KR20170113073A - 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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Abstract

웨이퍼를 가열 처리하는 매엽(枚葉) 장치에서 웨이퍼 면내의 막 특성의 향상을 실현 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 기판을 처리하는 처리 용기; 제1 온도로 상기 기판을 가열하는 제1 가열부를 포함하는 것과 함께, 상기 기판을 재치하는 재치면을 포함하는 기판 재치부; 불활성 가스를 가열하는 제2 가열부를 포함하고, 상기 처리 용기에 가열된 상기 불활성 가스를 공급하는 가열 가스 공급계; 및 상기 기판의 표면과 이면(裏面)이 소정의 온도 범위가 되도록 상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.

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.
반도체 디바이스를 제조하는 장치로서는 웨이퍼를 1매씩 처리하는 매엽(枚葉) 장치가 존재한다(예컨대 특허문헌1). 매엽 장치에서는, 예컨대 웨이퍼를 가열하는 것과 함께 웨이퍼 상에 가스를 공급하는 것에 의해 반도체 디바이스의 일부를 구성하는 막을 형성한다.
1. 일본 특개 2012-54399호 공보
매엽 장치의 경우, 예컨대 1매씩 웨이퍼를 처리하기 때문에 수율의 향상이 요구된다. 이를 위해서 웨이퍼 면내의 막 특성의 향상이 요구된다.
본 발명은 웨이퍼를 가열 처리하는 매엽 장치에서 웨이퍼 면내의 막 특성의 향상을 실현 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 기판을 처리하는 처리 용기; 제1 온도로 상기 기판을 가열하는 제1 가열부를 포함하는 것과 함께, 상기 기판을 재치하는 재치면을 포함하는 기판 재치부; 불활성 가스를 가열하는 제2 가열부를 포함하고, 상기 처리 용기에 가열된 상기 불활성 가스를 공급하는 가열 가스 공급계; 및 상기 기판의 표면과 이면(裏面)이 소정의 온도 범위가 되도록 상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면 웨이퍼를 가열 처리하는 매엽 장치에서 웨이퍼 면내의 막 특성의 향상을 실현 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성예를 도시하는 설명도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 컨트롤러를 설명하는 설명도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 공정을 설명하는 플로우 차트.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 공정에서의 기판 처리 장치의 동작을 설명하는 설명도.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 공정에서의 기판 처리 장치의 동작을 설명하는 설명도.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 공정에서의 기판 처리 장치의 동작을 설명하는 설명도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 성막 공정을 설명하는 플로우 차트.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 샤워 헤드를 설명하는 설명도.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 분산부를 설명하는 설명도.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 분산부를 설명하는 설명도.
이하에 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예]
우선 본 발명의 제1 실시예에 대해서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1은 본 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 설명도이다. 이하에 각 구성을 구체적으로 설명한다.
(처리 용기)
도 1을 참조하면, 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. 처리 용기(202)는 예컨대 석영 또는 세라믹스 등의 비금속 재료로 형성된 상부 용기(2021)와 예컨대 알루미늄(Al)이나 스텐레스 스틸(SUS) 등의 금속 재료에 의해 형성된 하부 용기(2022)로 구성된다. 처리 용기(202) 내에는 상방측(上方側)[후술하는 기판 재치대(212)보다 상방의 공간]에 기판으로서 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 처리하는 처리 공간(201)(처리실)이 형성되고, 그 하방측(下方側)에서 하부 용기(2022)에 둘러싸여진 공간에 반송 공간(203)이 형성된다.
하부 용기(2022)의 측면에는 게이트 밸브(205)에 인접한 기판 반입 출구(206)가 설치된다. 웨이퍼(200)는 기판 반입 출구(206)를 개재하여 반송 공간(203)에 반입되도록 이루어진다. 하부 용기(2022)의 저부(底部)에는 리프트 핀(207)이 복수 설치된다.
(기판 재치대)
처리 공간(201) 내에는 웨이퍼(200)를 지지하는 기판 지지부(210)(서셉터)가 설치된다. 기판 지지부(210)는 웨이퍼(200)를 재치하는 재치면(211)을 표면에 가지는 기판 재치대(212)와, 기판 재치대(212)에 내포된 제1 가열부로서의 히터(213)를 주로 포함한다. 또한 히터(213)의 온도를 측정하는 온도 측정 단자[端子(216)]를 포함한다. 온도 측정 단자(216)는 배선(220)을 개재하여 온도 측정부(221)에 접속된다.
기판 재치대(212)에는 리프트 핀(207)이 관통하는 관통공(214)이 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 설치된다. 히터(213)에는 전력을 공급하기 위한 배선(222)이 접속된다. 배선(216)은 히터 전력 제어부(223)에 접속된다.
온도 측정부(221), 히터 전력 제어부(223)는 후술하는 컨트롤러(280)에 접속된다. 컨트롤러(280)는 온도 측정부(221)로 측정한 온도 정보를 바탕으로 히터 전력 제어부(223)에 제어 정보를 송신한다. 히터 전력 제어부(223)는 수신한 제어 정보를 참조하여 히터(213)를 제어한다.
기판 재치대(212)는 샤프트(217)에 의해 지지된다. 샤프트(217)는 처리 용기(202)의 저부를 관통하고, 또한 처리 용기(202)의 외부에서 승강부(218)에 접속된다.
승강부(218)는 샤프트(217)를 지지하는 지지축(218a)과 지지축(218a)을 승강시키거나 회전시키는 작동부(218b)를 주로 포함한다. 작동부(218b)는 예컨대 승강을 실현하기 위한 모터를 포함하는 승강 기구(218c)와 지지축(218a)을 회전시키기 위한 톱니바퀴 등의 회전 기구(218d)를 포함한다. 이들에는 동작을 원활하게 하도록 그리스 등이 도포된다.
승강부(218)에는 승강부(218)의 일부로서 작동부(218b)에 승강·회전 지시하기 위한 지시부(218e)를 설치해도 좋다. 지시부(218e)는 컨트롤러(280)에 전기적으로 접속된다. 지시부(218e)는 컨트롤러(280)의 지시에 기초하여 작동부(218b)를 제어한다. 작동부(218)는 후술하는 바와 같이 기판 재치대(212)가 웨이퍼 반송 포지션이나 웨이퍼 처리 포지션의 위치에 이동하도록 제어한다.
승강부(218)를 작동시켜서 샤프트(217) 및 지지대(212)를 승강시키는 것에 의해 기판 재치대(212)는 재치면(211) 상에 재치되는 웨이퍼(200)를 승강시키는 것이 가능해진다. 또한 샤프트(217)의 하단부의 주위는 벨로즈(219)에 의해 피복되고, 이에 의해 처리 공간(201) 내는 기밀하게 보지(保持)된다.
기판 재치대(212)는 웨이퍼(200)의 반송 시에는 재치면(211)이 기판 반입 출구(206)의 위치(웨이퍼 반송 포지션)가 되도록 하강되고, 웨이퍼(200)의 처리 시에는 웨이퍼(200)가 처리 공간(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 포지션)까지 상승한다.
구체적으로는 기판 재치대(212)를 웨이퍼 반송 위치까지 하강시켰을 때에는 리프트 핀(207)의 상단부가 재치면(211)의 상면으로부터 돌출하고, 리프트 핀(207)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 기판 재치대(212)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때에는 리프트 핀(207)은 재치면(211)의 상면으로부터 매몰하고, 재치면(211)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 이루어진다.
(샤워 헤드)
처리 공간(201)의 상부(가스 공급 방향 상류측)이며, 기판 재치면(211)과 대향하는 개소(箇所)에는 가스 분산 기구로서의 샤워 헤드(230)가 설치된다. 샤워 헤드(230)는 예컨대 상부 용기(2021)에 설치된 구멍(2021a)에 삽입된다.
샤워 헤드의 덮개(231)는 예컨대 도전성 및 열전도성이 있는 금속으로 형성된다. 덮개(231)와 상부 용기(2021) 사이에는 블록(233)이 설치되고, 그 블록(233)이 덮개(231)와 상부 용기(2021) 사이를 절연하고, 또한 단열한다.
또한 샤워 헤드의 덮개(231)에는 제1 분산 기구로서의 가스 공급관(241)이 삽입되는 관통공(231a)이 설치된다. 관통공(231a)에 삽입되는 가스 공급관(241)은 샤워 헤드(230) 내에 형성된 공간인 샤워 헤드 버퍼실(232) 내에 공급하는 가스를 분산시키기 위한 것이며, 샤워 헤드(230) 내에 삽입되는 선단부[先端部(241a)]와 덮개(231)에 고정되는 플랜지(241b)를 포함한다. 선단부(241a)는 예컨대 원기둥(圓柱) 형상으로 구성되고, 그 원기둥의 측면에는 분산공이 설치된다. 그리고 후술하는 가스 공급부(공급계)로부터 공급되는 가스는 선단부(241a)에 설치된 분산공을 개재하여 샤워 헤드 버퍼실(232) 내에 공급된다.
또한 샤워 헤드(230)는 후술하는 가스 공급부(공급계)로부터 공급되는 가스를 분산시키기 위한 제2 분산 기구로서의 분산부(234)를 구비한다. 이 분산부(234)의 상류측이 샤워 헤드 버퍼실(232)이며, 하류측이 처리 공간(201)이다. 분산부(234)에는 복수의 관통공(234a)이 설치된다. 분산부(234)는 기판 재치면(211)과 대향하도록 그 기판 재치면(211)의 상방측에 배치된다. 따라서 샤워 헤드 버퍼실(232)은 분산부(234)에 설치된 복수의 관통공(234a)을 개재하여 처리 공간(201)과 연통하도록 이루어진다.
분산부(234) 중 관통공(234a)과 다른 위치이며, 예컨대 관통공(234a)의 외주에는 원주 형상(圓周狀)으로 배치된 가열 가스 공급 구조(235)가 설치된다. 가열 가스 공급 구조(235)는 복수의 공급공을 포함한다. 여기서는 공급공이 원주 형상으로 배치된다. 가열 가스 공급 구조(235)는 하류측에서 처리실(201)과 연통하고, 상류측에서 가스 공급관(236)이 접속된다. 가스 공급관(236)은 후술하는 가열 가스 공급관(248a)에 접속된다. 또한 여기서는 복수의 공급공을 가열 가스 공급 구조(235)로서 설명했지만 거기에 한정하는 것이 아니고, 예컨대 복수의 슬릿(slit) 형상의 공을 원주 형상으로 배치하거나 또는 하나의 슬릿을 원주 형상으로 배치해도 좋다.
(가스 공급계)
관통공(231a)에 삽입되는 가스 공급관(241)에는 공통 가스 공급관(242)이 접속된다. 가스 공급관(241)과 공통 가스 공급관(242)은 관의 내부에서 연통한다. 그리고 공통 가스 공급관(242)으로부터 공급되는 가스는 가스 공급관(241), 가스 도입공(231a)을 통해서 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
공통 가스 공급관(242)에는 제1 가스 공급관(243a), 제2 가스 공급관(244a), 제3 가스 공급관(245a)이 접속된다. 이 중 제2 가스 공급관(244a)은 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 개재하여 공통 가스 공급관(242)에 접속된다.
제1 가스 공급관(243a)을 포함하는 제1 가스 공급계(243)로부터는 주로 제1 원소 함유 가스가 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 웨이퍼(200)를 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. 그리고 제1 가스 공급원(243b)으로부터는 제1 원소를 함유하는 가스(이하 「제1 원소 함유 가스」 또는 「제1 가스」라고 말한다.)는 MFC(243c), 밸브(243d), 제1 가스 공급관(243a), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
제1 원소 함유 가스는 처리 가스의 하나이며, 원료 가스로서 작용하는 것이다. 여기서 제1 원소는 예컨대 실리콘(Si)이다. 즉 제1 원소 함유 가스는 예컨대 실리콘 함유 가스이다. 또한 제1 원소 함유 가스는 상온 상압에서 고체, 액체 및 기체의 어느 하나이어도 좋다. 제1 원소 함유 가스가 상온 상압에서 액체의 경우는 제1 가스 공급원(243b)과 MFC(243c) 사이에 기화기(미도시)를 설치하면 좋다. 여기서는 제1 원소 함유 가스를 기체로서 설명한다.
제1 가스 공급관(243a)의 밸브(243d)보다 하류측에는 제1 불활성 가스 공급관(246a)의 하류단(下流端)이 접속된다. 제1 불활성 가스 공급관(246a)에는 상류 방향으로부터 순서대로 불활성 가스 공급원(246b), MFC(246c) 및 개폐 밸브인 밸브(246d)가 설치된다. 그리고 불활성 가스 공급원(246b)으로부터는 불활성 가스가 MFC(246c), 밸브(246d), 제1 불활성 가스 공급관(246a), 제1 가스 공급관(243a), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
여기서 불활성 가스는 제1 원소 함유 가스의 캐리어 가스로서 작용하는 것이며, 제1 원소와는 반응하지 않는 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예컨대 질소(N2) 가스를 이용할 수 있다. 또한 불활성 가스로서는 N2가스 외에 예컨대 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
주로 제1 가스 공급관(243a), MFC(243c), 밸브(243d)에 의해 제1 가스 공급계(243)(「실리콘 함유 가스 공급계」라고도 말한다)가 구성된다. 또한 주로 제1 불활성 가스 공급관(246a), MFC(246c) 및 밸브(246d)에 의해 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다.
또한 제1 가스 공급계(243)는 제1 가스 공급원(243b), 제1 불활성 가스 공급계를 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 제1 불활성 가스 공급계는 불활성 가스 공급원(246b), 제1 가스 공급관(243a)을 포함시켜서 생각해도 좋다. 이와 같은 제1 가스 공급계(243)는 처리 가스의 하나인 원료 가스를 공급하기 때문에 처리 가스 공급계의 하나에 해당하도록 이루어진다.
(제2 가스 공급계)
제2 가스 공급관(244a)에는 하류에 리모트 플라즈마 유닛(244e)이 설치된다. 상류에는 상류 방향으로부터 순서대로 제2 가스 공급원(244b), 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(244c) 및 밸브(244d)가 설치된다. 그리고 제2 가스 공급원(244b)으로부터는 제2 원소를 함유하는 가스(이하 「제2 원소 함유 가스」 또는 「제2 가스」라고 말한다.)는 MFC(244c), 밸브(244d), 제2 가스 공급관(244a), 리모트 플라즈마 유닛(244e), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 이때 제2 원소 함유 가스는 리모트 플라즈마 유닛(244e)에 의해 플라즈마 상태로 이루어지고 웨이퍼(200) 상에 공급된다.
제2 원소 함유 가스는 처리 가스의 하나이며, 반응 가스 또는 개질 가스로서 작용하는 것이다. 여기서 제2 원소 함유 가스는 제1 원소와 다른 제2 원소를 함유한다. 제2 원소로서는 예컨대 산소(O), 질소(N), 탄소(C)의 어느 하나이다. 본 실시예에서는 제2 원소 함유 가스는 예컨대 질소 함유 가스인 것으로 한다. 구체적으로는 질소 함유 가스로서 암모니아(NH3) 가스가 이용된다.
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), MFC(247c) 및 밸브(247d)가 설치된다. 그리고 불활성 가스 공급원(247b)으로부터는 불활성 가스가 MFC(247c), 밸브(247d), 제2 불활성 가스 공급관(247a), 제2 가스 공급관(244a), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
여기서 불활성 가스는 기판 처리 공정에서는 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용한다. 구체적으로는 예컨대 N2가스를 이용할 수 있지만 N2가스의 이외, 예컨대 He가스, Ne가스, Ar가스 등의 희가스를 이용할 수도 있다.
주로 제2 가스 공급관(244a), MFC(244c), 밸브(244d)에 의해 제2 가스 공급계(244)(「질소 함유 가스 공급계」라고도 말한다)가 구성된다. 또한 주로 제2 불활성 가스 공급관(247a), MFC(247c) 및 밸브(247d)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다.
또한 제2 가스 공급계(244)는 제2 가스 공급원(244b), 리모트 플라즈마 유닛(244e), 제2 불활성 가스 공급계를 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 제2 불활성 가스 공급계는 불활성 가스 공급원(247b), 제2 가스 공급관(244a), 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 포함시켜서 생각해도 좋다.
이와 같은 제2 가스 공급계(244)는 처리 가스의 하나인 반응 가스 또는 개질 가스를 공급하기 때문에 처리 가스 공급계의 하나에 해당하도록 이루어진다.
(제3 가스 공급계)
제3 가스 공급관(245a)에는 상류 방향으로부터 순서대로 제3 가스 공급원(245b), MFC(245c) 및 밸브(245d)가 설치된다. 그리고 제3 가스 공급원(245b)으로부터는 불활성 가스가 MFC(245c), 밸브(245d), 제3 가스 공급관(245a), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
제3 가스 공급원(245b)으로부터 공급되는 불활성 가스는 기판 처리 공정에서는 처리 용기(202)나 샤워 헤드(230) 내에 머무른 가스를 퍼지하는 퍼지 가스(또는 「제3 가스」라고 부른다.)로서 작용한다. 이와 같은 불활성 가스로서는 예컨대 N2가스를 이용할 수 있지만 N2가스 외에 예컨대 He가스, Ne가스, Ar가스 등의 희가스를 이용할 수도 있다.
또한 제1 가스 공급계, 제2 가스 공급계, 제3 가스 공급계를 합쳐서 처리 가스 공급부 또는 처리 가스 공급계라고 부른다. 또한 처리 가스 공급계로부터 공급되는 가스를 모아서 처리 가스라고 부른다.
(가열 가스 공급계)
가열 가스 공급관(248a)에는 상류 방향으로부터 순서대로 가스 공급원(248b), MFC(248c) 및 밸브(248d), 제2 가열부인 히터(248e)가 설치된다.
가스 공급원(248b)으로부터 공급되는 가스(「가열 가스」 또는 「제4 가스」라고도 부른다.)는 가열 효율이 높고, 또한 웨이퍼(200) 상에 형성된 막에 영향이 없는 성질을 가진다. 예컨대 질소(N2) 가스 등의 불활성 가스다. 가스 공급원(248b)으로부터 공급되는 가스는 가열 가스 공급 공정(S104) 등에서 공급된다.
가스 공급원(248b)으로부터 공급되는 가스는 MFC(248c), 밸브(245d), 제2 가열부(248e), 가열 가스 공급 구조(235) 등을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 히터(248e)는 컨트롤러(280)의 지시에 따라 통과하는 가스를 소정의 온도로 가열하여 가열 가스로 한다.
히터(248e)에는 히터(248e)의 온도를 측정하는 온도 측정부(249)가 설치된다. 또한 히터(248e)를 제어하는 히터 제어부(250)가 접속된다. 히터(248e)는 히터 제어부(250)를 개재하여 컨트롤러(280)로부터 제어된다.
(가스 배기계)
처리 용기(202)의 분위기를 배기하는 배기계(배기부)는 처리 용기(202)에 접속된 복수의 배기관을 포함한다. 구체적으로는 반송 공간(203)에 접속되는 배기관(261)(제1 배기관)과 처리 공간(201)에 접속되는 배기관(262)(제2 배기관)을 포함한다. 또한 각 배기관(261, 262)의 하류측에는 배기관(264)(제3 배기관)이 접속된다.
배기관(261)은 반송 공간(203)의 측면 또는 저면에 접속된다. 배기관(261)에는 고(高)진공 또는 초고진공을 실현하는 진공 펌프로서 TMP(265)(Turbo Molecular Pump:이하 「제1진공 펌프」라고도 말한다.)가 설치된다. 배기관(261)에서 TMP(265)의 상류측과 하류측에는 각각 개폐 밸브인 밸브(266, 267)가 설치된다.
배기관(262)은 처리 공간(201)의 측방에 접속된다. 배기관(262)에는 처리 공간(201) 내를 소정의 압력으로 제어하는 압력 제어기인 APC(276)(Automatic Pressure Controller)가 설치된다. APC(276)는 개도(開度) 조정 가능한 밸브체(도시되지 않음)를 포함하고, 컨트롤러(280)로부터의 지시에 따라 배기관(262)의 컨덕턴스를 조정한다. 또한 배기관(262)에서 APC(276)의 상류측과 하류측에는 각각 개폐 밸브인 밸브(275, 277)가 설치된다.
배기관(264)에는 DP(278)(Dry Pump)가 설치된다. 도시한 바와 같이 배기관(264)에는 그 상류측으로부터 배기관(262), 배기관(261)이 접속되고, 또한 그들의 하류에 DP(278)가 설치된다. DP(278)는 배기관(262), 배기관(261)의 각각을 개재하여 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 초고진공) 펌프인 TMP(265)는 대기압까지의 배기를 단독으로 수행하는 것은 곤란하기 때문에 대기압까지의 배기를 수행하는 보조 펌프로서 DP(278)가 이용된다.
도 1에 도시한 바와 같이 기판 처리 장치(100)는 기판 처리 장치(100)의 각(各) 부(部)의 동작을 제어하는 컨트롤러(280)를 포함한다. 컨트롤러(280)는 도 2에 도시한 바와 같이 연산부(281), 일시 기억부(282)(RAM), 기억부(283), I/O 포트(284), 비교부(285), 송수신부(286)를 적어도 포함한다. 컨트롤러(280)는 전술한 각 구성에 접속되고, 상위 컨트롤러나 사용자의 지시에 따라 기억부(283)로부터 프로그램이나 레시피, 테이블을 호출하고, 그 내용에 따라 각 구성의 동작을 제어한다. 컨트롤러(280)는 또한 입출력 장치(289)를 포함한다.
또한 컨트롤러(280)는 전용의 컴퓨터로서 구성해도 좋고, 범용의 컴퓨터로서 구성해도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 격납한 외부 기억 장치(288)[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)나 메모리 카드 등의 반도체 메모리]를 준비해서 외부 기억 장치(288)를 이용해서 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것에 의해 본 실시예에 따른 컨트롤러(280)를 구성할 수 있다.
또한 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(288)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용해서 외부 기억 장치(288)를 개재하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 좋다. 또한 기억부(283)나 외부 기억 장치(288)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 한다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 이용한 경우는 기억부(283) 단체(單體)만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(288) 단체만을 포함하는 경우 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다. 송수신부(286)는 I/O 포트(284)를 개재하여 다른 구성과의 정보를 주고받는다. 예컨대 온도 측정부(221)로부터 온도 정보를 수신한다. 비교부(285)는 기억부(283)로부터 판독한 테이블 등의 정보와 다른 구성으로부터 수신한 정보를 비교해서 제어하기 위한 파라미터 등을 추출한다. 예컨대 온도 측정부(221)로부터 수신한 정보와 기억부(283)에 기록되는 테이블을 비교해서 제1 히터 온도 제어부(223) 등을 동작시키기 위한 파라미터를 추출한다.
(4) 기판 처리 공정
다음으로 반도체 제조 공정의 일 공정으로서 전술한 구성의 기판 처리 장치(100)를 이용해서 웨이퍼(200) 상에 박막을 형성하는 공정에 대해서 설명한다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
여기서는 제1 원소 함유 가스(제1 처리 가스)로서 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭DCS) 가스를 이용하고 제2 원소 함유 가스(제2 처리 가스)로서 암모니아(NH3) 가스를 이용하고 그들을 교호(交互)적으로 공급하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 반도체계 박막으로서 실리콘 질화(SiN)막을 형성하는 예에 대해서 설명한다.
도 3은 본 실시예에 따른 기판 처리 공정의 개요를 도시하는 플로우 차트다. 도 4a 내지 도 6b는 기판 처리 공정에서의 기판 처리 장치(100)의 동작을 설명하는 도면이다. 도 7은 도 3의 성막 공정(S110)의 상세를 도시하는 플로우 차트다.
또한 일반적으로 이면으로부터 웨이퍼(200)를 갑자기 가열하면, 웨이퍼(200)의 표면과 이면에서 온도 차이가 크게 되고, 그 온도 차이에 의해 웨이퍼(200)의 표면과 이면에서의 신장(伸張)이 달라지기 때문에 웨이퍼(200)의 휘어짐을 일으키는 문제가 있다. 웨이퍼(200)의 휘어짐은 웨이퍼(200) 상에 형성된 막의 특성에 영향을 미치는 것이 생각된다.
웨이퍼(200)의 휘어짐을 회피하는 기술로서 예컨대 특허 문헌1과 같이 서서히 가열하는 방법이 존재한다. 하지만 원하는 온도가 될 때까지 시간이 걸리고, 스루풋이 저하되는 문제가 있다.
그래서 본 실시예에서는 높은 스루풋을 유지하면서 웨이퍼(200)의 휘어짐을 억제 가능한 기술을 설명한다. 이하에 구체적인 방법을 설명한다.
[기판 반입 재치 공정(S102)]
히터(213)나 히터(248e)는 동작 안정까지 시간이 걸리기 때문에 여기서는 웨이퍼(200)를 반송실에 반입하기 전에 히터(213)나 히터(248e)를 온(ON)으로 한다. 그들이 안정되면, 기판 재치대(212)를 웨이퍼(200)의 반송 위치(반송 포지션)까지 하강시키고 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. 이들의 동작과 병행하여 반송 공간(203)의 분위기를 배기하고, 인접하는 진공 반송실(도시되지 않음)과 동압(同壓) 혹은 인접하는 진공 반송실의 압력보다 낮은 압력으로 한다.
계속해서 게이트 밸브(205)를 열어 반송 공간(203)을 인접하는 진공 반송실과 연통시킨다. 그리고 도 4a에 도시한 바와 같이 이 진공 반송실로부터 진공 반송 로봇(251)을 이용해서 웨이퍼(200)를 반송 공간(203)에 반입한다. 이때 제3 가스 공급계(245) 또는 가열 가스 공급계(248)로부터 처리실(201)이나 반송 공간(203)에 불활성 가스를 공급하고, 그와 병행하여 배기관(261)으로부터 분위기를 배기하는 것에 의해 처리실(201) 내에 외부의 분위기가 침입(回入)하는 것을 방지한다.
[가열 가스 공급 공정(S104)]
계속해서 진공 반송 로봇(251)을 이동하여 도 4a와 같이 웨이퍼(200)를 리프트 핀(207) 상방에 유지되면, 진공 반송 로봇(251)을 하강시켜 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 재치한다. 리프트 핀(207)에 재치한 후, 진공 반송 로봇(251)을 반송 공간(203)의 바깥에 이동시키는 것과 함께, 게이트 밸브(205)에 의해 반입 출구(206)를 닫아 도 4b와 같이 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)가 재치된 상태로 한다. 게이트 밸브(206)를 닫으면 제3 가스 공급계(245)로부터의 불활성 가스 공급을 정지하는 것과 함께, 가열 가스 공급계(248)로부터의 가열 가스 공급을 계속한다. 공급된 가열 가스는 히터(248e)에 의해 가열된다. 가열 가스의 온도는 진공 상태이어도 웨이퍼(200)를 가열 가능하게 하는 온도이며, 또한 성막 공정에서의 기판 온도보다 높은 온도이며, 예컨대 700℃ 내지 800℃정도로 한다. 배기관(261)으로부터의 배기는 계속한다.
또한 선행기술문헌에 기재된 종래 기술의 경우, 웨이퍼(200)의 휘어짐을 방지하기 위해서 소정 시간 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 대기(待機)시킨다. 그 이유로서 기판 지지부 상에 즉시 웨이퍼(200)를 재치한 경우, 실온의 웨이퍼와 고온의 서셉터가 직접 접촉하는 것에 의해 웨이퍼(200) 내에 과도한 온도 차이가 발생하고, 그것에 의해 웨이퍼(200)가 휘어지기 때문이다. 그래서 리프트 핀(207)상에서 대기시키는 것에 의해 웨이퍼(200)와 기판 지지부 사이의 가스를 매체로 한 웨이퍼(200)의 하방으로부터의 열전도에 의해 서서히 가열한다. 이에 의해 웨이퍼(200)의 표면과 이면에서의 과도한 온도 차이를 발생시키지 않고, 즉 웨이퍼(200)의 휘어짐을 발생시키지 않고, 웨이퍼(200)를 원하는 온도로 승온시키는 것이 가능해진다. 하지만 종래 기술은 웨이퍼(200)의 상방으로부터 가열하는 구조가 없기 때문에 웨이퍼(200)의 상방으로부터 열의 유출이 발생하는 문제가 있다. 그 열의 유출을 보충하기 위해 리프트 핀(207) 상에 소정 시간 대기시킬 필요가 있다. 하지만 스루풋이 저하된다는 문제가 있다.
이에 대하여 본 실시예에서는 웨이퍼(200)의 상방으로부터 가열 가스를 공급하기 때문에, 웨이퍼(200)의 이면뿐만 아니라 웨이퍼(200)의 표면도 가열된다. 또한 가열 가스 공급 구조(235)로부터 웨이퍼(200)의 표면까지의 반송 공간(203) 및 처리 공간(201)도 가열된다.
구체적으로는 다음과 같이 가열된다. 가열 가스는 반송 공간(203)내에서 화살표 방향으로 확산되어 웨이퍼(200)의 표면에 공급되고, 웨이퍼(200)를 가열한다. 이때 가열 가스는 기판 재치면(211)과 웨이퍼(200)의 이면 사이에 공급된다. 웨이퍼(200)의 상방으로부터 공급된 가열 가스와 이면으로부터 공급된 가열 가스에 의해, 웨이퍼(200)의 표면과 이면은 가열된다. 여기서는 웨이퍼(200)의 표면과 이면의 온도 차이가 웨이퍼(200)가 휘어지지 않는 정도의 소정의 온도 범위로 한다.
또한 가열 가스가 반송 공간(203)이나 처리 공간(201)을 확산하므로 그 분위기가 가열된다. 따라서 웨이퍼(200)로부터의 열의 유출이 발생하지 않는다. 이상으로부터 신속하게 웨이퍼(200)를 승온시킬 수 있다. 그 결과, 신속하게 히터(213)와 웨이퍼(200)와의 온도 차이를 적게 할 수 있다. 따라서 리프트 핀(207) 상에서 소정 시간 웨이퍼(200)를 대기시킬 필요가 없고, 단시간에 웨이퍼(200)를 반송하는 것이 가능해진다.
이상과 같이 하는 것에 의해 반송 후의 웨이퍼(200)의 온도를 종래보다 빨리 균일하게 가열할 수 있다. 따라서 웨이퍼(200)의 휘어짐이 발생하지 않고, 리프트 핀(207) 상에서 대기시킬 필요가 없고, 또한 대기 시간의 단축이 가능해져 스루풋을 높게 할 수 있다.
또한 가열 가스 공급 구조(235)로부터 가열 가스를 공급하는 것에 의해 후술하는 성막 공정(S110) 전에 분산부(234)를 가열하는 것이 가능해진다. 사전에 가열하는 것에 의해 성막 공정(S110)에서는 웨이퍼(200)를 신속하게 가열하는 것이 가능해진다.
[웨이퍼 처리 포지션 이동 공정(S106)]
소정의 시간 경과 후, 기판 재치대(212)를 상승시키고, 도 5a와 같이 기판 재치면(211) 상에 웨이퍼(200)를 재치하고, 또한 도 5b와 같이 웨이퍼 처리 포지션까지 상승시킨다. 적어도 웨이퍼 반송 포지션에서 웨이퍼 처리 포지션에 이동할 때까지의 동안 계속해서 가열 가스 공급계(248)로부터 가열 가스를 공급하고, 웨이퍼(200)를 가열한다. 웨이퍼 처리 포지션은 웨이퍼(200)가 처리 가스에 의해 처리되는 위치이며, 예컨대 도 1이나 도 5b에 도시한 바와 같이 기판 재치대(200)의 표면의 높이와 격벽(204)의 높이가 동일하게 되는 위치이다.
[탈리물 제거 공정(S108)]
또한 웨이퍼(200) 상에 형성된 막에는 많은 불순물이 포함되는 것이 알려져 있다. 이들의 불순물은 웨이퍼(200)가 반입되기 전에 다른 처리실에서 처리한 가스의 성분이나 반응 부생성물 등이다. 예컨대 6불화유황(SF6) 가스나 4불화탄소(CF4) 등의 에칭 가스의 성분에 유래하는 불화물이나 카본계 잔재물 등이다. 이들의 불순물은 웨이퍼(200)를 고열로 하는 것에 의해 막 중으로부터의 탈리가 촉진된다.
최근의 미세화에 따른 막의 표면적이 증가하는 경향이 있기 때문에 불순물의 양도 증가하는 경향이 있다. 따라서 가열을 계속한 경우에 많은 불순물의 탈리도 계속되므로, 배기량보다 탈리량이 많은 경우에 웨이퍼(200) 상에 불순물이 체류될 우려가 있다. 예컨대 배기 효율이 낮은 웨이퍼(200)의 중앙 상의 분위기에서는 불순물이 많고, 배기 효율이 높은 웨이퍼(200)의 외주 상의 분위기에서는 불순물이 적다. 이와 같은 상황에서 원료 가스를 공급한 경우, 원료 가스와 웨이퍼(200)의 표면의 사이에 탈리물이 체류하지만 그 경우 원료 가스가 웨이퍼(200)의 표면에 도달할 수 없거나 도달하는 양이 불충분하게 된다. 그렇기 때문에 웨이퍼(200) 상에서는 막이 형성되는 장소와 막을 형성할 수 없는 장소가 존재한다. 따라서 웨이퍼(200)를 균일하게 처리하는 것이 곤란해진다. 그렇기 때문에 수율의 저하를 일으킬 우려가 있다.
그래서 본 공정에서는 처리 가스의 공급을 시작하기 전에 웨이퍼(200)의 표면 상의 분위기로부터 탈리물을 제거한다. 구체적으로는 도 6a와 같이 가열 가스의 공급을 정지하는 것과 함께, 처리실(201)의 분위기를 배기한다. 이와 같이 하는 것에 의해 가열 가스에 의해 가열된 웨이퍼(200)로부터 탈리된 탈리물을 제거하는 것이 가능해진다. 제거하는 것에 의해 다음으로 공급하는 처리 가스인 DCS가스를 웨이퍼(200) 상에 균일하게 공급하는 것이 가능해진다. 또한 전술한 예에서는 웨이퍼 처리 포지션에 도달한 상태에서 탈리물을 제거했지만, 탈리물을 제거할 수 있으면 좋고 예컨대 웨이퍼 반송 포지션과 웨이퍼 처리 포지션 사이에서 수행하면 좋다. 보다 바람직하게는 웨이퍼(200)의 온도가 안정되는 웨이퍼 처리 포지션에서 수행하는 것이 바람직하다.
[성막 공정(S110)]
계속해서 성막 공정(S110)에 대해서 설명한다. 이하 도 7을 참조하여 성막 공정(S110)에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한 성막 공정(S110)은 다른 처리 가스를 교호적으로 공급하는 공정을 반복하는 사이클릭 처리다.
도 7을 이용해서 성막 공정(S110)의 상세를 설명한다.
[제1 처리 가스 공급 공정(S202)]
기판 재치대(212)가 도 6b와 같이 웨이퍼 처리 포지션에 이동하면, 배기관(262)을 개재하여 처리실(201)로부터 분위기를 배기하고, 처리실(201) 내의 압력을 조정한다. 웨이퍼(200)의 온도를 조정할 때 이미 분산부(234)가 가열된 상태이므로 히터(213)로부터 분산부(234)로의 열 이동량이 적어진다. 따라서 신속하게 가열하는 것이 가능해진다.
소정의 압력으로 조정하면서 웨이퍼(200)의 온도가 소정의 온도, 예컨대 500℃ 내지 600℃에 도달하면, 공통 가스 공급관(242)으로부터 처리 가스, 예컨대 DCS가스를 처리실에 공급한다. 공급된 DCS가스는 웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층을 형성한다.
[퍼지 공정(S204)]
DCS가스의 공급을 정지한 후에는 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2가스를 공급하고, 처리 공간(201)의 퍼지를 수행한다. 이때 밸브(275 및 277)는 연 상태로 이루어지며 APC(276)에 의해 처리 공간(201)의 압력이 소정 압력이 되도록 제어된다. 한편 밸브(275 및 277)를 제외한 배기계의 다른 밸브는 모두 닫은 상태가 된다. 이에 의해 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서 웨이퍼(200)에 결합할 수 없었던 DCS가스는 DP(278)에 의해 배기관(262)을 개재하여 처리 공간(201)으로부터 제거된다.
퍼지 공정(S204)에서는 웨이퍼(200), 처리 공간(201), 샤워 헤드 버퍼실(232)에서의 잔류 DCS가스를 배제하기 위해서 대량의 퍼지 가스를 공급하여 배기 효율을 높인다.
보다 바람직하게는 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2가스를 공급하는 것과 함께, 가열 가스 공급계(248)로부터 가열 가스를 공급한다. 이하에 이유를 설명한다. 본 공정에서는 전술한 바와 같이 웨이퍼(200) 상에 잔류한 DCS가스를 제거하기 위해서 대량의 N2가스를 분산부(234)를 개재하여 제3 가스 공급관(245)으로부터 공급한다. 그렇기 때문에 대량의 N2가스가 분산부(234)의 열을 빼앗아, 그 결과 분산부(234)의 온도가 저하된다. 또한 병행하여 웨이퍼(200)나 기판 재치대(212)의 온도도 변동한다. 웨이퍼(200) 등의 온도 변동은 인큐베이션 타임의 변동이나 막 두께, 막질의 변동 등의 문제에 연결되는 우려가 있기 때문에 분산부(234), 웨이퍼(200), 기판 재치대(212)의 온도를 유지하는 것이 바람직하다.
그래서 본 공정에서는 제3 가스 공급관(245a)으로부터 공급되는 N2가스보다 높은 온도인 가열 가스를 가열 가스 공급계(248)로부터 공급한다. 가열 가스는 공급관(236) 및 가열 가스 공급 구조(235)를 통과하기 때문에 분산부(234)도 가열한다. 이와 같이 하여 분산부(234)의 온도 저하를 억제한다. 따라서 웨이퍼(200) 등의 온도 변동이 억제되어 인큐베이션 타임의 변동이나 막 두께, 막질의 변동 등의 문제를 억제할 수 있다.
퍼지가 종료되면 압력 제어를 재개한다. 이때 퍼지 공정(S204)의 사이에 가열 가스를 공급하고 있었다면 가열 가스의 공급을 정지한다. 이때도 제3 가스 공급관(245a)으로부터의 N2가스의 공급은 계속되고, 샤워 헤드(230) 및 처리 공간(201)의 퍼지가 계속된다.
[제2 처리 가스 공급 공정(S206)]
샤워 헤드 버퍼실(232) 및 처리 공간(201)의 퍼지가 완료되면, 계속해서 제2 처리 가스 공급 공정(S206)을 수행한다. 제2 처리 가스 공급 공정(S206)에서는 밸브(244d)를 열어 리모트 플라즈마 유닛(244e), 샤워 헤드(230)를 개재하여 처리 공간(201) 내에 제2 처리 가스로서 제2 원소 함유 가스인 NH3가스의 공급을 시작한다. 이때 NH3가스의 유량이 소정 유량이 되도록 MFC(244c)를 조정한다. NH3가스의 공급 유량은 예컨대 1,000sccm 내지 10,000sccm이다. 또한 제2 처리 가스 공급 공정(S206)에서도 제3 가스 공급계의 밸브(245d)는 연 상태로 이루어지며, 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2가스가 공급된다. 이와 같이 하는 것에 의해 NH3가스가 제3 가스 공급계에 침입하는 것을 방지한다.
리모트 플라즈마 유닛(244e)에서 플라즈마 상태가 된 NH3가스는 샤워 헤드(230)를 개재하여 처리 공간(201) 내에 공급된다. 공급된 NH3가스는 웨이퍼(200) 상의 실리콘 함유층과 반응한다. 그리고 이미 형성되는 실리콘 함유층이 NH3가스의 플라즈마에 의해 개질된다. 이에 의해 웨이퍼(200) 상에는 예컨대 실리콘 원소 및 질소 원소를 함유하는 층인 실리콘 질화층(SiN층)이 형성되도록 이루어진다.
NH3가스의 공급을 시작하고 소정 시간 경과 후, 밸브(244d)를 닫아 NH3가스의 공급을 정지한다. NH3가스의 공급 시간은 예컨대 2초 내지 20초이다.
이와 같은 제2 처리 가스 공급 공정(S206)에서는 제1 처리 가스 공급 공정(S202)과 마찬가지로 밸브(275 및 277)가 열린 상태이며, APC(276)에 의해 처리 공간(201)의 압력이 소정 압력이 되도록 제어된다. 또한 밸브(275 및 277)를 제외한 배기계의 다른 밸브는 모두 닫은 상태가 된다.
[퍼지 공정(S208)]
NH3가스의 공급을 정지한 후에는 전술한 퍼지 공정(S204)과 같은 퍼지 공정(S208)을 실행한다. 퍼지 공정(S208)에서의 각 부의 동작은 전술한 퍼지 공정(S204)과 마찬가지이므로 여기서의 설명을 생략한다.
[판정 공정(S210)]
이상의 제1 처리 가스 공급 공정(S202), 퍼지 공정(S204), 제2 처리 가스 공급 공정(S206), 퍼지 공정(S208)을 1사이클로 하고, 컨트롤러(280)는 이 사이클을 소정 횟수(n사이클) 실시했는지를 판정한다. 사이클을 소정 횟수 실시하면 웨이퍼(200) 상에는 원하는 막 두께의 SiN층이 형성된다.
[웨이퍼 반송 포지션 이동 공정(S112)]
도 3의 설명으로 돌아간다. 원하는 막 두께의 SiN층이 형성되면 기판 재치대(212)를 하강시키고, 웨이퍼(200)를 반송 포지션에 이동한다. 여기서는 제3 가스 공급계(245)로부터 불활성 가스를 공급하고 압력을 조정한다.
또한 기판 재치대(212)를 하강시키면, 분산부(234)는 히터(213)의 온도의 영향을 받기 어려워지기 때문에 분산부(234)의 온도가 낮아지는 것이 생각된다. 전술한 바와 같이 성막 공정(S110)에서는 분산부(234)가 가열되는 것이 바람직하지만 만일 온도가 낮아지면 분산부(234)를 재차 원하는 온도로 상승할 때까지 시간이 걸린다. 따라서 웨이퍼(200)를 원하는 온도로 가열할 때까지 시간이 걸린다.
또한 보다 바람직하게는 가열 가스 공급 구조(235)로부터 가열 가스를 공급하고, 분산부(234)의 온도를 낮추지 않도록 한다. 가열 가스 공급 구조(235)를 통과하는 가열 가스는 분산부(234)에 전도되기 때문에 온도 저하를 방지할 수 있다.
[기판 반출입 공정(S114)]
기판 반출입 공정(S114)에서는 전술한 기판 반입 재치 공정(S102)과 반대의 순서로 처리 완료된 웨이퍼(200)를 처리 용기(202)의 외에 반출한다. 그리고 기판 반입 재치 공정(S102)과 같은 순서로 다음으로 대기하는 미처리(未處理)의 웨이퍼(200)를 처리 용기(202) 내에 반입한다. 그 후, 반입된 웨이퍼(200)에 대해서는 가열 가스 공급 공정(S104) 이후의 공정이 실행된다.
[본 발명의 제2 실시예]
계속해서 제2 실시예를 설명한다. 제2 실시예는 가열 가스의 공급공의 구조가 다르다. 제1 실시예에서는 가열 가스 공급 구조(235)는 분산부(234)에 원주 형상으로 구성되었지만 본 실시예의 가열 가스 공급 구조(252)는 분산부(234)의 경(徑)방향의 전체 면(全面)에 걸쳐 설치된 점에서 다르다.
이하에 도 8, 도 9a 내지 도 9c를 이용해서 설명한다. 도 8은 샤워 헤드(230)를 측면 방향에서 본 단면도이며, 도 9a 내지 도 9c는 분산부(234)를 기판 재치면(211)에서 본 도면이다. 구체적으로는 도 8은 도 9a, 도 8b, 도 8c에서의 D-D'의 단면도이다. 도 9a는 도 8의 A-A', 도 9b는 도 8의 B-B', 도 9c는 도 8의 C-C'에서의 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 가열 가스 공급 구조(252)는 가스 공급관(236)을 개재하여 가열 가스 공급관(248a)에 접속된다. 가열 가스 공급 구조(252)는 분산부(234)의 일부로서 구성된다. 분산부(234)는 기판 재치면(211)과 대향하는 측이 해방(解放)되도록 구성되고, 가열 가스 공급 구조(252)는 분산부(234)의 구성 중 기판 재치면(211)과 대향하는 벽(234c)인 상벽(上壁)과 분산부(234)를 구성하는 측벽(234b)으로 주로 구성된다. 본 실시예에서는 벽(234c)과 측벽(234b)으로 둘러싸여진 영역을 가스 체류 공간(252a)이라고 부른다. 벽(234c)은 도 9a에 도시한 바와 같이 하방에서 봤을 때 원 형상으로 형성된다.
분산부(234)에는 도 8, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이 복수의 관통공(234a)이 설치된다. 관통공(234a)의 각각은 통 형상[筒狀] 구조(234d)에 의해 구성된다. 각각의 통 형상 구조(234d)는 분산부(234)의 상벽인 벽(234c)을 관통하도록 설치된다. 통 형상 구조(234d)의 상류측은 샤워 헤드 버퍼실(232)과 연통하고, 하류측은 처리 공간(201)과 연통한다.
상벽(234c)의 외주부에서는 상벽(234c)의 상단보다 높은 벽을 포함하는 요부[凹部(252b)]가 주 형상[周狀]으로 설치된다. 요부(252b)의 하방에는 버퍼 공간(252c)이 구성된다. 즉 도 9a에 도시한 바와 같이 상벽(234)의 외주부에 원주 형상의 버퍼 공간(252c)이 구성된다. 요부(252b) 상벽의 일부에는 가스 공급관(236)이 접속된다. 따라서 버퍼 공간(252c)은 가열 가스 공급계(248)와 연통한다.
가스 체류 공간(252a)은 도 8, 도 9a, 도 9b에 도시한 바와 같이 벽(234a)나 측벽(234b), 요부(252b)에 의해 구성된다.
가열 가스 공급계(248)로부터 공급된 가열 가스는 가스 공급관(236)을 개재하여 버퍼 공간(252c)에 공급된다. 가열 가스의 일부는 버퍼 공간(252c)의 형상을 따라 원주 형상으로 흐르는 것과 함께, 가스 체류 공간(252a)에 공급되고, 가스 체류 공간(252a)은 가열 가스로 채워지도록 이루어진다.
이상 설명한 바와 같이 가스 체류 공간(252a)을 포함하는 가열 가스 공급 구조로 하는 것에 의해 가열 가스와 분산부(234)와의 접촉 면적이 증가하기 때문에 분산부(234)를 효율적으로 가열할 수 있다. 따라서 분산부(234)의 온도 저하를 억제할 수 있다.
또한 보다 바람직하게는 도 8에 도시한 바와 같이 적어도 통 형상 구조(234d)의 기판 재치면(211) 방향의 선단은 벽(234c)을 관통해서 가스 체류 공간(252a)까지 돌출하도록 구성된다. 복수의 통 형상 구조(234d)의 선단이 가스 체류 공간(252a)에 존재하면, 가열 가스가 통 형상 구조(234d) 간에서 체류하기 때문에 또한 분산부(234)의 가열 효율을 높일 수 있다.
또한 보다 바람직하게는 도 8, 도 9c에 도시한 바와 같이 요부(252b)의 하방에 저벽(234e)를 설치해도 좋다. 저벽(234e)은, 적어도 기판 재치면(211)과 대향하는 위치가 공동(空洞)이며 그 외주가 연속한 판 형상인 도넛 형상으로서 구성된다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 공급된 가열 가스는 저벽(234e)에 충돌해서 가열 가스 공급 구조(252)의 중앙 방향을 향하므로, 보다 확실하게 가열 가스를 분산부(234)의 중앙에 반송하는 것이 가능해진다. 따라서 또한 확실하게 분산부(234)의 가열 효율을 높일 수 있다.
[본 발명의 제3 실시예]
계속해서 제3 실시예를 설명한다. 제3 실시예는 제2 실시예와 비해서 버퍼 공간(252a)의 하방에 설치된 저벽의 형상이 다르다.
이하에 도 10을 이용해서 설명한다. 도 10은 분산부(234)를 기판 재치면(211)측에서 본 도면이며, 제2 실시예에서의 도 9c에 상당하는 도면이다. 다른 구성은 제1 실시예, 제2 실시예와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
본 실시예에서의 저벽(234f)은 제2 실시예의 저벽(234e)과 마찬가지로 적어도 요부(252a)의 하방에 설치되지만 구조가 다르다. 이하에 설명한다. 도 10에 도시한 바와 같이 저벽(234f)은 가열 가스의 흐름을 형성하는 주요부(234g)와 인접하는 주요부(234g)를 접속하는 접속부(234h)를 포함한다. 주요부(234g)의 하나는 적어도 가스 공급관(236)의 공급공의 하방에 설치되고, 공급된 가열 가스가 주요부(234g)에 부딪치도록 구성된다. 주요부(234g)는 도 10에 기재되는 바와 같이 측벽(234b)을 따라 원주 형상으로 배치된다. 주요부(234g)는 접속부(234h)에 비해서 가스 체류 공간(252a)의 중앙 방향으로 돌출한 구조다. 바꿔 말하면 접속부(234h)는 주요부(234g)에 비해서 공극[空隙(234i)]만큼 주요부(234g)보다 짧게 구성된다. 이와 같이 주요부(234g)는 단속적으로 배치되도록 구성된다.
가스 공급관(236)으로부터 공급된 가열 가스는 주요부(234g)에 충돌하고, 제2 실시예와 마찬가지로 가스 체류 공간(252a)에 흐른다. 따라서 분산부(234)의 가열 효율을 높일 수 있다. 또한 주요부(234g)에 충돌하지 않는 가열 가스는 공극(234i)으로부터 처리 공간(201) 방향으로 공급된다. 따라서 고온 상태를 유지한 상태의 가열 가스가 반송 공간(203)이나 처리 공간(201)에 공급된다. 이상으로부터 가열 가스 공급 공정(S102)에서도 웨이퍼(200)의 가열 효율을 향상시킬 수 있다. 즉 본 실시예의 구성에 의해 분산부(234)와 반송 공간(203)의 양방을 효율 좋게 가열하는 것이 가능해진다.
또한 본 실시예에서는 주요부(234g)를 접속부(234h)가 접속하는 구성을 설명했지만 거기에 한정되는 것이 아니다. 예컨대 주요부(234g) 의 사이에서는 접속부(234h)를 없애서 공극(234i)만으로 해도 좋다. 이와 같이 하면 가열 가스가 부딪치는 구조가 적어지므로, 보다 고온 상태를 유지한 상태에서 반송 공간(203)이나 처리 공간(201)에 가열 가스가 공급할 수 있다.
또한 본 실시예에서는 복수의 주요부(234g)를 단속적으로 배치하는 구조를 설명했지만 거기에 한정되는 것이 아니고, 적어도 가스 공급관(236)의 하방에 설치하도록 해도 좋다. 이와 같은 구성에 의해 고온 상태를 유지한 상태의 가열 가스를 보다 많은 반송 공간(203)이나 처리 공간(201)에 공급 가능하게 한다.
[다른 실시예]
이상에 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하였지만 본 발명은 전술한 각 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예컨대 상술한 각 실시예에서는 기판 처리 장치가 수행하는 성막 처리에서 제1 원소 함유 가스(제1 처리 가스)로서 DCS가스를 이용해서 제2 원소 함유 가스(제2 처리 가스)로서 NH3가스를 이용해서 그들을 교호적으로 공급하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 SiN막을 형성하는 경우를 예로 들었지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 성막 처리에 이용하는 처리 가스는 DCS가스나 NH3가스 등에 한정되지 않으며, 다른 종류의 가스를 이용해서 다른 종류의 박막을 형성해도 문제없다. 또한 3종류 이상의 처리 가스를 이용하는 경우이어도 이들을 교호적으로 공급하여 성막 처리를 수행하는 것이면, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 구체적으로는 제1 원소로서는 Si가 아니고, 예컨대 Ti, Zr, Hf 등의 다양한 원소이어도 좋다. 또한 제2 원소로서는 N이 아니고, 예컨대 Ar 등이어도 좋다.
또한 예컨대 전술한 각 실시예에서는 기판 처리 장치가 수행하는 처리로서 성막 처리를 예에 들었지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 본 발명은 각 실시예에서 예에 든 성막 처리의 외에 각 실시예에서 예시한 박막 이외의 성막 처리에도 적용할 수 있다. 또한 기판 처리의 구체적 내용은 불문이며, 성막 처리 뿐만 아니라 어닐링 처리, 확산 처리, 산화 처리, 질화 처리, 리소그래피 처리 등의 다른 기판 처리를 수행하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 다른 기판 처리 장치, 예컨대 어닐링 처리 장치, 에칭 장치, 산화 처리 장치, 질화 처리 장치, 노광 장치, 도포 장치, 건조 장치, 가열 장치, 플라즈마를 이용한 처리 장치 등의 다른 기판 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 이들 장치가 혼재해도 좋다. 또한 어떤 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성에 치환하는 것이 가능하며, 또한 어떤 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 첨가하는 것도 가능하다. 또한 각 실시예의 구성의 일부에 대하여 다른 구성의 추가 삭제, 치환을 하는 것도 가능하다.
100: 기판 처리 장치 200: 웨이퍼(기판)
280: 컨트롤러

Claims (22)

  1. 기판을 처리하는 처리 용기;
    제1 온도로 상기 기판을 가열하는 제1 가열부를 포함하는 것과 함께, 상기 기판을 재치하는 재치면을 포함하는 기판 재치부;
    불활성 가스를 가열하는 제2 가열부를 포함하고, 상기 처리 용기에 가열된 상기 불활성 가스를 공급하는 가열 가스 공급계; 및
    상기 기판의 표면과 이면(裏面)이 소정의 온도 범위가 되도록 상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 재치부는, 상기 기판을 처리할 때에 위치하는 기판 처리 포지션 및 상기 기판을 상기 처리 용기에 반입할 때에 위치하는 기판 반송 포지션의 사이에서 상하로 이동 가능하게 구성되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기판이 상기 기판 반송 포지션으로부터 상기 기판 처리 포지션에 이동하는 동안, 상기 가열 가스 공급계로부터 상기 불활성 가스를 공급하도록 상기 가열 가스 공급계를 제어하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 처리 용기에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계; 및
    상기 처리 용기의 분위기를 배기하는 배기계
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 기판이 상기 기판 처리 포지션에 이동하면 상기 불활성 가스의 공급을 정지하는 것과 함께, 상기 배기계로부터 상기 처리 용기의 분위기를 배기하고, 그 후 상기 처리 가스 공급계로부터 상기 처리 가스를 공급하도록, 상기 처리 가스 공급계, 상기 배기계 및 상기 가열 가스 공급계를 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 처리 용기에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계; 및
    상기 처리 용기의 분위기를 배기하는 배기계
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 기판이 상기 기판 처리 포지션에 이동하면 상기 불활성 가스의 공급을 정지하는 것과 함께, 상기 배기계로부터 상기 처리 용기의 분위기를 배기하고, 그 후 상기 처리 가스 공급계로부터 상기 처리 가스를 공급하도록, 상기 처리 가스 공급계, 상기 배기계 및 상기 가열 가스 공급계를 제어하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 처리 용기에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기에 공급하여 상기 기판을 처리하고, 상기 기판을 처리한 후 상기 처리 가스의 공급을 정지하는 것과 함께, 상기 가열 가스 공급계로부터 상기 불활성 가스를 공급하도록, 상기 처리 가스 공급계와 상기 가열 가스 공급계를 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 처리 용기에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 기판을 처리할 때는 상기 처리 가스인 제1 가스와 제2 가스를 교호(交互)적으로 상기 처리 용기에 반복해서 공급하는 것과 함께, 상기 제1 가스와 상기 제2 가스의 공급 동안에 상기 처리 용기에 퍼지 가스를 공급하도록 상기 처리 가스 공급계를 제어하고, 상기 퍼지 가스가 공급되는 동안 상기 불활성 가스를 공급하도록 상기 가열 가스 공급계를 제어하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가열 가스 공급계로부터 공급되는 상기 불활성 가스는 상기 처리 가스 공급계로부터 공급되는 퍼지 가스보다 높은 온도인 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판 재치면과 대향하는 위치에 설치되는 가열 가스 공급 구조
    를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 처리 용기에 분산공을 개재하여 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계;
    상기 처리 용기의 상류에 배치된 분산부; 및
    상기 기판 재치면과 대향하는 위치에 설치되는 가열 가스 공급 구조
    를 더 포함하고,
    상기 분산공과 상기 가열 가스 공급 구조는 상기 분산부에 설치되는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가열 가스 공급 구조는,
    가스 체류 공간의 상방(上方)에 설치된 상벽(上壁) 및 상기 가스 체류 공간의 측방에 설치되는 측벽을 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가열 가스 공급 구조는, 상기 가열 가스 공급계가 연통하는 버퍼 공간을 구성하며 상기 상벽의 외주에 설치되는 요부(凹部)를 더 포함하고,
    상기 요부는 원주(圓周) 형상으로 구성되는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가열 가스 공급 구조는 상기 버퍼 공간의 하방(下方)에 설치되는 저벽(底壁)을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 저벽은, 상기 기판 재치면과 대향하는 위치에 공동(空洞)이 구비되며 그 외주가 연속한 판 형상체로 구성되는 기판 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 저벽은, 상기 기판 재치면과 대향하는 위치에 공동이 구비되며, 그 외주에는 상기 가스 체류 공간 방향으로 돌출한 주요부가 단속적으로 설치되도록 구성되는 기판 처리 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 분산공은 통 형상체[筒狀體]체 구성되고,
    상기 통 형상체의 선단(先端)은 상기 가열 가스 공급 구조의 상벽으로부터 상기 기판 재치면을 향해서 돌출하도록 설치되는 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 가열 가스 공급 구조는, 상기 가열 가스 공급계가 연통하는 버퍼 공간을 구성하며 상기 상벽의 외주에 설치되는 요부를 더 포함하고, 상기 요부는 원주 형상으로 구성되는 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 가열 가스 공급 구조는 상기 버퍼 공간의 하방에 설치되는 저벽을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 저벽은, 상기 기판 재치면과 대향하는 위치에 공동이 구비되며, 그 외주가 연속한 판 형상체로 구성되는 기판 처리 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 저벽은 상기 기판 재치면과 대향하는 위치에 공동이 구비되며, 그 외주에는 상기 가스 체류 공간 방향으로 돌출한 주요부가 단속적으로 설치되도록 구성되는 기판 처리 장치.
  21. 처리 용기에 내포되고 제1 가열부를 포함하는 기판 재치부의 기판 재치면에 기판을 재치하는 공정; 및
    상기 제1 가열부에 의해 상기 기판을 가열하는 것과 함께, 가열 가스 공급계에 설치된 제2 가열부에 의해 가열된 불활성 가스를 상기 가열 가스 공급계로부터 상기 처리 용기에 공급하여, 상기 기판의 이면과 표면을 소정의 온도 범위로 하는 공정;
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  22. 처리 용기에 내포되고 제1 가열부를 포함하는 기판 재치부의 기판 재치면에 기판을 재치하는 순서; 및
    상기 제1 가열부에 의해 상기 기판을 가열하는 것과 함께, 가열 가스 공급계에 설치된 제2 가열부에 의해 가열된 불활성 가스를 상기 가열 가스 공급계로부터 상기 처리 용기에 공급하여, 상기 기판의 이면과 표면을 소정의 온도 범위로 하는 순서;
    를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램을 격납하는 기록 매체.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014115497A1 (de) * 2014-10-24 2016-05-12 Aixtron Se Temperierte Gaszuleitung mit an mehreren Stellen eingespeisten Verdünnungsgasströmen
JP6691152B2 (ja) * 2018-02-07 2020-04-28 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6906490B2 (ja) * 2018-09-14 2021-07-21 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
KR20220020961A (ko) * 2019-07-17 2022-02-21 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 노출 후 프로세싱을 위한 방법들 및 장치
JP7030858B2 (ja) * 2020-01-06 2022-03-07 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
US20230102635A1 (en) * 2020-03-10 2023-03-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Cleaning method of electronic component and manufacturing method of element chip
KR20210115861A (ko) * 2020-03-16 2021-09-27 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
JP7023308B2 (ja) * 2020-03-19 2022-02-21 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラムおよび基板処理方法
JP7114763B1 (ja) 2021-02-15 2022-08-08 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム、および基板処理方法
CN113862639B (zh) * 2021-09-15 2024-03-01 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 一种cvd低温氧化膜连续制备系统及制备方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06151414A (ja) * 1992-11-02 1994-05-31 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ガス加熱装置
JPH09232290A (ja) 1996-02-19 1997-09-05 Sony Corp 半導体製造装置
US20020011216A1 (en) 1999-06-04 2002-01-31 Tue Nguyen Integral susceptor-wall reactor system and method
JP5034138B2 (ja) 2001-01-25 2012-09-26 東京エレクトロン株式会社 熱処理方法及び熱処理装置
JP3501768B2 (ja) * 2001-04-18 2004-03-02 株式会社ガソニックス 基板熱処理装置およびフラットパネルデバイスの製造方法
JP4939699B2 (ja) * 2001-05-31 2012-05-30 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
JP4199072B2 (ja) 2003-08-27 2008-12-17 株式会社ルネサステクノロジ 高誘電体膜の形成方法、半導体装置の製造方法並びに半導体製造装置
TWI281833B (en) 2004-10-28 2007-05-21 Kyocera Corp Heater, wafer heating apparatus and method for manufacturing heater
US7641762B2 (en) 2005-09-02 2010-01-05 Applied Materials, Inc. Gas sealing skirt for suspended showerhead in process chamber
TWI306782B (en) 2005-09-02 2009-03-01 Applied Materials Inc Suspension for showerhead in process chamber
JP2008013848A (ja) * 2006-06-08 2008-01-24 Tokyo Electron Ltd 成膜装置及び成膜方法
KR101139165B1 (ko) * 2006-10-19 2012-04-26 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Ｔｉ계 막의 성막 방법 및 기억 매체
JP5192214B2 (ja) * 2007-11-02 2013-05-08 東京エレクトロン株式会社 ガス供給装置、基板処理装置および基板処理方法
US20120052216A1 (en) 2010-08-27 2012-03-01 Applied Materials, Inc. Gas distribution showerhead with high emissivity surface
JP2012054399A (ja) * 2010-09-01 2012-03-15 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体製造装置及び半導体製造方法
KR101525813B1 (ko) * 2010-12-09 2015-06-05 울박, 인크 유기 박막 형성 장치
JP5726281B1 (ja) * 2013-12-27 2015-05-27 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
WO2015097871A1 (ja) 2013-12-27 2015-07-02 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置及び記録媒体
JP5940199B1 (ja) 2015-06-26 2016-06-29 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム

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