93a)에 접근하여 샤워 헤드부(93)와 일체로 설치되어 있다.
퍼지 가스 공급부(96)는 용기 본체(12)의 반경 방향을 따라 회전 테이블(2)에 대하여 수평하게 신장되도록 설치되어 있고, 회전 테이블(2)과 샤워 헤드부(93) 사이의 공간에 퍼지 가스를 공급한다. 퍼지 가스 공급부(96)의 각각에는, 예를 들어 개폐 밸브 및 유량 조정기가 접속되어 있어, 각각 독립적으로 퍼지 가스의 공급 유량이 제어 가능하게 되어 있다. 퍼지 가스 공급부(96)로부터 공급되는 퍼지 가스의 유량은, 활성화 가스 공급부(90)에 의해 회전 테이블(2)의 표면에 공급되는 에칭 가스의 분포에 기초하여 제어된다.
퍼지 가스 공급부(96a)는 퍼지 가스 공급부(96b)보다도 용기 본체(12)의 반경 방향의 회전 중심측에 배치되어 있다. 퍼지 가스 공급부(96b)는 퍼지 가스 공급부(96c)보다도 용기 본체(12)의 반경 방향의 회전 중심측에 배치되어 있다.
이러한 퍼지 가스 공급부(96)로부터 공급되는 퍼지 가스에 의해, 가스 토출 구멍(93a)으로부터 회전 테이블(2)과 샤워 헤드부(93) 사이의 공간으로 공급된 에칭 가스에 포함되는 불소 체적 비율을 저하시킬 수 있다. 퍼지 가스로서는, 예를 들어 Ar 가스, Ar 가스와 H2 가스의 혼합 가스(이하 「Ar/H2 가스」라고 함)를 사용할 수 있지만, Ar/H2 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, F 라디칼이 H2 가스와 반응하여 HF(불화 수소)가 생성되기 때문에, F 라디칼의 양이 감소된다. 즉, F 라디칼의 농도를 제어할 수 있다.
또한, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 진공 용기(1)의 주위 방향에 있어서의 가스 토출 구멍(93a)의 후방[회전 테이블(2)의 회전 방향의 하류측]에는 3개의 퍼지 가스 공급부[96(96d, 96e, 96f)]가 가스 토출 구멍(93a)에 접근하여 샤워 헤드부(93)와 일체로 설치되어 있다.
퍼지 가스 공급부(96)는, 용기 본체(12)의 반경 방향을 따라 회전 테이블(2)에 대하여 수평하게 신장되도록 설치되어 있고, 회전 테이블(2)과 샤워 헤드부(93) 사이의 공간에 퍼지 가스를 공급한다. 퍼지 가스 공급부(96)의 각각에는, 예를 들어 개폐 밸브 및 유량 조정기가 접속되어 있어, 각각 독립적으로 퍼지 가스의 공급 유량이 제어 가능하게 되어 있다.
퍼지 가스 공급부(96d)는, 퍼지 가스 공급부(96e)보다도 용기 본체(12)의 반경 방향의 회전 중심측에 배치되어 있다. 퍼지 가스 공급부(96e)는, 퍼지 가스 공급부(96f)보다도 용기 본체(12)의 반경 방향의 회전 중심측에 배치되어 있다.
이러한 퍼지 가스 공급부(96)로부터 공급되는 퍼지 가스에 의해, 가스 토출 구멍(93a)으로부터 회전 테이블(2)과 샤워 헤드부(93) 사이의 공간으로 공급된 에칭 가스에 포함되는 불소 체적 비율을 저하시킬 수 있다. 퍼지 가스로서는, 전술한 바와 마찬가지로, 예를 들어 Ar 가스, Ar/H2 가스를 사용할 수 있다.
또한, 도 6에서는, 퍼지 가스 공급부(96)가 진공 용기(1)의 주위 방향에 있어서의 가스 토출 구멍(93a)의 전방에 3개, 후방에 3개 배치된 구성에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이 점에 있어서 한정되는 것은 아니다. 퍼지 가스 공급부(96)는, 진공 용기(1)의 주위 방향에 있어서의 가스 토출 구멍(93a)의 전방에만 배치되어 있어도 되고, 후방에만 배치되어 있어도 된다. 또한, 퍼지 가스 공급부(96)의 수로서는, 2개 이상 설치되어 있으면 된다.
또한, 기판 처리 장치에는, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터를 포함하는 제어부(100)가 설치되어 있다. 이 제어부(100)의 메모리 내에는, 제어부(100)의 제어 하에, 후술하는 기판 처리 방법을 기판 처리 장치에 실시시키는 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은 후술하는 장치의 동작을 실행하도록 스텝군이 짜여져 있고, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억부(101)로부터 제어부(100) 내로 인스톨된다.
(기판 처리 방법)
본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치를 사용한 기판 처리 방법의 일례에 대하여 설명한다. 이하에서는, 웨이퍼 W 상에 형성된 오목 형상 패턴의 1개인 비아 내에 SiO2막을 형성하는 방법을 예로서 설명한다. 또한, 제1 반응 가스로서 Si 함유 가스, 제2 반응 가스로서 산화 가스, 에칭 가스로서 CF4와 Ar 가스와 O2 가스와 H2 가스의 혼합 가스(이하 「CF4/Ar/O2/H2 가스」라고 함)를 사용하는 경우를 예로서 설명한다.
먼저, 도시하지 않은 게이트 밸브를 개방하고, 도 2에 도시한 바와 같이, 외부로부터 반송 아암(10)에 의해 반송구(15)를 통하여 웨이퍼 W를 회전 테이블(2)의 오목부(24) 내에 수수한다. 이 수수는, 오목부(24)가 반송구(15)에 면하는 위치에 정지했을 때에 오목부(24)의 저면의 관통 구멍을 통하여 진공 용기(1)의 저부측으로부터 도시하지 않은 승강 핀이 승강됨으로써 행하여진다. 이러한 웨이퍼 W의 수수를, 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시켜 행하고, 회전 테이블(2)의 5개의 오목부(24) 내에 각각 웨이퍼 W를 적재한다.
계속하여 게이트 밸브를 폐쇄하고, 진공 펌프(64)에 의해 진공 용기(1) 내를 진공화 상태로 한 후, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 분리 가스인 N2 가스를 소정의 유량으로 토출하고, 분리 가스 공급관(51) 및 퍼지 가스 공급관(72, 73)으로부터 N2 가스를 소정의 유량으로 토출한다. 이에 수반하여, 압력 조정 수단(65)에 의해 진공 용기(1) 내를 미리 설정된 처리 압력으로 조정한다. 계속해서, 회전 테이블(2)을 시계 방향으로 예를 들어 60rpm의 회전 속도로 회전시키면서 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼 W를 예를 들어 450℃로 가열한다.
이어서, 성막 공정을 실행한다. 성막 공정에서는, 반응 가스 노즐(31)로부터는 Si 함유 가스를 공급하고, 반응 가스 노즐(32)로부터는 산화 가스를 공급한다. 또한, 활성화 가스 공급부(90)로부터는 아무 가스도 공급하지 않는다.
웨이퍼 W가 제1 처리 영역 P1을 통과했을 때에, 원료 가스인 Si 함유 가스가 반응 가스 노즐(31)로부터 공급되어 웨이퍼 W의 표면에 흡착된다. 표면에 Si 함유 가스가 흡착된 웨이퍼 W는, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 분리 가스 노즐(42)을 갖는 분리 영역 D를 통과하여 퍼지된 후, 제2 처리 영역 P2에 들어간다. 제2 처리 영역 P2에서는, 반응 가스 노즐(32)로부터 산화 가스가 공급되어, Si 함유 가스에 포함되는 Si 성분이 산화 가스에 의해 산화되고, 반응 생성물인 SiO2가 웨이퍼 W의 표면에 퇴적된다.
제2 처리 영역 P2를 통과한 웨이퍼 W는, 분리 가스 노즐(41)을 갖는 분리 영역 D를 통과하여 퍼지된 후, 다시 제1 처리 영역 P1에 들어간다. 그리고, 반응 가스 노즐(31)로부터 Si 함유 가스가 공급되어, Si 함유 가스가 웨이퍼 W의 표면에 흡착한다.
이상, 회전 테이블(2)을 복수회 연속적으로 회전시키면서, 에칭 가스를 진공 용기(1) 내에 공급하지 않고, 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 진공 용기(1) 내에 공급한다. 이에 의해, 웨이퍼 W의 표면에 반응 생성물인 SiO2가 퇴적되어, SiO2막(실리콘 산화막)이 성막된다.
필요에 따라, 소정의 막 두께까지 SiO2막이 성막된 후, 반응 가스 노즐(31)로부터는 Si 함유 가스의 공급을 정지하고, 반응 가스 노즐(32)로부터는 산화 가스를 계속하여 공급하고, 회전 테이블(2)의 회전을 계속함으로써, SiO2막의 개질 처리를 행하도록 해도 된다.
성막 공정을 실행함으로써, 오목 형상 패턴의 하나인 비아 내에 SiO2막이 성막된다. 처음에 비아 내에 형성되는 SiO2막은, 오목 형상을 따른 단면 형상을 갖는다.
이어서, 에칭 공정을 실행한다. 에칭 공정에서는, SiO2막이 V자의 단면 형상으로 에칭된다. 에칭 공정은, 구체적으로는 이하와 같이 실행된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 반응 가스 노즐(31, 32)로부터의 Si 함유 가스 및 산화 가스의 공급을 정지하고, N2 가스를 퍼지 가스로서 공급한다. 회전 테이블(2)은 에칭에 적합한 온도, 예를 들어 600℃ 정도로 설정된다. 또한, 회전 테이블(2)의 회전 속도는, 예를 들어 60rpm으로 설정된다. 이 상태에서, 활성화 가스 공급부(90)의 샤워 헤드부(93)로부터 CF4/Ar/O2/H2 가스를 공급하고, 퍼지 가스 공급부(96)로부터 예를 들어 미리 설정된 유량의 Ar 가스를 공급함으로써, 에칭 처리가 개시된다.
그 때, 회전 테이블(2)이 저속으로 회전하고 있으므로, SiO2막은 V자의 단면 형상으로 에칭된다. 비아 내의 SiO2막을 V자 형상으로 에칭함으로써, 최상부의 개구가 넓은 구멍을 SiO2막에 형성할 수 있고, 다음 성막 시에 저부까지 SiO2막을 매립할 수 있어, 보텀 업성이 높고, 보이드가 발생하기 어려운 성막을 행할 수 있다.
그런데, 에칭 공정에 있어서 SiO2막에 대하여 에칭을 행할 때, 웨이퍼 W면 내에 있어서의 회전 중심측과 외주측 사이에서 에칭량이 상이한 경우가 있다. 그리고, 웨이퍼 W면 내에 있어서의 에칭량이 상이하면, 웨이퍼 W면 내의 에칭 균일성을 확보하는 것이 곤란하다.
그러나, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치는, 적어도 진공 용기(1)의 주위 방향에 있어서의 가스 토출 구멍(93a)의 전방 및 후방 중 어느 한쪽에 복수의 퍼지 가스 공급부(96)를 갖고 있다. 그리고, 퍼지 가스 공급부(96)에 의해, 예를 들어 미리 설정된 유량의 Ar 가스를 회전 테이블(2)과 샤워 헤드부(93) 사이의 공간에 공급할 수 있다. 또한, 복수의 퍼지 가스 공급부(96)의 각각으로부터 공급하는 Ar 가스의 유량을 독립적으로 조정함으로써, 웨이퍼 W면에서의 에칭량 분포를 조정할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어 웨이퍼 W면 내에 있어서의 회전 중심측에서의 에칭량이 큰 경우, 퍼지 가스 공급부(96a)로부터 공급되는 Ar 가스 유량을 퍼지 가스 공급부(96b, 96c)로부터 공급되는 Ar 가스 유량보다도 커지도록 조정한다. 또한, 이때, 퍼지 가스 공급부(96d)로부터 공급되는 Ar 가스 유량을, 퍼지 가스 공급부(96e, 96f)로부터 공급되는 Ar 가스 유량보다도 커지도록 조정해도 된다. 또한, 양쪽을 동시에 조정해도 된다.
또한, 예를 들어 웨이퍼 W면 내에 있어서의 외주측에서의 에칭량이 큰 경우, 퍼지 가스 공급부(96c)로부터 공급되는 Ar 가스 유량을, 퍼지 가스 공급부(96a, 96b)로부터 공급되는 Ar 가스 유량보다도 커지도록 조정한다. 또한, 이때, 퍼지 가스 공급부(96f)로부터 공급되는 Ar 가스 유량을, 퍼지 가스 공급부(96d, 96e)로부터 공급되는 Ar 가스 유량보다도 커지도록 조정해도 된다. 또한, 양쪽을 동시에 조정해도 된다.
또한, 퍼지 가스 공급부(96)로부터 공급되는 Ar 가스 유량의 조정은, 미리 설정된 유량이 되도록 제어부(100)에 의해 제어되어도 되고, 작업자에 의해 제어되어도 된다.
이상, 회전 테이블(2)을 복수회 연속적으로 회전시키면서, 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 진공 용기(1) 내에 공급하지 않고, 에칭 가스 및 퍼지 가스를 진공 용기(1) 내에 공급한다. 이에 의해, SiO2막이 에칭된다.
이어서, 다시 전술한 성막 공정을 실행한다. 성막 공정에서는, 에칭 공정에서 V자 형상으로 에칭된 SiO2막 상에 SiO2막이 더 성막되어, 막 두께가 증가된다. V자 형상으로 에칭된 SiO2막 상에 성막되기 때문에, 성막 시에 입구가 폐색되지 않아, SiO2막의 저부로부터 막을 퇴적할 수 있다.
다음으로, 다시 전술한 에칭 공정을 실행한다. 에칭 공정에서는 SiO2막이 V자 형상으로 에칭된다.
이상에서 설명한 성막 공정과 에칭 공정을 필요한 횟수만큼 교대로 반복하여, SiO2막 내에 보이드가 발생하지 않도록 하면서, 비아를 매립해 간다. 이들 공정의 반복 횟수는, 비아 등의 오목 형상 패턴의 어스펙트비를 포함한 형상에 따라, 적절한 횟수로 할 수 있다. 예를 들어 어스펙트비가 큰 경우, 반복 횟수는 많아진다. 또한, 트렌치보다도 비아쪽이, 반복 횟수가 많아지는 것이 추정된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 성막 공정과 에칭 공정을 반복하여, 웨이퍼 W의 표면에 형성된 오목 형상 패턴으로 매립하여 성막을 행하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이 점에 있어서 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 미리 표면에 막이 형성된 웨이퍼 W를 반입하여, 에칭 공정만을 행하도록 해도 된다.
또한, 예를 들어 회전 테이블(2)을 복수회 연속적으로 회전시키면서, 제1 반응 가스, 제2 반응 가스, 에칭 가스 및 퍼지 가스를 진공 용기(1) 내에 동시에 공급하여, 회전 테이블(2)이 1회전하는 동안, 성막 공정과 에칭 공정을 1회씩 행해도 된다. 또한, 성막 공정과 에칭 공정을 1회씩 행하는 사이클을 복수회 반복해도 된다.
(실시예)
다음으로, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치를 사용하여, 시뮬레이션을 행했다.
도 8a-8d는 활성화 가스 공급부(90)로부터 CF4 가스, Ar 가스, O2 가스 및 H2 가스(이하 「CF4/Ar/O2/H2 가스」라고 함)를 공급하고, 활성화 가스 공급부(90)보다도 진공 용기(1)의 주위 방향에 있어서 전방에 배치된 퍼지 가스 공급부[96(96a, 96b, 96c)]로부터 Ar 가스를 공급한 경우의 진공 용기(1) 내의 불소 체적 비율의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
또한, 시뮬레이션 조건은, 이와 같이 했다. 즉, 진공 용기(1) 내의 압력을 2Torr, 회전 테이블(2)의 온도를 600℃, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 60rpm으로 했다. 또한, 분리 가스 공급관(51)의 Ar 가스 유량을 0.5slm, 퍼지 가스 공급관(73)의 Ar 가스 유량을 1slm으로 했다. 또한, 에칭 가스 공급관(92)의 CF4 가스 유량을 10sccm, Ar 가스 유량을 4slm, O2 가스 유량을 30sccm, H2 가스 유량을 20sccm으로 했다.
이러한 조건 하에서, 퍼지 가스 공급부(96a, 96b, 96c)로부터 공급되는 Ar 가스 유량을 100sccm 또는 300sccm으로 변화시켰을 때의 진공 용기(1) 내의 불소 체적 비율에 대하여 시뮬레이션을 행했다.
도 8a는 퍼지 가스 공급부(96a, 96b, 96c)의 Ar 가스 유량을 모두 100sccm으로 했을 때의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 8b는 퍼지 가스 공급부(96a)의 Ar 가스 유량을 300sccm, 퍼지 가스 공급부(96b, 96c)의 Ar 가스 유량을 100sccm으로 했을 때의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 8c는 퍼지 가스 공급부(96b)의 Ar 가스 유량을 300sccm, 퍼지 가스 공급부(96a, 96c)의 Ar 가스 유량을 100sccm으로 했을 때의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 8d는 퍼지 가스 공급부(96c)의 Ar 가스 유량을 300sccm, 퍼지 가스 공급부(96a, 96b)의 Ar 가스 유량을 100sccm으로 했을 때의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도 8a-8d에 있어서, 영역 Z1의 불소 체적 비율이 가장 높고, 영역 Z2, 영역 Z3, 영역 Z4, 영역 Z5, 영역 Z6, 영역 Z7, 영역 Z8, 영역 Z9, 영역 Z10의 순으로 불소 체적 비율이 높은 것을 나타내고 있다.
도 8a-8d를 참조하면, 퍼지 가스 공급부(96)의 주위 방향에 있어서의 전방의 영역에 있어서, Ar 가스 유량이 300sccm인 경우의 불소 체적 비율이, Ar 가스 유량이 100sccm인 경우의 불소 체적 비율보다도 작게 되어 있다. 구체적으로는, Ar 가스 유량이 300sccm인 퍼지 가스 공급부(96)의 주위 방향에 있어서의 전방의 영역에 있어서, 도 8a보다도 도 8b-8d쪽이 영역 Z4의 면적이 작게 되고, 영역 Z5부터 영역 Z6의 면적이 크게 되어 있다. 즉, 퍼지 가스 공급부(96)의 Ar 가스 유량을 크게 함으로써, Ar 가스 유량을 크게 한 퍼지 가스 공급부(96)의 주위 방향에 있어서의 전방의 영역의 불소 체적 비율을 작게 할 수 있다. 결과적으로, 당해 영역의 실리콘 산화막의 에칭량을 작게 할 수 있다.
도 9a-9c는, 도 8a-8d와 마찬가지로, 활성화 가스 공급부(90)로부터 CF4/Ar/O2/H2 가스를 공급하고, 활성화 가스 공급부(90)보다도 진공 용기(1)의 주위 방향에 있어서 전방에 배치된 퍼지 가스 공급부(96(96a, 96b, 96c)로부터 Ar 가스를 공급한 경우의 진공 용기(1) 내의 불소 체적 비율을 나타낸 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 또한, 도 9a-9c에서는, 도 8a 내지 8d와 마찬가지의 시뮬레이션 조건 하에서, 퍼지 가스 공급부(96a, 96b, 96c)로부터 공급되는 Ar 가스 유량을 100sccm 또는 1000sccm으로 변화시켰을 때의 진공 용기(1) 내의 불소 체적 비율에 대하여 시뮬레이션을 행했다.
도 9a는 퍼지 가스 공급부(96a)의 Ar 가스 유량을 1000sccm으로 하고, 퍼지 가스 공급부(96b, 96c)의 Ar 가스 유량을 100sccm으로 했을 때의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 9b는 퍼지 가스 공급부(96b)의 Ar 가스 유량을 1000sccm으로 하고, 퍼지 가스 공급부(96a, 96c)의 Ar 가스 유량을 100sccm으로 했을 때의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 9c는 퍼지 가스 공급부(96c)의 Ar 가스 유량을 1000sccm으로 하고, 퍼지 가스 공급부(96a, 96b)의 Ar 가스 유량을 100sccm으로 했을 때의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도 9a-9c에 있어서, 영역 Z1의 불소 체적 비율이 가장 높고, 영역 Z2, 영역 Z3, 영역 Z4, 영역 Z5, 영역 Z6, 영역 Z7, 영역 Z8, 영역 Z9, 영역 Z10의 순으로 불소 체적 비율이 높은 것을 나타내고 있다.
도 8a 및 도 9a-9c를 참조하면, 퍼지 가스 공급부(96)의 주위 방향에 있어서의 전방의 영역에 있어서, Ar 가스 유량이 1000sccm인 경우의 불소 체적 비율이, Ar 가스 유량이 100sccm인 경우의 불소 체적 비율보다도 작게 되어 있다. 구체적으로는, Ar 가스 유량이 1000sccm인 퍼지 가스 공급부(96)의 주위 방향에 있어서의 전방의 영역에 있어서, 도 8a보다도 도 9a-9c쪽이 영역 Z4의 면적이 작게 되고, 영역 Z5부터 영역 Z10의 면적이 크게 되어 있다. 즉, 퍼지 가스 공급부(96)의 Ar 가스 유량을 크게 함으로써, Ar 가스 유량을 크게 한 퍼지 가스 공급부(96)의 주위 방향에 있어서의 전방의 영역의 불소 체적 비율을 작게 할 수 있다. 결과적으로, 당해 영역의 실리콘 산화막의 에칭량을 작게 할 수 있다. 또한, Ar 가스 유량을 300sccm으로부터 1000sccm으로 함으로써, Ar 가스 유량이 300sccm일 때보다도 불소 체적 비율을 작게 할 수 있다.
도 10a-10d는 활성화 가스 공급부(90)로부터 CF4/Ar/O2/H2 가스를 공급하고, 활성화 가스 공급부(90)보다도 진공 용기(1)의 주위 방향에 있어서 후방에 배치된 퍼지 가스 공급부[96(96d, 96e, 96f)]로부터 Ar 가스를 공급한 경우의 진공 용기(1) 내의 불소 체적 비율을 나타낸 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 또한, 도 10a-10d에서는, 도 8a-8d와 마찬가지의 시뮬레이션 조건 하에서, 퍼지 가스 공급부(96d, 96e, 96f)로부터 공급되는 Ar 가스 유량을 100sccm 또는 300sccm으로 변화시켰을 때의 진공 용기(1) 내의 불소 체적 비율에 대하여 시뮬레이션을 행했다.
도 10a는 퍼지 가스 공급부(96d, 96e, 96f)의 Ar 가스 유량을 모두 100sccm으로 했을 때의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 10b는 퍼지 가스 공급부(96d)의 Ar 가스 유량을 300sccm으로 하고, 퍼지 가스 공급부(96e, 96f)의 Ar 가스 유량을 100sccm으로 했을 때의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 10c는 퍼지 가스 공급부(96e)의 Ar 가스 유량을 300sccm으로 하고, 퍼지 가스 공급부(96d, 96f)의 Ar 가스 유량을 100sccm으로 했을 때의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 10d는 퍼지 가스 공급부(96f)의 Ar 가스 유량을 300sccm으로 하고, 퍼지 가스 공급부(96d, 96d)의 Ar 가스 유량을 100sccm으로 했을 때의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도 10a-10d에 있어서, 영역 Z1의 불소 체적 비율이 가장 높고, 영역 Z2, 영역 Z3, 영역 Z4, 영역 Z5, 영역 Z6, 영역 Z7, 영역 Z8, 영역 Z9, 영역 Z10의 순으로 불소 체적 비율이 높은 것을 나타내고 있다.
도 10a-10d를 참조하면, 퍼지 가스 공급부(96)의 주위 방향에 있어서의 후방의 영역에 있어서, Ar 가스 유량이 300sccm인 경우의 불소 체적 비율이, Ar 가스 유량이 100sccm인 경우의 불소 체적 비율보다도 작게 되어 있다. 구체적으로는, Ar 가스 유량이 300sccm인 퍼지 가스 공급부(96)의 주위 방향에 있어서의 전방의 영역에 있어서, 도 10a보다도 도 10b-10d쪽이 영역 Z3부터 영역 Z4의 면적이 작게 되고, 영역 Z5부터 영역 Z6의 면적이 크게 되어 있다. 즉, 퍼지 가스 공급부(96)의 Ar 가스 유량을 크게 함으로써, Ar 가스 유량을 크게 한 퍼지 가스 공급부(96)의 주위 방향에 있어서의 후방의 영역의 불소 체적 비율을 작게 할 수 있다. 결과적으로, 당해 영역의 실리콘 산화막의 에칭량을 작게 할 수 있다. 또한, 퍼지 가스 공급부(96)를 활성화 가스 공급부(90)보다도 진공 용기(1)의 주위 방향에 있어서 후방에 배치함으로써, 진공 용기(1)의 반경 방향에 있어서의 중앙에 배치된 퍼지 가스 공급부(96)로부터 Ar 가스를 공급했을 때에, Ar 가스가 진공 용기(1)의 반경 방향에 있어서의 외주측에 흐르는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해, 불소 체적 비율의 제어성이 향상된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 의하면, 기판면 내에서의 에칭량 분포를 제어할 수 있다.
이상, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 실시예에 의해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능하다.
전술한 실시 형태에서는, 활성화 가스 공급부(90)에 있어서의 플라즈마 생성부(91)가 배관(94)을 개재하여 샤워 헤드부(93)의 상방에 설치되어 있는 형태에 대하여 설명했다. 그러나, 플라즈마 생성부(91)를 설치하는 위치로서는, 웨이퍼 W 상에 성막된 막에 대하여 활성화된 에칭 가스를 공급할 수 있는 위치이면 특별히 한정되지 않고 예를 들어 샤워 헤드부(93)의 내부, 샤워 헤드부(93)의 하방이어도 된다.
본 출원은 2015년 3월 3일의 일본 특허 출원 제2015-041500호에 기초하여, 그 우선권을 주장하고, 그 전체 내용을 참조에 의해 본 출원에 포함한다.

Claims (14)

  1. 진공 용기 내에 회전 가능하게 설치되고, 기판을 적재 가능한 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블의 표면에 제1 반응 가스를 공급 가능한 제1 반응 가스 공급부와,
    상기 제1 반응 가스 공급부로부터 상기 회전 테이블의 주위 방향으로 이격되어 설치되고, 상기 회전 테이블의 표면에 상기 제1 반응 가스와 반응하는 제2 반응 가스를 공급 가능한 제2 반응 가스 공급부와,
    상기 제1 반응 가스 공급부 및 상기 제2 반응 가스 공급부로부터 상기 회전 테이블의 주위 방향으로 이격되어 설치되고, 상기 회전 테이블의 표면에 활성화된 에칭 가스를 공급 가능한 토출 구멍이 형성된 토출부를 포함하는 활성화 가스 공급부와,
    상기 토출 구멍과 접근하여 상기 회전 테이블의 주위 방향으로 설치되고, 상기 회전 테이블의 표면에 퍼지 가스를 공급 가능한 복수의 퍼지 가스 공급부를 구비하고,
    상기 복수의 퍼지 가스 공급부 각각으로부터 공급되는 상기 퍼지 가스의 유량이 독립적으로 제어 가능한, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 퍼지 가스 공급부 각각은, 상기 회전 테이블의 반경 방향을 따라 서로 접근하여 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 퍼지 가스 공급부는, 상기 회전 테이블의 회전 방향의 상류측에 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 퍼지 가스 공급부는, 상기 토출부에 일체로 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 토출 구멍은, 상기 회전 테이블의 외주측보다도 상기 회전 테이블의 회전 중심측에 많이 배치되어 있는, 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 반응 가스는 실리콘 함유 가스이며,
    상기 제2 반응 가스는 산화 가스이며,
    상기 에칭 가스는 불소 함유 가스이며,
    상기 퍼지 가스는 수소 함유 가스인, 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 활성화 가스 공급부에 의해 상기 회전 테이블의 표면에 공급되는 상기 에칭 가스의 분포에 기초하여, 상기 복수의 퍼지 가스 공급부 각각으로부터 공급되는 상기 퍼지 가스의 유량을 제어하는 제어부를 더 갖는, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기판의 표면에 성막만을 행할 때에는, 상기 제1 반응 가스 공급부 및 상기 제2 반응 가스 공급부로부터 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 각각 공급함과 함께, 상기 활성화 가스 공급부로부터의 상기 에칭 가스의 공급을 정지하고,
    상기 기판의 표면에 형성된 막의 에칭만을 행할 때에는, 상기 제1 반응 가스 공급부 및 상기 제2 반응 가스 공급부로부터의 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스의 공급을 정지함과 함께, 상기 활성화 가스 공급부 및 상기 퍼지 가스 공급부로부터 상기 에칭 가스 및 상기 퍼지 가스를 각각 공급하는, 기판 처리 장치.
  9. 진공 용기 내에 설치된 회전 테이블의 표면에 기판을 적재하고, 회전 테이블을 회전시키면서 에칭 가스를 진공 용기 내에 공급하고, 상기 기판의 표면에 형성된 막을 에칭하는 에칭 공정을 포함하는 기판 처리 방법이며,
    상기 에칭 공정은, 상기 회전 테이블의 표면에 에칭 가스를 공급함과 함께, 상기 에칭 가스가 공급되는 영역의 근방에 설치된 복수의 퍼지 가스 공급부로부터 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 복수의 퍼지 가스 공급부 각각으로부터 공급되는 상기 퍼지 가스의 유량을 독립적으로 변화시킴으로써, 상기 막을 에칭하는 에칭량을 제어하는, 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 회전 테이블의 표면에 공급되는 상기 에칭 가스의 분포에 기초하여, 상기 복수의 퍼지 가스 공급부 각각으로부터 공급되는 상기 퍼지 가스의 유량을 변화시키는, 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 에칭량을 크게 할 때에는 상기 퍼지 가스의 유량을 작게 하고, 상기 에칭량을 작게 할 때에는 상기 퍼지 가스의 유량을 크게 하는, 기판 처리 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 회전 테이블을 회전시키면서, 제1 반응 가스와, 상기 제1 반응 가스와 반응하는 제2 반응 가스를 상기 진공 용기 내에 공급하여, 상기 기판의 표면에 막을 형성하는 성막 공정을 더 갖는, 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 성막 공정은, 상기 회전 테이블을 복수회 연속적으로 회전시키면서, 상기 에칭 가스를 상기 진공 용기 내에 공급하지 않고, 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 상기 진공 용기 내에 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 에칭 공정은, 상기 회전 테이블을 복수회 연속적으로 회전시키면서, 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스를 상기 진공 용기 내에 공급하지 않고, 상기 에칭 가스 및 상기 퍼지 가스를 상기 진공 용기 내에 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 회전 테이블을 복수회 연속적으로 회전시키면서, 상기 제1 반응 가스, 상기 제2 반응 가스, 상기 에칭 가스 및 상기 퍼지 가스를 상기 진공 용기 내에 동시에 공급하고, 상기 회전 테이블이 1회전하는 동안에, 상기 성막 공정과 상기 에칭 공정을 1회씩 행하는 사이클을 복수회 반복하는, 기판 처리 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016124066A1 (de) 2016-08-23 2018-03-01 Hyundai Motor Company Verfahren zum führen eines drahtlosen aufladens eines elektrofahrzeugs

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102065243B1 (ko) 2017-05-01 2020-01-10 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 성막 방법 및 성막 장치
US10529543B2 (en) * 2017-11-15 2020-01-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Etch process with rotatable shower head
JP6971887B2 (ja) * 2018-03-02 2021-11-24 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
CN111146063B (zh) * 2018-11-02 2022-04-08 江苏鲁汶仪器有限公司 一种等离子体反应腔进气系统
CN109532234B (zh) * 2018-12-25 2020-07-10 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 喷墨头
CN109860080A (zh) * 2018-12-28 2019-06-07 浙江中晶新能源有限公司 一种硅片的定位输送装置
JP7098677B2 (ja) 2020-03-25 2022-07-11 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080026162A1 (en) * 2006-07-29 2008-01-31 Dickey Eric R Radical-enhanced atomic layer deposition system and method
KR20090008799A (ko) * 2007-07-19 2009-01-22 주식회사 아이피에스 박막증착장치, 박막증착방법 및 반도체 소자의 갭-필 방법
KR20130085008A (ko) * 2012-01-18 2013-07-26 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 성막 장치
JP2014022653A (ja) * 2012-07-20 2014-02-03 Tokyo Electron Ltd 成膜装置及び成膜方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5751265A (en) * 1980-09-10 1982-03-26 Hitachi Ltd Microwave plasma etching device
JP2003142484A (ja) 2001-10-31 2003-05-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
JP5195174B2 (ja) 2008-08-29 2013-05-08 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法
JP5141607B2 (ja) * 2009-03-13 2013-02-13 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
KR101625078B1 (ko) * 2009-09-02 2016-05-27 주식회사 원익아이피에스 가스분사장치 및 이를 이용한 기판처리장치
JP5599350B2 (ja) * 2011-03-29 2014-10-01 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法
US8809170B2 (en) * 2011-05-19 2014-08-19 Asm America Inc. High throughput cyclical epitaxial deposition and etch process
JP6084202B2 (ja) * 2012-03-07 2017-02-22 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板処理方法
SG2013083241A (en) * 2012-11-08 2014-06-27 Novellus Systems Inc Conformal film deposition for gapfill
US9514933B2 (en) * 2014-01-05 2016-12-06 Applied Materials, Inc. Film deposition using spatial atomic layer deposition or pulsed chemical vapor deposition

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080026162A1 (en) * 2006-07-29 2008-01-31 Dickey Eric R Radical-enhanced atomic layer deposition system and method
KR20090008799A (ko) * 2007-07-19 2009-01-22 주식회사 아이피에스 박막증착장치, 박막증착방법 및 반도체 소자의 갭-필 방법
KR20130085008A (ko) * 2012-01-18 2013-07-26 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 성막 장치
JP2014022653A (ja) * 2012-07-20 2014-02-03 Tokyo Electron Ltd 成膜装置及び成膜方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016124066A1 (de) 2016-08-23 2018-03-01 Hyundai Motor Company Verfahren zum führen eines drahtlosen aufladens eines elektrofahrzeugs

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