KR20180029859A - 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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KR20180029859A
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마사노리 나카야마
타케시 야스이
마사키 무로바야시
테루오 요시노
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

막의 특성을 변화시키는 처리 후의 기판의 특성을 향상시킨다
기판을 제1 처리하는 제1 처리실과; 기판을 제2 처리하고 제1 처리실과 연통하는 제2 처리실; 기판을 지지하는 기판 지지부; 제1 처리실에 설치되고 기판 지지부와 대향하는 제1 전극; 제2 처리실의 측부에 설치된 제2 전극; 기판 지지부를 제1 처리실과 제2 처리실에 이동시키는 승강부; 기판에 제1 가스와 제2 가스와 제3 가스를 공급 가능한 가스 공급부; 제1 전극과 제2 전극에 전력을 공급하는 전원부; 및 제1 가스와 제1 전극에 의해서 활성화된 제2 가스를 기판에 공급해서 제1 처리한 후에 기판을 제1 처리실로부터 제2 처리실로 이동시키고, 기판에 제2 전극에 의해서 활성화된 제3 가스를 공급해서 제2 처리를 수행하도록 전원부와 가스 공급부와 승강부를 제어하는 제어부;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 개시(開示)는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
대규모 집적 회로(Large Scale Integrated Circuit: 이하 LSI), DRAM(Dynamic Random Access Memory) 및 Flash Memory 등으로 대표되는 반도체 장치의 고(高)집적화에 따라 회로 패턴이나 제조 과정에서 형성되는 구조물의 미세화가 진행된다. 반도체 장치의 제조 공정에서는 미세화를 실현하는 처리로서 플라즈마를 이용한 처리가 수행된다. 예컨대 특허문헌1에 기재된 기술이 있다. 또한 처리 후에 막의 특성을 변화시키는 플라즈마 처리가 수행된다. 예컨대 특허문헌2에 기재된 기술이 있다.
1. 일본 특개 2015-092533. 2. 일본 특개 2012-193457.
막의 특성을 변화시키는 처리 후의 기판의 특성을 향상시킬 필요가 있다.
따라서 본 개시에서는 막의 특성을 변화시키는 처리 후의 기판의 특성을 향상시키는 기술을 제공한다.
일 형태에 따르면, 기판을 제1 처리하는 제1 처리실; 기판을 제2 처리하고 제1 처리실과 연통하는 제2 처리실; 기판을 지지하는 기판 지지부;
제1 처리실에 설치되고 기판 지지부와 대향하는 제1 전극; 제2 처리실의 측부에 설치된 제2 전극; 기판 지지부를 제1 처리실과 제2 처리실에 이동시키는 승강부; 기판에 제1 가스와 제2 가스와 제3 가스를 공급 가능한 가스 공급부; 제1 전극과 제2 전극에 전력을 공급하는 전원부; 및 제1 가스와 제1 전극에 의해서 활성화된 제2 가스를 기판에 공급해서 제1 처리한 후에 기판을 제1 처리실로부터 제2 처리실에 이동시키고, 기판에 제2 전극에 의해서 활성화된 제3 가스를 공급해서 제2 처리를 수행하도록 전원부와 가스 공급부와 승강부를 제어하는 제어부를 포함하는 기술이 제공된다.
본 개시에 따른 기술에 의하면, 처리 후의 막의 특성을 변화시키는 플라즈마 처리에서 대량의 활성종을 생성 가능하게 된다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도.
도 2는 일 실시 형태에 따른 가스 공급계의 개략 구성도.
도 3은 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도.
도 4는 일 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시한 플로우 차트.
도 5는 일 실시 형태에 따른 성막 공정의 시퀀스를 도시한 도면.
도 6은 기타의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도.
이하에 본 개시의 실시 형태에 대해서 설명한다.
<일 실시 형태>
이하 본 개시의 일 실시 형태를 도면에 입각해서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
우선 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 따른 처리 장치(100)에 대해서 설명한다. 기판 처리 장치(100)는 예컨대 절연막 형성 유닛이며, 도 1에 도시된 바와 같이 매엽식(枚葉式) 기판 처리 장치로서 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는 처리 용기(202)를 구비한다. 처리 용기(202)는 예컨대 수평 단면이 원형이며 편평한 밀폐 용기로서 구성된다. 또한 처리 용기(202)는 예컨대 알루미늄(Al)이나 스텐레스 스틸(SUS) 등의 금속 재료 또는 석영에 의해 구성된다. 처리 용기(202) 내에는 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 처리하는 제1 처리 공간(201a)(제1 처리실)과, 제2 처리 공간(201b)(제2 처리실)과, 이재 공간(203)(이재실)이 형성된다. 처리 용기(202)는 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b)로 구성된다. 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b) 사이에는 경계부(204)가 설치된다. 상부 처리 용기(202a)에 둘러싸여진 공간이며 경계부(204)보다 상방(上方)의 공간을 제1 처리실(201a)이라고 부른다. 또한 경계부(204)보다 하방(下方)의 공간이며 하부 용기(202b) 내를 배기하는 제2 배기구(1481)보다 상방의 공간을 제2 처리실(201b)이라고 부른다. 또한 바람직하게는 제2 처리실(201b)은 기판 지지부(210)가 제2 처리 위치(201c)에 위치했을 때에 형성되는 경계부(204)보다 하방의 공간이며, 기판 재치면(211)보다 상방의 공간이 제2 처리실(201b)이다. 또한 하부 용기(202b)에 둘러싸여진 공간이며 게이트 밸브(1490) 부근을 이재실(203)이라고 부른다.
하부 용기(202b)의 측면에는 게이트 밸브(1490)에 인접한 기판 반입 출구(1480)가 설치되고 웨이퍼(200)는 기판 반입 출구(1480)를 개재해서 반송실(미도시)과 이재실(203) 사이를 이동한다. 하부 용기(202b)의 저부(底部)에는 리프트 핀(207)이 복수 설치된다. 또한 하부 용기(202b)는 접지(接地)된다.
처리실(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), 가열부로서의 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. 또한 기판 재치대(212)에는 웨이퍼(200)나 처리실(201)에 바이어스를 인가하는 바이어스 전극(256)이 설치되어도 좋다. 바이어스 전극(256)은 바이어스 조정부(257)에 접속되고 바이어스 조정부(257)에 의해 바이어스가 조정 가능하도록 구성된다.
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)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) 하단부의 주위는 벨로즈(219)에 의해 피복되고 처리실(201) 내는 기밀하게 보지(保持)된다.
기판 재치대(212)는 웨이퍼(200)의 반송 시에는 웨이퍼 이재 위치에 이동하고, 웨이퍼(200)의 제1 처리 시에는 도 1의 실선으로 도시한 제1 처리 위치(웨이퍼 처리 위치)에 이동한다. 또한 제2 처리 시에는 도 1의 파선으로 도시한 제2 처리 위치(201c)에 이동한다. 또한 웨이퍼 이재 위치는 리프트 핀(207)의 상단이 기판 재치면(211)의 상면으로부터 돌출하는 위치다.
구체적으로는 기판 재치대(212)를 웨이퍼 이재 위치까지 하강시켰을 때에는 리프트 핀(207)의 상단부가 기판 재치면(211)의 상면으로부터 돌출해서 리프트 핀(207)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 기판 재치대(212)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때에는 리프트 핀(207)은 기판 재치면(211)의 상면으로부터 매몰해서 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.
(배기계)
처리실(201)[상부 용기(202a)]의 내벽 측면에는 처리실(201)의 분위기를 배기하는 제1 배기부로서의 제1 배기구(221)가 설치된다. 제1 배기구(221)에는 배기관(224)이 접속되고 배기관(224)에는 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 제어하는 APC(Automatic Pressure Controller) 등의 압력 조정기(227)와 진공 펌프(223)가 순서대로 직렬로 접속된다. 주로 제1 배기구(221), 배기관(224), 압력 조정기(227)에 의해 제1 배기계(배기 라인)가 구성된다. 또한 진공 펌프(223)도 제1 배기계의 구성으로 해도 좋다. 또한 이재실(203)의 내벽 측면에는 이재실(203)의 분위기를 배기하는 제2 배기구(1481)가 설치된다. 또한 제2 배기구(1481)에는 배기관(1482)이 설치된다. 배기관(1482)에는 압력 조정기(228)가 설치되고, 이재실(203) 내의 압력을 소정의 압력으로 배기 가능하도록 구성된다. 또한 이재실(203)을 개재해서 처리실(201) 내의 분위기를 배기할 수도 있다.
(가스 도입구)
처리실(201)의 상부에 설치되는 샤워 헤드(234)의 상면[천전벽(天井壁)]에는 처리실(201) 내에 각종 가스를 공급하기 위한 가스 도입구(241)가 설치된다. 가스 공급부인 가스 도입구(241)에 접속되는 각 가스 공급 유닛의 구성에 대해서는 후술한다.
(가스 분산 유닛)
가스 분산 유닛으로서의 샤워 헤드(234)는 버퍼실(232), 제1 활성화부로서의 제1 전극(244)을 포함한다. 제1 전극(244)에는 가스를 웨이퍼(200)에 분산 공급하는 공[孔(234a)]이 복수 설치된다. 샤워 헤드(234)는 가스 도입구(241)와 처리실(201) 사이에 설치된다. 가스 도입구(241)로부터 도입되는 가스는 샤워 헤드(234)의 버퍼실(232)(분산부)에 공급되고 공(234a)을 개재해서 처리실(201)에 공급된다.
또한 제1 전극(244)은 도전성의 금속으로 구성되고 가스를 여기(勵起)하기 위한 활성화부(여기부)의 일부로서 구성된다. 제1 전극(244)에는 전자파(고주파 전력이나 마이크로파)가 공급 가능하도록 구성된다. 또한 덮개(231)를 도전성 부재로 구성할 때는 덮개(231)와 제1 전극(244) 사이에 절연 블록(233)이 설치되고 덮개(231)와 제1 전극부(244) 사이를 절연하는 구성이 된다.
또한 버퍼실(232)에 가스 가이드(235)가 설치되어도 좋다. 가스 가이드(235)는 가스 도입공(241)을 중심으로 하여 웨이퍼(200)의 경방향(徑方向)을 향할수록 지름이 커지는 원추(圓錐) 형상이다. 가스 가이드(235)의 하단의 수평 방향의 지름은 공(234a)이 설치되는 영역의 단부(端部)보다 또한 외주까지 연장해서 형성된다. 가스 가이드(235)가 설치되는 것에 의해 복수의 공(234a) 각각 균일하게 가스를 공급할 수 있고, 웨이퍼(200)의 면내에 공급되는 활성종의 양을 균일화시킬 수 있다.
[제1 활성화부(제1 플라즈마 생성부)]
제1 활성화부로서의 제1 전극(244)에는 스위치(274)를 개재해서 정합기(251)와 고주파 전원부(252)가 접속되고 전자파(고주파 전력이나 마이크로파)가 공급 가능하도록 구성된다. 이에 의해 제1 처리실(201a) 내에 공급된 가스를 활성화시킬 수 있다. 또한 제1 전극(244)은 용량 결합형(型)의 플라즈마를 생성 가능하도록 구성된다. 구체적으로는 제1 전극(244)은 도전성의 판 형상으로 형성되고 상부 용기(202a)에 지지되도록 구성된다. 제1 활성화부는 적어도 전극부(244), 정합기(251), 고주파 전원부(252)로 구성된다. 또한 제1 활성화부에 임피던스계(254)를 포함시키도록 구성해도 좋다. 또한 제1 전극(244)과 고주파 전원(252) 사이에 임피던스계(254)를 설치해도 좋다. 임피던스계(254)를 설치하는 것에 의해 측정된 임피던스에 기초해서 정합기(251), 고주파 전원(252)을 피드백 제어할 수 있다.
[제2 활성화부(제2 플라즈마 생성부)]
제2 활성화부로서의 제2 전극(344)에는 스위치(274)를 개재해서 정합기(251)와 고주파 전원부(252)가 접속되고 전자파(고주파 전력이나 마이크로파)가 공급 가능하도록 구성된다. 이에 의해 처리실(201b) 내에 공급된 가스를 활성화시킬 수 있다. 또한 제2 전극(344)은 유도 결합형의 플라즈마를 생성 가능하도록 구성된다. 유도 결합형의 플라즈마를 생성하는 것에 의해 제2 처리 공간(201b) 내에 대량인 활성종을 생성할 수 있다. 구체적으로는 제2 전극(344)은 코일 형상으로 구성된다. 또한 제2 전극(344)은 석영 부재(345)로 둘러싸여져 제2 전극(344)이 가스에 직접 접촉하지 않도록 구성된다. 또한 석영 부재(345)는 가스 도입구(241)로부터 제2 처리실(201b)에 공급되는 가스의 가이드로서도 작용하고, 제2 처리실(201b)에 설치된 웨이퍼(200)에 균일하게 가스를 공급할 수 있다. 또한 석영 부재(345)의 하단은 기판 재치대(212)의 상단(215)보다 하측에 위치하도록 기판 지지부(201)를 제2 처리 위치(201c)에 배치시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 배치시키는 것에 의해 기판 재치대(212)의 주위에 가스 배기로(355)를 형성시킬 수 있고, 웨이퍼(200)의 외주로부터 균일하게 가스를 배기시킬 수 있다. 또한 스위치(274)를 설치하지 않고, 정합기(351)와 고주파 전원부(352)를 설치하고 고주파 전원부(352)로부터 제2 전극(344)에 전력을 공급 가능하도록 구성해도 좋다.
(가스 공급계)
가스 도입구(241)에는 가스 공급관(150)이 접속된다. 가스 공급관(150)으로부터는 후술의 제1 가스, 제2 가스, 제3 가스, 제4 가스, 퍼지 가스가 공급된다.
도 2에 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부, 제3 가스 공급부, 제4 가스 공급부, 퍼지 가스 공급부 등의 가스 공급계의 개략 구성도를 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이 가스 공급관(150)에는 가스 공급관 집합부(140)가 접속된다. 가스 공급관 집합부(140)에는 제1 가스(처리 가스) 공급관(113a), 퍼지 가스 공급관(133a), 제2 가스(처리 가스) 공급관(123a), 제3 가스(트리트먼트 가스) 공급관(143a), 제4 가스(첨가 가스) 공급관(153a)이 접속된다.
(제1 가스 공급부)
제1 가스 공급부에는 제1 가스 공급관(113a), 매스 플로우 컨트롤러(115)(MFC), 밸브(116)가 설치된다. 또한 제1 가스 공급관(113a)에 접속되는 제1 가스 공급원(113)을 제1 가스 공급부에 포함시켜서 구성해도 좋다. 또한 처리 가스 원료가 액체나 고체의 경우에는 기화기(180)가 설치되어도 좋다.
(제2 가스 공급부)
제2 가스 공급부에는 제2 가스 공급관(123a), MFC(125), 밸브(126)가 설치된다. 또한 제2 가스 공급관(123a)에 접속되는 제2 가스 공급원(123)을 제2 가스 공급부에 포함시켜서 구성해도 좋다. 또한 리모트 플라즈마 유닛(124)(RPU)을 설치하고, 제2 가스를 활성화시키도록 구성해도 좋다.
(퍼지 가스 공급부)
퍼지 가스 공급부에는 퍼지 가스 공급관(133a), MFC(135), 밸브(136)가 설치된다. 또한 퍼지 가스 공급관(133a)에 접속되는 퍼지 가스 공급원(133)을 퍼지 가스 공급부에 포함시켜서 구성해도 좋다.
(제3 가스 공급부)
제3 가스 공급부(트리트먼트 가스 공급부)에는 제3 가스 공급관(143a), MFC(145), 밸브(146)가 설치된다. 또한 제3 가스 공급관(143a)에 접속되는 제3 가스 공급원(143)을 제3 가스 공급부에 포함시켜서 구성해도 좋다. 또한 리모트 플라즈마 유닛(144)(RPU)을 설치하고, 제3 가스를 활성화시키도록 구성해도 좋다.
(제4 가스 공급부)
제4 가스 공급부(첨가 가스 공급부)에는 제4 가스 공급관(153a), MF(155), 밸브(156)가 설치된다. 또한 제3 가스 공급관(143a)에 접속되는 제4 가스 공급원(153)을 제4 가스 공급부에 포함시켜서 구성해도 좋다. 또한 리모트 플라즈마 유닛(154)(RPU)을 설치하고 제4 가스를 활성화 시키도록 구성해도 좋다.
(제어부)
도 1에 도시된 바와 같이 기판 처리 장치(100)는 기판 처리 장치(100)의 각(各) 부(部)의 동작을 제어하는 컨트롤러(260)를 포함한다.
컨트롤러(260)의 개략을 도 3에 도시한다. 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(260)는 CPU(260a)(Central Processing Unit), RAM(260b)(Random Access Memory), 기억 장치(260c), I/O 포트(260d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(260b), 기억 장치(260c), I/O 포트(260d)는 내부 버스(260e)를 개재해서 CPU(260a)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(260)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(261)나 외부 기억 장치(262), 수신부(285) 등이 접속 가능하도록 구성된다.
기억 장치(260c)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(260c) 내에는 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나 후술하는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피, 웨이퍼(200)로의 처리에 이용하는 프로세스 레시피를 설정할 때까지의 과정에서 발생하는 연산 데이터나 처리 데이터 등이 판독 가능하도록 격납된다. 또한 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(260)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭해서 단순히 프로그램이라고도 말한다. 또한 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 이용한 경우는 프로세스 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다. 또한 RAM(260b)는 CPU(260a)에 의해 판독된 프로그램, 연산 데이터, 처리 데이터 등의 데이터가 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(260d)는 게이트 밸브(1490), 승강부(218), 히터(213), 압력 조정기(227), 진공 펌프(223), 정합기(251, 351), 고주파 전원부(252, 352), MFC(115, 125, 135, 145, 155), 밸브(116, 126, 136, 146, 156, 228), [RPU(124, 144, 154), 기화기(180),] 바이어스 제어부(257) 등에 접속된다. 또한 임피던스계(254, 354) 등에도 접속되어도 좋다. 또한 후술의 직류 전원부(258), 직류 임피던스 조정부(253), 스위치(273, 274)에도 접속되어도 좋다.
연산부로서의 CPU(260a)는 기억 장치(260c)로부터의 제어 프로그램을 판독해서 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(261)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 응해서 기억 장치(260c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 또한 수신부(285)로부터 입력된 설정값과 기억 장치(260c)에 기억된 프로세스 레시피나 제어 데이터를 비교·연산해서 연산 데이터를 산출 가능하도록 구성된다. 또한 연산 데이터로 대응하는 처리 데이터(프로세스 레시피)의 결정 처리 등을 실행 가능하도록 구성된다. 그리고 CPU(260a)는 판독된 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 게이트 밸브(1490)의 개폐 동작, 승강부(218)의 승강 동작, 히터(213)로의 전력 공급 동작, 압력 조정기(227)의 압력 조정 동작, 진공 펌프(223)의 온 오프 제어, MFC(115, 125, 135, 145, 155)에서의 가스 유량 제어 동작, RPU(124, 144, 154)의 가스의 활성화 동작, 밸브(116, 126, 136, 237, 146, 156, 228)에서의 가스의 온 오프 제어, 정합기(251)의 전력의 정합 동작, 고주파 전원부(252)의 전력 제어, 바이어스 제어부(257)의 제어 동작, 임피던스계(254, 354)가 측정한 측정 데이터에 기초한 정합기(251, 351)의 정합 동작이나 고주파 전원(252, 352)의 전력 제어 동작, 직류 전원부(258)의 전력 제어 동작, 직류 임피던스 조정부(253)의 임피던스 조정 동작, 스위치(273, 274)의 ON/OFF동작 등을 제어하도록 구성된다. 각 구성의 제어를 수행할 때는 CPU(260a) 내의 송수신부가 프로세스 레시피의 내용을 따른 제어 정보를 송신/수신하는 것에 의해 제어한다.
또한 컨트롤러(260)는 전용의 컴퓨터로서 구성되는 경우에 한하지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 격납한 외부 기억 장치(262)[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光)디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리]를 준비하고, 이와 같은 외부 기억 장치(262)를 이용해서 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(260)를 구성할 수 있다. 또한 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(262)를 개재해서 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 수신부(285)나 네트워크(263)(인터넷이나 전용 회선) 등의 통신 수단을 이용해서 외부 기억 장치(262)를 개재하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 좋다. 또한 기억 장치(260c)나 외부 기억 장치(262)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하 이들을 총칭해서 단순히 기록 매체라고도 한다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 이용한 경우는 기억 장치(260c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(262) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들의 양방을 포함하는 경우가 있다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로 반도체 장치(반도체 디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 기판 상에 절연막을 성막하는 플로우와 시퀀스예에 대해서 도 4와 도 5를 참조해서 설명한다. 또한 여기서 절연막으로서는 예컨대 질화막으로서의 실리콘 질화(SiN)막이 성막된다. 또한 이 제조 공정의 일 공정은 전술한 기판 처리 장치에서 수행된다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(260)에 의해 제어된다.
또한 본 명세서에서 「웨이퍼」라는 단어를 이용한 경우에는 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등과 그 적층체(집합체)」를 의미하는 경우(즉 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함시켜서 웨이퍼라고 칭하는 경우)가 있다. 또한 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 단어를 이용한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)」을 의미하는 경우나 「웨이퍼에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면(最表面)」을 의미하는 경우가 있다.
따라서 본 명세서에서 「웨이퍼에 대하여 소정의 가스를 공급한다」라고 기재한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 직접 공급한다」는 것을 의미하는 경우나 「웨이퍼에 형성되는 층이나 막 등에 대하여, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」라고 기재한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다」는 것을 의미하는 경우나 「웨이퍼에 형성되는 층이나 막 등의 상, 즉 적층체로서의 웨이퍼 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 이용한 경우도 「웨이퍼」라는 단어를 이용한 경우와 마찬가지이며 그 경우, 상기 설명에서 「웨이퍼」를 「기판」에 치환해서 생각하면 좋다.
이하에 기판 처리 공정에 대해서 설명한다.
[기판 반입 공정(S201)]
성막 처리 시는 우선 웨이퍼(200)를 제1 처리실(201a)에 반입시킨다. 구체적으로는 기판 지지부(210)를 승강부(218)에 의해 하강시켜 리프트 핀(207)이 관통공(214)으로부터 기판 지지부(210)의 상면측에 돌출시킨 상태로 한다. 또한 처리실(201, 201a, 201b) 내나 이재실(203)을 소정의 압력으로 조압(調壓)한 후, 게이트 밸브(1490)를 개방해서 게이트 밸브(1490)로부터 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 재치시킨다. 웨이퍼(200)를 리프트 핀(207) 상에 재치시킨 후, 게이트 밸브(1490)를 닫아 승강부(218)에 의해 기판 지지부(210)를 소정의 위치까지 상승시키는 것에 의해 웨이퍼(200)가 리프트 핀(207)으로부터 기판 지지부(210)에 재치되도록 이루어진다.
[감압·승온 공정(S202)]
계속해서 제1 처리실(201a) 내가 소정의 압력(진공도)이 되도록 배기관(224)을 개재해서 제1 처리실(201a) 내를 배기한다. 이때 압력 센서(미도시)가 계측한 압력 값에 기초해서 압력 조정기(227)로서의 APC밸브의 밸브의 개도(開度)를 피드백 제어한다. 또한 온도 센서(미도시)가 검출한 온도 값에 기초해서 제1 처리실(201a) 내가 소정의 온도가 되도록 히터(213)로의 통전량을 피드백 제어한다. 구체적으로는 기판 지지부(210)를 히터(213)에 의해 미리 가열하고 웨이퍼(200) 또는 기판 지지부(210)의 온도 변화가 없어진 후, 일정 시간 둔다. 그 사이 처리실(201) 내에 잔류하는 수분 혹은 부재로부터의 탈(脫)가스 등이 있는 경우는 진공 배기나 N2가스의 공급에 의한 퍼지로 제거해도 좋다. 이것으로 성막 프로세스 전의 준비가 완료되도록 이루어진다. 또한 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 배기할 때에 1회 도달 가능한 진공도까지 진공 배기해도 좋다.
이때의 히터(213)의 온도는 100℃ 내지 600℃, 바람직하게는 100℃ 내지 500℃, 보다 바람직하게는 250℃ 내지 450℃의 범위 내의 일정한 온도가 되도록 설정한다.
또한 웨이퍼(200)의 전위가 소정의 전위가 되도록 바이어스 조정부(257)와 바이어스 전극(256)에 의해 조정되어도 좋다.
[성막 공정(S301)]
계속해서 제1 처리로서 웨이퍼(200)에 SiN막을 성막하는 예에 대해서 설명한다. 성막 공정(S301)의 상세에 대해서 도 4, 도 5를 이용해서 설명한다.
웨이퍼(200)가 기판 지지부(210)에 재치되고 처리실(201) 내의 분위기가 안정된 후, 스텝(S203 내지 S207)의 스텝이 수행된다.
[제1 가스 공급 공정(S203)]
제1 가스 공급 공정(S203)에서는 제1 가스 공급계로부터 제1 처리실(201a) 내에 제1 가스(처리 가스)로서의 디클로로실란(SiH2Cl2, dichlorosilane:DCS) 가스를 공급한다. 구체적으로는 제1 가스 공급원(113)으로부터 공급된 DCS가스를 MFC(115)로 유량 조정한 후, 기판 처리 장치(100)에 공급한다. 유량 조정된 DCS가스는 버퍼실(232)을 통과해서 샤워 헤드(234)의 가스 공급공(234a)으로부터 감압 상태의 제1 처리실(201a) 내에 공급된다. 또한 배기계에 의한 처리실(201) 내의 배기를 계속해서 제1 처리실(201a) 내의 압력을 소정의 압력 범위(제1 압력)가 되도록 제어한다. 이때 웨이퍼(200)에 대하여 DCS가스가 공급되는 것으로 이루어진다. DCS가스는 소정의 압력(제1 압력: 예컨대 10Pa 이상 1000Pa 이하)으로 제1 처리실(201a) 내에 공급한다. 이와 같이 하여 웨이퍼(200)에 DCS가스를 공급한다. DCS가스가 공급되는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층이 형성된다. 여기서 실리콘 함유이라는 실리콘(Si) 또는 실리콘과 염소(Cl)를 포함하는 층이다.
[제1 퍼지 공정(S204)]
웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층이 형성된 후, 제1 가스 공급관(113a)의 가스 밸브(116)를 닫아 DCS가스의 공급을 정지한다. 제1 가스를 정지하는 것에 의해 처리실(201) 중에 존재하는 제1 가스나 버퍼실(232) 중에 존재하는 처리 가스를 제1 배기부에서 배기되는 것에 의해 제1 퍼지 공정(S204)이 수행된다.
또한 제1 퍼지 공정(S204)에서는 단순히 가스를 배기(진공 흡입)해서 가스를 배출하는 것 외에 퍼지 가스 공급원(133)으로부터 불활성 가스를 공급하고, 잔류 가스를 압출(押出)하는 것에 의한 배출 처리를 수행하도록 구성해도 좋다. 이 경우, 밸브(136)를 열어 MFC(135)로 불활성 가스의 유량 조정을 수행한다. 또한 진공 흡입과 불활성 가스의 공급을 조합해도 좋다. 또한 진공 흡입과 불활성 가스의 공급을 교호(交互)적으로 수행하도록 구성해도 좋다.
소정의 시간 경과 후, 밸브(136)를 닫아 불활성 가스의 공급을 정지한다. 또한 밸브(136)를 열림(開) 상태로 하여 불활성 가스의 공급을 계속해도 좋다.
이때의 히터(213)의 온도는 웨이퍼(200)로의 제1 가스 공급 시와 마찬가지인 온도가 되도록 설정한다. 불활성 가스 공급계로부터 공급하는 퍼지 가스로서의 N2가스의 공급 유량은 각각 예컨대 100sccm 내지 20000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 퍼지 가스로서는 N2가스 외에 Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 좋다.
[제2 가스 공급 공정(S205)]
제1 퍼지 공정(S204) 후, 밸브(126)를 열어 가스 도입구(241), 버퍼실(232), 복수의 공(234a)을 개재해서 제1 처리실(201a) 내에 제2 가스(처리 가스)로서의 암모니아 가스(NH3)를 공급한다. 또한 제2 가스는 웨이퍼(200)를 처리하는 처리 가스라고 불리거나, 제1 가스, 실리콘 함유층 및 웨이퍼(200)와 반응하는 반응 가스라고도 불린다.
이때 NH3가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 MFC(125)를 조정한다. 또한 NH3가스의 공급 유량은 예컨대 100sccm 이상 10000sccm 이하다.
여기서 고주파 전원부(252)로부터 정합기(251)를 개재해서 제1 전극(244)에 고주파 전력을 공급한다. 제1 전극(244)에 고주파 전력이 공급되는 것에 의해 공(234a) 내나 제1 처리실(201a) 내에 제2 가스의 플라즈마(제2 가스의 활성종)가 생성된다. 활성화된 NH3가 웨이퍼(200) 상에 형성되는 실리콘 함유층에 공급되면 실리콘 함유층이 개질되고 실리콘 원소를 함유하는 개질층이 형성된다.
또한 도 5를 참조하면, 제2 가스의 공급과 동시에 고주파 전력의 공급을 시작하지만 제2 가스의 공급 시작 전부터 고주파 전력을 공급되도록 구성해도 좋다. 또한 제1 가스 공급 공정(S203)으로부터 판정 공정(S207)이 종료될 때까지 고주파 전력의 공급을 계속해서 제2 가스의 공급의 유무에 의해 플라즈마를 형성하도록 제어해도 좋다.
또한 기판 재치대(212) 내에 설치된 바이어스 전극(256)의 전위를 바이어스 조정부(257)에 의해 조정시키는 것에 의해 웨이퍼(200)로의 하전(荷電) 입자의 공급량을 조정시킬 수도 있다.
개질층은 예컨대 제1 처리실(201a) 내의 압력, NH3가스의 유량, 웨이퍼(200)의 온도, 고주파 전원부(252)의 전력 등에 응해서 소정의 두께, 소정의 분포, 실리콘 함유층에 대한 소정의 질소 성분 등의 침입 깊이로 형성된다.
소정의 시간 경과 후, 밸브(126)를 닫아 NH3가스의 공급을 정지한다.
이때의 히터(213)의 온도는 웨이퍼(200)로의 제1 가스 공급 시와 마찬가지인 온도가 되도록 설정된다.
또한 제2 처리 가스를 공급할 때에 RPU(124)를 이용해서 활성화한 NH3가스를 버퍼실(232)에 공급하는 것에 의해 처리 균일성을 향상시켜도 좋다.
[제2 퍼지 공정(S206)]
제1 퍼지 공정(S204)와 마찬가지인 동작에 의해 제2 퍼지 공정(S206)이 수행된다. 예컨대 처리실(201) 중에 존재하는 NH3가스나 버퍼실(232) 중에 존재하는 NH3가스는 NH3가스의 공급을 정지하는 것에 의해 제1 배기부로부터 배기되는 것에 의해 제2 퍼지 공정(S206)이 수행된다. 또한 버퍼실(232)과 처리실(201)에 퍼지 가스를 공급하는 것에 의해 퍼지해도 좋다.
[판정 공정(S207)]
제2 퍼지 공정(S206)의 종료 후, 컨트롤러(260)는 상기 성막 공정(S301, S203 내지 S206)이 소정의 사이클수 n이 실행되었는지를 판정한다. 즉 웨이퍼(200) 상에 원하는 두께의 막이 형성되었는지를 판정한다. 전술한 스텝(S203 내지 S206)을 1사이클로 하고, 이 사이클을 스텝 S207에 의해서 적어도 1회 이상 수행하는 것에 의해서, 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 SiN막을 성막할 수 있다. 또한 전술한 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하다. 이에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 SiN막이 형성된다.
판정 공정(S207)에서 성막 공정(S301)이 소정 횟수 실시되지 않을 때("NO" 판정일 때)는 성막 공정(S301)의 사이클을 반복하고, 소정 횟수 실시되었을 때("YES" 판정일 때)는 성막 공정(S301)을 종료해서 제2 처리 공정(S302)을 실행시킨다.
[제2 처리(트리트먼트 처리) 공정(S302)]
계속해서 제2 처리로서 웨이퍼(200)에 성막된 SiN막을 개질 처리(트리트먼트 처리라고도 부른다)하는 예에 대해서 설명한다. 제2 처리 공정(S302)의 상세에 대해서 도 4를 이용해서 설명한다.
[기판 위치 조정 공정(S303)]
제2 처리 시는 우선 웨이퍼(200)를 도 1에서의 점선으로 도시된 제2 처리 위치(201c)까지 하강시킨다. 구체적으로는 기판 지지부(210)를 승강부(218)에 의해 하강한다. 이때 웨이퍼(200)는 제1 처리실(201a)의 하부 공간이며 제1 처리실(201a)과 연통하는 제2 처리실(201b) 내에 위치된다. 또한 제2 처리실(201b) 내를 소정의 압력으로 조압한다. 이 조압에서는 제1 배기구(221)로부터의 배기를 막고 제2 배기구(1481)로부터 배기한다. 또한 히터(213)의 온도나 바이어스 전극(256)의 전위를 조정해도 좋다. 이들의 조정 후, 제3 가스 공급 공정(S304)을 수행한다.
[제3 가스 공급 공정(S304)]
제3 가스 공급 공정(S304)에서는 제3 가스 공급계로부터 제2 처리실(201b) 내에 제3 가스(트리트먼트 가스)로서 암모니아(NH3) 가스를 공급한다. 구체적으로는 제3 가스 공급원(143)으로부터 공급된 NH3가스를 MFC(145)로 유량 조정한 후, 기판 처리 장치(100)에 공급한다. 유량 조정된 NH3가스는 버퍼실(232)을 통과해서 샤워 헤드(234)의 가스 공급공(234a)으로부터 감압 상태의 제1 처리실(201a)을 개재해서 제2 처리실(201b) 내에 공급된다. 또한 제2 배기구(1481)로부터 제2 처리실(201b) 내의 분위기의 배기를 계속해서 제2 처리실(201b) 내의 압력을 소정의 압력 범위(제2 압력)가 되도록 제어한다. 이때 웨이퍼(200)에 대하여 NH3가스가 공급되는 것으로 이루어진다. NH3가스는 소정의 압력(제2 압력: 예컨대 10Pa 이상 1000Pa 이하)으로 제2 처리실(201b) 내에 공급한다.
[플라즈마 생성 공정(S305)]
여기서 스위치(274)를 절체(切替)해서 고주파 전원(252)으로부터 제2 전극(344)에 전력을 공급 가능하도록 한다. 스위치(274)의 변경 후, 석영 부재(345) 내에 설치된 제2 전극(344)에 고주파 전력을 공급한다. 제2 전극(344)에 고주파 전력이 공급되는 것에 의해 제2 처리실(201b)[제2 전극(344) 간] 내에 제3 가스의 플라즈마(제3 가스의 활성종)가 생성된다. 활성화된 NH3가 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiN막에 공급되면 트리트먼트 처리가 수행된다. 구체적으로는 활성화된 NH3 중의 수소 성분이 SiN막 중에 잔류하는 Cl을 제거시켜 활성화된 NH3 중의 질소 성분이 제거된 Cl사이트나 다른 사이트에 침입해서 SiN막의 특성이 개선(개질)된다. 소정 시간 플라즈마를 생성해서 처리한 후, 제2 전극(344)으로의 전력 공급 및 제3 가스의 공급을 정지시켜서 제2 처리실(201b) 내의 분위기를 배기시킨다. 또한 제2 처리실(201b)을 배기시킬 때는 전술한 제1 퍼지 공정(S204)과 마찬가지인 퍼지를 수행해도 좋다. 또한 여기서의 배기는 제1 배기구(221)로부터의 배기를 병용하도록 해도 좋다. 제1 배기구(221)로부터도 배기하는 것에 의해 배기 시간을 단축할 수 있다.
[반송 압력 조정 공정(S208)]
플라즈마 생성 공정(S305) 후, 반송 압력 조정 공정(S208)에서는 제2 처리실(201b) 내나 이재실(203)이 소정의 압력(진공도)이 되도록 제2 배기구(1481)를 개재해서 배기한다. 또한 이 반송 압력 조정 공정(S208)의 동안이나 전이나 후에 웨이퍼(200)의 온도가 소정의 온도까지 냉각되도록 리프터 핀(207)으로 보지하도록 구성해도 좋다. 또한 여기서의 배기는 제1 배기구(221)로부터의 배기를 병용하도록 해도 좋다. 제1 배기구(221)로부터도 배기하는 것에 의해 배기 시간을 단축할 수 있다.
[기판 반출 공정(S209)]
반송 압력 조정 공정(S208)에서 제2 처리실(201b) 내가 소정 압력이 된 후, 게이트 밸브(1490)를 열어 이재실(203)로부터 진공 반송실(미도시)로 웨이퍼(200)를 반출한다.
본 실시예에서는 제1 처리 시에 제1 가스로서 DCS, 제2 가스로서 NH3를 사용해서 SiN막을 성막하고, 제2 처리 시에 제3 가스로서 NH3를 이용해서 SiN막을 트리트먼트했지만 이것에 한정하는 것이 아니다. 예컨대 TiN막을 성막하는 경우에는 제1 가스로서 TiCl4, 제2 가스로서 NH3, 제3 가스로서 NH3를 이용해도 좋다. 또한 SiO막을 성막하는 경우에는 제1 가스로서 SiH4, 제2 가스로서 O2, 제3 가스로서 O2를 이용해도 좋다. 또한 HfO막을 성막하는 경우에는 제1 가스로서 HfCl4 또는 TEMAH, 제2 가스로서 O2, 제3 가스로서 O2를 이용해도 좋다.
또한 이들과 같이 제2 가스와 제3 가스는 같은 가스를 이용해도 좋다. 또한 전술에서는 제2 가스와 제3 가스를 다른 가스 공급부를 이용하도록 구성했지만 같은 가스 공급부를 이용하도록 구성해도 좋다.
또한 제2 가스와 제3 가스는 다른 종류의 가스를 이용해도 좋다. 예컨대 제2 가스에 NH3가스를 이용하는 경우에 제3 가스에서는 수소 함유 가스로서의 H2가스를 이용한다.
또한 트리트먼트 처리할 때 제3 가스에 첨가해서 제4 가스를 공급해도 좋다. 예컨대 제3 가스에 산소 함유 가스로서의 O2가스를 이용하고, 제4 가스에 수소 함유 가스로서의 H2가스를 이용한다. 이와 같이 수소 함유 가스를 첨가하는 것에 의해 소정의 막 중에 존재하는 불순물(Cl, C, O) 등을 제거하면서 막을 구성하는 원소를 보급하는 것이 가능해진다. 이 경우는 예컨대 Cl를 제거하면서 산소 원소를 보급할 수 있다. 또한 제3 가스에 NH3가스를 이용하고, 제4 가스에 H2가스를 이용해도 좋다.
또한 제1 처리 시에 생성되는 활성종 밀도와 제2 처리 시에 생성되는 활성종 밀도는 제1 처리＜제2 처리로 하면 좋다. 즉 제2 처리 시에 생성되는 활성종 밀도를 상기 제1 처리 시에 생성되는 활성종 밀도보다 높게 하면 좋다. 또한 제1 처리 시는 사이클릭 처리이기 때문에 제1 처리실(201a)의 용적을 작게 할 필요가 있다.
제1 처리(성막 처리) 시의 가스 배기는 제1 배기구(221)를 이용하고, 제2 처리(트리트먼트 처리) 시의 가스 배기는 제2 배기구(1481)를 이용한다.
제1 처리실(201a)은 제1 처리(성막 처리) 시에 이용되고, 제2 처리실(201b)은 제1 처리실의 하측 공간에 설치되고 제2 처리(트리트먼트 처리) 시에 이용된다.
또한 제2 처리 시에는 웨이퍼(200)의 상면이 제2 전극(344)보다 하측 또한 웨이퍼(200)의 측면이 제2 전극(344)의 석영 부재(345)와 대향하는 위치에 하강시켜서 처리된다. 웨이퍼(200)의 상면을 제2 전극(344)보다 하측에 위치시키는 것에 의해 제2 전극(344)에서 생성되는 활성종의 중 이온 성분이 웨이퍼(200)에 도달하는 양을 저감하는 것이 가능해진다. 또한 웨이퍼(200)의 측면이 제2 전극(344)의 석영 부재(345)와 대향하는 위치로 하는 것에 의해 기판 재치대(212)와 석영 부재(345)와 사이에 가스 배기로(355)를 형성할 수 있으며, 기판 재치대(212)의 주위로부터 트리트먼트 가스를 배출할 수 있어 트리트먼트의 처리 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
이상 본 개시의 일 실시 형태를 구체적으로 설명했지만 본 개시는 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 갖가지 변경 가능하다. 이하에 본 개시의 다른 형태에 대해서 도 6을 이용해서 설명한다.
<다른 실시 형태>
경계부(204), 상부 용기(202a), 하부 용기(202b)는 석영으로 구성되고 처리 용기(202)의 외부에 자계(磁界) 생성부로서의 직사각형 형상의 제1 코일(301)과 제2 코일(302)이 설치되고, 웨이퍼(200)와 수평 방향으로 자계B를 형성 가능하게 구성된다.
웨이퍼(200)와 수평 방향으로 자계B를 발생시키는 것에 의해 제2 전극(344)에서 생성되는 플라즈마 중의 이온이나 전자를 자계에 의해서 포획할 수 있으며 웨이퍼(200)에 도달하는 이온과 전자의 양을 감소시킬 수 있어 웨이퍼(200)로의 처리의 스텝 커버리지를 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 이온의 도달량이 저감되는 것으로부터 웨이퍼(200)에 형성된 막으로의 데미지를 저감시키는 것이 가능해진다.
또한 바람직하게는 제1 코일(301)의 중심과 제2 코일(302)의 중심과, 제2 활성화부[제2 전극(344)]의 중심이 도 6의 파선으로 도시된 축(401) 상에 설치된다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 제1 코일(301)과 제2 코일(302)에서 생성되는 자계B로 포획되는 활성종의 중 이온 성분이나 전자 성분의 양을 증가시킬 수 있고, 웨이퍼(200)에 도달하는 이온 성분이나 전자 성분의 양을 저감시킬 수 있다. 이에 의해 웨이퍼(200)에 형성된 막으로의 데미지를 억제시킬 수 있다.
또한 제1 전극(244)에는 스위치(273)를 개재해서 직류 전원부(258) 및 직류 임피던스 조정부(253)로부터 직류 전압을 인가 가능하도록 구성해도 좋다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 제1 처리인 성막 처리 시는 제1 전극(244)에 고주파 전력을 공급하고, 제2 처리인 트리트먼트 처리 시에 직류를 공급 가능하게 된다. 바람직하게는 트리트먼트 처리 시에 제1 전극(244)이 마이너스가 되도록 직류 전압을 인가하는 것에 의해 제2 전극(344)으로 형성하는 플라즈마 중의 이온 성분을 제1 전극(244)측에 근접시킬 수 있고, 웨이퍼(200)로의 이온의 도달량을 저감시킬 수 있다. 이에 의해 웨이퍼(200)로의 처리의 스텝 커버리지를 향상시킬 수 있습니다. 또한 이온의 도달량이 저감되는 것으로부터 웨이퍼(200)에 형성된 막으로의 데미지를 저감시킬 수 있다.
또한 전술에서는 고주파 전원(252)으로부터 제1 전극(244)과 제2 전극(344)의 각각에 전력을 공급하도록 구성했지만 제2 전극(344)에 다른 제2 정합기(351)와 제2 고주파 전원(352)을 설치하고, 제1 전극(244)과 제2 전극(344)의 각각에 다른 주파수의 전력이나 다른 크기의 전력을 공급 가능하도록 구성해도 좋다.
또한 전술에서는 제1 가스와 제2 가스를 교호적으로 공급해서 성막하는 방법에 대해서 기재했지만 다른 방법에도 적용 가능하다. 예컨대 제1 가스와 제2 가스의 공급 타이밍이 중첩되는 방법이다.
또한 전술에서는 2종류의 가스를 공급해서 처리하는 방법에 대해서 기재했지만 1종류의 가스를 이용한 처리이어도 좋다.
또한 전술에서는 성막 처리에 대해서 기재했지만 다른 처리에도 적용 가능하다. 예컨대 플라즈마를 이용한 확산 처리, 산화 처리, 질화 처리, 산질화 처리, 환원 처리, 산화 환원 처리, 에칭 처리, 가열 처리 등이 있다. 예컨대 반응 가스만을 이용해서 기판 표면이나 기판에 형성된 막을 플라즈마 산화 처리나 플라즈마 질화 처리할 때에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한 반응 가스만을 이용한 플라즈마 어닐링 처리에도 적용할 수 있다. 이들의 처리를 제1 처리로서 그 후, 전술한 제2 처리를 수행하도록 해도 좋다.
또한 전술에서는 반도체 장치의 제조 공정에 대해서 기재했지만 실시 형태에 따른 발명은 반도체 장치의 제조 공정 외에도 적용 가능하다. 예컨대 액정 디바이스의 제조 공정, 태양 전지의 제조 공정, 발광 디바이스의 제조 공정, 유리 기판의 처리 공정, 세라믹 기판의 처리 공정, 도전성 기판의 처리 공정, 등의 기판 처리가 있다.
또한 전술에서는 원료 가스로서 실리콘 함유 가스, 반응 가스로서 질소 함유 가스를 이용해서 실리콘 질화막을 형성하는 예를 제시했지만 다른 가스를 이용한 성막에도 적용 가능하다. 예컨대 산소 함유막, 질소 함유막, 탄소 함유막, 붕소 함유막 및 금속 함유막과 이들의 원소를 복수 함유한 막 등이 있다. 또한 이들의 막으로서는 예컨대 AlO막, ZrO막, HfO막, HfAlO막, ZrAlO막, SiC막, SiCN막, SiBN막, TiN막, TiC막, TiAlC막 등이 있다.
또한 전술에서는 하나의 처리실에서 1매의 기판을 처리하는 장치 구성을 도시했지만 이에 한정되지 않고, 복수 매의 기판을 수평 방향 또는 수직 방향으로 배열한 장치이어도 좋다.
100: 처리 장치 200: 웨이퍼(기판)
201a: 제1 처리실 201b: 제2 처리실
202: 처리 용기 212: 기판 재치대
213: 히터 221: 제1 배기구
234: 샤워 헤드 244: 제1 전극
260: 컨트롤러

Claims (18)

  1. 기판을 제1 처리하는 제1 처리실;
    상기 기판을 제2 처리하고 상기 제1 처리실과 연통하는 제2 처리실;
    상기 기판을 지지하는 기판 지지부;
    상기 제1 처리실에 설치되고 상기 기판 지지부와 대향하는 제1 전극;
    상기 제2 처리실의 측부에 설치된 제2 전극;
    상기 기판 지지부를 상기 제1 처리실과 상기 제2 처리실에 이동시키는 승강부;
    상기 기판에 제1 가스와 제2 가스와 제3 가스를 공급 가능한 가스 공급부;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전력을 공급하는 전원부; 및
    상기 제1 가스와 상기 제1 전극에 의해서 활성화된 상기 제2 가스를 상기 기판에 공급해서 상기 제1 처리한 후에 상기 기판을 상기 제1 처리실로부터 상기 제2 처리실로 이동시키고, 상기 기판에 상기 제2 전극에 의해서 활성화된 상기 제3 가스를 공급해서 제2 처리를 수행하도록 상기 전원부와 상기 가스 공급부와 상기 승강부를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 용량 결합에 의한 전극으로 구성되고, 상기 제2 전극은 유도 결합에 의한 전극으로 구성되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제2 처리실을 주회하는 코일 형상으로 형성되고,
    상기 코일은 석영 부재로 둘러싸여지도록 구성되고,
    상기 제어부는, 상기 제3 가스를 공급하기 전에 상기 기판의 상면이 상기 코일의 하단보다 하측의 상기 기판의 측면이 상기 석영 부재와 대향하는 위치가 되도록 상기 승강부를 제어하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제2 처리실을 주회하는 코일 형상으로 형성되고,
    상기 코일은 석영 부재로 둘러싸여지도록 구성되고,
    상기 제어부는, 상기 제3 가스를 공급하기 전에 상기 기판의 상면이 상기 코일의 하단보다 하측의 상기 기판의 측면이 상기 석영 부재와 대향하는 위치가 되도록 상기 승강부를 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극의 측방에 자계(磁界) 생성부가 설치되고,
    상기 제어부는 상기 제3 가스를 활성화시키기 전에 상기 자계 생성부로부터 상기 기판과 수평 방향으로 자계를 생성하도록 상기 전원부와 상기 가스 공급부와 상기 자계 생성부를 제어하는 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전극의 측방에 자계 생성부가 설치되고,
    상기 제어부는 상기 제3 가스를 활성화시키기 전에 상기 자계 생성부로부터 상기 기판과 수평 방향으로 자계를 생성하도록 상기 전원부와 상기 가스 공급부와 상기 자계 생성부를 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2 전극의 측방에 자계 생성부가 설치되고,
    상기 제어부는 상기 제3 가스를 활성화시키기 전에 상기 자계 생성부로부터 상기 기판과 수평 방향으로 자계를 생성하도록 상기 전원부와 상기 가스 공급부와 상기 자계 생성부를 제어하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 제1 전극에 직류 전압을 인가 가능하도록 구성되고,
    상기 제어부는 상기 제3 가스를 활성화시키기 전에 상기 제1 전극에 부(負)의 전압을 인가하도록 상기 전원부와 상기 가스 공급부를 제어하는 기판 처리 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 제1 전극에 직류 전압을 인가 가능하도록 구성되고,
    상기 제어부는 상기 제3 가스를 활성화시키기 전에 상기 제1 전극에 부의 전압을 인가하도록 상기 전원부와 상기 가스 공급부를 제어하는 기판 처리 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 제1 전극에 직류 전압을 인가 가능하도록 구성되고,
    상기 제어부는 상기 제3 가스를 활성화시키기 전에 상기 제1 전극에 부의 전압을 인가하도록 상기 전원부와 상기 가스 공급부를 제어하는 기판 처리 장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 제1 전극에 직류 전압을 인가 가능하도록 구성되고,
    상기 제어부는 상기 제3 가스를 활성화시키기 전에 상기 제1 전극에 부의 전압을 인가하도록 상기 전원부와 상기 가스 공급부를 제어하는 기판 처리 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 제1 전극에 직류 전압을 인가 가능하도록 구성되고,
    상기 제어부는 상기 제3 가스를 활성화시키기 전에 상기 제1 전극에 부의 전압을 인가하도록 상기 전원부와 상기 가스 공급부를 제어하는 기판 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 처리 시에 생성되는 활성종 밀도를 상기 제1 처리 시에 생성되는 활성종 밀도보다 높게 하도록 상기 전원부와 상기 가스 공급부를 제어하는 기판 처리 장치.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 처리 시에 생성되는 활성종 밀도를 상기 제1 처리 시에 생성되는 활성종 밀도보다 높게 하도록 상기 전원부와 상기 가스 공급부를 제어하는 기판 처리 장치.
  15. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 처리 시에 생성되는 활성종 밀도를 상기 제1 처리 시에 생성되는 활성종 밀도보다 높게 하도록 상기 전원부와 상기 가스 공급부를 제어하는 기판 처리 장치.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 처리 시에 생성되는 활성종 밀도를 상기 제1 처리 시에 생성되는 활성종 밀도보다 높게 하도록 상기 전원부와 상기 가스 공급부를 제어하는 기판 처리 장치.
  17. 기판을 기판 지지부에 의해 지지하는 공정;
    상기 기판을 제1 처리실에 수용하는 공정;
    상기 제1 처리실 내에서 상기 기판에 제1 가스 및 상기 기판 지지부와 대향하는 제1 전극에 의해서 활성화된 제2 가스를 공급해서 제1 처리하는 공정;
    상기 제1 처리 후에 상기 기판을 상기 제1 처리실로부터 제2 처리실로 이동하는 공정; 및
    상기 제2 처리실 내에서 상기 제2 처리실의 측부에 설치된 제2 전극에 의해서 활성화된 제3 가스를 상기 기판에 공급해서 제2 처리하는 공정
    를 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 기판을 기판 지지부에 의해 지지하는 단계;
    상기 기판을 제1 처리실에 수용하는 단계;
    상기 제1 처리실 내에서 상기 기판에 제1 가스 및 상기 기판 지지부와 대향하는 제1 전극에 의해서 활성화된 제2 가스를 공급해서 제1 처리하는 단계;
    상기 제1 처리 후에 상기 기판을 상기 제1 처리실로부터 제2 처리실로 이동하는 단계;
    상기 제2 처리실 내에서 상기 제2 처리실의 측부에 설치된 제2 전극에 의해서 활성화된 제3 가스를 상기 기판에 공급해서 제2 처리하는 단계
    를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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