KR20190110033A - 성막 방법 및 성막 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 보이드의 발생을 억제한 성막을 실현하면서, 퇴적 속도의 향상 및 원료 가스의 소비량을 억제할 수 있는 성막 방법 및 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 기판의 표면에 형성된 오목부에 막을 매립하는 성막 방법이며, 상기 기판의 표면에 형성된 오목부에 V자의 단면 형상을 형성하면서 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정과, 컨포멀한 성막을 행하여, 상기 오목부에 컨포멀한 막을 매립하는 공정을 갖는다.

Description

성막 방법 및 성막 장치{FILM FORMING METHOD AND FILM FORMING APPARATUS}
본 발명은 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.
종래부터, 제1 반응 가스와, 제1 반응 가스와 반응하는 제2 반응 가스의 반응 생성물에 의한 막을 성막하는 성막 방법이며, 기판에 형성되는 오목부의 내면에 원하는 분포로 수산기를 흡착시키고, 수산기가 흡착된 기판에 대하여 제1 반응 가스를 공급하고, 제1 반응 가스가 흡착된 기판에 대하여 제2 반응 가스를 공급함으로써, 반응 생성물을 생성하도록 한 성막 방법 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이러한 성막 방법을 응용하여, 오목부의 저면에 수산기를 많이 분포시키고, 오목부의 상부 및 기판의 상면에 수산기를 적게 분포시킴으로써, V자의 단면 형상을 유지해서 오목부의 개구를 막지 않도록 하면서 오목부를 매립하는 성막을 행할 수 있어, 보이드의 발생을 억제한 성막을 행할 수 있다.
일본 특허 공개 제2013-135154호 공보
그러나, 상술한 V자의 단면 형상을 유지하면서 행하는 성막은, 막이 오목부의 개구를 막지 않도록, 퇴적 속도도 느리게 설정해서 행할 필요가 있기 때문에, 생산성이 낮고, 또한 원료 가스의 소비량도 많아져버려, 비용이 높아진다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은, 보이드의 발생을 억제한 성막을 실현하면서, 퇴적 속도의 향상 및 원료 가스의 소비량을 억제할 수 있는 성막 방법 및 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 관한 성막 방법은, 기판의 표면에 형성된 오목부에 막을 매립하는 성막 방법이며,
상기 기판의 표면에 형성된 오목부에 V자의 단면 형상을 형성하면서 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정과,
컨포멀한 성막을 행하여, 상기 오목부에 컨포멀한 막을 매립하는 공정을 갖는다.
본 발명의 다른 형태에 관한 성막 장치는,
처리실과,
상기 처리실 내에 마련되고, 둘레 방향을 따라 기판을 적재 가능한 회전 테이블과,
상기 회전 테이블보다도 상방에 마련되고, 상기 회전 테이블에 원료 가스의 공급이 가능한 원료 가스 공급 수단과,
상기 원료 가스 공급 수단의 상기 회전 테이블의 회전 방향의 하류측에 마련되고, 상기 회전 테이블에 상기 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성 가능한 반응 가스를 공급 가능한 반응 가스 공급 수단과,
상기 반응 가스 공급 수단의 상기 회전 테이블의 회전 방향의 하류측에 마련되고, 상기 회전 테이블에 상기 반응 생성물을 개질 가능한 개질 가스를 공급 가능한 개질 가스 공급 수단과,
상기 개질 가스를 플라스마에 의해 활성화하는 것이 가능한 플라스마 발생기와,
상기 기판의 표면에 형성된 오목부에 막을 매립할 때, 상기 오목부에 V자의 단면 형상을 형성하면서 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정과,
컨포멀한 성막을 행하여, 상기 오목부에 컨포멀한 막을 매립하는 공정을 실시하는 제어를 행하는 제어 수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, 매립 성막에 있어서, 보이드의 발생을 억제하면서 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 성막 장치의 진공 용기 내의 구성을 도시한 개략 사시도이다.
도 3은 도 1의 성막 장치의 진공 용기 내의 구성을 도시한 개략 평면도다.
도 4는 도 1의 성막 장치의 진공 용기 내에 회전 가능하게 마련되는 회전 테이블의 동심원을 따른, 당해 진공 용기의 개략 단면도이다.
도 5는 도 1의 성막 장치의 다른 개략 단면도이다.
도 6은 도 1의 성막 장치에 마련되는 플라스마 발생원을 도시한 개략 단면도이다.
도 7은 도 1의 성막 장치에 마련되는 플라스마 발생원을 도시한 다른 개략 단면도이다.
도 8은 도 1의 성막 장치에 마련되는 플라스마 발생원을 도시한 개략 상면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 성막 방법의 일례인 인컨포멀 성막 공정을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 성막 방법의 일례인 컨포멀 성막 공정을 도시한 도면이다.
도 12는 실시예 1 내지 3의 실시 결과를 비교예 1과 함께 스루풋에 대해서 도시한 도면이다.
도 13은 실시예 1 내지 3의 실시 결과를 비교예 1과 함께 Si 소비량에 대해서 도시한 도면이다.
도 14는 실시예 4 내지 6의 실시 결과를 비교예 2와 함께 스루풋에 대해서 도시한 도면이다.
도 15는 실시예 4 내지 6의 실시 결과를 비교예 2와 함께 Si 소비량에 대해서 도시한 도면이다.
도 16은 실시예 7의 실시 결과를 나타낸 화상이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태의 설명을 행한다.
[성막 장치]
먼저, 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치에 대해서 설명한다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 이 성막 장치는, 거의 원형의 평면 형상을 갖는다. 편평한 진공 용기(1)와, 이 진공 용기(1) 내에 마련되고, 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(2)을 구비하고 있다. 진공 용기(1)는, 바닥이 있는 원통 형상을 갖는 용기 본체(12)와, 용기 본체(12)의 상면에 대하여 예를 들어 O링 등의 시일 부재(13)(도 1)가 개재되어 기밀하게 착탈 가능하게 배치되는 천장판(11)을 갖고 있다.
회전 테이블(2)은, 중심부에서 원통 형상의 코어부(21)에 고정되고, 이 코어부(21)는, 연직 방향으로 신장되는 회전축(22)의 상단에 고정되어 있다. 회전축(22)은, 진공 용기(1)의 저부(14)를 관통하고, 그 하단이 회전축(22)(도 1)을 연직축 주위로 회전시키는 구동부(23)에 설치되어 있다. 회전축(22) 및 구동부(23)는, 상면이 개구된 통 형상의 케이스체(20) 내에 수납되어 있다. 이 케이스체(20)는, 그 상면에 마련된 플랜지 부분이 진공 용기(1)의 저부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있어, 케이스체(20)의 내부 분위기와 외부 분위기의 기밀 상태가 유지되어 있다.
회전 테이블(2)의 표면부에는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 회전 방향(둘레 방향)을 따라 복수(도시의 예에서는 5매)의 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)(W)를 적재하기 위한 원 형상의 오목부(24)가 마련되어 있다. 또한, 도 3에는 편의상 1개의 오목부(24)에만 웨이퍼(W)를 도시한다. 이 오목부(24)는, 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간 예를 들어 4mm 큰 내경과, 웨이퍼(W)의 두께와 거의 동등한 깊이를 갖고 있다. 따라서, 웨이퍼(W)가 오목부(24)에 수용되면, 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(2)의 표면(웨이퍼(W)가 적재되지 않는 영역)이 동일한 높이가 된다. 오목부(24)의 저면에는, 웨이퍼(W)의 이면을 지지해서 웨이퍼(W)를 승강시키기 위한 예를 들어 3개의 승강 핀이 관통하는 관통 구멍(모두 도시하지 않음)이 형성되어 있다.
도 2 및 도 3은, 진공 용기(1) 내의 구조를 설명하는 도면이며, 설명의 편의상, 천장판(11)의 도시를 생략하고 있다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)의 상방에는, 각각 예를 들어 석영으로 이루어지는 반응 가스 노즐(31), 반응 가스 노즐(32), 분리 가스 노즐(41, 42), 및 플라스마 가스 노즐(33)이 진공 용기(1)의 둘레 방향(회전 테이블(2)의 회전 방향(도 3의 화살표 A))으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 도시의 예에서는, 후술하는 반송구(15)로부터 시계 방향(회전 테이블(2)의 회전 방향)으로, 플라스마 가스 노즐(33), 분리 가스 노즐(41), 반응 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(42), 및 반응 가스 노즐(32)이 이 순번으로 배열되어 있다. 이들 노즐(31, 32, 33, 41, 42)은, 각 노즐(31, 32, 33, 41, 42)의 기단부인 가스 도입 포트(31a, 32a, 33a, 41a, 42a)(도 3)를 용기 본체(12)의 외주벽에 고정함으로써, 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 진공 용기(1) 내에 도입되어, 용기 본체(12)의 반경 방향을 따라서 회전 테이블(2)에 대하여 수평하게 신장되도록 설치되어 있다.
또한, 플라스마 가스 노즐(33)의 상방에는, 도 3에서, 파선으로 간략화하여 도시하는 바와 같이 플라스마 발생기(80)가 마련되어 있다. 플라스마 발생기(80)에 대해서는 후술한다.
본 실시 형태에서는, 반응 가스 노즐(31)은, 도시하지 않은 배관 및 유량 제어기 등을 거쳐, 제1 반응 가스로서의 Si(실리콘) 함유 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 반응 가스 노즐(32)은, 도시하지 않은 배관 및 유량 제어기 등을 거쳐, 제2 반응 가스로서의 산화 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 모두 도시하지 않은 배관 및 유량 제어 밸브 등을 거쳐, 분리 가스로서의 질소(N2) 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
본 실시 형태에서는, Si 함유 가스로서 유기 아미노실란 가스가 사용되고, 산화 가스로서 O3(오존) 가스가 사용되고 있다.
반응 가스 노즐(31, 32)에는, 회전 테이블(2)을 향해서 개구되는 복수의 가스 토출 구멍(31h, 32h)이, 반응 가스 노즐(31, 32)의 길이 방향을 따라, 예를 들어 10mm의 간격으로 배열되어 있다. 반응 가스 노즐(31)의 하방 영역은, Si 함유 가스를 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역(P1)이 된다. 반응 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 제1 처리 영역(P1)에서 웨이퍼(W)에 흡착된 Si 함유 가스를 산화시키는 제2 처리 영역(P2)이 된다. 플라스마 가스 노즐(33)의 하방 영역은, 제2 처리 영역(P2)에서 Si 함유 가스가 산화되어 생성한 반응 생성물을 플라스마 처리하는 제3 처리 영역(P3)이 된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 진공 용기(1) 내에는 2개의 볼록 형상부(4)가 마련되어 있다. 볼록 형상부(4)는, 분리 가스 노즐(41, 42)과 함께 분리 영역(D)을 구성하기 위해서, 후술하는 바와 같이, 회전 테이블(2)을 향해서 돌출되도록 천장판(11)의 이면에 설치되어 있다. 또한, 볼록 형상부(4)는, 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고, 본 실시 형태에서는, 내원호가 돌출부(5)(후술)에 연결되고, 외원호가, 진공 용기(1)의 용기 본체(12)의 내주면을 따르도록 배치되어 있다.
도 4는, 반응 가스 노즐(31)로부터 반응 가스 노즐(32)까지 회전 테이블(2)의 동심원을 따른 진공 용기(1)의 단면을 도시하고 있다. 도시한 바와 같이, 천장판(11)의 이면에 볼록 형상부(4)가 설치되어 있기 때문에, 진공 용기(1) 내에는, 볼록 형상부(4)의 하면인 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)과, 이 천장면(44)의 둘레 방향 양측에 위치하는, 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 존재한다. 천장면(44)은, 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고 있다. 또한, 도시한 바와 같이, 볼록 형상부(4)에는 둘레 방향 중앙에 있어서, 반경 방향으로 신장되도록 형성된 홈부(43)가 형성되고, 분리 가스 노즐(42)이 홈부(43) 내에 수용되어 있다. 또 하나의 볼록 형상부(4)에도 마찬가지로 홈부(43)가 형성되고, 여기에 분리 가스 노즐(41)이 수용되어 있다. 또한, 높은 천장면(45)의 하방의 공간에 반응 가스 노즐(31, 32)이 각각 마련되어 있다. 이들 반응 가스 노즐(31, 32)은, 천장면(45)으로부터 이격해서 웨이퍼(W)의 근방에 마련되어 있다. 또한, 설명의 편의상, 도 4에 도시한 바와 같이, 반응 가스 노즐(31)이 마련되는, 높은 천장면(45)의 하방의 공간을 참조 부호 481로 나타내고, 반응 가스 노즐(32)이 마련되는, 높은 천장면(45)의 하방의 공간을 참조 부호 482로 나타낸다.
또한, 볼록 형상부(4)의 홈부(43)에 수용되는 분리 가스 노즐(41, 42)에는, 회전 테이블(2)을 향해서 개구되는 복수의 가스 토출 구멍(도 4에서는, 42h만 도시)이, 분리 가스 노즐(41, 42)의 각각의 길이 방향을 따라, 예를 들어 10mm의 간격으로 배열되어 있다.
천장면(44)은, 좁은 공간인 분리 공간(H)을 회전 테이블(2)에 대하여 형성하고 있다. 분리 가스 노즐(42)의 토출 구멍(42h)으로부터 N2 가스가 공급되면, 이 N2 가스는, 분리 공간(H)을 통해서 공간(481) 및 공간(482)을 향해서 흐른다. 이때, 분리 공간(H)의 용적은 공간(481 및 482)의 용적보다도 작기 때문에, N2 가스에 의해 분리 공간(H)의 압력을 공간(481 및 482)의 압력에 비해서 높게 할 수 있다. 즉, 공간(481 및 482)의 사이에 압력이 높은 분리 공간(H)이 형성된다. 또한, 분리 공간(H)으로부터 공간(481 및 482)으로 흘러 나오는 N2 가스가, 제1 영역(P1)으로부터의 Si 함유 가스와, 제2 영역(P2)으로부터의 산화 가스에 대한 카운터 플로우로서 작용한다. 따라서, 제1 영역(P1)으로부터의 Si 함유 가스와, 제2 영역(P2)으로부터의 산화 가스가 분리 공간(H)에 의해 분리된다. 따라서, 진공 용기(1) 내에서 Si 함유 가스와 산화 가스가 혼합하여, 반응하는 것이 억제된다.
또한, 회전 테이블(2)의 상면에 대한 천장면(44)의 높이 h1은, 성막 시의 진공 용기(1) 내의 압력, 회전 테이블(2)의 회전 속도, 공급하는 분리 가스(N2 가스)의 공급량 등을 고려하여, 분리 공간(H)의 압력을 공간(481 및 482)의 압력에 비해서 높게 하기에 적합한 높이로 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 천장판(11)의 하면에는, 회전 테이블(2)을 고정하는 코어부(21)의 외주를 둘러싸는 돌출부(5)(도 2 및 도 3)가 마련되어 있다. 이 돌출부(5)는, 본 실시 형태에서는, 볼록 형상부(4)에서의 회전 중심측의 부위와 연속하고 있고, 그 하면이 천장면(44)과 동일한 높이로 형성되어 있다.
앞서 참조한 도 1은, 도 3의 I-I'선을 따른 단면도이며, 천장면(45)이 마련되어 있는 영역을 도시하고 있다. 한편, 도 5는, 천장면(44)이 마련되어 있는 영역을 도시한 단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 부채형의 볼록 형상부(4)의 주연부(진공 용기(1)의 내연측 부위)에는, 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향하도록 L자형으로 굴곡되는 굴곡부(46)가 형성되어 있다. 이 굴곡부(46)는, 볼록 형상부(4)와 마찬가지로, 분리 영역(D)의 양측으로부터 반응 가스가 침입하는 것을 억제하여, 양쪽 반응 가스의 혼합을 억제한다. 부채형의 볼록 형상부(4)는 천장판(11)에 마련되고, 천장판(11)이 용기 본체(12)로부터 탈부착 가능하도록 되어 있으므로, 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12)의 사이에는 약간의 간극이 있다. 굴곡부(46)의 내주면과 회전 테이블(2)의 외측 단부면의 간극, 및 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12)의 간극은, 예를 들어 회전 테이블(2)의 상면에 대한 천장면(44)의 높이 h1과 마찬가지의 치수로 설정되어 있다.
용기 본체(12)의 내주벽은, 분리 영역(D)에서는 도 5에 도시한 바와 같이 굴곡부(46)의 외주면과 접근해서 수직면으로 형성되어 있지만, 분리 영역(D) 이외의 부위에서는, 도 1에 도시한 바와 같이 예를 들어 회전 테이블(2)의 외측 단부면과 대향하는 부위로부터 저부(14)에 걸쳐서 외측으로 오목해져 있다. 이하, 설명의 편의상, 대략 직사각형의 단면 형상을 갖는 오목해진 부분을 배기 영역(E)이라고 기재한다. 구체적으로는, 제1 처리 영역(P1)에 연통하는 배기 영역을 제1 배기 영역(E1)이라고 기재하고, 제2 처리 영역(P2)에 연통하는 영역을 제2 배기 영역(E2)이라고 기재한다. 이들 제1 배기 영역(E1) 및 제2 배기 영역(E2)의 저부에는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 각각 제1 배기구(610) 및 제2 배기구(620)가 형성되어 있다. 제1 배기구(610) 및 제2 배기구(620)는, 도 1에 도시한 바와 같이 각각 배기관(630)을 통해서 진공 배기 수단인 예를 들어 진공 펌프(640)에 접속되어 있다. 또한 도 1 중, 참조 부호 650은 압력 제어기이다.
회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 저부(14)의 사이의 공간에는, 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이 가열 수단인 히터 유닛(7)이 마련되어, 회전 테이블(2)을 통해서 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)가, 프로세스 레시피에서 정해진 온도(예를 들어 450℃)로 가열된다. 회전 테이블(2)의 주연 부근의 하방측에는, 회전 테이블(2)의 상방 공간으로부터 배기 영역(E1, E2)에 이르기까지의 분위기와 히터 유닛(7)이 놓여 있는 분위기를 구획해서 회전 테이블(2)의 하방 영역으로의 가스의 침입을 억제하기 위해서, 링 형상의 커버 부재(71)가 마련되어 있다(도 5). 이 커버 부재(71)는, 회전 테이블(2)의 외연부 및 외연부보다도 외주측을 하방측으로부터 면하도록 마련된 내측 부재(71a)와, 이 내측 부재(71a)와 진공 용기(1)의 내벽면의 사이에 마련된 외측 부재(71b)를 구비하고 있다. 외측 부재(71b)는, 분리 영역(D)에 있어서 볼록 형상부(4)의 외연부에 형성된 굴곡부(46)의 하방에서, 굴곡부(46)와 근접해서 마련되고, 내측 부재(71a)는, 회전 테이블(2)의 외연부 하방(및 외연부보다도 약간 외측 부분의 하방)에 있어서, 히터 유닛(7)을 전체 둘레에 걸쳐 둘러싸고 있다.
히터 유닛(7)이 배치되어 있는 공간보다도 회전 중심에 치우친 부위에서의 저부(14)는, 회전 테이블(2)의 하면의 중심부 부근에서의 코어부(21)에 접근하도록 상방측으로 돌출되어 돌출부(12a)를 이루고 있다. 이 돌출부(12a)와 코어부(21)의 사이는 좁은 공간으로 되어 있고, 또한 저부(14)를 관통하는 회전축(22)의 관통 구멍의 내주면과 회전축(22)의 간극이 좁게 되어 있으며, 이들 좁은 공간은 케이스체(20)에 연통하고 있다. 그리고 케이스체(20)에는, 퍼지 가스인 N2 가스를 좁은 공간 내에 공급해서 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 마련되어 있다. 또한 진공 용기(1)의 저부(14)에는, 히터 유닛(7)의 하방에서 둘레 방향으로 소정의 각도 간격으로, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 복수의 퍼지 가스 공급관(73)이 마련되어 있다(도 5에는 하나의 퍼지 가스 공급관(73)을 도시함). 또한, 히터 유닛(7)과 회전 테이블(2)의 사이에는, 히터 유닛(7)이 마련된 영역에의 가스의 침입을 억제하기 위해서, 외측 부재(71b)의 내주벽(내측 부재(71a)의 상면)으로부터 돌출부(12a)의 상단부와의 사이를 둘레 방향에 걸쳐서 덮는 덮개 부재(7a)가 마련되어 있다. 덮개 부재(7a)는 예를 들어 석영으로 제작할 수 있다.
또한, 진공 용기(1)의 천장판(11)의 중심부에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있어, 천장판(11)과 코어부(21)의 사이의 공간(52)에 분리 가스인 N2 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 이 공간(52)에 공급된 분리 가스는, 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 좁은 간극(50)을 통해서 회전 테이블(2)의 웨이퍼 적재 영역측의 표면을 따라 주연을 향해서 토출된다. 공간(50)은 분리 가스에 의해 공간(481) 및 공간(482)보다도 높은 압력으로 유지될 수 있다. 따라서, 공간(50)에 의해, 제1 처리 영역(P1)에 공급되는 Si 함유 가스와 제2 처리 영역(P2)에 공급되는 산화 가스가, 중심 영역(C)을 거쳐서 혼합되는 것이 억제된다. 즉, 공간(50)(또는 중심 영역(C))은, 분리 공간(H)(또는 분리 영역(D))과 마찬가지로 기능할 수 있다.
진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 외부의 반송 암(10)과 회전 테이블(2)의 사이에서 기판인 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있다. 이 반송구(15)는 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐된다. 또한 회전 테이블(2)에서의 웨이퍼 적재 영역인 오목부(24)는, 이 반송구(15)에 면하는 위치에서 반송 암(10)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해지므로, 회전 테이블(2)의 하방측에서 전달 위치에 대응하는 부위에, 오목부(24)를 관통해서 웨이퍼(W)를 이면으로부터 들어 올리기 위한 전달용 승강 핀 및 그 승강 기구(모두 도시하지 않음)가 마련되어 있다.
이어서, 도 6 내지 도 8을 참조하면서, 플라스마 발생기(80)에 대해서 설명한다. 도 6은, 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따른 플라스마 발생기(80)의 개략 단면도이며, 도 7은, 회전 테이블(2)의 반경 방향과 직교하는 방향을 따른 플라스마 발생기(80)의 개략 단면도이며, 도 8은, 플라스마 발생기(80)의 개략을 도시한 상면도이다. 도시의 편의상, 이들 도면에서 일부 부재를 간략화하고 있다.
도 6을 참조하면, 플라스마 발생기(80)는, 고주파 투과성 재료로 제작되고, 하방으로 오목해진 오목부를 갖고, 천장판(11)에 형성된 개구부(11a)에 끼워 삽입되는 프레임 부재(81)와, 프레임 부재(81)의 오목부 내에 수용되고, 상부가 개구된 대략 상자 형상을 갖는 패러데이 차단판(82)과, 패러데이 차단판(82)의 저면 상에 배치되는 절연판(83)과, 절연판(83)의 상방에 지지되고, 대략 팔각형의 평면 형상을 갖는 코일 형상의 안테나(85)를 구비한다.
천장판(11)의 개구부(11a)는 복수의 단차부를 갖고 있으며, 그 중 하나의 단차부에는 전체 둘레에 걸쳐 홈부가 형성되고, 이 홈부에 예를 들어 O-링 등의 시일 부재(81a)가 끼워 삽입되어 있다. 한편, 프레임 부재(81)는, 개구부(11a)의 단차부에 대응하는 복수의 단차부를 갖고 있으며, 프레임 부재(81)를 개구부(11a)에 끼워 삽입하면, 복수의 단차부 중 1개의 단차부의 이면이, 개구부(11a)의 홈부에 끼워 삽입된 시일 부재(81a)와 접하고, 이에 의해, 천장판(11)과 프레임 부재(81)의 사이의 기밀성이 유지된다. 또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 천장판(11)의 개구부(11a)에 끼워 삽입되는 프레임 부재(81)의 외주를 따른 압박 부재(81c)가 마련되고, 이에 의해, 프레임 부재(81)가 천장판(11)에 대하여 하방으로 압박된다. 이 때문에, 천장판(11)과 프레임 부재(81)의 사이의 기밀성이 보다 확실하게 유지된다.
프레임 부재(81)의 하면은, 진공 용기(1) 내의 회전 테이블(2)에 대향하고 있고, 그 하면의 외주에는 전체 둘레에 걸쳐서 하방으로(회전 테이블(2)을 향해서) 돌기하는 돌기부(81b)가 마련되어 있다. 돌기부(81b)의 하면은 회전 테이블(2)의 표면에 근접하고 있고, 돌기부(81b)와, 회전 테이블(2)의 표면과, 프레임 부재(81)의 하면에 의해 회전 테이블(2)의 상방에 공간(S)(이하, 제3 처리 영역(P3))이 구획 형성되어 있다. 또한, 돌기부(81b)의 하면과 회전 테이블(2)의 표면의 간격은, 분리 공간(H)(도 4)에서의 천장면(44)의 회전 테이블(2)의 상면에 대한 높이 h1과 거의 동일해도 된다.
또한, 이 제3 처리 영역(P3)에는, 돌기부(81b)를 관통한 플라스마 가스 노즐(33)이 연장되어 있다. 플라스마 가스 노즐(33)에는, 본 실시 형태에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 아르곤(Ar) 가스가 충전되는 아르곤 가스 공급원(34a)과, 산소(O2) 가스가 충전되는 산소 가스 공급원(34b)과, 수소(H2) 가스가 충전되는 수소 가스 공급원(34c)이 접속되어 있다. 아르곤 가스 공급원(34a), 산소 가스 공급원(34b) 및 수소 가스 공급원(34c)으로부터, 대응하는 유량 제어기(35a, 35b 및 35c)에 의해 유량 제어된 Ar 가스, O2 가스 및 H2 가스가, 소정의 유량비(혼합비)로 제3 처리 영역(P3)에 공급된다.
또한, 플라스마 가스 노즐(33)에는, 그 길이 방향을 따라서 소정의 간격(예를 들어 10mm)으로 복수의 토출 구멍(33h)이 형성되어 있고, 토출 구멍(33h)으로부터 상술한 Ar 가스 등이 토출된다. 토출 구멍(33h)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)에 대하여 수직인 방향으로부터 회전 테이블(2)의 회전 방향의 상류측을 향해서 기울어져 있다. 이 때문에, 플라스마 가스 노즐(33)로부터 공급되는 가스는, 회전 테이블(2)의 회전 방향과 역의 방향으로, 구체적으로는, 돌기부(81b)의 하면과 회전 테이블(2)의 표면의 사이의 간극을 향해서 토출된다. 이에 의해, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라서 플라스마 발생기(80)보다도 상류측에 위치하는 천장면(45)의 하방의 공간으로부터 반응 가스나 분리 가스가, 제3 처리 영역(P3) 내에 유입되는 것이 억제된다. 또한, 상술한 바와 같이, 프레임 부재(81)의 하면의 외주를 따라서 형성되는 돌기부(81b)가 회전 테이블(2)의 표면에 근접하고 있기 때문에, 플라스마 가스 노즐(33)로부터의 가스에 의해 제3 처리 영역(P3) 내의 압력을 용이하게 높게 유지할 수 있다. 이에 의해서도, 반응 가스나 분리 가스가 제3 처리 영역(P3) 내에 유입되는 것이 억제된다.
패러데이 차단판(82)은, 금속 등의 도전성 재료로 제작되고, 도시는 생략하지만 접지되어 있다. 도 8에 명확하게 도시한 바와 같이, 패러데이 차단판(82)의 저부에는, 복수의 슬릿(82s)이 형성되어 있다. 각 슬릿(82s)은, 대략 팔각형의 평면 형상을 갖는 안테나(85)의 대응하는 변과 거의 직교하도록 연장되어 있다.
또한, 패러데이 차단판(82)은, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 상단의 2군데에서 외측으로 절곡되는 지지부(82a)를 갖고 있다. 지지부(82a)가 프레임 부재(81)의 상면에 지지됨으로써, 프레임 부재(81) 내의 소정의 위치에 패러데이 차단판(82)이 지지된다.
절연판(83)은, 예를 들어 석영 유리에 의해 제작되고, 패러데이 차단판(82)의 저면보다도 약간 작은 크기를 갖고, 패러데이 차단판(82)의 저면에 적재된다. 절연판(83)은 패러데이 차단판(82)과 안테나(85)를 절연하는 한편, 안테나(85)로부터 방사되는 고주파를 하방으로 투과시킨다.
안테나(85)는, 평면 형상이 대략 팔각형이 되도록 구리제의 중공 관(파이프)을 예를 들어 3중으로 권회함으로써 형성된다. 파이프 내에 냉각수를 순환시킬 수 있고, 이에 의해, 안테나(85)에 공급되는 고주파에 의해 안테나(85)가 고온으로 가열되는 것이 방지된다. 또한, 안테나(85)에는 세움 설치부(85a)가 마련되어 있고, 세움 설치부(85a)에 지지부(85b)가 설치되어 있다. 지지부(85b)에 의해, 안테나(85)가 패러데이 차단판(82) 내의 소정의 위치에 유지된다. 또한, 지지부(85b)에는, 매칭 박스(86)를 통해서 고주파 전원(87)이 접속되어 있다. 고주파 전원(87)은, 예를 들어 13.56MHz의 주파수를 갖는 고주파 전력을 발생시킬 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 플라스마 발생기(80)에 의하면, 매칭 박스(86)를 통해서 고주파 전원(87)으로부터 안테나(85)에 고주파 전력을 공급하면, 안테나(85)에 의해 전자계가 발생한다. 이 전자계 중 전계 성분은, 패러데이 차단판(82)에 의해 차단되기 때문에, 하방으로 전파할 수는 없다. 한편, 자계 성분은 패러데이 차단판(82)의 복수의 슬릿(82s)을 통해서 제3 처리 영역(P3) 내에 전파한다. 이 자계 성분에 의해, 플라스마 가스 노즐(33)로부터 소정의 유량비(혼합비)로 제3 처리 영역(P3)에 공급되는 Ar 가스, O2 가스 및 NH3 가스 등의 가스로부터 플라스마가 발생한다. 이와 같이 하여 발생하는 플라스마에 의하면, 웨이퍼(W) 상에 퇴적되는 박막에 대한 조사 손상이나, 진공 용기(1) 내의 각 부재의 손상 등을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 의한 성막 장치에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(100)가 마련되어 있고, 이 제어부(100)의 메모리 내에는, 제어부(100)의 제어 하에, 후술하는 성막 방법을 성막 장치에 실시시키는 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은 후술하는 성막 방법을 실행하도록 스텝 군이 짜여져 있고, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 매체(102)에 기억되어 있어, 소정의 판독 장치에 의해 기억부(101)에 판독되어, 제어부(100) 내에 인스톨된다.
또한, 제어부(100)는, 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 방법을 실시하기 위한 제어를 행한다. 상세는 후술하는데, 회전 테이블(2)의 회전 속도, 반응 가스 노즐(31)에 공급하는 원료 가스의 유량을 조정하는 유량 제어기, 플라스마 가스 노즐(33)에 공급하는 가스의 종류 등을, 실시하는 공정에 따라서 제어한다.
[성막 방법]
이어서, 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 방법에 대해서 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 9는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9의 (a)는 제1 실시 형태에 따른 성막 방법을 적용하는 웨이퍼(W)의 표면의 일례를 나타낸 단면도이다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)로서 실리콘 웨이퍼를 사용한 예를 들어서 설명한다. 웨이퍼(W)의 표면에는, 오목부 패턴의 일례로서, 트렌치(T)가 형성되어 있다. 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 오목부 패턴은, 트렌치(T)에 한하지 않고, 비아 홀이어도 되고, 그 밖의 특수한 오목부 형상이어도 된다. 본 실시 형태에서는, 트렌치(T)에 막을 매립하는 예에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 따른 성막 방법에서는, 인컨포멀하게 V자의 단면 형상을 형성하면서 트렌치(T) 내에 막을 퇴적시키는 인컨포멀 성막 공정과, 컨포멀한 성막에 의해 트렌치(T)를 마지막까지 매립하는 컨포멀 성막 공정의 2단계의 성막 공정을 갖는다. 즉, 트렌치(T)를 매립할 때, 도중까지 인컨포멀 성막 공정을 실시하고, 그 후에는 컨포멀 성막 공정을 실시하여, 최종적인 매립을 행한다.
또한, 인컨포멀한 성막 또는 인컨포멀 성막 공정은, V자의 단면 형상을 형성하면서 트렌치(T) 등의 오목부에 저면으로부터 막을 퇴적시키는 성막을 의도하고 있어, 오목부의 내면 전체에 대략 일정한 막 두께로 성막을 행하는 컨포멀한 성막과 구별할 의도로 그렇게 칭하고 있다. 따라서, 인컨포멀한 성막 및 인컨포멀 성막 공정은, 비컨포멀한 성막 및 비컨포멀 성막 공정, 컨포멀하지 않은 성막 및 컨포멀하지 않은 성막 공정이라고 칭해도 된다.
도 9의 (b)는 성막 개시 단계의 일례를 나타낸 단면도이다. 개시 단계에서는, 트렌치(T) 내의 표면에 막(60)을 퇴적시키는 성막을 개시한다. 인컨포멀한 성막을 실시하지만, 초기 단계에서는, 트렌치(T)의 내면 전체에 막(60)이 형성된다. 여기서, 인컨포멀한 성막 조건은, 일반적으로는, 컨포멀한 성막 조건보다도 성막 조건이 복잡화하여, 성막 시간도 길게 설정된다. 예를 들어, 본 실시 형태에 따른 성막 장치와 같이, 회전 테이블(2)을 사용해서 ALD(Atomic Layer Deposition, 원자 퇴적법) 성막을 행하는 성막 장치의 경우에는, 통상의 컨포멀한 성막보다도 회전 테이블(2)의 회전 속도를 느리게 설정함과 함께, 원료 가스의 유량을 소유량으로 설정한다. 구체적으로는, 도 1 내지 8에서 설명한 성막 장치의 경우, 예를 들어 회전 테이블(2)의 회전 속도를 20rpm 이하로 설정하면, 인컨포멀한 성막이 가능하게 되는 경우가 많으므로, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 20rpm 이하로 설정한다.
또한, 처리실 내에 공급하는 가스의 종류를, 원료 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스로 순번으로 전환해서 1 사이클로 하는 ALD 성막을 행하는 경우에는, 원료 가스의 유량이 일반적인 컨포멀한 성막보다도 소유량으로 설정됨과 함께, 1 사이클의 시간이 길게 설정된다. CVD 성막의 경우에는, 저온 CVD를 실시하거나, 염소 라디칼을 사용해서 흡착 저해기를 형성하여, 선택적으로 성막을 행하거나 하는 방법을 사용한다.
이와 같이, 인컨포멀 성막 공정에서는, V자의 단면 형상을 형성하면서, 보텀 업성이 높은 인컨포멀한 성막을 행하는 것이 가능한 조건에서 성막을 개시한다.
도 9의 (c)는 성막 초기 단계의 일례를 나타낸 단면도이다. 성막을 개시하고 나서 서서히 성막이 진행됨에 따라서, 막(60)의 두께가 두꺼워져 가는데, 인컨포멀한 성막의 특징이 나오기 시작한다. 즉, 트렌치(T)의 저면에 두껍게 막(60)이 성막되고, 트렌치(T)의 측면 및 상부에는, 저면보다도 얇은 막(60)이 성막된다. 이에 의해, 막(60)의 단면 형상은, V자 형상으로 되어, 트렌치(T)의 상부의 개구가 막히지 않고 크게 개방된 형상이 된다. 이러한 인컨포멀한 성막을 계속하면, 보이드의 발생을 방지하면서 트렌치(T)를 매립할 수 있다.
그러나, 이러한 인컨포멀한 성막은, 통상적으로 컨포멀한 성막보다도 퇴적 속도(데포 레이트 혹은 데포지션 레이트)가 느려, 시간을 많이 요하는 경우가 많다. 또한, 시간을 많이 필요로 하기 때문에, 반응 가스를 흘리는 시간도 길어져, 유량이 소유량이어도, 결과적으로 대량의 가스를 소비하게 되기 쉽다.
도 9의 (d)는 성막 중기 단계의 일례를 나타낸 도면이다. 인컨포멀한 성막을 계속하면, 막 두께가 두꺼워져 와도, 막(60)의 V자의 단면 형상을 유지할 수 있어, 트렌치(T)의 상부 개구를 막지 않고, 보이드의 발생을 방지하면서 매립을 행할 수 있다. 이대로, 인컨포멀한 성막을 계속하면, 보이드를 발생시키지 않고 트렌치를 매립할 수 있다. 그러나, 트렌치(T) 전부를 매립하기 위해서는 시간을 요한다.
도 9의 (e)는 성막 후기 단계의 일례를 나타낸 도면이다. 성막 후기 단계에서는, 컨포멀한 성막으로 전환하여, 컨포멀 성막 공정을 실시한다. 컨포멀한 성막은, 두께가 균일한 막(60a)을 오목부의 표면에 퇴적시키는 성막이며, 인컨포멀한 성막보다도 막(60a)의 퇴적 속도가 빠른 성막일 경우가 많다.
예를 들어, 도 1 내지 8에서 설명한 본 실시 형태에 따른 회전 테이블식 ALD 성막 장치의 경우에는, 회전 테이블(2)의 회전 속도를, 20rpm을 초과하도록 설정하면, 컨포멀한 성막이 가능하게 된다. 또한, 원료 가스의 유량도 인컨포멀한 성막보다도 대유량으로 하는 것이 가능하여, 그 결과 단시간에 의한 성막이 가능하게 되고, 스루풋을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 처리실 내에 공급하는 가스의 종류를 전환해서 ALD 성막을 행하는 장치의 경우에도, 가스의 전환 시간을 단시간으로 해서 1 사이클에 요하는 시간을 단축시켜, 스루풋을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, CVD(Chemical Vapor Deposition) 성막의 경우에도, 저온 CVD를 통상의 고온 CVD로 되돌릴 수 있어, 고온 성막이 퇴적 속도가 더 빠르므로, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 염소 라디칼을 사용해서 인컨포멀한 성막을 행하고 있었을 경우에는, 염소 라디칼을 흡착시키는 공정이 없어지므로, 당연히 스루풋을 향상시킬 수 있다.
도 9의 (f)는 성막 종료 단계의 일례를 나타낸 도면이다. 성막 종료 단계에서는, 컨포멀한 성막으로 트렌치(T)를 마지막까지 매립하여, 성막을 종료한다. 컨포멀한 성막에서는, 퇴적 속도가 빠르므로, 도 9의 (e) 내지 도 9의 (f)의 단계에는 단시간에 도달할 수 있어, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 성막 방법에 의하면, 처음부터 마지막까지 인컨포멀한 성막을 행하는 것이 아니라, 인컨포멀한 성막과 컨포멀한 성막을 조합함으로써, 보이드 등의 발생을 억제하면서 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 회전 테이블식 ALD 성막의 경우에는, 전체적으로 원료 가스의 소비량을 저감시켜, 비용 절감을 도모할 수 있다. 즉, 어느 정도의 막 두께까지 인컨포멀한 성막에 의해 V자의 단면 형상을 형성하면서 성막을 행하여, 보이드의 발생을 확실하게 억제할 수 있는 상태를 만들고, 그 후에는 생산성이 높고 생산 비용이 낮은 컨포멀 성막을 행함으로써, 성막의 품질을 저하시키지 않고 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 9에서, 도 9의 (a) 내지 (d)의 인컨포멀 성막 공정을, 동일한 성막 조건에서 실시하는 예를 들어서 설명했지만, 도 9의 (a) 내지 (c)의 단계와, 도 9의 (c) 내지 (d)의 단계에서, 성막 조건을 변경하는 2단계의 인컨포멀 성막 공정을 실시하도록 해도 된다.
예를 들어, 도 9의 (a) 내지 (c)의 성막 초기의 단계에서는, 보다 확실하게 V자의 단면 형상을 형성 가능한 보텀 업성이 높은 성막 조건으로 하고, 도 9의 (c) 내지 도 9의 (d)의 성막 중기의 단계에서는, 인컨포멀한 성막 조건의 범주이기는 하지만, 보다 컨포멀한 성막 조건에 접근시킨 조건으로 해도 된다. 구체적으로는, 도 9의 (a) 내지 (c)의 성막 초기 단계에서는 회전 테이블(2)의 회전 속도를 5rpm으로 설정하고, 도 9의 (c) 내지 (d)의 성막 중기 단계에서는 회전 테이블(2)의 회전 속도를 10rpm으로 설정하고, 도 9의 (d) 내지 (e)의 성막 후기 단계에서는 회전 테이블(2)의 회전 속도를, 인컨포멀 성막의 상한의 20rpm을 초과하는 100rpm으로 설정하는, 총 3단계의 성막을 행하는 것도 가능하다.
물론, 원료 가스의 유량도, 3단계로 나누어서 증가시켜도 되는 조건으로 해도 된다. 이러한 인컨포멀 성막 공정 및 컨포멀 성막 공정의 성막 조건은, 용도에 따라서 다양한 변경이 가능하고, 인컨포멀 성막 공정을, 2단계 이상의 복수 단계로 하는 것도 가능하다.
이어서, 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 방법을, 상술한 도 1 내지 도 8에서 설명한 회전 테이블식 성막 장치를 사용하여, 원자 퇴적법(Atomic Layer Deposition)을 이용한 성막에 적용하는 실시 형태에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
(제2 실시 형태)
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 성막 방법의 일례인 인컨포멀 성막 공정을 도시한 도면이다.
제2 실시 형태에서도, 웨이퍼(W)로서 실리콘 웨이퍼를 사용하는 것으로 하고, 그 실리콘 웨이퍼에는, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 트렌치(T)가 형성되어 있다. 또한, 반응 가스 노즐(31)로부터 유기 아미노실란 가스의 일종인 DIPAS((diisopropylamino)silane, 디이소프로필아미노실란)가 공급되고, 반응 가스 노즐(32)로부터 산화 가스로서 O3 가스가 공급되고, 플라스마 가스 노즐(33)로부터 인컨포멀 성막 공정에서는 Ar 가스 및 O2 가스의 혼합 가스(이하, Ar/O2 가스라고 기재함), 컨포멀 성막 공정에서는 Ar 가스, O2 가스 및 H2 가스의 혼합 가스가 공급 되는 경우를 예로 들어 설명한다. 단, 도 10에서는, 트렌치(T)의 형상을 간략화하여, 편측의 측면 및 저면만을 도시하는 것으로 한다.
우선, 도시하지 않은 게이트 밸브를 개방하고, 외부로부터 반송 암(10)(도 3)에 의해 반송구(15)(도 2 및 도 3)를 통해서 웨이퍼(W)를 회전 테이블(2)의 오목부(24) 내에 전달한다. 이 전달은, 오목부(24)가 반송구(15)와 대향하는 위치에 위치했을 때 오목부(24)의 저면의 관통 구멍을 통해서 진공 용기(1)의 저부측으로부터 도시하지 않은 승강 핀이 승강함으로써 행하여진다. 이러한 웨이퍼(W)의 전달을, 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시켜서 행하여, 회전 테이블(2)의 5개의 오목부(24) 내에 각각 웨이퍼(W)를 적재한다.
계속해서 게이트 밸브를 폐쇄하고, 진공 펌프(640)에 의해 도달 가능 진공도까지 진공 용기(1) 내를 배기한 후, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 분리 가스인 N2 가스를 소정의 유량으로 토출하고, 분리 가스 공급관(51) 및 퍼지 가스 공급관(72)으로부터도 N2 가스를 소정의 유량으로 토출한다. 이에 따라, 압력 제어 수단(650)(도 1)에 의해 진공 용기(1) 내를 미리 설정한 처리 압력으로 제어한다. 이어서, 회전 테이블(2)을 시계 방향으로 20rpm 이하의 회전 속도, 예를 들어 5rpm의 회전 속도로 회전시키면서 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼(W)를 예를 들어 400℃로 가열한다.
이후, 반응 가스 노즐(31)(도 2 및 도 3)로부터 DIPAS를 공급하고, 반응 가스 노즐(32)로부터 O3 가스를 공급한다. DIPAS는, 100sccm 이하의 유량, 예를 들어 50sccm의 유량으로 공급한다. 또한, 플라스마 가스 노즐(33)로부터 Ar/O2 가스를 공급하고, 플라스마 발생기(80)의 안테나(85)에 대하여 13.56MHz의 주파수를 갖는 고주파를 예를 들어 1400W의 전력으로 공급한다. 이에 의해, 플라스마 발생기(80)(도 6)와 회전 테이블(2)의 사이의 제3 처리 영역(P3)에서 산소 플라스마가 생성된다. 이 산소 플라스마 중에는, 산소 이온이나 산소 라디칼 등의 활성종이나, 고에너지 입자가 생성되어 있다.
회전 테이블(2)의 회전에 의해, 웨이퍼(W)는, 제1 처리 영역(P1), 분리 영역(D), 제2 처리 영역(P2), 제3 처리 영역(P3)(의 하방의 영역), 및 분리 영역(D)을 이 순서대로 반복해서 통과한다(도 3 참조).
도 10의 (a)는 1회째의 원료 가스 흡착 공정의 일례를 나타낸 도면이다. 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 처리 영역(P1)에서, 반응 가스 노즐(31)로부터 원료 가스인 DIPAS가 공급되어, 웨이퍼(W)의 표면(U)이나 트렌치(T)의 내면에 DIPAS의 분자가 흡착되어, DIPAS의 분자층(61)(아래 도면)이 형성된다.
그 후, 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 웨이퍼(W)는 분리 영역(D)을 통과하여, 제2 처리 영역(P2)에 도달한다.
도 10의 (b)는 산화 공정의 일례를 나타낸 도면이다. 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 처리 영역(P2)에서, 웨이퍼(W)의 표면(U)이나 트렌치(T)의 내면에 흡착된 DIPAS가 O3 가스에 의해 산화되어, 트렌치(T)의 내면을 따라 산화 실리콘막(62)(아래 도면)이 성막된다. DIPAS가 산화될 때는, 부생성물로서 OH기가 생성되고, 생성된 OH기는 산화 실리콘막(62)의 표면에 흡착되게 된다.
도 10의 (c)는 개질 공정의 일례를 나타낸 도면이다. 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 플라스마 발생기(80)의 하방의 제3 처리 영역(P3)에 웨이퍼(W)가 이르면, 웨이퍼(W)는, 산소 플라스마에 노출된다. 이때, 산화 실리콘막(62)에 흡착된 OH기의 일부는, 산소 플라스마 중의 예를 들어 고에너지 입자의 충돌에 의해 산화 실리콘막(62)으로부터 탈리한다. 산소 플라스마는, 웨이퍼(W)의 표면(U)이나, 트렌치(T)의 개구 부근에는 도달하지만, 트렌치(T)의 저부 부근까지는 도달하기 어렵다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 표면(U)과 트렌치(T)의 개구 부근의 측면에서, 비교적 다량의 OH기가 탈리한다. 그 결과, 도 10의 (c)에 도시한 바와 같이, 트렌치(T)의 저부 및 저부 부근의 측면에서 OH기의 밀도가 높고, 트렌치(T)의 개구 및 웨이퍼(W)의 표면(U)을 향해서 밀도가 낮아지도록 OH기가 분포하게 된다. 또한, OH기가 탈리한 산화 실리콘막(62)을 실리콘 산화막(62a)으로 도 10의 (c)의 아래 도면에 나타내었다.
도 10의 (d)는, 2회째의 원료 가스 흡착 공정의 일례를 나타낸 도면이다. 회전 테이블(2)의 회전에 의해 웨이퍼(W)가 제1 처리 영역(P1)에 다시 이르면, 반응 가스 노즐(31)로부터 공급되는 DIPAS의 분자가 웨이퍼(W)의 표면(U)이나 트렌치(T)의 내면에 흡착되어, DIPAS의 분자층(61)이 형성된다. 이때, DIPAS의 분자는, OH기에 흡착되기 쉽기 때문에, 도 10의 (d)에 도시한 바와 같이, OH기의 분포에 따른 분포로 웨이퍼(W)의 표면(U)이나 트렌치(T)의 내면에 흡착된다. 즉, 트렌치(T)의 내면에, 트렌치(T)의 저부 및 저부 부근의 측면에서 밀도가 높고, 트렌치(T)의 개구를 향해서 밀도가 낮아지도록 DIPAS의 분자가 흡착되어, 분자층(61)이 형성된다.
계속해서, 웨이퍼(W)가 제2 처리 영역(P2)을 통과할 때, 웨이퍼(W)의 표면(U)이나 트렌치(T)의 내면에 흡착된 유기 아미노실란 가스가 O3 가스에 의해 산화되어, 도 10의 (b)에서 설명한 바와 같이, 산화 실리콘막(62)이 또한 성막되는데, 산화 실리콘막(62)의 막 두께 분포에는, 트렌치(T)의 내면에 흡착된 DIPAS의 밀도가 반영되게 된다. 즉, 산화 실리콘막(62)은, 트렌치(T)의 저부 및 저부 부근의 측면에서 두꺼워지고, 트렌치(T)의 개구를 향해서 얇아져 있다. 그리고, DIAPS의 산화에 의해 생성된 OH기가 산화 실리콘막(62)의 표면에 흡착된다.
이어서, 웨이퍼(W)가 다시 플라스마 발생기(80)의 하방의 제3 처리 영역(P3)에 이르면, 도 10의 (c)에서 설명한 바와 같이, 트렌치(T)의 저부 및 저부 부근의 측면에서 OH기의 밀도가 높고, 트렌치(T)의 개구를 향해서 밀도가 낮아지도록 OH기가 분포하게 된다.
이후, 상술한 프로세스가 반복되면, 도 10의 (d)에 도시한 바와 같이 산화 실리콘막(62)은 트렌치(T)의 저부부터 두꺼워져 간다. 그리고, 도 9의 (a) 내지 (d)에서 설명한 바와 같은, V자의 단면 형상을 형성하면서 트렌치(T) 내에 막(60)을 퇴적할 수 있다. 또한, 도 10의 (a) 내지 (c)는, ALD 성막에서의 인컨포멀 성막 공정의 1 사이클을 구성한다.
예를 들어, 이러한 성막 방법에 의해, 인컨포멀 성막 공정을 실시할 수 있다.
이어서, 컨포멀 성막 공정을 실시한다.
도 11은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 성막 방법의 일례의 컨포멀 성막 공정을 도시한 도면이다. 도 11에서, 설명의 용이를 위하여, 인컨포멀 성막 공정에서 퇴적시킨 막은 반영시키지 않고, 컨포멀 성막 공정을 트렌치(T)의 표면에 형성한 예를 들어서 설명한다.
컨포멀 성막 공정을 행하기 전에, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 올린다. 20rpm을 초과하였으면, 용도에 따라서 다양한 회전 속도로 설정해도 되지만, 예를 들어 120rpm으로 설정한다. 그리고, 반응 가스 노즐(31)로부터 공급되는 DIPAS의 유량을 증가시킨다. DIPAS의 유량은, 용도에 따라서 다양한 값으로 설정해도 되며, 예를 들어 200sccm 이상의 값으로 설정해도 된다. 여기서는, 300sccm으로 설정한 예에 대해서 설명한다. 또한, 플라스마 가스 노즐(33)로부터 공급되는 플라스마 가스에, 수소 가스를 첨가한다. 즉, 인컨포멀 성막 공정에서, Ar/O2의 혼합 가스를 공급하고 있었지만, Ar/O2/H2의 혼합 가스를 공급한다. H2의 유량은, 용도에 따라서 다양한 유량으로 설정해도 되지만, 예를 들어 산소가 75sccm일 때, 45sccm으로 설정해도 된다.
이와 같이, 컨포멀 성막 공정을 실시하는 조건으로 성막 조건을 변경하고 나서 컨포멀 성막 공정을 실시한다.
도 11의 (a)는 원료 흡착 공정의 일례를 나타낸 도면이다. 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 처리 영역(P1)에서, 반응 가스 노즐(31)로부터 원료 가스인 DIPAS가 공급되어, 웨이퍼(W)의 표면(U)이나 트렌치(T)의 내면에 DIPAS의 분자가 흡착되어, DIPAS의 분자층(61)(아래 도면)이 형성된다. 이 점은, 인컨포멀 성막 공정에서의 원료 흡착 공정과 동일하지만, DIPAS의 유량이 크게 되어 있기 때문에, 보다 고밀도로 DIPAS가 트렌치(T)의 내면에 흡착된다.
도 11의 (b)는 산화 공정의 일례를 나타낸 도면이다. 컨포멀 성막 공정에서의 산화 공정은, 인컨포멀 산화 공정에서의 산화 공정과 완전히 마찬가지이다. 즉, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 처리 영역(P2)에서, 웨이퍼(W)의 표면(U)이나 트렌치(T)의 내면에 흡착된 DIPAS가 O3 가스에 의해 산화되어, 트렌치(T)의 내면을 따라 산화 실리콘막(62)(아래 도면)이 성막된다. DIPAS가 산화될 때는, 부생성물로서 OH기가 생성되고, 생성된 OH기는 산화 실리콘막(62)의 표면에 흡착되게 된다.
도 11의 (c)는 개질 공정의 일례를 나타낸 도면이다. 개질 공정에서는, 웨이퍼(W)가 제3 처리 영역(P3)에 이르고, 웨이퍼(W)가 산소 플라스마에 노출된다. 이때, 산소 플라스마 중에는 수소 가스로부터 생성된 OH기가 포함되어 있다. 이 때문에, 산화 실리콘막(62)에 흡착되어 있는 OH기가 산소 플라스마에 의해 탈리했다고 해도, 산소 플라스마 및 수소 플라스마에 의해 생성된 OH기가 다시 흡착될 수 있다. 따라서, 도 10의 (c)에서 설명한 Ar/O2 가스만의 경우에 비해, 웨이퍼(W)의 표면(U)이나 트렌치(T)의 개구 부근에서의 OH기의 감소가 억제된다. 따라서 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, OH기의 분포는, 트렌치(T)의 내면에서 균일화된다. 즉, 트렌치(T)의 저면 주변뿐만 아니라, 트렌치(T)의 상부, 웨이퍼(W)의 표면(U)에도 OH기가 흡착된다. 이에 의해, DIPAS의 흡착 사이트가 전체면에 형성되게 된다. 따라서, 개질 공정에서, 도 11의 (b)와 동일한 표면 상태를 만들어 낼 수 있다.
이 때문에, 웨이퍼(W)가 제1 처리 영역(P)에 다시 이르면, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 반응 가스 노즐(31)로부터의 DIPAS의 분자가 다시 트렌치(T)의 내면에서 균일하게 흡착된다. 따라서, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 흡착된 유기 아미노실란 가스가 O3 가스에 의해 산화되어 성막되는 산화 실리콘막(62)도 트렌치(T)의 내면에서 균일하게 성막될 수 있다.
예를 들어, 이와 같이 하여, 컨포멀 성막 공정을 실시한다. 컨포멀 성막 공정에서는, 회전 테이블(2)의 회전 속도가 빨라져 있고, 또한 원료 가스인 DIPAS의 유량도 크게 되어 있기 때문에, 도 11의 (a) 내지 (c)의 1 사이클은, 도 10의 (a) 내지 (c)의 1 사이클보다도 고속으로 실시되어, 막(62)의 퇴적 속도를 빠르게 할 수 있다.
이러한 컨포멀 성막 공정을, 인컨포멀 성막 공정 후에 실시함으로써, V자 형상의 막(60) 상에 고속으로 컨포멀한 막을 매립할 수 있어, 보이드를 발생시키지 않고 전체의 성막 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 성막 방법에서는, 원료 가스로서 DIPAS를 사용한 예를 들어서 설명했지만, 다른 유기 아미노실란 가스, 실리콘 함유 가스를 사용해도 된다. 또한, 산화 가스에 대해서도, 오존 외에, O2, H2O, H2O2 등, 용도에 따라서 다양한 산화 가스를 사용할 수 있다.
또한, 도 10 및 도 11에서 설명한 프로세스는, 처리실 내에 공급하는 가스를 전환하는 ALD 성막에도 적용 가능하다.
또한, 도 9에서 설명한 성막 방법은, 실리콘 산화막 이외의 성막, ALD 성막 장치를 사용한 성막 이외에도 적용 가능하다.
본 실시 형태에 따른 성막 방법에 의하면, 보이드 등의 결함을 발생시키지 않고 오목부에 막을 매립할 수 있음과 함께, 생산성을 향상시킬 수 있다.
[실시예]
이어서, 제2 실시 형태에 따른 성막 방법을 실시한 실시예에 대해서 설명한다.
(실시예 1 내지 3)
실시예 1 내지 3에서는, 도 1 내지 도 8에서 설명한 회전 테이블식 ALD 성막 장치를 사용하여, 제2 실시 형태에서 설명한 성막 방법을 실시하였다. 성막 조건으로서는, 웨이퍼(W)의 온도를 400℃, 진공 용기(1) 내의 압력을 6.7Torr로 설정하였다. 또한, 플라스마 가스 노즐(33)로부터 공급하는 산소의 유량은 75sccm으로 설정하였다. 인컨포멀 성막 공정에서는, 원료 가스인 DIPAS의 유량을 50sccm으로 설정하고, 플라스마 가스 노즐(33)로부터 수소 가스는 공급하지 않았다. 또한, 컨포멀 성막 공정에서는, 원료 가스인 DIPAS의 유량을 300sccm으로 설정하고, 플라스마 가스 노즐(33)로부터, 산소 75sccm과 함께, 수소 45sccm을 공급하였다. 인컨포멀 성막 공정에서는, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 5rpm으로 설정하고, 컨포멀 성막 공정에서는, 120rpm으로 설정하였다. 그리고, 전체적으로 2000Å의 매립으로 해서, 실시예 1에서는, 200Å까지 인컨포멀 성막 공정, 나머지 1800Å을 컨포멀 성막 공정으로 하였다. 실시예 2에서는, 100Å까지 인컨포멀 성막 공정, 나머지 1900Å을 컨포멀 성막 공정으로 하였다. 실시예 3에서는, 50Å까지 인컨포멀 성막 공정, 나머지 1950Å을 컨포멀 성막 공정으로 하였다.
또한, 비교예 1에서는, 인컨포멀 성막 공정에서 2000Å의 매립을 행하였다.
도 12는, 실시예 1 내지 3의 실시 결과를, 비교예 1과 함께, 스루풋에 대해서 도시한 도면이다. 도 12에서, 횡축은 인컨포멀 성막 공정과 컨포멀 성막 공정의 성막량(Å), 종축은 스루풋(wph)을 나타내고 있다. 비교예 1의 스루풋을 1로 하고, 그것에 대하여 실시예 1 내지 3의 스루풋(wph)의 향상이 몇이 되는지를 나타내고 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 2000Å을 모두 인컨포멀 성막 공정에서 매립한 비교예 1의 스루풋을 1wph로 하면, 인컨포멀 성막 공정을 200Å에 그치고, 1800Å을 컨포멀 성막 공정으로 한 실시예 1은, 비교예의 7.97배의 스루풋이었다. 또한, 인컨포멀 성막 공정을 100Å에 그치고 1900Å을 컨포멀 성막 공정으로 한 실시예 2는, 비교예 1의 13.01배의 스루풋까지 향상되고, 인컨포멀 성막 공정을 50Å에 그치고 1950Å을 컨포멀 성막 공정으로 한 실시예 3은, 비교예 1의 19.03배의 스루풋까지 향상되었다.
이와 같이, 실시예 1 내지 3의 결과로부터, 인컨포멀 성막 공정의 비율을 적게 하고, 컨포멀 성막 공정의 비율을 크게 함으로써, 생산성을 확실하게 향상시키는 것으로 나타났다.
도 13은, 실시예 1 내지 3의 실시 결과를, 비교예 1과 함께, Si 소비량에 대해서 도시한 도면이다. 도 13에서, 횡축은 인컨포멀 성막 공정과 컨포멀 성막 공정의 성막량(Å), 종축은 Si 소비량(g/run)을 나타내고 있다. 또한, 비교예에서의 Si 소비량을 1로 하고, 그것에 대하여 실시예 1 내지 3의 Si 소비량이 어느 정도가 되었는지를 나타내고 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 2000Å을 모두 인컨포멀 성막 공정에서 매립한 비교예 1의 Si 소비량을 1로 하면, 인컨포멀 성막 공정을 200Å에 그치고 1800Å을 컨포멀 성막 공정으로 한 실시예 1은, 비교예 1의 0.09배(9/100)의 Si 소비량이었다. 또한, 인컨포멀 성막 공정을 100Å에 그치고 1900Å을 컨포멀 성막 공정으로 한 실시예 2는, 비교예 1의 0.11배(11/100)의 Si 소비량이며, 인컨포멀 성막 공정을 50Å에 그치고 1950Å을 컨포멀 성막 공정으로 한 실시예 3은, 비교예 1의 0.16배(16/100)의 Si 소비량이었다.
이와 같이, 실시예 1 내지 3의 결과로부터, 본 실시 형태에 따른 성막 방법에 의하면, Si 소비량을 약 1/10 정도로까지 저감시킬 수 있어, 저비용화가 가능한 것으로 나타났다.
(실시예 4 내지 6)
실시예 4 내지 6에서는, 인컨포멀 성막 공정의 회전 테이블(2)의 회전 속도를 20rpm으로 설정하여, 실시예 1 내지 3보다도 빠른 설정으로 하였다. 그 밖의 조건은 실시예 1 내지 3과 마찬가지이다. 또한, 비교예 2도, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 20rpm의 설정으로 하고, 이것으로 2000Å을 모두 매립하는 설정으로 하였다. 그 밖의 조건은, 비교예 1과 마찬가지이다.
도 14는, 실시예 4 내지 6의 실시 결과를, 비교예 2와 함께, 스루풋에 대해서 도시한 도면이다. 도 14에서, 횡축은 인컨포멀 성막 공정과 컨포멀 성막 공정의 성막량(Å), 종축은 스루풋(wph)을 나타내고 있다. 비교예 2의 스루풋을 1로 하고, 그것에 대하여 실시예 4 내지 6의 스루풋(wph)의 향상이 몇이 되는지를 나타내고 있다.
도 14에 도시되는 바와 같이, 2000Å을 모두 인컨포멀 성막 공정에서 매립한 비교예 2의 스루풋을 1wph로 하면, 인컨포멀 성막 공정을 200Å에 그치고 1800Å을 컨포멀 성막 공정으로 한 실시예 4는, 비교예의 4.25배의 스루풋이었다. 또한, 인컨포멀 성막 공정을 100Å에 그치고 1900Å을 컨포멀 성막 공정으로 한 실시예 5는, 비교예 2의 5.18배의 스루풋까지 향상되고, 인컨포멀 성막 공정을 50Å에 그치고 1950Å을 컨포멀 성막 공정으로 한 실시예 6은, 비교예 2의 5.83배의 스루풋까지 향상되었다.
이와 같이, 실시예 4 내지 6의 결과로부터, 인컨포멀 성막 공정의 회전 속도의 조건을 바꾸어도, 인컨포멀 성막 공정의 비율을 적게 하고, 컨포멀 성막 공정의 비율을 크게 함으로써, 생산성을 확실하게 향상시키는 것으로 나타났다.
도 15는, 실시예 4 내지 6의 실시 결과를, 비교예 2와 함께, Si 소비량에 대해서 도시한 도면이다. 도 15에서, 횡축은 인컨포멀 성막 공정과 컨포멀 성막 공정의 성막량(Å), 종축은 Si 소비량(g/run)을 나타내고 있다. 또한, 비교예 2에서의 Si 소비량을 1로 하고, 그것에 대하여 실시예 4 내지 6의 Si 소비량이 어느 정도가 되었는지를 나타내고 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 2000Å을 모두 인컨포멀 성막 공정에서 매립한 비교예 2의 Si 소비량을 1로 하면, 인컨포멀 성막 공정을 200Å에 그치고 1800Å을 컨포멀 성막 공정으로 한 실시예 4는, 비교예 2의 0.38배(38/100)의 Si 소비량이었다. 또한, 인컨포멀 성막 공정을 100Å에 그치고 1900Å을 컨포멀 성막 공정으로 한 실시예 5는, 비교예 2의 0.40배(40/100)의 Si 소비량이며, 인컨포멀 성막 공정을 50Å에 그치고 1950Å을 컨포멀 성막 공정으로 한 실시예 6은, 비교예 2의 0.43배(43/100)의 Si 소비량이었다.
이와 같이, 실시예 4 내지 6의 결과로부터, 본 실시 형태에 따른 성막 방법에 의하면, 인컨포멀 성막 공정에서의 회전 속도를 약간 높게 해도, Si 소비량을 약 4/10 정도로까지 저감시킬 수 있어, 저비용화가 가능한 것으로 나타났다.
(실시예 7)
도 16은, 실시예 7의 실시 결과를 나타낸 화상이다. 도 16의 (a)는 매립에 사용한 트렌치의 형상을 도시한 도면이다. 트렌치는, 깊이가 305nm이며, 상단의 개구 폭이 14nm, 정가운데보다도 약간 상방의 개소의 개구 폭이 21nm이었다.
도 16의 (b)는 컨포멀한 성막만으로 50nm의 매립을 행한 경우의 성막 결과를 나타낸 화상이다. 이 경우, 컨포멀 성막이므로, 회전 테이블(2)의 회전 속도는 120rpm으로 설정하였다. 이 경우, 생산성은 문제 없다고 생각할 수 있지만, 보이드가 발생하여, 매립 특성에 문제가 있는 결과가 되었다.
도 16의 (c)는 제2 실시 형태에 따른 성막 방법을 실시한 실시예이며, 20rpm의 회전 속도로 10nm의 매립을 행하는 인컨포멀 성막 공정, 120rpm의 회전 속도로 40nm의 매립을 행하는 컨포멀 성막 공정을 실시하였다. 그렇게 하면, 보이드도 발생시키지 않고, 트렌치를 매립할 수 있었다.
이와 같이, 실시예 7에 의하면, 본 실시 형태에 따른 성막 방법에 의하면, 보이드를 발생시키지 않고, 높은 생산성으로 매립 성막을 행할 수 있는 것으로 나타났다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태 및 실시예에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태 및 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시 형태 및 실시예에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.
1 : 진공 용기 2 : 회전 테이블
4 : 볼록 형상부 7 : 히터 유닛
11 : 천장판 12 : 용기 본체
24 : 오목부(기판 적재부) 31, 32 : 반응 가스 노즐
33 : 플라스마 가스 노즐 41, 42 : 분리 가스 노즐
80 : 플라스마 발생기 D : 분리 영역
T : 트렌치 W : 웨이퍼

Claims (15)

  1. 기판의 표면에 형성된 오목부에 막을 매립하는 성막 방법이며,
    상기 기판의 표면에 형성된 오목부에 V자의 단면 형상을 형성하면서 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정과,
    컨포멀한 성막을 행하여, 상기 오목부에 컨포멀한 막을 매립하는 공정을 포함하는 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오목부에 컨포멀한 막을 매립하는 공정은, 상기 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정보다도 퇴적 속도가 빠른 공정인 성막 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정은, 성막 조건이 상이한 제1 및 제2 성막 공정을 포함하는 성막 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 성막 공정은, 상기 제1 성막 공정보다도 퇴적 속도가 빠른 성막인 성막 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정 및 상기 오목부에 컨포멀한 막을 매립하는 공정은, 원자층 퇴적법에 의해 행하여지는 성막 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 원자층 퇴적법에서의 사이클 타임은, 상기 오목부에 컨포멀한 막을 매립하는 공정이 상기 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정보다도 더 짧은 성막 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기판은, 처리실 내에 마련된 회전 테이블의 둘레 방향을 따라 배치되고,
    상기 회전 테이블의 상방에는, 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따라서 서로 이격해서 원료 가스 흡착 영역, 반응 영역 및 개질 영역이 마련되고,
    상기 회전 테이블의 회전에 의해, 상기 기판이 상기 원료 가스 흡착 영역을 통과했을 때 상기 기판에 원료 가스를 공급해서 상기 기판의 상기 오목부의 표면에 흡착시키는 원료 흡착 공정을 실시하고, 상기 기판이 상기 반응 영역을 통과했을 때 상기 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성 가능한 반응 가스를 상기 기판에 공급해서 상기 오목부의 표면에 반응 생성물을 퇴적시키는 반응 생성물 퇴적 공정을 실시하고, 상기 기판이 상기 개질 영역을 통과했을 때 상기 반응 생성물에 플라스마 개질을 행하는 개질 공정을 실시함으로써, 상기 원자층 퇴적법의 1 사이클을 실시하는 성막 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전 테이블의 회전 속도는, 상기 오목부에 컨포멀한 막을 매립하는 공정이 상기 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정보다도 더 고속으로 설정되어 있는 성막 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 원료 가스의 유량은, 상기 오목부에 컨포멀한 막을 매립하는 공정이 상기 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정보다도 더 고유량으로 설정되어 있는 성막 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정은, 상기 막이 미리 결정된 막 두께에 도달할 때까지 행하여지고, 상기 오목부에 컨포멀한 막을 매립하는 공정은, 상기 오목부를 완전히 매립할 때까지 행하여지는 성막 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원료 흡착 공정은, 실리콘 함유 가스를 상기 오목부의 표면에 흡착시키는 공정이며,
    상기 반응 생성물 퇴적 공정은, 상기 기판에 산화 가스를 공급해서 상기 오목부의 표면에 흡착된 상기 실리콘 함유 가스를 산화하는 공정이며,
    상기 개질 공정은, 산소를 함유하는 혼합 가스를 플라스마에 의해 활성화해서 상기 기판에 공급하는 공정인 성막 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정에서의 상기 개질 공정은, 수소를 포함하지 않는 상기 혼합 가스를 사용해서 행하여지고,
    상기 오목부에 컨포멀한 막을 매립하는 공정에서의 상기 개질 공정은, 수소를 포함하는 상기 혼합 가스를 사용해서 행하여지는 성막 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 실리콘 함유 가스는, 유기 아미노실란 가스인 성막 방법.
  14. 처리실과,
    상기 처리실 내에 마련되고, 둘레 방향을 따라 기판을 적재 가능한 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블보다도 상방에 마련되고, 상기 회전 테이블에 원료 가스의 공급이 가능한 원료 가스 공급 수단과,
    상기 원료 가스 공급 수단의 상기 회전 테이블의 회전 방향의 하류측에 마련되고, 상기 회전 테이블에 상기 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성 가능한 반응 가스를 공급 가능한 반응 가스 공급 수단과,
    상기 반응 가스 공급 수단의 상기 회전 테이블의 회전 방향의 하류측에 마련되고, 상기 회전 테이블에 상기 반응 생성물을 개질 가능한 개질 가스를 공급 가능한 개질 가스 공급 수단과,
    상기 개질 가스를 플라스마에 의해 활성화하는 것이 가능한 플라스마 발생기와,
    상기 기판의 표면에 형성된 오목부에 막을 매립할 때, 상기 오목부에 V자의 단면 형상을 형성하면서 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정과,
    컨포멀한 성막을 행하여, 상기 오목부에 컨포멀한 막을 매립하는 공정을 실시하는 제어를 행하는 제어 수단을 포함하는 성막 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 인컨포멀한 막을 퇴적시키는 공정을 실시할 때는, 상기 회전 테이블의 회전 속도를 제1 속도로 설정함과 함께, 상기 원료 가스 공급 수단으로부터 공급되는 상기 원료 가스의 유량을 제1 유량으로 설정하고,
    상기 오목부에 컨포멀한 막을 매립하는 공정을 실시할 때는, 상기 회전 테이블의 회전 속도를 상기 제1 속도보다도 고속의 제2 속도로 설정함과 함께, 상기 원료 가스 공급 수단으로부터 공급되는 상기 원료 가스의 유량을 상기 제1 유량보다도 대유량의 제2 유량으로 설정하는 성막 장치.
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