KR20190047616A - 성막 장치 및 성막 장치의 운전 방법 - Google Patents

성막 장치 및 성막 장치의 운전 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190047616A
KR20190047616A KR1020180127257A KR20180127257A KR20190047616A KR 20190047616 A KR20190047616 A KR 20190047616A KR 1020180127257 A KR1020180127257 A KR 1020180127257A KR 20180127257 A KR20180127257 A KR 20180127257A KR 20190047616 A KR20190047616 A KR 20190047616A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
rotary table
film forming
temperature
processing vessel
Prior art date
Application number
KR1020180127257A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102353111B1 (ko
Inventor
히데오미 하네
겐타로 오시모
시몬 오츠키
다케시 오야마
히로아키 이케가와
준 오가와
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20190047616A publication Critical patent/KR20190047616A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102353111B1 publication Critical patent/KR102353111B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4408—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C23C16/4554—Plasma being used non-continuously in between ALD reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
    • C23C16/45551—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction for relative movement of the substrate and the gas injectors or half-reaction reactor compartments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02211—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound being a silane, e.g. disilane, methylsilane or chlorosilane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68771—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting more than one semiconductor substrate

Abstract

본 발명은, 처리 용기 내에 적재된 기판에 가스를 공급해서 성막을 행하는 성막 장치에 있어서, 처리 용기 내에 성막된 박막이며, 기판의 성막 처리 시에 박리될 우려가 있는 부위를 신속하게 제거할 수 있는 기술을 제공하는 것이다. 회전 테이블(12)의 히터(15)를 오프로 함과 함께, 회전 테이블(12)을 회전시키면서 회전 테이블(12)의 상면에 상온의 H2 가스를 공급하고 있다. 이에 의해 회전 테이블(12)을 급격하게 냉각시킬 수 있다. 그 때문에 회전 테이블(12)의 상면에 부착된 SiN막이 회전 테이블(12)의 급격한 냉각에 의해 급격하게 수축하여, 당해 SiN막에 수평 방향으로 어긋나게 하는 힘이 크게 부여된다. 따라서 당해 SiN막이 회전 테이블(12)로부터 박리되기 쉬워져, 회전 테이블(12)에 퍼지 가스를 분사했을 때 SiN막을 신속하게 제거할 수 있다.

Description

성막 장치 및 성막 장치의 운전 방법{FILM FORMING APPARATUS AND OPERATION METHOD OF FILM FORMING APPARATUS}
본 발명은, 기판에 가스를 공급해서 성막한 후, 성막 장치 내에 성막되는 박막을 박리하는 기술에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼)에 예를 들어 Si3N4(이하, 질화 실리콘 또는 SiN이라고 표시함)막 등의 각종 막이 성막된다. 이 성막 처리는, 예를 들어 원료 가스와 반응 가스를 교대로 복수회 웨이퍼에 공급하는 ALD(Atomic Layer Deposition) 등이라고 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 분위기로 구성되는 처리 영역과, 반응 가스가 공급되는 분위기로 구성되는 처리 영역을 반복해서 통과하도록 구성되는 장치가 알려져 있다. 또한, 이들 원료 가스의 분위기 및 반응 가스의 분위기 이외에 막을 개질하는 개질 가스가 회전 테이블 상에 공급되고, 반응 가스, 개질 가스가 각각 공급되는 소정의 영역이 형성되어 있다. 또한 이들 처리 영역을 구획하도록 분리 가스를 공급하는 분리 영역이 형성되어 있다.
상기 성막 장치에서는, 원료 가스 및 반응 가스는 웨이퍼 이외에 회전 테이블에도 공급되므로, 회전 테이블에도 성막된다. 그리고 예를 들어 웨이퍼의 종별에 따라서 성막 온도가 상이한 경우에는, 회전 테이블은, 복수의 온도대에서 사용된다. 이렇게 회전 테이블에 성막된 상태에서 회전 테이블의 온도가 변하면, 회전 테이블에도 성막된 막의, 예를 들어 표층부가 온도 변화에 의한 열수축에 의해 박리되어, 파티클이 되는 경우가 있다. 그래서 종래는 성막이 행하여지지 않고 있을 때, 회전 테이블을 교환해서 회전 테이블에 부착된 막의 제거를 행하거나, 진공 용기 내에 클리닝 가스를 공급하여, 이 회전 테이블의 막을 제거하는 클리닝이 행하여지고 있었다. 그러나 회전 테이블의 교환에는, 긴 시간이 걸리기 때문에, 장치의 스루풋이 저하되는 문제가 있었다. 또한 클리닝 가스를 공급해서 회전 테이블에 부착된 막의 제거를 행한 경우에는, 성막 장치 내에 박리된 막이 파티클로서 남아버리는 경우가 있어, 그 후 웨이퍼에 성막 처리를 행했을 때 웨이퍼에 파티클이 부착되어버리는 경우가 있었다.
특허문헌 1에는, 온도가 높은 분리 영역에서, 회전 테이블 상의 부위에 퍼지 가스를 공급하여, 당해 데워진 부위를 처리 영역을 통과시켜 차게 함으로써, 회전 테이블에 성막되는 실리콘 산화막을 열 수축시켜 박리되기 어렵게 하는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 고온의 퍼지 가스를 분사함으로써 회전 테이블의 온도를 변화시키기 위해서는 시간이 걸리는 문제가 있다.
또한 특허문헌 2에는, 반응 용기 내에 선반 형상으로 배치된 기판을, 기판의 둘레 방향부터 가열함과 함께, 기판에 가스를 공급하는 열처리 장치에 있어서, 반응 용기 내를 승온한 후, 냉각할 때, 반응 용기 내에 퍼지 가스를 공급해서 승압하는 기술이 기재되어 있다. 그리고 반응 용기 내의 승온과, 냉각 및 승압을 복수회 반복함으로써 반응 용기 내에 부착되는 막을 제거하고 있다. 그러나, 장치의 스루풋을 향상시키는 요청이나, 파티클의 보다 확실한 억제를 요구하는 요청이 있어, 더 한층의 개량이 요구되고 있었다.
일본 특허 공개 제2016-122778호 공보 일본 특허 공개 제2014-199856호 공보
본 발명은 이러한 사정에 기초해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 처리 용기 내에 적재된 기판에 가스를 공급해서 성막을 행하는 성막 장치에 있어서, 처리 용기 내에 성막된 박막이며, 기판의 성막 처리 시에 박리될 우려가 있는 부위를 신속히 제거할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 성막 장치는, 진공 분위기에서 기판에 대하여 성막용 가스를 공급해서 성막 처리를 행하는 성막 장치에 있어서,
기판이 적재되는 적재부가 내부에 설치된 처리 용기와,
상기 적재부에 적재된 기판을 가열하기 위한 가열부와,
상기 처리 용기 내를 진공 배기하는 배기부와,
상기 처리 용기 내에 냉각 가스를 공급하는 냉각 가스 공급부와,
상기 처리 용기 내에 퍼지 가스를 공급하기 위한 퍼지 가스 공급부와,
성막 처리가 종료된 기판을 처리 용기로부터 반출한 후, 상기 냉각 가스에 의해 처리 용기 내를 제1 온도에서 제2 온도로 강온시켜, 처리 용기 내에 성막된 박막에 응력을 가하는 스텝과, 적어도 상기 처리 용기 내의 온도가 제1 온도에서 제2 온도로 강온한 후, 상기 박막을 박리하기 위해서 퍼지 가스를 처리 용기 내에 공급하는 스텝과, 상기 퍼지 가스를 배기하는 스텝을 실행하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하고,
상기 냉각 가스는, 상기 퍼지 가스보다도 열전달 계수가 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명의 성막 장치의 운전 방법은, 진공 분위기에서 기판에 대하여 성막용 가스를 공급해서 성막 처리를 행하는 성막 장치의 운전 방법에 있어서,
성막 처리가 종료된 기판을 처리 용기로부터 반출한 후, 냉각 가스에 의해 처리 용기 내를 제1 온도에서 제2 온도로 강온시켜, 처리 용기 내에 성막된 박막에 응력을 가하는 공정과,
적어도 상기 처리 용기 내의 온도가 제1 온도에서 제2 온도로 강온한 후, 상기 박막을 박리하기 위해서 퍼지 가스를 처리 용기 내에 공급하는 공정과,
상기 퍼지 가스를 배기하는 공정을 포함하고,
상기 냉각 가스는, 상기 퍼지 가스보다도 열전달 계수가 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 진공 분위기에서 성막용 가스를 공급하여, 성막 처리를 행하는 성막 장치에 있어서, 성막 처리가 종료된 기판을 처리 용기로부터 반출한 후, 냉각 가스에 의해 처리 용기 내의 온도를 제1 온도에서 제2 온도로 강온시키고 있다. 그리고 적어도 제1 온도로부터 제2 온도에 도달한 후, 처리 용기 내에 퍼지 가스를 공급하고 있다. 이때 냉각 가스를 퍼지 가스보다도 열전달 계수가 큰 가스로 함으로써, 처리 용기 내의 온도를 급격하게 강온시킬 수 있다. 그 때문에 박막이 급격하게 열 수축해서 박리되기 쉬워져, 기판의 성막 처리 시에 박리될 우려가 있는 부위가 퍼지 가스에 의해 박리된다. 따라서 처리 용기 내에 부착되어 있는 박막에서의 파티클의 발생원을 신속하게 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치의 종단 측면도이다.
도 2는 상기 성막 장치의 횡단 평면도이다.
도 3은 상기 성막 장치에 설치되는 가스 샤워 헤드의 종단 측면도이다.
도 4는 상기 가스 샤워 헤드의 하면도이다.
도 5는 상기 성막 장치의 둘레 방향을 따른 개략적인 종단 측면도이다.
도 6은 상기 성막 처리 중의 상기 성막 장치를 도시하는 평면도이다.
도 7은 성막 장치의 운전 방법에서의 시퀀스를 도시하는 설명도이다.
도 8은 성막 장치의 운전 방법을 도시하는 설명도이다.
도 9는 성막 장치의 운전 방법에서의 시퀀스의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 10은 성막 장치의 운전 방법에서의 시퀀스의 또 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 11은 실시예에서의 성막 장치의 운전 방법의 전후에 있어서 웨이퍼에 부착되는 파티클 수를 나타내는 특성도이다.
본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치에 대해서, 도 1의 종단 측면도, 도 2의 횡단 평면도를 참조하면서 설명한다. 이 성막 장치는 이미 설명한 ALD법에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 SiN막을 성막하는 성막 처리를 행하고, 이 성막 처리에 병행하여, SiN막의 개질을 행하는 개질 처리가 행하여진다. 또한 일정 기간마다, 예를 들어 웨이퍼(W)에 성막한 SiN막의 누적 막 두께가 일정한 값에 달했을 때 처리 용기인 진공 용기 내의 부위, 예를 들어 회전 테이블의 표면에 형성되어 있는 SiN막의 표층 부분을 박리하는 처리가 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, 웨이퍼(W)를 적재하는 적재부인 원형의 회전 테이블이며, 도면 중 12A는, 회전 테이블(12)의 이면 중앙부를 지지하는 지지부이며, 회전 테이블(12)은 회전 기구(13)에 의해 둘레 방향으로 평면으로 보아 시계 방향으로 회전한다. 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 각각 웨이퍼(W)가 수납되는 6개의 원형의 오목부(14)가 설치되어 있다. 또한 진공 용기(11)의 저부에는, 회전 테이블(12)의 온도를 조정하여, 회전 테이블(12)에 적재된 웨이퍼(W)를 가열하는 온도 조정부인 히터(15)가 동심원 형상으로 복수 설치되어 있다. 히터(15)는, 후술하는 제어부(10)에 의해, 온/오프가 전환되도록 구성되어 있고, 히터(15)를 온으로 함으로써, 회전 테이블(12)의 온도를 설정 온도, 예를 들어 450℃까지 상승시키고, 히터(15)를 오프로 함으로써 회전 테이블(12)의 온도를 450℃로부터 냉각시킬 수 있도록 구성되어 있다. 또한 설정 온도는, 후술하는 제어부(10)에 의해 출력되는 출력 신호에 의해 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서 히터(15)는 회전 테이블(12)의 온도를 조정하는 온도 조정부에 상당한다.
도 2에 도시한 바와 같이 진공 용기(11)의 측벽에는, 웨이퍼(W)를 반출입하기 위한 반송구(16)가 개구되고, 반송구(16)는, 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다. 진공 용기(11) 내에서의 반송구(16)에 면하는 영역에서의 회전 테이블(12)의 하방측에는, 회전 테이블(12)에 적재된 웨이퍼(W)를 하방으로부터 밀어올리기 위한 도시하지 않은 승강 핀이 웨이퍼(W)의 둘레 방향으로 등간격으로 3개 설치되고, 또한 각 오목부(14)의 저부에는, 상기 3개의 승강 핀에 대응하도록 구멍부가 형성되어 있다. 그리고 웨이퍼(W)를 반입, 반출할 때는, 회전 테이블(12)이 오목부(14)의 구멍부와 승강 핀이 상하로 겹치는 위치에 순차 정지하여, 도시하지 않은 성막 장치의 외부의 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.
도 2에 도시한 바와 같이 회전 테이블(12) 상에는, 가스 급배기 유닛(2)과, 3개의 플라스마 형성 유닛(3A, 3B, 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)에 대해서, 종단 측면도인 도 3 및 하면도인 도 4도 참조하면서 설명한다. 가스 급배기 유닛(2)은, 평면으로 보아, 회전 테이블(12)의 중앙측으로부터 주연측을 향함에 따라서 회전 테이블(12)의 둘레 방향으로 넓어지는 부채형으로 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 4에서는, 배기구(22) 및 퍼지 가스 토출구(23)에 다수의 도트를 붙여서 도시하고 있다. 또한 도 2에서는, 기재가 번잡해지는 것을 피하기 위해서 퍼지 가스 토출구(23)를 선으로 기재하고 있다. 가스 토출구(21)는, 가스 급배기 유닛(2)의 하면의 주연부보다도 내측의 부채형 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 부채형 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 마련되는 가스 토출구(21) 각각에 독립해서 DCS 가스를 공급할 수 있도록, 가스 급배기 유닛(2)에는 서로 구획된 가스 유로(25A, 25B, 25C)가 설치되어 있다.
그리고, 가스 유로(25A, 25B, 25C)의 각 상류측은, 각각 배관을 통해서 DCS 가스의 공급원(26)에 접속되어 있고, 각 배관에는 매스 플로우 컨트롤러에 의해 구성되는 유량 조정부(27) 및 밸브(V27)가 개재 설치되어 있다.
계속해서, 상기 배기구(22) 및 퍼지 가스 토출구(23)에 대해서 설명한다. 배기구(22) 및 퍼지 가스 토출구(23)는, 부채형 영역(24)(도 4 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.
도 3 중의 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 배관(30)에는, 유량 조정부(20) 및 밸브(V20)가 개재 설치되어 있다.
성막 처리 중에 있어서, 가스 토출구(21)로부터의 원료 가스의 토출, 배기구(22)로부터의 배기 및 퍼지 가스 토출구(23)로부터의 퍼지 가스의 토출이 모두 행하여진다. 그에 의해, 도 3 중에 화살표로 나타낸 바와 같이 회전 테이블(12)을 향해서 토출된 원료 가스 및 퍼지 가스는, 회전 테이블(12)의 상면을 지나 배기구(22)를 향하고, 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. 또한 퍼지 가스 토출구(23)로부터 토출되는 퍼지 가스는, 회전 테이블(12)에 성막된 SiN막에 성막된 막을 제거할 때 공급되는 퍼지 가스로서도 사용된다. 따라서 퍼지 가스 토출구(23), 가스 유로(23B), Ar 가스 공급원(29), 배관(30), 유량 조정부(20) 및 밸브(V20)가 퍼지 가스 공급부에 상당한다.
계속해서 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)에 대해서 설명한다. 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)은, 거의 마찬가지로 구성되어 있기 때문에, 여기에서는 플라스마 형성 유닛(3A)에 대해서 설명한다. 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 플라스마 형성 유닛(3A)은, 플라스마 형성용 가스를 회전 테이블(12) 상에 공급함과 함께, 이 가스에 마이크로파를 공급하여, 회전 테이블(12) 상에 플라스마를 발생시킨다. 플라스마 형성 유닛(3A)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)의 상부재(11B)에는 상기 유전체판(32)의 형상에 대응하도록, 대략 부채형의 관통구가 형성되어 있고, 당해 관통구의 하단부의 내주면은 관통구의 중심부측으로 약간 돌출되어, 지지부(34)를 형성하고 있다. 상기 유전체판(32)은 이 관통구를 상측으로부터 막아, 회전 테이블(12)에 대향하도록 설치되어 있고, 유전체판(32)의 주연부는 지지부(34)에 지지되어 있다.
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 중앙측 단부는 막혀 있고, 회전 테이블(12)의 주연부측 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 하방에 토출된 가스에 공급되어, 당해 유전체판(32)의 하방에 플라스마를 형성할 수 있다. 이렇게 유전체판(32)의 하방의 대략 부채형의 영역은 플라스마 발생 영역을 이루며, R1로서 나타낸다.
또한, 플라스마 형성 유닛(3B, 3C)은, 상기 플라스마 형성 유닛(3A)과 마찬가지로 구성되어 있고, 플라스마 형성 유닛(3B, 3C)에서의 처리 영역은, 각각 제2 및 제3처리 영역(R2, R3)으로서 나타내고 있다. 따라서, 회전 테이블(12)의 회전 방향으로 서로 다른 위치에, 제1 내지 제3의 처리 영역(R1, R2, R3)이 각각 설치되어 있다. 그리고, 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)으로부터 공급되는 마이크로파에 의해, 제1 처리 영역(R1 내지 R3)에 개별로 플라스마가 형성된다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(12)의 회전 방향으로 보아, 제1 처리 영역(R1)의 하류측 단부 내지 제3 처리 영역(R3)의 하류측 단부에는 각각 가늘고 긴 관형의 가스 인젝터(51 내지 53)가 설치되어 있다. 가스 인젝터(51 내지 53)는, 진공 용기(11)의 측벽으로부터 중앙부 영역을 향해서 수평하게 신장되어, 회전 테이블(12) 상의 웨이퍼(W)의 통과 영역과 교차하도록 각각 설치되어 있다. 그리고, 가스 인젝터(51 내지 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 제1 처리 영역(R1)의 상류측을 향하도록 당해 제1 처리 영역(R1)에 가스를 토출하고, 가스 인젝터(52)는 제2 처리 영역(R2)의 상류측을 향하도록 당해 제2 처리 영역(R2)에 가스를 토출한다. 또한 가스 인젝터(53)는 제3 처리 영역(R3)의 상류측을 향하도록 당해 제3 처리 영역(R3)에 가스를 토출한다.
도 2 중 501은, 가스 인젝터(51)에 접속되는 배관이며, 그 상류측은 밸브(V501), 유량 조정부(503)를 거쳐서 H2(수소) 가스 공급원(54)에 접속되어 있다. 또한 도 2 중 502는, 가스 인젝터(52)에 접속되는 배관이며, 그 상류측은 밸브(V502), 유량 조정부(514)를 거쳐서 H2(수소) 가스 공급원(54)에 접속되어 있다. 따라서, 가스 인젝터(51, 52)로부터는 H2 가스가 토출되고, 이 H2 가스는 SiN막의 개질용 가스임과 함께, 후술하는 회전 테이블(12)에 성막된 SiN막을 박리하는 처리에 있어서, 회전 테이블(12)을 급격하게 냉각시키기 위한 냉각 가스이다. 배관(501, 502), 가스 인젝터(51, 52), 밸브(V501, V502) 유량 조정부(503, 514) 및 가스 공급원(54)은, 냉각 가스 공급부에 상당한다.
도 2 중 511은 가스 인젝터(53)에 접속되는 배관이며, 배관(511)의 상류측은 밸브(V511) 및 유량 조정부(512)를 거쳐서 NH3 가스 공급원(56)에 접속되어 있다. 또한 밸브(V511)의 하류측에서 배관(511)에는 배관(515)의 하류단이 각각 접속되어 있다. 배관(515)의 상류단은 밸브(V515) 및 유량 조정부(516)를 거쳐서 H2 가스 공급원(54)에 접속되어 있다.
또한 회전 테이블(12)의 회전 방향에 있어서, 가스 인젝터(52)의 하류측이며, 제3 처리 영역(R3)의 상류측의 영역에는, 분리 영역(60)이 설치되어 있다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 이 분리 영역(60)의 천장면은, 제2 처리 영역(R2) 및 제3 처리 영역(R3) 각각의 천장면보다도 낮게 설정되어 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 가스와 혼합되어 희석되는 것을 억제하기 위해 설치되어 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이 회전 테이블(12)의 외측이며, 당해 회전 테이블(12)의 회전 방향으로 보아, 제1 처리 영역(R1)의 상류측 단부, 제2 처리 영역(R2)의 상류측 단부 및 제3 처리 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.
도 1에 도시한 바와 같이 성막 장치에는, 컴퓨터로 이루어지는 제어부(10)가 설치되어 있고, 제어부(10)에는 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램에 대해서는, 성막 장치의 각 부에 제어 신호를 송신해서 각 부의 동작을 제어하여, 후술하는 성막 장치의 운전 방법의 처리가 실행되도록 스텝 군이 짜여져 있다. 구체적으로는, 회전 기구(13)에 의한 회전 테이블(12)의 회전수, 각 유량 조정부 및 밸브에 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)에대한 급전의 온/오프 등이, 프로그램에 의해 제어된다. 또한 예를 들어 히터(15)에 공급하는 전류를 조정할 수 있도록 구성되어 있고, 히터(15)의 가열 온도를 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 이 프로그램은, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, DVD, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되고, 제어부(10)에 인스톨된다.
이하, 본 발명의 성막 장치의 운전 방법에 대해서 설명하는데, 우선 성막 장치에서의 웨이퍼(W)의 성막 처리에 대해서, 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6은, 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 핀과 기판 반송 기구의 협동 작용에 의해 전달된다. 이어서 진공 용기(11)의 반송구(16)에 설치한 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 예를 들어 2torr(266.6Pa)의 압력의 진공 분위기로 됨과 함께, 회전 테이블(12)이 시계 방향으로 소정의 회전수로 회전한다.
그리고, 가스 인젝터(51, 52)로부터 H2 가스가 제1 처리 영역(R1, R2)에 각각 공급되고, 가스 인젝터(53)로부터 NH3 가스 및 H2 가스가 제3 처리 영역(R3)에 공급된다. 이렇게 각 가스가 공급되는 한편, 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)의 마이크로파 발생기(37)로부터 제1 처리 영역(R1 내지 R3)에 각각 마이크로파가 공급된다. 이 마이크로파에 의해 제1 처리 영역(R1, R2)에 H2 가스의 플라스마(P1, P2)가 각각 형성되고, 제3 처리 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 6은, 이렇게 각 부에 가스가 공급됨과 함께 플라스마(P1 내지 P3)가 형성된 상태를 도시하고 있다.
또한 회전 테이블(12)을 회전시킴으로써, 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 반응하지 않았기 때문에, 그대로 제1 처리 영역(R1, R2)을 통과한다. 또한 회전 테이블(12)이 회전하여, 웨이퍼(W)가 제3 처리 영역(R3)에 이르면, 웨이퍼(W) 상에 흡착되어 있는 DCS와 NH3가 반응해서 반응 생성물인 SiN이 생성됨과 함께, 당해 제3 처리 영역(R3)에 공급되어 있는 H2 가스가 플라스마화해서 생성된 수소의 활성종에 의해 웨이퍼(W) 상에 남아있는 Cl(염소)이 제거된다.
또한 회전 테이블(12)을 회전시킴으로써, 제3 처리 영역(R3)을 통과한 웨이퍼(W)는, 흡착 영역(R0)에 진입하여, 다시 DCS가 흡착되고, 또한 계속해서 제1 처리 영역(R1)에 진입하여, 웨이퍼(W) 상에 형성된 분자단으로부터 Cl이 제거된다.
이렇게 해서 회전 테이블(12)의 회전이 계속되어, 웨이퍼(W)가 흡착 영역(R0), 제1 처리 영역(R1), 제2 처리 영역(R2), 제3 처리 영역(R3)을 순서대로, 반복해서 복수회 통과함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 SiN이 퇴적해서 당해 SiN막의 막 두께가 증대함과 함께, 당해 SiN막의 개질이 진행된다.
그리고 웨이퍼(W)를 SiN막이 원하는 막 두께로 되면, 가스 급배기 유닛(2)에서의 각 가스의 토출 및 배기가 정지된다. 또한 가스 인젝터(51, 53)로부터의 각 가스의 토출이 정지됨과 함께, 제1 처리 영역(R1 내지 R3)에 대한 마이크로파의 공급이 정지되고, 플라스마(P1 내지 P3)의 형성이 정지된다. 또한 게이트 밸브가 개방되어, 웨이퍼(W)는 도시하지 않은 기판 반송 기구에 의해 진공 용기(11)의 외부로 반출된다.
여기서 웨이퍼(W)에 대한 성막 공정을 행할 때, 회전 테이블(12)의 표면(상면)에서도, 흡착 영역(R0)에서, DCS 가스가 흡착되고, 또한 플라스마(P1, P3)를 통과함으로써, 웨이퍼(W)의 표면과 마찬가지로 SiN막이 성막되어, 서서히 누적되어버린다. 상술한 성막 장치에 의해 웨이퍼(W)에 처리를 행하는 데 있어서, 예를 들어 웨이퍼(W)의 종별에 의해 성막 프로세스에서의 설정 온도가 상이하여, 예를 들어 어떤 로트의 웨이퍼(W)에 대해서는, 450℃의 프로세스 온도에서 처리가 행하여지고, 또한 어떤 로트의 웨이퍼(W)에 대해서는, 400℃의 프로세스 온도에서 처리가 행하여진다. 이렇게 성막 처리를 행하고 있는 동안에, 회전 테이블(12)의 표면에 성막된 SiN막이, 예를 들어 200℃ 정도의 온도 차에 노출되어, 열수축에 의해 회전 테이블(12)의 표면에 성막된 SiN막의 표면에 크랙이 생기는 경우가 있다. 이러한 크랙 부분은, 막 박리가 되기 쉬워져서 박리되어 파티클이 되는 경우가 있다.
상술한 실시 형태에 관한 성막 장치에서는, 회전 테이블(12)에 누적해서 성막된 막의 표면을 퍼지 가스에 의해 미리 신속하게 박리해서 제거해 둔다. 막의 표면을 박리하는 처리를 실행하는 타이밍의 설정에 대해서 설명한다. 예를 들어 성막 장치에서는, 성막에 사용하는 레시피별로, 레시피로 성막될 막 두께가 제어부(10)의 도시하지 않은 메모리에 기억되어 있어, 성막 장치에서 각 레시피가 실행되면, 실행된 레시피에 있어서 성막되는 막 두께를 가산해 나간다. 또한 제어부(10)의 메모리에는, 회전 테이블(12)에 성막된 막의 막 두께의 목표값이 기억되어 있다.
그리고 예를 들어 성막 장치의 클리닝을 행한 후부터 막 두께의 가산을 개시하여, 성막 장치를 구동해서 실행된 각 레시피의 막 두께를 가산해 나가는 동안에, 누적된 막 두께의 가산값이 상기 목표 값에 달한다.
이렇게 막을 박리하는 처리를 행하는 타이밍이 되면, 성막 장치는, 예를 들어 알람을 울린다. 또한 당해 로트의 모든 웨이퍼(W)의 처리를 완료함과 함께, 후속의 로트의 웨이퍼(W)의 반입을 정지한다. 그리고, 성막 장치 내의 웨이퍼(W)를 모두 불출하여, 진공 용기(11) 내에 웨이퍼(W)가 반입되어 있지 않은 상태에서, 회전 테이블(12)의 상면에 성막된 SiN막의 표면 부분을 박리하는 처리를 행한다.
막을 박리하는 처리에 대해서 도 7에 도시하는 시퀀스를 참조하여 설명한다. 우선 회전 테이블(12)에 있어서는, 예를 들어 알람이 울린 웨이퍼(W)의 프로세스 온도인 450℃로 유지되어 있고, 또한 게이트 밸브를 폐쇄함과 함께, 제1 내지 제3 배기구(61 내지 63)로부터 배기를 행하여 진공 용기(11) 내의 압력이 2torr(266.6Pa)로 설정된다. 이 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 성막 처리의 프로세스 온도 450℃를 제1 온도로 하고 있다. 그 때문에 알람이 울린 웨이퍼(W)의 프로세스를 행하기 위해서 회전 테이블(12)의 온도를 450℃로 가열하는 조작에 의해 처리 용기 내의 온도가 제1 온도로 된다고 할 수 있다.
또한 회전 테이블(12)을 3rpm의 회전수로 회전시킨다. 이어서 시각 t1에 회전 테이블(12)의 히터(15)의 전원을 오프로 한다. 또한 밸브(V501 및 V502)를 개방하여, 가스 인젝터(51, 52)로부터 상온(25℃)의 H2 가스를 합쳐서 4sLm의 유량으로 20분 공급한다. 이에 의해 도 8에 도시하는 바와 같이 회전 테이블(12)에서의 제1 처리 영역(R1), 제2 처리 영역(R2)에 H2 가스가 공급된다. 이때 진공 용기(11) 내의 압력이 266.6Pa로 낮기 때문에, 가스 인젝터(51)로부터 수평하게 토출된 가스는, 빠르게 확산한다. 이에 의해 회전 테이블(12)에서의 제1 처리 영역(R1) 내의 부위, 및 제2 처리 영역(R2)의 부위가 H2 가스에 노출된다. H2 가스는, 퍼지 가스에 사용하는 가스, 이 예에서는 Ar 가스와 비교해서 열전달 계수가 크고 운동 에너지가 크다. 그 때문에 H2 가스가 분사된 회전 테이블(12)은, Ar 가스를 분사한 경우에 비해 열을 많이 빼앗겨, 급격하게 냉각된다. 그리고 회전 테이블(12)이 회전함으로써, 회전 테이블(12)의 상면이 전체면에 겨쳐서 H2 가스에 노출되어 냉각된다. 이에 의해 회전 테이블(12)은, 20분 정도의 단시간에 450℃에서 제2 온도인 100℃까지 냉각된다.
이때 회전 테이블(12)의 온도가 급격하게 내려감으로써, 회전 테이블(12)의 표면에 누적해서 성막되어 있는 SiN막이 온도 차에 의해 급격하게 수축한다. 이미 설명한 바와 같이 프로세스 시의 웨이퍼(W)의 로트간의 온도 차는 200℃ 정도이므로, 회전 테이블(12)의 히터(15)를 오프로 하고, H2 가스를 공급함으로써, 회전 테이블(12)의 표면에 누적해서 성막되어 있는 SiN막에는 프로세스 시의 온도 차보다도 큰 온도 차가 단시간에 부여된다. 따라서, 회전 테이블(12)의 표면에 누적해서 성막되어 있는 SiN막은, 보다 큰 힘으로 급격하게 열 수축된다. 이 급격한 수축에 의해 SiN막에는, 수평 방향으로 서로 잡아당기는 힘(응력)이 작용하기 때문에, 회전 테이블(12)의 표면으로부터 어긋나려고 하는 큰 힘이 걸려, 회전 테이블(12)의 표면으로부터 박리되거나, 또는, 회전 테이블(12)의 표면에 고착되는 힘이 약해져 박리되기 쉬운 상태가 된다.
이어서 시각 t2에서, 밸브(V501, V502)를 폐쇄하여 H2 가스의 공급을 정지함과 함께, 회전 테이블(12)의 회전수를 120rpm으로 상승시킨다. 또한 시각 t2부터 t3의 60분간, 가스 급배기 유닛(2)에서의 밸브(V27)를 폐쇄하고, 또한 배기 장치(28)의 배기를 정지한 상태에서, 밸브(V20)의 온과 오프를 150초 간격으로 교대로 전환한다. 이에 의해 가스 급배기 유닛(2)에서의 퍼지 가스 토출구(23)로부터, 퍼지 가스인 Ar 가스가 16sLm의 유량으로 150초간 공급되고, Ar 가스가 150초간 정지되는 퍼지 가스의 간헐적인 공급이 12회 반복된다.
이때 회전 테이블(12)의 표면으로부터 박리된, 또는, 박리되고 있는 중인 SiN막이, 분사되는 퍼지 가스에 의해 날아간다. 또한 퍼지 가스를 정지함으로써, 날아간 SiN막은, 제1 내지 제3 배기구(61 내지 63)에 유입되는 배기류에 포착되어 배기된다. 이것을 12회 반복함으로써, 열수축에 의해 회전 테이블(12)의 상면으로부터 박리되고 있는 중인 SiN막이 퍼지 가스에 포착되어 제거된다.
이어서 시각 t3에서 회전 테이블(12)의 회전수를 유지하고, 밸브(V20)를 온으로 해서 Ar 가스를 공급한 상태에서, 히터(15)을 온으로 한다. 이에 의해 회전 테이블(12)의 온도가, 100℃에서 상승하여, 예를 들어 시각 t4에서 450℃에 도달한다.
그리고 회전 테이블(12)의 온도가 450℃에 도달한 후, 시각 t4에서 밸브(V20)를 오프로 해서 퍼지 가스의 공급을 정지함과 함께, 회전 테이블(12)의 회전수를 3rpm으로 감속한다. 그 후, 후속 웨이퍼(W)를 성막 장치에 반입하여, 성막 처리를 재개한다.
상술한 실시 형태에 의하면, 성막 장치의 운전 방법에 있어서, 회전 테이블(12)에 웨이퍼를 적재하지 않은 상태에서, 회전 테이블(12)의 히터(15)를 오프로 함과 함께, 회전 테이블(12)을 회전시키면서 회전 테이블(12)의 상면에 상온의 H2 가스를 공급하고 있다. 이에 의해 회전 테이블(12)을 단시간에 급격하게 냉각시킬 수 있다. 그 때문에 회전 테이블(12)의 상면에 부착된 SiN막이 회전 테이블(12)의 급격한 냉각에 의해 급격하게 수축하여, 당해 SiN막에 수평 방향으로 어긋나게 하는 힘이 크게 가해진다. 따라서 당해 SiN막이 회전 테이블(12)로부터 박리되기 쉬워져, 회전 테이블(12)에 퍼지 가스를 분사함으로써 SiN막을 신속하게 박리할 수 있다. 따라서 회전 테이블(12)의 상면에 부착된 SiN막에 기인하는 파티클을 억제할 수 있어, 성막 장치 내의 클리닝의 빈도를 낮출 수 있기 때문에 스루풋이 개선된다.
또한 회전 테이블(12)의 온도를 낮추기 위해서 공급하는 가스는, 퍼지 가스에 사용하는 가스, 여기에서는 Ar 가스보다도 열전달 계수가 큰 가스를 사용할 수 있다. 예를 들어 H2 등의 분자가 작은 가스는, 열전달 계수가 크고, 운동량이 크기 때문에, 물체에 분사했을 때 열을 빼앗기 쉽다. 그 때문에 H2 가스를 분사함으로써 Ar 가스를 분사하는 경우에 비해 단시간에 온도를 낮출 수 있다. 따라서 회전 테이블(12)의 냉각을 촉진할 목적으로 회전 테이블(12)에 분사하는 가스로서는, 예를 들어 He 가스나 N2 가스 등을 사용해도 된다.
또한 퍼지 가스를 회전 테이블(12)에 분사하는 데 있어서, 퍼지 가스를 간헐적으로 공급하고 있다. 그 때문에 퍼지 가스의 분사가 일단 정지되면, 배기류를 방해하는 기류가 없어져, 배기류에 의해 퍼지 가스의 분사에 의해 비산된 SiN막의 파티클을 보다 확실하게 포착할 수 있다. 또한 퍼지 가스를 간헐적으로 공급하지 않고, 일정한 유량으로 공급하는 경우에도, SiN막을 비산시켜 배기할 수 있기 때문에 효과를 얻을 수 있다.
또한 회전 테이블(12)의 히터(15)를 오프로 하여, 회전 테이블(12)을 냉각시키는 공정을 행하고, 회전 테이블(12)의 온도가 목표 온도, 여기서는 100℃까지 냉각된 후, 이어서 빠르게 히터(15)를 온으로 해서, 회전 테이블(12)을 승온시키도록 해도 된다.
예를 들어 도 9의 시퀀스에 나타내는 바와 같이 도 7에 도시한 시퀀스와 마찬가지로 SiN막의 누적 막의 제거를 개시하고, 시각 t1에서 히터(15)를 오프로 함과 함께 H2 가스의 공급을 개시한다. 이어서 회전 테이블(12)의 온도가 100℃에 도달한 시각 t2에서, H2 가스의 공급을 정지함과 함께, 히터(15)를 온으로 한다. 또한 회전 테이블(12)의 회전수를 120rpm으로 상승시킴과 함께 Ar 가스를 150초 간격으로 간헐적으로 공급한다. 이렇게 구성한 경우에도 시각 t1 내지 t2의 사이에 회전 테이블(12)의 온도를 급격하게 냉각시킬 수 있기 때문에 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 성막 장치의 운전 방법은, 웨이퍼(W)의 로트간이나, 성막 장치의 구동 개시 시마다 행해도 된다. 또는, 회전 테이블(12)에 성막되는 막을, 예를 들어 카메라에 의해 모니터해 두고, 소정의 막 두께에 도달한 시점에서 알람을 울리도록 해도 된다. 또는, 성막 장치 내에 SiN막을 제거하기 위한 가스를 공급해서 행하는 드라이 클리닝을 행한 후에 행해도 된다. 드라이 클리닝의 경우에는, 회전 테이블(12)에 부착된 SiN막이 남는 경우가 있기 때문에, 성막 장치의 드라이 클리닝 실행 후에 상술한 누적 막의 제거 방법을 실행함으로써, 박리되기 쉬워져서 남은 SiN막을 미리 박리할 수 있기 때문에, 보다 효과가 있다.
또한 본 발명은, 적어도 제2 온도에 도달한 후에, 퍼지 가스를 공급하면 되며, 예를 들어 회전 테이블(12)의 온도가 제2 온도에 도달하는 한, 도 7에 도시하는 시각 t2보다도 전부터 퍼지 가스를 공급해도 된다.
또한 제1 온도는 웨이퍼(W)의 성막 처리에 사용하는 프로세스 온도가 아니어도 되며, 예를 들어 일단 프로세스 온도보다 높은 온도, 예를 들어 제1 온도인 600℃까지 상승시키고, 제2 온도까지 냉각하도록 해도 된다. 이렇게 구성함으로써, 또한 SiN막에 더 큰 온도 차를 부여하여, 보다 큰 열수축을 부여할 수 있는 효과가 있다. 또한 성막 시의 온도란, 성막 시에 있어서의 처리 분위기의 설정 온도에서 약간 온도를 상승시킨 경우에도, 예를 들어 20℃ 상승시킨 경우에도, 성막 시의 온도에 포함된다.
또한 「기판에 대하여 성막 처리가 종료되고, 당해 기판을 처리 용기로부터 반출한 후」란, 기판에 대하여 성막 처리가 행하여져 처리 용기 내에 반응 생성물이 부착되고, 피처리 기판이 처리 용기 내에 존재하지 않는 상태를 가리킨다. 메인터넌스 후 등도 포함한다.
또한 본 발명은, 가스 급배기 유닛(2)과는 별도로 진공 용기(11) 내에 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급부를 설치해도 된다. 나아가 개질 가스가 되는 H2 가스를 공급하는 가스 인젝터(51, 52)와는 별도로 회전 테이블(12)을 향해서 H2 가스를 공급하는 H2 가스 공급부를 설치해도 된다. 또한 상술한 실시 형태에서는, 2개의 가스 인젝터(51, 52)로부터 냉각 가스를 공급하고 있지만, 어느 하나로부터 냉각 가스를 공급해도 된다.
[제2 실시 형태]
또한 본 발명은, 플라스마를 이용해서 회전 테이블(12)에 부착된 막의 제거를 행하도록 해도 된다. 도 10에 제2 실시 형태에 관한 성막 장치의 운전 방법을 실행하기 위한 시퀀스 예를 나타낸다. 이 예에서는, 예를 들어 도 7에 도시한 시퀀스와 마찬가지로 시각 t0부터 t4까지의 조작을 행하고 시각 t4부터 예를 들어 밸브(V20)를 온으로 해서 Ar 가스를 간헐적으로 공급하는 타이밍에 맞추어, 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)으로부터 마이크로파를 공급한다.
퍼지 가스 토출구(23)로부터 공급된 Ar 가스는, 회전 테이블(12)의 표면 전체에 넓게 확산하기 때문에 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)의 하방에서도 Ar 가스가 공급된 상태가 된다. 그 때문에 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)의 하방에서 Ar 가스가 활성화되어 플라스마화되어, 회전 테이블(12)에 부착되어 있는 SiN막을 분해할 수 있다. 그 후 시각 t5에서 퍼지 가스의 공급을 정지하고, 마이크로파의 조사를 정지함과 함께 회전 테이블(12)의 회전수를 3rpm으로 감속한다. 또한 그 후, 후속 웨이퍼(W)의 처리를 개시한다. 이와 같은 구성의 경우에도 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이, 회전 테이블(12)에 부착된 막을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한 본 발명은, 진공 용기 내에 설치한 적재대에 1매의 웨이퍼(W)를 적재해서 성막 처리를 행하는 성막 장치에 적용해도 된다. 또한 진공 용기 내에 복수의 웨이퍼(W)를 세로 방향으로 선반 형상으로 적재하고, 선반 형상으로 적재한 웨이퍼(W)의 주위에 설치한 히터에 의해, 웨이퍼(W)를 가열하면서 성막하는 성막 장치에 적용해도 된다. 또한 이들 장치에 있어서, 처리 용기 내에 성막된 박막의 제거에 적용해도 된다. 또한 퍼지 가스를 공급하는 노즐을 플라스마 형성 유닛(3A 내지 3C)의 하방에 설치하도록 해도 된다.
[실시예]
본 발명의 실시 형태의 효과를 검증하기 위해서 이하의 시험을 행하였다. 제2 실시 형태에 나타낸 성막 장치의 운전 방법을 사용하여, 복수의 웨이퍼(W)에 성막 처리를 행하고, 792매째의 웨이퍼(W)에 부착되어 있던 파티클 수를 확인하였다. 이어서 도 11에 시퀀스를 나타낸 제2 실시 형태에 관한 성막 장치의 운전 방법을 실행한 후, 웨이퍼(W)의 성막 처리를 개시하고, 그 후 55매째(통산 847매째)의 웨이퍼(W)에 부착된 파티클 수를 확인하였다. 마찬가지의 처리(샘플)를 5회 행하고, 각각의 샘플에 있어서 792매째의 웨이퍼(W)와 847매째의 웨이퍼(W) 각각에 있어서 파티클 수를 계수하였다. 또한 파티클 수는, 직경 0.04㎛ 이상의 크기의 파티클을 계수하였다.
도 11은 이 결과를 나타내며, 각 샘플 1 내지 5에서의 성막 장치의 운전 방법의 실행 전(792매째) 및 성막 장치의 운전 방법의 실행 후(847매째) 각각의 웨이퍼(W)에서 계수된 파티클 수를 나타내는 특성도이다.
도 11에 도시하는 바와 같이 각 샘플 1 내지 5에 있어서, 성막 장치의 운전 방법의 실행 전에는, 1000개 이상의 파티클이 계수되었지만, 성막 장치의 운전 방법의 실행 후의 웨이퍼(W)에서는, 모든 샘플에서 파티클은 80개 이하로 되어 있으며, 20개 정도까지 감소된 샘플도 나타났다.
이 결과에 의하면, 본 발명의 성막 장치의 운전 방법을 실행함으로써 웨이퍼(W)에 부착되는 파티클 수를 크게 감소시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 성막 장치의 운전 방법에 의해 회전 테이블(12)에 부착되어 있는 SiN막을 효율적으로 박리할 수 있다고 추측된다.
10 : 제어부 11 : 진공 용기
12 : 회전 테이블 15 : 히터
16 : 반송구 2 : 가스 급배기 유닛
23 : 퍼지 가스 토출구 R0 : 흡착 영역(원료 가스 공급 영역)
3A 내지 3C : 플라스마 형성 유닛 31 : 안테나
32 : 유전체 R1 내지 R3 : 플라스마 발생 영역
51 내지 53 : 가스 인젝터 61 내지 63 : 배기구

Claims (10)

  1. 진공 분위기에서 기판에 대하여 성막용 가스를 공급해서 성막 처리를 행하는 성막 장치에 있어서,
    기판이 적재되는 적재부가 내부에 설치된 처리 용기와,
    상기 적재부에 적재된 기판을 가열하기 위한 가열부와,
    상기 처리 용기 내를 진공 배기하는 배기부와,
    상기 처리 용기 내에 냉각 가스를 공급하는 냉각 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내에 퍼지 가스를 공급하기 위한 퍼지 가스 공급부와,
    성막 처리가 종료된 기판을 처리 용기로부터 반출한 후, 상기 냉각 가스에 의해 처리 용기 내를 제1 온도에서 제2 온도로 강온시켜, 처리 용기 내에 성막된 박막에 응력을 가하는 스텝과, 적어도 상기 처리 용기 내의 온도가 제1 온도에서 제2 온도로 강온된 후, 상기 박막을 박리하기 위해 퍼지 가스를 처리 용기 내에 공급하는 스텝과, 상기 퍼지 가스를 배기하는 스텝을 실행하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하고,
    상기 냉각 가스는, 상기 퍼지 가스보다도 열전달 계수가 큰 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 박막에 응력을 가하는 스텝은, 성막 처리가 종료된 기판을 처리 용기로부터 반출한 후, 계속해서 처리 용기 내를, 당해 기판에 대하여 성막 처리를 행했을 때의 온도인 제1 온도에서 제2 온도로 강온시키는 성막 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 냉각 가스는, 수소 가스인 성막 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 퍼지 가스를 처리 용기 내에 공급하는 스텝은, 처리 용기 내를 진공 배기하고 있는 상태에서 퍼지 가스를 처리 용기 내에 간헐적으로 공급하는 스텝인 성막 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 상기 처리 용기 내의 온도가 제1 온도에서 제2 온도로 강온된 후, 상기 퍼지 가스를 플라스마화해서 플라스마를 발생시키는 공정을 포함하는 성막 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 성막 처리는, 원료 가스 및 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성하는 반응 가스를 기판에 대하여 교대로 공급하는 처리인 성막 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적재부는, 상면에 적재된 기판을 공전시키는 회전 테이블이며,
    상기 회전 테이블 상에 회전 테이블의 회전 방향을 따라, 원료 가스가 공급되는 원료 가스 공급 영역과, 반응 가스가 공급되는 반응 가스 공급 영역이 서로 이격해서 배치된 성막 장치.
  8. 진공 분위기에서 기판에 대하여 성막용 가스를 공급해서 성막 처리를 행하는 성막 장치의 운전 방법에 있어서,
    성막 처리가 종료된 기판을 처리 용기로부터 반출한 후, 냉각 가스에 의해 처리 용기 내를 제1 온도에서 제2 온도로 강온시켜, 처리 용기 내에 성막된 박막에 응력을 가하는 공정과,
    적어도 상기 처리 용기 내의 온도가 제1 온도에서 제2 온도로 강온된 후, 상기 박막을 박리하기 위해 퍼지 가스를 처리 용기 내에 공급하는 공정과,
    상기 퍼지 가스를 배기하는 공정을 포함하고,
    상기 냉각 가스는, 상기 퍼지 가스보다도 열전달 계수가 큰 성막 장치의 운전 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 냉각 가스는, 수소 가스인 성막 장치의 운전 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 처리 용기는, 상면에 적재된 기판을 공전시키는 회전 테이블인 적재부를 포함하고,
    상기 회전 테이블 상에 회전 테이블의 회전 방향을 따라, 원료 가스가 공급되는 원료 가스 공급 영역과, 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성하는 반응 가스 공급 영역이 서로 이격해서 배치되고,
    상기 성막 처리는, 회전 테이블을 회전시켜, 기판을 원료 가스 공급 영역 및 반응 가스 공급 영역을 교대로 통과시켜서 행하는 성막 장치의 운전 방법.
KR1020180127257A 2017-10-27 2018-10-24 성막 장치 및 성막 장치의 운전 방법 KR102353111B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-208566 2017-10-27
JP2017208566A JP6911705B2 (ja) 2017-10-27 2017-10-27 成膜装置及び成膜装置の運転方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190047616A true KR20190047616A (ko) 2019-05-08
KR102353111B1 KR102353111B1 (ko) 2022-01-19

Family

ID=66245192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180127257A KR102353111B1 (ko) 2017-10-27 2018-10-24 성막 장치 및 성막 장치의 운전 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10550470B2 (ko)
JP (1) JP6911705B2 (ko)
KR (1) KR102353111B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016204974A1 (en) * 2015-06-17 2016-12-22 Applied Materials, Inc. Gas control in process chamber
JP7353199B2 (ja) * 2020-02-06 2023-09-29 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP7250085B2 (ja) * 2021-09-13 2023-03-31 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP2023045207A (ja) * 2021-09-21 2023-04-03 キオクシア株式会社 半導体製造装置、半導体装置の製造方法および成膜方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030043760A (ko) * 2001-11-27 2003-06-02 에이에스엠 저펜 가부시기가이샤 자기세정을 수행하는 플라즈마 ｃｖｄ 장치 및 자기세정방법
JP2008261047A (ja) * 2007-01-29 2008-10-30 Applied Materials Inc 基板処理チャンバ用処理キット
KR20100089468A (ko) * 2009-02-04 2010-08-12 전표만 반도체 기판의 열처리 장치 및 그 방법
JP2014199856A (ja) 2013-03-29 2014-10-23 東京エレクトロン株式会社 縦型熱処理装置の運転方法及び記憶媒体並びに縦型熱処理装置
JP2016122778A (ja) 2014-12-25 2016-07-07 東京エレクトロン株式会社 パージ方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001335942A (ja) * 2000-05-24 2001-12-07 Canon Inc 堆積膜形成方法
US6693790B2 (en) * 2001-04-12 2004-02-17 Komatsu, Ltd. Static electricity chuck apparatus and semiconductor producing apparatus provided with the static electricity chuck apparatus
JP2004319694A (ja) * 2003-04-15 2004-11-11 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
US7494941B2 (en) * 2003-11-20 2009-02-24 Hitachi Kokusai Electric Inc. Manufacturing method of semiconductor device, and substrate processing apparatus
JP5933375B2 (ja) * 2011-09-14 2016-06-08 株式会社日立国際電気 クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
JP6213487B2 (ja) * 2014-03-24 2017-10-18 東京エレクトロン株式会社 縦型熱処理装置の運転方法、記憶媒体及び縦型熱処理装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030043760A (ko) * 2001-11-27 2003-06-02 에이에스엠 저펜 가부시기가이샤 자기세정을 수행하는 플라즈마 ｃｖｄ 장치 및 자기세정방법
KR101024891B1 (ko) * 2001-11-27 2011-03-31 에이에스엠 저펜 가부시기가이샤 자기 세정을 수행하는 플라즈마 ｃｖｄ 장치 및 자기 세정 방법
JP2008261047A (ja) * 2007-01-29 2008-10-30 Applied Materials Inc 基板処理チャンバ用処理キット
KR20100089468A (ko) * 2009-02-04 2010-08-12 전표만 반도체 기판의 열처리 장치 및 그 방법
JP2014199856A (ja) 2013-03-29 2014-10-23 東京エレクトロン株式会社 縦型熱処理装置の運転方法及び記憶媒体並びに縦型熱処理装置
JP2016122778A (ja) 2014-12-25 2016-07-07 東京エレクトロン株式会社 パージ方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102353111B1 (ko) 2022-01-19
US10550470B2 (en) 2020-02-04
US20190127849A1 (en) 2019-05-02
JP6911705B2 (ja) 2021-07-28
JP2019083233A (ja) 2019-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7343553B2 (ja) 空間的原子層堆積におけるガス分離制御
KR102353111B1 (ko) 성막 장치 및 성막 장치의 운전 방법
KR101291957B1 (ko) 성막 장치, 그 운전 방법 및 상기 방법의 실행을 위한 기억 매체
WO2007116969A1 (ja) 処理装置及び処理方法
TWI720540B (zh) 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及記錄媒體
US9776202B2 (en) Driving method of vertical heat treatment apparatus, storage medium and vertical heat treatment apparatus
KR20150090851A (ko) 성막 장치
WO2011125471A1 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2005064305A (ja) 基板処理装置及び半導体デバイスの製造方法
JP2011029441A (ja) 基板処理装置及び基板処理方法
TWI784438B (zh) 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式
US9922820B2 (en) Film forming method and film forming apparatus
WO2006135007A1 (ja) 成膜およびクリーニング方法
CN108505020B (zh) 成膜装置
WO2015111329A1 (ja) 基板処理装置、シャワープレート及び基板処理方法
JP2004228601A (ja) 基板処埋装置
US20180076030A1 (en) SiC FILM FORMING METHOD AND SiC FILM FORMING APPARATUS
US11613811B2 (en) Film forming apparatus and method of operating film forming apparatus
KR20020096860A (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리장치
TW201829827A (zh) 成膜裝置
JP2004342726A (ja) 成膜方法
JP6224263B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
KR20240038110A (ko) 기판 처리 방법
JP2005064538A (ja) 基板処理装置及び半導体デバイスの製造方法
JP2005197541A (ja) 基板処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right