KR20170058422A - 성막 장치 및 성막 방법 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

이 성막 장치는, 적재부(2)와 천장부(31)와의 사이의 처리 공간에 연통한 반응 가스 공급부(GS1, 321, 322)를 구비하고, 적재부(2)의 외주부와 천장부(31)의 외주부와의 사이에는, 이들의 둘레 방향에 걸쳐서, 평면에서 볼 때 환 형상으로 간극이 존재하고 있고, 반응 가스 공급부로부터 천장부(31)를 통해서 처리 공간 내에 공급된 반응 가스는, 환 형상의 간극을 통해서, 처리 공간의 외부로 유출되고, 간극을 제공하는 천장부(31)의 외주부에는, 복수의 가스류벽 형성용 가스 유로(H)가 설치되어 있다.

Description

성막 장치 및 성막 방법{DEPOSITION DEVICE AND DEPOSITION METHOD}
본 발명은 ALD(Atomic Layer Deposition) 프로세스에 적합한 성막 장치에 관한 것이다.
종래의 성막 장치는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있다. 이 성막 장치는, 처리 용기 내에 설치되고, 기판이 적재되는 적재부와, 적재부에 대향 배치된 천장부와, 적재부와 천장부와의 사이의 처리 공간에 연통한 반응 가스 공급부를 구비하고, 하측에 오목부를 갖는 천장부가, 적재부에 접촉하여, 폐색 공간을 구획 형성하고 있다. 이 처리 용기 내에는, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스가 교대로 공급되어, ALD의 성막이 행하여진다.
이 성막 장치에서는, 폐색 공간에 가스 배기 구멍을 연통시키고 있고, 이 가스 배기 구멍 내에의 다른 경로의 가스 공급을 제어하여, 배기의 컨덕턴스를 제어하고 있다.
일본 특허 공개 제2012-237026호 공보
그러나, 종래의 성막 장치는, 양질의 성막을 안정되게 행하기에는 불충분하였다. 본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 양질의 성막을 안정되게 행하는 것이 가능한 성막 장치 및 성막 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명자들이, 양질의 성막을 안정되게 행하는 방법을 예의 검토한 결과, 종래의 성막 장치에서는, 이하와 같은 원인이 발견되었다. 즉, 종래의 성막 장치에서는, 하측에 오목부를 갖는 천장부가, 적재부에 접촉하여, 폐색 공간을 구획 형성하고 있기 때문에, 이러한 접촉에 기인한 분진 등이 발생하여, 성막의 품질 및 장치의 내구성에 영향을 주고 있는 것을 발견하였다.
따라서, 상술한 과제를 해결하기 위해서, 제1 성막 장치는, 처리 용기 내에 설치되고, 기판이 적재되는 적재부와, 적재부에 대향 배치된 천장부와, 적재부와 천장부와의 사이의 처리 공간에 연통한 반응 가스 공급부를 구비하고, 적재부의 외주부와 천장부의 외주부와의 사이에는, 이들의 둘레 방향에 걸쳐서, 평면에서 볼 때 환 형상으로 간극이 존재하고 있고, 반응 가스 공급부로부터 천장부를 통해서 처리 공간 내에 공급된 반응 가스는, 환 형상의 간극을 통해서, 처리 공간의 외부에 유출되고, 간극을 제공하는 천장부의 외주부에는, 복수의 가스류벽 형성용 가스 유로가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 성막 장치에 의하면, 반응 가스 공급부로부터 기판이 배치된 처리 공간 내에 반응 가스가 공급됨으로써, 기판 상에 성막이 행하여진다. 여기서, 처리 공간의 외주부에는, 환 형상으로 간극이 형성되어 있기 때문에, 반응 가스를 배기할 때는, 고속으로 배기할 수 있는 한편, 간극에는, 복수의 가스류벽 형성용 가스 유로로부터, 가스류벽 형성용 가스가 도입되기 때문에, 이에 의해 가스류벽(가스 커튼)이 형성되어, 성막 시에는, 처리 공간 내에 반응 가스를 유지할 수 있다. 이 구조에서는, 고속의 배기가 가능함과 함께, 환 형상의 간극이 적재부와 천장부와의 사이에 존재하고 있기 때문에, 이들 접촉에 기인한 분진 등의 발생이 없고, 따라서, 양질의 성막을 안정되게 행하는 것이 가능하다.
또한, 종래의 폐색 공간에 있어서의 가스류 제어와 비교하여, 환 형상의 간극을 갖는 개방 공간을 채용한 구조에서는, 상술한 이점이 있지만, 차단성이 높은 가스류벽의 형성이라는 관점에서는, 더욱 개량의 여지가 있다.
따라서, 제2 성막 장치에서는, 상기 가스류벽 형성용 가스 유로는, 천장부에 있어서의 외주부의 적재부에 대향하는 면으로부터, 상방을 향해서, 적재부의 적재 표면에 대하여 수직인 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 구조의 경우, 적재 표면 또는 적재부를 피복하는 커버 부재의 상면에 가스를 닿게 함으로써 난류를 발생시키기 쉽다는 이점이 있다.
제3 성막 장치에서는, 가스류벽 형성용 가스 유로는, 천장부에 있어서의 외주부의 적재부에 대향하는 면으로부터, 상방을 향해서 연장되어 있고, 또한 가스류벽 형성용 가스 유로의 가스 출사 개구단 상의 적어도 3점을 포함하는 평면에 수직인 방향은, 상방을 향함에 따라서, 천장부의 중앙부에 근접하는 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 구조의 경우, 난류를 발생시키고, 또한 처리 공간 내에의 류벽 가스의 유입을 저감시킨다는 이점이 있다.
제4 성막 장치에서는, 가스류벽 형성용 가스 유로는, 천장부에 있어서의 외주부의 적재부에 대향하는 면으로부터, 상방을 향해서 연장되어 있고, 또한 상방을 향함에 따라서, 천장부의 중앙부에 근접하는 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 구조의 경우, 제3 성막 장치의 구조보다, 류벽 가스의 처리 공간 내에의 유입을 더욱 저감시킨다는 이점이 있다.
제5 성막 장치에서는, 적재부의 외주부를 피복하는 환 형상의 커버 부재를 더 구비하고, 커버 부재는, 가스류벽 형성용 가스 유로로부터 출사된 가스가, 커버 부재에 닿도록, 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 구조의 경우, 커버 부재와 적재부와의 경계에 있어서, 와류가 발생하기 쉬워지기 때문에, 처리 공간으로부터 가스가 유출되기 어려워진다.
제6 성막 장치에서는, 반응 가스 공급부로부터는, 처리 용기 내에, 제1 및 제2 반응 가스가 교대로 공급되고, 가스류벽 형성용 가스 유로로부터는, 간극에, 류벽 가스가, 제1 및 제2 반응 가스의 공급에 동기해서 간헐적으로 공급되는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 제1 및 제2 반응 가스를 교대로 공급함으로써, ALD막 등을 성막할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 반응 가스가 공급되는 경우에는, 이것에 동기하여, 가스류벽이 형성되고, 공급되지 않은 경우에는, 가스류벽이 해제되어, 신속한 성막과 배기 프로세스가 실행된다.
제7 성막 장치에서는, 제1 반응 가스의 처리 용기 내에의 도입 개시 시각으로부터, 지연되어, 류벽 가스의 간극 내에의 공급이 개시되고, 제1 반응 가스의 처리 용기 내에의 도입 종료 시각으로부터, 지연되어, 류벽 가스의 간극 내에의 공급이 종료되는 것을 특징으로 한다. 제2 반응 가스의 경우도 마찬가지로 할 수 있다. 이러한 류벽 가스의 지연 공급에 의해, 고속으로, 처리 공간 내를 반응 가스로 충만시킬 수 있고, 지연 공급 종료에 의해, 성막 시간의 제어성을 높일 수 있다.
제8 성막 장치에서는, 간극의 최솟값(D1)은 0.3mm 이상 10.0mm 이하인 것을 특징으로 한다. 왜냐하면, 최솟값(D1)이 하한값 미만인 경우에는, 부재의 열팽창에 기인하여, 또는, 처리 용기 내를 대기압에서 진공 상태로 감압하는 과정에서의 처리 용기의 신축에 기인하여 적재부와 커버가 근접하여, 이들이 간섭하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 한편으로, 최솟값(D1)이 상한값을 초과한 경우에는, 처리 공간 내에서의 가스의 가두기 효과가 없어지기 때문이다. 따라서, 간극의 최솟값(D1)이 상기 규정 범위 내인 경우에는, 고속 배기와 가스의 가두기의 양립이라는 효과를 발휘한다.
또한, 본 발명의 성막 방법은, 상술한 어느 한 성막 장치를 사용해서 행하는 성막 방법으로서, 상술한 작용 효과를 발휘한다. 또한, 이 성막 방법에서는, 특히, 반응 가스 공급부로부터, 처리 용기 내에, 제1 및 제2 반응 가스가 교대로 공급되고, 가스류벽 형성용 가스 유로로부터는, 상기 간극에, 류벽 가스가, 제1 및 제2 반응 가스의 공급에 동기해서 공급되는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 반응 가스가 공급되는 경우에는, 이것에 동기하여 가스류벽이 형성되고, 공급되지 않는 경우에는, 가스류벽이 해제되기 때문이다.
본 발명의 성막 장치 및 성막 방법에 의하면, 양질의 성막을 안정되게 행하는 것이 가능하다.
도 1은 성막 장치의 구조를, 종단면을 사용해서 도시하는 도면이다.
도 2는 천장부의 외주부 근방의 구조(A 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
도 3은 천장부의 외주부 근방의 구조(B 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
도 4는 천장부의 외주부 근방의 구조(C 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
도 5는 천장부를 위에서 본 경우에 있어서의 하면의 구조를 도시하는 도면이다.
도 6은 프로세스 가스(반응 가스)와 류벽 가스의 도입 타이밍 차트이다.
도 7은 천장부의 외주부 근방의 구조(제1 변형 A 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
도 8은 천장부의 외주부 근방의 구조(제1 변형 B 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
도 9는 천장부의 외주부 근방의 구조(제1 변형 C 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
도 10은 천장부의 외주부 근방의 구조(제2 변형 A 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
도 11은 천장부의 외주부 근방의 구조(제2 변형 B 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
도 12는 천장부의 외주부 근방의 구조(제2 변형 C 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
이하, 실시 형태에 관한 성막 장치 및 성막 방법에 대해서 설명한다. 또한, 동일 요소에는, 동일 부호를 사용하는 것으로 하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1은, 성막 장치의 구조를, 종단면을 사용해서 도시하는 도면이다. 이 성막 장치는, ALD(원자층 퇴적) 또는 MLD(분자층 퇴적) 성막 장치이다.
이 성막 장치에서는, 처리 용기(1) 내의 적재부(2) 상에 기판(W)을 배치하고, 기판(W)의 노출 표면 상에 반응 가스를 교대로 공급하여, 당해 노출 표면 상에 성막을 행한다. 처리 대상의 기판(W)은, 예를 들어 직경이 300mm인 원형의 웨이퍼이다.
본 예에서는, 기판(W)의 표면에는, 서로 반응하는 염화티타늄(TiCl4) 가스(제1 반응 가스)와, 암모니아(NH3) 가스(제2 반응 가스)를 교대로 공급하여, ALD 또는 MLD법에 의해, 질화티타늄(TiN)막을 성막한다.
처리 용기(1)는, 평면 형상이 대략 원형이며, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지는 진공 용기이다. 이 성막 장치는, 처리실을 구성하는 처리 용기(1)와, 이 처리 용기(1) 내에 설치되고, 기판(W)이 적재되는 적재부(적재대)(2)와, 적재부(2)와 대향하도록 설치되어, 적재부(2)와의 사이에 처리 공간(313)을 형성하기 위한 천장부(천장판 부재)(31)를 구비하고 있다. 처리 용기(1)의 측면에는, 적재부(2)와의 사이에서 기판(W)의 수수를 행할 때, 외부의 진공 반송로에 설치된 기판 반송 기구를 처리 용기(1) 내에 진입시키기 위한 반입출구(11)와, 이 반입출구(11)를 개폐하는 게이트 밸브(12)가 설치되어 있다. 처리 공간(313) 내에는, 이차원 형상으로 배치된 복수의 구멍을 갖는 개구 부재(SW)가 설치되어 있고, 처리 공간 내에 공급된 가스를 분산시켜서 기판(W)에 전달하는 기능을 갖는다.
반입출구(11)보다도 상부측의 위치에는, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지고, 종단면의 형상이 각형인 덕트를 원환 형상으로 만곡시켜서 구성한 배기 덕트(13)가, 처리 용기(1)의 본체를 구성하는 측벽 상에 겹쳐지도록 설치되어 있다. 배기 덕트(13)의 내주면에는, 둘레 방향을 따라 신장되는 슬릿 형상의 개구부(131)가 형성되어 있고, 처리 공간(313)으로부터 흘러나온 가스는, 이 개구부(131)를 통해서 배기 덕트(13) 내에 배기된다. 배기 덕트(13)의 외벽면에는 배기구(132)가 형성되어 있고, 이 배기구(132)에는 진공 펌프 등으로 이루어지는 배기부(65)가 접속되어 있다. 배기구(132)나 배기부(65)는, 처리 공간(313) 내의 진공 배기를 행하는 배기부에 상당한다.
처리 용기(1) 내에는, 배기 덕트(13)의 내측의 위치에, 적재부(2)가 배치되어 있다. 적재부(2)는, 기판(W)보다도 약간 큰 원판으로 이루어지고, 예를 들어 질화알루미늄(AlN), 석영 유리(SiO2) 등의 세라믹스나 알루미늄(Al), 하스텔로이(등록 상표) 등의 금속에 의해 구성되어 있다. 적재부(2)의 내부에는, 기판(W)을 예를 들어 350℃ 내지 450℃의 성막 온도로 가열하기 위한 히터(21)가 매설되어 있다. 또한 필요에 따라, 기판(W)을 당해 적재부(2)의 상면측의 적재 영역 내에 고정하기 위한 도시하지 않은 정전 척을 설치해도 된다.
이 적재부(2)에는, 적재 영역의 외주측의 영역, 및 적재부(2)의 측 둘레면을 둘레 방향에 걸쳐서 덮도록 구성된 커버 부재(22)가 설치되어 있다. 커버 부재(22)는, 예를 들어 알루미나 등으로 이루어지고, 상하단이 각각 개구되는 대략 원통 형상(환 형상)으로 형성됨과 함께, 그 상단부는, 둘레 방향에 걸쳐서, 내측을 향해서 수평 방향으로 굴곡되어 있다. 이 굴곡부는, 적재부(2)의 주연부에서 걸리어 고정되어 있고, 당해 굴곡부의 두께 치수는, 기판(W)의 두께 치수(0.8mm)보다도 두껍고, 예를 들어 1mm 내지 5mm의 범위 내인 3mm로 되어 있다. 커버 부재(22)의 외주에는, 이너 링(RG)이 설치되어 있다.
적재부(2)의 하면측 중앙부에는, 적재부(2)의 저면을 관통하여, 상하 방향으로 신장되는 지지 부재(23)가 접속되어 있다. 이 지지 부재(23)의 하단부는, 처리 용기(1)의 하방측에 수평으로 배치된 판상의 지지판(232)을 통해서 승강 기구(24)에 접속되어 있다. 승강 기구(24)는, 반입출구(11)로부터 진입해 온 기판 반송 기구와의 사이에서 기판(W)을 주고 받는 수수 위치(도 1에 일점 쇄선으로 기재되어 있음)와, 이 수수 위치의 상방측이며, 기판(W)에의 성막이 행하여지는 처리 위치와의 사이에서 적재부(2)를 승강시킨다.
이 지지 부재(23)가 관통하는 적재부(2)의 저면과, 지지판(232)과의 사이에는, 처리 용기(1) 내의 분위기를 외부와 구획하고, 지지판(232)의 승강 동작에 수반하여 신축하는 벨로우즈(231)가, 지지 부재(23)를 둘레 방향의 외부측에서 덮도록 설치되어 있다.
적재부(2)의 하방측에는, 외부의 기판 반송 기구와의 기판(W)의 수수 시에, 기판(W)을 하면측으로부터 지지해서 들어올리는, 예를 들어 3개의 지지 핀(25)이 설치되어 있다. 지지 핀(25)은, 승강 기구(26)에 접속되어 승강 가능하게 되어 있고, 적재부(2)를 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍(201)을 통해서 적재부(2)의 상면으로부터 돌출 함몰됨으로써, 기판 반송 기구와의 사이에서의 기판(W)의 수수를 행한다.
배기 덕트(13)의 상면측에는, 원형의 개구를 막도록 원판 형상의 지지판(32)이 설치되어 있고, 이들 배기 덕트(13)와 지지판(32)과의 사이에는, 처리 용기(1) 내를 기밀하게 유지하기 위한 O링(133)이 설치되어 있다. 지지판(32)의 하면측에는, 처리 공간(313)에 반응 가스나 치환 가스를 공급하기 위한 금속제의 천장부(31)가 설치되어 있고, 천장부(31)는, 볼트(323)에 의해 지지판(32)에 지지 고정되어 있다.
천장부(31)의 하면측에는 오목부(도 5의 오목부(DP) 참조)가 형성되어 있고, 이 오목부의 중앙측의 영역은 평탄하게 되어 있다. 이 평탄한 영역의 외주측에는, 중앙측으로부터 외주측을 향해서 점차로 넓어지는 형상의 경사면이 형성되어 있다. 이 경사면의 더 외측에는, 평탄한 림(314)(외주부)이 설치되어 있다. 또한, 오목부의 형상은, 단순한 원통형 등, 경사가 없는 것이어도 되고, 오목부의 저면(천장부의 하면)은, 평탄하지 않아도 된다.
적재부(2)를 처리 위치까지 상승시켰을 때, 천장부(31)는, 적재부(2)에 설치된 커버 부재(22)의 상면과, 림(314)의 하면이 간극을 통해서 서로 대향하도록 배치된다. 천장부(31)의 오목부와 적재부(2)의 상면에 의해 둘러싸인 공간은, 기판(W)에 대한 성막이 행하여지는 처리 공간(313)이 된다. 상기 오목부가 형성된 천장부(31)는, 본 성막 장치의 천장부를 구성하고 있다.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 천장부(31)의 림(314)의 하면(S31)과, 커버 부재(22)의 굴곡부의 상면과의 사이에는 높이 D1의 간극이 설정되어 있다. 배기 덕트(13)의 개구부(131)는, 이 간극을 향해서 개구되어 있다. 림(314)의 하면(S31)과 커버 부재(22)와의 간극의 높이(D1), 즉, 간극의 최솟값(D1)은, 예를 들어 0.3mm 이상 10.0mm 이하의 범위인 0.5mm로 설정된다.
천장부(31)를 하방측으로부터 평면에서 보았을 때, 오목부의 중앙부에는 처리 공간(313) 내에 가스를 토출하는 중앙 가스 토출부(4b)가 설치되어 있고, 또한 이 중앙 가스 토출부(4b)의 주위에는, 예를 들어 8개의 가스 분산부(4a)가 간격을 두고 원환 형상으로 배치되어 있다. 본 성막 장치에서, 이들 중앙 가스 토출부(4b), 가스 분산부(4a)는, 공통인 구조를 갖는 가스 분산기에 의해 구성되어 있다.
가스 분산기는, 내부가 중공인 원통 형상의 헤드부와, 헤드부의 상면측에 형성된 개구를 막도록 헤드부 상에 설치되고, 가스를 선회류로 해서 헤드부 내에 도입하는 선회류 형성부를 구비하고 있다. 헤드부는, 편평한 원통 형상의 금속제의 부재이며, 천장부(31)의 하면으로부터 하방측을 향해서 돌출되도록 상기 오목부 내에 설치되어 있다. 원통 형상의 헤드부의 측면에는, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수의 가스 토출구가 형성되어 있다. 가스 토출구는, 예를 들어 3개 이상 형성하는 것이 바람직하고, 본 예에서는 8개 형성되어 있다. 또한, 헤드부의 하면은 막혀 있어 가스 토출구가 형성되어 있지 않은 한편, 헤드부의 상면측은 개구되어 있어, 선회류 형성부에 접속되어 있다.
선회류 형성부는, 통 형상의 외통부의 내측에, 이 외통부보다도 직경이 작은 내통부를 배치한 이중 원통 형상의 금속제의 부재이며, 외통부의 하단부와 내통부의 하단부는 연결부에 의해 연결되어 있다. 또한, 내통부의 상단부는, 외통부의 상단부보다도 상방측으로 신장되도록 돌출되어 있다. 한편, 천장부(31)측에는 내통부의 상단부나 외통부의 외면 형상을 따르도록 형성된 삽입 구멍이 형성되어 있다.
그리고, 외통부 및 내통부를 천장부(31)의 삽입 구멍 내에 삽입함으로써, 미리 설정된 위치에 각 가스 분산기가 배치된다. 예를 들어 외통부의 외주면과 상기 삽입 구멍의 내주면에는 각각, 도시하지 않은 수나사, 암나사로 나사산이 들어가 있어, 이에 의해 삽입 구멍 내에 삽입된 외통부가 천장부(31)에 지지, 고정된다. 내통부의 상면은, 천장부 내에 형성된 가스 공급로를 향해서 개구되어 있고, 이 개구부를 통해서 내통부 내에 가스가 유입된다.
상술한 중앙 가스 토출부(4b) 및 가스 분산부(4a)에는, 처리 가스원(GS1)으로부터 처리 가스가 공급된다. 지지판(32)에는, 확산 공간(311)에 암모니아 가스 및 치환용 질소 가스를 공급하기 위한 암모니아 공급로(321), 및 동일하게 확산 공간(311)에 염화티타늄 가스 및 치환용 질소 가스를 공급하기 위한 염화티타늄 공급로(322)가 형성되어 있다. 암모니아 공급로(321) 및 염화티타늄 공급로(322)는, 배관을 통해서 암모니아 가스 공급부(62), 염화티타늄 가스 공급부(64)에 접속되어 있고, 이들 배관은, 각각 도중에 분기해서 질소 가스 공급부(61, 63)에 접속되어 있다. 각 배관에는, 가스의 급단을 행하는 개폐 밸브(602)와, 가스 공급량의 조정을 행하는 유량 조정부(601)가 설치되어 있다. 또한 도시의 편의상, 도 1에서는 질소 가스 공급부(61, 63)를 따로따로 나타냈지만, 이들은 공통의 질소 공급원을 사용해도 된다.
또한, 천장부(31)의 외주부의 위치(림의 위치)에는, 지지판(32) 및 천장부(31)를 관통하는 가스류벽 형성용 가스 유로(H)가 설치되어 있고, 가스류벽 형성용 가스원(GS2)으로부터, 당해 가스 유로(H) 내에 불활성 가스가 공급된다. 불활성 가스로서는, Ar이나 N2를 사용할 수 있다. 이 가스가, 높이 D1의 간극 내에 공급됨으로써, 천장부(31)와 적재부(2)와의 사이에 가스류벽을 형성할 수 있다.
이상으로 설명한 구성을 구비한 성막 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이 제어부(7)와 접속되어 있다. 제어부(7)는, 예를 들어 도시하지 않은 CPU와 기억부를 구비한 컴퓨터로 이루어지고, 기억부에는 성막 장치의 작용, 즉 적재부(2) 상에 적재된 기판(W)을 처리 위치까지 상승시켜, 처리 공간(313) 내에 미리 결정된 순서로 반응 가스, 치환용 가스, 가스류벽 형성용 가스를 공급해서 TiN의 성막을 실행하고, 성막이 행하여진 기판(W)을 반출할 때까지의 제어에 관한 스텝(명령)군이 짜여진 프로그램이 기록되어 있다. 이 프로그램은, 예를 들어 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그네트 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되고, 그로부터 컴퓨터에 인스톨된다.
계속해서, 본 성막 장치의 작용에 대해서 설명한다. 먼저, 미리 처리 용기(1) 내를 진공 분위기로 감압한 후, 적재부(2)를 전달 위치까지 강하시킨다. 그리고, 게이트 밸브(12)를 개방하고, 기판 반송 기구의 반송 아암을 진입시켜, 지지 핀(25)과의 사이에서 기판(W)의 수수를 행한다. 그런 뒤, 지지 핀(25)을 강하시켜, 히터(21)에 의해 이미 설명한 성막 온도로 가열된 적재부(2) 상에 기판(W)을 적재한다.
계속해서, 게이트 밸브(12)를 폐쇄하고, 적재부(2)를 처리 위치까지 상승시킴과 함께, 처리 용기(1) 내의 압력 조정을 행한 후, 염화티타늄 가스 공급부(64)로부터 염화티타늄 가스를 공급한다. 공급된 염화티타늄 가스는, 염화티타늄 공급로(322) 및 확산 공간(311)을 통해서, 각 가스 분산부(4a), 중앙 가스 토출부(4b)에 유입된다.
중앙 가스 토출부(4b) 내에 유입된 염화티타늄 가스는, 가스 토출구를 통해서 처리 공간(313)에 공급된다. 한편, 각 가스 분산부(4a) 내에 유입된 염화티타늄 가스는, 헤드부를 통해서 주위 가스 공급부(5) 내에 유입되고, 또한 주위 가스 공급부(5)에 형성된 가스 토출구를 통해서 처리 공간(313) 내에 공급된다.
처리 공간(313)에 공급된 염화티타늄 가스는, 천장부(31)의 중앙부측으로부터 외주부측을 향해서, 처리 공간(313)을 직경 방향으로 방사상으로 퍼져나간다. 또한, 처리 공간(313) 내를 흐르는 염화티타늄 가스는, 하방측을 향해서도 퍼져나가, 적재부(2) 상의 기판(W)의 표면에 접촉하면, 염화티타늄 가스는 기판(W)에 흡착된다. 그리고, 처리 공간(313) 내를 흘러, 림(314)과 커버 부재(22)와의 사이의 간극에 도달한 염화티타늄 가스는, 당해 간극으로부터 처리 용기(1) 내에 흘러 나온 후, 배기 덕트(13)를 통해서 외부로 배출된다.
이어서, 염화티타늄 가스의 공급을 정지함과 함께, 질소 가스 공급부(63)로부터 치환용 가스인 질소 가스를 공급한다. 질소 가스는, 염화티타늄 가스와 마찬가지의 경로를 통해서 처리 공간(313) 내에 공급되어, 당해 경로 및 처리 공간(313) 내의 염화티타늄 가스가 질소 가스와 치환된다.
그 후, 질소 가스의 공급을 정지하고, 암모니아 가스 공급부(62)로부터 암모니아 가스를 공급한다. 공급된 암모니아 가스는, 암모니아 공급로(321), 확산 공간(311)을 통해서, 각 가스 분산부(4a), 중앙 가스 토출부(4b)에 유입된다. 그리고, 중앙 가스 토출부(4b)로부터는 직접, 가스 분산부(4a)로부터는 주위 가스 공급부(5)를 통해서 처리 공간(313) 내에 암모니아 가스가 공급되는 점은, 염화티타늄 가스의 경우와 마찬가지이다.
처리 공간(313) 내를 흐르는 암모니아 가스가 기판(W)의 표면에 도달하면, 먼저 기판(W)에 흡착되어 있는 염화티타늄 가스의 성분을 질화해서 질화티타늄이 형성된다. 그런 뒤, 가스 공급로에 공급되는 가스를 질소 가스 공급부(61)로부터의 치환용 질소 가스로 전환하고, 암모니아 가스의 공급 경로 및 처리 공간(313) 내의 암모니아 가스를 질소 가스와 치환한다.
이와 같이 하여, 염화티타늄 가스, 질소 가스, 암모니아 가스, 질소 가스의 순서로 반응 가스(염화티타늄 가스, 암모니아 가스)와 치환용 가스(질소 가스)를 반복해서 공급함으로써, 기판(W)의 표면에 질화티타늄(TiN)의 분자층이 적층되어, 질화티타늄의 막이 성막된다.
처리 공간(313)에는, 기판(W)의 직경 방향으로 서로 떨어진 위치에 설치된 중앙 가스 토출부(4b)와 이 중앙 가스 토출부(4b)를 둘러싸는 주위 가스 공급부(5)로부터 분산해서 균일하게 가스가 공급된다. 그리고, 이렇게 다수의 가스 토출구로부터 분산해서 가로 방향으로 가스를 공급함으로써, 반응 가스(염화티타늄 가스, 암모니아 가스)의 경우에는, 각 가스 토출구로부터 토출되는 가스의 유량이 작아진다. 그 결과, 기판(W)의 표면에 도달할 때의 반응 가스의 유속이 낮아져, 막 두께의 면내 균일성이 향상된다.
한편, 치환용 가스(질소 가스)의 경우에는, 처리 공간(313) 내의 용량에 대하여 충분한 유량을 공급함으로써, 넓은 영역에 미리 분산시킨 상태에서 가스가 공급되므로, 처리 공간(313) 내의 반응 가스를 신속하게 배제하여, 치환용 가스와 치환할 수 있다.
이렇게 해서 염화티타늄 가스의 공급과 암모니아 가스의 공급을 예를 들어 몇십 회 내지 몇백 회 반복하여, 원하는 막 두께의 질화티타늄막을 성막하면, 치환용 질소 가스를 공급해서 최후의 암모니아 가스를 배출한 후, 적재부(2)를 전달 위치까지 강하시킨다. 그리고 게이트 밸브(12)를 개방해서 반송 아암을 진입시키고, 반입 시와는 반대의 수순으로 지지 핀(25)으로부터 반송 아암에 기판(W)를 전달하여, 성막 후의 기판(W)을 반출시킨 후, 다음 기판(W)의 반입을 기다린다.
이어서, 가스류벽의 형성에 대해서 설명한다.
상술한 바와 같이, 이 성막 장치는, 처리 용기(1) 내에 설치되고, 기판(W)이 적재되는 적재부(2)와, 적재부(2)에 대향 배치된 천장부(31)와, 적재부(2)와 천장부(31)와의 사이의 처리 공간(313)에 연통한 반응 가스 공급부(GS1, 321, 322)를 구비하고, 적재부(2)의 외주부와 천장부(31)의 외주부와의 사이에는, 이들의 둘레 방향에 걸쳐서, 평면에서 볼 때 환 형상으로 간극이 존재하고 있고, 반응 가스 공급부로부터 천장부(31)를 통해서 처리 공간(313) 내에 공급된 반응 가스는, 환 형상의 간극을 통해서, 처리 공간(313)의 외부로 유출되고, 간극을 제공하는 천장부(31)의 외주부에는, 복수의 가스류벽 형성용 가스 유로(H)가 설치되어 있다.
이 성막 장치에 의하면, 반응 가스 공급부로부터 기판(W)이 배치된 처리 공간(313) 내에 반응 가스가 공급됨으로써, 기판(W) 상에 성막이 행하여진다. 여기서, 처리 공간의 외주부에는, 환 형상으로 간극이 형성되어 있기 때문에, 반응 가스를 배기할 때는, 고속으로 배기할 수 있는 한편, 간극에는, 복수의 가스류벽 형성용 가스 유로(H)로부터, 가스류벽 형성용 가스가 도입되기 때문에, 이에 의해 가스류벽(가스 커튼)이 형성되어, 성막 시에는, 처리 공간(313) 내에 반응 가스를 유지할 수 있다. 이 구조에서는, 고속의 배기가 가능함과 함께, 환 형상의 간극이 적재부(2)와 천장부(31)와의 사이에 존재하고 있기 때문에, 이들의 접촉에 기인한 분진 등의 발생이 없고, 따라서, 양질의 성막을 안정되게 행하는 것이 가능하다.
도 2는, 천장부(31)의 외주부 근방의 구조(A 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
이 구조의 경우, 가스류벽 형성용 가스 유로(H)는, 천장부(31)에 있어서의 외주부의 적재부(2)에 대향하는 면(S31)으로부터, 상방을 향해서, 적재부(2)에 있어서의 기판의 적재 표면(S2)에 대하여 수직인 방향으로 연장되어 있다. 상세하게 설명하면, XYZ 직교 좌표계에 있어서, 적재 표면(S2)은 Z축에 수직이고, 가스류벽 형성용 가스 유로(H)는, Z축에 평행하게 연장되어 있다. 이 경우, X축을 따라, 화살표 F1의 방향으로, 처리 공간 내로부터 흘러나온 처리 가스는, 가스 유로(H)로부터 유출된 류벽 가스에 의해 차단된다. 이 구조의 경우, 적재 표면 또는 적재부를 피복하는 커버 부재의 상면(S22)에 가스를 닿게 함으로써 난류를 발생시키기 쉽다는 이점이 있다.
이 성막 장치는, 적재부(2)의 외주부를 피복하는 환 형상의 커버 부재(22)를 더 구비하고, 커버 부재(22)는, 가스류벽 형성용 가스 유로(H)로부터 출사된 가스가, 커버 부재(22)에 닿도록 배치되어 있다. 이 구조의 경우, 커버 부재(22)와 적재부(2)와의 경계에 있어서, 와류(C)가 발생하기 쉬워지기 때문에, 처리 공간으로부터 가스가 유출되기 어려워진다. 특히, 류벽 가스는, 커버 부재(22)에 닿는 한편, 커버 부재(22)의 상면(S22)과 적재 표면(S2)과의 사이에는 단차가 있어, 단차의 근방에서는 와류(C)가 발생하여, 반응 가스의 유출이 억제된다.
커버 부재(22)에 인접해서, 이것의 외측을 둘러싸도록 설치되는 이너 링의 상면(RG(S))의 높이는, 커버 부재(22)의 표면(S22)의 높이와 일치하고 있어, 저항 없이 가스가 화살표 F2를 따라, 외측을 향해서 흐른다. 또한, 적재 표면(S2)과 천장부(31)의 외주부의 하면과의 사이의 거리(D0)는, D1에, 커버 부재(22)의 두께를 더한 거리이다. D0의 값은, 13mm 이하인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 처리 공간을 최소로 하여, 최소의 가스량으로 최고속의 성막 효율을 얻기 위함이기 때문이다.
또한, 간극의 최솟값(D1)은 0.3mm 이상 10.0mm 이하이다. 왜냐하면, 최솟값(D1)이 하한값 미만인 경우에는, 부재의 열팽창에 기인하여, 또는, 처리 용기 내를 대기압에서 진공 상태로 감압하는 과정에서의 처리 용기의 신축에 기인하여 적재부와 커버가 근접하여, 이들이 간섭하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 한편으로, 최솟값(D1)이 상한값을 초과하는 경우에는, 처리 공간 내에서의 가스의 가두기 효과가 없어지기 때문이다. 따라서, 간극의 최솟값(D1)이, 상기 규정 범위 내인 경우에는, 고속 배기와 가스의 가두기의 양립이라는 효과를 발휘한다.
적재부(2) 및 천장부(31)의 외주부는, 환 형상의 간극이 존재하는 영역이며, 커버 부재(22)가 설치된 영역(PR)으로 규정할 수 있다. 도 5는, 천장부를 위에서 본 경우에 있어서의 하면의 구조를 도시하는 도면이며, 환 형상의 외주부의 영역(PR)은, 천장부(31)(및 적재부(2))의 주위를 둘러싸고 있다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 환 형상의 외주부의 영역(PR)에는 복수의 가스류벽 형성용 가스 유로(H)가 설치되어 있다. 이 경우, 가스 유로(H)의 근방에 있어서는, 반응 가스의 유출은 충분히 억제된다. 또한, 직경 방향에 인접하는 가스 유로(H)의 사이의 영역(MIX)에서는, 가스류벽이 형성되지 않는 경우가 있는데, 직경 방향을 따라서 인접하는 가스 유로(H)의 간격을 좁히면, 가스류벽이 형성되어, 처리 공간 내에 가스가 갇힌다.
또한, 도 2에서의 기본적인 가스 유로(H)의 구조는, 이하의 구조에도 적용할 수 있다. 따라서, 이하에서는, 다른 타입의 가스 유로(H)에 대해서 설명하는데, 상술한 구조와 중복되는 점은, 기재를 생략한다.
도 3은, 천장부(31)의 외주부 근방의 구조(B 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
이 가스류벽 형성용 가스 유로(H)는, 천장부(31)에 있어서의 외주부의 적재부(2)에 대향하는 면(S31L)으로부터, 상방(+Z 방향)을 향해서 연장되어 있고, 또한 가스류벽 형성용 가스 유로(H)의 가스 출사 개구단 상의 적어도 3점을 포함하는 평면(PL1)에 수직인 방향은, 상방을 향함에 따라서, 천장부(31)의 중앙부에 근접하는 방향으로 연장되어 있다. 바꾸어 말하면, 간극의 최솟값은 D1인데, 가스 출사 개구단의 상단에 평행한 수평면(L3)과 커버 부재(22)의 표면(S22)과의 사이의 거리는, D1보다도 크다. 이와 같이, 평면(PL1)에 의해 가스 출사 개구단이 비스듬하게 향해서 개방되어 있기 때문에, 류벽 가스가 원활하게 흐른다.
이 구조의 경우, 난류를 발생시키고, 또한 처리 공간 내에의 류벽 가스의 유입을 저감시킨다는 이점이 있다.
도 4는, 천장부의 외주부 근방의 구조(C 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
이 가스류벽 형성용 가스 유로(H)는, 천장부(31)에 있어서의 외주부의 적재부(2)에 대향하는 면(S31)으로부터, 상방(+Z 방향)을 향해서 연장되어 있고, 또한 상방을 향함에 따라서, 천장부(31)의 중앙부에 근접하는 방향으로 연장되어 있다. 이 경우, 류벽 가스가 원활하게 흐르지만, 와류(C)의 크기는 작아진다. 이 구조의 경우, B 타입의 성막 장치의 구조보다, 류벽 가스의 처리 공간 내에의 유입을 더욱 저감시킨다는 이점이 있다. 또한, 가스 유로(H)는, 천장부(31) 내에서, 예를 들어 수직 상방으로 굴곡될 수도 있다.
도 6은, 프로세스 가스(반응 가스)와 류벽 가스의 도입 타이밍 차트이다. 가스 공급이 행해지고 있는 경우에는, 차트의 레벨은 높아져 있고, 정지하고 있는 경우에는, 차트의 레벨이 낮아져 있다.
동도에 도시한 바와 같이, 반응 가스 공급부로부터는, 처리 용기 내에, 제1 및 제2 반응 가스가 교대로 공급된다. 한편, 가스류벽 형성용 가스 유로로부터는, 상술한 간극에, 류벽 가스가, 제1 및 제2 반응 가스의 공급에 동기해서 간헐적으로 공급된다. 또한, 반응 가스를 처리 공간 내로부터 몰아내기 위한 치환 가스는, 프로세스 가스의 공급이 정지하고 있는 동안에 공급된다.
반응 가스, 류벽 가스, 치환 가스의 제어는, 도 1에 도시한 제어부(7)가, 이들 가스의 유통을 제어하는 밸브를 제어함으로써 행하여진다.
상술한 바와 같이, 제1 및 제2 반응 가스를 교대로 공급함으로써, ALD막 등을 성막할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 반응 가스가 공급되는 경우에는, 이것에 동기하여, 가스류벽이 형성되고, 공급되지 않는 경우에는, 가스류벽이 해제되어, 신속한 성막과 배기 프로세스가 실행된다.
여기서, 제1 반응 가스의 처리 용기 내에의 도입 개시 시각으로부터, Δt0(예: 10밀리초 이하)만큼 지연되어, 류벽 가스의 간극 내에의 공급이 개시되고, 제1 반응 가스의 처리 용기 내에의 도입 종료 시각으로부터, Δt1(예: 10밀리초 이하)만큼 지연되어, 류벽 가스의 간극 내에의 공급이 종료된다. 제2 반응 가스의 경우도 마찬가지로 할 수 있다. 이러한 류벽 가스의 지연 공급에 의해, 고속으로, 처리 공간 내를 반응 가스로 충만시킬 수 있고, 지연 공급 종료에 의해, 성막 시간의 제어성을 높일 수 있다. 또한, Δt0은, 제1 반응 가스의 처리 용기 내에의 도입 개시 시각으로부터, -10밀리초 이상으로 설정할 수도 있고, Δt1은, 제1 반응 가스의 처리 용기 내에의 도입 종료 시각으로부터, -10밀리초 이상으로 설정할 수도 있다.
또한, 도 2 내지 도 4에 도시한 구조는, 이하의 도 7 내지 도 9에 나타내는 구조로 변형할 수 있다.
도 7은, 천장부(31)의 외주부 근방의 구조(제1 변형 A 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
이 구조와, 도 2에 도시한 A 타입과의 상위점은, 커버 부재(22)의 상면(S22)에 제1 볼록부(Pr1)가 형성되고, 천장부(31)의 하면(S31)에 제2 볼록부(Pr2)가 형성된 점이며, 기타 구조는 동일하다. 제1 볼록부(Pr1)는, 가스 유로(H)를 -Z 방향으로 연장한 커버 부재(22) 상의 투영도에 겹치는 위치에 형성되어 있어, 가스가 직접적으로 닿는다. 이에 의해, 난류가 발생하여, 가스류벽을 효율적으로 형성할 수 있다. 제2 볼록부(Pr2)는, 커버 부재(22)의 처리 공간측의 에지를, 수직 상방으로 연장시킨 경우의 천장부 하면에 있어서의 투영선에 겹치는 위치에 형성되어 있어, 당해 에지 근방의 와류를 더 어지럽히는 난류를 발생시켜, 가스류벽을 효율적으로 형성할 수 있다.
도 8은, 천장부의 외주부 근방의 구조(제1 변형 B 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
이 구조와, 도 3에 도시한 B 타입과의 상위점은, 커버 부재(22)의 상면(S22)에 제1 볼록부(Pr1)가 형성되고, 천장부(31)의 하면의 수평 영역의 면(S31L)에 제2 볼록부(Pr2)가 형성된 점이며, 기타 구조는 동일하다. 제1 볼록부(Pr1)는, 가스 유로(H)를 -Z 방향으로 연장한 커버 부재(22) 상의 투영도에 겹치는 위치에 형성되어 있어, 가스가 직접적으로 닿는다. 이에 의해, 난류가 발생하여, 가스류벽을 효율적으로 형성할 수 있다. 제2 볼록부(Pr2)는, 커버 부재(22)의 처리 공간측의 에지를, 수직 상방으로 연장시킨 경우의 천장부 하면에 있어서의 투영선에 겹치는 위치에 형성되어 있어, 당해 에지 근방의 와류를 더 어지럽히는 난류를 발생시켜, 가스류벽을 효율적으로 형성할 수 있다.
도 9는, 천장부의 외주부 근방의 구조(제1 변형 C 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
이 구조와, 도 4에 도시한 C 타입과의 상위점은, 커버 부재(22)의 상면(S22)에 제1 볼록부(Pr1)가 형성되고, 천장부(31)의 하면(S31)에 제2 볼록부(Pr2)가 형성된 점이며, 기타 구조는 동일하다. 제1 볼록부(Pr1)는, 가스 유로(H)를 -Z 방향측으로 연장한 커버 부재(22) 상의 투영도에 겹치는 위치에 형성되어 있어, 가스가 직접적으로 닿는다. 이에 의해, 난류가 발생하여, 가스류벽을 효율적으로 형성할 수 있다. 제2 볼록부(Pr2)는, 커버 부재(22)의 처리 공간측의 에지를, 수직 상방으로 연장시킨 경우의 천장부 하면에 있어서의 투영선에 겹치는 위치에 형성되어 있어, 당해 에지 근방의 와류를 더 어지럽히는 난류를 발생시켜, 가스류벽을 효율적으로 형성할 수 있다.
도 10은, 천장부의 외주부 근방의 구조(제2 변형 A 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
이 구조와, 도 7에 나타낸 제1 변형 A 타입과의 상위점은, 커버 부재(22)의 상면(S22)에 형성된 제1 볼록부 대신에, 그 위치에, 제1 오목부(Dr1)가 형성되어 있는 점이며, 기타 구조는 동일하다. 이에 의해, 가스 유로(H)로부터의 가스가, 제1 오목부(Dr1)에 닿아, 난류가 발생하여, 가스류벽을 효율적으로 형성할 수 있다.
도 11은, 천장부의 외주부 근방의 구조(제2 변형 B 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
이 구조와, 도 8에 나타낸 제1 변형 B 타입과의 상위점은, 커버 부재(22)의 상면(S22) 형성된 제1 볼록부 대신에, 그 위치에, 제1 오목부(Dr1)가 형성되어 있는 점이며, 기타 구조는 동일하다. 이에 의해, 가스 유로(H)로부터의 가스가, 제1 오목부(Dr1)에 닿아, 난류가 발생하여, 가스류벽을 효율적으로 형성할 수 있다.
도 12는, 천장부의 외주부 근방의 구조(제2 변형 C 타입)를 확대해서 도시하는 도면이다.
이 구조와, 도 9에 나타낸 제1 변형 C 타입과의 상위점은, 커버 부재(22)의 상면(S22)에 형성된 제1 볼록부 대신에, 그 위치에, 제1 오목부(Dr1)가 형성되어 있는 점이며, 기타 구조는 동일하다. 이에 의해, 가스 유로(H)로부터의 가스가, 제1 오목부(Dr1)에 닿아, 난류가 발생하여, 가스류벽을 효율적으로 형성할 수 있다.
또한, 상술한 성막 장치에서는, 이미 설명한 TiN막의 성막 이외에, 금속 원소, 예를 들어 주기율표의 제3 주기의 원소인 Al, Si 등, 주기율표의 제4 주기의 원소인 Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge 등, 주기율표의 제5 주기의 원소인 Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag 등, 주기율표의 제6 주기의 원소인 Ba, Hf, Ta, W, Re, lr, Pt 등의 원소를 포함하는 막을 성막해도 된다. 기판(W) 표면에 흡착시키는 금속 원료로서는, 이들 금속 원소의 유기 금속 화합물이나 무기 금속 화합물 등을 반응 가스(원료 가스)로서 사용하는 경우를 들 수 있다. 금속 원료의 구체예로서는, 상술한 TiCl4 이외에, BTBAS((비스터셔리부틸아미노)실란), DCS(디클로로실란), HCD(헥사디클로로실란), TMA(트리메틸알루미늄), 3DMAS(트리스디메틸아미노실란) 등을 들 수 있다.
또한, 기판(W)의 표면에 흡착된 원료 가스를 반응시켜서, 원하는 막을 얻는 반응에는, 예를 들어 O2, O3, H2O 등을 이용한 산화 반응, H2, HCOOH, CH3COOH 등의 유기산, CH3OH, C2H5OH 등의 알코올류 등을 이용한 환원 반응, CH4, C2H6, C2H4, C2H2 등을 이용한 탄화 반응, NH3, NH2NH2, N2 등을 이용한 질화 반응 등의 각종 반응을 이용해도 된다.
또한, 반응 가스로서, 3종류의 반응 가스나 4종류의 반응 가스를 사용해도 된다. 예를 들어 3종류의 반응 가스를 사용하는 경우의 예로서는, 티타늄산스트론튬(SrTiO3)을 성막하는 경우가 있고, 예를 들어 Sr 원료인 Sr(THD)2(스트론튬비스테트라메틸헵탄디오네이트)와, Ti 원료인 Ti(OiPr)2(THD)2(티타늄비스이소프로폭시드비스테트라메틸헵탄디오네이트)와, 이들의 산화 가스인 오존 가스가 사용된다. 이 경우에는, Sr 원료 가스→치환용 가스→산화 가스→치환용 가스→Ti 원료 가스→치환용 가스→산화 가스→치환용 가스의 순서대로 가스가 전환된다. 또한, 성막 처리를 행하는 기판으로서 원형의 기판(W)에 대해서 설명했지만, 예를 들어 사각형의 유리 기판(LCD용 기판)에 대하여 본 발명을 적용해도 된다.
W : 기판 2 : 적재부
1 : 처리 용기 31 : 천장부
311 : 확산 공간 4b : 중앙 가스 토출부
4a : 가스 분산부 65 : 배기부
GS1, 321, 322 : 반응 가스 공급부 GS2 : 가스류벽 형성용 가스원
7 : 제어부 313 : 처리 공간

Claims (10)

  1. 처리 용기 내에 설치되고, 기판이 적재되는 적재부와,
    상기 적재부에 대향 배치된 천장부와,
    상기 적재부와 상기 천장부와의 사이의 처리 공간에 연통한 반응 가스 공급부를 구비하고,
    상기 적재부의 외주부와 상기 천장부의 외주부와의 사이에는, 이들의 둘레 방향에 걸쳐서, 평면에서 볼 때 환 형상으로 간극이 존재하고 있고, 상기 반응 가스 공급부로부터 상기 천장부를 통해서 상기 처리 공간 내에 공급된 반응 가스는, 환 형상의 상기 간극을 통해서, 상기 처리 공간의 외부로 유출되고,
    상기 간극을 제공하는 상기 천장부의 상기 외주부에는, 복수의 가스류벽 형성용 가스 유로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스류벽 형성용 가스 유로는,
    상기 천장부에 있어서의 상기 외주부의 상기 적재부에 대향하는 면으로부터, 상방을 향해서, 상기 적재부의 적재 표면에 대하여 수직인 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스류벽 형성용 가스 유로는,
    상기 천장부에 있어서의 상기 외주부의 상기 적재부에 대향하는 면으로부터, 상방을 향해서 연장되어 있고, 또한,
    상기 가스류벽 형성용 가스 유로의 가스 출사 개구단 상의 적어도 3점을 포함하는 평면에 수직인 방향은, 상방을 향함에 따라서, 상기 천장부의 중앙부에 근접하는 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가스류벽 형성용 가스 유로는,
    상기 천장부에 있어서의 상기 외주부의 상기 적재부에 대향하는 면으로부터, 상방을 향해서 연장되어 있고, 또한,
    상방을 향함에 따라서, 상기 천장부의 중앙부에 근접하는 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적재부의 외주부를 피복하는 환 형상의 커버 부재를 더 구비하고,
    상기 커버 부재는, 상기 가스류벽 형성용 가스 유로로부터 출사된 가스가, 상기 커버 부재에 닿도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응 가스 공급부로부터는, 상기 처리 용기 내에, 제1 및 제2 반응 가스가 교대로 공급되고,
    상기 가스류벽 형성용 가스 유로로부터는, 상기 간극에, 류벽 가스가, 상기 제1 및 제2 반응 가스의 공급에 동기해서 간헐적으로 공급되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 반응 가스의 상기 처리 용기 내에의 도입 개시 시각으로부터, 지연되어, 상기 류벽 가스의 상기 간극 내에의 공급이 개시되고,
    상기 제1 반응 가스의 상기 처리 용기 내에의 도입 종료 시각으로부터, 지연되어, 상기 류벽 가스의 상기 간극 내에의 공급이 종료되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간극의 최솟값은, 0.3mm 이상 10.0mm 이하인 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  9. 성막 장치를 사용해서 행하는 성막 방법이며,
    상기 성막 장치는,
    처리 용기 내에 설치되고, 기판이 적재되는 적재부와,
    상기 적재부에 대향 배치된 천장부와,
    상기 적재부와 상기 천장부와의 사이의 처리 공간에 연통한 반응 가스 공급부를 구비하고,
    상기 적재부의 외주부와 상기 천장부의 외주부와의 사이에는, 이들의 둘레 방향에 걸쳐서, 평면에서 볼 때 환 형상으로 간극이 존재하고 있고, 상기 반응 가스 공급부로부터 상기 천장부를 통해서 상기 처리 공간 내에 공급된 반응 가스는, 환 형상의 상기 간극을 통해서, 상기 처리 공간의 외부로 유출되고,
    상기 간극을 제공하는 상기 천장부의 상기 외주부에는, 가스류벽 형성용 가스 유로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반응 가스 공급부로부터는, 상기 처리 용기 내에, 제1 및 제2 반응 가스가 교대로 공급되고,
    상기 가스류벽 형성용 가스 유로로부터는, 상기 간극에, 류벽 가스가, 상기 제1 및 제2 반응 가스의 공급에 동기해서 공급되는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
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