KR20190109251A - 유량 제어 방법, 유량 제어 장치 및 성막 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 원료 가스의 유량을 고정밀도로 조정할 수 있는 기술을 제공한다. 본 개시의 일 형태에 의한 유량 제어 방법은, 원료 용기 내의 원료를 기화시켜 생성한 원료 가스와 캐리어 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하는 가스 공급 장치의 유량 제어 방법이며, 미리 정해진 목표 유량이 되도록 상기 혼합 가스를 공급하는 공급 스텝과, 상기 공급 스텝에서의 상기 혼합 가스의 유량을 취득하는 취득 스텝과, 상기 취득 스텝에서 취득한 상기 혼합 가스의 유량의 안정 범위를 특정하는 특정 스텝과, 상기 특정 스텝에서 특정한 상기 안정 범위에서의 상기 혼합 가스의 유량의 대표값을 산출하는 산출 스텝과, 상기 산출 스텝에서 산출한 상기 대표값과 상기 목표 유량에 기초하여, 상기 목표 유량을 보정하는 보정 스텝을 갖는다.

Description

유량 제어 방법, 유량 제어 장치 및 성막 장치{FLOW RATE CONTROL METHOD, FLOW RATE CONTROL DEVICE, AND FILM FORMING APPARATUS}
본 개시는, 유량 제어 방법, 유량 제어 장치 및 성막 장치에 관한 것이다.
원료 용기로부터의 혼합 가스 중의 원료 농도를 측정하고, 원료 농도에 기초하는 PID(Proportional-intergral-derivative) 제어에 의해, 캐리어 가스의 도입량×혼합 가스 중의 원료 농도로 정의되는 원료 가스 유량이 일정해지도록 캐리어 가스의 도입량을 제어하는 방법이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2006-222133호 공보
그러나, 원료 용기 내의 원료를 기화시켜 원료 가스를 생성하는 방법에서는, 예를 들어 혼합 가스의 공급 개시 직후에 원료 가스 유량이 안정되지 않기 때문에, 원료 가스의 유량을 고정밀도로 조정하는 것이 곤란한 경우가 있다.
본 개시는, 원료 가스의 유량을 고정밀도로 조정할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 형태에 의한 유량 제어 방법은, 원료 용기 내의 원료를 기화시켜 생성한 원료 가스와 캐리어 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하는 가스 공급 장치의 유량 제어 방법이며, 미리 정해진 목표 유량이 되도록 상기 혼합 가스를 공급하는 공급 스텝과, 상기 공급 스텝에서의 상기 혼합 가스의 유량을 취득하는 취득 스텝과, 상기 취득 스텝에서 취득한 상기 혼합 가스의 유량의 안정 범위를 특정하는 특정 스텝과, 상기 특정 스텝에서 특정한 상기 안정 범위에서의 상기 혼합 가스의 유량의 대표값을 산출하는 산출 스텝과, 상기 산출 스텝에서 산출한 상기 대표값과 상기 목표 유량에 기초하여, 상기 목표 유량을 보정하는 보정 스텝을 갖는다.
본 개시에 의하면, 원료 가스의 유량을 고정밀도로 조정할 수 있다.
도 1은 가스 공급 장치를 구비하는 성막 장치의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 제어 장치의 기능 구성예를 도시하는 도면이다.
도 3은 유량 제어 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 ALD 프로세스에서의 가스 공급 시퀀스의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 ALD 프로세스에서의 혼합 가스의 유량과 시간의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 ALD 프로세스에서의 혼합 가스의 유량과 시간의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 ALD 프로세스에서의 혼합 가스의 유량과 시간의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 ALD 프로세스에서의 혼합 가스의 유량과 시간의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 ALD 프로세스에서의 혼합 가스의 유량과 시간의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 개시의 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대해서 설명한다. 첨부의 전체 도면 중, 동일하거나 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일하거나 또는 대응하는 참조 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
[성막 장치]
도 1은, 가스 공급 장치를 구비하는 성막 장치의 일례를 도시하는 개략 단면도이다. 도 1의 성막 장치는, 예를 들어 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법에 의한 성막, 화학적 기상 성장(CVD: Chemical Vapor Deposition)법에 의한 성막이 실시 가능한 장치이다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 성막 장치는, 처리 용기(1), 서셉터(2), 샤워 헤드(3), 배기부(4), 처리 가스 공급 기구(5), 제어 장치(6)를 갖는다.
처리 용기(1)는, 알루미늄 등의 금속에 의해 구성되고, 대략 원통 형상을 갖는다. 처리 용기(1)의 측벽에는 기판의 일례인 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼(W)」라고 함)를 반입 또는 반출하기 위한 반입출구(11)가 형성되고, 반입출구(11)는 게이트 밸브(12)로 개폐 가능하게 되어 있다. 처리 용기(1)의 본체 상에는, 단면이 직사각 형상을 이루는 원환 형상의 배기 덕트(13)가 마련되어 있다. 배기 덕트(13)에는, 내주면을 따라서 슬릿(13a)이 형성되어 있다. 또한, 배기 덕트(13)의 외벽에는 배기구(13b)가 형성되어 있다. 배기 덕트(13)의 상면에는 처리 용기(1)의 상부 개구를 막도록 천장벽(14)이 마련되어 있다. 천장벽(14)과 배기 덕트(13)의 사이는 시일 링(15)으로 기밀하게 시일되어 있다.
서셉터(2)는, 처리 용기(1) 내에서 웨이퍼(W)를 수평하게 지지한다. 서셉터(2)는, 웨이퍼(W)에 대응한 크기의 원판 형상을 이루고, 지지 부재(23)에 지지되어 있다. 서셉터(2)는, 질화알루미늄(AlN) 등의 세라믹스 재료나, 알루미늄이나 니켈기 합금 등의 금속 재료로 구성되어 있고, 내부에 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 히터(21)가 매립되어 있다. 히터(21)는 히터 전원(도시하지 않음)으로부터 급전되어 발열하도록 되어 있다. 그리고, 서셉터(2)의 상면의 웨이퍼 적재면 근방에 마련된 열전쌍(도시하지 않음)의 온도 신호에 의해 히터(21)의 출력을 제어함으로써, 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 제어하도록 되어 있다.
서셉터(2)에는, 웨이퍼 적재면의 외주 영역, 및 서셉터(2)의 측면을 덮도록 알루미나 등의 세라믹스로 이루어지는 커버 부재(22)가 마련되어 있다.
서셉터(2)를 지지하는 지지 부재(23)는, 서셉터(2)의 저면 중앙으로부터 처리 용기(1)의 저벽에 형성된 구멍부를 관통해서 처리 용기(1)의 하방으로 연장되고, 그 하단이 승강 기구(24)에 접속되어 있다. 승강 기구(24)에 의해 서셉터(2)가 지지 부재(23)를 통해서, 도 1에서 도시하는 처리 위치와, 그 하방의 일점쇄선으로 나타내는 웨이퍼의 반송이 가능한 반송 위치의 사이에서 승강 가능하게 되어 있다. 또한, 지지 부재(23)의 처리 용기(1)의 하방에는, 플랜지부(25)가 설치되어 있고, 처리 용기(1)의 저면과 플랜지부(25)의 사이에는, 처리 용기(1) 내의 분위기를 외기와 구획하여, 서셉터(2)의 승강 동작에 따라 신축하는 벨로우즈(26)가 마련되어 있다.
처리 용기(1)의 저면 근방에는, 승강판(27a)으로부터 상방으로 돌출되도록 3개(2개만 도시)의 웨이퍼 지지 핀(27)이 마련되어 있다. 웨이퍼 지지 핀(27)은, 처리 용기(1)의 하방에 설치된 승강 기구(28)에 의해 승강판(27a)을 통해서 승강 가능하게 되어 있고, 반송 위치에 있는 서셉터(2)에 마련된 관통 구멍(2a)에 삽입 관통되어 서셉터(2)의 상면에 대하여 돌출 함몰 가능하게 되어 있다. 이렇게 웨이퍼 지지 핀(27)을 승강시킴으로써, 웨이퍼 반송 기구(도시하지 않음)와 서셉터(2)의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행하여진다.
샤워 헤드(3)는, 처리 용기(1) 내에 처리 가스를 샤워 형상으로 공급한다. 샤워 헤드(3)는, 금속제이며, 서셉터(2)에 대향하도록 마련되어 있고, 서셉터(2)와 거의 동일한 직경을 갖는다. 샤워 헤드(3)는, 처리 용기(1)의 천장벽(14)에 고정된 본체부(31)와, 본체부(31) 아래에 접속된 샤워 플레이트(32)를 갖는다. 본체부(31)와 샤워 플레이트(32)의 사이에는 가스 확산 공간(33)이 형성되어 있고, 가스 확산 공간(33)에는, 본체부(31) 및 처리 용기(1)의 천장벽(14)의 중앙을 관통하도록 가스 도입 구멍(36)이 연통한다. 샤워 플레이트(32)의 주연부에는 하방으로 돌출되는 환상 돌기부(34)가 형성되고, 샤워 플레이트(32)의 환상 돌기부(34)의 내측의 평탄면에는 가스 토출 구멍(35)이 형성되어 있다.
서셉터(2)가 처리 위치에 존재한 상태에서는, 샤워 플레이트(32)와 서셉터(2)의 사이에 처리 공간(37)이 형성되고, 환상 돌기부(34)와 서셉터(2)의 커버 부재(22)의 상면이 근접해서 환상 간극(38)이 형성된다.
배기부(4)는, 처리 용기(1)의 내부를 배기한다. 배기부(4)는, 배기 덕트(13)의 배기구(13b)에 접속된 배기 배관(41)과, 배기 배관(41)에 접속된, 진공 펌프나 압력 제어 밸브 등을 갖는 배기 기구(42)를 구비하고 있다. 처리 시에는, 처리 용기(1) 내의 가스는 슬릿(13a)을 통해서 배기 덕트(13)에 이르고, 배기 덕트(13)로부터 배기부(4)의 배기 기구(42)에 의해 배기 배관(41)을 통해서 배기된다.
처리 가스 공급 기구(5)는, 샤워 헤드(3)에 처리 가스를 공급한다. 처리 가스 공급 기구(5)는, 원료 가스 공급 기구(51), 제1 H2 가스 공급원(52), 제2 H2 가스 공급원(53), 제1 N2 가스 공급원(54), 제2 N2 가스 공급원(55) 및 SiH4 가스 공급원(56)을 갖는다. 원료 가스 공급 기구(51)는, 원료 가스인 금속 염화물 가스로서, 예를 들어 WCl6 가스를 공급한다. 제1 H2 가스 공급원(52)은, 환원 가스로서의 H2 가스를 공급한다. 제2 H2 가스 공급원(53)은, 첨가 환원 가스로서의 H2 가스를 공급한다. 제1 N2 가스 공급원(54) 및 제2 N2 가스 공급원(55)은, 캐리어 가스, 및 퍼지 가스인 N2 가스를 공급한다. SiH4 가스 공급원(56)은, 초기 막 형성 가스로서의 SiH4 가스를 공급한다.
또한, 처리 가스 공급 기구(5)는, 원료 가스 공급 라인(61), 제1 H2 가스 공급 라인(62), 제2 H2 가스 공급 라인(63), 제1 N2 가스 공급 라인(64), 제2 N2 가스 공급 라인(65) 및 SiH4 가스 공급 라인(63a)을 갖는다. 원료 가스 공급 라인(61)은, 원료 가스 공급 기구(51)로부터 연장되는 라인이다. 제1 H2 가스 공급 라인(62)은, 제1 H2 가스 공급원(52)으로부터 연장되는 라인이다. 제2 H2 가스 공급 라인(63)은, 제2 H2 가스 공급원(53)으로부터 연장되는 라인이다. 제1 N2 가스 공급 라인(64)은, 제1 N2 가스 공급원(54)으로부터 연장되어, 원료 가스 공급 라인(61)측에 N2 가스를 공급하는 라인이다. 제2 N2 가스 공급 라인(65)은, 제2 N2 가스 공급원(55)으로부터 연장되어, 제1 H2 가스 공급 라인(62)측에 N2 가스를 공급하는 라인이다. SiH4 가스 공급 라인(63a)은, SiH4 가스 공급원(56)으로부터 연장되어, 제2 H2 가스 공급 라인(63)에 접속되도록 마련된 라인이다.
제1 N2 가스 공급 라인(64)은, ALD법에 의한 성막 중에 상시 N2 가스를 공급하는 제1 연속 N2 가스 공급 라인(66)과, 퍼지 스텝일 때만 N2 가스를 공급하는 제1플러쉬 퍼지 라인(67)으로 분기되어 있다. 또한, 제2 N2 가스 공급 라인(65)은, ALD법에 의한 성막 중에 상시 N2 가스를 공급하는 제2 연속 N2 가스 공급 라인(68)과, 퍼지 스텝일 때만 N2 가스를 공급하는 제2 플러쉬 퍼지 라인(69)으로 분기되어 있다. 제1 연속 N2 가스 공급 라인(66) 및 제1 플러쉬 퍼지 라인(67)은, 제1 접속 라인(70)에 접속되고, 제1 접속 라인(70)은 원료 가스 공급 라인(61)에 접속되어 있다. 또한, 제2 H2 가스 공급 라인(63), 제2 연속 N2 가스 공급 라인(68) 및 제2 플러쉬 퍼지 라인(69)은, 제2 접속 라인(71)에 접속되고, 제2 접속 라인(71)은 제1 H2 가스 공급 라인(62)에 접속되어 있다. 원료 가스 공급 라인(61) 및 제1 H2 가스 공급 라인(62)은, 합류 배관(72)에 합류하고 있고, 합류 배관(72)은, 상술한 가스 도입 구멍(36)에 접속되어 있다.
원료 가스 공급 라인(61), 제1 H2 가스 공급 라인(62), 제2 H2 가스 공급 라인(63), 제1 연속 N2 가스 공급 라인(66), 제1 플러쉬 퍼지 라인(67), 제2 연속 N2 가스 공급 라인(68) 및 제2 플러쉬 퍼지 라인(69)의 가장 하류측에는, 각각, ALD 시에 가스를 전환하기 위한 개폐 밸브(73, 74, 75, 76, 77, 78, 79)가 마련되어 있다. 또한, 제1 H2 가스 공급 라인(62), 제2 H2 가스 공급 라인(63), 제1 연속 N2 가스 공급 라인(66), 제1 플러쉬 퍼지 라인(67), 제2 연속 N2 가스 공급 라인(68) 및 제2 플러쉬 퍼지 라인(69)의 개폐 밸브의 상류측에는, 각각 유량 제어기로서의 매스 플로우 컨트롤러(82, 83, 84, 85, 86, 87)가 마련되어 있다. 매스 플로우 컨트롤러(83)는, 제2 H2 가스 공급 라인(63)에서의 SiH4 가스 공급 라인(63a)의 합류점의 상류측에 마련되어 있고, 매스 플로우 컨트롤러(83)와 합류점의 사이에는 개폐 밸브(88)가 마련되어 있다. 또한, SiH4 가스 공급 라인(63a)에는, 상류측부터 순서대로 매스 플로우 컨트롤러(83a) 및 개폐 밸브(88a)가 마련되어 있다. 따라서, 제2 H2 가스 공급 라인(63)을 통해서 H2 가스 및 SiH4 가스 중 어느 것 또는 양쪽이 공급 가능하게 되어 있다. 원료 가스 공급 라인(61) 및 제1 H2 가스 공급 라인(62)에는, 단시간에 필요한 가스의 공급이 가능하도록, 각각 버퍼 탱크(80, 81)가 마련되어 있다. 버퍼 탱크(80)에는, 그 내부의 압력을 검출 가능한 압력계(80a)가 마련되어 있다.
원료 가스 공급 기구(51)는, 예를 들어 WCl6을 수용하는 원료 용기인 성막 원료 탱크(91)를 갖는다. WCl6은 상온에서 고체인 고체 원료이다. 성막 원료 탱크(91)의 주위에는 히터(91a)가 마련되어 있어, 성막 원료 탱크(91) 내의 성막 원료를 적당한 온도로 가열하고, WCl6을 승화시켜 WCl6 가스를 생성하도록 되어 있다. 성막 원료 탱크(91) 내에는 상술한 원료 가스 공급 라인(61)이 상방으로부터 삽입되어 있다.
또한, 원료 가스 공급 기구(51)는, 성막 원료 탱크(91) 내에 상방으로부터 삽입된 캐리어 가스 배관(92)과, 캐리어 가스 배관(92)에 캐리어 가스인 N2 가스를 공급하기 위한 캐리어 N2 가스 공급원(93)과, 캐리어 가스 배관(92)에 접속된, 유량 제어기로서의 매스 플로우 컨트롤러(94) 및 매스 플로우 컨트롤러(94)의 하류측의 개폐 밸브(95a 및 95b)와, 원료 가스 공급 라인(61)의 성막 원료 탱크(91)의 근방에 마련된, 개폐 밸브(96a 및 96b), 및 유량계(97)를 갖는다. 캐리어 가스 배관(92)에 있어서, 개폐 밸브(95a)는 매스 플로우 컨트롤러(94)의 바로 아래 위치에 마련되고, 개폐 밸브(95b)는 캐리어 가스 배관(92)의 삽입단의 측에 마련되어 있다. 또한, 개폐 밸브(96a 및 96b), 및 유량계(97)는, 원료 가스 공급 라인(61)의 삽입 단으로부터 개폐 밸브(96a), 개폐 밸브(96b), 유량계(97)의 순서대로 배치되어 있다.
캐리어 가스 배관(92)의 개폐 밸브(95a)와 개폐 밸브(95b)의 사이의 위치, 및 원료 가스 공급 라인(61)의 개폐 밸브(96a)와 개폐 밸브(96b)의 사이의 위치를 연결하도록, 바이패스 배관(98)이 마련되고, 바이패스 배관(98)에는 개폐 밸브(99)가 개재 설치되어 있다. 개폐 밸브(95b, 96a)를 폐쇄하고 개폐 밸브(99, 95a, 96b)를 개방함으로써, 캐리어 N2 가스 공급원(93)으로부터 공급되는 N2 가스가 캐리어 가스 배관(92), 바이패스 배관(98)을 통해, 원료 가스 공급 라인(61)에 공급된다. 이에 의해, 원료 가스 공급 라인(61)을 퍼지하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 원료 가스 공급 라인(61)에서의 유량계(97)의 상류측에는, 희석 가스인 N2 가스를 공급하는 희석 N2 가스 공급 라인(100)의 하류측의 단부가 합류하고 있다. 희석 N2 가스 공급 라인(100)의 상류측의 단부에는, N2 가스의 공급원인 희석 N2 가스 공급원(101)이 마련되어 있다. 희석 N2 가스 공급 라인(100)에는, 상류측에서부터 매스 플로우 컨트롤러(102)와, 개폐 밸브(103)가 개재 설치되어 있다.
제어 장치(6)는, 성막 장치의 각 부, 예를 들어 배기부(4), 처리 가스 공급 기구(5)의 동작을 제어한다. 제어 장치(6)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 갖는다. CPU는, RAM 등의 기억 영역에 저장된 레시피에 따라, 원하는 처리를 실행한다. 레시피에는, 프로세스 조건에 대한 장치의 제어 정보가 설정되어 있다. 제어 정보는, 예를 들어 가스 유량, 압력, 온도, 프로세스 시간이면 된다. 또한, 레시피 및 제어 장치(6)가 사용하는 프로그램은, 예를 들어 하드 디스크, 반도체 메모리에 기억되어도 된다. 또한, 레시피 등은, CD-ROM, DVD 등의 가반성 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 수용된 상태에서 소정의 위치에 세트되어, 판독되도록 해도 된다.
도 2는, 제어 장치(6)의 기능 구성예를 도시하는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제어 장치(6)는, 공급 제어부(601), 취득부(602), 특정부(603), 산출부(604), 보정부(605), 데이터 저장부(606)를 갖는다. 공급 제어부(601), 취득부(602), 특정부(603), 산출부(604) 및 보정부(605)는, 예를 들어 CPU가 ROM에 기억된 프로그램을 실행함으로써 실현할 수 있다. 데이터 저장부(606)는, 예를 들어 하드 디스크, 반도체 메모리에 의해 실현할 수 있다.
공급 제어부(601)는, 미리 정해진 목표 유량이 되도록 원료 가스인 WCl6 가스와 N2 가스의 혼합 가스(이하, 간단히 「혼합 가스」라고도 칭함)를 공급하는 소정의 프로세스를 실시한다. 소정의 프로세스는, 예를 들어 ALD 프로세스, CVD 프로세스이면 된다.
취득부(602)는, 소정의 프로세스 중의 혼합 가스의 유량을 취득한다. 취득부(602)는, 소정의 프로세스 중에, 유량계(97)에 의해 원료 가스 공급 라인(61)을 흐르는 혼합 가스의 유량을 취득한다. 취득부(602)는, 소정의 프로세스의 개시 시점부터 종료 시점까지의 전체 기간의 혼합 가스의 유량을 취득해도 되고, 소정의 프로세스의 개시 시점부터 종료 시점까지의 전체 기간 중 미리 정해진 소정의 기간의 혼합 가스의 유량을 취득해도 된다.
특정부(603)는, 취득부(602)가 취득한 혼합 가스의 유량의 안정 범위를 특정한다. 특정부(603)는, 예를 들어 취득부(602)가 취득한 혼합 가스의 유량의 변화량이 가장 작은 시간 범위를 안정 범위로서 특정한다. 또한, 특정부(603)는, 예를 들어 소정의 프로세스의 개시 시점부터 취득부(602)가 취득한 혼합 가스의 유량의 변화량이 처음으로 미리 정해진 역치 이하가 되는 시간 범위를 안정 범위로서 특정해도 된다. 예를 들어 ALD 프로세스의 경우, 복수회의 사이클 중 소정의 횟수(예를 들어 10회)분의 범위를 안정 범위로 할 수 있다. 또한, 예를 들어 CVD 프로세스의 경우, 미리 정해진 소정의 기간을 안정 범위로 할 수 있다.
산출부(604)는, 특정부(603)가 특정한 안정 범위에서의 혼합 가스의 유량의 대표값을 산출한다. 대표값은, 예를 들어 특정부(603)가 특정한 안정 범위에서의 혼합 가스의 유량의 평균값이면 되며, 특정부(603)가 특정한 안정 범위에서의 혼합 가스의 유량의 중앙값이어도 된다.
보정부(605)는, 산출부(604)가 산출한 안정 범위에서의 혼합 가스의 유량의 대표값과 상기의 미리 정해진 혼합 가스의 목표 유량에 기초하여, 혼합 가스의 목표 유량을 보정한다. 보정부(605)는, 예를 들어 산출부(604)가 산출한 안정 범위에서의 혼합 가스의 유량의 대표값이, 소정의 프로세스에서의 혼합 가스의 목표 유량과 일치하도록 목표 유량을 보정한다.
데이터 저장부(606)는, 취득부(602)가 취득한 소정의 프로세스 중의 혼합 가스의 유량, 특정부(603)가 특정한 혼합 가스의 유량의 안정 범위, 산출부(604)가 산출한 안정 범위에서의 혼합 가스의 유량의 대표값, 소정의 프로세스에서의 혼합 가스의 목표 유량 등을 저장한다. 또한, 데이터 저장부(606)는, 예를 들어 상기 유량, 안정 범위, 대표값, 목표 유량 등의 데이터를 소정의 프로세스와 대응지어 저장한다.
[유량 제어 방법]
도 3은, 원료 가스로서 WCl6 가스를 사용한 텅스텐막을 성막하는 프로세스의 유량 제어 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 3의 유량 제어 방법은, 제어 장치(6)가 성막 장치의 각 부를 제어함으로써 실행된다.
스텝 S1에서는, 미리 정해진 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 공급하는 프로세스를 실시한다. 일 실시 형태에서는, 공급 제어부(601)는, 배기부(4), 처리 가스 공급 기구(5)의 동작을 제어함으로써, ALD 프로세스를 실시한다.
도 4는, ALD 프로세스에서의 가스 공급 시퀀스의 일례를 도시하는 도면이다. 도 4의 ALD 프로세스는, 원료 가스로서 WCl6을 공급하는 원료 가스 공급 스텝 S11, 퍼지 스텝 S12, 환원 가스로서 H2를 공급하는 환원 가스 공급 스텝 S13 및 퍼지 스텝 S14를 이 순서대로 행하는 사이클을 반복함으로써, 원하는 막 두께의 텅스텐막을 성막하는 프로세스이다.
원료 가스 공급 스텝 S11은, WCl6 가스를 처리 공간(37)에 공급하는 스텝이다. 원료 가스 공급 스텝 S11에서는, 우선, 개폐 밸브(76, 78)를 개방한 상태에서, 제1 N2 가스 공급원(54) 및 제2 N2 가스 공급원(55)으로부터, 제1 연속 N2 가스 공급 라인(66) 및 제2 연속 N2 가스 공급 라인(68)을 통해서 N2 가스를 계속해서 공급한다. 또한, 개폐 밸브(73)를 개방함으로써, 원료 가스 공급 기구(51)로부터 원료 가스 공급 라인(61)을 통해서 WCl6 가스를 처리 용기(1) 내의 처리 공간(37)에 공급한다. 이때, WCl6 가스는, 버퍼 탱크(80)에 일단 저류된 후에 처리 용기(1) 내에 공급된다. 또한, 원료 가스 공급 스텝 S11에서, 제2 H2 가스 공급원(53)으로부터 연장되는 제2 H2 가스 공급 라인(63)을 통해 첨가 환원 가스로서 H2 가스를 처리 용기(1) 내에 공급해도 된다. 스텝 S1 시에 WCl6 가스와 동시에 환원 가스를 공급함으로써, 공급된 WCl6 가스가 활성화되고, 그 후의 환원 가스 공급 스텝 S13 시의 성막 반응이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 높은 스텝 커버리지를 유지하면서 1 사이클당 퇴적 막 두께를 두껍게 해서 성막 속도를 크게 할 수 있다. 첨가 환원 가스의 유량으로서는, 원료 가스 공급 스텝 S11에서 CVD 반응이 발생하지 않을 정도의 유량으로 할 수 있다.
퍼지 스텝 S12는, 처리 공간(37)의 잉여의 WCl6 가스 등을 퍼지하는 스텝이다. 퍼지 스텝 S12에서는, 제1 연속 N2 가스 공급 라인(66) 및 제2 연속 N2 가스 공급 라인(68)을 통한 N2 가스의 공급을 계속한 상태에서, 개폐 밸브(73)를 폐쇄하고 WCl6 가스를 정지한다. 또한, 개폐 밸브(77, 79)를 개방하고, 제1 플러쉬 퍼지 라인(67) 및 제2 플러쉬 퍼지 라인(69)으로부터도 N2 가스(플러쉬 퍼지 N2 가스)를 공급하여, 대유량의 N2 가스에 의해, 처리 공간(37)의 잉여의 WCl6 가스 등을 퍼지한다.
환원 가스 공급 스텝 S13은, H2 가스를 처리 공간(37)에 공급하는 스텝이다. 환원 가스 공급 스텝 S13에서는, 개폐 밸브(77, 79)를 폐쇄하고 제1 플러쉬 퍼지 라인(67) 및 제2 플러쉬 퍼지 라인(69)으로부터의 N2 가스를 정지한다. 또한, 제1 연속 N2 가스 공급 라인(66) 및 제2 연속 N2 가스 공급 라인(68)을 통한 N2 가스의 공급을 계속한 상태에서, 개폐 밸브(74)를 개방한다. 이에 의해, 제1 H2 가스 공급원(52)으로부터 제1 H2 가스 공급 라인(62)을 통해서 환원 가스로서의 H2 가스를 처리 공간(37)에 공급한다. 이때, H2 가스는, 버퍼 탱크(81)에 일단 저류된 후에 처리 용기(1) 내에 공급된다. 환원 가스 공급 스텝 S13에 의해, 웨이퍼(W) 상에 흡착된 WCl6이 환원된다. 이때의 H2 가스의 유량은, 충분히 환원 반응이 발생하는 양으로 할 수 있다.
퍼지 스텝 S14는, 처리 공간(37)의 잉여의 H2 가스를 퍼지하는 스텝이다. 퍼지 스텝 S14에서는, 제1 연속 N2 가스 공급 라인(66) 및 제2 연속 N2 가스 공급 라인(68)을 통한 N2 가스의 공급을 계속한 상태에서, 개폐 밸브(74)를 폐쇄하고 제1 H2 가스 공급 라인(62)으로부터의 H2 가스의 공급을 정지한다. 또한, 개폐 밸브(77, 79)를 개방하고, 제1 플러쉬 퍼지 라인(67) 및 제2 의 플러쉬 퍼지 라인(69)으로부터도 N2 가스(플러쉬 퍼지 N2 가스)를 공급하여, 대유량의 N2 가스에 의해, 처리 공간(37)의 잉여의 H2 가스를 퍼지한다.
도 3으로 돌아가서, 스텝 S2에서는, 스텝 S1의 프로세스 중의 혼합 가스의 유량을 취득한다. 일 실시 형태에서는, 취득부(602)는, 스텝 S1의 ALD 프로세스 중에, 유량계(97)에 의해 검출되는 원료 가스 공급 라인(61)을 흐르는 WCl6 가스와 N2 가스의 혼합 가스의 유량을 취득한다. 취득부(602)는, 스텝 S1의 ALD 프로세스의 개시 시점부터 종료 시점까지의 전체 기간의 혼합 가스의 유량을 취득해도 되고, 스텝 S1의 ALD 프로세스의 개시 시점부터 종료 시점까지의 전체 기간 중 미리 정해진 소정의 기간의 혼합 가스의 유량을 취득해도 된다. 소정의 기간은, 예를 들어 ALD 프로세스의 최초의 복수회의 사이클을 제외한 나머지 횟수의 사이클이면 된다.
스텝 S3에서는, 스텝 S2에서 취득한 혼합 가스의 유량의 안정 범위를 특정한다. 일 실시 형태에서는, 특정부(603)는, 예를 들어 스텝 S2에서 취득부(602)가 취득한 혼합 가스의 유량의 변화량이 가장 작은 시간 범위를 안정 범위로서 특정한다. 또한, 특정부(603)는, 예를 들어 스텝 S1의 ALD 프로세스의 개시 시점부터 스텝 S2에서 취득부(602)가 취득한 혼합 가스의 유량의 변화량이 처음으로 미리 정해진 역치 이하가 되는 시간 범위를 안정 범위로서 특정해도 된다. 안정 범위는, 예를 들어 ALD 프로세스의 복수회 사이클 중 소정의 횟수(예를 들어 10회)분의 범위이면 된다.
스텝 S4에서는, 스텝 S3에서 특정한 안정 범위에서의 혼합 가스의 유량의 대표값을 산출한다. 일 실시 형태에서는, 산출부(604)는, 스텝 S3에서 특정부(603)가 특정한 안정 범위에서의 혼합 가스의 유량의 대표값을 산출한다. 대표값은, 예를 들어 특정부(603)가 특정한 안정 범위에서의 혼합 가스의 유량의 평균값이면 되며, 특정부(603)가 특정한 안정 범위에서의 혼합 가스의 유량의 중앙값이어도 된다.
스텝 S5에서는, 스텝 S4에서 산출한 안정 범위에서의 혼합 가스의 유량의 대표값과 스텝 S1의 ALD 프로세스에서의 혼합 가스의 목표 유량에 기초하여, 혼합 가스의 목표 유량을 보정한다. 일 실시 형태에서는, 보정부(605)는, 예를 들어 스텝 S4에서 산출부(604)가 산출한 안정 범위에서의 혼합 가스의 유량의 대표값이, 스텝 S1의 ALD 프로세스에서의 혼합 가스의 목표 유량과 일치하도록 목표 유량을 보정한다.
이상의 스텝 S1 내지 S5에 의해, 목표 유량을 보정할 수 있다. 또한, 보정된 목표 유량을 사용하여, 다음으로 행하는 ALD 프로세스를 행함으로써, 보정하기 전의 목표 유량을 사용해서 행하는 ALD 프로세스와 비교해서 유량계(97)에 의해 검출되는 유량을 목표 유량에 근접시킬 수 있다.
이어서, 도 3의 유량 제어 방법의 구체예에 대해서 설명한다.
먼저, 도 1에 도시되는 성막 장치를 사용하여, 도 4의 원료 가스 공급 스텝 S11, 퍼지 스텝 S12, 환원 가스 공급 스텝 S13 및 퍼지 스텝 S14를 이 순서대로 행하는 사이클을 20 내지 200회 반복하는 ALD 프로세스를 행하는 경우의 일례에 대해서 설명한다. 또한, ALD 프로세스에서의 각 사이클의 조건은 동일 조건이다.
도 5는, ALD 프로세스를 실시했을 때의 특정한 1 사이클에서의 혼합 가스의 유량과 시간의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에서는, 시간을 횡축에 나타내고, 유량계(97)에 의해 검출되는 WCl6 가스와 N2 가스의 혼합 가스의 유량을 종축에 나타내었다. 도 5의 (a)는 미리 정해진 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 원료 가스 공급 라인(61)에 공급해서 N 사이클째(예를 들어, 1 사이클째)의 ALD 프로세스를 행했을 때의 시간과 유량의 관계를 도시하는 도면이다. 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 기간 Ta의 유량의 평균값이 목표 유량과 일치하도록 목표 유량을 보정하고, 보정한 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 원료 가스 공급 라인(61)에 공급해서 N+1 사이클째(예를 들어, 2사이클째)의 ALD 프로세스를 행했을 때의 시간과 유량의 관계를 도시하는 도면이다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 초기의 ALD 프로세스 중에 유량계(97)에 의해 검출되는 혼합 가스의 유량은, 공급 개시 시점(시각 t11)에서는, 공급량이 불안정하기 때문에, 목표 유량을 크게 상회하는 값을 나타내고, 시간이 경과하면 목표 유량에 가까워져, 소정의 기간(시각 t12 내지 t13) 안정된 값을 나타낸다. 그리고, 공급 종료 시점(시각 t14)에 걸쳐서 서서히 커지는 값을 나타낸다.
이 경우, 특정부(603)가 혼합 가스의 유량의 변화량이 가장 작은 범위인 기간 Ta를 안정 범위로서 특정하고, 산출부(604)가 기간 Ta의 유량의 대표 값으로서 평균값을 산출하여, 보정부(605)가 기간 Ta의 유량의 평균값이 목표 유량과 일치하도록 목표 유량을 보정한다. 그리고, 보정한 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 원료 가스 공급 라인(61)에 공급해서 N+1 사이클째의 ALD 프로세스를 행한다. 이에 의해, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 적어도 안정 범위(시각 t12 내지 t13)에서의 유량을 목표 유량과 동일하거나 또는 대략 동일한 유량으로 할 수 있다.
이어서, 도 1에 도시되는 성막 장치를 사용하여, 상술한 ALD 프로세스를 행하는 경우의 다른 예에 대해서 설명한다. 또한, ALD 프로세스에서의 각 사이클의 조건은 동일 조건이다.
도 6은, ALD 프로세스를 실시했을 때의 특정한 1 사이클에서의 혼합 가스의 유량과 시간의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에서는, 시간을 횡축에 나타내고, 유량계(97)에 의해 검출되는 WCl6 가스와 N2 가스의 혼합 가스의 유량을 종축에 나타내었다. 도 6의 (a)는 미리 정해진 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 원료 가스 공급 라인(61)에 공급해서 N 사이클째(예를 들어, 1 사이클째)의 ALD 프로세스를 행했을 때의 시간과 유량의 관계를 도시하는 도면이다. 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 기간 Ta의 유량의 평균값이 목표 유량과 일치하도록 목표 유량을 보정하고, 보정한 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 공급해서 N+1 사이클째(예를 들어, 2사이클째)의 ALD 프로세스를 행했을 때의 시간과 유량의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 초기의 ALD 프로세스 중에 유량계(97)에 의해 검출되는 혼합 가스의 유량은, 공급 개시 시점(시각 t11)에서는, 공급량이 불안정하기 때문에, 목표 유량을 크게 상회하는 값을 나타내고, 시간이 경과하면 목표 유량에 가까워져, 소정의 기간(시각 t12 내지 t13) 안정된 값을 나타낸다. 그리고, 공급 종료 시점(시각 t14)에 걸쳐서 서서히 큰 값을 나타낸다.
이 경우, 특정부(603)가 혼합 가스의 유량의 변화량이 가장 작은 범위인 기간 Ta를 안정 범위로서 특정하고, 산출부(604)가 기간 Ta의 유량의 대표 값으로서 평균값을 산출하고, 보정부(605)가 기간 Ta의 유량의 평균값이 목표 유량과 일치하도록 목표 유량을 보정한다. 그리고, 공급 제어부(601)는, ALD 프로세스 중의 소정의 시각(시각 t15)에 도달할 때까지의 사이클에 대하여 보정하기 전의 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 원료 가스 공급 라인(61)에 공급한다. 또한, 공급 제어부(601)는, 소정의 시각(시각 t15)에 도달한 후의 사이클에 대하여 보정한 후의 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 원료 가스 공급 라인(61)에 공급한다. 이에 의해, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, N 사이클째(예를 들어, 1 사이클째)의 ALD 프로세스와 비교해서 N+1 사이클째(예를 들어, 2사이클째)의 ALD 프로세스에서의 유량계(97)에 의해 검출되는 유량을 목표 유량에 근접시킬 수 있다.
상술한 예에서는, ALD 프로세스 중의 특정한 사이클에 대해서 설명했지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 N회째의 ALD 프로세스에서는, M회째의 사이클(예를 들어 사이클 1)에서의 특정 기간 Tb1에서의 평균값을 산출하여, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, N+1회째의 ALD 프로세스에서는, 보정된 목표 유량을 특정 사이클(예를 들어 사이클 1)에 도입해도 되고, 또한 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, N회째의 ALD 프로세스에서는, 복수의 특정 사이클(예를 들어 사이클 1, 2)에서의 각각의 특정 기간 Tb1 및 Tb2에서의 평균값을 산출하여, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, N+1회째의 ALD 프로세스에서는, 보정된 목표 유량을 복수의 특정 사이클(예를 들어, 사이클 1, 2, 3)의 각각에 도입해도 된다. 또한, M은 1 이상의 정수이며, N은 1 이상의 정수이다.
이어서, 도 1에 도시되는 성막 장치를 사용하여, 상술한 ALD 프로세스 도중에 혼합 가스의 유량 이외의 조건(예를 들어 처리 용기(1) 내의 압력)을 변경하는 경우의 일례에 대해서 설명한다.
도 8은, ALD 프로세스에서의 혼합 가스의 유량과 시간의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에서는, 시간을 횡축에 나타내고, 유량계(97)에 의해 검출되는 WCl6 가스와 N2 가스의 혼합 가스의 유량을 종축에 나타내었다. 도 8의 (a)는 미리 정해진 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 원료 가스 공급 라인(61)에 공급해서 복수의 사이클을 포함하는 1회째의 ALD 프로세스를 행했을 때의 시간과 유량의 관계를 도시하는 도면이다. 도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 기간 Tc의 유량의 평균값이 목표 유량과 일치하도록 목표 유량을 보정하고, 보정한 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 원료 가스 공급 라인(61)에 공급해서 복수의 사이클을 포함하는 2회째의 ALD 프로세스를 행했을 때의 시간과 유량의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 유량계(97)에 의해 검출되는 혼합 가스의 유량은, 공급 개시 시점(시각 t21)에서는, 공급량이 불안정하기 때문에, 목표 유량을 크게 상회하는 값을 나타내고, 시간이 경과하면 목표 유량에 가까워지는 값을 나타낸다. 그리고, 조건이 변경되었을 때(시각 t22) 다시 공급량이 불안정해지기 때문에, 목표 유량을 크게 상회하는 값을 나타내고, 시간이 경과하면 목표 유량에 가까워져, 소정의 기간(시각 t23 내지 t24)에서 안정된 값을 나타낸다.
이 경우, 특정부(603)가 혼합 가스의 유량의 변화량이 가장 작은 범위인 기간 Tc를 안정 범위로서 특정하고, 산출부(604)가 기간 Tc의 유량의 대표값인 평균값을 산출하고, 보정부(605)가 기간 Tc의 유량의 평균값이 목표 유량과 일치하도록 목표 유량을 보정한다. 그리고, 보정한 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 원료 가스 공급 라인(61)에 공급해서 복수의 사이클을 포함하는 2회째의 ALD 프로세스를 행한다. 이에 의해, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 사이클을 포함하는 1회째의 ALD 프로세스와 비교해서 복수의 사이클을 포함하는 2회째의 ALD 프로세스에서의 유량계(97)에 의해 검출되는 유량을 목표 유량에 근접시킬 수 있다.
이어서, 도 1에 도시되는 성막 장치를 사용하여, ALD 프로세스로서, 제1 ALD 프로세스를 행한 후, 소정의 시간을 두고 제2 ALD 프로세스를 행하는 경우의 일례에 대해서 설명한다. 제1 ALD 프로세스 및 제2 ALD 프로세스는, 각각 복수의 사이클을 포함한다. 제1 ALD 프로세스는, 원료 가스 공급 스텝 S11, 퍼지 스텝 S12, 환원 가스 공급 스텝 S13 및 퍼지 스텝 S14를 이 순서대로 행하는 사이클을 20 내지 200회 반복하는 프로세스이다. 제2 ALD 프로세스는, 제1 ALD 프로세스와 동일한 사이클을 동일한 횟수 반복하는 프로세스이다. 또한, ALD 프로세스에서의 각 사이클의 조건은 동일 조건이다.
도 9는, ALD 프로세스에서의 혼합 가스의 유량과 시간의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에서는, 시간을 횡축에 나타내고, 유량계(97)에 의해 검출되는 WCl6 가스와 N2 가스의 혼합 가스의 유량을 종축에 나타내었다. 도 9의 (a)는 미리 정해진 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 원료 가스 공급 라인(61)에 공급해서 1회째의 ALD 프로세스를 행했을 때의 시간과 유량의 관계를 도시하는 도면이다. 도 9의 (b)는 도 9의 (a)의 기간 Te의 유량의 평균값이 목표 유량과 일치하도록 목표 유량을 보정하고, 보정한 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 원료 가스 공급 라인(61)에 공급해서 2회째의 ALD 프로세스를 행했을 때의 시간과 유량의 관계를 도시하는 도면이다. 1회째의 ALD 프로세스 및 2회째의 ALD 프로세스는, 각각 제1 ALD 프로세스 및 제2 ALD 프로세스를 포함한다.
도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 유량계(97)에 의해 검출되는 혼합 가스의 유량은, 제1 ALD 프로세스에서는 공급 개시 시점(시각 t31)에서는, 공급량이 불안정하기 때문에, 목표 유량을 크게 상회하는 값을 나타내고, 시간이 경과하면 목표 유량에 가까워져, 소정의 기간(시각 t32 내지 t33)에서 안정된 값을 나타낸다. 또한, 제2 ALD 프로세스에서는 공급 개시 시점(시각 t34)에서는, 공급량이 불안정하기 때문에, 목표 유량을 크게 상회하는 값을 나타내고, 시간이 경과하면 목표 유량에 가까워져, 소정의 기간(시각 t35 내지 t36)에서 안정된 값을 나타낸다. 또한, 제2 ALD 프로세스에서의 안정 기간 Te의 유량의 평균값은, 제1 ALD 프로세스에서의 안정 기간 Td의 유량의 평균값보다도 목표 유량에 가까운 값을 나타낸다.
이 경우, 보정부(605)는, 제1 ALD 프로세스 및 제2 ALD 프로세스의 안정 기간 Td, Te에서의 유량의 대표값인 평균값 중 목표 유량에 가까운 제2 ALD 프로세스에서의 안정 기간 Te의 유량의 평균값이 목표 유량과 일치하도록 목표 유량을 보정한다. 이에 의해, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 1회째의 ALD 프로세스와 비교해서 2회째의 ALD 프로세스에서의 유량계(97)에 의해 검출되는 유량을 목표 유량에 근접시킬 수 있다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 개시의 일 실시 형태에 따른 유량 제어 방법에 의하면, 미리 정해진 목표 유량이 되도록 혼합 가스를 공급하고, 공급한 혼합 가스의 유량을 취득하여, 취득한 혼합 가스의 유량의 안정 범위를 특정하고, 특정한 안정 범위에서의 혼합 가스의 유량의 대표값을 산출하고, 산출한 대표값과 목표 유량에 기초하여, 목표 유량을 보정한다. 이에 의해, 소정의 프로세스의 원료 가스의 유량의 안정된 구간을 자동적으로 판별하여, 목표 유량을 보정할 수 있으므로, 원료 가스의 유량을 고정밀도로 조정할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 금속 염화물 가스로서 WCl6 가스를 사용해서 텅스텐막을 성막하는 경우를 설명했지만, WCl6 가스 대신에, 예를 들어 WCl5 가스 등의 다른 염화텅스텐 가스를 사용해도 된다. WCl5 가스를 사용하는 경우, 예를 들어 성막 원료로서는 상온에서 고체인 WCl5를 사용할 수 있다. 또한, 염화텅스텐 가스 대신에, 예를 들어 염화몰리브덴 가스, 염화탄탈 가스를 사용해도 된다. 염화몰리브덴 가스를 사용하는 경우, 예를 들어 성막 원료로서는 상온에서 고체인 염화몰리브덴을 사용할 수 있다. 염화탄탈 가스를 사용하는 경우, 예를 들어 성막 원료로서는 상온에서 고체인 염화탄탈을 사용할 수 있다. 염화몰리브덴 가스 및 염화탄탈 가스를 사용하는 경우, 각각 몰리브덴막 및 탄탈막을 성막할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 고체 원료를 승화시켜 원료 가스로 할 경우를 설명했지만, 액체 원료를 기화시켜 원료 가스로 할 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 환원 가스로서 H2 가스를 사용하는 경우를 설명했지만, 환원 가스는 수소를 포함하는 환원성의 가스이면 되며, H2 가스 대신에, SiH4 가스, B2H6 가스, NH3 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, H2 가스, SiH4 가스, B2H6 가스 및 NH3 가스 중 2종류 이상의 가스를 사용해도 된다. 또한, 이들 이외의다른 환원 가스, 예를 들어 PH3 가스, SiH2Cl2 가스를 사용해도 된다. 막 내의 불순물을 보다 저감해서 저저항값을 얻는 관점에서는, H2 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 퍼지 가스 및 캐리어 가스로서 N2 가스를 사용하는 경우를 설명했지만, N2 가스 대신에 Ar 가스 등의 다른 불활성 가스를 사용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 스텝 S1로서, 도 4에 기초하여 ALD 프로세스를 실시할 경우를 설명했지만, ALD 프로세스 대신에, 예를 들어 CVD 프로세스를 실시해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 환원 가스 공급 스텝 S13에서 H2 가스를 공급하는 경우를 설명했지만, H2 가스 대신에 퍼지 가스를 공급해도 된다. H2 가스 대신에 퍼지 가스를 공급함으로써, 처리 공간(37) 내에서 텅스텐막이 형성되지 않으므로, 서셉터(2)에 웨이퍼(W)를 적재하지 않고, 도 3의 유량 제어 방법을 실행할 수 있다. 즉, 처리 용기(1) 내의 반도체 웨이퍼의 유무에 관계없이, 도 3의 유량 제어 방법을 실행할 수 있다. 바꾸어 말하면, 처리 용기(1) 내에 반도체 웨이퍼가 존재하지 않는 상태에서, 도 3의 유량 제어 방법을 실행해서 유량의 안정이 도모된 후, 처리 용기(1) 내에 반도체 웨이퍼를 반입해서 프로세스를 실행해도 되고, 처리 용기(1) 내에 반도체 웨이퍼를 반입해서 프로세스를 실행 중에 도 3의 유량 제어 방법을 실행해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 기판이 반도체 웨이퍼인 경우를 설명했지만, 반도체 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼이어도 되고, GaAs, SiC, GaN 등의 화합물 반도체 웨이퍼이어도 된다. 또한, 기판으로서는, 반도체 웨이퍼 대신에, 액정 표시 장치 등의 FPD(플랫 패널 디스플레이)에 사용하는 유리 기판, 세라믹 기판 등을 사용할 수 있다.
1 : 처리 용기 5 : 처리 가스 공급 기구
6 : 제어 장치 601 : 공급 제어부
602 : 취득부 603 : 특정부
604 : 산출부 605 : 보정부
91 : 성막 원료 탱크

Claims (11)

  1. 원료 용기 내의 원료를 기화시켜 생성한 원료 가스와 캐리어 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하는 가스 공급 장치의 유량 제어 방법이며,
    미리 정해진 목표 유량이 되도록 상기 혼합 가스를 공급하는 공급 스텝과,
    상기 공급 스텝에서의 상기 혼합 가스의 유량을 취득하는 취득 스텝과,
    상기 취득 스텝에서 취득한 상기 혼합 가스의 유량의 안정 범위를 특정하는 특정 스텝과,
    상기 특정 스텝에서 특정한 상기 안정 범위에서의 상기 혼합 가스의 유량의 대표값을 산출하는 산출 스텝과,
    상기 산출 스텝에서 산출한 상기 대표값과 상기 목표 유량에 기초하여, 상기 목표 유량을 보정하는 보정 스텝
    을 포함하는, 유량 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 특정 스텝은, 상기 혼합 가스의 유량의 변화량이 가장 작은 범위를 상기 안정 범위로서 특정하는, 유량 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보정 스텝은, 상기 대표값이 상기 목표 유량과 일치하도록 상기 목표 유량을 보정하는, 유량 제어 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공급 스텝은, 상기 혼합 가스의 유량 이외의 조건이 적어도 하나 상이한 조건에서 연속해서 행하여지는 복수의 혼합 가스 공급 스텝을 갖는, 유량 제어 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공급 스텝은, 동일 조건에서 간헐적으로 행하여지는 복수의 혼합 가스 공급 스텝을 갖고,
    상기 특정 스텝은, 상기 복수의 혼합 가스 공급 스텝 각각에 대해서 상기 혼합 가스의 유량의 안정 범위를 특정하고,
    상기 산출 스텝은, 상기 특정 스텝에서 특정한 상기 안정 범위마다 대표값을 산출하고,
    상기 보정 스텝은, 상기 산출 스텝에서 산출한 복수의 상기 대표값 중 상기 목표 유량에 가장 가까운 대표값과 상기 목표 유량에 기초하여, 상기 목표 유량을 보정하는, 유량 제어 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공급 스텝과, 상기 취득 스텝과, 상기 특정 스텝과, 상기 산출 스텝과, 상기 보정 스텝을 포함하는 사이클이 복수회 수행되고,
    상기 공급 스텝은, 간헐적으로 수행되는 복수의 혼합 가스 공급 스텝을 포함하고,
    상기 보정 스텝은, N회째(N은 1 이상의 정수)의 사이클의 M회째(M은 1 이상의 정수)의 스텝에 있어서, 상기 산출 스텝에서 산출한 상기 대표값과 상기 목표 유량에 기초하여, N+1회째의 사이클의 특정 스텝의 상기 목표 유량을 보정하는, 유량 제어 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공급 스텝과, 상기 취득 스텝과, 상기 특정 스텝과, 상기 산출 스텝과, 상기 보정 스텝을 포함하는 사이클이 복수회 수행되고,
    상기 공급 스텝은, 간헐적으로 수행되는 복수의 혼합 가스 공급 스텝을 포함하고,
    상기 보정 스텝은, N회째(N은 1 이상의 정수)의 사이클의 복수의 특정 스텝 각각에 있어서, 상기 산출 스텝에서 산출한 복수의 상기 대표값 중 상기 목표 유량에 가장 가까운 대표값과 상기 목표 유량에 기초하여, N+1회째의 사이클의 복수의 특정 스텝 각각의 상기 목표 유량을 보정하는, 유량 제어 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공급 스텝은, 상기 혼합 가스를 버퍼 탱크 내에 일단 저류시켜 간헐적으로 공급하는, 유량 제어 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 원료는, 염화텅스텐의 고체 원료인, 유량 제어 방법.
  10. 원료 용기 내의 원료를 기화시켜 생성한 원료 가스와 캐리어 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하는 가스 공급 장치의 제어 장치이며,
    미리 정해진 목표 유량이 되도록 상기 혼합 가스를 공급하는 공급 제어부와,
    상기 혼합 가스의 유량을 취득하는 취득부와,
    상기 취득부가 취득한 상기 혼합 가스의 유량의 안정 범위를 특정하는 특정부와,
    상기 특정부가 특정한 상기 안정 범위에서의 상기 혼합 가스의 대표값을 산출하는 산출부와,
    상기 산출부가 산출한 상기 대표값과 상기 목표 유량에 기초하여, 상기 목표 유량을 보정하는 보정부
    를 포함하는, 제어 장치.
  11. 원료 용기 내의 원료를 기화시켜 생성한 원료 가스와 캐리어 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하는 가스 공급 장치를 구비하는 성막 장치이며,
    처리 용기와,
    미리 정해진 목표 유량이 되도록 상기 혼합 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내에 도입하는 공급 제어부와,
    상기 혼합 가스의 유량을 취득하는 취득부와,
    상기 취득부가 취득한 상기 혼합 가스의 유량의 안정 범위를 특정하는 특정부와,
    상기 특정부가 특정한 상기 안정 범위에서의 상기 혼합 가스의 유량의 대표값을 산출하는 산출부와,
    상기 산출부가 산출한 상기 대표값과 상기 목표 유량에 기초하여, 상기 목표 유량을 보정하는 보정부
    를 포함하는, 성막 장치.
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