KR20190096257A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 상에 형성하는 막의 품질을 향상시킨다.
기판을 처리하는 처리실; 기판에 공급하는 제1 가스를 생성하는 기화기; 기화기에 접속되어 처리실에 상기 제1 가스를 공급하고, 제1 가스의 공급 타이밍을 제어하는 제1 타이밍 밸브를 포함하는 제1 공급관; 기화기에 가스를 공급하는 기화기 도입관과 제1 공급관 중 어느 하나 또는 양방에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부; 기화기로부터 제1 공급관에 제1 가스를 공급하는 기화기 출력관; 제1 공급관에 설치되고, 제1 공급관 내의 분위기를 배기하는 제1 배출부; 기화기 출력관에 설치되고, 기화기 내의 분위기를 배기하는 제2 배출부; 및 제1 타이밍 밸브와 불활성 가스 공급부와 제1 배출부와 제2 배출부를 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 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서 액체 원료 또는 고체 원료를 이용하여 기판 상에 막을 형성하는 성막 처리가 수행되는 경우가 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).
1. 일본 특개 2012-172171호 공보
기판 상에 형성하는 막의 품질을 향상시키는 것이 요구되고 있다.
따라서 본 발명은 기판 상에 형성하는 막의 품질을 향상시키는 것이 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 기판을 처리하는 처리실; 기판에 공급하는 제1 가스를 생성하는 기화기; 기화기에 접속되어 처리실에 상기 제1 가스를 공급하고, 제1 가스의 공급 타이밍을 제어하는 제1 타이밍 밸브를 포함하는 제1 공급관; 기화기에 가스를 공급하는 기화기 도입관과 제1 공급관 중 어느 하나 또는 양방(兩方)에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부; 기화기로부터 제1 공급관에 제1 가스를 공급하는 기화기 출력관; 제1 공급관에 설치되고, 제1 공급관 내의 분위기를 배기하는 제1 배출부; 기화기 출력관에 설치되고, 기화기 내의 분위기를 배기하는 제2 배출부; 및 제1 타이밍 밸브와 불활성 가스 공급부와 제1 배출부와 제2 배출부를 제어하는 제어부;를 포함하는 기술이 제공된다.
본 발명에 따른 기술에 따르면 기판 상에 형성하는 산화막의 막질을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 가스 공급계의 개략 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 개략 플로우 차트.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 가스 공급부 조정 공정을 도시하는 플로우 차트.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 공정과 그 전후 공정을 도시하는 플로우 차트.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 공정과 제2 배출 밸브의 개방 타이밍을 도시하는 시퀀스도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.
[실시 형태]
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
[(1) 기판 처리 장치의 구성]
먼저 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 대해서 설명한다.
기판 처리 장치(200)는 예컨대 절연막 형성 유닛이며, 도 1에 도시되는 바와 같이 매엽식(枚葉式) 기판 처리 장치로서 구성된다.
도 1에 도시하는 바와 같이 기판 처리 장치(200)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(SUS) 등의 금속 재료 또는 석영에 의해 구성된다. 처리 용기(202) 내에는 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 기판(100)을 처리하는 처리 공간(201)(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 둘러싸인 공간이며, 경계부(204)보다 상방(上方)의 공간을 처리실(201)이라고 부른다. 또한 경계부(204)보다 하방(下方)의 공간을 이재실(203)이라고 부른다.
하부 용기(202b)의 측면에는 게이트 밸브(1490)에 인접한 기판 반입출구(1480)가 설치되고, 기판(100)은 기판 반입출구(1480)를 개재하여 도시되지 않는 반송실과 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 기판(100)을 지지하는 기판 지지부(210)가 설치된다. 기판 지지부(210)는 기판(100)을 재치하는 기판 재치면(211)과, 기판 재치면(211)을 표면에 가지는 기판 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 히터(213)는 온도 제어부(400)에 접속되어 온도 제어 가능하도록 구성된다. 또한 기판 재치대(212)에는 기판(100)이나 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 바이어스를 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 기판 재치대(212)를 승강시키는 것에 의해 기판 재치면(211) 상에 재치되는 기판(100)을 승강시키는 것이 가능하도록 이루어진다. 또한 샤프트(217) 하단부의 주위는 벨로즈(219)에 의해 피복되고, 처리실(201) 내는 기밀하게 보지(保持)된다.
기판 재치대(212)는 기판(100)을 반송 시에 웨이퍼 이재 위치에 이동하고, 기판(100)을 처리 시에는 도 1에 도시한 처리 위치에 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 때는 리프트 핀(207)의 상단부가 기판 재치면(211)의 상면으로부터 돌출하여 리프트 핀(207)이 기판(100)을 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 기판 재치대(212)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때는 리프트 핀(207)이 기판 재치면(211)의 상면으로부터 매몰되어 기판 재치면(211)이 기판(100)을 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 리프트 핀(207)은 기판(100)과 직접 접촉하기 때문에 예컨대 석영이나 알루미나 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
[배기부]
처리실(201)[상부 용기(202a)]의 내벽에는 처리실(201)의 분위기를 배기하는 제1 배기부로서의 제1 배기구(221)가 설치된다.
제1 배기구(221)에는 제1 배기관(224a)이 접속되고, 제1 배기관(224a)에는 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 제어하는 APC(Auto Pressure Controller) 등의 압력 조정기(227)와 제1 진공 펌프(223a)와 후술하는 제2 진공 펌프(223b)가 순서대로 직렬로 접속된다. 주로 제1 배기구(221), 제1 배기관(224a), 압력 조정기(227)에 의해 제1 배기부(배기 라인)가 구성된다. 또한 제1 진공 펌프(223a)도 제1 배기부의 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 개재하여 처리실(201) 내의 분위기를 배기할 수도 있다.
[가스 도입구]
처리실(201)의 상부에 설치되는 샤워 헤드(234)의 상면(천장벽)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 분산부]
가스 분산 유닛으로서의 샤워 헤드(234)는 버퍼실(232), 분산판(244a)을 포함한다. 또한 분산판(244a)은 활성화부로서의 제1 전극(244b)으로서 구성되어도 좋다. 분산판(244a)에는 가스를 기판(100)에 분산 공급하는 공(234a)(孔)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)(분산부라고도 부른다.)에 공급되고, 공(234a)을 개재하여 처리실(201)에 공급된다.
또한 분산판(244a)을 제1 전극(244b)으로서 구성한 경우, 제1 전극(244b)은 도전성의 금속으로 구성되고, 처리실(201) 내의 가스를 여기(勵起)하기 위한 활성화부(여기부)의 일부로서 구성된다. 제1 전극(244b)에는 전자파(고주파 전력이나 마이크로파)가 공급 가능하도록 구성된다. 또한 덮개(231)를 도전성 부재로 구성할 때는 덮개(231)와 제1 전극(244b) 사이에 절연 블록(233)이 설치되고, 덮개(231)와 제1 전극부(244b) 사이를 절연하는 구성이 된다.
[활성화부(플라즈마 생성부)]
활성화부로서의 제1 전극(244b)이 설치되는 경우의 구성에 대해서 설명한다. 활성화부로서의 제1 전극(244b)에는 정합기(251)와 고주파 전원부(252)가 접속되고, 전자파(고주파 전력이나 마이크로파)가 공급 가능하도록 구성된다. 이에 의해 처리실(201) 내에 공급된 가스를 활성화시킬 수 있다. 또한 제1 전극(244b)은 용량 결합형의 플라즈마를 생성 가능하도록 구성된다. 구체적으로는 제1 전극(244b)은 도전성의 판 형상으로 형성되고, 상부 용기(202a)에 지지되도록 구성된다. 활성화부는 적어도 제1 전극(244b), 정합기(251), 고주파 전원부(252)로 구성된다. 또한 제1 전극(244b)과 고주파 전원부(252) 사이에 임피던스계(254)를 설치해도 좋다. 임피던스계(254)를 설치하는 것에 의해 측정된 임피던스에 기초하여 정합기(251), 고주파 전원부(252)를 피드백 제어할 수 있다. 또한 고주파 전원부(252)는 전력 데이터를 컨트롤러(260)와 송수신 가능하도록 구성되고, 정합기(251)는 정합 데이터(진행파 데이터, 반사 물결 데이터)를 컨트롤러(260)와 송수신 가능하도록 구성되고, 임피던스계(254)는 임피던스 데이터를 컨트롤러(260)와 송수신 가능하도록 구성된다.
[가스 공급부]
가스 도입구(241)에는 공통 가스 공급관(242)이 접속된다. 공통 가스 공급관(242)은 관의 내부에서 연통되고, 공통 가스 공급관(242)으로부터 공급되는 가스는 가스 도입구(241)를 개재하여 샤워 헤드(234) 내에 공급된다.
공통 가스 공급관(242)에는 도 2에 도시하는 가스 공급부가 접속된다. 가스 공급부는 제1 공급관(113a), 제2 공급관(123a), 제3 공급관(133a)이 접속된다.
제1 공급관(113a)을 포함하는 제1 공급부로부터는 주로 제1 가스로서의 제1 원소 함유 가스(제1 처리 가스)가 주로 공급된다. 또한 제2 공급관(123a)을 포함하는 제2 공급부로부터는 주로 제2 가스로서의 제2 원소 함유 가스(제2 처리 가스)가 공급된다. 또한 제3 공급관(133a)을 포함하는 제3 공급부(불활성 가스 공급부)로부터는 주로 제3 가스로서의 제3 원소 함유 가스가 공급된다.
[제1 공급부]
제1 공급관(113a)에는 상류 방향부터 순서대로 불활성 가스 공급원(113b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(115)(MFC), 개폐 밸브인 밸브(116a, 116b)가 설치된다. 또한 밸브(116a)는 제1 공급관(113a) 내를 퍼지하는 퍼지 밸브라고도 부른다. 또한 밸브(116b)는 기판(100)에 가스를 공급하는 타이밍을 제어하는 제1 타이밍 밸브라고도 부른다.
또한 MFC(115)와 퍼지 밸브(116a) 사이에는 제1 공급관(113a)과 기화기(118)의 도입부(118a)를 접속하는 기화기 도입관(119a)이 접속된다. 기화기 도입관(119a)에는 도입 밸브(119b)가 설치된다.
퍼지 밸브(116a)와 제1 타이밍 밸브(116b) 사이이며, 퍼지 밸브(116a) 측에 설치된 합류부(114)(접속점, 접속부라고도 부른다.)에는 제1 공급관(113a)과 기화기(118)의 도출부(118b)를 접속하는 기화기 출력관(119c)이 접속된다. 기화기 출력관(119c)에는 출력 밸브(119d)가 설치된다.
후술하는 컨트롤러(260)에 의해 각 밸브의 개폐가 제어되는 것에 의해 불활성 가스 공급원(113b)으로부터 직접 제1 공급관(113a)을 개재하여 공통 가스 공급관(242)에 불활성 가스를 공급 가능하도록 구성된다. 또한 불활성 가스 공급원(113b)으로부터 기화기 도입관(119a)을 개재하여 기화기(118)에 불활성 가스가 공급되는 것에 의해, 기화기(118)로부터 기화기 출력관(119c)을 개재하여 제1 공급관(113a)에 후술하는 제1 가스를 공급 가능하도록 구성된다. 또한 기화기(118)에 저류되는 원료가 단체(單體)로 기화되고 제1 공급관(113a)에 제1 가스를 공급시키는 것이 가능하면 기화기(118)에 불활성 가스를 공급하지 않아도 좋다.
여기서 제1 가스로서의 제1 원소 함유 가스는 처리 가스 중 하나다. 제1 원소 함유 가스는 제14족 원소 함유 가스이며, 예컨대 실리콘(Si)을 포함하는 가스다. 구체적으로는 비스디에틸아미노실란{Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭: BDEAS} 가스다. 기화기(118) 내에는 이와 같은 원료가 저류된다. 또한 이러한 아미노기(NH-)와, 탄소(C) 중 어느 하나 또는 양방을 포함하는 가스를 이용한 경우, 기판(100) 상에 형성하는 막 특성을 향상시킬 수 있다. 예컨대 막 두께 균일성이나, 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 하지만 이와 같은 아미노기와 탄소 중 어느 하나 또는 양방을 포함하는 원료는 아미노기 및 탄소를 포함하지 않는 원료와 비교해서 열적 안정성이 낮다. 이러한 원료를 기화 온도 이상으로 가열하면 열분해하는 경우가 있다.
제1 원소 함유 가스는 기화기(118)로부터 출력 밸브(119d), 제1 타이밍 밸브(116b), 제1 공급관(113a), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 기판 처리 장치(200)에 공급된다.
제1 공급부는 주로 기화기(118), 기화기 출력관(119c), 출력 밸브(119d), 제1 공급관(113a)에 의해 구성된다.
또한 제1 공급관(113a)의 밸브(116b)보다 상류측에 가스 탱크(181)를 설치해도 좋다. 가스 탱크(181)를 설치하여 제1 가스를 저장하는 것에 의해 기판(100)에 가스를 다량 흘릴 수 있다. 또한 가스 탱크(181)를 제1 공급부에 포함시켜도 좋다.
또한 불활성 가스 공급원(113b)을 제1 공급부에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 불활성 가스 공급원(113b)은 제1 공급관(113a)과 기화기 도입관(119a) 중 어느 하나 또는 양방에 불활성 가스를 공급하는 소스로서 기능하는 구성이며, 예컨대 반도체 제조 장치 공장에 설치되고, 불활성 가스가 공급된 가스 라인에 접속된 가스관을 의미한다.
또한 기화기(118)에는 기화기(118)에 원료를 공급하는 원료 공급관(121)이 접속되어도 좋다. 원료 공급관(121)에는 밸브(121a)가 설치되고, 원료 공급관(121) 내를 흐르는 원료의 양을 조정 가능하도록 구성된다.
또한 기화기(118)에는 기화기(118) 내에 잔존하는 원료의 양을 검출하는 잔량 검출부를 설치해도 좋다. 잔량 검출부는 예컨대 도 2의 파선으로 도시하는 액면의 레벨을 검출하는 레벨계(122a)와 중량계(122b) 중 어느 하나 또는 양방이다. 잔량 검출부가 설치되는 것에 의해 기화기(118) 내에 잔존하는 원료의 양을 검출하는 것이 가능해진다. 또한 기화기(118) 내에 잔존하는 원료의 양은 MFC(115)의 유량의 적산값, 밸브(119b), 출력 밸브(119d), 밸브(116b) 등의 개방 시간의 적산값, 후술하는 제1 가스 공급 공정(S503)의 적산 시간 등 하나 이상에 기초한 적산값의 데이터에 기초하여 컨트롤러(260)로 연산하는 것에 의해 간접적으로 연산하는 프로그램을 이용해서 산출해도 좋다. 또한 프로그램을 이용하여 잔존하는 원료의 양을 산출하는 경우에는 도 2에 도시하는 하드적인 잔량 검출부를 설치하지 않아도 좋고, 잔량 검출부를 프로그램에 의해 실현해도 좋다. 또한 잔량 검출부로부터 출력되는 잔량 데이터와 각 적산값에 기초하여 잔존하는 원료의 양을 산출해도 좋다.
여기서 기화기(118) 내에는 원료가 충족되지 않은 빈 공간(118c)이 존재한다. 이 빈 공간(118c)에는 분해된 제1 가스가 발생하고, 분해된 제1 가스가 체류하는 경우가 있다. 분해된 제1 가스가 기판 처리 장치(200)에 공급된 경우, 기판(100)의 처리 품질의 균일성을 저하시킨다는 과제가 발생한다. 예컨대 분해된 제1 가스가 공급된 처리와, 분해된 제1 가스가 공급되지 않은 처리에서 막 특성(막 품질)이 달라진다. 분해된 제1 가스는 예컨대 기판 처리 장치(200)를 정지했을 때 발생한다. 분해된 제1 가스는 기화기 출력관(119c), 제1 공급관(113a) 등의 내에도 발생하는 경우가 있다. 또한 분해된 제1 가스는 예컨대 기판 처리 장치(200)를 대기(아이들링)시켰을 때도 발생할 가능성이 있다. 또한 후술하는 기판 반입 공정(S501), 승온 공정(S502), 성막 공정(S302), 판정 공정(S507), 반송 압력 조정 공정(S508), 기판 반출 공정(S509) 등에서도 발생할 가능성이 있다.
발명자들은 분해된 제1 가스를 기화기(118)나, 제1 공급관(113a), 기화기 출력관(119c) 중 적어도 어느 하나 내로부터 제거하는 기술을 발견했다. 예컨대 후술하는 제2 배출관(120a)을 이용하는 것에 의해 기화기(118), 기화기 출력관(119c) 내에 존재하는 분해된 제1 가스를 후술하는 제2 배기관(224b)에 배출시키는 것이 가능해진다. 또한 후술하는 제1 배출관(113h)을 이용하는 것에 의해 제1 공급관(113a) 내에 존재하는 분해된 제1 가스를 제2 배기관(224b)에 배출시키는 것이 가능해진다. 이 분해된 제1 가스를 배출하는 구성에 대해서는 이하에 설명한다.
또한 여기서는 기화 방식으로서 버블링 방식을 채택한 기화기(118)를 설치했지만, 증발 방식의 기화기나 승화 방식의 기화기를 채택해도 좋다. 증발 방식의 기화기이어도 기화기 내의 공간에 분해된 제1 가스가 생성될 가능성이 있어 마찬가지의 과제를 발생한다.
또한 기화기(118) 내에 저류되는 원료가 액체인 경우에 대해서 기재했지만 이에 한정되지 않고, 고체나 기화기의 경우에도 마찬가지의 과제가 발생한다.
[가스 배출부]
가스 배출부는 제1 배출부와 제2 배출부 중 어느 하나 또는 양방으로 구성된다. 이하, 제1 배출부와 제2 배출부의 구성에 대해서 설명한다.
[제1 배출부]
퍼지 밸브(116a)와 제1 타이밍 밸브(116b) 사이이며, 제1 타이밍 밸브(116b) 측에 설치된 합류부(117)(접속점, 접속부라고도 부른다.)에는 제1 공급관(113a)과 제2 배기관(224b)을 접속하는 제1 배출관(113h)이 설치된다. 또한 제1 배출관(113h)에는 제1 배출 밸브(116h)가 설치된다. 제1 배출부는 적어도 제1 배출관(113h)과 제1 배출 밸브(116h)로 구성된다.
[제2 배출부]
출력 밸브(119d)와 도출부(118b) 사이의 기화기 출력관(119c)에는 기화기 출력관(119c)과 제2 배기관(224b)을 접속하는 제2 배출관(120a)이 설치된다. 또한 제2 배출관(120a)에는 제2 배출 밸브(120b)가 설치되고, 기화기 출력관(119c)으로부터 제2 배기관(224b)으로의 유로의 ON/OFF를 제어 가능하도록 구성된다. 제2 배출부는 적어도 제2 배출관(120a)과 제2 배출 밸브(120b)로 구성된다.
또한 제2 배출 밸브(120b)와 출력 밸브(119d)로 유로 변경부(120c)를 형성해도 좋다. 또한 유로 변경부(120c)는 하나의 밸브로 구성해도 좋다. 구체적으로는 삼방(三方) 밸브가 있다. 유로 변경부(120c)는 기화기(118)로부터 제1 공급관(113a)과 제2 배출관(120a) 중 어느 하에 가스를 공급하도록 구성된다.
또한 제2 배기관(224b)은 제1 배기관(224a)에 접속된다. 제2 배기관(224b)에 배기된 가스는 제1 배기관(224a)을 개재하여 진공 펌프(223b)에 배출 가능하도록 구성된다.
이러한 구성에 의해 제1 공급관(113a), 기화기(118), 기화기 도입관(119a), 기화기 출력관(119c) 내에 존재하는 가스는 제2 배출관(120a), 제1 배출관(113h) 중 어느 하나 또는 양방으로부터 제2 배기관(224b)에 배출 가능하도록 구성된다.
[제2 공급부]
제2 공급관(123a)에는 상류 방향부터 순서대로 제2 공급원(123), MFC(125), 밸브(126)가 설치된다. 또한 밸브(126)는 기판(100)에 제2 가스를 공급하는 타이밍을 제어하는 제2 타이밍 밸브라고도 부른다.
제2 공급관(123a)으로부터는 제2 원소 함유 가스가 MFC(125), 밸브(126), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 기판 처리 장치(200)에 공급된다.
제2 원소 함유 가스는 처리 가스 중 하나다. 제2 원소 함유 가스는 질소(N)를 포함하는 가스이며, 구체적으로는 암모니아(NH3) 가스나, 수소(H2)와 질소(N2)의 혼합 가스 등의 가스다.
또한 제2 공급관(123a)에 제2 가스를 활성화시키는 리모트 플라즈마 유닛(180)(RPU)을 설치해도 좋다.
제2 공급부는 주로 제2 공급관(123a), MFC(125), 밸브(126)로 구성된다.
또한 제2 공급원(123), RPU(180) 중 어느 하나 또는 양방을 제2 공급부에 포함시켜서 생각해도 좋다.
[제3 공급부(불활성 가스 공급부)]
제3 공급관(133a)에는 상류 방향부터 순서대로 제3 가스 공급원(133), MFC(135), 밸브(136)가 설치된다. 또한 밸브(136)는 기판(100)에 제3 가스를 공급하는 타이밍을 제어하는 제3 타이밍 밸브라고도 부른다.
제3 공급관(133a)으로부터는 불활성 가스가 MFC(135), 밸브(136), 공통 가스 공급관(242)을 개재하여 샤워 헤드(234)에 공급된다.
불활성 가스는 제1 가스와 반응하기 어려운 가스다. 불활성 가스는 예컨대 질소(N2) 가스, 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스 등의 가스다.
제3 공급부(불활성 가스 공급부)는 주로 제3 공급관(133a), MFC(135), 밸브(136)로 구성된다.
여기서 제1 공급부, 제2 공급부, 제3 공급부의 각각을 구성하는 MFC, 밸브, (기화기), (RPU)은 컨트롤러(260)와 송수신 가능하도록 구성되고, 각각 이하의 데이터를 송수신한다.
MFC: 유량 데이터
밸브: 개도(開度) 데이터
(기화기: 기화량 데이터)
(RPU: 전력 데이터).
[제어부]
도 3에 도시하는 바와 같이 기판 처리 장치(200)는 기판 처리 장치(200)의 각(各) 부(部)의 동작을 제어하는 컨트롤러(260)를 포함한다.
컨트롤러(260)의 개략 구성도와, 네트워크(268), 상위 장치(500) 등의 접속 구성도를 도 3에 도시한다. 제어부인 컨트롤러(260)는 CPU(261)(Central Processing Unit), RAM(262)(Random Access Memory), 기억 장치(263), I/O 포트(264)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(262), 기억 장치(263), I/O 포트(264)은 내부 버스(265)를 개재하여 CPU(261)과 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(260)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(269)나, 외부 기억 장치(267), 송수신부(285) 등이 접속 가능하도록 구성된다. 입출력 장치(269)는 기판 처리 장치(200)의 상태, 상위 장치(500) 등으로부터 수신한 데이터를 보지(報知)하는 보지부(표시부)로서의 표시 화면(270)도 포함하도록 구성해도 좋다.
기억 장치(263)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(263) 내에는 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피, 기판(100)에 대한 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 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 사용한 경우는 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다. 또한 RAM(262)은 CPU(261)에 의해 판독된 프로그램, 연산 데이터, 처리 데이터 등의 데이터가 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(264)는 게이트 밸브(1490), 승강부(218), 온도 제어부(400), 압력 조정기(227, 228), 진공 펌프(223a, 223b), 정합기(251), 고주파 전원부(252), MFC(115, 125, 135), 밸브[116a, 116b, 116h, 119b, 119d, (121a), 126, 136], [바이어스 제어부(257)] 등에 접속된다. 또한 임피던스계(254), RPU(180) 등에도 접속되어도 좋다. 또한 본 발명에서의 접속이란 각 부가 물리적인 케이블로 연결되어 있다는 의미도 포함하지만, 각 부의 신호(전자 데이터)가 직접 또는 간접적으로 송신/수신 가능하다는 의미도 포함한다.
연산부로서의 CPU(261)은 기억 장치(263)로부터의 제어 프로그램을 판독하여 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(269)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(263)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 또한 송수신부(285)로부터 입력된 설정값과, 기억 장치(263)에 기억된 프로세스 레시피나 제어 데이터를 비교 및 연산하여 연산 데이터를 산출 가능하도록 구성된다. 또한 연산 데이터로 대응하는 처리 데이터(프로세스 레시피)의 결정 처리 등을 실행 가능하도록 구성된다. 그리고 CPU(261)은 판독된 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 게이트 밸브(1490)의 개폐 동작, 승강부(218)의 승강 동작, 온도 제어부(400)로의 전력 공급 동작, 온도 제어부(400)에 의한 기판 재치대(212)의 온도 조정 동작, 압력 조정기(227, 228)의 압력 조정 동작, 진공 펌프(223a)의 ON/OFF 제어, MFC(115, 125, 135)에서의 가스 유량 제어 동작, RPU(180)의 가스의 활성화 동작, 밸브[116a, 116b, 116h, 119b, 119d, (121a), 126, 136]에서의 가스의 ON/OFF 제어, 정합기(251)의 전력의 정합 동작, 고주파 전원부(252)의 전력 제어, 바이어스 제어부(257)의 제어 동작, 임피던스계(254)가 측정한 측정 데이터에 기초한 정합기(251)의 정합 동작이나, 고주파 전원부(252)의 전력 제어 동작 등을 제어하도록 구성된다. 각 구성의 제어를 수행할 때는 CPU(261) 내의 송수신부가 프로세스 레시피의 내용을 따른 제어 정보를 송신 및 수신하는 것에 의해 제어한다.
되는 경우에 한정되지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램(데이터)을 격납한 외부 기억 장치(267)[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리]를 준비하고, 이러한 외부 기억 장치(267)를 이용하여 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(267)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 송수신부(285)나 네트워크(268)(인터넷이나 전용 회선) 등의 통신 수단을 이용하여 외부 기억 장치(267)를 개재하지 않고 프로그램(데이터)을 공급해도 좋다. 또한 기억 장치(263)나 외부 기억 장치(267)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억 장치(263) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(267) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그것들의 양방을 포함하는 경우가 있다.
[기판 처리 공정]
다음으로 기판 처리 공정에 대해서 도 4 내지 도 7을 이용하여 설명한다.
기판 처리 공정에서는 도 4에 도시하는 바와 같이 성막 공정(S302)의 전후 중 어느 하나 또는 양방에서 가스 공급부 조정 공정(S301)이 수행된다. 가스 공급부 조정 공정(S301)의 상세에 대해서 도 5를 이용하여 설명한다.
[가스 공급부 조정 공정(S301)]
가스 공급부 조정 공정(S301)은 도 5에 도시하는 바와 같이 제1 배기 공정(S401)(가스관 배기 공정)과, 제2 배기 공정(S402)(기화기 배기 공정)과, 분위기 조정 공정(S403)을 포함한다. 다음으로 이들 공정에 대해서 설명한다.
[제1 배기 공정(S401)(가스관 배기 공정)]
우선 가스관 배기 공정(S401)에 대해서 설명한다. 가스관 배기 공정(S401)에서는 제1 공급관(113a)에 잔류하는 제1 가스를 제2 배출부로부터 배기한다. 구체적으로는 밸브(116b)와 밸브(119b)와 밸브(119d)를 닫고, 퍼지 밸브(116a)와 제1 배출 밸브(116h)를 연다. 이에 의해 불활성 가스 공급원(113b)으로부터 제1 공급관(113a), 퍼지 밸브(116a), 제1 배출관(113h), 제1 배출 밸브(116h) 등을 개재하여 제2 배기관(224b)에 가스가 흐르는 유로가 형성된다. 이 상태에서 제2 배기관(224b)으로부터 제1 공급관(113a) 내의 잔류 가스를 소정 시간 배기한다. 또한 이때 불활성 가스 공급원(113b)으로부터 불활성 가스를 공급하여 제1 공급관(113a) 내의 가스를 압출(押出)하듯이 해도 좋다. 또한 제1 공급관(113a) 내의 분위기의 배기와, 불활성 가스의 공급을 교호(交互)적으로 반복해도 좋다. 이와 같이 제1 공급관(113a) 내를 배기하는 것에 의해 잔류한 가스량을 저감할 수 있다.
또한 제1 공급관(113a) 내를 배기 종료 후, 퍼지 밸브(116a)와 제1 배출 밸브(116h)를 닫는 것에 의해 가스관 배기 공정(S401)이 종료된다. 또한 퍼지 밸브(116a)와 제1 배출 밸브(116h)를 닫은 후에 밸브(116b)를 열고 제1 공급관(113a) 내를 고진공으로 배기해도 좋다. 제1 공급관(113a) 내를 고진공에 배기한 후는 밸브(116b)를 닫고 제1 공급관(113a) 내를 고진공 분위기로 유지한다.
[제2 배기 공정(S402)(기화기 배기 공정)]
다음으로 기화기 배기 공정(S402)이 수행된다. 기화기 배기 공정(S402)에서는 기화기(118)의 빈 공간(118c)에 존재하는 분해된 제1 가스를 기화기(118)로부터 제1 배출부를 개재하여 제2 배기관(224b)에 배기시킨다. 구체적으로는 밸브(119b)와 제2 배출 밸브(120b)를 열고, 퍼지 밸브(116a)와 출력 밸브(119d)와 제1 배출 밸브(116h)를 닫는다. 이 상태에서 기화기(118) 내의 분위기를 제2 배출관(120a)을 개재하여 제2 배기관(224b)에 배기하는 것에 의해 수행된다. 이 배기는 단순히 기화기(118) 내를 진공 배기할 뿐만 아니라 불활성 가스 공급원(113b)으로부터 불활성 가스를 공급하여 기화기(118) 내의 분해된 제1 가스를 압출해도 좋다. 또한 기화기(118) 내의 배기와, 불활성 가스 공급에 의한 배기를 반복해서 수행해도 좋다. 반복하는 것에 의해 기화기(118) 내에 존재하는 분해된 제1 가스의 양을 저감할 수 있다.
또한 배기 시간이나 불활성 가스의 유량은 기화기(118) 내에 잔존하는 원료의 양이나, 기판 처리 장치의 아이들링 시간, 기화기(118)의 아이들링 시간, 성막 공정의 적산 시간 등의 데이터에 기초하여 변경해도 좋다. 예컨대 잔존하는 원료의 양이 적은 경우에는 빈 공간(118c)이 많아지고, 분해된 제1 가스의 양이 많아지고 있다고 견적하여 배기 시간을 길게 설정하면 좋다. 즉 분해된 제1 가스의 양과, 배기 시간은 비례 관계에 있으며, 비례 관계에 기초하여 배기 시간을 길게 설정해도 좋고, 불활성 가스의 유량이 많아지도록 설정해도 좋다.
소정 시간 배기 후, 제2 배출 밸브(120b)를 닫는 것에 의해 기화기 배기 공정(S402)이 종료된다.
[분위기 조정 공정(S403)]
다음으로 분위기 조정 공정(S403)에 대해서 설명한다. 분위기 조정 공정(S403)에서는 밸브(119b)를 열고 기화기(118)에 불활성 가스를 공급하여 빈 공간(118c)에 제1 가스를 충족시킨다. 소정 시간 경과 후, 출력 밸브(119d)를 열고 제1 공급관(113a) 내에 제1 가스를 공급하는 것에 의해 기화기(118)와 제1 공급관(113a) 내의 분위기가 조정된다.
또한 이때 제1 공급관(113a) 내가 고진공 분위기가 되는 경우에는 기화기(118)로부터 제1 공급관(113a)에 제1 가스를 한 번에 유입시킬 수 있고, 제1 공급관(113a) 내에서의 제1 가스의 희석화를 억제할 수 있다. 제1 공급관(113a) 내에서의 제1 가스의 희석화를 억제하는 것에 의해서, 가스 공급 조정 공정(S301) 후에 처음으로 기판 처리 장치(200)[기판(100)]에 공급되는 가스 농도와 후술하는 성막 공정(S302)이 1회 이상 수행된 후에 기판 처리 장치(200)[기판(100)]에 공급되는 가스 농도의 차이를 저감할 수 있다. 즉 기판(100)의 처리 균일성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 하여 가스 공급부 조정 공정(S301)이 수행된다.
다음으로 성막 처리 공정(S302)과 그 전후에 수행되는 공정에 대해서 도 6을 이용하여 설명한다.
[기판 반입 공정(S501)]
성막 처리 공정(S302)에서는 우선 기판(100)을 처리 공간(201)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 처리 공간(201) 내나 이재실(203)을 소정의 압력으로 조압한 후, 게이트 밸브(1490)를 개방하여 게이트 밸브(1490)로부터 리프트 핀(207) 상에 기판(100)을 재치시킨다. 기판(100)을 리프트 핀(207) 상에 재치시킨 후, 게이트 밸브(1490)를 닫고 승강부(218)에 의해 기판 지지부(210)를 소정의 위치까지 상승시키는 것에 의해 기판(100)이 리프트 핀(207)으로부터 기판 지지부(210)에 재치된다. 계속해서 처리 공간(201) 내가 소정의 압력(진공도)이 되도록 제1 배기관(224a)과 제2 배기구(1481) 중 어느 하나 또는 양방을 개재하여 처리 공간(201) 내를 배기해도 좋다. 이때 압력 센서(도시되지 않음)가 계측한 압력값에 기초하여 압력 조정기(227)의 밸브 개도와 압력 조정기(228)의 밸브 개도 중 어느 하나 또는 양방을 피드백 제어한다.
[승온 공정(S502)]
승온 공정(S502)에서는 기판(100)을 기판 지지부(210)로 지지한 상태에서 소정 시간 보지시킨다. 소정 시간 보지시키거나 기판(100)이 소정 온도가 된 후, 다음 성막 공정(S302)이 수행된다.
또한 이때의 히터(213)의 온도는 100℃ 내지 700℃, 바람직하게는 300℃ 내지 500℃의 범위 내의 일정한 온도가 되도록 설정한다. 히터(213)의 온도는 적어도 성막 공정(S301) 동안은 기판(100)의 온도가 소정의 온도를 유지하도록 제어된다. 구체적으로는 온도 센서(미도시)가 검출한 온도 데이터에 기초하여 기판 지지부(210)가 소정의 온도가 되도록 히터(213)에 공급하는 전력을 피드백 제어한다.
다음으로 성막 공정(S302)에 대해서 도 6과 도 7을 이용해서 설명한다.
[성막 공정(S302)]
성막 공정(S302)에서는 후술하는 제1 가스 공급 공정(S503)과 제1 퍼지 공정(S504)과 제2 가스 공급 공정(S505)과 제2 퍼지 공정(S506)을 포함한다. 또한 여기서는 이들 공정을 직렬로 수행하는 예를 제시하지만, 제1 가스 공급 공정(S503)과 제2 가스 공급 공정(S505)의 실행 기간의 일부가 겹치도록 병행하여 수행해도 좋다. 또한 제1 가스 공급 공정(S503)과 제2 가스 공급 공정(S505)을 병행하여 실행하는 경우에는 제1 퍼지 공정(S504)과 제2 퍼지 공정(S506)을 병행하여 수행해도 좋고, 일방(一方)의 퍼지 공정을 생략해도 좋다.
[제1 가스 공급 공정(S503)]
제1 가스 공급 공정(S503)에서는 제1 공급부로부터 처리실(201) 내에 제1 가스(처리 가스)로서의 실리콘 함유 가스를 공급한다. 구체적으로는 BDEAS 가스를 공급한다. 구체적으로는 제1 타이밍 밸브(116b), 출력 밸브(119d), 도입 밸브(119b)를 열고, 퍼지 밸브(116a), 제2 배출 밸브(120b), 제1 배출 밸브(116h)를 닫은 상태에서 불활성 가스 공급원(113b)으로부터 공급되는 불활성 가스를 MFC(115)로 유량 조정하여 기화기(118)에 공급하는 것에 의해, 기화기(118) 내의 BDEAS 가스를 기판 처리 장치(200)에 공급한다. BDEAS 가스는 버퍼실(232)을 지나서 샤워 헤드(234)의 가스 공급공(234a)으로부터 감압 상태의 처리실(201) 내에 공급된다. 또한 배기부에 의한 처리실(201) 내의 배기를 계속하여 처리실(201) 내의 압력을 소정의 압력 범위(제1 압력)가 되도록 제어한다. 이때 기판(100)에 대하여 BDEAS 가스가 공급된다. BDEAS 가스는 소정의 압력(제1 압력: 예컨대 10Pa 이상 1,000Pa 이하)으로 처리실(201) 내에 공급한다. 이와 같이 하여 기판(100)에 BDEAS 가스를 공급한다. BDEAS 가스가 공급되는 것에 의해 기판(100) 상에 실리콘 함유층이 형성된다.
[제1 퍼지 공정(S504)]
기판(100) 상에 실리콘 함유층이 형성된 후, 제1 타이밍 밸브(116b)를 닫고 BDEAS 가스의 공급을 정지한다. 제1 가스를 정지하는 것에 의해 처리실(201) 중에 존재하는 제1 가스나, 버퍼실(232) 내에 존재하는 처리 가스를 제1 배기부로부터 배기되는 것에 의해 제1 퍼지 공정(S504)이 수행된다.
또한 제1 퍼지 공정(S504)에서는 단순히 가스를 배기(진공 흡입)하여 가스를 배출하는 것 외에 불활성 가스 공급원(113b)으로부터 불활성 가스를 공급하여 잔류 가스를 압출하는 것에 의한 배출 처리를 수행하도록 구성해도 좋다. 이 경우, 밸브(136)를 열고 MFC(135)로 불활성 가스의 유량 조정을 수행한다. 또한 진공 흡입과 불활성 가스의 공급을 조합해서 수행해도 좋다. 또한 진공 흡입과 불활성 가스의 공급을 교호적으로 수행하도록 구성해도 좋다.
소정 시간 경과 후, 밸브(136)를 닫고 불활성 가스의 공급을 정지한다. 또한 밸브(136)를 연 상태에서 불활성 가스의 공급을 계속해도 좋다.
[제2 가스 공급 공정(S505)]
제1 퍼지 공정(S504) 후, 제2 공급부로부터 처리실(201) 내에 제2 가스(처리 가스 또는 반응 가스라고도 부른다.)로서의 NH3 가스를 공급한다. 구체적으로는 밸브(126)를 열고 가스 도입구(241), 버퍼실(232), 복수의 공(234a)을 개재하여 처리실(201) 내에 NH3 가스를 공급한다.
이때 NH3 가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 MFC(125)을 조정한다. 또한 NH3 가스의 공급 유량은 예컨대 1sccm 이상 10,000sccm 이하다.
NH3 가스가 기판(100) 상에 형성되는 실리콘 함유층에 공급되면 실리콘 함유층이 개질되어 소정의 두께의 SiN층이 형성된다. 구체적으로는 실리콘 함유층에 포함되는 탄소(C)나 수소(H)가 환원되는 것에 의해 SiN층이 형성된다.
[제2 퍼지 공정(S506)]
제1 퍼지 공정(S503)과 마찬가지의 동작에 의해 제2 퍼지 공정(S506)이 수행된다. 예컨대 처리실(201) 내에 존재하는 제2 가스나, 버퍼실(232) 내에 존재하는 제2 가스는 제2 가스의 공급을 정지하고 배기부로부터 배기되는 것에 의해 제2 퍼지 공정(S506)이 수행된다. 또한 버퍼실(232)과 처리실(201)에 퍼지 가스를 공급하여 퍼지를 수행해도 좋다.
또한 도 7의 제2 배출 밸브(120b) 개방 타이밍A에 도시하는 바와 같이 제1 퍼지 공정(S504)과 제2 가스 공급 공정(S505)과 제2 퍼지 공정(S506) 중 적어도 하나의 공정과 병행하여 제2 배출 밸브(120b)를 여는 타이밍을 설치해도 좋다. 각 공정의 일부를 실행하는 동안에 겹치는 타이밍에 제2 배출 밸브(120b)를 열어도 좋고, 제1 퍼지 공정(S504)과 제2 가스 공급 공정(S505)과 제2 퍼지 공정(S506)의 모든 공정을 통해서 제2 배출 밸브(120b)를 열어도 좋다. 제2 배출 밸브(120b)를 열고 기화기(118) 내에 생성된 제1 가스를 제2 배출관(120a)에 공급하도록 구성해도 좋다. 기화기(118)로부터 제2 배출관(120a)에 공급하는 것에 의해 기화기(118) 내에서 분해된 제1 가스가 발생해도 분해된 제1 가스의 체류를 억제할 수 있다. 또한 기화기(118) 내의 압력을 일정하게 유지할 수 있고, 분해된 제1 가스의 생성을 억제할 수 있다. 또한 기화기(118) 내의 제1 가스와 불활성 가스의 비율을 일정하게 유지하는 것이 가능해진다. 즉 기판(100)에 공급되는 제1 가스의 농도를 사이클마다 일정하게 유지할 수 있다. 이에 의해 기판(100)에 형성되는 막이 수원자층의 박막이 되어도 단층의 품질을 일정하게 유지할 수 있다.
또한 제2 배출 밸브(120b)를 여는 타이밍 중에 출력 밸브(119d)를 닫아 두는 것에 의해 제1 공급관(113a) 내의 압력 저하를 억제할 수 있다. 또한 제1 공급관(113a) 내에 분해된 제1 가스가 진입되는 것을 억제할 수 있다.
또한 가스 탱크(181)가 설치되는 경우에는 가스 탱크(181) 내에 소정량의 제1 가스가 저류된 후에 제2 배출 밸브(120b)를 열도록 각 밸브의 개폐 타이밍을 설정해도 좋다. 또한 1사이클째의 S503을 실행한 후부터 다음 사이클의 S503 시작까지의 동안에 가스 탱크(181) 내에 저장하는 제1 가스의 양을 미리 설정하고, 필요한 제1 가스의 양을 저장할 수 있는 시간을 남기고 제2 배출 밸브(120b)를 열도록 구성해도 좋다. 예컨대 도 7에 도시하는 제2 배출 밸브(120b) 개방 타이밍B에 도시하는 바와 같이 밸브 개폐 타이밍을 설정한다. 구체적으로는 S504의 공정에서 제2 배출 밸브(120b)를 열어 제1 가스를 배출하고, S505과 S506의 공정에서 가스 탱크(181) 내에 제1 가스를 저장하도록 설정하는 것에 의해 가스 탱크(181) 내에서의 제1 가스의 분해가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
[판정 공정(S507)]
제2 퍼지 공정(S506) 종료 후, 컨트롤러(260)는 상기 성막 공정(S302)(S503 내지 S506)이 소정 사이클수n이 실행되었는지의 여부를 판정한다. 즉 기판(100) 상에 원하는 두께의 SiN층이 형성되었는지의 여부를 판정한다. 전술한 공정(S503 내지 S506)을 1사이클로 하여, 이 사이클을 적어도 1회 이상 수행하는 것에 의해 기판(100) 상에 소정 막 두께의 SiN막을 성막할 수 있다.
판정 공정(S507)에서 성막 공정(S302)이 소정 횟수 실행되지 않았을 때(No 판정일 때)는 성막 공정(S302)을 반복해서 수행하고, 소정 횟수 실시되었을 때(Yes 판정일 때)는 성막 공정(S302)을 종료하고 반송 압력 조정 공정(S508)을 실행한다.
[반송 압력 조정 공정(S508)]
다음으로 반송 압력 조정 공정(S508)에 대해서 설명한다. 반송 압력 조정 공정(S508)에서는 처리 공간(201) 내나 이재실(203) 내가 소정의 압력(진공도)이 되도록 제1 배기구(221)와 제2 배기구(1481) 중 어느 하나 또는 양방에서 배기한다.
[기판 반출 공정(S509)]
반송 압력 조정 공정(S508)에서 처리 공간(201)과 이재실(203) 내가 소정 압력이 된 후, 기판 지지부(210)를 승강부(218)에 의해 하강시켜 리프트 핀(207)이 관통공(214)으로부터 기판 지지부(210)의 상면측에 돌출시킨 상태로 한다. 즉 기판(100)이 리프트 핀(207)에 지지된 상태로 한다. 그 후, 게이트 밸브(1490)를 열고 이재실(203)로부터 반송 모듈(도시되지 않음)에 기판(100)을 반출한다.
[가스 공급부 조정 공정(S303)]
또한 성막 공정(S302) 종료 후에 가스 공급부 조정 공정(S303)을 수행해도 좋다. 가스 공급부 조정 공정(S303)은 전술한 가스 공급부 조정 공정(S301)과 마찬가지이므로 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 하여 본 발명의 기판 처리 공정이 수행된다.
이상, 본 발명의 일 실시 형태를 구체적으로 설명했지만 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 갖가지 변경이 가능하다.
예컨대 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 이용하여 기판 표면이나 기판에 형성된 막을 플라즈마 산화 처리나, 플라즈마 질화처리할 때도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한 반응 가스만을 이용한 플라즈마 어닐링 처리에도 적용할 수 있다.
또한 전술에서는 반도체 장치의 제조 공정에 대해서 기재했지만, 실시 형태에 따른 발명은 반도체 장치의 제조 공정 이외에도 적용 가능하다. 예컨대 액정 디바이스의 제조 공정, 태양전지의 제조 공정, 발광 디바이스의 제조 공정, 유리 기판의 처리 공정, 세라믹 기판의 처리 공정, 도전성 기판의 처리 공정 등의 기판 처리가 있다.
또한 전술에서는 실리콘 질화막을 형성하는 예를 제시했지만, 다른 가스를 이용한 성막에도 적용 가능하다. 예컨대 산소 함유막, 질소 함유막, 탄소 함유막, 붕소 함유막, 금속 함유막과 이들 원소가 복수 함유된 막 등이 있다. 또한 이들 막으로서는 예컨대 AlO막, ZrO막, HfO막, HfAlO막, ZrAlO막, SiC막, SiCN막, SiBN막, TiN막, TiC막, TiAlC막 등이 있다.
또한 전술에서는 하나의 처리실에서 1매의 기판을 처리하는 장치 구성을 제시했지만 이에 한정되지 않고, 복수 매의 기판을 수평 방향 또는 수직 방향으로 배열한 장치이어도 좋다.
100: 웨이퍼(기판) 200: 처리 장치
201: 처리실 202: 처리 용기
212: 기판 재치대 213: 히터
221: 제1 배기구 234: 샤워 헤드
244: 제1 전극 260: 컨트롤러

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 처리실;
    상기 기판에 공급하는 제1 가스를 생성하는 기화기;
    상기 기화기에 접속되어 상기 처리실에 상기 제1 가스를 공급하고, 상기 제1 가스의 공급 타이밍을 제어하는 제1 타이밍 밸브를 포함하는 제1 공급관;
    상기 기화기에 가스를 공급하는 기화기 도입관과 상기 제1 공급관 중 어느 하나 또는 양방(兩方)에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부;
    상기 기화기로부터 상기 제1 공급관에 상기 제1 가스를 공급하는 기화기 출력관;
    상기 제1 공급관에 설치되고, 상기 제1 공급관 내의 분위기를 배기하는 제1 배출부;
    상기 기화기 출력관에 설치되고, 상기 기화기 내의 분위기를 배기하는 제2 배출부; 및
    상기 제1 타이밍 밸브와 상기 불활성 가스 공급부와 상기 제1 배출부와 상기 제2 배출부를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배출부는 제2 배출관과 제2 배출 밸브를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 기화기 내의 잔량 데이터와 상기 기화기 아이들링 시간 데이터 중 어느 하나 또는 양방의 데이터에 기초하여 상기 제2 배출 밸브의 열림(開) 시간을 변경하고, 상기 기화기 내의 분위기를 상기 제2 배출관에 배기하도록 상기 밸브를 제어도록 구성되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배출부는 제2 배출관과 제2 배출 밸브를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 공급관 내의 분위기를 상기 제1 배출부에 배기한 후에 상기 기화기 내의 분위기를 제2 배출관에 배기하도록 상기 제1 배출부와 상기 제2 배출부를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 공급관 내의 분위기를 상기 제1 배출부에 배기한 후에 상기 기화기 내의 분위기를 상기 제2 배출관에 배기하도록 상기 제1 배출부와 상기 제2 배출부를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 공급관과 상기 기화기 출력관의 접속부보다 상류측, 또한 상기 기화기 도입관과 상기 제1 공급관의 접속부보다 하류측에 퍼지 밸브가 설치되고,
    상기 제어부는 상기 제1 공급관의 분위기를 상기 제1 배출부에 배기할 때 상기 퍼지 밸브를 개재하여 상기 제1 공급관 내에 불활성 가스를 공급하도록 퍼지 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 공급관과 상기 기화기 출력관의 접속부보다 상류측, 또한 상기 기화기 도입관과 상기 제1 공급관의 접속부보다 하류측에 퍼지 밸브가 설치되고,
    상기 제어부는 상기 제1 공급관의 분위기를 상기 제1 배출부에 배기할 때 상기 퍼지 밸브를 개재하여 상기 제1 공급관 내에 불활성 가스를 공급하도록 퍼지 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기화기 출력관에 출력 밸브가 설치되고,
    상기 제어부는 상기 제1 공급관 내를 진공 분위기로 배기하고, 상기 기화기 내의 분위기를 배기한 후에 상기 기화기로부터 상기 제1 공급관 내에 상기 제1 가스를 공급하도록 상기 제1 배출부와 상기 제2 배출부와 상기 출력 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 기화기 출력관에 출력 밸브가 설치되고,
    상기 제어부는 상기 제1 공급관 내를 진공 분위기로 배기하고, 상기 기화기 내의 분위기를 배기한 후에 상기 기화기로부터 상기 제1 공급관 내에 상기 제1 가스를 공급하도록 상기 제1 배출부와 상기 제2 배출부와 상기 출력 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 기화기 출력관에 출력 밸브가 설치되고,
    상기 제어부는 상기 제1 공급관 내를 진공 분위기로 배기하고, 상기 기화기 내의 분위기를 배기한 후에 상기 기화기로부터 상기 제1 공급관 내에 상기 제1 가스를 공급하도록 상기 제1 배출부와 상기 제2 배출부와 상기 출력 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 기화기 출력관에 출력 밸브가 설치되고,
    상기 제어부는 상기 제1 공급관 내를 진공 분위기로 배기하고, 상기 기화기 내의 분위기를 배기한 후에 상기 기화기로부터 상기 제1 공급관 내에 상기 제1 가스를 공급하도록 상기 제1 배출부와 상기 제2 배출부와 상기 출력 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 기화기 출력관에 출력 밸브가 설치되고,
    상기 제어부는 상기 제2 배출 밸브를 닫힘(閉)으로 했을 때 상기 출력 밸브를 열고,
    상기 출력 밸브를 닫힘으로 했을 때 상기 제2 배출 밸브를 열도록, 상기 출력 밸브와 상기 제2 배출 밸브를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 제2 배출 밸브는 상기 제2 배출관과 상기 기화기 출력관의 접속부에 설치되는 삼방(三方) 밸브로 구성되고,
    상기 제어부는 상기 기화기로부터 상기 제1 공급관으로의 가스 공급 유로와, 상기 기화기로부터 상기 제2 배출관으로의 가스 배기 유로 중 어느 하나를 형성하도록 상기 제2 배출 밸브를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  13. 기화기로 제1 가스를 생성하는 공정;
    상기 제1 가스를 상기 기화기로부터 제1 공급관과 상기 제1 공급관에 설치된 제1 타이밍 밸브를 개재하여 기판이 수용된 처리실에 공급하는 공정;
    상기 기화기에 접속된 기화기 도입관과 상기 제1 공급관 중 어느 하나 또는 양방에 불활성 가스를 공급하는 공정;
    상기 기화기로부터 기화기 출력관을 개재하여 상기 제1 공급관에 상기 제1 가스를 공급하는 공정;
    상기 제1 가스 공급관에 접속된 제1 배출부로부터 상기 제1 공급관 내의 분위기를 배기하는 제1 배기 공정; 및
    상기 기화기 도입관으로부터 상기 기화기에 상기 불활성 가스를 공급하고, 상기 기화기 출력관에 설치된 제2 배출부로부터 상기 기화기 내의 분위기를 배기하는 제2 배기 공정;
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 배출부는 제2 배출관과 제2 배출 밸브를 포함하고,
    상기 기화기 내의 잔량 데이터와 상기 기화기 아이들링 시간 데이터 중 어느 하나 또는 양방 데이터에 기초하여 상기 제2 배출 밸브의 열림 시간을 변경하고, 상기 기화기 내의 분위기를 상기 제2 배출관에 배기하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 배기 공정은 상기 제1 배기 공정 후에 수행되는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 배기 공정은 상기 제1 배기 공정 후에 수행되는 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1 배기 공정에서 상기 제1 가스 공급관에 퍼지 밸브를 개재하여 상기 불활성 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 기화기로 제1 가스를 생성시키는 순서;
    상기 제1 가스를 상기 기화기로부터 제1 공급관과 상기 제1 공급관에 설치된 제1 타이밍 밸브를 개재하여 기판이 수용된 처리실에 공급시키는 순서;
    상기 기화기에 접속된 기화기 도입관과 상기 제1 공급관 중 어느 하나 또는 양방에 불활성 가스를 공급시키는 순서;
    상기 기화기로부터 기화기 출력관을 개재하여 상기 제1 공급관에 상기 제1 가스를 공급시키는 순서;
    상기 제1 가스 공급관에 접속된 제1 배출부로부터 상기 제1 공급관 내의 분위기를 배기하는 제1 배기 순서; 및
    상기 기화기 도입관으로부터 상기 기화기에 상기 불활성 가스를 공급하여 상기 기화기 출력관에 설치된 제2 배출부에서 상기 기화기 내의 분위기를 배기시키는 제2 배기 순서;
    를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램이 기록된 기록 매체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 배출부는 제2 배출관과 제2 배출 밸브를 포함하고,
    상기 기화기 내의 잔량 데이터와 상기 기화기 아이들링 시간 데이터 중 어느 하나 또는 양방 데이터에 기초하여 상기 제2 배출 밸브의 열림 시간을 변경하여 상기 기화기 내의 분위기를 상기 제2 배출관에 배기시키는 순서를 포함하는 기록 매체.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제2 배기 순서는 상기 제1 배기 순서 후에 수행되는 기록 매체.
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