KR20180135803A - 성막 장치, 성막 장치의 클리닝 방법 및 기억 매체 - Google Patents

성막 장치, 성막 장치의 클리닝 방법 및 기억 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 회전 테이블에 적재되어 공전하는 웨이퍼에 원료 가스 및 반응 가스를 교대로 공급해서 성막을 행하는 성막 장치에 있어서, 클리닝을 행함으로 인한 성막 처리에 대한 영향을 억제하는 것이다. 진공 용기(11) 내에서, 원료 가스를 웨이퍼(W)에 공급하기 위한 가스 급배기 유닛(2), 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)을, 회전 테이블(12)의 회전 방향으로 서로 이격되도록 배치한다. 상기 유닛(2)의 하방은 원료 가스의 흡착 영역(R0)에 상당한다. 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)의 하방은 플라스마 발생 영역(R1 내지 R3)에 상당하고, 예를 들어 영역(R1, R3)을 개질 가스인 수소 가스의 플라스마 발생 영역, 반응 가스인 암모니아 가스의 플라스마 발생 영역으로서 할당한다. 그리고 영역(R2)은, 성막 시에는 사용하지 않지만, 성막 후에 클리닝 가스의 플라스마를 발생하는 영역으로서 할당한다.

Description

성막 장치, 성막 장치의 클리닝 방법 및 기억 매체{FILM FORMING APPARATUS, METHOD OF CLEANING FILM FORMING APPARATUS, AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 성막 장치를 클리닝하는 기술에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼)에 예를 들어 Si3N4(이하, 질화 실리콘 또는 SiN으로 표시함)막 등의 각종 막이 성막된다. 이 성막 처리는 예를 들어 원료 가스와 반응 가스를 교대로 복수회 웨이퍼에 공급하는 ALD(Atomic Layer Deposition) 등으로 불리고 있는 방법에 의해 행하여진다. ALD를 행하는 성막 장치로서는, 진공 용기 내에 설치되는 회전 테이블에 웨이퍼가 적재되고, 당해 회전 테이블의 회전에 의해 공전하는 웨이퍼가, 원료 가스가 공급되는 분위기와, 반응 가스가 공급되는 분위기를 반복해서 통과하도록 구성되는 장치가 알려져 있다. 또한, 이들 원료 가스의 분위기 및 반응 가스의 분위기 외에 막을 개질하는 개질 가스가 회전 테이블 상에 공급되고, 반응 가스, 개질 가스가 각각 공급되는 소정의 영역에서, 이들 반응 가스 및 개질 가스를 플라스마화하는 플라스마화 기구가 설치되는 경우가 있다.
상기 성막 장치에서는, 원료 가스 및 반응 가스는 웨이퍼 외에 회전 테이블에도 공급되므로, 회전 테이블에도 성막된다. 그래서, 성막이 행하여지지 않고 있을 때는, 클리닝 가스가 진공 용기 내에 공급되어, 이 회전 테이블의 막을 제거하는 클리닝이 행하여진다. 또한, 특허문헌 1에는 할로겐 원소를 포함하는 가스에 의한 처리 용기의 부식을 방지하기 위한 기술에 대해서 기재되어 있다.
일본 특허 제4987911호 공보
상기 성막 장치에 있어서, 성막 처리 시에 있어서는 반응 가스 및 개질 가스가 공급되는 영역에 클리닝 가스로서 NF3(삼불화질소) 가스를 공급하고, 상기 플라스마화 기구에 의해 당해 NF3 가스를 플라스마화해서 클리닝을 행하였다. 이 클리닝 종료 후에, 클리닝을 행하기 전과 동일한 처리 조건을 설정해서 SiN막의 성막을 행하였더니, 클리닝을 행하기 직전에 성막된 SiN막에 비해 막 두께, 막질이 각각 저하되었음이 확인되었다.
클리닝을 행하기 직전에 성막된 SiN막과 비교하면, 클리닝 후에 성막된 SiN막에는 F(불소)가 많이 포함되어 있었다. 이것은, 플라스마화한 클리닝 가스를 구성하는 F가 진공 용기의 천장판에 도핑되어, 성막 처리 시에 이 천장판으로부터 SiN막에 혼입된 것으로 생각된다. 상기 특허문헌 1에는, 이렇게 클리닝 가스를 구성하는 성분이 진공 용기에 잔류해버리는 문제에 대응하는 방법은 기재되어 있지 않다.
본 발명은 이러한 사정에 기초해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 회전 테이블에 적재되어 공전하는 기판에 가스를 공급해서 성막을 행하는 성막 장치에 있어서, 클리닝을 행함으로 인한 성막 처리에 대한 영향을 억제하는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명은, 진공 용기 내에서 회전 테이블에 배치된 기판을 당해 회전 테이블에 의해 공전시키고, 원료 가스 및 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성하는 반응 가스를 기판에 교대로 복수회 공급하여, 기판 상에 반응 생성물을 퇴적해서 성막을 행하는 성막 장치에 있어서,
원료 가스를 기판에 공급하는 원료 가스 공급 영역과,
상기 원료 가스 공급 영역에 대하여 회전 테이블의 회전 방향으로 이격된 위치에서 플라스마를 발생시키는 하나 이상의 플라스마 발생 영역과,
기판에 대하여 성막이 행하여지지 않고 있을 때, 상기 플라스마 발생 영역 및 상기 원료 가스 공급 영역에 대하여 상기 회전 방향으로 이격된 영역에서, 상기 회전 테이블에 클리닝 가스를 공급해서 박막을 제거하는 클리닝 영역을 구비하고,
상기 플라스마 발생 영역 중 적어도 하나는, 상기 반응 가스를 플라스마화해서 플라스마를 발생시키는 영역인 것을 특징으로 한다.
다른 발명은, 성막 장치의 클리닝 방법에 있어서,
진공 용기 내에서 회전 테이블에 배치된 기판을 당해 회전 테이블에 의해 공전시키고, 원료 가스 공급 영역에서 원료 가스를 기판에 공급해서 기판에 흡착시키는 스텝과, 상기 원료 가스 공급 영역에 대하여 회전 테이블의 회전 방향으로 이격된 하나 이상의 플라스마 발생 영역에서 기판에 대하여 처리를 행하는 스텝을 복수회 반복함으로써, 원료 가스와 반응 가스를 반응시켜 생성되는 반응 생성물로 이루어지는 박막을 성막하는 공정과,
이어서, 상기 회전 테이블을 회전시킴과 함께, 상기 플라스마 발생 영역 및 상기 원료 가스 공급 영역에 대하여 상기 회전 방향으로 이격된 영역에서, 회전 테이블에 클리닝 가스를 공급해서 박막을 제거하는 공정을 포함하고,
상기 플라스마 발생 영역 중 적어도 하나는, 상기 반응 가스를 플라스마화해서 플라스마를 발생시키는 영역인 것을 특징으로 한다.
또 다른 발명은, 진공 용기 내에서 회전 테이블에 배치된 기판을 당해 회전 테이블에 의해 공전시키고, 원료 가스 및 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성하는 반응 가스를 기판에 교대로 복수회 공급하여, 기판 상에 반응 생성물을 퇴적해서 성막을 행하는 성막 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 기억 매체에 있어서,
상기 컴퓨터 프로그램은, 본 발명의 클리닝 방법을 실행하도록 스텝이 짜여 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 클리닝 가스를 회전 테이블에 공급해서 회전 테이블의 클리닝을 행하는 클리닝 영역과, 성막 처리 시에 플라스마를 발생하는 플라스마 발생 영역이 회전 테이블의 회전 방향으로 이격되어 있다. 이 때문에 클리닝 시에 진공 용기 내에 부착된 클리닝 가스의 성분이 성막 처리 시에 플라스마에 의해 처리 분위기로 비산하는 것이 억제되어, 성막에 대한 악영향이 억제된다. 또한 클리닝 영역은, 원료 가스 공급 영역으로부터 상기 회전 방향으로 이격되어 있으므로, 원료 가스를 공급하는 가스 공급부의 재질의 자유도가 커진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치의 종단 측면도이다.
도 2는 상기 성막 장치의 횡단 평면도이다.
도 3은 상기 성막 장치의 개략 횡단 평면도이다.
도 4는 상기 성막 장치에 설치되는 가스 샤워 헤드의 종단 측면도이다.
도 5는 상기 가스 샤워 헤드의 하면도이다.
도 6은 상기 성막 장치의 둘레 방향을 따른 개략적인 종단 측면도이다.
도 7은 상기 성막 처리 중인 상기 성막 장치를 도시하는 평면도이다.
도 8은 클리닝 중인 상기 성막 장치를 도시하는 평면도이다.
도 9는 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치(1)에 대해서, 도 1의 종단 측면도, 도 2의 횡단 평면도 및 도 3의 개략 횡단 평면도를 참조하면서 설명한다. 이 성막 장치(1)는, 이미 설명한 ALD에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 SiN막을 성막하는 성막 처리를 행하고, 이 성막 처리에 병행하여, SiN막의 개질을 행하는 개질 처리가 행하여진다. 또한, 성막 처리가 행하여지지 않을 때는, 성막 처리 시에 있어서 웨이퍼(W)가 적재되는 회전 테이블에 성막된 SiN막을 제거하는 클리닝이 행하여진다.
도면 중 11은 편평한 대략 원형의 진공 용기(처리 용기)이며, 측벽 및 저부를 구성하는 용기 본체(11A)와, 상부재(11B)에 의해 구성되어 있다. 도면 중 12는, 진공 용기(11) 내에 수평으로 설치되는 원형의 회전 테이블이다. 도면 중 12A는, 회전 테이블(12)의 이면 중앙부를 지지하는 지지부이다. 도면 중 13은 회전 기구이며, 성막 처리 중에 있어서 지지부(12A)를 거쳐서 회전 테이블(12)을, 그 둘레 방향으로 평면으로 보아 시계 방향으로 회전시킨다. 또한, 도 1 중의 X는 회전 테이블(12)의 회전축(회전 중심)을 나타내고 있다.
회전 테이블(12)의 상면에는, 회전 테이블(12)의 둘레 방향(회전 방향)을 따라 6개의 원형 오목부(14)가 설치되어 있고, 각 오목부(14)에 웨이퍼(W)가 수납된다. 즉, 회전 테이블(12)의 회전에 의해 공전하도록, 각 웨이퍼(W)는 회전 테이블(12)에 적재된다. 또한, 도 1 중 15는 히터이며, 진공 용기(11)의 저부에서 동심원 형상으로 복수 설치되어, 회전 테이블(12)에 적재된 웨이퍼(W)를 가열한다. 도 2 중 16은 진공 용기(11)의 측벽에 개구된 웨이퍼(W)의 반송구이며, 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐 가능하게 구성된다. 진공 용기(11) 내에서의 반송구(16)에 면하는 영역이며, 회전 테이블(12)의 하방측에는 웨이퍼(W)의 하면을 유지하는 도시하지 않은 3개의 승강 핀이 설치되고, 또한 각 오목부(14)의 저부에는, 상기 3개의 승강 핀이 지나는 구멍부가 형성되어 있다. 회전 테이블(12)은, 웨이퍼(W)를 반입, 반출할 때는, 오목부의 구멍부와 승강 핀이 상하로 겹치는 위치에 순차 정지하고, 도시하지 않은 기판 반송 기구와 승강 핀의 협동 작용에 의해, 웨이퍼(W)는 반송구(16)를 통해서, 진공 용기(11)의 외부와 오목부(14)내의 사이에서 전달된다.
회전 테이블(12) 상에는, 가스 급배기 유닛(2)과, 플라스마 형성 유닛(3A)과, 플라스마 형성 유닛(3B)과, 플라스마 형성 유닛(3C)이, 회전 테이블(12)의 회전 방향(이 예에서는 시계 방향) 하류측을 향해서, 당해 회전 방향을 따라 이 순서대로 설치되어 있다. 가스 급배기 유닛(2)은, SiN막을 형성하기 위한 원료 가스인 DCS(디클로로실란) 가스를 웨이퍼(W)에 공급하는 유닛이다. 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)은, 회전 테이블(12) 상에 공급된 플라스마 형성용 가스를 플라스마화하는 유닛이다. 플라스마 형성 유닛(3C)은, 웨이퍼(W)에 흡착된 DCS 가스를 질화해서 SiN막을 형성하기 위한 플라스마 처리를 행한다. 플라스마 형성 유닛(3A)은, SiN막을 개질하기 위한 플라스마 처리를 행한다. 플라스마 형성 유닛(3B)은, 상기 클리닝을 행하기 위한 플라스마 처리를 행한다.
상기 가스 급배기 유닛(2)의 구성에 대해서, 종단 측면도인 도 4 및 하면도인 도 5도 참조하면서 설명한다. 가스 급배기 유닛(2)은, 평면으로 보아, 회전 테이블(12)의 중앙측으로부터 주연측을 향함에 따라서 회전 테이블(12)의 둘레 방향으로 넓어지는 부채 형상으로 형성되어 있고, 가스 급배기 유닛(2)의 하면은, 회전 테이블(12)의 상면에 근접함과 함께 대향하고 있다.
가스 급배기 유닛(2)은, 예를 들어 알루미늄에 의해 구성되고, 그 하면에는, 토출부를 이루는 가스 토출구(21), 배기구(22) 및 퍼지 가스 토출구(23)가 개구되어 있다. 도면 중에서의 식별을 용이하게 하기 위해서, 도 5에서는, 배기구(22) 및 퍼지 가스 토출구(23)에 다수의 도트를 찍어 도시하고 있다. 가스 토출구(21)는, 가스 급배기 유닛(2)의 하면의 주연부보다도 내측의 부채 형상 영역(24)에 다수 배열되어 있다. 이 가스 토출구(21)는, 성막 처리 시에 있어서의 회전 테이블(12)의 회전 중에 DCS 가스를 하방으로 샤워 형상으로 토출하여, 웨이퍼(W)의 표면 전체에 공급한다.
이 부채 형상 영역(24)에서는, 회전 테이블(12)의 중앙측으로부터 회전 테이블(12)의 주연측을 향해서, 3개의 구역(24A, 24B, 24C)이 설정되어 있다. 각각의 구역(24A), 구역(24B), 구역(24C)에 설치되는 가스 토출구(21)의 각각에 독립해서 DCS 가스를 공급할 수 있도록, 가스 급배기 유닛(2)에는 서로 구획된 가스 유로(25A, 25B, 25C)가 설치되어 있다. 각 가스 유로(25A, 25B, 25C)의 하류단은, 각각 가스 토출구(21)로서 구성되어 있다.
그리고, 가스 유로(25A, 25B, 25C)의 각 상류측은, 각각 배관을 통해서 DCS 가스의 공급원(26)에 접속되어 있고, 각 배관에는 밸브 및 매스 플로우 컨트롤러에 의해 구성되는 가스 공급 기기(27)가 개재 설치되어 있다. 가스 공급 기기(27)에 의해, DCS 가스 공급원(26)으로부터 공급되는 DCS 가스의 각 가스 유로(25A, 25B, 25C)에서의 하류측에 대한 공급·단절 및 유량이 제어된다. 또한, 후술하는 가스 공급 기기(27) 이외의 각 가스 공급 기기도, 가스 공급 기기(27)와 마찬가지로 구성되어, 하류측에 대한 가스의 공급·단절 및 유량을 제어한다.
계속해서, 상기 배기구(22) 및 퍼지 가스 토출구(23)에 대해서 설명한다. 배기구(22) 및 퍼지 가스 토출구(23)는, 부채 형상 영역(24)(도 5 참조)을 둘러쌈과 함께 회전 테이블(12)의 상면에 대향하도록, 가스 급배기 유닛(2)의 하면의 주연부에 환형으로 개구되어 있고, 퍼지 가스 토출구(23)가 배기구(22)의 외측에 위치하고 있다. 회전 테이블(12) 상에서의 배기구(22)의 내측 영역은, 웨이퍼(W)의 표면에 대한 DCS의 흡착이 행하여지는 원료 가스 공급 영역인 흡착 영역(R0)을 구성한다. 퍼지 가스 토출구(23)는, 회전 테이블(12) 상에 퍼지 가스로서 예를 들어 Ar(아르곤) 가스를 토출한다.
성막 처리 중에 있어서, 가스 토출구(21)로부터의 원료 가스의 토출, 배기구(22)로부터의 배기 및 퍼지 가스 토출구(23)로부터의 퍼지 가스의 토출이 함께 행하여진다. 그에 의해, 도 4 중에 화살표로 나타낸 바와 같이 회전 테이블(12)을 향해서 토출된 원료 가스 및 퍼지 가스는, 회전 테이블(12)의 상면을 배기구(22)를 향하게 해서, 당해 배기구(22)로부터 배기된다. 이렇게 퍼지 가스의 토출 및 배기가 행해짐으로써, 흡착 영역(R0)의 분위기는 외부의 분위기로부터 분리되어, 당해 흡착 영역(R0)에 한정적으로 원료 가스를 공급할 수 있다. 즉, 흡착 영역(R0)에 공급되는 DCS 가스와, 후술하는 바와 같이 흡착 영역(R0)의 외부에 공급되는 가스 및 가스의 활성종이 혼합되는 것을 억제할 수 있다. 이렇게 가스 급배기 유닛(2)은, 원료 가스를 회전 테이블(12)에 공급하는 원료 가스 공급부와, 흡착 영역(R0)의 분위기와 흡착 영역(R0)의 외측 분위기를 분리하는 분리 기구를 구성한다.
도 4 중 23A, 23B는, 각각 가스 급배기 유닛(2)에 설치되는 서로 구획된 가스 유로이며, 상기 원료 가스의 유로(25A 내지 25C)에 대해서도 각각 구획되어 설치되어 있다. 가스 유로(23A)의 상류단은 배기구(22), 가스 유로(23A)의 하류단은 배기 장치(28)에 각각 접속되어 있고, 이 배기 장치(28)에 의해, 배기구(22)로부터 배기를 행할 수 있다. 또한, 가스 유로(23B)의 하류단은 퍼지 가스 토출구(23), 가스 유로(23B)의 상류단은 Ar 가스의 공급원(29)에 각각 접속되어 있다. 가스 유로(23B)와 Ar 가스 공급원(29)을 접속하는 배관에는, 가스 공급 기기(20)가 개재 설치되어 있다.
도 1 내지 도 3으로 돌아가서, 플라스마 형성 유닛(3B)에 대해 설명한다. 플라스마 형성 유닛(3B)은, 플라스마 형성용 가스를 회전 테이블(12) 상에 공급함과 함께, 이 가스에 마이크로파를 공급하여, 회전 테이블(12) 상에 플라스마를 발생시킨다. 플라스마 형성 유닛(3B)은, 상기 마이크로파를 공급하기 위한 안테나(31)를 구비하고 있고, 당해 안테나(31)는, 유전체판(32)과 금속제의 도파관(33)을 포함한다.
유전체판(32)은, 평면으로 보아 회전 테이블(12)의 중앙측으로부터 주연측을 향함에 따라서 넓어지는 대략 부채 형상으로 형성되어 있다. 진공 용기(11) 상부재(11B)에는 상기 유전체판(32)의 형상에 대응하도록, 대략 부채 형상의 관통구가 설치되어 있고, 당해 관통구의 하단부의 내주면은 관통구의 중심부측으로 약간 돌출되어, 지지부(34)를 형성하고 있다. 상기 유전체판(32)은 이 관통구를 상측으로부터 막고, 회전 테이블(12)에 대향하도록 설치되어 있고, 유전체판(32)의 주연부는 지지부(34)에 지지되어 있다. 즉, 유전체판(32)은 진공 용기(11)의 천장판을 구성한다.
도파관(33)은 유전체판(32) 상에 설치되어 있고, 상부재(11B) 상에 연장되는 내부 공간(35)을 구비한다. 도면 중 36은, 도파관(33)의 하부측을 구성하는 슬롯판이며, 유전체판(32)에 접하도록 설치되고, 복수의 슬롯 구멍(36A)을 갖고 있다. 도파관(33)의 회전 테이블(12)의 중앙측의 단부는 막혀 있고, 회전 테이블(12)의 주연부측의 단부에는, 마이크로파 발생기(37)가 접속되어 있다. 마이크로파 발생기(37)는, 예를 들어 약 2.45GHz의 마이크로파를 도파관(33)에 공급한다. 이 마이크로파는, 슬롯판(36)의 슬롯 구멍(36A)을 통과해서 유전체판(32)에 이르고, 후술하는 가스 인젝터 및 노즐로부터 유전체판(32)의 하방으로 토출된 가스에 공급되어, 당해 유전체판(32)의 하방에 플라스마를 형성할 수 있다. 이렇게 유전체판(32)의 하방의 대략 부채 형상의 영역은 플라스마 발생 영역을 이루고, R2로서 나타낸다.
도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 플라스마 형성 유닛(3B)의 상기 지지부(34)(도 3에서는 도시하고 있지 않음)에서는, 회전 테이블(12)의 중심부측에 노즐(41)이 회전 테이블(12)의 둘레 방향을 따라 예를 들어 2개 설치되어 있다. 각 노즐(41)은 회전 테이블(12)의 주연부측으로 수평으로 후술하는 NF3 가스를 토출하도록 구성되어 있다. 또한 상기 지지부(34)에서의 회전 테이블(12)의 주연부측에는, 노즐(42)이 회전 테이블(12)의 둘레 방향을 따라 예를 들어 3개 설치되어 있고, 각 노즐(42)은 회전 테이블(12)의 중심부측에 수평으로 NF3 가스를 토출하도록 구성되어 있다.
도 3 중, 43은 클리닝 가스인 NF3 가스의 공급원이며, NF3 가스 공급원(43)과 노즐(41)을 접속하는 배관에는 가스 공급 기기(44)가, NF3 가스 공급원(43)과 노즐(42)을 접속하는 배관에는 가스 공급 기기(45)가 각각 개재 설치되어 있다. 이 예에서는 플라스마 발생 영역(R2)은, 클리닝 영역에 상당한다.
또한, 플라스마 형성 유닛(3A, 3C)은, 상기 플라스마 형성 유닛(3B)과 마찬가지로 구성되어 있고, 플라스마 형성 유닛(3A, 3C)에서의 플라스마 발생 영역(R2)에 상당하는 영역에 대해서는, 플라스마 발생 영역(R1, R3)으로서 각각 나타내고 있다. 따라서, 회전 테이블(12)의 회전 방향으로 서로 다른 위치에, 플라스마 발생 영역(R1 내지 R3)이 각각 설치되어 있다. 그리고, 플라스마 형성 유닛(3A, 3B, 3C)으로부터 공급되는 마이크로파에 의해, 플라스마 발생 영역(R1, R2, R3)에 개별로 플라스마가 형성된다. 즉, 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C) 중 하나는, R1 내지 R3 중 당해 플라스마 형성 유닛에 대응하는 하나의 플라스마 발생 영역에만 플라스마를 형성하고, 다른 두 플라스마 발생 영역에는 플라스마를 형성하지 않는다. 따라서, 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)은, 회전 테이블(12) 상의 일부 영역에 각각 한정적으로 플라스마를 형성한다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(12)의 회전 방향으로 보아, 플라스마 발생 영역(R1)의 하류측의 단부, 플라스마 발생 영역(R3)의 하류측 단부에는 각각 가스 인젝터(51, 53)가 설치되어 있다. 도 6은 성막 장치(1)의 둘레 방향을 따른 개략적인 종단 측면도이며, 이 도 6도 참조하면서 설명한다. 또한, 도 6 중의 점선의 화살표는, 성막 처리 시에 있어서 각 가스 인젝터(51, 53)로부터 토출되는 가스의 흐름을 나타내고 있다.
가스 인젝터(51, 53)는, 예를 들어 선단측이 폐쇄된 가늘고 긴 관형체로서 구성되고, 진공 용기(11)의 측벽으로부터 중앙부 영역을 향해서 수평으로 신장되어, 회전 테이블(12) 상의 웨이퍼(W)의 통과 영역과 교차하도록 각각 설치되어 있다. 그리고, 가스 인젝터(51, 53)에는, 그 길이 방향을 따라서 가스의 토출구(50)가 다수, 가로 방향으로 개구되어 있다. 회전 테이블(12)의 회전 방향으로 보아, 가스 인젝터(51)는 플라스마 발생 영역(R1)의 상류측을 향하도록 당해 플라스마 발생 영역(R1)에 가스를 토출하고, 가스 인젝터(53)는 플라스마 발생 영역(R2)의 상류측을 향하도록 당해 플라스마 발생 영역(R2)에 가스를 토출한다.
도 2 중 501은, 가스 인젝터(51)에 접속되는 배관이며, 그 상류측은 가스 공급 기기(503)를 거쳐서 H2(수소) 가스 공급원(54)에 접속되어 있다. 도 2 중 511은 가스 인젝터(53)에 접속되는 배관이며, 배관(511)의 상류측은 가스 공급 기기(512)를 거쳐서 NH3 가스 공급원(56)에 접속되어 있다. 또한, 가스 공급 기기(512)의 하류측에서 배관(511)에는 배관(515)의 하류단이 각각 접속되어 있다. 배관(515)의 상류단은 가스 공급 기기(516)를 거쳐서 H2 가스 공급원(54)에 접속되어 있다. 따라서, 가스 인젝터(51)로부터는 H2 가스가 토출되고, 이 H2 가스는 SiN막의 개질용 가스이다. 그리고, 가스 인젝터(53)로부터는 NH3 가스 및 H2 가스가 토출된다. 이 H2는 상기와 같이 개질용 가스이며, NH3 가스는 웨이퍼(W)에 흡착된 DCS를 질화하기 위한 반응 가스이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 플라스마 발생 영역(R2)과 플라스마 발생 영역(R3)의 사이에는 분리 영역(60)이 설치되어 있다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 이 분리 영역(60)의 천장면은, 플라스마 발생 영역(R2) 및 플라스마 발생 영역(R3)의 각각의 천장면보다도 낮게 설정되어 있다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이 분리 영역(60)은 평면적으로 보아, 회전 테이블(12)의 중앙측으로부터 주연측을 향함에 따라서 회전 테이블(12)의 둘레 방향으로 넓어지는 부채 형상으로 형성되어 있고, 그 하면은 회전 테이블(12)의 상면에 대향함과 함께 근접하여, 분리 영역(60)과 회전 테이블(12)의 사이의 컨덕턴스가 억제되어 있다. 이 분리 영역(60)은, 당해 분리 영역(60)에 대하여 회전 테이블(12)의 회전 방향 하류측에 공급되는 NH3 가스가, 분리 영역(60)에 대하여 회전 방향 상류측에 공급되는 H2 가스와 혼합되어 희석되는 것을 억제하기 위해서 설치되어 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이 회전 테이블(12)의 외측이며, 당해 회전 테이블(12)의 회전 방향으로 보아, 플라스마 발생 영역(R1)의 상류측 단부, 플라스마 발생 영역(R2)의 하류측 단부 및 플라스마 발생 영역(R3)의 상류측 단부 각각에 면하는 위치에는, 제1 배기구(61), 제2 배기구(62) 및 제3 배기구(63)가 각각 개구되어 있다. 도면 중 64는 배기 장치이며, 진공 펌프 등에 의해 구성되고, 배기관을 통해서 제1 배기구(61), 제2 배기구(62) 및 제3 배기구(63)에 접속되어 있다. 배기관에 설치되는 도시하지 않은 압력 조정부에 의해 각 배기구(61 내지 63)에 의한 배기량이 조정됨으로써, 진공 용기(11) 내의 진공도가 조정된다.
도 1에 도시한 바와 같이 성막 장치(1)에는, 컴퓨터로 이루어지는 제어부(10)가 설치되어 있고, 제어부(10)에는 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램에 대해서는, 성막 장치(1)의 각 부에 제어 신호를 송신해서 각 부의 동작을 제어하여, 후술하는 처리가 실행되도록 스텝 군이 짜여 있다. 구체적으로는, 회전 기구(13)에 의한 회전 테이블(12)의 회전수, 각 가스 공급 기기에 의한 각 가스의 유량 및 공급·단절, 각 배기 장치(28, 64)에 의한 배기량, 마이크로파 발생기(37)로부터의 안테나(31)에 대한 마이크로파의 공급·단절, 히터(15)로의 급전 등이, 프로그램에 의해 제어된다. 히터(15)로의 급전의 제어는, 즉 웨이퍼(W)의 온도 제어이며, 배기 장치(64)에 의한 배기량의 제어는, 즉 진공 용기(11) 내의 압력 제어이다. 이 프로그램은, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, DVD, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되어, 제어부(10)에 인스톨된다.
이하, 성막 장치(1)에 의한 성막 처리와, 클리닝에 대해서, 도 7, 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 7, 도 8은, 진공 용기(11) 내에 공급되는 각 가스의 흐름을 화살표에 의해 나타낸 설명도이다.
우선, 기판 반송 기구에 의해 6매의 웨이퍼(W)가, 회전 테이블(12)의 각 오목부(14)에 이미 설명한 바와 같이 승강 핀의 승강을 수반해서 전달된다. 이어서 진공 용기(11)의 반송구(16)에 설치되는 게이트 밸브를 폐쇄하여, 당해 진공 용기(11) 내를 기밀하게 한다. 오목부(14)에 적재된 웨이퍼(W)는, 히터(15)에 의해 예를 들어 500℃ 이상, 보다 구체적으로는 550℃로 가열된다. 그리고, 제1 내지 제3 배기구(61, 62, 63)로부터의 배기에 의해, 진공 용기(11) 내가 소정 압력의 진공 분위기로 됨과 함께, 회전 테이블(12)이 예를 들어 백색의 화살표로 나타낸 바와 같이 시계 방향으로 소정 회전수로 회전한다.
그리고, 가스 인젝터(51)로부터 H2 가스가 플라스마 발생 영역(R1)에 공급되고, 가스 인젝터(53)로부터 NH3 가스 및 H2 가스가 플라스마 발생 영역(R3)에 공급된다. 이렇게 각 가스가 공급되는 한편, 플라스마 형성 유닛(3A, 3C)의 마이크로파 발생기(37)로부터 플라스마 발생 영역(R1, R3)에 각각 마이크로파가 공급된다. 이 마이크로파에 의해 플라스마 발생 영역(R1)에 H2 가스의 플라스마(P1)가 형성되고, 플라스마 발생 영역(R3)에 H2 가스 및 NH3 가스의 플라스마(P3)가 형성된다. 또한, 가스 급배기 유닛(2)에서는 가스 토출구(21)로부터 DCS 가스, 퍼지 가스 토출구(23)로부터 Ar 가스가 각각 토출됨과 함께, 배기구(22)로부터 배기가 행하여진다. 도 7은, 이렇게 각 부에 가스가 공급됨과 함께 플라스마(P1, P3)가 형성된 상태를 나타내고 있다.
회전 테이블(12)의 회전에 의해, 웨이퍼(W)가 흡착 영역(R0)에 위치하면, DCS 가스가 당해 웨이퍼(W)의 표면에 공급되어 흡착된다. 웨이퍼(W)의 회전 초기에 있어서는, DCS가 흡착된 부위는 NH3와 반응하고 있지 않으므로, 그대로 플라스마 발생 영역(R1)을 통과한다. 또한 회전 테이블(12)이 회전하여, 웨이퍼(W)가 플라스마 발생 영역(R3)에 이르면, 웨이퍼(W) 상에 흡착되어 있는 DCS와 NH3가 반응해서 반응 생성물인 SiN이 생성됨과 함께, 당해 플라스마 발생 영역(R3)에 공급되어 있는 H2 가스가 플라스마화해서 생성된 수소의 활성종에 의해 웨이퍼(W) 상에 남아있는 Cl(염소)이 제거된다.
플라스마 발생 영역(R3)을 통과한 웨이퍼(W) 상의 부위에는, 다시 흡착 영역(R0)에서 DCS가 흡착되고, 또한 플라스마 발생 영역(R1)에서 웨이퍼(W) 상의 분자단으로부터 Cl이 제거된다.
이렇게 해서 회전 테이블(12)의 회전이 계속되어, 웨이퍼(W)가 흡착 영역(R0), 플라스마 발생 영역(R1), 플라스마 발생 영역(R3)을 순서대로, 반복해서 복수회 통과함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 SiN이 퇴적해서 당해 SiN막의 막 두께가 증대됨과 함께, 당해 SiN막의 개질이 진행된다. 이 SiN막의 개질에 대해서 구체적으로 설명하면, 막의 표면에 포함되는 DCS 가스에서 유래되는 Cl(염소)이 H2 가스의 활성종의 작용에 의해 막으로부터 탈리됨과 함께, 이 탈리된 부위에 NH3가 흡착되어, 막을 구성하는 Si가 질화되어, 보다 순수한(치밀한) 질화막이 형성된다. 또한, 회전 테이블(12)의 표면(상면)에서도, 흡착 영역(R0)에서 DCS 가스가 흡착되어, 플라스마(P1, P3)에 노출됨으로써, 웨이퍼(W)의 표면과 마찬가지로 SiN막이 성막된다.
그리고, SiN막의 막 두께가 원하는 크기로 되면, 가스 급배기 유닛(2)에서의 각 가스의 토출 및 배기가 정지된다. 한편, 가스 인젝터(51, 53)로부터의 각 가스의 토출이 정지됨과 함께, 플라스마 발생 영역(R1, R3)으로의 마이크로파의 공급이 정지되어, 플라스마(P1, P3)의 형성이 정지된다. 그 후, 게이트 밸브가 개방되고, 웨이퍼(W)는 도시하지 않은 기판 반송 기구에 의해 진공 용기(11)의 외부로 반출된다.
이러한 성막 처리가 예를 들어 소정 횟수, 반복해서 행하여지면, 진공 용기(11) 내에 웨이퍼(W)가 반입되지 않은 상태에서 클리닝이 개시된다. 우선, 히터(15)에 의한 회전 테이블(12)의 가열이 정지되고, 회전 테이블(12)이 소정의 회전수로 회전하는 상태가 된다. 그 후, 플라스마 형성 유닛(3B)의 노즐(41, 42)로부터 NF3 가스가 토출됨과 함께, 플라스마 형성 유닛(3B)의 마이크로파 발생기(37)로부터 플라스마 발생 영역(R2)에 마이크로파가 공급되어, 당해 플라스마 발생 영역(R2)에 NF3 가스의 플라스마(P2)가 형성된다. 또한, 플라스마 발생 영역(R1, R3)에서는 플라스마가 형성되지 않는다. 그리고, 플라스마화 후에 실활한 가스에 대해서는, 각 배기구(61 내지 63)로부터 제거된다. 도 8은, 이렇게 각 부에 가스가 공급됨과 함께 플라스마 발생 영역(R2)에 플라스마(P2)가 형성된 상태를 도시하고 있다.
플라스마(P2)에 노출됨으로써, 회전 테이블(12)의 표면에 성막된 SiN막이 제거되고, 클리닝이 진행된다. 또한, 플라스마화되지 않은 NF3 가스는 활성이 낮기 때문에, 클리닝은, 플라스마 발생 영역(R2)에서만 행하여진다. 플라스마(P2)의 형성 개시부터 회전 테이블(12)이 1회전 이상 회전하여, 회전 테이블(12)의 표면 전체로부터 SiN막이 제거되면, 각 노즐(41, 42)로부터의 NF3 가스의 토출 및 플라스마 발생 영역(R2)에 대한 마이크로파의 공급이 정지되고, 클리닝이 종료된다. 그 후, 새롭게 웨이퍼(W)가 진공 용기(11)에 반송되어, 앞서 서술한 웨이퍼(W)의 성막 처리가 재개된다.
여기서, 플라스마 발생 영역(R2)에만 NF3 가스의 플라스마를 형성해서 상기 클리닝을 행하는 이유에 대해 설명한다. NF3 가스의 플라스마를 형성하면, 이 플라스마에 노출되는 천장판에, 당해 NF3 가스를 구성하는 F가 당해 플라스마의 작용에 의해 도핑된다. 따라서, 가령 상기 클리닝을, 플라스마 발생 영역(R1 내지 R3)의 모든 영역에 마이크로파를 공급해서 플라스마를 형성해서 행한다고 했을 경우, 이들 플라스마 발생 영역(R1 내지 R3)의 각 천장판에 F가 도핑되어버린다. 그리고,이 클리닝 후의 성막 처리 시에, 플라스마 발생 영역(R1, R3)에서 플라스마(P1, P3)가 각각 형성되면, 이 플라스마(P1, P3)의 작용에 의해, 천장판에 도핑된 F가 플라스마 발생 영역(R1, R3)에 공급되어, H2 가스의 플라스마와 반응해서 HF가 된다. 그에 의해, 당해 H2 가스의 플라스마에 의한 SiN막의 개질 작용이 약해져버려, 당해 SiN막의 막질이 저하되어버린다. 또한, SiN막에 F가 혼입됨으로써도, 당해 막질이 저하되어버린다. 또한 상기와 같이 SiN막의 Cl과 H2 가스의 플라스마가 반응함으로써, NH3의 SiN막에 대한 흡착이 재촉되지만, H2 가스의 플라스마가 F와 반응함으로써, H2 가스의 플라스마가 HF로 된다. 이에 의해 NH3의 흡착이 억제되어버리므로, SiN막의 막 두께가 저하되어버린다.
그래서 상기한 바와 같이, 성막 처리 시에는 플라스마를 형성하지만, 클리닝 시에는 플라스마를 형성하지 않는 플라스마 발생 영역(R1, R3)과, 성막 처리 시에는 플라스마를 형성하지 않지만, 클리닝 시에는 플라스마를 형성하는 플라스마 발생 영역(R2)을 설치하고 있다. 따라서, 클리닝에 의해 플라스마 발생 영역(R2)의 천장판에 도핑된 F가, 성막 처리 시에 웨이퍼(W)에 공급되는 것을 피할 수 있고, 이 때문에 상기와 같은 막질 및 막 두께의 저하를 방지할 수 있다.
상기와 같이 성막 장치(1)에 의하면, 회전 테이블(12) 상에 있어서, 질화를 행하기 위한 플라스마 발생 영역(R3), 개질을 행하기 위한 플라스마 발생 영역(R1)으로부터, 회전 테이블(12)의 회전 방향으로 이격된 위치에 클리닝용 플라스마 발생 영역(R2)이 설치된다. 따라서 진공 용기(11)의 천장판에 잔류하는 클리닝 가스 중의 F가, 클리닝 후의 성막 처리에서 웨이퍼(W)에 형성되는 SiN막에 혼입되거나, Si와 NH3의 반응을 저해하거나 하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, SiN막의 막 두께 및 막질이 이상해지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 H2에 의한 개질 작용의 효과는 온도 의존성이 있어, 웨이퍼(W)를 500℃ 이상에서 성막할 때 SiN막의 막질에 비교적 크게 영향을 준다. 따라서 성막 처리를 500℃ 이상에서 행하는 경우에, 상기와 같이 플라스마 발생 영역(R2)에서만 클리닝을 행하는 방법이 특히 유효하다.
또한 H2 가스를 플라스마화해서 SiN막의 개질을 행하기 위한 플라스마 발생 영역(R1), 클리닝을 행하기 위한 플라스마 발생 영역(R2), 반응 가스인 NH3 가스를 플라스마화하는 플라스마 발생 영역(R3)에 대해서, 회전 테이블(12)의 회전 방향의 배치 레이아웃에 대해서는, 상술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 회전 테이블(12)이 시계 방향으로 회전하는 것으로 하면, 가스 급배기 유닛(2)의 하류측에서, 회전 테이블(12)의 회전 방향으로 플라스마 발생 영역(R1, R3, R2)을 이 순서로 배치해도 되고, 또는 플라스마 발생 영역(R2, R1, R3)을 이 순서로 배치해도 된다.
플라스마 발생 영역(R3)에서 행하는 처리로서는 질화에 한정되지 않는다. 예를 들어 가스 노즐로부터는 NH3 가스 대신에 O2(산소) 가스 등의 산화 가스를 토출하여, 당해 산화 가스를 플라스마화함으로써 SiO2(산화 실리콘)막을 성막해도 된다.
상술한 예에서는, 클리닝 가스로서 NF3 가스를 사용하여, 플라스마 형성 유닛(3B)을 사용해서 NF3 가스를 플라스마화하였지만, 클리닝 가스로서 ClF3 가스(삼불화염소)를 사용함과 함께 플라스마 형성 유닛(3B)을 사용하는 대신에, 클리닝 처리 분위기를 예를 들어 300 내지 500℃로 가열하도록 해도 된다. 이 경우, 클리닝 시에 있어서는 회전 테이블(12)을 300 내지 500℃로 가열함으로써 행하여진다. 이 경우에도 상술한 실시 형태와 마찬가지의 효과가 있다. 또한 원료 가스 공급 영역(흡착 영역(R0))과 클리닝 가스 공급 영역으로 나눔으로써, 이미 설명한 가스 급배기 유닛(2)의 재질의 부식에 대해서 고려할 필요가 없으므로, 가스 급배기 유닛(2)의 재질의 선정의 자유도가 높다는 이점이 있다. 또한 상술한 예에서는, 회전 테이블(12) 상에서 NF3 가스를 플라스마화해서 클리닝을 행하고 있지만, 그렇게 클리닝을 행하는 것에 한정되지는 않는다. 예를 들어 진공 용기(11)의 외부에 설치된 플라스마 발생 기구에 의해 NF3 가스를 플라스마화하고, 이 플라스마화 된 NF3 가스를 당해 플라스마 발생 기구와 진공 용기(11)를 접속하는 가스 공급로를 통해서, 회전 테이블(12) 상에서의 상기 플라스마 형성 영역(R1, R3)으로부터 회전 방향으로 이격된 영역에 공급함으로써 클리닝을 행해도 된다. 즉, 리모트 플라스마에 의해 클리닝을 행하도록 해도 된다.
[평가 시험]
이하, 본 발명에 관련해서 행하여진 평가 시험에 대해서 설명한다.
(평가 시험 1)
평가 시험 1에서는, 본 발명의 성막 장치에 대하여 성능을 비교하기 위한 비교 장치를 사용해서 시험을 행하였다. 비교 장치가 도 2 등에 도시한 실시 형태의 장치의 사용 방법과 상이한 점은,
·성막 시에 플라스마 발생 영역(R2)에서도 H2 가스를 공급해서 플라스마화하여, SiN막의 개질을 행한 것,
·클리닝 시에, 플라스마 발생 영역(R1 내지 R3) 모두에서 클리닝 가스를 플라스마화해서 클리닝을 행한 것
에 있다.
먼저 클리닝을 1회도 행하지 않은 상태에서, 하기의 프로세스 조건에 의해 성막 처리를 행해서 두께가 21.9nm인 SiN막을 얻었다.
프로세스 온도: 450℃, 회전 테이블(12)의 회전수: 20rpm, 프로세스 압력: 266Pa, 플라스마 발생 영역(R1/R3)의 H2 가스의 유량: 3000/5000sccm, 플라스마 발생 영역(R3)의 NH3 가스의 유량: 400sccm, 플라스마 발생 영역(R1/R3)의 공급 전력: 2500W
또한, 가스 급배기 유닛(2)의 DCS 가스의 유량에 대해서는, 회전 테이블(12)의 직경 방향으로 3개로 구획하고, 회전 테이블(12)의 중앙부측의 구획으로부터 외측의 구획을 향해서, 순차 유량이 많아지도록 설정하고, 3개의 구획 중 가운데의 구획 유량을 400sccm으로 설정하였다. 또한 성막 처리 시간에 대해서는, 목표 막 두께가 22nm가 되도록 설정하였다.
그리고 성막 처리를 행한 후, 제1회째의 클리닝을 행하고, 그 후에 성막 처리를 연속해서 행하였다. 그 후 제2회째의 클리닝을 행하고, 그 후에 성막 처리를 연속해서 행하였다. 각 성막 처리에서의 SiN막의 막 두께의 추이를 도 9에 나타내었다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 클리닝 후에 있어서의 첫회의 성막 처리에 의해 얻어진 SiN막의 막 두께는 작고, 그 후에 성막 처리를 거듭함으로써 서서히 막 두께가 커져 간다. 실제로 행한 평가 시험에서는, 도 9의 우측 끝에 위치하는 성막 처리에 이어서 30회의 성막 처리를 행하여, 약 21.0nm 부근에서 막 두께가 안정되어 있음을 파악하였다. 따라서, 클리닝을 행한 후의 성막 처리에 의해 얻어진 SiN막의 막 두께는 성막 처리의 횟수를 거듭해도, 클리닝을 행하기 전에 성막했을 때의 막 두께 21.9nm로 돌아가지 않고, 도중에 이미 설명한 처리를 끼워 넣어도, 목표 막 두께보다도 대략 1nm 얇은 막 두께에서 안정되었다.
또한 각 성막 처리에서의 SiN막의 막질의 추이를 도 10에 도시한다. 막질의 지표로서는, 소정 농도의 불화수소수에 SiN막을 침지했을 때의 에칭 속도에 대해 소정 막의 에칭 속도를 기준으로 해서 규격화한 값을 사용하고 있다. 또한 에칭 속도는, 웨이퍼 상의 소정의 복수의 포인트의 평균값을 사용하고 있다. 따라서 도 10의 종축의 값이 작을수록, 에칭 속도가 작고, 양질의 막인 것을 나타내고 있다. 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 클리닝을 행한 후의 성막 처리에 의해 얻어진 SiN막의 막질은, 클리닝을 행하지 않고 성막했을 때의 막질로는 돌아가지 않는다.
(평가 시험 2)
평가 시험 1에서, 비교 장치를 사용해서 제1회째의 클리닝 후에 행한 성막 처리에 의해 얻어진 SiN막에 대해서, H(수소), O(산소), Cl(염소), F(불소) 및 C(탄소)의 각 원소 농도를 2차 이온 질량 분석법(SIMS)에 의해 조사하였다. 결과는 도 11에 도시하는 바와 같다. 도 11 중, 점선은, 제1회째의 클리닝 전에 행한 성막 처리에 의해 얻어진 SiN막 중의 각 원소 농도를 나타내고 있다.
이 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 클리닝 후의 제1회째의 성막에 의해 얻어진 SiN막 내의 F 농도는, 클리닝 전의 성막에 의해 얻어진 SiN막 내의 F 농도보다도 상당히 높게 되어 있다. 그 후, 성막 처리의 횟수를 증가시켜 감으로써, SiN막 내의 F 농도는 낮아져 가지만, 클리닝 전의 성막에 의해 얻어진 SiN막 내의 F 농도의 4배 정도에서 안정되게 된다. O, Cl, C에 대해서도 클리닝을 행함으로써 농도가 높아지지만, 그 후, 성막 처리의 횟수를 증가시켜 감으로써, 클리닝 전의 농도로 돌아갔다.
이상의 평가 시험 1, 2로부터, 성막 처리 시에 플라스마를 발생시키는 영역(R1 내지 R3)에 있어서, 클리닝 가스를 플라스마화해서 클리닝을 행하면, 클리닝 후의 성막 처리에 의해 얻어진 SiN막은, 막 두께가 얇아지고, 막질이 저하되고, F 농도가 높아짐을 알 수 있다.
1 : 성막 장치 11 : 진공 용기
11A : 용기 본체 11B : 상부재
12 : 회전 테이블 16 : 반송구
2 : 가스 급배기 유닛 R0 : 흡착 영역(원료 가스 공급 영역)
3A 내지 3C : 플라스마 형성 유닛 31 : 안테나
32 : 유전체
R2 : 플라스마 발생 영역(클리닝 영역)
R1, R3 : 플라스마 발생 영역 41, 42 : 노즐
51, 53 : 가스 인젝터 61 내지 63 : 배기구

Claims (10)

  1. 진공 용기 내에서 회전 테이블에 배치된 기판을 당해 회전 테이블에 의해 공전시키고, 원료 가스 및 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성하는 반응 가스를 기판에 교대로 복수회 공급하여, 기판 상에 반응 생성물을 퇴적해서 성막을 행하는 성막 장치에 있어서,
    원료 가스를 기판에 공급하는 원료 가스 공급 영역과,
    상기 원료 가스 공급 영역에 대하여 회전 테이블의 회전 방향으로 이격된 위치에서 플라스마를 발생시키는 하나 이상의 플라스마 발생 영역과,
    기판에 대하여 성막이 행하여지지 않고 있을 때, 상기 플라스마 발생 영역 및 상기 원료 가스 공급 영역에 대하여 상기 회전 방향으로 이격된 영역에서, 상기 회전 테이블에 클리닝 가스를 공급해서 당해 회전 테이블을 클리닝하는 클리닝 영역을 포함하고,
    상기 플라스마 발생 영역 중 적어도 하나는, 상기 반응 가스를 플라스마화해서 플라스마를 발생시키는 영역인 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상의 반응 생성물의 개질을 행하기 위한 개질 가스를 플라스마화해서 플라스마를 발생시키는 플라스마 발생 영역을 더 포함하는 성막 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 개질 가스는, 수소 가스를 포함하는 성막 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원료 가스는 실리콘을 포함하고,
    상기 반응 가스는 질소 함유 가스이며,
    상기 기판 상에 성막되는 막은, 질화 실리콘막인 성막 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클리닝 영역은, 상기 클리닝 가스를 플라스마화해서 상기 회전 테이블에 공급하는 영역인 성막 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클리닝 가스는, 불소를 포함하는 성막 장치.
  7. 진공 용기 내에서 회전 테이블에 배치된 기판을 당해 회전 테이블에 의해 공전시키고, 원료 가스 공급 영역에서 원료 가스를 기판에 공급해서 기판에 흡착시키는 스텝과, 상기 원료 가스 공급 영역에 대하여 회전 테이블의 회전 방향으로 이격된 하나 이상의 플라스마 발생 영역에서 기판에 대하여 처리를 행하는 스텝을 복수회 반복함으로써, 원료 가스와 반응 가스를 반응시켜 생성되는 반응 생성물로 이루어지는 박막을 성막하는 공정과,
    이어서, 상기 회전 테이블을 회전시킴과 함께, 상기 플라스마 발생 영역 및 상기 원료 가스 공급 영역에 대하여 상기 회전 방향으로 이격된 영역에서, 회전 테이블에 클리닝 가스를 공급해서 박막을 제거하는 공정을 포함하고,
    상기 플라스마 발생 영역 중 적어도 하나는, 상기 반응 가스를 플라스마화해서 플라스마를 발생시키는 영역인 성막 장치의 클리닝 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판 상의 반응 생성물의 개질을 행하기 위한 개질 가스를 플라스마화해서 플라스마를 발생시키는 플라스마 발생 영역을 더 포함하는 성막 장치의 클리닝 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 클리닝을 공급하는 영역은, 상기 클리닝 가스를 플라스마화해서 상기 회전 테이블에 공급하는 영역인 성막 장치의 클리닝 방법.
  10. 진공 용기 내에서 회전 테이블에 배치된 기판을 당해 회전 테이블에 의해 공전시키고, 원료 가스 및 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성하는 반응 가스를 기판에 교대로 복수회 공급하여, 기판 상에 반응 생성물을 퇴적해서 성막을 행하는 성막 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 기억 매체에 있어서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 제7항 또는 제8항에 기재된 클리닝 방법을 실행하도록 스텝이 짜여 있는 기억 매체.
KR1020180064784A 2017-06-13 2018-06-05 성막 장치, 성막 장치의 클리닝 방법 및 기억 매체 KR102400746B1 (ko)

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