KR20170030042A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

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

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KR20170030042A
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

파티클의 발생을 억제 가능한 기술을 제공한다.
기판을 처리하는 처리 용기; 처리 용기에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부; 처리 용기 내에 설치된 기판 재치대; 처리 용기의 저벽에 설치된 구멍을 관통하고, 상부에 기판 재치대가 설치되는 샤프트; 처리 용기의 외측에서 샤프트의 외주를 둘러싸도록 구성되고, 내측 공간이 처리 용기의 공간과 연통하는 벨로즈; 및 처리 용기의 저부에서 구멍의 일부를 따라 구성된 제1 구조 및 구멍의 타부를 따라 구성된 제1 구조에 인접하는 제2 구조를 포함하는 적어도 제1 구조 및 제2 구조로 구성되는 부품 낙하 방지부;를 포함한다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND NON-TRANSITORY COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM}
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
최근 플래시 메모리 등의 반도체 장치는 고집적화의 경향에 있다. 그것에 따라 패턴 사이즈가 현저하게 미세화된다.
미세화된 패턴에서는 파티클의 영향이 보다 현저해지기 때문에 파티클의 발생을 억제하도록 요구된다.
본 발명은 전술한 과제를 개선하기 위하여, 파티클의 발생을 억제 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에서는 기판을 처리하는 처리 용기; 상기 처리 용기에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 처리 용기 내에 설치된 기판 재치대; 상기 처리 용기의 저벽(底壁)에 설치된 구멍(穴)을 관통하고, 상부에 상기 기판 재치대가 설치되는 샤프트; 상기 처리 용기의 외측에서 상기 샤프트의 외주를 둘러싸도록 구성되고, 내측 공간이 상기 처리 용기의 공간과 연통하는 벨로즈(bellows); 상기 처리 용기의 저부(底部)에서 상기 구멍의 일부를 따라 구성된 제1 구조 및 상기 구멍의 타부(他部)를 따라 구성되고 상기 제1 구조에 인접하는 제2 구조를 포함하는 적어도 상기 제1 구조 및 제2 구조로 구성되는 부품 낙하 방지부;를 포함하는 기술이 제공된다.
본 발명에 의하면 파티클의 발생을 억제 가능한 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 도시하는 도면.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 제1 분산 구조의 설명도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 샤워 헤드를 설명하는 도면.
도 4의 (A) 내지 (B)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 재치대를 설명하는 설명도.
도 5는 기판 처리 공정의 상세를 도시하는 플로우 차트.
도 6은 성막 공정의 상세를 도시하는 플로우 차트.
도 7의 (A) 내지 (C)는 제1 실시 형태에 따른 부품 낙하 방지부를 설명하는 도면.
도 8의 (A) 내지 (B)는 제2 실시 형태에 따른 부품 낙하 방지부를 설명하는 도면.
도 9의 (A) 내지 (B)는 제2 실시 형태에 따른 부품 낙하 방지부를 설명하는 다른 도면.
도 10의 (A) 내지 (B)는 제3 실시 형태에 따른 부품 낙하 방지부를 설명하는 도면.
도 11은 다른 실시 형태에 따른 부품 낙하 방지부를 설명하는 도면.
(제1 실시 형태)
이하 본 발명의 제1 실시 형태를 설명한다.
<장치 구성>
본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 구성을 도 1에 도시한다. 기판 처리 장치(100)는 도 1에 도시되는 바와 같이 매엽식(枚葉式)의 기판 처리 장치로서 구성된다.
(처리 용기)
도 1에 도시하는 바와 같이 기판 처리 장치(100)는 처리 용기(202)를 구비한다. 처리 용기(202)는 예컨대 횡단면(橫斷面)이 원형이며, 편평한 밀폐 용기로서 구성된다. 또한 처리 용기(202)는 예컨대 알루미늄(Al)이나 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성된다. 처리 용기(202) 내에는 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 처리하는 처리 공간(201)과 웨이퍼(200)를 처리 공간(201)에 반송할 때에 웨이퍼(200)가 통과하는 반송 공간(203)이 형성된다. 처리 용기(202)는 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b)로 구성된다. 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b) 사이에는 칸막이 판(204)이 설치된다.
하부 용기(202b)의 측면에는 게이트 밸브(205)에 인접한 기판 반입출구(206)가 설치되고, 웨이퍼(200)는 기판 반입 출구(206)를 개재하여 도시되지 않는 진공 반송실과의 사이를 이동한다. 하부 용기(202b)의 저부에는 리프트 핀(207)이 복수 설치된다. 또한 하부 용기(202b)는 접지(接地)된다.
게이트 밸브(205)는 밸브체(205a)와 구동체[驅動體(205b)]를 포함한다. 밸브체(205a)는 구동체(205b)의 일부에 고정된다. 게이트 밸브를 열 때는 구동체(205b)가 처리 용기(202)로부터 이간되도록 동작하고, 밸브체(205a)를 처리 용기(202)의 측벽으로부터 이간시킨다. 게이트 밸브를 닫을 때는 구동체(205b)가 처리 용기(202)를 향하여 움직이고, 밸브체(205a)를 처리 용기(202)의 측벽에 압부(押付)하도록 하여 닫는다.
처리 공간(201) 내에는 웨이퍼(200)를 지지하는 기판 지지부(210)가 설치된다. 기판 지지부(210)는 웨이퍼(200)를 재치하는 재치면(211)과, 재치면(211)을 표면에 가지는 재치대(212), 기판 재치대(212)에 내포된 가열원으로서의 히터(213)를 주로 포함한다. 기판 재치대(212)에는 리프트 핀(207)이 관통하는 관통공(214)이 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 설치된다.
계속해서 도 4를 이용하여 기판 재치대(212)와 플로팅 핀(320)에 대해서 설명한다. 도 4의 (A)는 기판 재치대(212)를 상방(上方)으로부터 본 도면이다. 도 4의 (B)는 도 4의 (A) 중 플로팅 핀(320)이 설치된 개소(箇所)의 단면도를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이 기판 재치대(212)에는 기판을 재치하는 플로팅 핀(320)이 복수 설치된다. 도 4에서는 동그라미(O)로 플로팅 핀(320)을 도시한다. 또한 설명의 편의상 관통공(214)은 생략한다.
플로팅 핀(320)은 웨이퍼(200)를 지지하는 것이다. 플로팅 핀(320)은 나사로서 구성되고, 선단에 나사산(321)을 포함한다. 나사산(321)은 기판 재치대(212)의 암나사 부분인 나사산(322)에 감합(勘合)된다. 플로팅 핀(320)은 나사의 하단에서 상단에 걸쳐서 형성된 요부[凹部(323)]를 포함하고, 나사산(321)과 나사산(322) 사이의 분위기가 배출되도록 구성된다.
플로팅 핀(320)은 웨이퍼(200)의 중앙이나 그 외주에서 기판 재치면(211)과 웨이퍼(200)의 하면 사이의 높이를 맞추는 역할을 가진다. 이와 같이 높이를 맞추는 것에 의해 웨이퍼(200)의 중앙이나 그 외주에서 히터(213)의 영향을 균일하게 하는 것이 가능해진다.
또한 나사산(321), 나사산(322)으로 고정하는 것에 의해 기판 처리 시에서의 압력 변동이나 온도 변화 등의 환경 변화에 대하여도 기판 재치면(211)과 웨이퍼(200)의 하면 사이의 거리를 변동시키지 않도록 한다. 또한 요부(323)를 설치하는 것에 의해 상기 환경 변화에 의해 팽창한 암나사와 수나사 사이의 분위기를 배출시킬 수 있어, 단단히 조여진 플로팅 핀(320)이 느슨해지는 것을 억제할 수 있다.
단, 상기 대책과 별도로 웨이퍼(200)의 처리를 많이 반복하는 양산 장치에서는 추가적인 메인터넌스가 필요한 것은 말할 필요도 없다. 예컨대 1로트(예컨대 50매)의 웨이퍼를 처리한 경우, 환경 변화에 의해 플로팅 핀(320)의 느슨해짐이 발생하는 가능성이 높은 것으로부터 메인터넌스를 수행할 때, 메인터넌스 수행자에 의해 정기적으로 다시 플로팅 핀(320)을 조일 필요가 있다.
기판 재치대(212)는 샤프트(217)의 상부에 설치된다. 샤프트(217)의 주부(主部)는 처리 용기(202)의 저벽(202c)에 설치된 구멍(208)을 관통하고, 또한 지지판(216)을 개재하여 처리 용기(202)의 외부에서 승강 기구(218)에 접속된다. 승강 기구(218)를 작동시켜서 샤프트(217) 및 지지대(212)를 승강시키는 것에 의해 기판 재치면(211) 상에 재치되는 웨이퍼(200)를 승강시키는 것이 가능해진다. 또한 샤프트(217) 하부의 주위(외주)는 벨로즈(219)에 의해 피복된다. 처리 용기(202) 내는 기밀하게 보지(保持)된다.
저벽(202c)에는 구멍(208)을 따라 저벽(202c)으로부터 취외(取外) 가능한 부품 낙하 방지부(250)가 설치된다. 부품 낙하 방지부(250)는 후술하는 바와 같이 샤프트(217)의 외주를 따른 형상이다. 샤프트(217)의 외벽과 부품 낙하 방지부(250) 사이에는 소정의 극간[隙間(250a)]이 설치된다. 극간(250a)은 샤프트(217)가 상하 이동할 때에 접촉하지 않도록 구성되는 것과 함께, 후술하는 나사 등의 부품이 들어가지 않는 정도의 크기로 한다.
후술하는 바와 같이 부품 낙하 방지부(250)는 샤프트(217)를 중심으로 하여 원주(圓周) 형상으로 구성된다. 부품 낙하 방지부(250)는 복수의 부품 낙하 방지 구조를 가지고, 각각의 부품 낙하 방지 구조는 원주의 일부를 구성한다. 기판 처리 장치(100)를 유지 관리할 때는 각 부품 낙하 방지 구조를 분해하여 취외한다. 이와 같이 하는 것에 의해 샤프트(217)를 처리 용기(202)로부터 취외하지 않아도 부품 낙하 방지부(250)의 교환이 가능해진다.
벨로즈(219)의 상단과 저벽(202c) 사이에는 상압부(上押部)(220)가 설치된다. 상압부(220)에는 불활성 가스 공급부(221)의 일부인 불활성 가스 공급관(221a)이 접속되고, 벨로즈(219)의 내측의 공간에 연통된다.
불활성 가스 공급관(221a)에는 상류로부터 순서대로 불활성 가스 공급원(221b), 밸브(221c), 매스 플로우 컨트롤러(221d)가 설치된다. 불활성 가스 공급원(221b)으로부터 공급되는 불활성 가스는 밸브(221c), 매스 플로우 컨트롤러(221d)를 개재하여 벨로즈(219)의 상단과 저벽(202c) 사이에 공급된다. 불활성 가스를 공급하는 것에 의해 벨로즈(219) 내에 원료 가스가 침입하는 것을 막는다.
불활성 가스 공급부(221)는 주로 불활성 가스 공급관(221a), 밸브(221c), 매스 플로우 컨트롤러(221d)로 구성된다. 불활성 가스 공급부(221)에 불활성 가스 공급원(221b)을 포함시켜도 좋다.
기판 재치대(212)는 웨이퍼(200)의 반송 시에는 기판 재치면(211)이 기판 반입 출구(206)에 대향하는 위치(웨이퍼 반송 위치, 웨이퍼 반송 포지션)까지 하강하고, 웨이퍼(200)의 처리 시에는 도 1에서 도시되는 바와 같이 웨이퍼(200)가 처리 공간(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 위치, 웨이퍼 처리 포지션)가 될 때까지 상승한다.
구체적으로는 기판 재치대(212)를 웨이퍼 반송 위치까지 하강시켰을 때에는 리프트 핀(207)의 상단부가 기판 재치면(211)의 상면으로부터 돌출하고 리프트 핀(207)이 웨이퍼(200)를 하방(下方)으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 기판 재치대(212)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때에는 리프트 핀(207)은 기판 재치면(211)의 상면으로부터 매몰하고, 기판 재치면(211)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 리프트 핀(207)은 웨이퍼(200)와 직접 접촉하기 때문에 예컨대 석영이나 알루미나 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
처리 공간(201)의 상부(상류측)에는 취외 가능한 분산판을 포함하는 샤워 헤드(230)가 설치된다. 샤워 헤드(230)는 가스 분산 기구로서 이용할 수 있고, 예컨대 상부 용기(202a)에 설치된 구멍(202d)에 삽입된다. 또한 샤워 헤드(230)는 힌지(209)를 개재하여 상측 용기(202a)에 고정된다. 메인터넌스 시는 힌지(209)를 축으로서 화살표(310) 방향으로 샤워 헤드(230)가 열린다.
샤워 헤드(230)의 덮개(231)에는 제1 분산 기구(241)가 삽입되는 관통공(231a)이 설치된다. 제1 분산 기구(241)는 샤워 헤드 내에 삽입되는 선단부[先端部(241a)]와 덮개(231)에 고정되는 플랜지(241b)를 포함한다.
도 2는 제1 분산 기구(241)의 선단부(241a)를 설명하는 설명도다. 점선 화살표는 가스의 공급 방향을 도시한다. 선단부(241a)는 기둥 형상이며, 예컨대 원기둥 형상으로 구성된다. 원기둥의 측면에는 분산공(241c)이 설치된다. 후술하는 처리 가스 공급부(공급계)로부터 공급되는 가스는 선단부(241a) 및 분산공(241c)을 개재하여 버퍼 공간(232)에 공급된다.
샤워 헤드(230)의 덮개(231)는 예컨대 도전성이나 열 전도성이 있는 금속으로 형성된다. 덮개(231)와 상부 용기(202a)와 사이에는 블록(233)이 설치되고, 덮개(231)와 상부 용기(202a) 사이를 절연하거나 단열한다.
샤워 헤드(230)는 가스를 분산시키기 위한 제2 분산 기구로서의 분산판(234)을 구비한다. 이 분산판(234)의 상류측이 버퍼 공간(232)이며, 하류측이 처리 공간(201)이다. 분산판(234)에는 복수의 관통공(234a)이 설치된다. 분산판(234)은 기판 재치면(211)과 대향하도록 배치된다.
덮개(231)에는 샤워 헤드(230)를 가열하는 샤워 헤드 가열부(231b)가 설치된다. 샤워 헤드 가열부(231b)는 버퍼 공간(232)에 공급된 가스가 재액화되지 않는 온도에 가열한다. 예컨대 100℃정도에 가열하도록 제어된다.
분산판(234)은 예컨대 원반 형상으로 구성된다. 관통공(234a)은 분산판(234)의 전체 면에 걸쳐 설치된다. 인접하는 관통공(234a)은 예컨대 등거리(等距離)로 배치되고, 최외주(最外周)에 배치된 관통공(234a)은 기판 재치대(212) 상에 재치된 웨이퍼의 외주보다 외측에 배치된다.
또한 제1 분산 기구(241)로부터 공급되는 가스를 분산판(234)까지 안내하는 가스 가이드(235)를 포함한다. 가스 가이드(235)는 분산판(234)을 향할수록 지름이 커지는 형상이며, 가스 가이드(235)의 내측은 추체(錐體) 형상[예컨대 원추(圓錐) 형상. 추형상이라고도 부른다.]로 구성된다. 가스 가이드(235)는 그 하단이 분산판(234)의 가장 외주측에 형성되는 관통공(234a)보다 또한 외주측에 위치하도록 형성된다.
상부 용기(202a) 상에 블록(233)이 재치되고 고정된다. 블록(233)은 플랜지(233a)를 포함하고, 플랜지(233a) 상에는 분산판(234)이 재치되고 고정된다. 또한 덮개(231)는 지지 블록(233)의 상면에 고정된다.
여기서 샤워 헤드(230)를 고정하는 예에 대해서 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은 샤워 헤드(230)를 확대한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이 분산판(234)은 나사(301)나 나사(302)에 의해 블록(233)이나 덮개(231)에 고정된다. 나사(301), 나사(302)는 예컨대 진공 나사가 이용된다. 나사(301), 나사(302)는 처리실(201)측으로부터 삽입된다.
처리실(201)측으로부터 나사를 삽입하는 것에 의해 메인터넌스 시에 샤워 헤드(230)를 연 후, 제1 분산 기구(241)의 취외를 용이하게 한다.
가스 가이드(235)는 나사(303)에 의해 덮개(231)에 고정된다. 메인터넌스 시는 나사(301), 나사(302)를 취외하여 제1 분산 구조(241)를 돌린 후, 나사(303), 가스 가이드(235)를 취외한다.
또한 여기서는 분산판(234)이 블록(233)을 개재하여 덮개(231)에 접속된 예를 설명했지만, 거기에 한정되는 것이 아니고, 분산판(234)을 덮개(231)에 접속해도 좋다.
또한 후술하는 성막 공정에서는 버퍼 공간(232)의 분위기를 배기하는 퍼지 공정을 포함한다. 이 성막 공정에서는 다른 가스를 교호적(交互的)으로 공급하는 것과 함께, 다른 가스를 공급하는 동안에 잔류 가스를 제거하는 퍼지 공정을 수행한다. 이 교호 공급법은 원하는 막 두께에 이르기까지에 몇번이나 반복하기 때문에 성막 시간이 걸린다는 문제가 있다. 그래서 이와 같은 교호 공급 프로세스를 수행할 때는 가능한 시간을 단축하는 것이 요구된다. 한편에서 제품 비율의 향상을 위해서 기판 면내의 막 두께나 막질을 균일하게 하는 것이 요구된다.
그래서 본 실시 형태에서는 가스를 균일하게 분산하는 분산판을 포함하는 것과 함께, 분산판 상류의 버퍼 공간의 용적이 적어지도록 구성한다. 예컨대 처리실(201)의 용적보다 작게 한다. 이와 같이 하는 것에 의해 버퍼 공간의 분위기를 배기하는 퍼지 공정을 단축하는 것이 가능해진다.
(공급계)
샤워 헤드(230)의 덮개(231)에 설치된 가스 도입공(231a)에는 제1 분산 기구(241)가 접속된다. 제1 분산 기구(241)에는 공통 가스 공급관(242)이 접속된다. 제1 분산 기구(241)에는 플랜지가 설치되고, 나사 등에 의해 덮개(231)나 공통 가스 공급관(242)의 플랜지에 고정된다.
제1 분산 기구(241)와 공통 가스 공급관(242)은 관의 내부에서 연통하고, 공통 가스 공급관(242)으로부터 공급되는 가스는 제1 분산 기구(241), 가스 도입공(231a)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
공통 가스 공급관(242)에는 제1 가스 공급관(243a), 제2 가스 공급관(244a), 제3 가스 공급관(245a)이 접속된다. 제2 가스 공급관(244a)은리모트 플라즈마 유닛(244g)을 개재하여 공통 가스 공급관(242)에 접속된다.
제1 가스 공급관(243a), 제2 가스 공급관(244a), 제3 가스 공급관(245a)의 합류점의 하류에는 밸브(311), 플렉시블 배관(312), 밸브(313)가 설치된다. 메인터넌스 시에 샤워 헤드(230)를 열 때에 밸브(311), 밸브(313)를 닫힘으로 하는 것과 함께, 플렉시블 배관(312)을 취외하는 것에 의해 용이하게 개폐 가능하게 한다.
제1 가스 공급관(243a)을 포함하는 제1 가스 공급계(243)로부터는 제1 원소 함유 가스가 주로 공급되고, 제2 가스 공급관(244a)을 포함하는 제2 가스 공급계(244)로부터는 주로 제2 원소 함유 가스가 공급된다. 제3 가스 공급관(245a)을 포함하는 제3 가스 공급계(245)로부터는 웨이퍼를 처리할 때는 주로 불활성 가스가 공급되고, 샤워 헤드(230)나 처리 공간(201)을 클리닝할 때는 클리닝 가스가 주로 공급된다.
(제1 가스 공급계)
제1 가스 공급관(243a)에는 상류 방향으로부터 순서대로 제1 가스 공급원(243b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(243c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(243d)가 설치된다.
제1 가스 공급관(243a)으로부터 제1 원소를 함유하는 가스(이하 「제1 원소 함유 가스」)가 매스 플로우 컨트롤러(243c), 밸브(243d), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230)에 공급된다.
제1 원소 함유 가스는 원료 가스, 즉 처리 가스의 하나다. 여기서 제1 원소는 예컨대 티타늄(Ti)이다. 즉 제1 원소 함유 가스는 예컨대 티타늄 함유 가스다. 또한 제1 원소 함유 가스는 상온 상압에서 고체, 액체 및 기체의 어느 것이어도 좋다. 제1 원소 함유 가스가 상온 상압에서 액체인 경우는 제1 가스 공급원(243b)과 매스 플로우 컨트롤러(243c) 사이에 도시되지 않는 기화기를 설치하면 좋다. 여기서는 기체로서 설명한다.
제1 가스 공급관(243a)의 밸브(243d)보다 하류측에는 제1 불활성 가스 공급관(246a)의 하류단이 접속된다. 제1 불활성 가스 공급관(246a)에는 상류 방향으로부터 순서대로 불활성 가스 공급원(246b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(246c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(246d)가 설치된다. 불활성 가스는 성막 공정(S104)에서는 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용한다.
여기서 불활성 가스는 예컨대 질소(N2) 가스다. 또한 불활성 가스로서 N2가스의 이외, 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
주로 제1 가스 공급관(243a), 매스 플로우 컨트롤러(243c), 밸브(243d)에 의해 제1 원소 함유 가스 공급계(243)(티타늄 함유 가스 공급계라고도 말한다)가 구성된다.
또한 주로 제1 불활성 가스 공급관(246a), 매스 플로우 컨트롤러(246c) 및 밸브(246d)에 의해 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한 불활성 가스 공급원(234b), 제1 가스 공급관(243a)을 제1 불활성 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
또한 제1 가스 공급원(243b), 제1 불활성 가스 공급계를 제1 원소 함유 가스 공급계(243)에 포함시켜서 생각해도 좋다.
(제2 가스 공급계)
제2 가스 공급관(244a)에는 하류에 리모트 플라즈마 유닛(244g)이 설치된다. 상류에는 상류 방향으로부터 순서대로 제2 가스 공급원(244b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(244c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(244d), 탱크(244e), 밸브(244f)가 설치된다.
제2 가스 공급관(244a)으로부터는 제2 원소를 함유하는 가스(이하 「제2 원소 함유 가스」)가 매스 플로우 컨트롤러(244c), 밸브(244d), 탱크(244e), 리모트 플라즈마 유닛(244g), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 제2 원소 함유 가스는 리모트 플라즈마 유닛(244g)에 의해 플라즈마 상태로 이루어지고 웨이퍼(200) 상에 공급된다.
제2 원소 함유 가스는 처리 가스의 하나다. 또한 제2 원소 함유 가스는 반응 가스 또는 개질 가스로서 생각해도 좋다.
여기서 제2 원소 함유 가스는 제1 원소와 다른 제2 원소를 함유한다. 제2 원소로서는 예컨대 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 어느 하나다. 본 실시 형태에서는 제2 원소 함유 가스는 예컨대 질소 함유 가스로 한다. 구체적으로는 질소 함유 가스로서 암모니아(NH3) 가스가 이용된다.
주로 제2 가스 공급관(244a), 매스 플로우 컨트롤러(244c), 밸브(244d)에 의해 제2 원소 함유 가스 공급계(244)(질소 함유 가스 공급계라고도 말한다)가 구성된다.
또한 제2 가스 공급관(244a)의 밸브(244d)보다 하류측에는 제2 불활성 가스 공급관(247a)의 하류단이 접속된다.
제2 불활성 가스 공급관(247a)에는 상류 방향으로부터 순서대로 불활성 가스 공급원(247b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(247c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(247d)가 설치된다.
제2 불활성 가스 공급관(247a)으로부터는 불활성 가스가 매스 플로우 컨트롤러(247c), 밸브(247d), 제2 가스 공급관(244a), 리모트 플라즈마 유닛(244g)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 불활성 가스는 성막 공정(S104)에서는 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용한다.
주로 제2 불활성 가스 공급관(247a), 매스 플로우 컨트롤러(247c) 및 밸브(247d)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한 불활성 가스 공급원(247b), 제2 가스 공급관(243a), 리모트 플라즈마 유닛(244g)을 제2 불활성 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
또한 제2 가스 공급원(244b), 리모트 플라즈마 유닛(244g), 제2 불활성 가스 공급계를 제2 원소 함유 가스 공급계(244)에 포함시켜서 생각해도 좋다.
(제3 가스 공급계)
제3 가스 공급관(245a)에는 상류 방향으로부터 순서대로 제3 가스 공급원(245b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(245c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(245d)가 설치된다.
제3 가스 공급관(245a)으로부터 퍼지 가스로서의 불활성 가스가 매스 플로우 컨트롤러(245c), 밸브(245d), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230)에 공급된다.
여기서 불활성 가스는 예컨대 질소(N2) 가스다. 또한 불활성 가스로서 N2가스의 이외, 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
제3 가스 공급관(245a)의 밸브(245d)보다 하류측에는 클리닝 가스 공급관(248a)의 하류단이 접속된다. 클리닝 가스 공급관(248a)에는 상류 방향으로부터 순서대로 클리닝 가스 공급원(248b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(248c)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(248d)가 설치된다.
주로 제3 가스 공급관(245a), 매스 플로우 컨트롤러(245c), 밸브(245d)에 의해 제3 가스 공급계(245)이 구성된다.
또한 주로 클리닝 가스 공급관(248a), 매스 플로우 컨트롤러(248c) 및 밸브(248d)에 의해 클리닝 가스 공급계가 구성된다. 또한 클리닝 가스 공급원(248b), 제3 가스 공급관(245a)을 클리닝 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
또한 제3 가스 공급원(245b), 클리닝 가스 공급계를 제3 가스 공급계(245)에 포함시켜서 생각해도 좋다.
제3 가스 공급관(245a)으로부터는 기판 처리 공정에서는 불활성 가스가 매스 플로우 컨트롤러(245c), 밸브(245d), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 또한 클리닝 공정에서는 클리닝 가스가 매스 플로우 컨트롤러(248c), 밸브(248d), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
불활성 가스 공급원(245b)으로부터 공급되는 불활성 가스는 기판 처리 공정에서는 처리 용기(202)나 샤워 헤드(230) 내에 쌓은 가스를 퍼지하는 퍼지 가스로서 작용한다. 또한 클리닝 공정에서는 클리닝 가스의 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용해도 좋다.
클리닝 가스 공급원(248b)으로부터 공급되는 클리닝 가스는 클리닝 공정에서는 샤워 헤드(230)나 처리 용기(202)에 부착된 부생성물 등을 제거하는 클리닝 가스로서 작용한다.
여기서 클리닝 가스는 예컨대 3불화질소(NF3) 가스다. 또한 클리닝 가스로서 예컨대 불화수소(HF) 가스, 3불화염소(ClF3) 가스, 불소(F2) 가스 등을 이용해도 좋고, 또한 이들을 조합시켜서 이용해도 좋다.
(배기계)
처리 용기(202)의 분위기를 배기하는 배기계는 처리 용기(202)에 접속된 복수의 배기관을 포함한다. 구체적으로는 버퍼 공간(232)에 접속되는 배기관(363)(제1 배기관)과 처리 공간(201)에 접속되는 배기관(362)(제2 배기관)과 반송 공간(203)에 접속되는 배기관(361)(제3 배기관)을 포함한다. 또한 각 배기관(361, 362, 363)의 하류측에는 배기관(264)(제4 배기관)이 접속된다.
배기관(361)은 반송 공간(203)의 측면 혹은 저면에 접속된다. 배기관(361)에는 고진공 혹은 초(超) 고진공을 실현하는 진공 펌프로서 TMP(265)(Turbo Molecular Pump. 터보 분자 펌프. 제1 진공 펌프)가 설치된다. 배기관(361)으로부터 TMP(265)의 상류측에는 반송 공간용 제1 배기 밸브로서의 밸브(266)가 설치된다. 또한 TMP(265)의 하류측에는 밸브(267)가 설치된다. 밸브(267)는 배기관(362)이나 배기관(363)으로부터 배기할 때, 그 배기 분위기가 TMP(265)에 들어가지 않도록 하는 것이며, 배기관(362)이나 배기관(363)으로부터 배기할 때는 닫힘으로 된다.
배기관(362)은 처리 공간(201)의 측방에 접속된다. 배기관(362)에는 처리 공간(201) 내를 소정의 압력에 제어하는 압력 제어기인 APC(276)(AutoPressure Controller)가 설치된다. APC(276)는 개도(開度) 조정 가능한 밸브체(도시되지 않음)를 포함하고, 후술하는 컨트롤러로부터의 지시에 따라서 배기관(362)의 컨덕턴스를 조정한다. 또한 배기관(362)에서 APC(276)의 상류측에는 밸브(275)가 설치된다. 배기관(362)과 밸브(275), APC(276)를 합쳐서 처리실 배기부라고 부른다.
배기관(363)은 처리실(201)과 접속되는 면과 다른 면에 접속된다. 높이 방향에서 분산공(234a)과 상기 가스 가이드(235)의 하단 사이에 접속된다. 배기관(363)에는 상류에서 밸브(291), 플렉시블 배관(292), 밸브(279)를 구비할 수 있다. 메인터넌스 시에 밸브(291), 밸브(279)를 닫힘으로 하면서, 플렉시블 배관(292)을 취외하고 샤워 헤드(230)를 연다.
배기관(363), 밸브(291)를 합쳐서 샤워 헤드 배기부라고 부른다. 또한 밸브(279), 플렉시블 배관(292)을 샤워 헤드 배기부에 포함시켜도 좋다.
배기관(264)에는 DP(278)(Dry Pump. 드라이 펌프)가 설치된다. 도시되는 바와 같이 배기관(264)에는 그 상류측으로부터 배기관(363), 배기관(362), 배기관(361)이 접속되고, 또한 그들의 하류에 DP(278)가 설치된다. DP(278)는 배기관(362), 배기관(363), 배기관(361)의 각각을 개재하여 버퍼 공간(232), 처리 공간(201) 및 반송 공간(203)의 각각의 분위기를 배기한다. 또한 DP(278)는 TMP(265)가 동작할 때에 그 보조 펌프로서도 기능한다. 즉 고진공(혹은 초 고진공) 펌프인 TMP(265)는 대기압까지의 배기를 단독으로 수행하는 것은 곤란하기 때문에 대기압까지의 배기를 수행하는 보조 펌프로서 DP(278)가 이용된다. 전술한 배기계의 각 밸브에는 예컨대 에어 밸브가 이용된다.
(부품 낙하 방지부)
계속해서 도 7의 (A) 내지 (C)를 이용하여 부품 낙하 방지부(250)의 상세를 설명한다. 부품 낙하 방지부(250)는 후술하는 메인터넌스 공정(S114)에서 나사를 취외하는 등의 메인터넌스 작업을 하는 경우에 취외된 나사가 낙하하여 벨로즈(219) 내에 들어가는 것을 막기 위한 것이다. 여기서 말하는 나사는 예컨대 도 3, 도 4에서의 나사(301), 나사(302), 나사(303), 플로팅 핀(320)이다. 이하 이들을 나사 등이라고 부른다.
이하에 상세를 설명한다. 도 7의 (A)는 도 1의 α-α'에서의 단면도이며, 도 7의 (B)는 도 7의 (A)를 화살표(β)측에서 본 측면도다. (C)는 도 7의 (B)의 부품 낙하 방지부의 제1 구조와 제2 구조가 인접[또는 감합(嵌合)]하는 개소를 설명하는 설명도다.
우선 도 7의 (A)를 이용하여 설명한다. 부품 낙하 방지부(250)는 제1 구조(251)와 제2 구조(252)를 포함한다. 제1 구조(251)와 제2 구조(252)는 구멍(208)의 가장자리(緣)의 적어도 일부를 따라 샤프트(217)의 외주면을 둘러싸도록 극간(250a)을 포함하고 설치된다. 제1 구조(251)와 제2 구조(252)의 내주는 샤프트(217)의 외주 형상을 따른 형상으로 한다. 여기서는 제1 구조(251)와 제2 구조(252)를 조합하는(감합시킨다) 것에 의해 원주(圓周)형상의 형태로 한다. 재질은 예컨대 석영이나 탄화실리콘(SiC), 세라믹 등이 이용된다.
제1 구조(251)와 제2 구조(252)는 극간을 개재하여 인접된다. 극간은 제1 구조(251)와 제2 구조(252)가 가열되어 팽창하더라도 접촉하지 않는 정도의 폭으로 한다. 열팽창을 하더라도 접촉하지 않도록 하는 것에 의해 접촉에 의한 파손 등을 방지할 수 있다.
샤프트(217)의 측벽과 제1 구조(251) 사이에는 극간(250a)이 설치된다. 극간(250a)은 유지 관리할 때에 취외 가능한 부품(나사 등)이 낙하하지 않는 정도의 폭으로 한다. 메인터넌스 시, 메인터넌스 수행자는 장갑을 장착해서 작업을 하기 때문에 나사 등을 취외할 때에 어쩔 수 없이 나사 등을 놓치고, 그 결과 나사 등이 반송실(203) 내에 낙하하는 일이 있다.
낙하한 나사 등은 저벽(202c) 상에 낙하하지만, 그것이 굴러서 구멍(208)에 들어가고, 벨로즈(219) 내에 낙하되는 경우가 있다. 분산판(234)이나 플로팅 핀(320)을 취외하는 등의 메인터넌스를 수행할 때는 벨로즈(219) 내에 샤프트(217)가 삽입된 상태이기 때문에 벨로즈(219) 내에 낙하한 나사 등을 줍는 것은 곤란하다. 만일 벨로즈 내에 나사가 낙하한 상태에서 기판 처리를 수행한 경우, 낙하한 나사 등은 벨로즈(219)의 수축이나 상기 압력 변동 등에 의해 벨로즈 내를 이동하지만, 그것이 벨로즈(219)의 내벽에 상처를 입히거나 벨로즈(219)의 벽에 구멍을 뚫는 등의 문제가 생긴다.
거기서 본 실시 형태에서는 나사 등이 벨로즈(219) 내에 낙하하지 않도록 극간(250a)을 나사 등의 부품이 낙하하지 않는 정도의 폭으로 한다. 여기서 말하는 폭이라는 예컨대 나사 머리의 지름보다 작은 폭으로 한다. 보다 바람직하게는 나사 등을 구성하는 부분 중 가장 짧은 부분의 길이보다 짧은 거리로 한다. 여기서 가장 짧은 부분은 예컨대 나사산을 포함하는 나사의 선단의 지름을 말한다.
도 7의 (B)에 도시된 바와 같이 제1 구조(251)와 저벽(202c)과의 접촉면 중 제1 구조(251)에는 요부(251a)가 설치되고, 저벽(202c)에는 철부[凸部(253)]가 설치된다. 또한 제2 구조(252)와 저벽(202c)과의 접촉면 중 제2 구조(252)에는 요부(252a)가 설치되고, 저벽(202c)에는 철부(254)가 설치된다. 요부(251a)와 철부(253)가 맞물려지는 것에 의해 제1 구조(251)가 저벽(202c)에 고정된다. 또한 요부(252a)와 철부(254)가 맞물려지는 것에 의해 제2 구조(251)가 저벽(202c)에 고정된다.
이와 같이 고정되는 것에 의해 후술하는 성막 공정(S104)에서 고빈도로 압력이 변동하는 환경이어도 부품 낙하 방지부(250)가 어긋날 일이 없다.
만일 부품 낙하 방지부(250)가 어긋나면, 샤프트(217)와 접촉하고, 샤프트(217)에 상처를 입히거나 부품 낙하 구조(250)가 파손하는 것이 생각된다. 또한 파손에 의해 발생한 파티클이 웨이퍼(200)에 악영향을 미치는 것이 생각된다. 부품 낙하 방지부(250)의 어긋남을 막는 것에 의해 상기와 같은 문제점을 막을 수 있다.
제1 구조(251) 중 제2 구조(252)와 대향하는 부분에는 상방이 절입(切入)되는 플랜지인 선단부(251b)가 설치된다. 또한 제2 구조(252) 중 제1 구조(251)와 대향하는 부분에는 하방이 절입되는 플랜지인 선단부(252b)가 설치된다.
보다 바람직하게는 다음 구조로 하면, 또한 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 구체적으로는 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이 선단부(251b)의 상면과 선단부(252b)의 하면은 극간을 개재하여 대향시키도록 구성된다. 도 7의 (C)는 선단부(251b), 선단부(252b)를 확대한 도면이다. 선단부(251b)는 또한 철구조(251c)를 포함한다. 마찬가지로 선단부(252b)는 또한 철구조(252c)를 포함한다.
극간을 개재하여 인접하는 것에 의해 제1 구조(251)와 제2 구조(252)가 각각 열팽창 현상에 의해 팽창하더라도 접촉할 일이 없도록 구성된다.
또한 철구조(253)는 제1 구조(251)를 철구조(254)는 제2 구조(252)를 고정할 수 있으면 좋고, 예컨대 구멍(208)을 따라 복수 설치해도 좋고, 구멍(208)을 따라 판 형상으로 해도 좋다. 이 경우, 각각의 철구조에 대응하는 요구조는 그 형상에 일치한 형상으로 한다. 본 실시 형태에서는 부품 낙하 방지부(250)가 2개의 제1 구조(251) 및 제2 구조(252)로 구성되는 예를 제시했지만, 거기에 한정하는 것이 아니고, 도 11에 도시하는 바와 같이 부품 낙하 방지부(250)가 제1 구조(251), 제2 구조(252) 및 제3 구조(255)와 같이 3개 이상의 구조로부터 구성되어도 좋다. 즉 부품 낙하 방지부(250)는 복수의 구조로부터 구성되면 좋다.
(컨트롤러)
기판 처리 장치(100)는 기판 처리 장치(100)의 각(各) 부(部)의 동작을 제어하는 컨트롤러(280)를 포함한다. 컨트롤러(280)는 연산부(281) 및 기억부(282)를 적어도 포함한다. 컨트롤러(280)는 전술한 각 구성에 접속되고, 상위 컨트롤러나 사용자의 지시에 따라 기억부(282)로부터 프로그램이나 레시피를 호출하고, 그 내용에 따라 각 구성의 동작을 제어한다. 또한 컨트롤러(280)는 전용의 컴퓨터로서 구성해도 좋고, 범용의 컴퓨터로서 구성해도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 격납한 외부 기억 장치(283[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光)디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB메모리(USB Flash Drive)이나 메모리 카드 등의 반도체 메모리]를 준비하고, 외부 기억 장치(283)를 이용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(280)를 구성할 수 있다. 또한 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(283)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하고, 외부 기억 장치(283)를 개재하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 좋다. 또한 기억부(282)나 외부 기억 장치(283)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 한다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 이용한 경우는 기억부(282) 단체(單體)만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(283) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다.
<기판 처리 공정>
다음으로 기판 처리 장치(100)를 사용하여 웨이퍼(200) 상에 박막을 형성하는 공정에 대해서 설명한다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 플로우 차트다. 도 6은 도 5의 성막 공정(S104)의 상세를 도시하는 플로우 차트다.
이하 제1 처리 가스로서 TiCl4가스를 이용하고, 제2 처리 가스로서 암모니아(NH3) 가스를 이용하여 웨이퍼(200) 상에 박막으로서 질화 티타늄 막을 형성하는 예에 대해서 설명한다.
[기판 반입 재치·가열 공정(S102)]
처리 장치(100)에서는 기판 재치대(212)를 웨이퍼(200)의 반송 위치(반송 포지션)까지 하강시키는 것에 의해 기판 재치대(212)의 관통공(214)에 리프트 핀(207)을 관통시킨다. 그 결과 리프트 핀(207)이 기판 재치대(212) 표면보다 소정의 높이만큼 돌출한 상태가 된다. 계속해서 게이트 밸브(205)를 열어 반송 공간(203)을 이재실(도시되지 않음)과 연통시킨다. 그리고 이 이재실로부터 웨이퍼 이재기(도시되지 않음)를 이용하여 웨이퍼(200)를 반송 공간(203)에 반입하고, 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 이재한다. 이에 의해 웨이퍼(200)는 기판 재치대(212)의 표면으로부터 돌출한 리프트 핀(207) 상에 수평 자세로 지지된다.
불활성 가스 공급관(221a)으로부터 샤프트(217)와 구멍(208) 사이로의 불활성 가스 공급을 시작한다.
처리 용기(202) 내에 웨이퍼(200)를 반입하면, 웨이퍼 이재기를 처리 용기(202)의 외에 퇴피시키고, 게이트 밸브(205)를 닫아 처리 용기(202) 내를 밀폐한다. 그 후, 기판 재치대(212)를 상승시키는 것에 의해 기판 재치대(212)에 설치된 플로팅 핀(230) 상에 웨이퍼(200)를 재치시키고 또한 기판 재치대(212)를 상승시키는 것에 의해 전술한 처리 공간(201) 내의 처리 위치(기판 처리 포지션)까지 웨이퍼(200)를 상승시킨다.
웨이퍼(200)가 반송 공간(203)에 반입된 후, 처리 공간(201) 내의 처리 위치까지 상승하면, 밸브(266)와 밸브(267)를 닫힘으로 한다. 이에 의해 반송 공간(203)과 TMP(265) 사이 및 TMP(265)와 배기관(264) 사이가 차단되고, TMP(265)에 의한 반송 공간(203)의 배기가 종료한다. 한편, 밸브(275)를 열어 처리 공간(201)과 APC(276) 사이를 연통시키는 것과 함께, APC(276)와 DP(278) 사이를 연통시킨다. APC(276)는 배기관(362)의 컨덕턴스를 조정하는 것에 의해 DP(278)에 의한 처리 공간(201)의 배기 유량을 제어하고, 처리 공간(201)을 소정의 압력(예컨대 10-5 내지 10-1Pa의 고진공)에 유지한다.
이 동안 불활성 가스 공급관(221a)으로부터 샤프트(217)와 구멍(208) 사이에 불활성 가스를 공급한다. 이와 같이 하는 것에 의해 샤프트(217) 하방에 권회(捲回)하는 가스가 벨로즈(219) 내에 침입하는 것을 막는다.
또한 이 공정에서 처리 용기(202) 내를 배기하면서, 불활성 가스 공급계로부터 처리 용기(202) 내에 불활성 가스로서의 N2가스를 공급해도 좋다. 즉 TMP(265) 혹은 DP(278)로 처리 용기(202) 내를 배기하면서, 적어도 제3 가스 공급계의 밸브(245d)를 여는 것에 의해 처리 용기(202) 내에 N2가스를 공급해도 좋다.
또한 웨이퍼(200)를 기판 재치대(212) 상에 재치할 때는 기판 재치대(212)의 내부에 매립된 히터(213)에 전력을 공급하고, 웨이퍼(200)의 표면이 소정의 온도가 되도록 제어된다. 웨이퍼(200)의 온도는 예컨대 실온이상 500℃ 이하이며, 바람직하게는 실온 이상이며 400℃ 이하다. 이때 히터(213)의 온도는 도시되지 않는 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(213)로의 통전 상태를 제어하는 것에 의해 조정된다.
[성막 공정(S104)]
다음으로 성막 공정(S104)을 수행한다. 이하 도 6을 참조하여 성막 공정(S104)에 대해서 상세히 설명한다. 또한 성막 공정(S104)은 다른 처리 가스를 교호적으로 공급하는 공정을 반복하는 교호 공급 처리다.
[제1 처리 가스 공급 공정(S202))]
웨이퍼(200)를 가열해서 소망하는 온도에 달하면, 밸브(243d)를 여는 것과 함께, TiCl4가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 매스 플로우 컨트롤러(243c)를 조정한다. 또한 TiCl4가스의 공급 유량은 예컨대 100sccm 이상 5000sccm 이하다. 이때 제3 가스 공급계의 밸브(245d)를 열어 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2가스를 공급한다. 또한 제1 불활성 가스 공급계로부터 N2가스를 흘려도 좋다. 또한 이 공정에 앞서 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2가스의 공급을 시작해도 좋다.
또한 불활성 가스 공급관(221a)으로부터 극간(250a)에 불활성 가스 공급을 시작한다. 그와 병행하여 벨로즈측 배기관(222a)으로부터 벨로즈(219)의 내측 분위기의 배기를 시작한다. 이때 불활성 가스의 공급량을 후술하는 퍼지 공정(S208)보다 많게 한다. 많게 하는 것에 의해 벨로즈(219) 내의 공간으로의 제1 가스의 침입을 보다 확실하게 막을 수 있다.
제1 분산 기구(241)를 개재하여 처리 공간(201)에 공급된 TiCl4가스는 웨이퍼(200) 상에 공급된다. 웨이퍼(200)의 표면에는 TiCl4가스가 웨이퍼(200) 상에 접촉하는 것에 의해 「제1 원소 함유층」으로서의 티타늄 함유층이 형성된다.
티타늄 함유층은 예컨대 처리 용기(202) 내의 압력, TiCl4가스의 유량, 서셉터(217)의 온도, 처리 공간(201)의 통과에 걸리는 시간 등에 따라 소정의 두께 및 소정의 분포로 형성된다. 또한 웨이퍼(200) 상에는 미리 소정의 막이 형성되어도 좋다. 또한 웨이퍼(200) 또는 소정의 막에는 미리 소정의 패턴이 형성되어도 좋다.
TiCl4가스의 공급을 시작하고 소정 시간 경과 후, 밸브(243d)를 닫아 TiCl4가스의 공급을 정지한다. 전술한 S202의 공정에서는 밸브(275) 및 밸브(288)가 열림으로 되고, APC(276)에 의해 처리 공간(201)의 압력이 소정의 압력이 되도록 제어된다. 공정 S202에서 밸브(275) 및 밸브(288) 이외의 배기계의 다른 밸브는 모두 닫힘으로 된다.
[퍼지 공정(S204))]
그 다음에 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2가스를 공급하고, 샤워 헤드(230) 및 처리 공간(201)의 퍼지를 수행한다. 이때도 밸브(275) 및 밸브(288)는 열림으로 되고 APC(276)에 의해 처리 공간(201)의 압력이 소정의 압력이 되도록 제어된다. 한편, 밸브(275) 및 밸브(288) 이외의 배기계의 다른 밸브는 모두 닫힘으로 된다. 이에 의해 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서 웨이퍼(200)에 결합하지 못한 TiCl4가스는 DP(278)에 의해 배기관(362)을 개재하여 처리 공간(201)으로부터 제거된다.
그 다음에 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2가스를 공급하고, 샤워 헤드(230)의 퍼지를 수행한다. 밸브(275) 및 밸브(288)가 닫힘으로 되는 한편, 밸브(279) 및 밸브(291)가 열림으로 된다. 다른 배기계의 밸브는 열린상태다. 즉 샤워 헤드(230)의 퍼지를 수행할 때는 처리 공간(201)과 APC(276) 사이를 차단하는 것과 함께, APC(276)와 배기관(264) 사이를 차단하고, APC(276)에 의한 압력 제어를 정지하는 한편, 버퍼 공간(232)과 DP(278) 사이를 연통한다. 이에 의해 샤워 헤드(230)[버퍼 공간(232)] 내에 잔류한 TiCl4가스는 배기관(362)을 개재하여 DP(278)에 의해 샤워 헤드(230)로부터 배기된다.
또한 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에 계속되고, 불활성 가스 공급관(221a)으로부터 샤프트(217)와 구멍(208) 사이의 공간으로의 불활성 가스를 공급한다. 이때 불활성 가스의 공급량을 제1 가스 공급 공정(S202)보다 적게 한다. 적게 하는 것에 의해 가스를 효율적으로 사용할 수 있다.
퍼지 공정(S204)에서는 웨이퍼(200), 처리 공간(201), 버퍼 공간(232)에서의 잔류 TiCl4가스를 배제하기 위해서 대량의 퍼지 가스를 공급하여 배기 효율을 높인다.
샤워 헤드(230) 내 분위기의 퍼지가 종료되면, 밸브(288) 및 밸브(275)를 열림으로 하여 APC(276)에 의한 압력 제어를 재개하는 것과 함께, 밸브(279)를 닫힘으로 하여 샤워 헤드(230)와 배기관(264) 사이를 차단한다. 다른 배기계의 밸브는 닫힌 상태다. 이때도 제3 가스 공급관(245a)으로부터의 N2가스의 공급은 계속되고, 샤워 헤드(230) 및 처리 공간(201)의 퍼지가 계속된다. 또한 퍼지 공정(S204)에서 배기관(362)을 개재한 퍼지의 전후에 배기관(363)을 개재한 퍼지를 수행하도록 했지만, 배기관(362)을 개재한 퍼지만이어도 좋다. 또한 배기관(362)을 개재한 퍼지와 배기관(363)을 개재한 퍼지를 동시에 수행하도록 해도 좋다.
[제2 처리 가스 공급 공정(S206)]
밸브(244d)는 본 공정(S206) 전에 열리고, 본 공정(S206)에 이르기까지 제2 처리 가스를 탱크(244e)에 저류한다. 또한 리모트 플라즈마 유닛(244g)을 기동한다.
퍼지 공정(S204)의 후, 밸브(244f)를 열어 리모트 플라즈마 유닛(244g)에 제2 처리 가스를 단숨에 공급한다. 이하 탱크에 저류한 가스를 단숨에 공급하는 동작을 플래시 플로우라고 부른다.
이때 리모트 플라즈마 유닛(244g) 내의 압력은 플라즈마가 생성되는 압력의 범위가 되도록 조정된다. 또한 후술하는 바와 같이 압력의 범위가 웨이퍼(200) 상에서도 높은 압력이 되는 것이 바람직하다.
리모트 플라즈마 유닛(244g)으로부터 출력된 플라즈마 상태의 제2 처리 가스는 샤워 헤드(230)를 개재하여 처리 공간(201) 내에 공급된다. 공급된 가스는 웨이퍼(200) 상의 제1 가스를 주성분으로 한 막과 반응한다.
또한 전술한 웨이퍼 상에서도 높은 압력으로 하는 점에 대해서 이하에 설명한다. 웨이퍼 상에 제2 처리 가스를 공급할 때는 대량의 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 여기서 말하는 대량의 가스라는 단위 시간당의 가스 공급량에서 예컨대 제1 처리 가스 공급 공정(S202)보다 큰 공급량을 말한다. 대량의 가스를 공급하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상의 분위기의 압력을 높인다.
이와 같은 관계로 하는 것은 다음 이유에 의한다. 제1 처리 가스는 웨이퍼(200) 상으로의 성막을 주된 작용으로 하는 것에 비해, 제2 처리 가스는 이미 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1 처리 가스를 주성분으로 한 막과 반응시키는 것을 주된 작용으로 한다. 단순히 성막하는 것보다는 반응시키는 쪽이 높은 에너지가 필요하기 때문에 고압의 가스를 공급하는 것이 바람직하다.
또한 압력을 높게 하는 것에 의해 단시간으로 반응시킬 수 있다. 높은 압력이라면 단시간으로 막과 반응할 수 있어 최근 요구되는 고스루풋을 실현할 수 있다.
이 공정에서도 제3 가스 공급계의 밸브(245d)는 열림으로 되고, 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2가스가 공급된다. 이와 같이 하는 것에 의해 제2 처리 가스가 제3 가스 공급계에 침입하는 것을 막는다.
제1 분산 기구(241)를 개재하여 처리 용기(202)에 공급된 플라즈마 상태의 암모니아 가스는 웨이퍼(200) 상에 공급된다. 이미 형성되는 티타늄 함유층이 암모니아 가스의 플라즈마에 의해 개질되는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에는 예컨대 티타늄 원소 및 질소 원소를 함유하는 층이 형성된다.
개질층은 예컨대 처리 용기(203) 내의 압력, 질소 함유 가스의 유량, 기판 재치대(212)의 온도, 리모트 플라즈마 유닛(244g)의 전력 공급 상태 등에 따라 소정의 두께, 소정의 분포, 티타늄 함유층에 대한 소정의 질소 성분 등의 침입 깊이로 형성된다.
소정의 시간 경과 후, 밸브(244d)를 닫아 질소 함유 가스의 공급을 정지한다.
부호(S206)에서도 전술한 공정 S202와 마찬가지로 밸브(275) 및 밸브(288)가 열림으로 되고, APC(276)에 의해 처리 공간(201)의 압력이 소정의 압력이 되도록 제어된다. 또한 밸브(275) 및 밸브(288) 이외의 배기계의 다른 밸브는 모두 닫힘으로 된다.
퍼지 공정(S204)에 계속되고, 불활성 가스 공급관(221a)으로부터 샤프트(217)와 구멍(208) 사이의 공간으로의 불활성 가스를 공급한다. 이때 불활성 가스의 공급량을 퍼지 가스 공급 공정(S204)보다 많게 한다. 많게 하는 것에 의해 보다 확실하게 제2 가스의 침입을 막는 것이 가능해진다.
[퍼지 공정(S208)]
그 다음에 공정 S204와 같은 퍼지 공정을 실행한다. 각 부의 동작은 공정 S204와 마찬가지이므로 설명은 생략한다.
[판정(S210)]
컨트롤러(280)는 상기 1사이클을 소정 횟수(n cycle) 실시하였는지를 판정한다.
소정 횟수 실시하지 않았을 때[공정(S210)에서 No인 경우)], 제1 처리 가스 공급 공정(S202), 퍼지 공정(S204), 제2 처리 가스 공급 공정(S206), 퍼지 공정(S208)을 포함하는 사이클을 반복한다. 소정 횟수 실시했을 때[공정(S210)에서 Yes인 경우)], 도 6에 도시하는 처리를 종료한다.
또한 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서는 제1 처리 가스가 기판 지지대(212)와 칸막이 판(204) 사이로부터 누설되어 반송 공간(203)에 공급되고, 또한 기판 반입 출구(206)에 침입하는 일이 있다. 제2 처리 가스 공급 공정도 마찬가지로 제2 처리 가스가 기판 지지대(212)와 칸막이 판(204) 사이로부터 누설되어 반송 공간(203)에 공급되고, 또한 기판 반입 출구(206)에 침입하는 일이 있다. 퍼지 공정(S204, S206)에서는 기판 지지대(212)와 칸막이 판(204)에 의해 구획되기 때문에 반송실(203)의 분위기를 배기하는 것은 곤란하다. 그렇기 때문에 기판 반입 출구(206)에 침입한 가스끼리가 반응하여 기판 반입 출구(206)의 내측 표면이나 밸브체(205a)의 반송실(203)과 마주보는 면, 부품 낙하 방지부(250)에 막이 형성된다. 형성된 막은 기판 반입 재치·가열 공정(S102)에서 파티클이 된다. 그래서 부품 낙하 방지부(250)에 관해서는 정기적인 메인터넌스가 필요하다.
[판정 공정(S106)]
도 5의 설명에 돌아가면, 다음으로 판정 공정(S106)을 실행한다. 판정 공정(S106)에서는 성막 공정(S104)을 소정 횟수 실시하였는지를 판정한다. 여기서 소정 횟수라는 예컨대 메인터넌스를 수행할지에 대한 판단을 하는 횟수를 말한다. 판정 공정(S106)에서 성막 공정(S104)을 소정 횟수 실시하지 않았다고 판단되면, 메인터넌스가 필요없다고 판단되어 기판 반출입 공정(S108)으로 이행한다. 소정 횟수 실시한 경우는 메인터넌스가 필요하다고 판단되어 기판 반출 공정(S110)으로 이행한다.
[기판 반출입 공정(S108)]
판정 공정(S106)에서 성막 공정(S104)을 소정 횟수 실시하지 않았다고 판단되면, 기판 반입 재치·가열 공정(S102)과 반대의 순서로 처리 완료 웨이퍼(200)를 반출한다. 그와 함께, 기판 반입 재치·가열 공정(S102)과 같은 순서로 미처리 웨이퍼(200)를 반입한다. 그 후, 반입된 웨이퍼(200)는 성막 공정(S104)으로 이행된다.
[기판 반출 공정(S110)]
기판 반출 공정(S110)에서는 기판 재치대(212)를 하강시키고, 기판 재치대(212)의 표면으로부터 돌출시킨 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 지지시킨다. 이에 의해 웨이퍼(200)는 처리 위치에서 반송 위치가 된다. 그 후, 게이트 밸브(205)를 열고 웨이퍼 이재기를 이용하여 웨이퍼(200)를 처리 용기(202)의 외에 반출한다. 이때 밸브(245d)를 닫아 제3 가스 공급계로부터 처리 용기(202) 내로의 불활성 가스 공급을 정지한다.
그 다음에 웨이퍼(200)가 반송 위치까지 이동하면, 밸브(275)와 밸브(288)를 닫힘으로 하여 반송 공간(203)과 배기관(264) 사이를 차단한다. 한편, 밸브(266)와 밸브(267)를 열림으로 하여 TMP(265)[및 DP(278)]에 의해 반송 공간(203)의 분위기를 배기하는 것에 의해 처리 용기(202)를 고진공(초 고진공) 상태(예컨대 10-5 Pa 이하)에 유지하고, 마찬가지로 고진공(초 고진공) 상태(예컨대 10-6 Pa 이하)에 유지되는 이재실과의 압력 차이를 저감한다. 이 동안 벨로즈 내에 파티클이 침입하지 않도록 불활성 가스 공급관(221a)으로부터 샤프트(217)와 구멍(208) 사이로의 불활성 가스 공급을 시작한다. 이 상태에서 게이트 밸브(205)를 열어 웨이퍼(200)를 처리 용기(202)로부터 이재실에 반출한다.
[메인터넌스 공정(S112)]
기판 반출 공정(S110)의 후, 메인터넌스 공정(S112)으로 이행한다. 본 실시 형태의 성막 공정(S104)은 상기 플래시 플로우나 제1 처리 가스와 제2 처리 가스의 교호 공급을 예로 하여 설명했다. 이들의 방법은 처리 공간(201)이나 버퍼실(232)을 구성하는 벽은 물론, 반송 공간(203)을 구성하는 벽에도 막을 부착시킨다. 또한 압력의 변동 등에 의해 나사 등의 느슨해짐이 발생된다. 그래서 다음과 같은 메인터넌스를 수행한다.
우선 샤워 헤드(230)의 경우를 설명한다. 예컨대 제2 처리 가스 공정(S206)을 실시하는 경우, 샤워 헤드(230) 내나 관통공(234a)에 잔류한 제1 처리 가스와 제2 처리 가스가 반응하여 막이 부착된다. 샤워 헤드(230)의 벽이나 관통공(234a)에 부착된 막은 웨이퍼(200) 상에 형성한 막과 다르고, 성막 조건을 제어하지 않는 상태로 형성된 것이다. 따라서 웨이퍼(200) 상에 형성한 막에 비해서 허술한 상태다. 이와 같은 막인 경우, 막의 응력이 불균일하기 때문에 벗겨지기 쉽다.
벗겨진 막은 웨이퍼 상에 악영향을 미치기 때문에 정기적으로 메인터넌스 공정(S112)을 실시한다. 메인터넌스 공정에서는 관통공(234a) 내에 부착된 막이나 가스 가이드(235) 등의 버퍼 공간(235)을 구성하는 벽면의 클리닝을 수행한다. 이때 분산판(234)을 고정하는 나사(301), 나사(302) 등을 취외한 후, 분산판(234)을 취외한다. 취외된 분산판(234)은 별도 클리닝 처리가 수행된다. 가스 가이드(235)도 마찬가지로 나사(303)를 취외한 후, 가스 가이드(235)를 취외한다. 취외된 가스 가이드(235)는 별도 클리닝 처리가 수행된다.
다음으로 샤프트(217)나 기판 지지부(210)(이하 기판 지지부 등)의 메인터넌스에 대해서 설명한다. 전술한 바와 같이 성막 공정(S104)에서는 고빈도로 압력 변동이 일어나기 때문에 웨이퍼(200)가 기판 재치면 상에서 이동한다. 이 경우, 웨이퍼(200)의 이면(裏面)과 기판 재치면(211)이나 플로팅 핀(320)의 선단이 스쳐, 기판 재치면(211) 상에 상처를 주는 일이 있다. 그들의 상처가 새롭게 재치한 웨이퍼(200)에 상처를 주기 때문에 그것이 새로운 파티클의 원인이 된다. 따라서 정기적으로 기판 지지대(212)를 교환할 필요가 있다. 기판 지지대(212)와 샤프트(217)는 용접 등으로 고정되어 일체화되므로, 교환할 때는 샤워 헤드(230)를 연 후, 처리 용기(202)의 상방으로부터 기판 지지대(212) 및 샤프트(217)를 들어 올려서 처리 용기(202)로부터 취외한다. 또한 기판 지지부 등의 부품 비용이 높기 때문에 다른 메인터넌스보다 메인터넌스 빈도가 낮다.
또한 고빈도의 압력 변동에 의해 플로팅 핀(320)이 느슨해져 기판 재치면(211)의 면내에서 플로팅 핀(320)의 높이에 편차가 발생하는 일이 있다. 그렇기 때문에 웨이퍼(200)와 히터(213)와의 거리가 달라져 웨이퍼(200)의 면내 온도가 불균일하게 된다. 그래서 플로팅 핀(320)이 느슨해지면, 플로팅 핀(320)을 한번 취외한 후에 다시 고정한다.
다음으로 부품 낙하 방지부(250)의 메인터넌스에 대해서 설명한다. 전술한 바와 같이 처리 시간을 짧게 하기 위해서 고압의 상태에서 기판 처리를 수행한다. 이와 같은 처리를 수행하면, 적지 않게 처리 가스가 처리 공간(201)으로부터 반송실(203)에 이동한다. 이동한 가스는 부품 낙하 방지부(250) 표면에 부착된다. 부품 낙하 방지부(250)에 부착된 막은 의도하여 성막한 막이 아니기 때문에 벗겨지기 쉽다. 따라서 게이트 밸브(205)의 개방, 샤프트(217)의 승강, 불활성 가스 공급관(221a)으로부터의 불활성 가스 공급 등을 수행하면, 막이 벗겨져 반송실(203) 내에 확산하고, 그것이 웨이퍼에 악영향을 미친다. 그래서 부착된 막을 정기적으로 제거하는 작업을 수행한다. 부착된 막을 제거할 때는 부품 낙하 방지부(250)를 제1 구조(251), 제2 구조(252)로 분해하여 저벽으로부터 취외한다. 취외된 부품 낙하 방지부(250)는 새로운 부품 낙하 방지부(250)와 교환된다. 또한 제1 구조(251)나 제2 구조(252)는 기판 지지부 등에 비해서 비용이 낮기 때문에 기판 지지부 등에 비해서 메인터넌스 빈도를 높게 한다.
또한 메인터넌스 공정에서는 성막으로의 악영향이나 부품 비용 등을 고려하여 메인터넌스 빈도를 설정한다. 여기서는 웨이퍼(200) 상에 형성된 막에 악영향을 미칠 가능성이 높은 순서대로 메인터넌스를 실시한다. 예컨대 웨이퍼(200)에 가까운 위치에 설치된 샤워 헤드나 플로팅 핀의 메인터넌스 빈도를 가장 높게 하고, 다음으로 부품 낙하 방지 구조의 메인터넌스 빈도를 높게 한다. 가장 메인터넌스 빈도가 낮은 것은 메인터넌스 비용이 높은 부품, 여기서는 기판 지지부 등을 취외하는 메인터넌스다.
따라서 샤프트(217)가 구멍(208)과 벨로즈(219)에 삽입된 상태에서 부품 낙하 방지부(250)를 취외할 경우가 많기 때문에 본 실시 형태와 같이 부품 낙하 방지부(250)를 분해 가능하게 하고 취외를 용이하게 하는 것이 바람직하다.
(제2 실시 형태)
계속해서 도 8의 (A) 내지 (B), 도 9의 (A) 내지 (B)를 이용하여 제2 실시 형태를 설명한다. 도 8의 (A)는 부품 낙하 방지부(260)의 상면도이며, 도 8의 (B)는 도 8의 (A)의 γ-γ′단면도다. 도 9의 (A)는 부품 낙하 방지부(260)의 하면도이며, 도 9의 (B)는 도 9의 (A)의 부호 a 방향으로부터 본 도면이다. 제2 실시 형태에서 설명하는 부품 낙하 방지부(260)는 제1 실시 형태의 부품 낙하 방지부(250)의 변형예다. 그렇기 때문에 이하는 부품 낙하 방지부(260)의 설명을 중심으로 하고, 다른 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
부품 낙하 방지부(260)는 저벽(202c)의 상면에 재치되는 것이며, 또한 극간(260a)을 개재하여 샤프트(217)의 외주에 재치된다. 부품 낙하 방지부(260)는 제1 구조(261)와 제2 구조(262)를 포함한다. 제1 구조(261)와 제2 구조(262)를 조합하는 것에 의해 원주 형상이 되도록 구성한다. 제1 구조(261), 제2 구조(262)의 내주와 샤프트 사이에는 극간(260a)이 설치된다. 극간(260a)은 기판(200)을 처리할 때의 열로 팽창하는 샤프트(217)의 팽창량을 흡수할 수 있는 정도의 크기의 극간으로 할 필요가 있다.
제1 구조(261)는 구멍(208)에 삽입되는 하부(261a)와 저벽(202c) 상에 지지되는 지지부(261b)를 포함한다. 또한 제1 구조(261)는 하부(261a)로부터 지지부(261b)에 걸쳐서 제1 구조(261)[낙하 방지부(260)]의 측방 영역에 불활성 가스가 배출되도록 구성되는 불활성 가스 유로(261c)와 불활성 가스 유로(261c)의 일부로서 구성되는 덮개(261d)를 포함한다.
하부(261a)는 하방으로부터 돌출한 철구조이며, 구멍(208)에 삽입된다. 하부(261a)는 구멍(208)의 형상을 따라 구성된다. 부품 낙하 방지부(260)는 하부(261a)에 의해 구멍(208)의 가장자리에 고정된다. 이와 같은 구조로 하는 것에 의해 수평 방향의 어긋남을 억제한다. 하부(261a)의 내주측[샤프트(217)측]에는 공간이 설치되고, 그 공간이 불활성 가스 유로(261c)의 일부로서 구성된다.
지지부(261b)는 저벽(202c) 상에 재치된다. 지지부(261b)는 덮개(261d)와 연속해서 구성된다. 덮개(261d)의 하방에는 공간이 설치되고, 불활성 가스 유로(261c)의 일부로서 구성된다. 지지부(261b)의 경방향(經方向) 외주단에는 불활성 가스 유로(261c)의 일부인 배기공(261e)이 설치된다. 배기공(261e)은 불활성 가스가 균일하게 주 형상[周狀]으로 배기할 수 있으면 좋고, 예컨대 슬릿 구조나 주 형상으로 복수 설치한 구조로 해도 좋다.
불활성 가스 유로(261c)의 단면은 하부(261a)로부터 덮개(261d), 지지부(261b)에 걸쳐서 L자 형상에 형성된다. 불활성 가스 공급관(221a)으로부터 공급된 불활성 가스는 화살표로 도시하는 바와 같이 하부(261a)를 통과한 후, 일부의 불활성 가스는 덮개(261d)의 하면에 충돌하고, 배기공(261e)으로부터 지지부(261b)의 측방 영역(263)을 향하여 배출된다. 충돌하지 않은 불활성 가스는 극간(260a)으로부터 배출된다.
불활성 가스는 적어도 성막 공정(S104) 동안 공급하도록 제어한다. 이와 같이 하는 것에 의해 후술하는 바와 같이 측방 영역(263)으로 처리 가스의 정체(停滯)를 생기지 않도록 한다.
다음으로 상기 구성으로 하는 이유를 비교예와 비교하여 설명한다. 비교예는 본 실시 형태와는 달리 지지부(261b)에 유로(261c)가 형성되지 않고, 또한 배기공(261e)이 존재하지 않는 경우다. 즉 측방 영역(263)에 가스가 배출되지 않는 경우다.
전술한 바와 같이 성막 공정(S104) 동안 처리 가스가 반송실(203)에 침입하기 때문에 부품 낙하 방지부(260)의 주위에서도 의도하지 않는 막이 형성되는 일이 염려된다.
그와 같은 상황 중 비교예의 경우는 다음과 같은 문제가 발생한다. 부품 낙하 방지부(260)에 주목하면, 측방 영역(263)은 지지부(261b)의 측면과 저벽(202c) 사이의 각(角)진 부분을 포함한다. 그렇기 때문에 가스의 정체(停滯)가 발생하기 쉽고, 저벽(202c) 표면이나 덮개(261d)의 상면에 비해서 가스가 쌓이기 쉽다. 즉 저벽(202c)의 표면이나 덮개(261d)보다 빨리 의도하지 않는 막이 형성되기 쉽다. 또한 하방으로부터 공급된 불활성 가스가 덮개(261d)의 하면과 충돌하기 때문에 제1 구조(261)를 부상(浮上)시키는 우려가 있다. 그 경우 지지부(261b)와 저벽(202c) 사이에 가스가 침입하고, 의도하지 않는 막을 형성할 가능성이 있다. 이와 같은 구조인 경우, 측방 영역(263)이나 저벽(202c)과 지지부(261b) 사이에 형성된 막의 상태에 맞춰서 높은 빈도의 메인터넌스가 필요하게 된다.
한편, 본 실시 형태와 같이 배기공(261e)을 설치하고, 거기서 측방 영역(263)에 불활성 가스를 공급하도록 하면, 측방 영역(263)의 정체(停滯)를 해소할 수 있다. 또한 충돌한 불활성 가스가 측방 영역(263)으로 누설되므로 제1 구조(261)가 부상할 일이 없다. 따라서 측방 영역(263)에 맞춘 높은 빈도의 메인터넌스가 불필요하게 된다. 즉 장치의 가동 효율을 높일 수 있다.
또한 제2 구조(272)는 제1 구조와 같은 구조이므로 설명을 생략한다.
(제3 실시 형태)
계속해서 도 10의 (A) 내지 (B)를 이용하여 제3 실시 형태를 설명한다. 도 10의 (A)는 부품 낙하 방지부(270)의 상면도이며, 도 10의 (B)는 도 10의 (A)의 δ-δ′단면도다. 제3 실시 형태에서 설명하는 부품 낙하 방지부(270)는 제1 실시 형태의 부품 낙하 방지부(250)의 변형예다. 그렇기 때문에 이하는 부품 낙하 방지부(260)의 설명을 중심으로 하고, 다른 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
부품 낙하 방지부(270)는 저벽(202c)의 상면에 재치되는 것이며, 또한 극간(270a)을 개재하여 샤프트(217)의 외주에 재치된다. 부품 낙하 방지부(270)는 제1 구조(271)와 제2 구조(272)를 포함한다. 제1 구조(271)와 제2 구조(272)를 조합하는 것에 의해 원주 형상이 되도록 구성한다.
제1 구조(271)는 샤프트(217)를 향하는 것에 따라서(근접하는 것에 따라서) 저벽(202c)으로부터의 높이가 높아지는 구조다. 도 10의 (A) 내지 (B)에서는 궁형(弓形) 구조로 하는 것으로 실현한다. 서서히 높게 하는 것에 의해 낙하한 부품이 샤프트(217)에 근접해도 벨로즈로의 낙하를 방지할 뿐만 아니라, 낙하한 나사를 낙하 방지부(270)의 외주에 모을 수 있다. 따라서 메인터넌스 시에 복수의 나사를 낙하시킨 경우이어도 낙하한 나사를 용이하게 발견할 수 있다.
또한 제1 구조(271)의 외주를 저벽(202c)으로부터 연속적인 구조(궁형 구조)로 하는 것에 의해 실시 형태 2에 기재된 비교예와 같은 가스 정체(停滯)를 없앨 수 있다.
또한 제2 구조(272)는 제1 구조와 같은 구조이므로 설명을 생략한다.
보다 바람직하게는 극간(270a)의 폭을 좁게 하는 것과 함께, 불활성 가스 공급관(221a)으로부터 공급하는 가스 공급량을 조정하여 극간(270a)의 압력을 처리 가스가 침입하지 않는 정도의 압력으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하는 것에 의해 벨로즈 내에서의 막의 부착을 방지한다.
이상의 실시 형태에서 부품 낙하 방지부가 다양한 형태를 설명했다. 상기에서는 부품 낙하 방지부가 2개의 구조의 조합으로 구성되는 것을 설명했지만, 샤프트(217)를 중심으로 하여 재치되는 것과 함께. 방사상(放射狀)으로 분해 가능한 구조이면 좋고, 예컨대 3개 이상의 조합이어도 좋다.
또한 복수의 구조를 조합하여 주(周) 형상의 부품 낙하 방지부로 하는 것을 설명했지만, 완전한 원주(圓周)에 한정하는 것이 아니고, 예컨대 주 형상의 일부가 결합한 구조이어도 좋다.
이상 본 발명이 다양한 전형적인 실시 형태로서 성막 기술에 대해서 설명했지만, 본 발명은 그들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 상기에서 예시한 박막 이외의 성막 처리나 확산 처리, 산화 처리, 질화 처리, 리소그래피 처리 등의 다른 기판 처리를 수행하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 어닐링 처리 장치 외에 박막 형성 장치, 에칭 장치, 산화 처리 장치, 질화 처리 장치, 도포 장치, 가열 장치 등의 다른 기판 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또한 어떤 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성에 치환하는 것이 가능하며, 또한 어떤 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 첨가하는 것도 가능하다. 또한 각 실시 형태의 구성의 일부에 대해서 다른 구성의 추가 삭제, 치환을 수행하는 것도 가능하다.
또한 상기 실시예에서는 제1 원소 함유 가스로서 TiCl4를 예로 하여 설명하고, 제1 원소로서 Ti를 예로 하여 설명했지만, 그것에 한정하는 것이 아니다. 예컨대 제1 원소로서 Si나 Zr, Hf 등 여러 원소이어도 좋다. 또한 제2 원소 함유 가스로서 NH3를 예로 하여 설명하고, 제2 원소로서 N를 예로 하여 설명했지만, 그것에 한정하는 것이 아니다. 예컨대 제2 원소로서 O 등이어도 좋다.
(본 발명이 바람직한 형태)
이하에 본 발명이 바람직한 형태에 대해서 부기(附記)한다.
[부기1]
본 발명의 일 형태에 의하면 기판을 처리하는 처리 용기; 상기 처리 용기에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 처리 용기 내에 설치된 기판 재치대; 상기 처리 용기의 저벽에 설치된 구멍을 관통하고, 상부에 상기 기판 재치대가 설치되는 샤프트; 상기 처리 용기의 외측에서 상기 샤프트의 외주를 둘러싸도록 구성되고, 내측 공간이 상기 처리 용기의 공간과 연통하는 벨로즈; 및 상기 처리 용기의 저부에서 상기 구멍의 일부를 따라 구성된 제1 구조 및 상기 구멍의 타부를 따라 구성되고 상기 제1 구조에 인접하는 제2 구조를 포함하는 적어도 상기 제1 구조 및 제2 구조로 구성되는 부품 낙하 방지부;를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
[부기2]
바람직하게는 상기 제1 구조의 내주는 상기 샤프트의 외주 형상에 따른 형상으로 하는 부기1에 기재된 기판 처리 장치.
[부기3]
바람직하게는 상기 벨로즈에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부를 포함하고, 상기 낙하 방지부에는 상기 불활성 가스 공급부로부터 공급된 가스가 흐르는 불활성 가스 유로가 설치되는 부기1 또는 2에 기재된 기판 처리 장치.
[부기4]
바람직하게는 상기 불활성 가스 유로는 상기 낙하 방지부의 측방 영역에 불활성 가스가 배출되도록 구성되는 부기3에 기재된 기판 처리 장치.
[부기5]
바람직하게는 상기 불활성 가스 공급부는 상기 처리 가스 공급부로부터 가스를 공급하는 동안 상기 벨로즈에 불활성 가스를 공급하도록 제어되는 부기3 또는 4에 기재된 기판 처리 장치.
[부기6]
바람직하게는 상기 부품 낙하 방지부는 상기 샤프트에 근접하는 것에 따라서 상기 저벽으로부터의 높이가 높아지도록 구성되는 부기1에 기재된 기판 처리 장치.
[부기7]
바람직하게는 상기 제1 구조와 상기 제2 구조는 각각 플랜지를 포함하고, 상기 제1 구조와 상기 제2 구조를 상기 샤프트의 외주에 극간을 개재하여 배치할 때 상기 제1 구조의 플랜지와 상기 제2 구조의 플랜지를 대향시키도록 상기 제1 구조와 상기 제2 구조를 구성하는 부기1 또는 부기2에 기재된 기판 처리 장치.
[부기8]
바람직하게는 상기 기판 재치대의 상류에는 취외 가능한 분산판을 포함하는 샤워 헤드가 설치되는 부기1에 기재된 기판 처리 장치.
[부기9]
바람직하게는 상기 기판 재치대에는 취외 가능한 플로팅 핀이 설치되는 부기1에 기재된 기판 처리 장치.
[부기10]
별도의 형태에 의하면 처리 용기 내에 설치되고, 샤프트 상부에 설치된 기판 재치대에 기판을 재치하는 공정; 및 상기 샤프트 외주에 극간을 개재하여 적어도 제1 부품 낙하 방지 구조와 제2 부품 낙하 방지 구조를 가지는 부품 낙하 방지부를 설치한 상태에서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 공정;을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
[부기11]
또한 별도의 형태에 의하면 처리 용기 내에 설치되고, 샤프트 상부에 설치된 기판 재치대에 기판을 재치하는 단계; 및 상기 샤프트 외주에 극간을 개재하여 적어도 제1 부품 낙하 방지 구조와 제2 부품 낙하 방지 구조를 가지는 부품 낙하 방지부를 설치한 상태에서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 단계;를 실행시키는 프로그램이 제공된다.
100: 기판 처리 장치 200: 웨이퍼(기판)
217: 샤프트 219: 벨로즈
250: 부품 낙하 방지부 250a: 극간
251: 제1 구조 251b: 선단부
252: 제2 구조 252b: 선단부

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 처리 용기;
    상기 처리 용기에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부;
    상기 처리 용기 내에 설치된 기판 재치대;
    상기 처리 용기의 저부(底部)에 설치된 구멍(穴)을 관통하고, 상부에 상기 기판 재치대가 설치된 샤프트;
    상기 처리 용기의 외측에서 상기 샤프트의 외주를 둘러싸도록 구성되고, 내측 공간이 상기 처리 용기의 공간과 연통하는 벨로즈(bellows);
    상기 처리 용기의 외측에 설치되고, 상기 벨로즈 내에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부; 및
    상기 처리 용기의 저부에서 상기 구멍의 일부를 따라 구성된 제1 구조 및 상기 구멍의 타부(他部)를 따라 구성되고 상기 제1 구조에 인접하는 제2 구조를 포함하는 적어도 상기 제1 구조 및 제2 구조로 구성되는 부품 낙하 방지부;
    를 포함하고,
    상기 제1 구조와 상기 제2 구조 각각에는 상기 저부에서 지지되는 지지부와, 상기 지지부와 함께 불활성 가스 유로를 형성하는 덮개부와, 상기 지지부의 경방향(經方向)의 외주단에 상기 불활성 가스 유로의 일부로서 설치되고, 상기 벨로즈 내에 공급된 상기 불활성 가스를 주 형상[周狀]으로 배기하는 배기공이 설치된 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구조와 상기 제2 구조 각각에는 내주측에 상기 불활성 가스 유로의 일부로서 구성되는 공간이 설치되고, 외주측에 상기 구멍의 형상을 따라 하방(下方)으로 돌출한 철(凸)구조가 설치되는 하부를 포함하고, 상기 하부는 상기 구멍의 내부에 배치되도록 구성되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 구조는 극간(隙間)을 개재하여 상기 샤프트에 인접되는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 구조의 내주는 상기 샤프트의 외주 형상을 따른 형상으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 불활성 가스 공급부는 상기 처리 가스 공급부로부터 가스를 공급하는 동안 상기 벨로즈 내에 불활성 가스를 공급하도록 제어되는 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 부품 낙하 방지부는 상기 샤프트에 근접하는 것에 따라서 상기 저부로부터의 높이가 높아지도록 구성되는 기판 처리 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 기판 재치대의 상류에는 취외(取外) 가능한 분산판을 포함하는 샤워 헤드가 설치되는 기판 처리 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 기판 재치대에는 취외 가능한 플로팅 핀이 설치되는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구조는 극간을 개재하여 상기 샤프트에 인접되는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 구조의 내주는 상기 샤프트의 외주 형상을 따른 형상으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 불활성 가스 공급부는 상기 처리 가스 공급부로부터 가스를 공급하는 동안 상기 벨로즈 내에 불활성 가스를 공급하도록 제어되는 기판 처리 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 부품 낙하 방지부는 상기 샤프트에 근접하는 것에 따라서 상기 저부로부터의 높이가 높아지도록 구성되는 기판 처리 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 기판 재치대의 상류에는 취외 가능한 분산판을 포함하는 샤워 헤드가 설치되는 기판 처리 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 기판 재치대에는 취외 가능한 플로팅 핀이 설치되는 기판 처리 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 불활성 가스 공급부는 상기 처리 가스 공급부로부터 가스를 공급하는 동안 상기 벨로즈 내에 불활성 가스를 공급하도록 제어되는 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 부품 낙하 방지부는 상기 샤프트에 근접하는 것에 따라서 상기 저부로부터의 높이가 높아지도록 구성되는 기판 처리 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 기판 재치대의 상류에는 취외 가능한 분산판을 포함하는 샤워 헤드가 설치되는 기판 처리 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 기판 재치대에는 취외 가능한 플로팅 핀이 설치되는 기판 처리 장치.
  19. (a) 처리 용기의 저부에 설치된 구멍에 관통되고, 상부에 기판 재치대가 설치된 샤프트; 상기 처리 용기의 외측에서 상기 샤프트의 외주를 둘러싸도록 구성되고, 내측 공간이 상기 처리 용기의 공간과 연통하는 벨로즈; 및 상기 처리 용기의 외측에 설치되고, 상기 벨로즈 내에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부를 포함하는 기판 처리 장치의 상기 기판 재치대에 기판을 재치하는 공정; 및
    (b) 상기 처리 용기의 저부에서 상기 구멍의 일부를 따라 구성된 제1 구조 및 상기 구멍의 타부를 따라 구성되고 상기 제1 구조에 인접하는 제2 구조를 포함하고, 상기 제1 구조와 상기 제2 구조의 각각에는 상기 저부에서 지지되는 지지부와, 상기 지지부와 함께 불활성 가스 유로를 형성하는 덮개부와, 상기 지지부의 경방향의 외주단에 상기 불활성 가스 유로의 일부로서 설치되고 상기 벨로즈 내에 공급된 상기 불활성 가스를 주 형상으로 배기하는 배기공이 설치된 부품 낙하 방지부가 설치된 상태에서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 벨로즈 내에 상기 불활성 가스를 공급하면서, 상기 벨로즈 내에 공급된 상기 불활성 가스를 상기 불활성 가스 유로 및 상기 배기공을 개재하여 배기하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  20. (a) 처리 용기의 저부에 설치된 구멍에 관통되고, 상부에 기판 재치대가 설치된 샤프트; 상기 처리 용기의 외측에서 상기 샤프트의 외주를 둘러싸도록 구성되고, 내측 공간이 상기 처리 용기의 공간과 연통하는 벨로즈; 및 상기 처리 용기의 외측에 설치되고, 상기 벨로즈 내에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부를 포함하는 기판 처리 장치의 상기 기판 재치대에 기판을 재치하는 단계; 및
    (b) 상기 처리 용기의 저부에서 상기 구멍의 일부를 따라 구성된 제1 구조 및 상기 구멍의 타부를 따라 구성되고 상기 제1 구조에 인접하는 제2 구조를 포함하고, 상기 제1 구조와 상기 제2 구조의 각각에는 상기 저부에서 지지되는 지지부와, 상기 지지부와 함께 불활성 가스 유로를 형성하는 덮개부와, 상기 지지부의 경방향의 외주단에 상기 불활성 가스 유로의 일부로서 설치되고 상기 벨로즈 내에 공급된 상기 불활성 가스를 주 형상으로 배기하는 배기공이 설치된 부품 낙하 방지부가 설치된 상태에서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 벨로즈 내에 상기 불활성 가스를 공급하면서, 상기 벨로즈 내에 공급된 상기 불활성 가스를 상기 불활성 가스 유로 및 상기 배기공을 개재하여 배기하는 단계;
    를 컴퓨터를 이용하여 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램을 격납하는 기록 매체.
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