KR20160130152A - 성막 방법 및 성막 장치 - Google Patents

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마사히데 이와사키
도요히로 가마다
료스케 에비하라
마사노부 이게타
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

저온에서의 성막 처리에 의해 고품질의 막질을 실현한다. 처리 용기 내의 피처리 기판에 질화막을 형성하는 성막 방법은, 제1 반응 공정과, 제2 반응 공정과, 개질 공정을 포함한다. 제1 반응 공정에서는, 처리 용기 내의 피처리 기판에, 제1 전구체 가스를 공급한다. 제2 반응 공정에서는, 처리 용기 내의 피처리 기판에, 제2 전구체 가스를 공급한다. 개질 공정에서는, 처리 용기 내에 개질 가스를 공급함과 함께, 안테나로부터 마이크로파를 공급함으로써, 피처리 기판의 바로 위에 개질 가스의 플라즈마를 생성하고, 생성한 플라즈마에 의해, 제1 및 제2 전구체 가스에 의한 제1 및 제2 반응 공정 후의 피처리 기판의 표면을 플라즈마 처리한다.

Description

성막 방법 및 성막 장치{FILM FORMING METHOD AND FILM FORMING APPARATUS}
본 발명의 다양한 측면 및 실시 형태는, 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.
기판 상에 성막을 행하기 위한 성막 장치로서는, 웨이퍼를 1매씩 처리하는 낱장식 성막 장치나, 한번에 복수의 웨이퍼를 처리하는 뱃치식 성막 장치가 알려져 있다. 뱃치식 성막 장치는, 한번에 보다 많은 웨이퍼를 처리할 수 있도록, 예를 들어 장치의 세로 방향으로 복수의 웨이퍼를 배열해서 배치한다. 이 외에, 원형의 적재대에 수개의 웨이퍼를 배치해서 적재대를 회전시킴으로써 성막 처리를 실현하는 세미 뱃치식의 성막 장치도 알려져 있다. 세미 뱃치식의 성막 장치에서는, 전구체 가스를 공급하는 영역과 반응 가스의 플라즈마를 생성하는 영역이 처리실 내의 각각 별도의 영역에 형성되어 있어, 기판이 이들 영역을 순서대로 통과함으로써, 원하는 두께의 막이 기판 상에 생성된다.
이러한 세미 뱃치식의 성막 장치는, 적재대, 샤워 헤드 및 플라즈마 생성부를 구비하고 있다. 적재대는, 기판을 지지하는 것이며, 회전축을 중심으로 회전한다. 샤워 헤드 및 플라즈마 생성부는, 적재대에 대면 배치되어 있고, 둘레 방향으로 배열되어 있다. 샤워 헤드는, 대략 부채형의 평면 형상을 갖고 있으며, 하방을 통과하는 피처리 기판에 전구체 가스를 공급한다. 플라즈마 생성부는, 반응 가스를 공급하여, 도파관으로부터 공급된 마이크로파를, 대략 부채형의 안테나로부터 방사함으로써, 반응 가스의 플라즈마를 생성한다. 샤워 헤드의 주위 및 플라즈마 생성부의 주위에는, 배기구가 형성되어 있고, 샤워 헤드의 주연에는, 퍼지 가스를 공급하는 분사구가 형성되어 있다.
국제 공개 제2013/122043호
상기와 같은 성막 장치를 사용한 프로세스에서는, 600℃ 내지 650℃ 정도의 온도의 열처리를 실행함으로써, 현재, SiN, SiCN, SiBN, SiOCN 등의 막이 생성되고 있다. 그러나, 성막 기술에 있어서, 더욱 높은 미세화가 요구되도록 되어 있다. 구체적으로는, 저온에서의 성막이나 낮은 서멀 버짓을 실현하면서, 미세화 요구에 부응할 수 있는, 고성능 막을 제조할 수 있는 높은 재현성을 가진 성막 처리가 요구되고 있다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의한 성막 방법은, 처리 용기 내의 피처리 기판에 질화막을 형성하는 성막 방법으로서, 상기 처리 용기 내의 상기 피처리 기판에, 제1 전구체 가스를 공급하는 제1 반응 공정과, 상기 처리 용기 내의 상기 피처리 기판에, 제2 전구체 가스를 공급하는 제2 반응 공정과, 상기 처리 용기 내에, 개질 가스를 공급함과 함께, 안테나로부터 마이크로파를 공급함으로써, 상기 피처리 기판의 바로 위에 상기 개질 가스의 플라즈마를 생성하고, 생성한 플라즈마에 의해, 상기 제1 및 제2 전구체 가스에 의한 상기 제1 및 제2 반응 공정 후의 상기 피처리 기판의 표면을 플라즈마 처리하는 개질 공정을 포함한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의한 성막 장치는, 피처리 기판을 적재하고, 상기 피처리 기판이 축선의 주위를 이동하도록 상기 축선을 중심으로 회전 가능하게 설치된 적재대의 회전에 의해, 상기 축선에 대하여 상기 피처리 기판이 이동하는 둘레 방향으로 복수의 영역으로 나뉘어진 처리 용기와, 상기 적재대와 대향하여, 상기 처리 용기의 상기 복수의 영역 중 제1 영역에, 제1 전구체 가스를 공급하는 제1 샤워 헤드와, 상기 적재대와 대향하여, 상기 처리 용기의 상기 복수의 영역 중 상기 제1 영역에 인접하는 제2 영역에, 제2 전구체 가스를 공급하는 제2 샤워 헤드와, 상기 적재대와 대향하여, 상기 처리 용기의 상기 복수의 영역 중 제3 영역에 개질 가스를 공급함과 함께, 안테나로부터 마이크로파를 공급함으로써, 상기 피처리 기판의 바로 위에 상기 개질 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부를 포함한다.
개시하는 성막 방법 및 성막 장치의 일 형태에 의하면, 저온에서의 성막을 실현하면서, 고성능 막을 제조할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 성막 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 성막 장치의 일례를 나타내는 상면도이다.
도 3은 도 2에 도시하는 성막 장치로부터 처리 용기의 상부를 제거한 상태의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 4는 도 1에서의 축선 X의 좌측 부분의 일례를 도시하는 확대 단면도이다.
도 5는 도 1에서의 축선 X의 좌측 부분의 일례를 도시하는 확대 단면도이다.
도 6은 유닛(U)의 하면의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 1에서의 축선 X의 우측 부분의 일례를 도시하는 확대 단면도이다.
도 8은 제1 실시 형태에 따른 성막 장치에서 실시되는 SiCN막의 성막 처리의 일례의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 제1 실시 형태에 따른 성막 장치에서 실시되는 SiCN막의 성막 처리의 일례의 흐름을 설명하기 위한 개략도이다.
도 10은 제1 실시 형태에 따른 성막 장치에서 실시되는 SiOCN막의 성막 처리의 일례의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 제1 실시 형태에 따른 성막 장치에서 실시되는 SiOCN막의 성막 처리의 일례의 흐름을 설명하기 위한 개략도이다.
도 12는 제1 실시 형태에 따른 성막 장치에서 실시되는 SiOCN막의 성막 처리의 다른 예의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 제1 실시 형태에 따른 성막 장치에서 실시되는 SiOCN막의 성막 처리의 다른 예의 흐름을 설명하기 위한 개략도이다.
도 14는 제2 실시 형태에 따른 성막 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 15는 제2 실시 형태에 따른 성막 장치의 일례를 나타내는 상면도이다.
도 16은 도 15에 도시하는 성막 장치로부터 처리 용기의 상부를 제거한 상태의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 17은 제2 실시 형태에 따른 성막 장치가 구비하는 샤워 헤드의 분사구의 배치의 일례를 도시하는 도면이다.
도 18은 샤워 헤드의 분사구의 배치와 생성되는 막의 품질과의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 제2 실시 형태에 따른 성막 장치에서의 2 샤워 헤드의 구성을 도시하는 개략 단면도이다.
도 20은 제2 실시 형태에 따른 성막 장치에서 실시되는 SiCN막의 성막 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 21은 제2 실시 형태에 따른 성막 장치에서 실시되는 SiCN막의 성막 처리의 일례의 흐름을 설명하기 위한 개략도이다.
도 22는 제2 실시 형태에 따른 성막 장치에서 실시되는 SiOCN막의 성막 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 23은 제2 실시 형태에 따른 성막 장치에서 실시되는 SiOCN막의 성막 처리의 일례의 흐름을 설명하기 위한 개략도이다.
도 24는 실시예 1의 SiCN막의 원자 조성을 도시하는 도면이다.
도 25는 실시예 1의 SiCN막의 에칭 레이트에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 실시예 1의 SiCN막의 성막 온도와 성막 레이트와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 1,2,3-트리아졸계 화합물의 개열 개소를 도시하는 도면이다.
개시하는 성막 방법의 하나의 실시 형태는, 처리 용기 내의 피처리 기판에 질화막을 형성하는 성막 방법이다. 당해 성막 방법은, 처리 용기 내의 피처리 기판에, 제1 전구체 가스를 공급하는 제1 반응 공정을 포함한다. 당해 성막 방법은 또한, 처리 용기 내의 피처리 기판에, 제2 전구체 가스를 공급하는 제2 반응 공정을 포함한다. 또한, 당해 성막 방법은 또한, 처리 용기 내에, 개질 가스를 공급함과 함께, 안테나로부터 마이크로파를 공급함으로써, 피처리 기판의 바로 위에 개질 가스의 플라즈마를 생성하고, 생성한 플라즈마에 의해, 제1 및 제2 전구체 가스에 의한 제1 및 제2 반응 공정 후의 피처리 기판의 표면을 플라즈마 처리하는 개질 공정을 포함한다.
또한, 개시하는 성막 방법의 하나의 실시 형태에 있어서, 제1 전구체 가스는 규소를 함유하고, 제2 전구체 가스는 탄소 원자 및 질소 원자를 함유한다.
또한, 개시하는 성막 방법의 하나의 실시 형태에 있어서, 개질 공정은, 제1 반응 공정 및 제2 반응 공정이 소정 횟수 반복 실시될 때마다 1회 실시된다.
또한, 개시하는 성막 방법의 하나의 실시 형태는, 처리 용기 내의 피처리 기판에 제3 가스를 공급하는 제3 반응 공정을 더 포함한다. 또한, 당해 실시 형태는, 제1 반응 공정, 제2 반응 공정 및 제3 반응 공정의 실시 후, 개질 공정의 실시 전에 실시되고, 제1, 제2 전구체 가스 및 제3 가스를 공급하는 기구를 퍼지하는 제거 공정을 더 포함한다.
또한, 개시하는 성막 방법의 하나의 실시 형태에 있어서, 제3 가스는 산소 원자를 함유한다.
또한, 개시하는 성막 방법의 하나의 실시 형태에 있어서, 제1 전구체 가스는, 모노클로로실란, 디클로로실란, 트리클로로실란, 테트라클로로실란 및 헥사클로로디실란 중 어느 하나를 함유한다.
또한, 개시하는 성막 방법의 하나의 실시 형태에 있어서, 제2 전구체 가스는, 암모니아와 함께 처리 용기 내에 공급된다.
또한, 개시하는 성막 방법의 하나의 실시 형태에 있어서, 제2 전구체 가스는, 200℃ 이상 550℃ 이하의 온도로 열분해된다.
또한, 개시하는 성막 방법의 하나의 실시 형태에 있어서, 개질 가스는, NH3 및 H2 가스의 혼합 가스이다.
또한, 개시하는 하나의 실시 형태에 있어서의 성막 장치는, 피처리 기판을 적재하여, 피처리 기판이 축선의 주위를 이동하도록 축선을 중심으로 회전 가능하게 설치된 적재대의 회전에 의해, 축선에 대하여 피처리 기판이 이동하는 둘레 방향으로 복수의 영역으로 나뉘어진 처리 용기를 구비한다. 또한, 당해 성막 장치는, 적재대와 대향하여, 처리 용기의 복수의 영역 중 제1 영역에, 제1 전구체 가스를 공급하는 제1 샤워 헤드를 구비한다. 또한, 당해 성막 장치는, 적재대와 대향하여, 처리 용기의 복수의 영역 중 제1 영역에 인접하는 제2 영역에, 제2 전구체 가스를 공급하는 제2 샤워 헤드를 구비한다. 또한, 당해 성막 장치는, 적재대와 대향하여, 처리 용기의 복수의 영역 중 제3 영역에, 개질 가스를 공급함과 함께, 안테나로부터 마이크로파를 공급함으로써, 피처리 기판의 바로 위에 개질 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부를 구비한다.
또한, 개시하는 성막 장치의 하나의 실시 형태에 있어서, 제1 샤워 헤드는 제2 샤워 헤드보다도 작다.
또한, 개시하는 성막 장치의 하나의 실시 형태에 있어서, 제1 및 제2 샤워 헤드의 사이 및 제1 및 제2 샤워 헤드의 주위에 퍼지 가스를 공급하여, 제1 및 제2 샤워 헤드의 사이의 공간에의 플라즈마의 침입을 방지하는 가스 공급 배기 기구를 더 구비한다.
또한, 개시하는 성막 장치의 하나의 실시 형태에 있어서, 제1 샤워 헤드는, 규소를 함유하는 제1 전구체 가스를 공급하고, 제2 샤워 헤드는, 탄소 원자 및 질소 원자를 함유하는 제2 전구체 가스를 공급한다.
또한, 개시하는 성막 장치의 하나의 실시 형태에 있어서, 플라즈마 생성부는, 제3 영역에 산소 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와, 당해 산소 가스의 공급 후에, 당해 산소 가스를 제거하기 위해서 퍼지 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 구비한다.
또한, 개시하는 성막 장치의 하나의 실시 형태에 있어서, 제1 및 제2 샤워 헤드는 각각, 처리 용기의 둘레 방향을 따라 연장되는 직선 또는 곡선에 의해 처리 용기의 축선으로부터 직경 방향 외측을 향해서, 분사하는 가스의 유량이 각각 독립적으로 제어되는 복수의 영역으로 분할된다. 또한, 제1 샤워 헤드에서의 직선 또는 곡선의 처리 용기의 직경 방향에 대한 경사 각도는, 제2 샤워 헤드에서의 직선 또는 곡선의 처리 용기의 직경 방향에 대한 경사 각도보다도 크다.
이하에, 개시하는 성막 방법 및 성막 장치의 실시 형태에 대해서, 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 의해 개시하는 발명이 한정되는 것은 아니다. 각 실시 형태는, 처리 내용을 모순되게 하지 않는 범위에서 적절히 조합하는 것이 가능하다.
(제1 실시 형태)
[성막 장치(10)의 구성의 일례]
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 2는, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)의 일례를 나타내는 상면도이다. 도 3은, 도 2에 도시하는 성막 장치(10)로부터 처리 용기(12)의 상부를 제거한 상태의 일례를 도시하는 평면도이다. 도 2 및 도 3에서의 A-A 단면이 도 1이다. 도 4 및 도 5는, 도 1에서의 축선 X의 좌측 부분의 일례를 도시하는 확대 단면도이다. 도 6은, 유닛(U)의 하면의 일례를 도시하는 도면이다. 도 7은, 도 1에서의 축선 X의 우측 부분의 일례를 도시하는 확대 단면도이다. 도 1 내지 도 7에 도시하는 성막 장치(10)는, 주로, 처리 용기(12), 적재대(14), 제1 가스 공급부(16), 배기부(18), 제2 가스 공급부(20) 및 플라즈마 생성부(22)를 구비한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 처리 용기(12)는, 하부 부재(12a) 및 상부 부재(12b)를 갖는다. 하부 부재(12a)는 상방이 개구된 대략 통 형상을 갖고, 처리실(C)을 형성하는 측벽 및 저벽을 포함하는 오목부를 형성한다. 상부 부재(12b)는, 대략 통 형상을 갖는 덮개이며, 하부 부재(12a)의 오목부의 상부 개구를 덮어 폐쇄함으로써 처리실(C)을 형성한다. 하부 부재(12a)와 상부 부재(12b)의 사이의 외주부에는, 처리실(C)을 밀폐하기 위한 탄성 밀봉 부재, 예를 들어 O링이 설치된다.
성막 장치(10)는 처리 용기(12)에 의해 형성되는 처리실(C)의 내부에, 적재대(14)를 구비한다. 적재대(14)는, 구동 기구(24)에 의해 축선 X를 중심으로 회전 구동된다. 구동 기구(24)는, 모터 등의 구동 장치(24a) 및 회전축(24b)을 갖고, 처리 용기(12)의 하부 부재(12a)에 설치된다.
회전축(24b)은, 축선 X를 중심 축선으로 하여, 처리실(C)의 내부까지 연장된다. 회전축(24b)은, 구동 장치(24a)로부터 전달되는 구동력에 의해 축선 X를 중심으로 회전한다. 적재대(14)는, 중앙 부분이 회전축(24b)에 의해 지지된다. 따라서, 적재대(14)는, 축선 X를 중심으로, 회전축(24b)의 회전에 따라서 회전한다. 또한, 처리 용기(12)의 하부 부재(12a)와 구동 기구(24)와의 사이에는, 처리실(C)을 밀폐하는 O링 등의 탄성 밀봉 부재가 설치된다.
성막 장치(10)는, 처리실(C) 내부의 적재대(14)의 하방에, 기판 적재 영역(14a)에 적재된 피처리 기판인 기판(W)을 가열하기 위한 히터(26)를 구비한다. 구체적으로는, 히터(26)는, 적재대(14)를 가열함으로써 기판(W)을 가열한다.
처리 용기(12)는, 예를 들어 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 축선 X를 중심축으로 하는 대략 원통 형상의 용기이며, 내부에 처리실(C)을 구비한다. 처리실(C)에는, 분사부(16a)를 구비한 유닛(U)이 설치된다. 유닛(U)은, 샤워 헤드의 일례이다. 처리 용기(12)는, 예를 들어 알루마이트 처리 또는 Y2O3(산화이트륨)의 용사 처리 등의 내플라즈마 처리가 내면에 실시된 Al(알루미늄) 등의 금속으로 형성된다. 성막 장치(10)는, 처리 용기(12) 내에 복수의 플라즈마 생성부(22)를 갖는다. 각각의 플라즈마 생성부(22)는, 처리 용기(12)의 상방에, 마이크로파를 출력하는 안테나(22a)를 구비한다. 도 2 및 도 3에서, 처리 용기(12)의 상방에는 안테나(22a)가 3개 설치되어 있지만, 안테나(22a)의 수는 이것에 한정되지 않고, 2개 이하이어도 되고, 4개 이상이어도 된다.
성막 장치(10)는, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 상면에 복수의 기판 적재 영역(14a)을 갖는 적재대(14)를 구비한다. 적재대(14)는, 축선 X를 중심축으로 하는 대략 원판 형상의 부재이다. 적재대(14)의 상면에는, 기판(W)을 적재하는 기판 적재 영역(14a)이, 축선 X를 중심으로 해서 동심원 형상으로 복수(도 3의 예에서는 6개) 형성되어 있다. 기판(W)은, 기판 적재 영역(14a) 내에 배치되고, 기판 적재 영역(14a)은, 적재대(14)가 회전했을 때, 기판(W)이 어긋나지 않도록 기판(W)을 지지한다. 기판 적재 영역(14a)은, 대략 원 형상의 기판(W)과 대략 동일 형상인 대략 원 형상의 오목부이다. 기판 적재 영역(14a)의 오목부의 직경은, 기판 적재 영역(14a)에 적재되는 기판(W)의 직경(W1)과 비교해서, 대략 동일하다. 즉, 기판 적재 영역(14a)의 오목부의 직경은, 적재되는 기판(W)이 오목부에 끼워 맞춰지고, 적재대(14)가 회전해도, 원심력에 의해 기판(W)이 끼워진 위치로부터 이동하지 않도록 기판(W)을 고정하는 정도이면 된다.
성막 장치(10)는, 처리 용기(12)의 외측 테두리에, 로봇 암 등의 반송 장치를 통해서, 기판(W)을 처리실(C)에 반입하고, 기판(W)을 처리실(C)로부터 반출하는 게이트 밸브(G)를 구비한다. 또한, 성막 장치(10)는, 적재대(14)의 외측 테두리의 하방에, 배기구(22h)를 구비한다. 배기구(22h)에는, 배기 장치(52)가 접속된다. 성막 장치(10)는, 배기 장치(52)의 동작을 제어함으로써, 처리실(C) 내의 압력을, 목적으로 하는 압력으로 유지한다.
처리실(C)은, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 축선 X를 중심으로 하는 원주 상에 배열된 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함한다. 기판 적재 영역(14a)에 적재된 기판(W)은, 적재대(14)의 회전에 수반하여, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 순서대로 통과한다.
[유닛(U)(샤워 헤드) 및 가스 공급 배기 기구의 구성의 일례]
또한, 제1 영역(R1)의 상방에는, 예를 들어 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 적재대(14)의 상면에 대면하도록, 가스의 공급 및 배기를 행하는 유닛(U)이 배치된다. 유닛(U)은, 제1 부재(M1), 제2 부재(M2), 제3 부재(M3) 및 제4 부재(M4)가 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 유닛(U)은, 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)의 하면에 맞닿도록 처리 용기(12)에 설치된다.
유닛(U)에는, 제1 영역(R1)에 원하는 가스를 공급해서 배기하기 위한 가스 공급 배기 기구가 설치된다. 가스 공급 배기 기구는, 예를 들어 제1 가스 공급부(16), 배기부(18) 및 제2 가스 공급부(20)를 구비한다.
[제1 가스 공급부(16)의 구성의 일례]
제1 가스 공급부(16)는, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 내측 가스 공급부(161), 제1 중간 가스 공급부(162) 및 제1 외측 가스 공급부(163)를 갖는다. 또한, 제1 가스 공급부(16)는, 예를 들어 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 내측 가스 공급부(164), 제2 중간 가스 공급부(165) 및 제2 외측 가스 공급부(166)를 갖는다. 또한, 제1 가스 공급부(16)는, 예를 들어 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제3 내측 가스 공급부(167), 제3 중간 가스 공급부(168) 및 제3 외측 가스 공급부(169)를 갖는다.
유닛(U)에는, 예를 들어 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제2 부재(M2) 내지 제4 부재(M4)를 관통하는 가스 공급로(161p), 가스 공급로(162p) 및 가스 공급로(163p)가 형성되어 있다. 가스 공급로(161p)는, 상단이 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)에 형성된 가스 공급로(121p)에 접속된다. 가스 공급로(121p)에는, 밸브(161v) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기(161c)를 통해서, 제1 전구체 가스의 가스 공급원(16g)이 접속된다. 제1 전구체 가스는, 프로세스 가스의 일례이다. 또한, 가스 공급로(161p)의 하단은, 제1 부재(M1)와, 제2 부재(M2)의 사이에 형성되고, 예를 들어 O링 등의 탄성 부재(161b)로 둘러싸인 버퍼 공간(161d)에 접속된다. 버퍼 공간(161d)에는, 제1 부재(M1)에 설치된 내측 분사부(161a)의 분사구(16h)가 접속된다.
또한, 가스 공급로(162p)는, 상단이 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)에 형성된 가스 공급로(122p)에 접속된다. 가스 공급로(122p)에는, 밸브(162v) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기(162c)를 통해서, 제1 전구체 가스의 가스 공급원(16g)이 접속된다. 또한, 가스 공급로(162p)의 하단은, 제1 부재(M1)와, 제2 부재(M2)와의 사이에 형성되고, 예를 들어 O링 등의 탄성 부재(162b)로 둘러싸인 버퍼 공간(162d)에 접속된다. 버퍼 공간(162d)에는, 제1 부재(M1)에 설치된 중간 분사부(162a)의 분사구(16h)가 접속된다.
또한, 가스 공급로(163p)는, 상단이 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)에 형성된 가스 공급로(123p)에 접속된다. 가스 공급로(123p)에는, 밸브(163v) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기(163c)를 통해서, 제1 전구체 가스의 가스 공급원(16g)이 접속된다. 또한, 가스 공급로(163p)의 하단은, 제1 부재(M1)와, 제2 부재(M2)의 사이에 형성되고, 예를 들어 O링 등의 탄성 부재(163b)로 둘러싸인 버퍼 공간(163d)에 접속된다. 버퍼 공간(163d)에는, 제1 부재(M1)에 설치된 외측 분사부(163a)의 분사구(16h)가 접속된다.
제1 내측 가스 공급부(161)의 버퍼 공간(161d), 제1 중간 가스 공급부(162)의 버퍼 공간(162d) 및 제1 외측 가스 공급부(163)의 버퍼 공간(163d)은, 예를 들어 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 독립된 공간을 형성한다. 그리고, 각각의 버퍼 공간을 지나는 제1 전구체 가스의 유량은, 유량 제어기(161c), 유량 제어기(162c) 및 유량 제어기(163c)에 의해 독립적으로 제어된다.
제1 가스 공급부(16)는, 상기와 같이 구성되는 제1 내측 가스 공급부(161), 제1 중간 가스 공급부(162) 및 제1 외측 가스 공급부(163)에 의해, 제1 영역(R1)에 제1 전구체 가스를 공급한다.
또한, 제1 가스 공급부(16)는, 제2 내측 가스 공급부(164), 제2 중간 가스 공급부(165) 및 제2 외측 가스 공급부(166)에 의해, 제1 영역(R1)에 퍼지 가스를 공급한다. 제2 내측 가스 공급부(164)는, 밸브(164v) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기(164c)를 구비한다. 밸브(164v) 및 유량 제어기(164c)를 통해서, 퍼지 가스의 가스 공급원(16i)이 가스 공급로(121p)에 접속된다. 또한, 제2 중간 가스 공급부(165)는, 밸브(165v) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기(165c)를 구비한다. 밸브(165v) 및 유량 제어기(165c)를 통해서, 퍼지 가스의 가스 공급원(16i)이 가스 공급로(122p)에 접속된다. 또한, 제2 외측 가스 공급부(166)는, 밸브(166v) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기(166c)를 구비한다. 밸브(166v) 및 유량 제어기(166c)를 통해서, 퍼지 가스의 가스 공급원(16i)이 가스 공급로(123p)에 접속된다.
또한, 제1 가스 공급부(16)는, 제3 내측 가스 공급부(167), 제3 중간 가스 공급부(168) 및 제3 외측 가스 공급부(169)에 의해, 제1 영역(R1)에 제2 전구체 가스를 공급한다. 제3 내측 가스 공급부(167)는, 밸브(167v) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기(167c)를 구비한다. 밸브(167v) 및 유량 제어기(167c)를 통해서, 제2 전구체 가스의 가스 공급원(16j)이 가스 공급로(121p)에 접속된다. 또한, 제3 중간 가스 공급부(168)는, 밸브(168v) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기(168c)를 구비한다. 밸브(168v) 및 유량 제어기(168c)를 통해서, 제2 전구체 가스의 가스 공급원(16j)이 가스 공급로(122p)에 접속된다. 또한, 제3 외측 가스 공급부(169)는, 밸브(169v) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기(169c)를 구비한다. 밸브(169v) 및 유량 제어기(169c)를 통해서, 제2 전구체 가스의 가스 공급원(16j)이 가스 공급로(123p)에 접속된다.
제1 가스 공급부(16)가 구비하는 제2 내측 가스 공급부(164), 제2 중간 가스 공급부(165) 및 제2 외측 가스 공급부(166)는 각각, 제1 내측 가스 공급부(161), 제1 중간 가스 공급부(162) 및 제1 외측 가스 공급부(163)와 마찬가지로 기능한다. 또한, 제1 가스 공급부(16)가 구비하는 제3 내측 가스 공급부(167), 제3 중간 가스 공급부(168) 및 제3 외측 가스 공급부(169)도, 제1 내측 가스 공급부(161), 제1 중간 가스 공급부(162) 및 제1 외측 가스 공급부(163)와 마찬가지로 기능한다.
제1 전구체 가스는, 제1 영역(R1)을 통과하는 기판(W)의 표면에 Si막을 형성한다. 제1 전구체 가스는 예를 들어, 모노클로로실란, 디클로로실란(DCS), 트리클로로실란, 테트라클로로실란, 헥사클로로디실란(HCD) 등이다. 제1 전구체 가스는, 제1 영역(R1)에 공급되어, 제1 영역(R1)을 통과하는 기판(W)의 표면에, 제1 전구체 가스의 원자 또는 분자가 화학적으로 흡착된다.
또한, 제2 전구체 가스는, 제1 영역(R1)을 통과하는 기판(W)의 표면에 형성된 Si막을 질화함과 함께 탄소를 첨가한다. 이에 의해, Si막이 SiCN막으로 된다. 제2 전구체 가스는 예를 들어, 질소 및 탄소를 함유하는 가스이다. 제2 전구체 가스는 예를 들어, 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스이며, 예를 들어 200℃ 이상 550℃ 이하의 온도대에서 열분해되어 활성의 분해물을 발생한다. 제2 전구체 가스의 예에 대해서는 이후에 상세히 설명한다.
퍼지 가스는, 가스의 공급부로부터 프로세스 가스를 제거하기 위해서 사용된다. 퍼지 가스는 예를 들어, 화학적인 반응을 야기하지 않는 가스이다. 퍼지 가스는 예를 들어, 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스이다. 또한 예를 들어 퍼지 가스는, Ar 가스와 N2 가스의 혼합 가스이다.
상기한 바와 같이 유닛(U)에 있어서, 제1 가스 공급부(16)의 제1 내측 가스 공급부(161), 제1 중간 가스 공급부(162) 및 제1 외측 가스 공급부(163)는, 제1 전구체 가스를 제1 영역(R1) 내에 공급한다. 그리고, 제1 가스 공급부(16)의 제2 내측 가스 공급부(164), 제2 중간 가스 공급부(165) 및 제2 외측 가스 공급부(166)는, 퍼지 가스를 제1 영역(R1) 내에 공급한다. 그리고, 제1 가스 공급부(16)의 제3 내측 가스 공급부(167), 제3 중간 가스 공급부(168) 및 제3 외측 가스 공급부(169)는, 제2 전구체 가스를 제1 영역(R1) 내에 공급한다.
이와 같이, 제1 전구체 가스를 공급한 뒤, 퍼지 가스를 공급함으로써 가스 공급 배기 기구 내에 잔류한 가스를 제거할 수 있다. 이 때문에, 제1 전구체 가스와 제2 전구체 가스의 혼입을 방지하면서, 제1 영역(R1)에 복수 종류의 원하는 가스를 공급할 수 있다. 또한, 제1 전구체 가스와 제2 전구체 가스가 혼입되어도 성막 처리에 영향이 없는 경우에는, 복수의 가스 공급 배기 기구를 설치하지 않아도 된다. 예를 들어, 제1 내측 가스 공급부(161), 제1 중간 가스 공급부(162) 및 제1 외측 가스 공급부(163)에 의해, 복수 종류의 가스를 공급하도록 구성해도 된다.
[제2 가스 공급부(20)의 구성의 일례]
이어서, 제1 영역(R1)의 주연 부분에 퍼지 가스를 공급하는 제2 가스 공급부(20)에 대해서 설명한다.
유닛(U)에는, 예를 들어 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제4 부재(M4)를 관통하는 가스 공급로(20r)가 형성된다. 가스 공급로(20r)는, 상단이 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)에 형성된 가스 공급로(12r)에 접속된다. 가스 공급로(12r)에는, 밸브(20v) 및 유량 제어기(20c)를 통해서, 퍼지 가스의 가스 공급원(20g)이 접속된다.
가스 공급로(20r)의 하단은, 제4 부재(M4)의 하면과 제3 부재(M3)의 상면과의 사이에 형성된 공간(20d)에 접속된다. 또한, 제4 부재(M4)는, 제1 부재(M1) 내지 제3 부재(M3)를 수용하는 오목부를 형성한다. 오목부를 형성하는 제4 부재(M4)의 내측면과, 제3 부재(M3)의 외측면과의 사이에는 갭(20p)이 형성된다. 갭(20p)은 공간(20d)에 접속된다. 갭(20p)의 하단은, 분사구(20a)로서 기능한다.
이와 같이, 분사구(20a)가, 유닛(U)의 외측 테두리 근방에 형성되어 있기 때문에, 유닛(U)의 보다 중심 근방에 형성된 분사구(16h)로부터 분사되는 제1 전구체 가스 및 제2 전구체 가스가, 제1 영역(R1)의 밖으로 나오는 것이 방지된다.
[배기부(18)의 구성의 일례]
이어서, 제1 영역(R1)의 주연 부분으로부터 분사되는 퍼지 가스와, 제1 영역(R1)의 보다 중심 부분에서 분사되는 제1 전구체 가스, 제2 전구체 가스 및 퍼지 가스를, 배기하는 배기부(18)의 일례에 대해서 설명한다.
유닛(U)에는, 예를 들어 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제3 부재(M3) 및 제4 부재(M4)를 관통하는 배기로(18q)가 형성된다. 배기로(18q)는, 상단이 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)에 형성된 배기로(12q)와 접속된다. 배기로(12q)는, 진공 펌프 등의 배기 장치(34)에 접속된다. 또한, 배기로(18q)는, 하단이 제3 부재(M3)의 하면과, 제2 부재(M2)의 상면과의 사이에 형성된 공간(18d)에 접속된다.
제3 부재(M3)는, 제1 부재(M1) 및 제2 부재(M2)를 수용하는 오목부를 구비한다. 제3 부재(M3)가 구비하는 오목부를 구성하는 제3 부재(M3)의 내측면과, 제1 부재(M1) 및 제2 부재(M2)의 외측면과의 사이에는, 갭(18g)이 형성된다. 공간(18d)은 갭(18g)에 접속된다. 갭(18g)의 하단은, 배기구(18a)로서 기능한다.
이와 같이, 배기구(18a)를, 퍼지 가스가 분사되는 분사구(20a)와 제1 및 제2 전구체 가스 등이 분사되는 분사구(16h)와의 사이에 형성한다. 이 때문에, 퍼지 가스와 제1 및 제2 전구체 가스를 효율적으로 배기할 수 있다.
[분사부(16a)의 배치의 일례]
유닛(U)의 하면, 즉, 적재대(14)와 대향하는 면에는, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 축선 X로부터 이격되는 방향인 Y축 방향을 따라, 분사부(16a)가 설치된다. 처리실(C)에 포함되는 영역 중 분사부(16a)에 대면하는 영역이 제1 영역(R1)이다. 제1 영역(R1)은, 흡착, 반응 처리 영역의 일례이다. 분사부(16a)는, 적재대(14) 상의 기판(W)에 전구체 가스를 분사한다. 분사부(16a)는, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 내측 분사부(161a), 중간 분사부(162a) 및 외측 분사부(163a)를 갖는다.
내측 분사부(161a)는, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 축선 X로부터의 거리가 r1 내지 r2의 범위에 있는 환상의 영역 중, 유닛(U)의 하면에 포함되는 영역인 내측 환상 영역(A1) 내에 형성되어 있다. 또한, 중간 분사부(162a)는, 축선 X로부터의 거리가 r2 내지 r3의 범위에 있는 환상의 영역 중, 유닛(U)의 하면에 포함되는 영역인 중간 환상 영역(A2) 내에 형성되어 있다. 또한, 외측 분사부(163a)는, 축선 X로부터의 거리가 r3 내지 r4의 범위에 있는 환상의 영역 중, 유닛(U)의 하면에 포함되는 영역인 외측 환상 영역(A3) 내에 형성되어 있다.
외측 환상 영역(A3)의 외주의 반경(r4)은, 중간 환상 영역(A2)의 외주의 반경(r3)보다도 길다. 또한, 중간 환상 영역(A2)의 외주의 반경(r3)은, 내측 환상 영역(A1)의 외주의 반경(r2)보다도 길다. 내측 환상 영역(A1), 중간 환상 영역(A2) 및 외측 환상 영역(A3)은, 제1 환상 영역의 일례이다.
유닛(U)의 하면에 형성된 분사부(16a)가 Y축 방향으로 연장되는 범위인 r1부터 r4까지의 길이(L)는, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 직경(W1)의 기판(W)이 Y축을 통과하는 길이보다도, 축선 X측의 방향으로 소정 거리(ΔL) 이상 길고, 축선 X측과 반대인 방향으로 소정 거리(ΔL) 이상 길다. 소정 거리(ΔL)는, 축선 X의 방향에 있어서의 기판(W)과 유닛(U)과의 사이의 거리에 따라 결정된다. 본 실시 형태에서, 소정 거리(ΔL)는, 예를 들어 수 mm이다. 소정 거리(ΔL)는, 제2 거리의 일례이다.
내측 분사부(161a), 중간 분사부(162a) 및 외측 분사부(163a)는, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 복수의 분사구(16h)를 구비한다. 제1 및 제2 전구체 가스는, 각각의 분사구(16h)로부터 제1 영역(R1)에 분사된다. 제1 및 제2 전구체 가스가 제1 영역(R1)에 공급됨으로써, 제1 영역(R1)을 통과한 기판(W)의 표면에, 제1 및 제2 전구체 가스의 원자 또는 분자에 의해 막이 형성된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 내측 분사부(161a) 및 중간 분사부(162a)로부터 서로 다른 유량의 전구체 가스의 분사를 가능하게 하기 위하여, 예를 들어 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 내측 가스 공급부(161)의 버퍼 공간(161d)과 제1 중간 가스 공급부(162)의 버퍼 공간(162d)과의 사이에는, 탄성 부재(161b) 및 탄성 부재(162b)가 배치된다. 마찬가지로, 제1 중간 가스 공급부(162)의 버퍼 공간(162d)과 제1 외측 가스 공급부(163)의 버퍼 공간(163d)과의 사이에도, 탄성 부재(162b) 및 탄성 부재(163b)가 배치된다. 그 때문에, 본 실시 형태에서의 유닛(U)에서는, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 내측 분사부(161a)에 포함되는 분사구(16h)와 중간 분사부(162a)에 포함되는 분사구(16h)와의 사이에는, Y축 방향에 있어서, 탄성 부재(161b) 및 탄성 부재(162b)가 배치되는 영역 분의 간극(예를 들어 수 밀리 정도)이 존재한다. 마찬가지로, 중간 분사부(162a)에 포함되는 분사구(16h)와 외측 분사부(163a)에 포함되는 분사구(16h)와의 사이에는, Y축 방향에 있어서, 탄성 부재(162b) 및 탄성 부재(163b)가 배치되는 영역 분의 간극(예를 들어 수 밀리 정도)이 존재한다.
제1 영역(R1)의 상방에는, 예를 들어 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 적재대(14)의 상면에 대면하도록, 배기부(18)의 배기구(18a)가 형성되어 있다. 배기구(18a)는, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 분사부(16a)의 주위를 둘러싸도록, 유닛(U)의 하면에 형성되어 있다. 배기구(18a)는, 진공 펌프 등의 배기 장치(34)의 동작에 의해, 배기구(18a)를 통해서 처리실(C) 내의 가스를 배기한다.
제1 영역(R1)의 상방에는, 예를 들어 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 적재대(14)의 상면에 대면하도록, 제2 가스 공급부(20)의 분사구(20a)가 형성되어 있다. 분사구(20a)는, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 배기구(18a)의 주위를 둘러싸도록, 유닛(U)의 하면에 형성되어 있다. 제2 가스 공급부(20)는, 분사구(20a)를 통해서 제1 영역(R1)에 퍼지 가스를 분사한다. 제2 가스 공급부(20)에 의해 분사되는 퍼지 가스는, 예를 들어 Ar(아르곤) 등의 불활성 가스이다. 퍼지 가스가 기판(W)의 표면에 분사됨으로써, 기판(W)에 과잉으로 부착된 제1 및 제2 전구체 가스의 원자 또는 분자(잔류 가스 성분)가 기판(W)으로부터 제거된다. 이에 의해, 기판(W)의 표면에, 제1 및 제2 전구체 가스의 원자 또는 분자의 원자층 또는 분자층이 형성된다.
유닛(U)은, 분사구(20a)로부터 퍼지 가스를 분사하여, 배기구(18a)로부터 적재대(14)의 표면을 따라 퍼지 가스를 배기한다. 이에 의해, 유닛(U)은, 제1 영역(R1)에 공급된 제1 및 제2 전구체 가스가 제1 영역(R1) 밖으로 누출되는 것을 억제한다. 또한, 유닛(U)은, 분사구(20a)로부터 퍼지 가스를 분사해서 배기구(18a)로부터 적재대(14)의 면을 따라 퍼지 가스를 배기하므로, 제2 영역(R2)에 공급되는 개질 가스 또는 개질 가스의 라디칼 등이 제1 영역(R1) 내에 침입하는 것을 억제한다. 즉, 유닛(U)은, 제2 가스 공급부(20)로부터의 퍼지 가스의 분사 및 배기부(18)로부터의 배기에 의해, 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)을 분리한다.
[플라즈마 생성부(22)의 구성의 일례]
성막 장치(10)는, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이, 제2 영역(R2)의 상방인 상부 부재(12b)의 개구(AP)에, 적재대(14)의 상면에 대면하도록 설치된 플라즈마 생성부(22)를 구비한다. 플라즈마 생성부(22)는, 안테나(22a)와, 안테나(22a)에 마이크로파 및 개질 가스를 공급하는 동축 도파관(22b)을 갖는다. 상부 부재(12b)에는, 예를 들어 3개의 개구(AP)가 형성되고, 성막 장치(10)는 예를 들어 3개의 플라즈마 생성부(22)를 구비한다.
플라즈마 생성부(22)는, 제2 영역(R2)에, 개질 가스 및 마이크로파를 공급하여, 제2 영역(R2)에서 개질 가스의 플라즈마를 생성한다. 개질 가스의 플라즈마에 의해 생성된 활성종에 의해, 기판(W)의 표면에 형성된 질화막을 개질시킬 수 있다. 개질 가스로서는, 예를 들어 N2, NH3, Ar, H2, He 중 어느 하나의 가스, 또는, 이들 가스를 적절하게 혼합한 혼합 가스를 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 개질 가스로서 Ar이 사용되고, 개질 공정에서, Ar의 유량은, 예를 들어 150sccm이다.
플라즈마 생성부(22)는, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이, 개구(AP)를 폐색하도록 안테나(22a)를 기밀하게 배치한다. 안테나(22a)는, 천장판(40), 슬롯판(42) 및 지파판(44)을 갖는다. 천장판(40)은, 유전체로 형성된 대략 정삼각 형상의 부재이며, 예를 들어 알루미나 세라믹스 등으로 형성된다. 천장판(40)은, 그 하면이 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)에 형성된 개구(AP)로부터 제2 영역(R2)에 노출되도록 상부 부재(12b)에 의해 지지되어 있다. 천장판(40)의 하면에는, 천장판(40)의 두께 방향으로 관통하는 분사구(40d)가 형성된다.
천장판(40)의 상면에는, 슬롯판(42)이 배치된다. 슬롯판(42)은, 대략 정삼각 형상으로 형성된 판상의 금속제 부재이다. 슬롯판(42)에는, 축선 X의 방향에 있어서 천장판(40)의 분사구(40d)와 겹치는 위치에 개구가 형성되어 있다. 또한, 슬롯판(42)에는, 복수의 슬롯 쌍이 형성되어 있다. 각 슬롯 쌍에는, 서로 직교 또는 교차하는 2개의 슬롯 구멍이 포함되어 있다.
또한, 슬롯판(42)의 상면에는 지파판(44)이 설치되어 있다. 지파판(44)은, 유전체로 형성된 대략 정삼각 형상의 부재이며, 예를 들어 알루미나 세라믹스 등에 의해 형성된다. 지파판(44)에는, 동축 도파관(22b)의 외측 도체(62b)를 배치하기 위한 대략 원통 형상의 개구가 형성된다.
지파판(44)의 상면에는 금속제의 냉각 플레이트(46)가 설치된다. 냉각 플레이트(46)는, 그 내부에 형성된 유로를 유통하는 냉매에 의해, 지파판(44)을 통해서 안테나(22a)를 냉각한다. 냉각 플레이트(46)는, 도시하지 않은 스프링 등에 의해 지파판(44)의 상면에 가압되어 있고, 냉각 플레이트(46)의 하면은, 지파판(44)의 상면에 밀착되어 있다.
동축 도파관(22b)은, 중공의 대략 원통 형상의 내측 도체(62a) 및 외측 도체(62b)를 구비한다. 내측 도체(62a)는, 안테나(22a)의 상방으로부터 지파판(44)의 개구 및 슬롯판(42)의 개구를 관통한다. 내측 도체(62a) 내의 공간(64)은, 천장판(40)의 분사구(40d)에 연통하고 있다. 또한, 내측 도체(62a)의 상단에는, 밸브(62v) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어부(62c)를 통해서, 개질 가스의 가스 공급원(62g)이 접속된다. 밸브(62v)로부터 동축 도파관(22b)에 공급된 개질 가스는, 내측 도체(62a) 내의 공간(64)을 지나서 천장판(40)의 분사구(40d)로부터 제2 영역(R2)에 분사된다.
외측 도체(62b)는, 내측 도체(62a)의 외주면과, 외측 도체(62b)의 내주면과의 사이에 간극을 두고, 내측 도체(62a)를 둘러싸도록 설치된다. 외측 도체(62b)의 하단은, 냉각 플레이트(46)의 개구부에 접속된다.
성막 장치(10)는, 도파관(60) 및 마이크로파 발생기(68)를 갖는다. 마이크로파 발생기(68)가 발생한, 예를 들어 약 2.45GHz의 마이크로파는, 도파관(60)을 통해서 동축 도파관(22b)에 전파되고, 내측 도체(62a)와 외측 도체(62b)와의 간극을 전파한다. 그리고, 지파판(44) 내를 전파한 마이크로파는, 슬롯판(42)의 슬롯 구멍으로부터 천장판(40)에 전파되어, 천장판(40)으로부터 제2 영역(R2)에 방사된다.
또한, 제2 영역(R2)에는, 개질 가스 공급부(22c)로부터도 개질 가스가 공급된다. 개질 가스 공급부(22c)는 분사부(50b)를 갖는다. 분사부(50b)는, 예를 들어 개구(AP)의 주위에 연장되도록, 처리 용기(12)의 상부 부재(12b) 내측에 복수 설치된다. 분사부(50b)는, 가스 공급원(50g)으로부터 공급된 개질 가스를 천장판(40)의 하방의 제2 영역(R2)을 향해서 분사한다. 분사부(50b)에는, 밸브(50v) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어부(50c)를 통해서, 개질 가스의 가스 공급원(50g)이 접속된다.
또한, 도 7에 나타내는 성막 장치(10)의 실시 형태에서는, 개질 가스 공급부(22c)를 설치해서 가스 공급원(62g)으로부터 공급되는 가스와는 상이한 가스를 공급할 수 있도록 하였다. 이렇게 구성함으로써, 복수 종류의 가스를 개질 가스로서 사용할 수 있다. 그러나 이것에 한정되지 않고, 성막 장치(10)는, 1종의 가스만이 공급되도록 구성해도 된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 개질 처리 이외에 사용하는 가스를 가스 공급원(62g) 또는 가스 공급원(50g)으로부터 공급하도록 구성해도 된다.
플라즈마 생성부(22)은 천장판(40)의 분사구(40d) 및 개질 가스 공급부(22c)의 분사부(50b)에 의해 제2 영역(R2)에 개질 가스를 공급하고, 안테나(22a)에 의해 제2 영역(R2)에 마이크로파를 방사한다. 이에 의해, 플라즈마 생성부(22)는, 제2 영역(R2)에서 개질 가스의 플라즈마를 생성한다.
또한, 후술하는 바와 같이, 제1 실시 형태에서는, SiCN막을 성막할 때, 퍼지 처리 및 개질 처리 중, 제2 영역(R2)에서 Ar 가스를 공급한다. 또한, SiOCN막을 성막할 때, 산소 분자를 기판에 공급하기 위해서 제2 영역(R2)에서 O2 가스를 공급하고, 퍼지 처리 및 개질 처리 중, 제2 영역(R2)에서 Ar 가스를 공급한다. 이를 위해, 상기 플라즈마 생성부(22)의 개질 가스 공급부(22c)로부터는 Ar 가스를 공급하고, 가스 공급원(62g)으로부터는 O2 가스를 공급하도록 구성해 두고, 제어부(70)(후술)로부터의 제어 신호에 따라서 공급하는 가스를 전환하도록 구성하면 된다.
또한, 성막 장치(10)는, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 성막 장치(10)의 각 구성 요소를 제어하기 위한 제어부(70)를 구비한다. 제어부(70)는, CPU(Central Processing Unit) 등의 제어 장치, 메모리 등의 기억 장치, 입출력 장치 등을 구비하는 컴퓨터이어도 된다. 제어부(70)는, 메모리에 기억된 제어 프로그램에 따라서 CPU가 동작함으로써, 성막 장치(10)의 각 구성 요소를 제어한다.
제어부(70)는, 적재대(14)의 회전 속도를 제어하는 제어 신호를 구동 장치(24a)에 송신한다. 또한, 제어부(70)는, 기판(W)의 온도를 제어하는 제어 신호를 히터(26)에 접속된 전원에 송신한다. 또한, 제어부(70)는, 제1 가스 공급부(16)에 의해 공급되는 제1 및 제2 전구체 가스 및 퍼지 가스의 유량을 제어하는 제어 신호를 밸브(161v 내지 169v) 및 유량 제어기(161c 내지 169c)에 송신한다. 또한, 제어부(70)는, 배기구(18a)에 접속된 배기 장치(34)의 배기량을 제어하는 제어 신호를 배기 장치(34)에 송신한다.
또한, 제어부(70)는, 퍼지 가스의 유량을 제어하는 제어 신호를 밸브(20v) 및 유량 제어기(20c)에 송신한다. 또한, 제어부(70)는, 마이크로파의 송신 전력을 제어하는 제어 신호를 마이크로파 발생기(68)에 송신한다. 또한, 제어부(70)는, 개질 가스 등의 유량을 제어하는 제어 신호를 밸브(50v), 밸브(62v), 유량 제어부(50c) 및 유량 제어부(62c)에 송신한다. 또한, 제어부(70)는, 배기구(22h)로부터의 배기량을 제어하는 제어 신호를 배기 장치(52)에 송신한다.
상술한 바와 같이 구성된 성막 장치(10)에 의해, 적재대(14)가 회전함에 수반하여 제1 가스 공급부(16)로부터 제1 전구체 가스가, 제1 영역(R1)을 통과하는 기판(W) 상에 분사되어, 제2 가스 공급부(20)에 의해 과잉으로 화학 흡착된 제1 전구체 가스가 기판(W)으로부터 제거된다. 그리고, 적재대(14)가 회전해서 기판(W)이 다시 제1 영역(R1)을 통과할 때, 제1 가스 공급부(16)로부터 제2 전구체 가스가 분사된다. 그리고, 기판(W)은, 적재대(14)의 회전에 수반하여 제2 영역(R2)을 통과할 때, 플라즈마 생성부(22)에 의해 생성된 개질 가스의 플라즈마에 노출된다. 성막 장치(10)는, 기판(W)에 대하여 상기 동작을 반복함으로써, 기판(W)에 소정의 두께의 막을 형성한다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 성막 장치(10)에 의해, 적재대(14)가 회전함에 수반하여, 제1 가스 공급부(16)로부터 제1 전구체 가스가, 제1 영역(R1)을 통과하는 기판(W) 상에 분사된다. 그리고, 적재대(14)가 회전해서 기판(W)이 다시 제1 영역(R1)을 통과할 때, 제1 가스 공급부(16)로부터 제2 전구체 가스가 제1 영역(R1)을 통과하는 기판(W) 상에 분사된다. 그리고, 적재대(14)의 회전에 수반하여 제2 영역(R2)을 기판(W)이 통과할 때, 플라즈마 생성부(22)로부터 공급되는 제3 가스(예를 들어 O2)가 기판(W) 상에 분사된다. 그리고, 적재대(14)의 회전에 수반하여 제2 영역(R2)을 기판(W)이 다시 통과할 때, 기판(W)은, 플라즈마 생성부(22)에 의해 생성된 개질 가스의 플라즈마에 노출된다. 성막 장치(10)는, 기판(W)에 대하여 상기 동작을 반복함으로써, 기판(W)에 소정의 두께의 막을 형성한다.
[제2 전구체 가스의 일례]
제1 실시 형태에서는, 제1 영역(R1) 내에서 제1 전구체 가스와 제2 전구체 가스를 공급함으로써, SiCN막이나 SiOCN막을 생성한다. 이때, SiCN막 및 SiOCN막의 생성에는, 열처리를 사용하고, 플라즈마는 사용하지 않고 질화를 실현할 수 있다.
그런데, 플라즈마를 사용하지 않고 SiC막을 질화하는 경우, 성막 온도를 낮게 한다. 그러나, 성막 온도가 예를 들어 630℃ 미만인 온도대가 되면, 플라즈마를 사용한 경우와 비교해서 성막 레이트가 급격하게 저하된다. 따라서, 성막 온도를 낮추면서 양호한 성막 레이트를 유지하기 위해서, 이하에 설명하는 가스를 제2 전구체 가스로서 사용할 수 있다.
이하, 제2 전구체 가스의 일례로서 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스를 설명한다. 당해 가스는, 질화제를 포함한다. 질화제는, 하기 화학식 (1)로 표현되는 질소와 탄소의 화합물이다.
[화학식 1]
Figure pat00001
화학식 (1)에서 R1, R2, R3은, 수소 원자 또는 치환기를 가져도 되는 탄소 원자수 1 내지 8의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기이다. 또한, 화학식 (1)로 표현되는 화합물은, 1,2,3-트리아졸계 화합물이다.
탄소 원자수 1 내지 8의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기로서는, 예를 들어
메틸기
에틸기
n-프로필기
이소프로필기
n-부틸기
이소부틸기
t-부틸기
n-펜틸기
이소펜틸기
t-펜틸기
n-헥실기
이소헥실기
t-헥실기
n-헵틸기
이소헵틸기
t-헵틸기
n-옥틸기
이소옥틸기
t-옥틸기
를 들 수 있다. 바람직하게는 메틸기, 에틸기, n-프로필기이다. 더욱 바람직하게는 메틸기이다.
또한, 치환기로서는, 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기로 치환되어 있는 직쇄상 또는 분지상의 모노알킬아미노기 또는 디알킬아미노기이어도 된다. 예를 들어,
모노메틸아미노기
디메틸아미노기
모노에틸아미노기
디에틸아미노기
모노프로필아미노기
모노이소프로필아미노기
에틸메틸아미노기
이다. 바람직하게는 모노메틸아미노기, 디메틸아미노기이다. 더욱 바람직하게는 디메틸아미노기이다.
또한, 치환기로서는, 탄소 원자수 1 내지 8의 직쇄상 또는 분지상의 알콕시기이어도 된다. 예를 들어,
메톡시기
에톡시기
프로폭시기
부톡시기
펜톡시기
헥실옥시기
헵틸옥시기
옥틸옥시기
이다. 바람직하게는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기이다. 더욱 바람직하게는 메톡시기이다.
또한, 화학식 (1)로 표현되는 구체적인 화합물의 예로서는,
1H-1,2,3-트리아졸
1-메틸-1,2,3-트리아졸
1,4-디메틸-1,2,3-트리아졸
1,4,5-트리메틸-1,2,3-트리아졸
1-에틸-1,2,3-트리아졸
1,4-디에틸-1,2,3-트리아졸
1,4,5-트리에틸-1,2,3-트리아졸
이다. 또한, 이들 화합물은, 단독 또는 2종 이상을 혼합해서 사용해도 된다.
상기와 같은 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스를 제2 전구체 가스로서 사용한 경우, 1,2,3-트리아졸계 화합물이 N 원자와 C 원자를 함유하고 있기 때문에, 질화와 C의 첨가를, 1종의 화합물에 의해 동일한 공정에서 동시에 실행할 수 있다. 이 때문에, Si막을 탄화하는 공정이나 SiN막을 탄화하는 공정이 불필요해져, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기와 같은 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스를 제2 전구체 가스로서 사용한 경우, 성막 온도를 낮추어도 양호한 성막 레이트를 유지할 수 있다.
1,2,3-트리아졸계 화합물은, 5원환 내에 "N=N-N" 결합을 포함하고 있다. 이 결합 중 "N=N"의 부분은, 질소(N2, N≡N)가 되려고 분해하는 성질이 있다. 이 때문에, 1,2,3-트리아졸계 화합물은, 통상의 개환 개열과 달리, 다수의 개소에서 개열·분해를 일으키는 특성이 있다. 즉, "N≡N"을 발생하기 위해서, 화합물 내에 전자적 불포화 상태가 일어난다. 이렇게 1,2,3-트리아졸계 화합물이 개열·분해함으로써 얻어진 분해물은 활성이다. 이 때문에, 성막 온도가 저온, 예를 들어 200℃ 이상 550℃ 이하의 온도대에서도, Si막을 질화하는 것, 나아가 C를 첨가하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기와 같은 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스를 사용해서 성막한 경우, C 리치한 SiCN막을 생성할 수 있다. 또한, C의 첨가량을, 1,2,3-트리아졸계 화합물의 유량을 조정해서 조절할 수 있다. 이 때문에, C 리치한 막을 생성한 뒤에 플라즈마를 사용해서 개질 처리를 실시하여, 용이하게 탈리되는 C를 제거한 상태에서, 또한 성막 처리를 실시하여, 막질을 향상시킬 수 있다.
[제1 실시 형태에서의 성막 처리의 흐름의 일례(SiCN막의 경우)]
이어서, 도 8을 참조하여, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)에 의한 SiCN막의 성막 처리의 흐름의 일례에 대해서 설명한다. 도 8은, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)에서 실시되는 SiCN막의 성막 처리의 일례의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
또한, 도 8에 나타내는 성막 처리에 있어서, 기판(W)으로서는, 표면에 SiO2막이 형성된 실리콘 웨이퍼를 사용해도 된다. 단, 기판(W) 상에 형성되는 막은 SiO2막에 한하지 않고, SiCN막을 성막하는 것이 가능한 막이면 된다. 제1 전구체 가스인 Si 원료 가스는 HCD를 사용할 수 있다. 제2 전구체 가스로서는, 위에서 설명한 1H-1,2,3-트리아졸을 탄소 함유 질화제로서 함유하는 가스를 사용할 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 기판(W)에 SiCN막을 형성하는 경우, 먼저, 기판(W)을 기판 적재 영역(14a)에 적재하여, 성막 장치(10)의 동작을 개시한다. 즉, 제어부(70)에 의해 성막 장치(10)의 제어가 개시된다. 먼저, 적재대(14)가 회전함에 수반하여, 기판(W)이 제1 영역(R1)에 들어간다. 이때, 제1 가스 공급부(16)에서는, 제1 영역(R1)에 제1 전구체 가스가 공급되도록 각 밸브 및 유량 제어기가 제어된다. 그리고, 제1 가스 공급부(16)(제1 내측 가스 공급부(161), 제1 중간 가스 공급부(162) 및 제1 외측 가스 공급부(163))에 의해 제1 전구체 가스가 공급되어 기판(W)에 대하여 분사된다(스텝 S701). 제1 전구체 가스는 Si 원료 가스이다. 스텝 S701에 의해 기판(W) 상에 Si막이 형성된다.
기판(W)이 제1 영역(R1)을 지나가면, 제1 가스 공급부(16)에서 퍼지 가스가 공급되도록 각 밸브 및 유량 제어기가 제어된다. 그리고, 제1 가스 공급부(16)의 공급계에 잔류하는 제1 전구체 가스가 퍼지된다(스텝 S702).
그리고, 기판(W)이 다시 제1 영역(R1)에 들어가면, 제1 가스 공급부(16)는 제2 전구체 가스를 공급하도록 각 밸브 및 유량 제어기가 제어된다. 그리고, 제1 가스 공급부(16)(제3 내측 가스 공급부(167), 제3 중간 가스 공급부(168) 및 제3 외측 가스 공급부(169))는 제2 전구체 가스를 공급하여, 기판(W)에 대하여 분사한다(스텝 S703). 제2 전구체 가스는 예를 들어, 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스이다. 스텝 S703에 의해, 기판(W) 상에 SiCN막이 형성된다.
그리고, 기판(W)이 제1 영역(R1)을 지나가면, 제1 가스 공급부(16)에서 퍼지 가스가 공급되도록 각 밸브 및 유량 제어기가 제어된다. 그리고, 제1 가스 공급부(16)의 공급계에 잔류하는 제2 전구체 가스가 퍼지된다(스텝 S704).
이어서, 성막 장치(10), 즉 제어부(70)는, 스텝 S701부터 S704까지의 공정이 소정 횟수 실행되었는지 여부를 판정한다(스텝 S705). 제어부(70)가 소정 횟수 실행되지 않았다고 판정한 경우(스텝 S705, "아니오"), 처리는 다시 스텝 S701로 돌아가서 제1 가스 공급부(16)에 의한 제1 전구체 가스의 공급이 행하여진다. 한편, 제어부(70)가 소정 횟수 실행되었다고 판정한 경우(스텝 S705, "예"), 제어부(70)는, 플라즈마 생성부(22)에 개질 가스를 공급시켜서 플라즈마 큐어(개질 처리)를 실행한다(스텝 S706). 그리고, 제어부(70)는, 플라즈마 큐어가 소정 횟수 실행되었는지 여부를 판정한다(스텝 S707). 소정 횟수 실행되지 않았다고 판정한 경우(스텝 S707, "아니오"), 제어부(70)는, 다시 스텝 S701의 처리를 실행하도록 성막 장치(10)를 제어한다. 한편, 소정 횟수 실행되었다고 판정한 경우(스텝 S707, "예"), 제어부(70)는 처리를 종료한다.
이렇게 제1 전구체 가스, 제2 전구체 가스를 제1 영역(R1) 내에서 공급하고, 개질 처리를 위한 개질 가스를 제2 영역(R2)에서 공급한다. 즉, 서멀 처리와 플라즈마에 의한 개질 처리를 조합해서 세미 배치 장치에서 실현한다. 또한, 플라즈마 생성부(22)에서는, 플라즈마 큐어를 실행하지 않을 때는 Ar 가스를 공급 배기해서 퍼지를 실행하도록 구성해도 된다. 또한, 유닛(U)에서는, 처리 중에 상시적으로, 배기부(18) 및 제2 가스 공급부(20)이 동작하여, 제1 영역(R1) 내로부터의 제1 및 제2 전구체 가스의 유출이나, 제1 영역(R1)에의 플라즈마의 혼입을 방지한다.
도 9는, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)에서 실시되는 SiCN막의 성막 처리의 일례의 흐름을 설명하기 위한 개략도이다. 도 9를 참조하여 성막 장치(10)에서의 SiCN막의 성막 처리의 일례에 대해서 더 설명한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 성막 처리가 개시되면, 먼저 적재대(14)의 1회전째에 제1 가스 공급부(16)에 의해 제1 전구체 가스인 Si 원료 가스, 즉 DCS가 기판(W) 상에 분사된다(도 9의 (1)). DCS가 분사될 때는, 제2 가스 공급부(20)에 의한 퍼지 가스의 공급 및 배기부(18)에 의한 배기도 행하여진다. 제1 영역(R1)을 통과한 기판(W)은, 플라즈마 영역, 즉 제2 영역(R2)을 통과한다. 이때, 플라즈마 생성부(22)는, 개질 플라즈마의 생성 및 공급은 행하지 않고, 퍼지 가스로서 Ar 가스를 공급하도록 제어된다(도 9의 (1)). 1회전째의 처리에 의해, 기판(W) 상에는 Si막이 형성된다.
적재대(14)의 2회전째에 들어가면, 제1 가스 공급부(16)는, 제1 영역(R1)에 퍼지 가스를 공급하도록 제어된다(도 9의 (2)). 이 단계에서, 제1 가스 공급부(16)에서 퍼지 가스를 공급하는 것은, 제1 가스 공급부(16) 내에 잔존하고 있는 제1 전구체 가스를 퍼지하여, 3회전째에 공급하는 제2 전구체 가스와의 혼합을 방지하기 위해서이다. 플라즈마 영역에서는, 2회전째도 1회전째와 마찬가지로 Ar 가스를 공급해서 퍼지를 행한다.
3회전째에 들어가면, 제1 가스 공급부(16)는, 제1 영역(R1)에 제2 전구체 가스인 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스(C+N)를 공급한다(도 9의 (3)). 이에 의해, 기판(W) 상에 형성된 Si막이 질화됨과 함께 탄소가 기판(W)에 인입되어, SiCN막이 형성된다. 이때, 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스와 함께 암모니아(NH3)를 공급해도 된다. 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스와 함께 NH3를 공급함으로써, 성막 속도를 빠르게 할 수 있다. 특히, 제2 영역(R2)에서 증기압을 높게 해서 가스 유량을 높이는 것이 곤란한 경우, NH3를 사용함으로써 생산 효율을 높일 수 있다. 플라즈마 영역에서는, 3회전째도 1, 2회전째와 마찬가지로 Ar 가스를 공급해서 퍼지를 행한다.
4회전째는, 2회전째와 마찬가지로, 제1 가스 공급부(16)는, 제1 영역(R1)에 퍼지 가스로서 Ar 가스를 공급하여 퍼지를 실행한다. 플라즈마 영역에서도 마찬가지로 Ar 가스를 공급해서 퍼지를 행한다(도 9의 (4)).
소정의 막 두께의 SiCN막이 형성될 때까지, 도 9의 (1)부터 (4)까지의 처리를 반복해서 실행한다. 도 9의 예에서는, (1)부터 (4)까지의 처리를 N 사이클(N은 임의의 자연수) 실행한다.
도 9의 (1) 내지 (4)의 처리를 N 사이클 실행하여, 소정의 막 두께의 SiCN막이 형성되면, 다음 회전에서, 제1 영역(R1)에서는 제1 가스 공급부(16)에 의해 퍼지 가스를 공급한다. 또한, 플라즈마 영역, 즉 제2 영역(R2)에서는, 플라즈마 생성부(22)에 의해 개질 가스가 공급되어, 개질 가스의 플라즈마가 생성된다(도 9의 (5)). 그리고, 기판(W) 상에 형성된 SiCN막이, 개질 가스의 플라즈마에 노출됨으로써, 기판(W)에 대하여 충분히 흡착되지 않은 탄소 원자가 기판(W)으로부터 제거된다. 도 9의 (5)의 예에서는, 성막 장치(10)가 구비하는 3개의 플라즈마 생성부(22) 모두에서 개질 처리를 실행한다. 단, 이것에 한정되지 않고, 하나 또는 2개의 플라즈마 생성부(22)에서만 개질 처리를 실행하고, 나머지 플라즈마 생성부(22)에서는 퍼지 가스를 공급하도록 구성해도 된다.
개질 처리가 끝나면 다음 회전 시에는, 2회전째 및 4회전째와 마찬가지로, 제1 가스 공급부(16)는 퍼지 가스를 공급하고, 플라즈마 영역에서도 퍼지 가스의 공급을 행한다(도 9의 (6)). 그리고, 다시 (1)의 처리로 돌아가서 처리를 반복한다. 이와 같이, (1)부터 (4)까지의 SiCN막의 형성 처리를 반복해서 실행한 후, 플라즈마 큐어(도 9의 (5))에 의해 흡착이 불충분한 탄소 원자를 제거한다. 그리고, 다시 SiCN막의 형성 처리를 반복함으로써, 막에 충분히 흡착된 탄소 원자를 남겨서, 막질을 높일 수 있다. 또한, 플라즈마 큐어를 실행함으로써, 이미 흡착되어 있는 탄소 원자에 대해서도, SiCN막 내의 본딩의 상태를 강하게 해서 막질을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 도 9 중, Ex로 나타내는 부분은 배기부이다.
[제1 실시 형태에서의 성막 처리의 흐름의 일례(SiOCN막의 경우(1))]
도 10은, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)에서 실시되는 SiOCN막의 성막 처리의 일례의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 기판(W)에 SiOCN막을 형성하는 경우, 먼저, 기판(W)을 기판 적재 영역(14a)에 적재하고, 성막 장치(10)의 동작을 개시한다. 즉, 제어부(70)에 의해 성막 장치(10)의 제어가 개시된다. 먼저, 적재대(14)가 회전함에 수반하여, 기판(W)이 제1 영역(R1)에 들어간다. 이때, 제1 가스 공급부(16)에서는, 제1 영역(R1)에 제1 전구체 가스가 공급되도록 각 밸브 및 유량 제어기가 제어된다. 그리고, 제1 가스 공급부(16)에 의해 제1 전구체 가스가 공급되어 기판(W)에 대하여 분사된다(스텝 S901). 제1 전구체 가스는, 예를 들어, DCS 등의 Si 원료 가스이다. 스텝 S901에 의해, 기판(W) 상에 Si막이 형성된다.
기판(W)이 제1 영역(R1)을 지나가면, 제1 가스 공급부(16)에서 퍼지 가스가 공급되도록 각 밸브 및 유량 제어기가 제어된다. 그리고, 제1 가스 공급부(16)의 공급계에 잔류하는 제1 전구체 가스가 퍼지된다(스텝 S902). 그리고, 기판(W)이 다시 제1 영역(R1)에 들어가면, 제1 가스 공급부(16)는, 제2 전구체 가스를 공급하도록 각 밸브 및 유량 제어기가 제어된다. 그리고, 제1 가스 공급부(16)는, 제2 전구체 가스를 공급하여, 기판(W)에 대하여 분사한다(스텝 S903). 제2 전구체 가스는 예를 들어, 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스이다. 스텝 S903에 의해, 기판(W) 상에 SiCN막이 형성된다.
그리고, 기판(W)이 제1 영역(R1)을 지나가면, 제1 가스 공급부(16)에서 퍼지 가스가 공급되도록 각 밸브 및 유량 제어기가 제어된다. 그리고, 제1 가스 공급부(16)의 공급계에 잔류하는 제2 전구체 가스가 퍼지된다(스텝 S904).
이어서, 성막 장치(10), 즉 제어부(70)는, 스텝 S901부터 S904까지의 공정이 소정 횟수 실행되었는지 여부를 판정한다(스텝 S905). 제어부(70)가 소정 횟수 실행되지 않았다고 판정한 경우(스텝 S905, "아니오"), 처리는 다시 스텝 S901로 돌아가서 제1 가스 공급부(16)에 의한 제1 전구체 가스의 공급이 행하여진다. 한편, 제어부(70)가 소정 횟수 실행되었다고 판정한 경우(스텝 S905, "예"), 제어부(70)는, 플라즈마 영역, 즉 제2 영역(R2)에서 플라즈마 생성부(22)로부터 제3 가스를 공급시킨다(스텝 S906). 여기에서는, 제3 가스로서 O2 가스를 공급한다. 스텝 S906에 의해, 기판(W) 상에 SiOCN막이 형성된다.
여기서, 플라즈마 영역에서의 공급 가스의 전환에 대해서는, 예를 들어 가스 공급원(62g)으로부터 Ar 가스를 공급시키고, 가스 공급원(50g)으로부터 O2 가스를 공급시키도록 플라즈마 생성부(22)를 구성한다. 그리고, 상이한 종류의 가스 공급 타이밍을 적재대(14)의 회전에 맞춰서 제어하도록 하면 된다. 그리고, 다음 회전 시에, 플라즈마 영역에서 플라즈마 생성부(22)로부터 퍼지 가스를 공급시켜서 퍼지를 실행한다(스텝 S907).
이어서, 제어부(70)는, 스텝 S906 및 S907의 처리를 소정 횟수 실행했는지 여부를 판정한다(스텝 S908). 제어부(70)는 소정 횟수 실행하지 않았다고 판정한 경우(스텝 S908, "아니오"), 스텝 S906으로 돌아가서 처리를 반복시킨다. 한편, 제어부(70)는, 소정 횟수 실행했다고 판정한 경우(스텝 S908, "예"), 플라즈마 생성부(22)에 의한 개질 가스의 공급을 실행시킴으로써 플라즈마 큐어를 실행한다(스텝 S909). 개질 가스로서는 예를 들어 Ar 가스를 공급한다. 또한, 다음 회전 시에, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 양쪽에서 퍼지 가스를 공급한다(스텝 S910). 그리고, 제어부(70)는, 플라즈마 큐어가 소정 횟수 실행되었는지 여부를 판정한다(스텝 S911). 소정 횟수 실행되지 않았다고 판정한 경우(스텝 S911, "아니오"), 제어부(70)는, 다시 스텝 S901의 처리를 실행하도록 성막 장치(10)를 제어한다. 한편, 소정 횟수 실행되었다고 판정한 경우(스텝 S911, "예"), 제어부(70)는 처리를 종료한다. 이와 같이 하여, 기판(W) 상에 개질된 SiOCN막이 형성된다.
도 11은, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)에서 실시되는 SiOCN막의 성막 처리의 일례의 흐름을 설명하기 위한 개략도이다. 도 11의 (1) 내지 (4)에 나타내는 처리는, 도 9의 (1) 내지 (4)에 나타내는 처리와 마찬가지이다. 또한, 도 11의 (1)의 처리는, 도 10의 스텝 S901에 대응하고, 도 11의 (2)의 처리는 도 10의 스텝 S902의 처리에 대응한다. 또한, 도 11의 (3)의 처리는, 도 10의 스텝 903의 처리에 대응하고, 도 11의 (4)의 처리는, 도 10의 스텝 S904의 처리에 대응한다. 도 11의 (1) 내지 (4)에 나타내는 처리에 의해, 기판(W) 상에 SiCN막이 형성된다.
도 11의 예에서는, (1)부터 (4)까지의 처리를 N 사이클 반복 실행한다. 그리고, N 사이클의 실행이 완료되면, 이어서 도 11의 (5)에 도시한 바와 같이, 제1 영역(R1)에서는 Ar 가스를 공급해서 퍼지를 실행한다. 또한, 제2 영역(R2)에서는 플라즈마 생성부(22)에 의해 Ar 가스와 O2 가스를 공급하여, 기판(W)에 산소 원자를 흡착시킨다. 그리고 다음 회전 시에는 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 양쪽에서 Ar 가스를 공급해서 퍼지를 실행한다(도 11의 (6)). 도 11의 (5) 및 (6)에 나타내는 처리는, (1) 내지 (4)의 처리와 마찬가지로, N 사이클 실행한다. 또한, 도 11의 (5), (6)의 처리는 도 10의 스텝 S906, S907에 대응한다.
도 11의 (5) 및 (6)의 처리가 N 사이클 완료되면, 이어서 제1 영역(R1)에서는 Ar 가스를 공급해서 퍼지를 실행하면서, 제2 영역(R2)에서는 플라즈마 큐어를 실행한다. 즉, 플라즈마 생성부(22)에 의해 개질 가스로서 Ar 가스를 공급하여, 개질 가스의 플라즈마를 생성해서 기판(W) 상에 형성된 SiOCN막을 큐어한다(도 11의 (7)). 다음 회전에서는 다시, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 양쪽에서 Ar 가스를 공급해서 퍼지를 실행한다(도 11의 (8)).
도 10 및 도 11의 예에서는, 먼저, Si 원료 가스의 공급과 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스의 공급을 소정 횟수 반복한다(도 10의 S901 내지 S904, 도 11의 (1) 내지 (4)). 이에 의해, 기판(W) 상에 SiCN막이 형성된다. 그 후, 산소를 포함하는 가스의 공급을 소정 횟수 반복한다(도 10의 S906, S907, 도 11의 (5), (6)). 이에 의해, 기판(W) 상에 SiOCN막이 형성된다. 이어서, 플라즈마 큐어를 실행함으로써, 이 단계에서는 아직 충분히 막 내에 고정되지 않은 탄소 원자를 제거한다(도 10의 S909, S910, 도 11의 (7), (8)). 그리고, 다시, 제1 및 제2 전구체 가스(Si 원료 가스 및 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스)의 공급 처리로 돌아가서, SiCN막의 형성 처리, 산소 원자의 공급 처리를 실행한다. 이와 같이 결합이 약한 탄소 원자를 제거해서 처리를 반복함으로써, 형성되는 막에 포함되는 원자간의 결합을 강화하여, 막질을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 11의 (5)의 예에서는, 3개의 플라즈마 생성부(22) 모두에서 Ar 가스 및 O2 가스를 공급하는 것으로 하였다. 단, 이것에 한정되지 않고, 흡착시키고자 하는 O2의 양에 따라서 O2 가스를 공급시키는 플라즈마 생성부(22)의 수를 조정할 수 있다.
[제1 실시 형태에서의 성막 처리의 흐름의 일례(SiOCN막의 경우(2))]
도 12는, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)에서 실시되는 SiOCN막의 성막 처리의 다른 예의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 도 12에 나타내는 스텝 S1101 내지 S1104, S1105, S1107 내지 S1108의 처리는, 도 10에 도시하는 스텝 S901 내지 S903, S906, S907, S909 내지 S911의 처리와 마찬가지이다. 도 10에 도시하는 처리와 도 12에 나타내는 처리는, 도 10의 처리에서는, SiCN막의 형성 처리의 횟수와 산소 원자의 공급 처리의 횟수를 별개로 판정하고 있었던 것에 반해, 도 12의 처리에서는, SiCN막의 형성 처리와 산소 원자의 공급 처리의 횟수를 통합해서 판정하는 점이다. 그 밖의 점에서는, 도 12의 처리는 도 10의 처리와 마찬가지이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 기판(W)에 SiOCN막을 형성하는 경우, 먼저, 기판(W)을 기판 적재 영역(14a)에 적재하여, 성막 장치(10)의 동작을 개시한다. 즉, 제어부(70)에 의해 성막 장치(10)의 제어가 개시된다. 먼저, 적재대(14)가 회전함에 수반하여, 기판(W)이 제1 영역(R1)에 들어간다. 이때, 제1 가스 공급부(16)에서는, 제1 영역(R1)에 제1 전구체 가스가 공급되도록 각 밸브 및 유량 제어기가 제어된다. 그리고, 제1 가스 공급부(16)에 의해 제1 전구체 가스가 공급되어 기판(W)에 대하여 분사된다(스텝 S1101). 제1 전구체 가스는 예를 들어, DCS 등의 Si 원료 가스이다.
기판(W)이 제1 영역(R1)을 지나가면, 제1 가스 공급부(16)에서 퍼지 가스가 공급되도록 각 밸브 및 유량 제어기가 제어된다. 그리고, 제1 가스 공급부(16)의 공급계에 잔류하는 제1 전구체 가스가 퍼지된다(스텝 S1102). 그리고, 기판(W)이 다시 제1 영역(R1)에 들어가면, 제1 가스 공급부(16)는, 제2 전구체 가스를 공급하도록 각 밸브 및 유량 제어기가 제어된다. 그리고, 제1 가스 공급부(16)는, 제2 전구체 가스를 공급하여, 기판(W)에 대하여 분사한다(스텝 S1103). 제2 전구체 가스는 예를 들어, 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스이다. 이에 의해 기판(W) 상에 SiCN막이 형성된다.
제어부(70)는, 제2 전구체 가스가 공급되는 회전 시에, 플라즈마 영역, 즉 제2 영역(R2)에서 플라즈마 생성부(22)에 의해 제3 가스(산소를 포함하는 가스)를 공급시킨다(스텝 S1104). 그리고, 다음 회전 시에, 제1 영역(R1)에서 제1 가스 공급부(16)로부터 퍼지 가스를 공급시키고, 플라즈마 영역에서 플라즈마 생성부(22)로부터 퍼지 가스를 공급시킨다(스텝 S1105). 이어서, 제어부(70)는, 스텝 S1101 내지 S1105의 처리를 소정 횟수 실행했는지 여부를 판정한다(스텝 S1106). 제어부(70)는, 소정 횟수 실행하지 않았다고 판정한 경우(스텝 S1106, "아니오"), 스텝 S1101로 돌아가서 처리를 반복시킨다. 한편, 제어부(70)는, 소정 횟수 실행했다고 판정한 경우(스텝 S1106, "예"), 플라즈마 생성부(22)에 의한 개질 가스의 공급을 실행시킴으로써 플라즈마 큐어를 실행한다(스텝 S1107). 또한, 다음 회전 시에, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 양쪽에서 퍼지 가스를 공급한다(스텝 S1108). 그리고, 제어부(70)는, 플라즈마 큐어가 소정 횟수 실행되었는지 여부를 판정한다(스텝 S1109). 소정 횟수 실행되지 않았다고 판정한 경우(스텝 S1109, "아니오"), 제어부(70)는, 다시 스텝 S1101의 처리를 실행하도록 성막 장치(10)를 제어한다. 한편, 소정 횟수 실행되었다고 판정한 경우(스텝 S1109, "예"), 제어부(70)는 처리를 종료한다. 이와 같이 하여, 기판(W) 상에 SiOCN막이 형성된다.
도 13은, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)에서 실시되는 SiOCN막의 성막 처리의 다른 예의 흐름을 설명하기 위한 개략도이다. 도 13의 처리는, 제2 전구체 가스와 산소를 포함하는 가스(제3 가스)를 동일한 회전시에 공급하는 점에서, 도 11의 처리와 상이하다. 도 13의 (1), (2), (4) 내지 (6)의 처리는, 도 11의 (1), (2), (6) 내지 (8)의 처리와 마찬가지이다. 이하의 설명 중, 도 11의 처리와 동일한 처리에 대해서는 설명을 생략한다.
도 13의 처리에서는, (1), (2)의 처리에 의해 Si 원료 가스를 공급해서 퍼지를 실행하여 Si막을 형성한다. 그 다음 회전 시에, 제1 영역(R1)에서 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스를 공급하고, 제2 영역(R2)에서 Ar 가스와 O2 가스를 공급한다(도 13의 (3)). 이때도, 제1 영역(R1)의 제2 가스 공급부(20)와 배기부(18)를 동작시킴으로써, 제1 영역(R1) 내의 가스와 제2 영역(R2) 내의 가스가 서로 섞이지 않도록, 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)을 분리한다. 그리고, 다음 회전 시에, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 양쪽에서 퍼지 가스를 공급하여, 잔류 가스를 제거한다(도 13의 (4)).
도 13의 처리에서는 먼저, (1) 내지 (4)의 처리를 N 사이클 실행해서 SiOCN막을 형성한다. 그 후, 플라즈마 큐어를 실행한다(도 13의 (5)). 플라즈마 큐어에 의해, (1) 내지 (4)의 처리에 의해서는 충분히 흡착되지 않은 원자를 제거해서 충분히 결합하고 있는 원자만이 남도록 처리한다. 그 후, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 양쪽에서 Ar 가스로 퍼지를 실행한다(도 13의 (6)). 플라즈마 큐어의 처리 횟수가 소정의 횟수에 달하지 않았으면, 다시 (1)의 처리로 돌아가서 SiOCN막의 형성 처리를 반복한다. 이와 같이, 도 13의 처리에서도, 결합이 약한 원자를 제거해서 성막 처리를 반복함으로써, 형성되는 막에 포함되는 원자간의 결합을 강화하여, 막질을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서, 성막 처리를 실행할 때의 적재대(14)의 회전 속도는, 처리 내용에 따라 조정할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시하는 SiOCN막의 성막 처리에 있어서, (1), (2), (4) 내지 (8)의 처리는 12초 1회전으로 하고, (3)의 처리는 18초 1회전으로 하는 등의 조정이 가능하다. 이에 의해, 각 회전시에 실행되는 처리를 확실하게 실행해서 다음 회전 시의 처리로 이어질 수 있다.
[제1 실시 형태의 효과]
상기한 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법은, 처리 용기 내의 피처리 기판에 질화막을 형성하는 성막 방법이다. 제1 실시 형태에 따른 성막 방법은, 처리 용기 내의 피처리 기판에, 제1 전구체 가스를 공급하는 제1 반응 공정과, 처리 용기 내의 피처리 기판에, 제2 전구체 가스를 공급하는 제2 반응 공정과, 처리 용기 내에 개질 가스를 공급함과 함께, 안테나로부터 마이크로파를 공급함으로써, 피처리 기판의 바로 위에 개질 가스의 플라즈마를 생성하고, 생성한 플라즈마에 의해, 제1 및 제2 전구체 가스에 의한 제1 및 제2 반응 공정 후의 피처리 기판의 표면을 플라즈마 처리하는 개질 공정을 포함한다. 이와 같이, 2종류의 전구체 가스를 별개로 기판 상에 분사해서 성막한 후, 개질 가스의 플라즈마를 생성하고, 생성한 플라즈마에 기판을 노출한다. 이 때문에, 생성된 막 내의 재료 중, 결합 상태가 약한 재료를 제거하고, 결합 상태가 강한 재료만을 남길 수 있다. 이 때문에, 생성하는 질화막의 막질을 향상시킬 수 있다. 또한, 플라즈마를 사용해서 막의 개질을 실현함으로써, 막에 대한 대미지를 억제하면서 개질을 실현할 수 있다. 또한, 각 재료의 기판에의 흡착 확률이나 플라즈마에 의한 개질은, 처리 조건의 조정에 의해, 원하는 레벨을 실현할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서, 제1 전구체 가스는 규소를 함유하고, 제2 전구체 가스는 탄소 원자 및 질소 원자를 함유한다. 이 때문에, 상기 성막 방법에 의해 SiCN막을 생성하고, 실리콘과의 결합이 약한 탄소 원자를 제거하면서, 결합 상태가 강한 탄소 원자를 남길 수 있다. 또한, 플라즈마를 사용한 개질 처리에 의해, 탄소 원자의 결합 상태를 개선하는 것을 기대할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서, 개질 공정은, 제1 반응 공정 및 제2 반응 공정이 소정 횟수 반복 실시될 때마다 1회 실시된다. 이 때문에, 개질 공정에 의해 결합 상태가 약한 재료를 제거한 뒤, 또한 제1 및 제2 전구체 가스에 의한 제1 및 제2 반응 공정을 실시하여, 막에 함유되는 재료의 양을 조정함과 함께, 막 내의 재료의 결합 상태를 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 반응 공정 및 제2 반응 공정을 반복하는 횟수와, 개질 공정의 실시 횟수를 조정함으로써, 막질을 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법은, 처리 용기 내의 피처리 기판에 제3 가스를 공급하는 제3 반응 공정과, 제1 반응 공정, 제2 반응 공정 및 제3 반응 공정의 실시 후, 개질 공정의 실시 전에 실시되어, 제1, 제2 전구체 가스 및 제3 가스를 공급하는 기구를 퍼지하는 제거 공정을 더 포함한다. 이 때문에, 제1 반응 공정 및 제2 반응 공정에서 기판에 성막하기 위한 재료와는 상이한 종류의 재료를 제3 반응 공정에서 기판에 공급할 수 있다. 또한, 개질 공정을 실시하기 전에, 제1 반응 공정, 제2 반응 공정, 제3 반응 공정에서 성막에 사용한 가스를 퍼지함으로써, 이종의 가스가 혼합되거나, 개질 가스의 플라즈마와 다른 가스가 혼합되거나 하는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 복수 종류의 가스를 사용하여, 용이하게 성막 처리를 실시할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서, 제1 전구체 가스는, 모노클로로실란, 디클로로실란, 트리클로로실란, 테트라클로로실란 및 헥사클로로디실란 중 어느 하나를 함유한다. 이에 의해, 제1 반응 공정에서 기판 상에 Si막을 형성할 수 있다. 또한, 제2 반응 공정 및 제3 반응 공정에서 기판에 성막하기 위한 재료를, 예를 들어 탄소, 질소, 산소 등으로 해서, SiOCN막, SiCN막 등을 형성할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서, 제2 전구체 가스는, 암모니아와 함께 처리 용기 내에 공급된다. 이 때문에, 예를 들어 제2 전구체 가스로서, 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스를 사용한 경우 등에, 성막 온도를 저온으로 억제하면서, 성막 속도를 빠르게 할 수 있다. 특히, 처리 용기 내의 증기압이 낮고 가스 유량이 적은 경우에도, 성막 속도를 빠르게 해서 생산 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 실리콘을 제1 반응 공정에서 흡착시켜, 질소나 탄소를 암모니아와 함께 제2 반응 공정에서 도입해서 성막을 행함으로써, 이종의 가스가 혼합되어 원하지 않는 반응이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서, 제2 전구체 가스는, 200℃ 이상 550℃ 이하의 온도에서 열분해된다. 이 때문에, 성막 온도를 낮게 억제해서 서멀 버짓을 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서, 개질 가스는, NH3 및 H2 가스의 혼합 가스이어도 된다. 이에 의해, 종래의 플라즈마 생성 처리를 실시하는 기구를 사용해서 막의 개질을 용이하게 실행할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치는, 세미 뱃치식의 성막 장치로 함으로써, 다수의 기판을 동시에 처리하는 뱃치식의 장치와 비교하여, 기판의 면 내, 면간에서의 막 두께나 조성의 편차를 저감시킬 수 있다. 또한, 세미 뱃치식의 성막 장치로 함으로써, 기판을 하나씩 처리하는 낱장식의 장치와 비교하여, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 샤워 헤드에 복수 종류의 가스를 공급하는 기구를 도입시킴으로써, 서로 다른 가스의 원하지 않는 혼합을 방지하면서, 용이하게 3원계의 성막을 실현할 수 있다.
(제2 실시 형태)
상기 제1 실시 형태에서는, 하나의 샤워 헤드와, 3개의 플라즈마 생성부(안테나)를 구비하는 세미 뱃치식의 성막 장치에 의해 성막 방법을 실현하는 것으로 하였다. 이어서, 제2 실시 형태로서, 2개의 샤워 헤드와, 2개의 플라즈마 생성부(안테나)를 구비하는 성막 장치에 대해서 설명한다.
제1 실시 형태에서는, 하나의 샤워 헤드로부터 복수 종류의 전구체 가스를 공급할 수 있도록 구성함과 함께, 가스 공급 배기 기구를 설치해서 가스의 혼합을 방지하였다. 또한, Ar 가스와 O2 가스를, 플라즈마 생성부에서 공급시킴으로써, 하나의 샤워 헤드와, 3개의 플라즈마 생성부에 의해, 복수 종류의 가스를 사용한 반응 처리와 플라즈마에 의한 개질 처리를 실현하였다.
이에 반해, 제2 실시 형태에서는, 2개의 샤워 헤드를 설치해서 서로 다른 전구체 가스를 서로 다른 샤워 헤드로부터 공급한다. 또한, 2개의 샤워 헤드를 서로 다른 크기로 형성함으로써, 각 전구체 가스에 포함되는 재료의 흡착, 반응 시간을 조정한다. 이 때문에, 각 재료의 처리에 사용하는 증기압이나, 각 재료의 흡착이나 반응에 필요로 하는 시간에 따라, 샤워 헤드의 크기를 조정하여, 흡착이나 반응의 처리 공간의 크기를 조정할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에서는, 2개의 샤워 헤드의 사이 및 주위에 퍼지 가스를 공급하는 구조를 마련하여, 2개의 샤워 헤드로부터 공급되는 가스의 혼합을 방지한다. 또한, 상기 구조에 의해, 2개의 샤워 헤드로부터 가스가 공급되는 영역에의 개질 가스의 플라즈마의 침입을 방지한다.
[제2 실시 형태에 따른 성막 장치(100)의 구성의 일례]
제2 실시 형태에 따른 성막 장치(100)에 대해서 설명한다. 성막 장치(100)의 구성은, 대략 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)와 마찬가지이다. 이하, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)와 상이한 점에 대해서 설명한다.
도 14는, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치(100)의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 15는, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치(100)의 일례를 나타내는 상면도이다. 도 16은, 도 15에 도시하는 성막 장치(100)로부터 처리 용기의 상부를 제거한 상태의 일례를 도시하는 평면도이다. 도 15 및 도 16에서의 A-A 단면이 도 14이다. 도 17은, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치(100)가 구비하는 샤워 헤드의 분사구의 배치의 일례를 도시하는 도면이다. 도 18은, 샤워 헤드의 분사구의 배치와 생성되는 막의 품질과의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 19는, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치(100)에서의 2 샤워 헤드의 구성을 도시하는 개략 단면도이다. 도 14 내지 도 19에 나타내는 성막 장치(100)는, 처리 용기(112), 적재대(114)를 구비한다. 또한, 성막 장치(100)는, 제1 가스 공급부(116A, 116B), 배기부(118A, 118B), 제2 가스 공급부(120) 및 플라즈마 생성부(122)을 구비한다.
도 14에 도시한 바와 같이, 성막 장치(100)는, 성막 장치(10)와 대략 마찬가지의 구성이다. 단, 성막 장치(100)는, 도 15 내지 도 19에 도시한 바와 같이, 2개의 플라즈마 생성부(122)(안테나(122a))와, 전구체 가스를 공급하기 위한 2개의 유닛(U1, U2), 즉 2개의 샤워 헤드를 구비한다. 이하, 2 샤워 헤드라고 할 때는, 유닛(U1, U2)에 의해 형성되는 구조 전체를 가리키는 것으로 한다.
도 14에 도시한 바와 같이, 성막 장치(100)의 처리 용기(112)는, 하부 부재(112a) 및 상부 부재(112b)를 갖는다. 또한, 성막 장치(100)는, 처리 용기(112)에 의해 형성되는 처리실(C)의 내부에, 적재대(114)를 구비한다. 적재대(114)는, 구동 기구(124)에 의해 축선 X를 중심으로 회전 구동된다. 구동 기구(124)는, 모터 등의 구동 장치(124a) 및 회전축(124b)을 갖고, 처리 용기(112)의 하부 부재(112a)에 설치된다.
처리 용기(112)의 내부 처리실(C)에는, 분사부(17a)(도 17 참조)를 구비한 유닛(U1) 및 분사부(17b)(도 17 참조)를 구비한 유닛(U2)이 설치된다. 유닛(U1, U2)은, 샤워 헤드의 일례이다. 유닛(U1, U2)의 상세는 후술한다.
또한, 성막 장치(100)는, 처리 용기(112) 내에 복수의 플라즈마 생성부(122)를 갖는다. 플라즈마 생성부(122)는 각각, 처리 용기(112)의 상방에, 마이크로파를 출력하는 안테나(122a)를 구비한다. 도 14 내지 도 16의 예에서는, 성막 장치(100)는, 2개의 플라즈마 생성부(122) 및 안테나(122a)를 갖는다. 단, 플라즈마 생성부(122) 및 안테나(122a)의 수는 2개에 한정되지 않고, 1개이어도 3개 이상이어도 된다.
성막 장치(100)는, 도 16에 도시한 바와 같이, 상면에 복수의 기판 적재 영역(114a)을 갖는 적재대(114)를 구비한다. 적재대(114)는, 대략 원판 형상의 부재이며, 상면에는 기판(W)을 적재하는 기판 적재 영역(114a)이 형성되어 있다(도 16의 예에서는 6개).
처리실(C)은, 도 16에 도시한 바와 같이, 축선 X를 중심으로 하는 원주 상에 배열된 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함한다. 기판 적재 영역(114a)에 적재된 기판(W)은, 적재대(114)의 회전에 수반하여, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 순차적으로 통과한다. 제1 영역(R1)은, 대략 유닛(U1) 및 유닛(U2)이 배치되는 위치에 대응한다. 또한, 제2 영역(R2)은, 대략 플라즈마 생성부(122)가 배치되는 위치에 대응한다.
성막 장치(100)는, 처리 용기(112)의 외측 테두리에, 게이트 밸브(G)를 구비한다. 또한, 성막 장치(100)는, 적재대(114)의 외측 테두리의 하방에, 배기구(122h)를 구비한다. 배기구(122h)에는, 배기 장치(152)가 접속되어, 처리실(C) 내의 압력을, 목적으로 하는 압력으로 유지한다.
성막 장치(100)는, 제2 영역(R2)의 상방인 상부 부재(112b)의 개구(AP)에, 적재대(114)의 상면에 대면하도록 설치된 플라즈마 생성부(122)를 구비한다. 플라즈마 생성부(122)는, 안테나(122a)와, 안테나(122a)에 마이크로파 및 개질 가스를 공급하는 동축 도파관(122b)을 갖는다. 상부 부재(112b)에는, 예를 들어 3개의 개구(AP)가 형성되고, 성막 장치(100)는, 예를 들어 2개의 플라즈마 생성부(122)를 구비한다. 플라즈마 생성부(122)는, 제2 영역(R2)에, 개질 가스 및 마이크로파를 공급하여, 제2 영역(R2)에서 개질 가스의 플라즈마를 생성한다.
동축 도파관(122b)의 내측 도체(262a)의 상단에는, 밸브(262v) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어부(262c)를 통해서, 개질 가스의 가스 공급원(262g)이 접속된다. 밸브(262v)로부터 동축 도파관(122b)에 공급된 개질 가스는, 제2 영역(R2)에 분사된다. 또한, 성막 장치(100)는, 도파관(260) 및 마이크로파 발생기(268)를 갖는다.
또한, 제2 영역(R2)에는, 개질 가스 공급부(122c)로부터도 개질 가스가 공급된다. 개질 가스 공급부(122c)는 분사부(150b)를 갖는다. 분사부(150b)는, 예를 들어 개구(AP)의 주위에 연장되도록, 처리 용기(112)의 상부 부재(112b) 내측에 복수 설치된다. 분사부(150b)는, 가스 공급원(150g)으로부터 공급된 개질 가스를 제2 영역(R2)을 향해서 분사한다. 분사부(150b)에는, 밸브(150v) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어부(150c)를 통해서, 개질 가스의 가스 공급원(150g)이 접속된다. 또한, 성막 장치(100)는 제어부(170)를 구비한다.
또한, 성막 장치(100)의 각 구성 요소는 특기하지 않는 한, 제1 실시 형태의 성막 장치(10)의 대응하는 구성 요소와 마찬가지로 구성되어 기능한다.
[제2 실시 형태의 샤워 헤드의 구성의 일례]
도 17 내지 도 19를 참조하여, 제2 실시 형태의 샤워 헤드의 구성에 대해서 더 설명한다. 도 17에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태의 샤워 헤드는, 제1 영역(R1)에 가스를 공급하는 2개의 샤워 헤드, 즉 유닛(U1, U2)을 구비한다. 유닛(U1 및 U2)의, 적재대(114)의 축선 X를 지나는 직경 방향 단면은, 모두 도 14에 도시하는 바와 같은 형상으로 된다. 그리고, 유닛(U1 및 U2)은, 적재대(114)의 둘레 방향(회전 방향)을 따라, 도 19에 도시하는 바와 같이 배치되어 있다.
도 19에 도시한 바와 같이, 유닛(U1) 및 유닛(U2)은, 제1 실시 형태의 유닛(U)과 마찬가지로, 제1 부재, 제2 부재, 제3 부재 및 제4 부재가 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 그러나, 제1 실시 형태의 유닛(U)과는 달리, 유닛(U1과 U2)은, 서로 다른 제1 부재, 제2 부재, 제3 부재에 의해 구성되고, 공통의 제4 부재에 의해 접속된다.
먼저, 유닛(U1)에서는, 기판(W)이 통과하는 처리 공간과 연통하는 분사구(116h)를 구비하는 제1 부재(M1a) 상에 제2 부재(M2a)가 배치된다. 제1 부재(M1a)와 제2 부재(M2a)의 사이에는, 전구체 가스가 공급되는 공간이 형성된다. 또한, 제2 부재(M2a) 상에 제3 부재(M3a)가 배치된다. 제2 부재(M2a)와 제3 부재(M3a)의 사이에는, 기판(W)이 통과하는 처리 공간과 연통하는 공간이 형성된다. 제2 부재(M2a)와 제3 부재(M3a)의 사이에 형성되는 공간과 처리 공간이 연통하는 부분에 의해, 배기구(118a)가 형성된다. 배기구(118a)는, 도 14에 도시한 바와 같이, 진공 펌프 등의 배기 장치(134A)에 접속된다.
한편, 유닛(U2)에서도 마찬가지로, 기판(W)이 통과하는 처리 공간과 연통하는 분사구(116h)를 구비하는 제1 부재(M1b) 상에 제2 부재(M2b)가 배치된다. 제1 부재(M1b)와 제2 부재(M2b)의 사이에는, 전구체 가스가 공급되는 공간이 형성된다. 또한, 제2 부재(M2b) 상에 제3 부재(M3b)가 배치된다. 제2 부재(M2b)와 제3 부재(M3b)의 사이에는, 기판(W)이 통과하는 처리 공간과 연통하는 공간이 형성된다. 제2 부재(M2b)와 제3 부재(M3b)의 사이에 형성되는 공간과 처리 공간이 연통하는 부분에 의해, 배기구(118b)가 형성된다. 배기구(118b)는, 도 14에 도시한 바와 같이, 진공 펌프 등의 배기 장치(134B)에 접속된다.
또한, 유닛(U1)을 구성하는 제3 부재(M3a)와 유닛(U2)을 구성하는 제3 부재(M3b)를 덮도록, 제4 부재(M4ab)가 배치된다. 제4 부재(M4ab)는, 유닛(U1) 및 유닛(U2)에 공통인 부재이다. 제3 부재(M3a)와 제4 부재(M4ab)의 사이 및 제3 부재(M3b)와 제4 부재(M4ab)의 사이에는 퍼지 가스가 공급되는 공간이 형성된다.
이어서, 도 14를 참조하면서, 유닛(U1) 및 유닛(U2)에서 공급되는 전구체 가스 등의 유통 경로에 대해서 설명한다. 또한, 도 14에는, 유닛(U2)의 단면 구조를 나타내지만, 유닛(U1)의 단면 구조도 마찬가지이다. 도 14 중, 괄호 내에는 유닛(U2)과 유닛(U1)이 별개의 대응하는 구성 요소를 구비하는 경우의, 유닛(U1)의 구성 요소의 참조 부호를 나타내고 있다.
유닛(U1)은, 유닛(U2)으로부터 독립된 제1 가스 공급부(116A)를 구비한다. 제1 가스 공급부(116A)는, 도 14에 도시하는 바와 같이 내측 가스 공급부(1161A), 중간 가스 공급부(1162A), 외측 가스 공급부(1163A)를 구비한다. 내측 가스 공급부(1161A), 중간 가스 공급부(1162A), 외측 가스 공급부(1163A)는 각각, 제1 실시 형태의 제1 내측 가스 공급부(161), 제1 중간 가스 공급부(162), 제1 외측 가스 공급부(163)와 마찬가지로 구성된다. 제1 가스 공급부(116A)는, 제4 부재(M4ab)와 제3 부재(M3a)를 관통하고, 제3 부재(M3a)와 제2 부재(M2a) 및 제1 부재(M1a)와의 사이에 형성되는 공간에 연통하는 가스 유로를 통해서 분사구(116h)로부터 제1 영역(R1)의 처리 공간에, 제1 전구체 가스(도 19 중 「A」로 나타냄)를 공급한다.
유닛(U1)은 또한, 유닛(U2)으로부터 독립된 배기부(118A)를 구비한다. 배기부(118A)의 구성은, 제1 실시 형태의 배기부(18)와 마찬가지이다. 배기부(118A)는, 상술한 배기 장치(134A)를 구비한다. 배기부(118A)는, 제4 부재(M4ab) 및 제3 부재(M3a)를 관통하여, 제3 부재(M3a)와 제2 부재(M2a)의 사이에 형성되는 공간에 연통하는 가스 유로를 통해서, 배기 구멍(118a)으로부터 처리 공간 내의 가스를 배기한다.
유닛(U1)은 또한, 유닛(U2)과 공통된 제2 가스 공급부(120)를 구비한다. 제2 가스 공급부(120)는, 제1 실시 형태의 제2 가스 공급부(20)와 마찬가지이지만, 유닛(U1 및 U2) 내의 가스 유로가, 제1 실시 형태의 유닛(U) 내의 가스 유로와 상이하다. 도 19에 도시한 바와 같이, 제2 가스 공급부(120)는, 제4 부재(M4ab)를 관통하여, 제4 부재(M4ab)와 제3 부재(M3a) 및 제3 부재(M3b)의 사이에 형성되는 가스 유로를 통해서 분사구(120a, 120b, 120ab)로부터 처리 공간(제1 영역(R1)) 내에 퍼지 가스(도 19 중 「P」로 나타냄)를 분사한다.
유닛(U2)은, 유닛(U1)으로부터 독립된 제1 가스 공급부(116B)를 구비한다. 제1 가스 공급부(116B)는, 도 14에 도시하는 바와 같이 내측 가스 공급부(1161B), 중간 가스 공급부(1162B), 외측 가스 공급부(1163B)를 구비한다. 내측 가스 공급부(1161B), 중간 가스 공급부(1162B), 외측 가스 공급부(1163B)는 각각, 제1 실시 형태의 제1 내측 가스 공급부(161), 제1 중간 가스 공급부(162), 제1 외측 가스 공급부(163)와 마찬가지로 구성된다. 제1 가스 공급부(116B)는, 제4 부재(M4ab)와 제3 부재(M3b)를 관통하여, 제3 부재(M3b)와 제2 부재(M2b) 및 제1 부재(M1b)와의 사이에 형성되는 공간에 연통하는 가스 유로를 통해서 제1 영역(R1) 내의 처리 공간에, 제2 전구체 가스(도 19 중 「B」로 나타냄)를 공급한다.
유닛(U2)은 또한, 유닛(U1)으로부터 독립된 배기부(118B)를 구비한다. 배기부(118B)의 구성은, 제1 실시 형태의 배기부(18)와 마찬가지이다. 배기부(118B)는, 상술한 배기 장치(134B)를 구비한다. 배기부(118B)는, 제4 부재(M4ab) 및 제3 부재(M3b)를 관통하여, 제3 부재(M3b)와 제2 부재(M2b)의 사이에 형성되는 공간에 연통하는 가스 유로를 통해서, 배기 구멍(118b)으로부터 처리 공간 내의 가스를 배기한다. 유닛(U2)는 또한, 유닛(U1)과 공통된 제2 가스 공급부(120)를 구비한다.
이와 같이, 제1 전구체 가스를 공급하는 공급계로서 유닛(U1)을, 제2 전구체 가스를 공급하는 공급계로서 유닛(U2)을 별개로 구성하여, 가스의 혼합을 방지한다. 또한, 유닛(U1)의 분사구(116h)로부터 제1 전구체 가스가 공급되는 공간과, 유닛(U2)의 분사구(116h)로부터 제2 전구체 가스가 공급되는 공간과의 사이에, 배기부(118A) 및 배기부(118B)의 각각의 배기구(118a 및 118b)를 배치한다. 이에 의해, 유닛(U1)에서 공급되는 제1 전구체 가스를 배기부(118A)에 의해 배기하고, 유닛(U2)에서 공급되는 제2 전구체 가스를 배기부(118B)에 의해 배기한다. 이 때문에, 제1 전구체 가스와 제2 전구체 가스가 별개인 배기구를 통해서 배기되어, 양자의 혼합이 방지된다.
또한, 퍼지 가스를 공급하는 제2 가스 공급부(120)를 유닛(U1)과 유닛(U2)에 공통으로 설치하여, 유닛(U1)과 유닛(U2) 전체를 둘러싸도록 퍼지 가스를 공급한다. 즉, 도 19에 도시한 바와 같이, 제4 부재(M4ab)와 제3 부재(M3a) 및 제3 부재(M3b)와의 사이(분사구(120a, 120b))로부터 퍼지 가스를 처리 공간을 향해서 분사한다. 그리고, 퍼지 가스가 분사되는 분사구(120a, 120b)보다도 각 유닛의 중앙 근처에 배기구(118a, 118b)를 각각 배치한다. 이 때문에, 배기구(118a, 118b)에서 각각 제1 전구체 가스 및 제2 전구체 가스의 잔류 가스가 배기됨과 함께, 퍼지 가스가 각 유닛의 외주측으로부터 내측으로 흡입되어 각 전구체 가스와 함께 배기된다.
이 때문에, 2 샤워 헤드에서 공급되는 제1 및 제2 전구체 가스가, 제1 영역(R1)으로부터 밖으로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 영역(R1)에의 제2 영역(R2)으로부터의 플라즈마의 유입을 방지할 수 있다. 또한, 유닛(U1) 및 유닛(U2) 전체에 대하여 공통의 제2 가스 공급부(120)를 설치해서 퍼지 가스를 공급하기 때문에, 유닛(U1)과 유닛(U2)의 사이의 공간에 플라즈마가 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
[2 샤워 헤드의 분사구의 배치의 일례]
도 17로 돌아가서, 2 샤워 헤드에서의 분사구의 배치의 일례에 대해서 더 설명한다. 유닛(U1)은, 분사부(17a)를 구비하고, 유닛(U2)은, 분사부(17b)를 구비한다. 분사부(17a)는, 내측 분사부(171a), 중간 분사부(172a) 및 외측 분사부(173a)를 구비한다. 분사부(17b)는, 내측 분사부(171b), 중간 분사부(172b) 및 외측 분사부(173b)를 구비한다. 분사부(17a) 및 분사부(17b)의 구성은 대략 마찬가지이다. 단, 도 17에 도시한 바와 같이, 내측 분사부(171a), 중간 분사부(172a), 외측 분사부(173a)는, 서로 직선 형상의 구획부(탄성 부재, 도 6의 161b, 162b, 163b를 참조)에 의해 분리되어 있는 것에 반해, 내측 분사부(171b), 중간 분사부(172b), 외측 분사부(173b)는 서로 곡선 형상의 구획부(탄성 부재)에 의해 분리되어 있다.
먼저, 유닛(U1)의 분사부(17a)에 대해서 설명한다. 분사부(17a)가 구비하는 내측 분사부(171a), 중간 분사부(172a), 외측 분사부(173a)는 각각, 복수의 분사구(116h)(도 14 참조)를 구비한다. 유닛(U1)에서는, 내측 공급부(1161A), 중간 가스 공급부(1162A), 외측 가스 공급부(1163A)를 통해서, 내측 분사부(171a), 중간 분사부(172a), 외측 분사부(173a) 각각으로부터, 제1 전구체 가스가 제1 영역(R1)에 분사된다. 제1 전구체 가스는, 도 19에 도시한 바와 같이, 가스 공급원으로부터, 제4 부재(M4ab), 제3 부재(3a) 및 제2 부재(M2a)를 관통하는 가스 공급로를 지나서, 제1 부재(M1a)와 제2 부재(M2a)와의 사이에 형성되는 공간에 도달한다. 그리고, 제1 부재(M1a)와 제2 부재(M2a)와의 사이에 형성되는 공간으로부터, 제1 부재(M1a)에 형성되는 분사구(116h)를 지나서, 제1 영역(R1)에 제1 전구체 가스가 분사된다. 도 14에 도시한 바와 같이, 내측 공급부(1161A), 중간 가스 공급부(1162A), 외측 가스 공급부(1163A)로부터 공급되는 가스가 유통하는 공간은, 제1 부재(M1a)와 제2 부재(M2a)와의 사이에 설치되는 탄성 부재에 의해 서로 분리되어 있다. 이 때문에, 각 가스 공급부에 설치되는 유량 제어부를 제어함으로써, 내측 분사부(171a), 중간 분사부(172a), 외측 분사부(173a) 각각으로부터 서로 다른 유량의 가스를 공급할 수 있다.
이어서, 유닛(U2)의 분사부(17b)에 대해서 설명한다. 분사부(17b)가 구비하는 내측 분사부(171b), 중간 분사부(172b), 외측 분사부(173b)는 각각, 복수의 분사구(116h)(도 14 참조)를 구비한다. 유닛(U2)에서는, 내측 공급부(1161B), 중간 가스 공급부(1162B), 외측 가스 공급부(1163B)를 통해서, 내측 분사부(171b), 중간 분사부(172b), 외측 분사부(173b) 각각으로부터, 제2 전구체 가스가 제1 영역(R1)에 분사된다. 제2 전구체 가스는, 도 19에 도시한 바와 같이, 가스 공급원으로부터, 제4 부재(M4ab), 제3 부재(3b) 및 제2 부재(M2b)를 관통하는 가스 공급로를 지나서, 제1 부재(M1b)와 제2 부재(M2b)와의 사이에 형성되는 공간에 도달한다. 그리고, 제1 부재(M1b)와 제2 부재(M2b)와의 사이에 형성되는 공간으로부터, 제1 부재(M1b)에 형성되는 분사구(116h)를 지나서, 제1 영역(R1)에 제2 전구체 가스가 분사된다. 도 14에 도시한 바와 같이, 내측 공급부(1161B), 중간 가스 공급부(1162B), 외측 가스 공급부(1163B)로부터 공급되는 가스가 유통하는 공간은, 제1 부재(M1b)와 제2 부재(M2b)와의 사이에 설치되는 탄성 부재에 의해 서로 분리되어 있다. 이 때문에, 각 가스 공급부에 설치되는 유량 제어부를 제어함으로써, 내측 분사부(171b), 중간 분사부(172b), 외측 분사부(173b) 각각으로부터 서로 다른 유량의 가스를 공급할 수 있다.
[탄성 부재의 배치 각도 및 형상]
도 17에 도시한 바와 같이, 내측 분사부(171a)와, 중간 분사부(172a)와, 외측 분사부(173a)와의 사이는 대략 직선 형상의 탄성 부재에 의해 구획된다. 탄성 부재는, 성막 장치(100)의 축선 X를 중심으로 해서 대략 원 형상의 적재대(114)의 직경 방향으로 연장되는 직선과 비스듬히 교차하도록 배치된다. 이와 같이, 탄성 부재의 길이 방향을, 적재대(114)의 직경 방향에 대하여 경사진 각도로 배치하는 이유에 대해서 설명한다.
도 18은, 샤워 헤드의 분사구의 배치와 생성되는 막의 품질과의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 18의 좌측에, 내측 분사부, 중간 분사부, 외측 분사부의 배치 예를 나타낸다. 또한, 도 18의 우측에, 좌측에 나타내는 분사부의 배치를 채용한 경우에, 기판(W) 상의 각 직경 방향 위치를 통과하는 분사구의 수(Gas Holes)와, 기판(W) 상의 직경 방향 위치와의 관계를 나타낸다.
먼저, 도 18의 (1)에 도시한 바와 같이, 탄성 부재의 길이 방향을, 적재대(114)의 직경 방향에 대하여 직각으로 교차하도록 배치한 것으로 한다. 도 18의 (1)의 예에서는, 내측 분사부의 직경 방향 길이를 약 45밀리미터(mm)로 하고, 중간 분사부의 직경 방향 길이를 약 200밀리미터로 하고, 외측 분사부의 직경 방향 길이를 약 45밀리미터로 하였다. 이 경우, 도 18의 (1)의 우측의 그래프 중 화살표로 표시하고 있는 바와 같이, 탄성 부재가 배치되는 직경 방향 위치에는 분사구가 거의 존재하지 않게 된다. 이 때문에, 유닛(U1)의 아래를 기판(W)이 통과할 때, 탄성 부재에 대응하는 기판(W)의 직경 방향 위치에서, 충분한 전구체 가스가 분사되지 않게 된다.
또한, 도 18의 (2)에 도시한 바와 같이, 탄성 부재의 길이 방향을, 적재대(114)의 직경 방향에 대하여 직각 방향으로부터 약 5도 경사지게 연장되도록 배치한 것으로 한다. 이 경우, 도 18의 (1)의 예와 비교하면, 바로 위를 분사구가 통과하지 않는 기판(W) 상의 위치는 감소한다. 그러나, 도 18의 (2) 중, 화살표로 나타낸 바와 같이, 역시 분사구가 통과하지 않는 위치가 존재한다.
또한, 도 18의 (3)에 도시한 바와 같이, 탄성 부재의 길이 방향을, 적재대(114)의 직경 방향에 대하여 직각 방향으로부터 약 10도 경사지게 연장하도록 배치한 것으로 한다. 이 경우, 바로 위를 분사구가 통과하지 않는 기판(W)의 위치는 없어지고, 기판(W)의 모든 위치에서 분사구로부터 전구체 가스가 분사되는 상태가 된다.
또한, 도 18의 (4)에 도시한 바와 같이, 탄성 부재의 길이 방향을, 적재대(114)의 직경 방향에 대하여 직각 방향으로부터 약 15도 경사지게 연장되도록 배치한 것으로 한다. 이 경우, 바로 위를 분사구가 통과하지 않는 기판(W)의 위치는 없지만, 직경 방향 가장 외측의 위치에서, 바로 위를 지나는 분사구의 수가 감소하고 있다(도 18의 (4) 중, 화살표로 나타내는 위치).
이와 같이, 탄성 부재를 배치하는 각도에 따라, 기판(W)에 분사되는 전구체 가스의 양이 변화하기 때문에, 내측 분사부, 중간 분사부, 외측 분사부 각각에 있어서 분사하는 가스의 유량을 조정함과 함께, 탄성 부재의 배치 각도나 형상을 조정하여, 분사부의 형상을 결정한다. 제2 실시 형태에서는, 유닛(U1)의 분사부(17a)는, 도 18의 (3)에 나타내는 형상으로서, 직경 방향 어느 위치에서도 기판(W)에 대하여 전구체 가스가 분사되도록 한다.
[유닛(U1)의 분사부와 유닛(U2)의 분사부와의 상위점]
제2 실시 형태에서는, 유닛(U1)의 분사부(17a)와 유닛(U2)의 분사부(17b)를 서로 다른 크기로 형성함과 함께, 분사부(17a, 17b) 내의 탄성 부재의 형상 및 배치 방향을 다르게 하고 있다.
제2 실시 형태에서는, 유닛(U1)에서 제1 전구체 가스를 공급, 분사하고, 유닛(U2)에서 제2 전구체 가스를 공급, 분사한다. 제1 전구체 가스 및 제2 전구체 가스로서 도입하는 가스의 성질에 따라서는, 충분히 전구체 가스의 분자를 기판(W)에 흡착시키기 위하여, 상이한 반응 시간을 필요로 하는 경우를 생각할 수 있다. 따라서, 성막에 사용하는 전구체 가스의 분자를 원하는 양만큼 기판(W) 상에 흡착시키기 위해서, 유닛(U1, U2) 자체의 크기를 조정한다. 이에 의해, 기판(W)이 전구체 가스에 노출되는 시간을 조정한다.
예를 들어, 유닛(U1)에서 공급하는 제1 전구체 가스는, 반응 시간이 짧아도 충분히 기판(W)에 흡착되는데, 유닛(U2)에서 공급하는 제2 전구체 가스는, 제1 전구체 가스보다도 긴 반응 시간을 취하지 않으면 기판(W)에 충분히 흡착되지 않는 것으로 한다. 이러한 경우에, 유닛(U1)보다도 유닛(U2)을 크게 형성해 두고, 각 전구체 가스의 분자가 충분히 기판(W)에 흡착되도록 조정한다.
이와 같이, 유닛(U1)과 유닛(U2)의 크기를 다르게 한 경우, 탄성 부재를 동일한 형상으로 하면, 각 유닛의 회전 각도의 상위로부터, 반드시 기판(W)의 각 위치에서의 분사구의 수가 원하는 수로 되지 않는 것으로 생각할 수 있다. 예를 들어, 도 18에 도시한 바와 같이, 탄성 부재를 대략 직선의 부재로 하면, 유닛의 회전 각도가 커짐에 따라, 분사부를 도 18의 (1)의 좌측의 도면과 같이 구성한 경우에도 분사구의 수는 도 18의 (1) 우측의 그래프와는 어긋나게 된다. 이 점을 감안하여, 제2 실시 형태에서는, 2개의 유닛 중, 큰 유닛인 유닛(U2)에 대해서는, 도 17에 도시하는 바와 같이 탄성 부재를 곡선 형상으로 한다.
또한, 유닛(U1) 및 유닛(U2)의 탄성 부재의 형상은 반드시 도 17에 나타내는 형상에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 사용하는 전구체 가스의 성질에 따라, 유닛(U1) 및 유닛(U2)의 크기를 변경할 수 있다. 예를 들어, 유닛(U2)을 유닛(U1)의 5배, 6배의 크기로 형성해도 된다. 예를 들어, 유닛(U2)을 반원 형상으로 해도 된다. 이 경우, 플라즈마 생성부(안테나)의 수를 하나로 해도 된다.
[제2 실시 형태에서의 성막 처리의 흐름의 일례(SiCN막의 경우)]
도 20은, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치(100)에서 실시되는 SiCN막의 성막 처리의 일례의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 도 20에 도시한 바와 같이, 기판(W)에 SiCN막을 형성하는 경우, 먼저, 기판(W)을 기판 적재 영역(114a)에 적재하고, 성막 장치(100)의 동작을 개시한다. 제어부(170)에 의해 성막 장치(100)의 제어가 개시된다. 적재대(114)가 회전함에 수반하여, 기판(W)이 제1 영역(R1)에 들어간다. 유닛(U1)의 제1 가스 공급부(116A)는, 제1 영역(R1)에 제1 전구체 가스를 공급한다(스텝 S1701). 제1 전구체 가스는 예를 들어, DCS 등의 Si 원료 가스이다. 이에 의해, 기판(W) 상에 Si막이 형성된다.
이어서, 기판(W)은, 유닛(U1)의 아래를 통과해서 유닛(U1)과 유닛(U2)의 사이의 영역을 통과한다. 이때, 기판(W) 상에는, 제2 가스 공급부(120)로부터 퍼지 가스가 분사된다. 분사되는 퍼지 가스는, 유닛(U1)의 배기부(118A)의 배기구(118a) 및 유닛(U2)의 배기부(118B)의 배기구(118b)에 의해 흡입되어 배출된다. 그리고, 기판(W)은, 다음으로 유닛(U2)의 아래를 통과한다. 이때, 유닛(U2)의 제1 가스 공급부(116B)는, 제1 영역(R1)에 제2 전구체 가스를 공급한다(스텝 S1702). 제2 전구체 가스는 예를 들어, 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스이다. 이에 의해, 기판(W) 상에 SiCN막이 형성된다. 제2 전구체 가스로서는, 제1 실시 형태에서 설명한 것과 마찬가지로, 1H-1,2,3-트리아졸 등을 포함하는 가스를 사용할 수 있다.
그리고, 성막 장치(100)의 제어부(170)는, 스텝 S1701 및 스텝 S1702가 소정 횟수 실행되었는지 여부를 판정한다(스텝 S1703). 소정 횟수 실행되지 않았다고 판정하면(스텝 S1703, "아니오"), 제어부(170)는 그대로 적재대(114)를 회전시켜, 기판(W)에 제2 영역(R2)를 통과시켜서 다시 제1 영역(R1)으로 되돌려, 스텝 S1701 및 스텝 S1702를 반복한다.
한편, 소정 횟수 실행되었다고 판정하면(스텝 S1703, "예"), 제어부(170)는, 다음으로 기판(W)이 통과하는 제2 영역(R2)에서, 플라즈마 생성부(122)에 개질 가스의 플라즈마를 공급하는 처리를 실행시킨다. 먼저, 제어부(170)는, 플라즈마 생성부(122)를 제어하여, 개질 가스와 마이크로파를 공급시킨다(스텝 S1704, 「플라즈마 온」). 그리고, 플라즈마 생성부(122)에 의해 개질 가스의 플라즈마가 생성되어, 제2 영역(R2) 내에 방사된다. 제2 영역(R2)을 통과하는 기판(W)은, 생성된 개질 가스의 플라즈마에 노출되어, 플라즈마 큐어가 실시된다(스텝 S1705). 기판(W)이 제2 영역(R2)을 통과하면, 제어부(170)는, S1704 내지 S1705의 처리가 소정 횟수 실행되었는지 여부를 판정한다(스텝 S1706). 소정 횟수 실행되지 않았다고 판정한 경우(스텝 S1706, "아니오"), 제어부(170)는 적재대(114)를 회전시켜서 기판(W)을 제1 영역(R1)으로 되돌려, 스텝 S1701의 처리로 돌아간다. 한편, 제어부(170)는, 소정 횟수 실행했다고 판정하면(스텝 S1706, "예"), 처리를 종료한다. 이에 의해 기판(W) 상에 개질된 SiCN막이 형성된다.
도 21은, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치(100)에서 실시되는 SiCN막의 성막 처리의 일례의 흐름을 설명하기 위한 개략도이다. 도 21의 예에서는, 성막 장치(100)의 유닛(U1)은, 회전각 약 30도 정도의 영역을 차지하는 크기로 형성되고, 유닛(U2)는, 회전각 약 180도 정도의 영역을 차지하는 크기로 형성되어 있다. 또한, 제1 전구체 가스로서 DCS를 사용하고, 제2 전구체 가스로서 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스와 암모니아를 사용한다. 또한, 성막 장치(100)는, 하나의 플라즈마 생성부(122)를 구비한다.
이러한 성막 장치(100)에 있어서, 기판(W)은, 적재대(114)의 회전에 수반하여, 먼저 제1 영역(R1)에 들어간다. 그리고, 제1 영역(R1) 상의 유닛(U1)의 제1 가스 공급부(116A)에 의해, 기판(W)에 DCS가 분사된다(도 20의 스텝 S1701에 대응). 이에 의해 기판(W) 상에 Si막이 형성된다.
이어서, 기판(W)은 유닛(U2)의 아래에 온다. 유닛(U2)의 제1 가스 공급부(116B)는, 기판(W)에 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스와 암모니아의 혼합 가스를 분사한다(도 20의 스텝 S1702에 대응). 이에 의해, 기판(W) 상에 SiCN막이 형성된다. 기판(W)이 소정 횟수 제1 영역(R1)을 통과하지 않은 경우(도 20의 스텝 S1703, "아니오"), 제어부(170)는, 적재대(114)을 회전시켜서 기판(W)에 제2 영역(R2)을 통과시킨다. 이때, 플라즈마 생성부(122)로부터는 개질 가스의 플라즈마 공급은 행하지 않는다. 그리고, 제어부(170)는, 제1 영역(R1)까지 기판(W)을 복귀시킨다. 그리고, 제어부(170)는, 유닛(U1)으로부터 DCS를 공급시키고, 유닛(U2)으로부터 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스와 암모니아를 공급시켜서, SiCN막의 형성을 계속시킨다. 한편, 기판(W)이 제1 영역(R1)에서의 SiCN막의 형성을 소정 횟수 완료한 경우(도 20의 스텝 S1703, "예"), 기판(W)이 다음으로 제2 영역(R2)에 들어가는 타이밍에서, 제어부(170)는 플라즈마 생성부(122)에 개질 가스의 플라즈마 생성을 개시시킨다(도 20의 스텝 S1704). 그리고, 플라즈마 생성부(122)는, 기판(W)을 개질 가스의 플라즈마에 노출함으로써, 기판(W)에 소정 횟수에 걸쳐 형성된 SiCN막의 개질(플라즈마 큐어)을 실시한다(도 20의 스텝 S1705). 1개의 기판(W)에 대하여 플라즈마 큐어가 소정 횟수 실행되면, 처리는 완료된다. 도 21의 예에서는 예를 들어, 적재대(114)를 N 회전시킴으로써, S1701부터 S1705의 처리를 N 사이클 실행한다.
또한, 제1 전구체 가스 및 제2 전구체 가스를 공급하고 있는 동안에, 제2 가스 공급부(120)로부터의 퍼지 가스의 공급과 배기부(118A, 118B)에 의한 배기 처리는 계속해서 실행하는 것으로 한다.
이와 같이, 제2 실시 형태에 따른 SiCN막의 형성 방법에서는, 적재대(114)를 1 회전시킴으로써, 제1 전구체 가스에 의한 성막, 제2 전구체 가스에 의한 성막 및 플라즈마 큐어의 3개의 처리를 실시할 수 있다. 또한, 미리 정한 횟수만큼 제1 및 제2 전구체 가스에 의한 성막을 실시한 뒤, 플라즈마 큐어를 실시하고, 다시 제1 전구체 가스에 의한 성막, 제2 전구체 가스에 의한 성막을 반복하는 처리도, 플라즈마 생성부(122)의 온/오프 제어에 의해 용이하게 실시할 수 있다. 또한, 제2 가스 공급부(120)에 의한 퍼지 가스의 공급, 배기부(118A, 118B)에 의한 배기 처리에 의해, 유닛(U1)과 유닛(U2)의 사이에 개질 가스의 플라즈마가 혼입되는 것이 방지된다. 마찬가지로, 제1 전구체 가스와 제2 전구체 가스가 혼입되는 것도 방지된다. 또한, 유닛(U1) 및 유닛(U2)의 크기를 조정함으로써, 전구체 가스의 반응 시간을 조정할 수 있다. 이 때문에, 원하는 양만큼 전구체 가스에 포함되는 분자 또는 원자를 사용해서 성막을 실현할 수 있다. 또한, 플라즈마 큐어를 실행하는 빈도를, SiCN막의 형성 처리의 횟수에 대응지어서 설정함으로써, 플라즈마 큐어에 의해 제거되는 분자 또는 원자의 양을 조정할 수 있다.
[제2 실시 형태에서의 성막 처리의 흐름의 일례(SiOCN막의 경우)]
도 22는, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치(100)에서 실시되는 SiOCN막의 성막 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 23은, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치(100)에서 실시되는 SiOCN막의 성막 처리의 일례의 흐름을 설명하기 위한 개략도이다.
도 22에 도시한 바와 같이, 기판(W)에 SiOCN막을 형성하는 경우, 먼저, 기판(W)을 기판 적재 영역(114a)에 적재하고, 성막 장치(100)의 동작을 개시한다. 즉, 제어부(170)에 의해 성막 장치(100)의 제어가 개시된다. 적재대(114)가 회전함에 수반하여, 기판(W)이 제1 영역(R1)에 들어간다. 이때, 유닛(U1)의 제1 가스 공급부(116A)에서는, 제1 영역(R1)에 제1 전구체 가스가 공급되도록 각 밸브 및 유량 제어기가 제어된다. 그리고, 제1 가스 공급부(116A)에 의해 제1 전구체 가스가 공급되어 기판(W)에 대하여 분사된다(스텝 S1901). 제1 전구체 가스는 예를 들어, DCS 등의 Si 원료 가스이다. 이에 의해, 기판(W) 상에 Si막이 형성된다.
기판(W)은, 유닛(U1)의 아래를 통과해서 유닛(U1)과 유닛(U2)의 사이의 영역에 들어간다. 이때, 제2 가스 공급부(120)로부터는 퍼지 가스가 공급되어, 기판(W) 상에 퍼지 가스가 분사된다. 또한, 배기부(118A, 118B)에 의해, 제1 전구체 가스 및 제2 전구체 가스가 각각 배기됨과 함께, 퍼지 가스가 배기된다. 이에 의해, 기판(W)에 부착된 여분의 분자 또는 원자가 제거된다. 또한, 유닛(U1)과 유닛(U2)의 사이에 플라즈마 등이 유입되는 것이 방지된다.
이어서, 기판(W)은, 유닛(U2)의 아래를 통과한다. 이때, 유닛(U2)의 제1 가스 공급부(116B)에서는, 제1 영역(R1)에 제2 전구체 가스가 공급되도록 각 밸브 및 유량 제어기가 제어된다. 그리고, 제1 가스 공급부(116B)에 의해 제2 전구체 가스가 공급되어 기판(W)에 대하여 분사된다(스텝 S1902). 제2 전구체 가스는 예를 들어, 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스와 암모니아의 혼합 가스이다. 이에 의해, 기판(W) 상에 SiCN막이 형성된다.
그리고, 기판(W)은 제1 영역(R1)을 통과하고, 다음으로 제2 영역(R2)에 들어간다. 이때, 플라즈마 생성부(122)는, 마이크로파를 공급하지 않고, 제3 가스를 공급하도록 제어된다. 제3 가스란 예를 들어, Ar 가스와 O2 가스의 혼합 가스 등, 산소를 포함하는 가스이다. 그리고, 플라즈마 생성부(122)에서 산소를 포함하는 가스가 기판(W)에 분사된다(스텝 S1903). 이에 의해, 기판(W)상에 SiOCN막이 형성된다.
기판(W)이 제2 영역(R2)를 통과하면, 제어부(170)는, 스텝 S1901 내지 S1903의 처리가 소정 횟수 실행되었는지 여부를 판정한다(스텝 S1904). 소정 횟수 실행되지 않았다고 판정한 경우(스텝 S1904, "아니오"), 제어부(170)는, 적재대(114)를 더 회전시켜서 기판(W)을 다시 제1 영역(R1)에 보내어, 스텝 S1901부터의 처리를 반복시킨다. 한편, 소정 횟수 실행했다고 판정한 경우(스텝 S1904, "예"), 제어부(170)는, 유닛(U1), 유닛(U2), 플라즈마 생성부(122)에서 퍼지 가스를 공급시켜서 퍼지를 실행한다(스텝 S1905). 퍼지 가스로서는 예를 들어 Ar 가스를 사용한다.
그리고, 이어서 기판(W)이 제2 영역(R2)에 들어가는 타이밍에서, 플라즈마 생성부(122)에 개질 가스의 플라즈마를 발생시켜서, 플라즈마 큐어를 실행한다(스텝 S1906). 플라즈마 큐어는 예를 들어, 개질 가스로서 Ar 가스를 사용해서 실행한다. 또한, N2, H2, NH3, He 등 또는 그것들의 혼합 가스를 개질 가스로서 사용할 수도 있다.
그리고, 유닛(U1), 유닛(U2) 및 플라즈마 생성부(122)에서 퍼지 가스의 공급에 의한 퍼지를 실행한다(스텝 S1907).
그리고, 제어부(170)는, 플라즈마 큐어의 처리가 소정 횟수 실행되었는지 여부를 판정한다(스텝 S1908). 소정 횟수 실행되지 않았다고 판정한 경우(스텝 S1908, "아니오"), 제어부(170)는, 기판(W)을 다시 제1 영역(R1)으로 보내어, 스텝 S1901부터의 처리를 반복시킨다. 소정 횟수 실행되었다고 판정한 경우(스텝 S1908, "예"), 제어부(170)는 처리를 종료한다.
도 23을 참조하여, SiOCN막의 성막 처리에 대해서 더 설명한다. 도 23의 처리에서는, 제1 전구체 가스로서 DCS를 사용하고, 제2 전구체 가스로서 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스와 암모니아의 혼합 가스를 사용한다. 도 23의 (1)에 도시하는 바와 같이 처리가 개시되면 먼저, 1회전째에 DCS의 공급, 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스(C+N)와 암모니아의 혼합 가스의 공급, 산소를 포함하는 가스(Ar+O2)의 공급이 실행된다. 즉, 적재대(114)를 1 회전시킴으로써, SiOCN막이 생성된다. 또한 소정 횟수, 적재대(114)를 회전시켜서 동일한 처리를 반복함으로써 원하는 두께의 SiOCN막을 생성할 수 있다. 도 23의 예에서는, 적재대(114)를 N회 회전시켜서 SiOCN막을 생성한다.
도 23의 (1)에 나타내는 처리를 N회 실행한 뒤, 도 23의 (2)에 도시하는 바와 같이 유닛(U1), 유닛(U2) 및 플라즈마 생성부(122)의 퍼지를 실행한다. 그리고, 다음 회전 시에, 플라즈마 생성부(122)를 제어해서 개질 가스의 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 큐어를 실행한다(도 23의 (3)). 그리고, 다음 회전에서 유닛(U1), 유닛(U2) 및 플라즈마 생성부(122)의 퍼지를 실행한다(도 23의 (4)). 그리고, 다시 도 23의 (1)에 나타내는 처리를 반복한다.
(변형예)
또한, 제2 실시 형태에서는, 플라즈마 생성부(122)가 구비하는 가스 공급 기구를 사용해서 Ar 가스와 O2 가스를 제2 영역(R2) 내에 공급하는 것으로 하였다. 그리고, 퍼지 가스로서 Ar 가스를 단독으로 공급하는 타이밍이나, 기판(W) 상에 SiOCN막을 생성하기 위해서 O2 가스를 공급하는 타이밍은, 제어부(170)로부터 제어 신호를 보내서 제어하는 것으로 하였다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 플라즈마 생성부(122)가, 유닛(U1)이나 유닛(U2)과 마찬가지의 샤워 헤드를 구비하도록 구성하여, 샤워 헤드로부터 Ar 가스 및 O2 가스를 공급하도록 해도 된다.
(변형예-처리 순서의 조정)
상기 실시 형태에서는, SiCN막을 성막할 때는, 제1 전구체 가스(Si 원료), 제2 전구체 가스(탄소 함유 질화제를 포함하는 가스 등)의 순서대로 기판에 대하여 분사하고, 그 후 플라즈마 큐어를 실시하는 것으로 하였다. 또한, SiOCN막을 성막할 때는, 제1 전구체 가스(Si 원료 가스), 제2 전구체 가스(탄소 함유 질화제를 포함하는 가스 등), 제3 가스(O2 가스)의 순서대로 기판에 대하여 분사하고, 그 후 플라즈마 큐어를 실시하는 것으로 하였다. 그러나, 이러한 순서에 한정되지 않고, 다른 순서로 각종 가스를 공급해도 된다.
예를 들어, SiCN막을 성막할 때는, 먼저, 제2 전구체 가스(탄소 함유 질화제를 포함하는 가스 등)를 기판에 대하여 분사하고, 그 후, 제1 전구체 가스(Si 원료 가스)를 기판에 분사한다. 그리고, 이 사이클을 소정 횟수 반복한 후에, 플라즈마 큐어를 실행한다. 그리고, 이 순서로 처리를 반복하는 등이다.
처리 순서를 변경하는 방법으로서는, 예를 들어 이하의 방법을 생각할 수 있다.
먼저, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)를 사용해서 SiCN막을 성막하는 경우에 대해 설명한다. 예를 들어, 도 9에 나타내는 처리 수순에 있어서, 적재대의 제1 회전시(도 9의 (1))에, 제1 전구체 가스(DCS)가 아니라 제2 전구체 가스(C+N)를 공급한다. 그리고, 제2회째의 회전 시에는 퍼지 가스를 공급한다(도 9의 (2)와 동일함). 그리고, 제3회째의 회전시(도 9의 (3))에, 제1 전구체 가스(DCS)를 공급한다. 그리고, 제4회째의 회전 시에는 퍼지 가스를 공급한다(도 9의 (4)와 동일함). 이렇게 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)의 경우, 샤워 헤드로부터 공급하는 가스의 순서를 제어함으로써, 처리 순서를 변경할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(10)를 사용해서 SiOCN막을 성막하는 경우도 마찬가지로, 제1 전구체 가스(Si 원료 가스), 제2 전구체 가스(C+N), 제3 가스(O2 가스)를 공급하는 순서를 변경하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시하는 (1)에서 제2 전구체 가스를 공급하고, (3)에서 제1 전구체 가스를 공급할 수 있다. 또한, 도 11의 (5), (6)의 처리를, (1) 내지 (4)의 처리 전에 실행하는 등, 처리 순서를 교체하는 제어도 가능하다. 예를 들어, 제1 전구체 가스(Si 원료 가스), 제3 가스(O2 가스), 제2 전구체 가스(C+N)의 순서로 각종 가스를 공급해도 된다. 또한, 제2 전구체 가스(C+N), 제1 전구체 가스(Si 원료 가스), 제3 가스(O2 가스)의 순서로 각종 가스를 공급해도 된다. 또한, 제3 가스(O2 가스), 제2 전구체 가스(C+N), 제1 전구체 가스(Si 원료 가스)의 순서로 각종 가스를 공급해도 된다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치(100)를 사용해서 SiCN막을 성막하는 경우에는, 이하의 방법으로 처리 순서를 변경할 수 있다. 이하, 도 21을 참조하여 설명한다.
먼저, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치(100)를 사용해서 SiCN막을 성막하는 경우, 유닛(U2)에서 제2 전구체 가스를 공급하는 처리를 최초로 실행하도록 제어부(170)가 성막 장치(100)를 제어한다. 그리고, 도 21에서 시계 방향으로 적재대를 회전시킴으로써, 제2 전구체 가스, 제3 가스, 제1 전구체 가스의 순서대로 가스를 공급할 수 있다. 그리고 소정 회전(소정 사이클) 후에 플라즈마 큐어를 실행한다.
또한, 가스를 공급하는 타이밍을 바꾸는 것이 아니라, 적재대를 회전시키는 방향을 반대 방향으로 해도 된다. 즉, 도 21에서 적재대를 시계 방향으로 회전시키는 것이 아니라, 반시계 방향으로 회전시킨다. 그리고, 최초로 기판(W)에 공급되는 가스가 원하는 가스가 되도록, 가스의 공급 타이밍을 조정한다. 이에 의해, 제1 전구체 가스(Si 원료 가스, U1로부터 공급), 제3 가스(O2 가스, R2에서 공급), 제2 전구체 가스(C+N, U2로부터 공급)의 순서대로 기판(W)에 공급할 수 있다. 또한, 제3 가스, 제2 전구체 가스, 제1 전구체 가스의 순서대로 기판(W)에 공급할 수 있다. 또한, 제2 전구체 가스, 제1 전구체 가스, 제3 가스의 순서대로 기판(W)에 공급할 수 있다. 그리고 원하는 횟수만큼 적재대를 회전시킨 뒤, 플라즈마 큐어를 실행한다.
또한, 성막 장치(100)에서의 유닛(U1)과 유닛(U2)의 위치를 반대로 해도 된다. 즉, 도 21 중, U1과 U2를 바꿈으로써, 시계 방향으로 적재대를 회전시킨 경우에 제1 전구체 가스와 제2 전구체 가스가 공급되는 순서를 반대로 해도 된다. 이렇게 유닛(U1과 U2)의 배치를 반대로 한 뒤에, 각종 가스의 공급 타이밍을 조정하면, 제1 전구체 가스, 제2 전구체 가스, 제3 가스를 공급하는 순서를 변경할 수 있다.
[제2 실시 형태의 효과]
상기한 바와 같이 제2 실시 형태에 따른 성막 장치는, 피처리 기판을 적재하고, 피처리 기판이 축선의 주위를 이동하도록 축선을 중심으로 회전 가능하게 설치된 적재대의 회전에 의해, 축선에 대하여 피처리 기판이 이동하는 둘레 방향으로 복수의 영역으로 나뉘어진 처리 용기와, 적재대와 대향하여, 처리 용기의 복수의 영역 중 제1 영역에, 제1 전구체 가스를 공급하는 제1 샤워 헤드와, 적재대와 대향하여, 처리 용기의 복수의 영역 중 제1 영역에 인접하는 제2 영역에, 제2 전구체 가스를 공급하는 제2 샤워 헤드와, 적재대와 대향하여, 처리 용기의 복수의 영역 중 제3 영역에, 개질 가스를 공급함과 함께, 안테나로부터 마이크로파를 공급함으로써, 피처리 기판의 바로 위에 개질 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부를 구비한다. 이 때문에, 2개의 샤워 헤드로부터 서로 다른 가스를 공급해서 기판 상에 성막한 뒤, 개질 가스의 플라즈마에 의해 막질을 향상시킬 수 있다. 또한, 처리 용기의 복수의 영역 중, 인접하는 2개의 영역 각각에 2개의 샤워 헤드를 설치해서 성막 처리를 실행한 뒤, 2개의 영역과는 상이한 영역에서 플라즈마에 의한 개질 처리를 행한다. 이 때문에, 적재대의 회전에 의해 처리 용기를 회전시킴으로써, 성막 처리와 개질 처리를 연속적으로 실시할 수 있어, 효율적인 성막을 실현할 수 있다.
또한, 상기 성막 장치에 있어서, 제1 샤워 헤드를 제2 샤워 헤드보다도 작게 형성할 수 있다. 그리고, 제1, 제2 전구체 가스 중 보다 긴 반응 시간을 필요로 하는 전구체 가스를, 2개의 샤워 헤드 중에서 보다 큰 제2 샤워 헤드로부터 공급하고, 다른 쪽의 전구체 가스를, 2개의 샤워 헤드 중 보다 작은 제1 샤워 헤드로부터 공급한다. 이에 의해, 전구체 가스의 성질에 따라서 샤워 헤드를 구분지어 사용할 수 있어, 효율적인 성막 처리를 실현할 수 있다.
또한, 상기 성막 장치는, 제1 및 제2 샤워 헤드의 사이 및 제1 및 제2 샤워 헤드의 주위에 퍼지 가스를 공급하여, 제1 및 제2 샤워 헤드의 사이의 공간에의 플라즈마의 침입을 방지하는 가스 공급 배기 기구를 더 구비한다. 이 때문에, 제1 및 제2 샤워 헤드가 배치되는 제1 영역에의, 개질 가스의 플라즈마의 혼입을 방지할 수 있다.
또한, 상기 성막 장치에 있어서, 제1 샤워 헤드는, 규소를 함유하는 제1 전구체 가스를 공급하고, 제2 샤워 헤드는, 탄소 원자 및 질소 원자를 함유하는 제2 전구체 가스를 공급한다. 이 때문에, 서로 다른 가스를 서로 다른 샤워 헤드로부터 공급하면서 적재대를 회전시킴으로써 효율적으로 SiCN막을 생성할 수 있다.
또한, 상기 성막 장치에 있어서, 플라즈마 생성부는, 제3 영역에 산소 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와, 산소 가스의 공급 후에, 산소 가스를 제거하기 위해서 퍼지 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 구비한다. 예를 들어, 퍼지 가스로서 Ar 가스를 공급한다. 이 때문에, 플라즈마 생성부에 있어서, 마이크로파를 공급하지 않고 산소 가스를 공급하여, 기판 상에 SiOCN막을 형성할 수 있다. 또한, SiOCN막을 형성한 후에, 퍼지 가스를 공급해서 산소 가스를 제거함으로써, 플라즈마 생성부에서 플라즈마 큐어를 효율적으로 실시할 수 있다.
또한, 상기 성막 장치에 있어서, 제1 및 제2 샤워 헤드는 각각, 처리 용기의 둘레 방향을 따라 연장하는 직선 또는 곡선 형상의 부재에 의해 처리 용기의 축선으로부터 직경 방향 외측을 향해서, 분사하는 가스의 유량이 각각 독립적으로 제어되는 복수의 영역으로 분할되고, 제1 샤워 헤드에 있어서의 직선 또는 곡선 형상의 부재의 처리 용기의 직경 방향에 대한 경사 각도는, 제2 샤워 헤드에 있어서의 직선 또는 곡선 형상의 부재의 처리 용기의 직경 방향에 대한 경사 각도보다도 크다. 이와 같이, 샤워 헤드의 직경 방향 위치에 맞추어, 샤워 헤드로부터 공급되는 가스의 유량을 조정함으로써, 어느 직경 방향 위치에 있어서도, 충분한 가스를 기판에 분사할 수 있다. 또한, 샤워 헤드의 크기에 맞추어, 샤워 헤드를 구획하는 부재의 배치 각도를 변화시킴으로써, 각 직경 방향 위치에서 분사되는 가스의 양을 더욱 미세하게 조정할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치 및 성막 방법에 의하면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과도 발휘할 수 있다. 예를 들어, 제2 실시 형태에서도, SiOCN막을 소정의 두께로 형성한 뒤, 플라즈마 큐어를 실행해서 결합 상태가 약한 탄소 원자를 제거하고, 결합 상태를 높인 뒤에, 다시 SiOCN막의 생성 처리를 실행한다. 이 때문에, SiOCN막에 포함되는 분자의 결합 상태를 개량하여, 성막되는 막의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치에서는, 제1 샤워 헤드로부터 제1 전구체 가스를 공급하고, 제2 샤워 헤드로부터 제2 전구체 가스를 공급한다. 그리고, 플라즈마 생성부로부터 Ar과 O2의 혼합 가스를 공급함과 함께, 플라즈마 큐어를 위한 개질 가스와 마이크로파를 공급한다. 이 때문에, 적재대를 1 회전시킴으로써, 기판에 대한 제1 전구체 가스의 공급, 제2 전구체 가스의 공급 및 O2의 공급을 실현할 수 있다. 또한, 플라즈마 생성부에서 공급하는 가스를 개질 가스로 전환함과 함께 마이크로파를 공급하여, 개질 가스의 플라즈마를 생성한다. 이에 의해, SiOCN막의 생성 공정이 소정 횟수 반복 실행될 때마다, 다음 회전시에 플라즈마 큐어를 실행할 수 있다. 이 때문에, SiOCN막을 용이하게 생성할 수 있다.
[실시예 1: 제2 전구체 가스로서 상기 탄소 함유 질화제를 포함하는 가스를 사용한 경우]
이하에 실시예 1로서, 제1 전구체 가스로서 헥사클로로디실란(HCD), 제2 전구체 가스로서 1H-1,2,3-트리아졸을 포함하는 가스를 사용해서 상기 성막 처리를 실행한 경우에 얻어지는 SiCN막에 대해서 설명한다. 이러한 SiCN막은 예를 들어, 도 8의 스텝 S701 내지 S704 또는 도 20의 스텝 S1701 내지 S1702를 소정 횟수 실행함으로써 얻어진다.
실시예 1에서는, 제1 전구체 가스(HCD)를 공급해서 Si막을 생성하는 처리에 있어서의 처리 조건은 이하와 같이 한다.
HCD 유량: 100sccm
성막 시간: 0.5min(1 사이클당)
성막 온도: 550℃
성막 압력: 133.32Pa(1Torr)
또한, 제2 전구체 가스(탄소 함유 질화제로서 1H-1,2,3-트리아졸을 포함하는 가스)를 공급해서 SiCN막을 생성하는 처리의 조건은 이하와 같이 한다.
트리아졸 유량: 100sccm
처리 시간: 0.5min(1 사이클당)
처리 온도: 550℃
처리 압력: 133.32Pa(1Torr)
실시예 1에서는, 예를 들어 도 8에 나타내는 스텝 S701 내지 S704를 소정 횟수 실행함으로써 SiCN막을 생성한다. 이와 같이 하여 성막한 SiCN막의 원자 조성을 도 24에 나타내었다. 도 24는, 실시예 1의 SiCN막의 원자 조성을 도시하는 도면이다. 도 24에는 또한 참고 예로서 성막 온도 630℃, Si 원료 가스로서 디클로로실란(DCS), 질화제로서 NH3, 탄화제로서 에틸렌(C2H4)을 사용하고, 열 ALD(Atomic Layer Deposition)법으로 성막한 SiCN막의 원자 조성을 나타낸다.
도 24에 도시한 바와 같이, 참고 예에 관한 SiCN막의 원자 조성은, N=41.9at％, Si=47.6at％, C=10.5at％이다. 참고 예에 의하면, C는 첨가되어 있지만, C의 양은, Si나 N보다도 적다. 참고 예에 의하면, Si나 N이 리치한 SiCN막이 된다.
이에 반해, 실시예 1의 SiCN막의 원자 조성은, N=30.5at％, Si=30.6at％, C=38.4at％이며, Si나 N보다도 C의 양이 많은 C 리치한 SiCN막으로 성막되어 있다. 또한, 당해 SiCN막으로부터는 0.5at％의 미량의 염소(Cl)가 검출되고 있는데, Si 원료 가스인 HCD에서 유래되는 것이다.
이와 같이, 실시예 1의 SiCN막에 의하면, 참고 예에 비교하여 Si나 N보다도 C의 양이 많은 C 리치한 SiCN막을 생성하는 것이 가능하다. C의 첨가량은, 1H-1,2,3-트리아졸의 유량을 조절함으로써 조절할 수 있다. 즉, 위에서 설명한 탄소 함유 질화제를 사용해서 도 8 등의 처리를 실행함으로써, 참고 예에 비교하여 C의 첨가량을 더욱 광범위하게 제어하는 것이 가능하다는 이점을 얻을 수 있다. 예를 들어, C의 첨가량은 SiCN막의 약액 내성을 좌우한다. C의 첨가량을 더욱 광범위하게 제어 가능하다는 것은, 참고 예에 비교하여 더욱 약액 내성이 많은 SiCN막을 성막 가능하다는 것이다.
실시 형태에 따르면, 이와 같이 하여 성막된 C 리치한 SiCN막에 대하여 플라즈마를 사용해서 개질 처리를 실시하고, 용이하게 탈리되는 C를 제거한 뒤에, 또한 Si의 흡착, 질화, C의 첨가를 실행한다. 이 때문에, C의 첨가량을 조절하면서, SiCN막의 막질을 향상시킬 수 있다.
도 25는, 실시예 1의 SiCN막의 에칭 레이트에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 도 25에는, 에천트로서 0.5％ DHF를 사용하고, 열 SiO2막의 에칭 레이트를 1.0(100％)의 기준값으로 했을 때의, SiN막 및 SiCN막의 에칭 레이트의 비율이 도시되어 있다.
먼저, SiN막의 에칭 레이트부터 설명한다.
성막 온도 500℃, Si 원료 가스로서 DCS, 질화제로서 NH3를 사용한 플라즈마 ALD법으로 성막한 SiN막의 0.5％ DHF에 대한 에칭 레이트는, 기준값과 비교해서 0.47(47％)로서, 열 SiO2막의 에칭 레이트의 약 절반이다. 그러나, 성막 온도를 450℃로 내리면, 0.5％ DHF에 대한 에칭 레이트는, 기준값과 비교해서 1.21(121％)이 되어, 열 SiO2막보다도 에칭 레이트가 빨라져버린다. 이와 같이, 플라즈마 ALD법으로 성막한 SiN막은, 약액 내성, 특히 0.5％ DHF에 대한 내성이 양호하다고는 할 수 없다.
또한, 성막 온도 630℃, Si 원료 가스로서 DCS, 질화제로서 NH3을 사용한 열 ALD법으로 성막한 SiN막에 의하면, 0.5％ DHF에 대한 에칭 레이트가 기준값과 비교해서 0.19(19％)가 되어, 열 Si02막의 에칭 레이트의 약 1/5까지 개선할 수 있다. 도 25에 나타내는 열 ALD법으로 성막한 SiN막의 성막 온도는 630℃로, 동일하게 도 25에 나타내는 플라즈마 ALD법으로 성막한 SiN막의 성막 온도 450℃ 내지 500℃보다도 높다. 이 때문에, 동일한 성막 온도에서 비교한 것이 아니라, 일반론이긴 하지만, SiN막의 약액 내성을 높이기 위해서는 성막 온도는 높은 것이 좋으며, 또한 플라즈마 ALD법보다는 열 ALD법이 유리하다고 생각해도 된다. 확실한 점은, 도 25에는, 450℃ 내지 500℃의 저온 플라즈마 ALD법으로 성막한 SiN막보다는, 630℃의 고온열 ALD법으로 성막한 SiN막이, 0.5％ DHF에 대한 내성이 더 향상된 것이다.
또한, 성막 온도 630℃, Si 원료 가스로서 DCS, 질화제로서 NH3을 사용한 열 ALD법으로 성막하고, 또한 C를 첨가한 SiCN막에 의하면, 0.5％ DHF에 대한 에칭 레이트가 기준값과 비교해서 0.03(3％)이 된다. 즉, 열 ALD법으로 성막한 SiN막은, 플라즈마 ALD법으로 성막한 SiN막보다도 더 약액 내성이 높다.
그리고, 실시예 1의 SiCN막에 의하면, 0.5％ DHF에 대한 에칭 레이트가 0.03(3％)을 더 하회하는 측정 한계 이하가 되어, 0.5％ DHF에 대하여 거의 에칭되지 않는다는 결과가 얻어졌다. 게다가, 실시예 1의 SiCN막의 성막 온도는, 630℃보다도 낮은 550℃이다.
이와 같이, 실시예 1의 SiCN막은, Si 원료 가스로서 DCS, 질화제로서 NH3를 사용해서 열 ALD법으로 성막한 SiCN막보다도, 더 약액 내성이 높아진다.
도 26은, 실시예 1의 SiCN막의 성막 온도와 성막 레이트와의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 26에 도시한 바와 같이, Si 원료 가스로서 DCS, 질화제로서 NH3를 사용한 플라즈마 ALD법은, 성막 온도가 저온이어도, 성막 레이트에 0.02nm/min 이상을 확보할 수 있어, 저온 성막에 유리하다.
또한, Si 원료 가스로서 DCS를 사용하고, 질화제로서 NH3를 사용한 열 ALD법은, 성막 온도가 600℃이면 0.06 내지 0.07nm/min의 실용적인 성막 레이트를 확보할 수 있다. 그러나, 성막 온도를 550℃로 내리면, 약 0.01nm/min까지 성막 레이트가 저하되어버린다. Si 원료 가스로서 DCS를 사용하고, 질화제로서 NH3를 사용한 열 ALD법은, 성막 온도가 500℃를 하회하면, SiN막은 거의 성막할 수 없다. 단, Si 원료 가스를 DCS 대신에 HCD를 사용하면, 저온 성막시에 있어서의 성막 레이트의 저하에 대해서는 개선할 수 있다.
그리고, 실시예 1의 SiCN막에 의하면, 성막 온도가 550℃일 때, 0.07 내지 0.08nm/min의 성막 레이트를 확보할 수 있다. 또한, 성막 온도를 450℃로 내린 경우에도 0.05 내지 0.06nm/min의 성막 레이트를 확보할 수 있다. 특히 200℃ 이상 550℃ 이하의 온도대에서의 성막 레이트는, 플라즈마 ALD법과 거의 동등한 양호한 레이트를 얻을 수 있다.
이와 같이, 실시예 1의 SiCN막에 의하면, 저온 성막, 예를 들어 200℃ 이상 550℃ 이하의 온도대에서, 플라즈마를 사용하지 않아도, 플라즈마를 사용한 경우와 동등한 성막 레이트를 확보할 수 있다. 그 이유의 하나로서, 이하와 같은 이유를 들 수 있다.
도 27에 도시한 바와 같이, 1,2,3-트리아졸계 화합물은, 5원환 내에 "N=N-N" 결합을 포함하고 있다. 이 결합 중 "N=N"의 부분은, 질소(N2, N≡N)가 되려고 분해하는 성질이 있다. 이 때문에, 1,2,3-트리아졸계 화합물은, 통상의 개환 개열과 달리, 다수의 개소에서 개열·분해를 일으키는 특성이 있다. 즉, "N≡N"을 발생하기 위해서, 화합물 내에 전자적 불포화 상태가 일어난다. 이렇게 1,2,3-트리아졸계 화합물이 개열·분해됨으로써 얻어진 분해물은 활성이다. 이 때문에, 성막 온도가 저온, 예를 들어 200℃ 이상 550℃ 이하의 온도대에서도, Si막을 질화하는 것, 나아가 C를 첨가하는 것이 가능하게 된다.
이 때문에, 실시예 1의 SiCN막은, 성막 온도를 낮추어도 양호한 성막 레이트를 유지하면서 성막하는 것이 가능하다.
또한, 상기의 탄소 함유 질화제를 함유하는 가스를 사용한 경우, 1,2,3-트리아졸계 화합물이 N 원자와 C 원자를 함유하고 있어, 질화와 C의 첨가를, 1종의 화합물에 의해 동일한 공정에서 동시에 행할 수 있기 때문에, Si막 또는 SiN막을 탄화하는 공정이 불필요하게 된다. 이것은, 스루풋의 향상에 유리한 이점이다.
또 다른 효과나 변형예는, 당업자에 의해 용이하게 도출할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 보다 광범위한 형태는, 이상과 같이 나타내고 또한 기술한 특정한 상세 및 대표적인 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부의 특허 청구 범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 총괄적인 발명의 개념의 정신 또는 범위로부터 일탈하지 않고, 다양한 변형이 가능하다.
10, 100 : 성막 장치 16, 116A, 116B : 제1 가스 공급부
16a, 17a, 17b : 분사부 18, 118A, 118B : 배기부
20, 120 : 제2 가스 공급부 22, 122 : 플라즈마 생성부
M1, M1a, M1b : 제1 부재 M2, M2a, M2b : 제2 부재
M3, M3a, M3b : 제3 부재 M4, M4ab : 제4 부재
U, U1, U2 : 유닛

Claims (15)

  1. 처리 용기 내의 피처리 기판에 질화막을 형성하는 성막 방법으로서,
    상기 처리 용기 내의 상기 피처리 기판에, 제1 전구체 가스를 공급하는 제1 반응 공정과,
    상기 처리 용기 내의 상기 피처리 기판에, 제2 전구체 가스를 공급하는 제2 반응 공정과,
    상기 처리 용기 내에, 개질 가스를 공급함과 함께, 안테나로부터 마이크로파를 공급함으로써, 상기 피처리 기판의 바로 위에 상기 개질 가스의 플라즈마를 생성하고, 생성한 플라즈마에 의해, 상기 제1 및 제2 전구체 가스에 의한 상기 제1 및 제2 반응 공정 후의 상기 피처리 기판의 표면을 플라즈마 처리하는 개질 공정,
    을 포함하는 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전구체 가스는 규소를 함유하고, 상기 제2 전구체 가스는 탄소 원자 및 질소 원자를 함유하는, 성막 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개질 공정은, 상기 제1 반응 공정 및 제2 반응 공정이 소정 횟수 반복 실시될 때마다 1회 실시되는, 성막 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 용기 내의 상기 피처리 기판에, 제3 가스를 공급하는 제3 반응 공정과,
    상기 제1 반응 공정, 상기 제2 반응 공정 및 상기 제3 반응 공정의 실시 후, 상기 개질 공정의 실시 전에 실시되고, 상기 제1, 제2 전구체 가스 및 상기 제3 가스를 공급하는 기구를 퍼지하는 제거 공정,
    을 더 포함하는, 성막 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3 가스는 산소 원자를 함유하는, 성막 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전구체 가스는, 모노클로로실란, 디클로로실란, 트리클로로실란, 테트라클로로실란 및 헥사클로로디실란 중 어느 하나를 함유하는, 성막 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 전구체 가스는, 암모니아와 함께 상기 처리 용기 내에 공급되는, 성막 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 전구체 가스는, 200℃ 이상 550℃ 이하의 온도로 열분해되는, 성막 방법.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질 가스는, NH3 및 H2 가스의 혼합 가스인, 성막 방법.
  10. 피처리 기판을 적재하고, 상기 피처리 기판이 축선의 주위를 이동하도록 상기 축선을 중심으로 회전 가능하게 설치된 적재대의 회전에 의해, 상기 축선에 대하여 상기 피처리 기판이 이동하는 둘레 방향으로 복수의 영역으로 나뉘어진 처리 용기와,
    상기 적재대와 대향하여, 상기 처리 용기의 상기 복수의 영역 중 제1 영역에, 제1 전구체 가스를 공급하는 제1 샤워 헤드와,
    상기 적재대와 대향하여, 상기 처리 용기의 상기 복수의 영역 중 상기 제1 영역에 인접하는 제2 영역에, 제2 전구체 가스를 공급하는 제2 샤워 헤드와,
    상기 적재대와 대향하여, 상기 처리 용기의 상기 복수의 영역 중 제3 영역에 개질 가스를 공급함과 함께, 안테나로부터 마이크로파를 공급함으로써, 상기 피처리 기판의 바로 위에 상기 개질 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부,
    를 포함하는 성막 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 샤워 헤드는 상기 제2 샤워 헤드보다도 작은, 성막 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 샤워 헤드의 사이 및 상기 제1 및 제2 샤워 헤드의 주위에 퍼지 가스를 공급하여, 상기 제1 및 제2 샤워 헤드의 사이의 공간에의 플라즈마의 침입을 방지하는 가스 공급 배기 기구를 더 포함하는, 성막 장치.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 샤워 헤드는, 규소를 함유하는 제1 전구체 가스를 공급하고,
    상기 제2 샤워 헤드는, 탄소 원자 및 질소 원자를 함유하는 제2 전구체 가스를 공급하는, 성막 장치.
  14. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성부는, 상기 제3 영역에 산소 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와, 상기 산소 가스의 공급 후에, 상기 산소 가스를 제거하기 위해서 퍼지 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 포함하는,성막 장치.
  15. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 샤워 헤드는 각각, 상기 처리 용기의 둘레 방향을 따라 연장되는 직선 부재 또는 곡선 부재에 의해 상기 처리 용기의 축선으로부터 직경 방향 외측을 향해서 분사하는 가스의 유량이 각각 독립적으로 제어되는 복수의 영역으로 분할되고,
    상기 제1 샤워 헤드에 있어서의 상기 직선 부재 또는 상기 곡선 부재의 상기 처리 용기의 직경 방향에 대한 경사 각도는, 상기 제2 샤워 헤드에 있어서의 상기 직선 부재 또는 상기 곡선 부재의 상기 처리 용기의 직경 방향에 대한 경사 각도보다도 큰, 성막 장치.
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