KR20200111627A - 성막 장치의 세정 방법 - Google Patents
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Abstract
질화 실리콘막이 퇴적하는 처리 용기의 내부를, 플라스마화된 세정용 가스로 세정하는 공정을 갖고, 상기 세정용 가스는, 불소 함유 가스와 산소 가스를 포함하는, 성막 장치의 세정 방법.
Description
본 개시는, 성막 장치의 세정 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 기판에 대하여 교대로 공급함으로써, 반응 생성물을 기판에 성막하는 ALD(Atomic Layer Deposition)법이 기재되어 있다. 특허문헌 1에서는, 회전 테이블의 회전 중심의 주위에 수평하게 배치되는 기판을, 회전 테이블과 함께 회전시킴으로써, 제1 처리 영역과, 제2 처리 영역과, 제3 처리 영역과, 제4 처리 영역에 보낸다. 제1 처리 영역에서는, 실리콘 함유 가스(예를 들어 디클로로실란 가스)가 기판에 공급되어, 실리콘 함유 가스가 기판에 흡착되고, 기판에 실리콘 함유층이 형성된다. 제2 처리 영역, 제3 처리 영역 및 제4 처리 영역에서는, 질화용 가스(예를 들어 암모니아 가스와 수소 가스의 혼합 가스)가 기판에 공급된다. 질화용 가스는, 플라스마화되어, 실리콘 함유층을 질화한다. 그 결과, 질화 실리콘막이 형성된다.
본 개시의 일 양태는, 처리 용기의 내부에 퇴적하는 질화 실리콘막을 효율적으로 제거할 수 있고, 또한, 석영으로 형성되는 부재의 대미지를 억제할 수 있는, 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 관한 성막 장치의 세정 방법은,
질화 실리콘막이 퇴적하는 처리 용기의 내부를, 플라스마화된 세정용 가스로 세정하는 공정을 갖고,
상기 세정용 가스는, 불소 함유 가스와 산소 가스를 포함한다.
본 개시의 일 양태에 의하면, 처리 용기의 내부에 퇴적하는 질화 실리콘막을 효율적으로 제거할 수 있고, 또한, 석영으로 형성되는 부재의 대미지를 억제할 수 있다.
도 1은, 일 실시 형태에 관한 성막 장치의 단면도이다.
도 2는, 일 실시 형태에 관한 처리 용기의 내부 구조를 도시하는 평면도이다.
도 3은, 일 실시 형태에 관한 급배기 유닛의 단면도이다.
도 4는, 일 실시 형태에 관한 급배기 유닛의 평면도이다.
도 5는, 일 실시 형태에 관한 성막 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6은, 일 실시 형태에 관한 성막 시에 회전 테이블 상에 공급되는 가스의 종류를 도시하는 평면도이다.
도 7은, 일 실시 형태에 관한 세정 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 8은, 도 7에 도시하는 회전 테이블의 불소 세정(공정 S201)으로 회전 테이블에 공급되는 가스의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 9는, 도 7에 도시하는 회전 테이블의 불소 세정(공정 S201)에 있어서의 회전 테이블의 연직 방향 위치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 10은, 도 7에 도시하는 급배기 유닛의 불소 세정(공정 S204)으로 회전 테이블에 공급되는 가스의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 11은, 도 7에 도시하는 급배기 유닛의 불소 세정(공정 S204)에 있어서의 회전 테이블의 연직 방향 위치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 12는, 변형예에 관한 세정 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2는, 일 실시 형태에 관한 처리 용기의 내부 구조를 도시하는 평면도이다.
도 3은, 일 실시 형태에 관한 급배기 유닛의 단면도이다.
도 4는, 일 실시 형태에 관한 급배기 유닛의 평면도이다.
도 5는, 일 실시 형태에 관한 성막 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6은, 일 실시 형태에 관한 성막 시에 회전 테이블 상에 공급되는 가스의 종류를 도시하는 평면도이다.
도 7은, 일 실시 형태에 관한 세정 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 8은, 도 7에 도시하는 회전 테이블의 불소 세정(공정 S201)으로 회전 테이블에 공급되는 가스의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 9는, 도 7에 도시하는 회전 테이블의 불소 세정(공정 S201)에 있어서의 회전 테이블의 연직 방향 위치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 10은, 도 7에 도시하는 급배기 유닛의 불소 세정(공정 S204)으로 회전 테이블에 공급되는 가스의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 11은, 도 7에 도시하는 급배기 유닛의 불소 세정(공정 S204)에 있어서의 회전 테이블의 연직 방향 위치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 12는, 변형예에 관한 세정 방법을 도시하는 흐름도이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일한 또는 대응하는 구성에는 동일한 또는 대응하는 부호를 붙여, 설명을 생략하는 경우가 있다.
(성막 장치)
도 1은, 일 실시 형태에 관한 성막 장치의 단면도이다. 도 2는, 일 실시 형태에 관한 처리 용기의 내부 구조를 도시하는 평면도이다.
성막 장치는, ALD(Atomic Layer Deposition)법에 의해, 기판 W에 막을 성막한다. 기판 W는, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판이다. 기판 W는, 하지막을 포함해도 된다. 성막 장치에 의해 형성하는 막은, 예를 들어 질화 실리콘막이다. 질화 실리콘막은, 원료 가스(예를 들어 디클로로실란 가스)와, 질화용 가스(예를 들어 암모니아 가스)를 교대로 기판 W에 공급함으로써, 기판 W 상에 형성된다.
막 장치는, 거의 원형의 평면 형상을 갖는 편평한 처리 용기(1)와, 이 처리 용기(1) 내에 마련되어, 처리 용기(1)의 중심에 회전 중심선(13Z)을 갖는 회전 테이블(13)을 구비한다. 처리 용기(1)는, 바닥이 있는 원통 형상을 갖는 용기 본체(11)와, 용기 본체(11)의 상면에 대하여 기밀하게 착탈 가능하게 배치되는 천장판(12)을 갖는다.
처리 용기(1)의 측벽에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 기판 W의 반송구(19)가 형성된다. 외부의 반송 암은, 반송구(19)를 통하여, 회전 테이블(13)의 상방에서 대기한다. 회전 테이블(13)의 상면에는, 그 회전 중심선(13Z)의 주위에 복수(예를 들어 6개)의 오목부(14)가 마련된다. 오목부(14)는, 원형으로 형성된다. 오목부(14)의 직경은, 기판 W의 직경보다도 크다. 오목부(14)의 내저면에는, 기판 W가 수평하게 설치된다. 설치된 기판 W의 상면과, 회전 테이블(13)의 상면은, 같은 평면에 있다. 오목부(14)의 내저면에는 3개의 핀 구멍이 형성되고, 3개의 핀 구멍의 각각에 승강 핀이 배치된다. 3개의 승강 핀은, 기판 W를 하방으로부터 지지하면서 승강함으로써, 반송 암과 회전 테이블(13) 사이에서 기판 W를 주고 받는다. 반송구(19)는, 게이트 밸브에 의해 개폐된다.
회전 테이블(13)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 중심부에서, 회전축(15)의 상단부에 고정된다. 회전축(15)은, 연직 방향 하방으로 연장되어, 처리 용기(1)의 저부를 관통하고, 구동부(16)와 접속된다. 구동부(16)이 회전 테이블(13)을 회전시키면, 회전 테이블(13)의 회전 중심선(13Z)을 중심으로 오목부(14)가 회전하고, 오목부(14)에 적재된 기판 W가 회전한다. 구동부(16)는, 회전 테이블(13)을 승강하는 역할도 갖는다. 회전 테이블(13)을 하강함으로써, 회전 테이블(13)과 천장판(12)의 간격이 확대되므로, 회전 테이블(13)과 천장판(12) 사이에 반송 암이 들어가기 쉽다.
회전 테이블(13)의 하방에는, 히터(17)가 마련된다. 히터(17)는, 회전 테이블(13)을 가열함으로써, 회전 테이블(13) 상의 기판 W를 가열한다. 히터(17)는, 기판 W 전체를 가열할 수 있도록, 처리 용기(1)의 저부에 동심원상으로 배치된다.
회전 테이블(13)의 상방에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 급배기 유닛(2)과, 플라스마 형성 유닛(3A)과, 플라스마 형성 유닛(3B)과, 플라스마 형성 유닛(3C)이 회전 테이블(13)의 회전 방향(13R)으로, 이 순서로 배치된다. 회전 테이블(13)과 함께 회전하는 기판 W는, 제1 처리 영역 R1, 제2 처리 영역 R2, 제3 처리 영역 R3 및 제4 처리 영역 R4를 이 순번으로 통과한다.
제1 처리 영역 R1은, 급배기 유닛(2)의 하방에 형성된다. 제1 처리 영역 R1에서는, 원료 가스가 기판 W에 흡착된다. 성막 장치에 의해 질화 실리콘막을 형성하는 경우, 원료 가스로서는 실리콘 함유 가스가 사용된다. 실리콘 함유 가스가 기판 W에 흡착됨으로써, 기판 W에 실리콘 함유층이 형성된다. 실리콘 함유층은, 실리콘 이외에, 할로겐 원소를 포함한다. 원료 가스가 할로겐 원소를 포함하기 때문이다.
제2 처리 영역 R2는, 플라스마 형성 유닛(3A)의 하방에 형성된다. 또한, 제3 처리 영역 R3은, 플라스마 형성 유닛(3B)의 하방에 형성된다. 제2 처리 영역 R2 및 제3 처리 영역 R3에서는, 플라스마화된 개질용 가스로, 실리콘 함유층이 개질된다. 실리콘 함유층의 개질은, 예를 들어 실리콘 함유층에 포함되는 할로겐 원소를 제거하는 것을 포함한다. 할로겐 원소를 제거함으로써, Si의 미결합손(Dangling Bond)을 형성할 수 있다. 그 결과, 실리콘 함유층을 활성화할 수 있고, 실리콘 함유층의 질화를 촉진할 수 있다. 개질용 가스는, 예를 들어 수소(H2) 가스를 포함한다. 개질용 가스는, 수소 가스에 첨가하여 아르곤(Ar) 가스를 포함해도 된다.
제4 처리 영역 R4는, 플라스마 형성 유닛(3C)의 하방에 형성된다. 제4 처리 영역 R4에서는, 플라스마화된 질화용 가스로 실리콘 함유층이 질화되므로, 질화 실리콘막이 형성된다. 질화용 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스, 또는 질소(N2) 가스가 사용된다.
도 3은, 일 실시 형태에 관한 급배기 유닛의 단면도이다. 도 4는, 일 실시 형태에 관한 급배기 유닛의 평면도이다. 도 4에 있어서, 도면 상에서의 식별성을 향상하기 위해, 배기구(22) 및 퍼지 가스 토출구(23)는, 다수의 도트를 붙여서 나타낸다.
급배기 유닛(2)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 평면에서 보아 부채상으로 형성된다. 급배기 유닛(2)은, 회전 테이블(13)의 직경 방향 외측을 향할수록, 회전 테이블(13)의 주위 방향으로 넓어진다. 급배기 유닛(2)의 하면은, 회전 테이블(13)의 상면과 평행하게 배치된다.
급배기 유닛(2)의 하면에는, 가스 토출구(21), 배기구(22) 및 퍼지 가스 토출구(23)가 형성된다. 가스 토출구(21)는, 부채상 영역(24)에 분산하여 복수 배치된다. 부채상 영역(24)은, 회전 테이블(13)의 직경 방향 외측을 향할수록, 회전 테이블(13)의 주위 방향으로 넓어진다. 복수의 가스 토출구(21)는, 성막 처리 시에, 원료 가스를 샤워상으로 토출하고, 기판 W의 표면 전체에 공급한다. 성막 장치에 의해 질화 실리콘막을 형성하는 경우, 원료 가스로서는 실리콘 함유 가스가 사용된다.
실리콘 함유 가스로서는, 예를 들어 디클로로실란(DCS: SiH2Cl2) 가스가 사용된다. 또한, 본 실시 형태의 원료 가스는 DCS 가스이지만, 본 개시의 기술은 이것으로 한정되지 않는다. 원료 가스로서는, DCS 가스 이외에, 예를 들어 모노클로로실란(MCS: SiH3Cl) 가스, 트리클로로실란(TCS: SiHCl3) 가스, 실리콘테트라클로라이드(STC: SiCl4) 가스, 헥사클로로디실란(HCDS: Si2Cl6) 가스 등도 사용 가능하다. 이들의 가스를 기판 W에 공급함으로써, 실리콘(Si)을 포함하는 실리콘 함유층을 기판 W에 형성할 수 있다. 실리콘 함유층은, 실리콘 이외에 할로겐 원소를 포함한다. 원료 가스가 할로겐 원소를 포함하기 때문이다.
부채상 영역(24)에는, 회전 테이블(13)의 중심측으로부터 회전 테이블(13)의 주연측을 향하여, 3개의 구역(24A, 24B, 24C)이 설정된다. 복수의 가스 토출구(21)는, 구역(24A, 24B, 24C)마다, 다른 가스 유로(25A, 25B, 25C)를 통해, 다른 가스 공급기(27)와 접속된다. 가스 공급기(27)은, DCS 가스의 공급원(26)으로부터 가스 토출구(21)에 공급되는 DCS 가스의 유량을 제어한다. 구역(24A, 24B, 24C)마다, DCS의 토출 유량을 제어할 수 있다. 가스 공급기(27)는, 예를 들어 원료 가스의 유량을 제어하는 유량 제어기와, 원료 가스의 유로를 개폐하는 개폐 밸브를 갖는다.
부채상 영역(24)의 외측에는, 부채상 영역(24)을 둘러싸도록 배기구(22)가 환상으로 배치된다. 배기구(22)는, 배기관을 통해 배기 장치(28)에 접속된다. 배기 장치(28)는, 가스를 흡인하는 진공 펌프를 포함한다. 배기 장치(28)와 배기구(22)를 접속하는 배기관의 도중에는, 압력 제어기(20)가 배치된다. 압력 제어기(20)는, 배기구(22)의 기압을 제어한다.
배기구(22)의 외측에는, 배기구(22)를 둘러싸도록 퍼지 가스 토출구(23)가 환상으로 배치된다. 퍼지 가스 토출구(23)는, 가스 유로(23A)를 통해, 가스 공급기(27)과 접속된다. 가스 공급기(27)는, 퍼지 가스의 공급원(29)으로부터 퍼지 가스 토출구(23)에 공급되는 퍼지 가스의 유량을 제어한다. 가스 공급기(27)는, 예를 들어 퍼지 가스의 유량을 제어하는 유량 제어기와, 퍼지 가스의 유로를 개폐하는 개폐 밸브를 갖는다. 성막 장치에 의해 질화 실리콘막을 형성하는 경우, 퍼지 가스로서는, 예를 들어 아르곤 가스가 사용된다.
성막 시에는, 가스 토출구(21)가 원료 가스를 토출함과 함께 퍼지 가스 토출구(23)가 퍼지 가스를 토출한다. 또한, 성막 시에는, 배기구(22)가, 원료 가스 및 퍼지 가스를 배기한다. 이에 의해, 원료 가스가 기판 W에 흡착되는 제1 처리 영역 R1을, 평면에서 보아 환상의 배기구(22)의 내측으로 한정할 수 있다. 또한, 제1 처리 영역 R1에 공급된 원료 가스와, 플라스마 형성 유닛(3A, 3B, 3C)에 의해 플라스마화된 가스의 혼합을 억제할 수 있다. 퍼지 가스는, 제1 처리 영역 R1의 분위기를 외부의 분위기와 분리하는 역할 외에, 기판 W에 과잉으로 흡착된 원료 가스를, 기판 W로부터 제거하는 역할도 갖는다.
이어서, 플라스마 형성 유닛(3C)에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 그 밖의 플라스마 형성 유닛(3A, 3B)은, 도 1에 도시하는 플라스마 형성 유닛(3C)과 마찬가지로 구성되므로, 설명을 생략한다.
플라스마 형성 유닛(3C)은, 처리 용기(1)의 천장판(12)을 연직 방향으로 관통하는 개구부(11a)에 마련된다. 개구부(11a)는, 평면에서 보아 개략 부채형으로 형성된다. 개구부(11a)는, 원반상의 천장판(12)의 직경 방향 외측을 향할수록, 천장판(12)의 주위 방향으로 넓어진다. 개구부(11a)의 개구 직경이 연직 하방을 향함에 따라 단계적으로 작아지도록, 단차부(11b)가 형성된다.
플라스마 형성 유닛(3C)은, 회전 테이블(13) 상에 공급되는 플라스마 형성용 가스를 마이크로파로 여기함으로써, 플라스마를 발생시킨다. 플라스마 형성 유닛(3C)은, 상기의 마이크로파를 공급하기 위한 안테나(31)를 구비한다. 안테나(31)는, 유전체판(32)과 금속제의 도파관(33)을 포함한다.
유전체판(32)은, 천장판(12)의 개구부(11a)를 막도록, 평면에서 보아 부채상으로 형성된다. 유전체판(32)은, 천장판(12)의 개구부(11a)에 삽입되어, 단차부(11b)로 지지된다. 유전체판(32)은, 회전 테이블(13)에 대향하도록 설치된다. 유전체판(32)은, 처리 용기(1)의 내부를 기밀하게 유지한다.
도파관(33)은, 유전체판(32) 상에 마련되어, 회전 테이블(13)의 직경 방향으로 연장하는 내부 공간(35)을 갖는다. 내부 공간(35)의 회전 중심선(13Z)측의 단부는 막아져 있고, 내부 공간(35)의 회전 중심선(13Z)과는 반대측의 단부에는 마이크로파 발생기(37)가 접속된다. 마이크로파 발생기(37)는, 예를 들어 약 2.45GHz의 마이크로파를 도파관(33)에 공급한다. 도파관(33)은, 유전체판(32)에 접하는 슬롯판(36)을 포함한다. 슬롯판(36)은, 복수의 슬롯 구멍(36A)을 갖는다.
도파관(33)에 공급된 마이크로파는, 슬롯판(36)의 슬롯 구멍(36A)을 통과하여 유전체판(32)에 이르고, 유전체판(32)의 하면 부근에서 플라스마 형성용 가스를 플라스마화한다. 플라스마가 형성되는 제4 처리 영역 R4를, 유전체판(32)의 하방 영역으로 한정할 수 있다. 제4 처리 영역 R4에는, 가스 공급기(40)에 의해, 플라스마 형성용 가스가 공급된다.
가스 공급기(40)는, 내측 가스 토출구(41)와, 외측 가스 토출구(42)를 갖는다. 내측 가스 토출구(41) 및 외측 가스 토출구(42)는, 유전체판(32)을 하방으로부터 지지하는 단차부(11b)에 마련된다.
내측 가스 토출구(41)는, 천장판(12)의 직경 방향 외측을 향하여, 유전체판(32)의 하면을 따라 플라스마 형성용 가스를 토출한다. 내측 가스 토출구(41)는, 천장판(12)의 주위 방향을 따라 간격을 두고 복수 배열된다. 내측 가스 토출구(41)는, 주관 및 주관으로부터 갈라져 나오는 복수의 기관(岐管)을 통해, 아르곤 가스의 공급원(43)과, 암모니아 가스의 공급원(44)과, 수소 가스의 공급원(45)과, 불소 함유 가스의 공급원(46)과, 산소 가스의 공급원(47)에 접속된다. 복수의 지관의 각각의 도중에는, 유량 제어기(48)가 배치된다. 내측 가스 토출구(41)는, 아르곤 가스, 암모니아 가스, 수소 가스, 불소 함유 가스 및 산소 가스로부터 선택되는 1종 이상의 가스를, 임의의 조합으로 또한 임의의 혼합비로, 토출한다.
한편, 외측 가스 토출구(42)는, 천장판(12)의 직경 방향 내측을 향하여, 유전체판(32)의 하면을 따라 플라스마 형성용 가스를 토출한다. 외측 가스 토출구(42)는, 천장판(12)의 주위 방향을 따라 간격을 두고 복수 배열된다. 외측 가스 토출구(42)는, 내측 가스 토출구(41)와 마찬가지로, 주관 및 주관으로부터 갈라져 나오는 복수의 기관을 통해, 아르곤 가스의 공급원(43)과, 암모니아 가스의 공급원(44)과, 수소 가스의 공급원(45)과, 불소 함유 가스의 공급원(46)과, 산소 가스의 공급원(47)에 접속된다. 복수의 지관의 각각의 도중에는, 유량 제어기(49)가 배치된다. 외측 가스 토출구(42)는, 아르곤 가스, 암모니아 가스, 수소 가스, 불소 함유 가스 및 산소 가스로부터 선택되는 1종 이상의 가스를, 임의의 조합으로, 또한 임의의 혼합비로, 토출한다. 내측 가스 토출구(41)와, 외측 가스 토출구(42)는, 플라스마 형성용 가스를 독립적으로 토출할 수 있도록, 다른 유량 제어기(48, 49)에 접속된다.
처리 용기(1)의 저부에는, 도 2에 도시한 바와 같이 배기구(51)가 형성된다. 배기구(51)는, 회전 테이블(13)의 직경 방향 외측에 배치되고, 회전 중심선(13Z)을 기준으로 하여 제1 처리 영역 R1과는 반대측에 배치된다. 배기구(51)는, 배기관을 통해 배기 장치(52)에 접속된다. 배기 장치(52)는, 가스를 흡인하는 진공 펌프를 갖는다. 배기 장치(52)와 배기구(51)를 접속하는 배기관의 도중에는, 압력 제어기(53)가 배치된다. 압력 제어기(53)는, 배기구(51)의 기압을 제어한다. 상기의 플라스마 형성 유닛(3A, 3B, 3C)으로부터 토출되는 플라스마 형성용 가스는, 배기구(51)로부터 배기된다.
성막 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이 제어부(100)를 구비한다. 제어부(100)는, 예를 들어 컴퓨터로 구성되고, CPU(Central Processing Unit)(101)와, 메모리 등의 기억 매체(102)를 구비한다. 기억 매체(102)에는, 성막 장치에 있어서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(100)는, 기억 매체(102)에 기억된 프로그램을 CPU(101)에 실행시킴으로써, 성막 장치의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(100)는, 입력 인터페이스(103)와, 출력 인터페이스(104)를 구비한다. 제어부(100)는, 입력 인터페이스(103)에서 외부로부터의 신호를 수신하고, 출력 인터페이스(104)에서 외부에 신호를 송신한다.
이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기억되어 있었던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어부(100)의 기억 매체(102)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들어 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등을 들 수 있다. 또한, 프로그램은, 인터넷을 통해 서버로부터 다운로드되어, 제어부(100)의 기억 매체(102)에 인스톨되어도 된다.
(성막 방법)
도 5는, 일 실시 형태에 관한 성막 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 5에 도시하는 공정 S101 내지 S106은, 제어부(100)에 의한 제어 하에서 실시된다. 도 6은, 일 실시 형태에 관한 성막 시에 회전 테이블 상에 공급되는 가스의 종류를 도시하는 평면도이다.
성막 방법은, 처리 용기(1)의 내부에 기판 W를 반입하는 공정 S101을 갖는다. 이 공정 S101에서는, 우선 게이트 밸브가 반송구(19)를 개방한다. 계속해서, 반송 암이, 반송구(19)를 통하여, 회전 테이블(13)의 상방에서 대기한다. 이어서, 승강 핀이, 반송 암으로부터 기판 W를 수취하고, 수취한 기판 W를 회전 테이블(13)의 오목부(14) 내에 적재한다. 반송 암으로부터 회전 테이블(13)로의 기판 W의 수수는, 회전 테이블(13)을 간헐적으로 회전시키면서, 반복하여 행하여진다. 그 결과, 회전 테이블(13)에는, 예를 들어 6장의 기판 W가 적재된다.
그 후, 게이트 밸브가 반송구(19)를 폐쇄한다. 계속해서, 배기 장치(52)가 처리 용기(1)의 내부를 배기하고, 처리 용기(1)의 내부 기압이 설정 기압에 도달하면, 압력 제어기(53)가 처리 용기(1)의 내부 기압을 설정 기압으로 제어한다. 압력 제어기(53)의 설정 기압은, 예를 들어 66.5Pa(0.5Torr) 이상, 665Pa(5Torr) 이하이다. 이어서, 구동부(16)가 회전 테이블(13)을 설정 회전수로 회전시킴과 함께, 히터(17)가 기판 W를 설정 온도로 가열한다. 회전 테이블(13)의 설정 회전수는, 예를 들어 10rpm 이상, 30rpm 이하이다. 회전 테이블(13)과 함께 회전하는 기판 W는, 제1 처리 영역 R1, 제2 처리 영역 R2, 제3 처리 영역 R3 및 제4 처리 영역 R4를 이 순번으로 통과한다.
성막 방법은, 제1 처리 영역 R1에 있어서, 실리콘 함유 가스를 기판 W에 흡착시킴으로써, 기판 W에 실리콘 함유층을 형성하는 공정 S102를 갖는다. 실리콘 함유 가스로서는, 예를 들어 DCS 가스가 사용된다. 급배기 유닛(2)은, 부채상 영역(24)의 복수의 가스 토출구(21)로부터 실리콘 함유 가스를 샤워상으로 토출함과 함께, 부채상 영역(24)을 둘러싸는 환상의 퍼지 가스 토출구(23)로부터 회전 테이블(13)을 향하여 퍼지 가스를 토출한다. 또한, 급배기 유닛(2)은, 부채상 영역(24)과 퍼지 가스 토출구(23) 사이에 환상으로 형성되는 배기구(22)로부터, 실리콘 함유 가스와 퍼지 가스를 배기한다.
성막 방법은, 제2 처리 영역 R2 및 제3 처리 영역 R3에 있어서, 실리콘 함유층을 개질하는 공정 S103을 갖는다. 이 공정 S103에서는, 제2 처리 영역 R2 및 제3 처리 영역 R3에 있어서, 내측 가스 토출구(41)와, 외측 가스 토출구(42)가, 개질용 가스를 토출한다. 개질용 가스로서는, 예를 들어 수소 가스가 사용된다. 개질용 가스는, 플라스마 형성용 가스이고, 플라스마 형성 유닛(3A, 3B)에 의해 플라스마화된다. 플라스마화된 개질용 가스는, 실리콘 함유층을 개질한다. 실리콘 함유층의 개질은, 예를 들어 실리콘 함유층에 포함되는 할로겐 원소를 제거하는 것을 포함한다. 할로겐 원소를 제거함으로써, 실리콘 원소의 미결합손을 형성할 수 있다. 그 결과, 실리콘 함유층을 활성화할 수 있고, 실리콘 함유층의 질화를 촉진할 수 있다.
성막 방법은, 제4 처리 영역 R4에 있어서, 실리콘 함유층을 질화하는 공정 S104를 갖는다. 이 공정 S104에서는, 제4 처리 영역 R4에 있어서, 내측 가스 토출구(41)와, 외측 가스 토출구(42)가, 질화용 가스를 토출한다. 질화용 가스로서는, 예를 들어 암모니아 가스가 사용된다. 질화용 가스는, 플라스마 형성용 가스이고, 플라스마 형성 유닛(3C)에 의해 플라스마화된다. 플라스마화된 질화용 가스는, 실리콘 함유층을 질화됨으로써, 질화 실리콘막을 형성한다.
질화 실리콘막의 막 두께가 목표 두께 미만인 경우(공정 S105, "아니오"), 제어부(100)는 공정 S102 이후의 처리를 다시 실시한다. 질화 실리콘막의 막 두께가 목표 두께인지의 여부는, 처리 시간 등에 기초하여 판단된다. 한편, 질화 실리콘막의 막 두께가 목표 두께인 경우(공정 S105, "예"), 제어부(100)는 공정 S106의 처리를 실시한다.
성막 방법은, 처리 용기(1)의 외부에 기판 W를 반출하는 공정 S106을 갖는다. 이 공정 S106에서는, 우선 게이트 밸브가 반송구(19)를 개방한다. 계속해서, 반송 암이, 반송구(19)를 통하여, 회전 테이블(13)의 상방에서 대기한다. 이어서, 승강 핀이, 회전 테이블(13)로부터 기판 W를 수취하고, 수취한 기판 W를 반송 암에 걸친다. 회전 테이블(13)로부터 반송 암으로의 기판 W의 수수는, 회전 테이블(13)을 간헐적으로 회전시키면서, 반복하여 행하여진다.
(세정 방법)
도 7은, 일 실시 형태에 관한 세정 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 7에 도시하는 공정 S201 내지 S208은, 제어부(100)에 의한 제어 하에서 실시되고, 예를 들어 질화 실리콘막의 성막이 설정 횟수 행하여질 때마다, 또는 설정 시간이 경과할 때마다 행하여진다. 도 7에 도시하는 공정 S201 내지 S208은, 회전 테이블(13)을 구동부(16)에서 회전함과 함께, 회전 테이블(13)을 히터(17)로 가열하면서 행하여진다. 회전 테이블(13)의 회전수는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 10rpm이다. 또한, 회전 테이블(13)의 온도는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 550℃이다.
세정 방법은, 회전 테이블(13)을 플라스마화된 세정용 가스로 세정하는 공정 S201을 갖는다. 세정용 가스는, 불소 함유 가스와 산소(O2) 가스를 포함한다. 불소 함유 가스는, 예를 들어 3불화질소(NF3) 가스이다. 세정용 가스는, 예를 들어 3불화질소 가스를 1체적％ 이상 10체적％ 이하, 산소 가스를 0.5체적％ 이상 5체적％ 이하 포함한다. 또한, 본 실시 형태에서는 불소 함유 가스로서 NF3 가스가 사용되지만, NF3 가스 대신에 F2 가스가 사용되어도 된다. 불소 함유 가스는, 불소를 포함하는 가스이면 된다.
세정용 가스는, 플라스마화되어, 회전 테이블(13)에 퇴적한 퇴적물을 제거한다. 제거하는 퇴적물은, 예를 들어 질화 실리콘막이다. 한편, 회전 테이블(13)은, 예를 들어 석영(산화 실리콘)으로 형성된다. 세정용 가스는, 불소 함유 가스와 산소 가스를 포함하므로, 산화 실리콘(SiO)에 비하여 질화 실리콘(SiN)을 선택적으로 에칭할 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 질화 실리콘을, 실리콘(Si)과 질소(N)의 비율에 관계없이, SiN과 표기한다. 「SiN」은, 예를 들어 실리콘과 질소를3: 4로 포함하는 것(Si3N4)을 포함한다. 마찬가지로, 본 명세서에서는, 산화 실리콘을, 실리콘(Si)과 산소(O)과의 비율에 관계없이, SiO라고 표기한다. 「SiO」는, 예를 들어 실리콘과 산소를 1:2로 포함하는 것(SiO2)을 포함한다.
세정용 가스가 SiO에 비하여 SiN을 선택적으로 에칭하는 메커니즘은, 이하와 같이 추정된다.
하기 식 (1)은, 플라스마화된 NF3 가스와 SiN의 반응식이다.
SiN+NF3 *→SiF4↑ ···(1)
상기 식 (1)에 나타내는 바와 같이, SiN은, 플라스마화된 NF3 가스(NF3 *)와 반응하여, SiF4 가스를 발생한다. SiF4 가스는 배기구(51)로부터 배기되어, SiN이 에칭된다.
하기 식 (2)는, NF3 가스에 O2 가스를 첨가한 경우의 반응식이다. O2 가스도 NF3 가스와 마찬가지로, 플라스마화된다.
SiN+NF3 *+O2 *→SiF4↑+NO(NO2)↑ ···(2)
상기 식 (2)에 도시하는 바와 같이, SiN은, 플라스마화된 O2 가스(O2 *)와 반응하여, NO 가스 또는 NO2 가스를 발생한다. NO 가스 또는 NO2 가스는 배기구(51)로부터 배기되어, SiN이 에칭된다.
NF3 가스에 O2 가스를 첨가함으로써, SiF4 가스의 생성에 첨가하여 NO 가스 또는 NO2 가스의 생성이 발생하므로, SiN의 에칭 속도가 빨라진다. 따라서,SiN을 SiO에 비하여 선택적으로 에칭할 수 있다고 생각된다.
또한, NF3 가스에 O2 가스를 첨가함으로써, 산소 라디칼이 공급되고, 그 결과, SiO의 에칭 속도가 느려지는 것도, 세정용 가스가 SiO에 비하여 SiN을 선택적으로 에칭하는 한 요인이라고 생각된다. SiO는 SiN과 마찬가지로 NF3 *와 반응하여, SiF4 가스를 발생한다. 이때, Si와 O의 결합이 끊어지지만, Si의 미결합손에 불소 라디칼(F*)이 결합하기 전에, 산소 라디칼(O*)이 결합함으로써, 외관 상, SiO의 에칭 속도가 느려진다.
또한, NF3 가스 대신에, F2 가스가 사용되는 경우도, 상기의 식 (1) 및 식 (2)와 마찬가지의 반응이 발생한다.
세정용 가스는, 상술한 바와 같이, 불소 함유 가스와 산소 가스를 포함하므로, 산화 실리콘(SiO)에 비하여 질화 실리콘(SiN)을 선택적으로 에칭할 수 있다. 따라서, 세정용 가스는, 석영(산화 실리콘)제의 회전 테이블(13)의 손상을 억제하면서, 퇴적물인 질화 실리콘막을 제거할 수 있다.
석영제의 부재는, 회전 테이블(13)로 한정되지는 않는다. 세정용 가스는, 불소 함유 가스와 산소 가스를 포함하므로, 석영제의 부재의 손상을 억제하면서, 퇴적물인 질화 실리콘막을 석영제의 부재로부터 제거할 수 있다.
세정용 가스는, 불소 함유 가스와 산소(O2) 가스에 첨가하여, 아르곤 가스 등의 희가스를 더 포함한다. 세정용 가스는, 희가스를 더 포함함으로써, 플라스마화되기 쉬워지기 때문이다.
도 8은, 도 7에 도시하는 회전 테이블의 불소 세정(공정 S201)으로 회전 테이블에 공급되는 가스의 일례를 도시하는 평면도이다. 도 9는, 도 7에 도시하는 회전 테이블의 불소 세정(공정 S201)에 있어서의 회전 테이블의 연직 방향 위치의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 9는, 일 실시 형태에 관한 제4 처리 영역 및 제1 처리 영역을 회전 테이블의 주위 방향을 따라 절단한 단면도이다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 세정용 가스는, 예를 들어 제4 처리 영역 R4에 공급되어, 플라스마 형성 유닛(3C)에 의해 플라스마화되고, 질화 실리콘막을 에칭한다. 회전 테이블(13)에 퇴적한 질화 실리콘막은, 제4 처리 영역 R4를 통과하는 동안에, 플라스마화된 세정용 가스에 의해 에칭된다.
또한, 도 7에 도시하는 공정 S201 내지 S208에서는, 플라스마 형성 유닛(3B)은, 제3 처리 영역 R3에 플라스마를 형성하지 않는다. 마찬가지로, 도 7에 도시하는 공정 S201 내지 S208에서는, 플라스마 형성 유닛(3A)은, 제2 처리 영역 R2에 플라스마를 형성하지 않는다.
회전 테이블(13)의 상방에는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(13)의 주위 방향으로, 플라스마 형성 유닛(3C)과, 블록(60)과, 급배기 유닛(2)이 이 순번으로 배치된다. 플라스마 형성 유닛(3C)은, 세정용 가스를 플라스마화한다. 블록(60)은, 도 9에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(13)에 대향한다. 회전 테이블(13)의 상면과, 블록(60)의 하면은, 서로 평행하게 형성된다. 회전 테이블(13)의 상면과, 블록(60)의 하면의 간극의 크기 h1은, 질화 실리콘막의 성막 시와 동일한 정도이고, 비교적 좁다. 블록(60)은, 제4 처리 영역 R4에 공급된 세정용 가스가 제1 처리 영역 R1에 흐르는 것을 억제한다. 세정용 가스를 제4 처리 영역 R4에 집중할 수 있고, 세정용 가스에 의한 세정 효율을 향상시킬 수 있다.
회전 테이블(13)의 상방에는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 블록(60) 이외에, 별도의 블록(61)이 배치된다. 2개의 블록(60, 61)은, 플라스마 형성 유닛(3C)을 회전 테이블(13)의 주위 방향으로 사이에 두고 배치된다. 블록(61)은, 플라스마 형성 유닛(3C)과 플라스마 형성 유닛(3B) 사이에 배치된다. 블록(61)은, 블록(60)과 마찬가지로 구성되고, 제4 처리 영역 R4에 공급된 세정용 가스가 제3 처리 영역 R3에 흐르는 것을 억제한다. 세정용 가스를 제4 처리 영역 R4에 집중할 수 있고, 세정용 가스에 의한 세정 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 세정용 가스가 제3 처리 영역 R3에 흐르는 것을 억제하므로, 세정용 가스에 포함되는 불소가 잔류하는 영역을 제4 처리 영역 R4에 한정할 수 있다.
제1 배기구(22)와 제2 배기구(51)는, 플라스마 형성 유닛(3C)을 회전 테이블(13)의 주위 방향으로 사이에 두고 배치된다. 제1 배기구(22)와 제2 배기구(51)는, 예를 들어 평면에서 보아, 회전 테이블(13)의 회전 중심선(13Z)을 사이에 두고 반대측에 배치된다. 제1 배기구(22)는, 제1 처리 영역 R1의 상방에 형성되고, 급배기 유닛(2)에 형성된다. 한편, 제2 배기구(51)는, 회전 테이블(13)의 직경 방향 외측에 형성되고, 제3 처리 영역 R3의 옆에 형성된다. 제1 배기구(22)의 기압, 즉 압력 제어기(20)의 설정 기압은, 예를 들어 0.8Torr이다. 제2 배기구(51)의 기압, 즉 압력 제어기(53)의 설정 기압은, 예를 들어 1.0Torr이다. 제1 배기구(22)의 기압 P1A와, 제2 배기구(51)의 기압 P2A는 동일 정도이다.
세정용 가스는, 도 8에 화살표 A로 나타내는 것처럼, 주로 제2 배기구(51)로부터 배기된다. 주로 제2 배기구(51)로부터 세정용 가스가 배기되는 것처럼, 급배기 유닛(2)의 부채상 영역(24)으로부터 아르곤 가스가 샤워상으로 토출된다. 부채상 영역(24)에 분산하여 배치되는 복수의 가스 토출구(21)는, 원료 가스 대신에, 아르곤 가스를 토출한다. 제1 배기구(22)는 부채상 영역(24)으로부터 토출되는 아르곤 가스를 배기하므로, 세정용 가스는 도 8에 화살표 A로 나타내는 것처럼 주로 제2 배기구(51)로부터 배기된다.
세정용 가스의 흐름은, 회전 테이블(13)의 직경 방향으로 연장되는 노즐(70, 71)에 의해서도 제어할 수 있다. 노즐(70, 71)은, 그 긴 변 방향으로 간격을 두고 배열되는 복수의 토출 구멍을 갖는다. 복수의 토출 구멍은, 노즐(70, 71)의 긴 변 방향에 직교하는 방향으로, 카운터용 가스를 토출한다. 노즐(70)은, 예를 들어 플라스마 형성 유닛(3B)에 마련되어, 제4 처리 영역 R4로부터 제2 배기구(51)를 초과하여 노즐(70)을 향하는 세정용 가스를, 제2 배기구(51)에 밀어 되돌리도록, 카운터용 가스를 토출한다. 또한, 노즐(71)은, 예를 들어 플라스마 형성 유닛(3A)에 마련되어, 제4 처리 영역 R4로부터 제1 배기구(22)를 초과하여 노즐(71)을 향하는 세정용 가스를, 제1 배기구(22)에 밀어 되돌리도록, 카운터용 가스를 토출한다. 카운터용 가스로서는, 예를 들어 질소(N2) 가스가 사용된다. 질소 가스 대신에, 아르곤 가스 등의 희가스가 사용되어도 된다. 카운터용 가스는, 불활성 가스이면 된다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 세정 방법은, 회전 테이블(13)을 제1 위치(도 9에 나타내는 위치)로부터 제2 위치(도 11에 도시하는 위치)로 하강시키는 공정 S202를 갖는다. 또한, 세정 방법은, 압력 제어기(20, 53)의 설정을 변경하는 공정 S203을 갖는다. 또한, 세정 방법은, 급배기 유닛(2)을 플라스마화된 세정용 가스로 세정하는 공정 S204를 갖는다. 회전 테이블(13)의 하강(공정 S202)과, 압력 제어기(20, 53)의 설정 변경(공정 S203)은, 어느 쪽이 먼저 행하여져도 되고, 동시에 행하여져도 된다. 회전 테이블(13)의 하강(공정 S202)과 압력 제어기(20, 53)의 설정 변경(공정 S203)은, 회전 테이블(13)의 불소 세정(공정 S201)과 급배기 유닛의 불소 세정(공정 S204)으로 세정용 가스의 흐름을 변경하기 위하여 행하여진다.
도 10은, 도 7에 도시하는 급배기 유닛의 불소 세정(공정 S204)으로 회전 테이블에 공급되는 가스의 일례를 도시하는 평면도이다. 도 11은, 도 7에 도시하는 급배기 유닛의 불소 세정(공정 S204)에 있어서의 회전 테이블의 연직 방향 위치의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 11은, 일 실시 형태에 관한 제4 처리 영역 및 제1 처리 영역을 회전 테이블의 주위 방향을 따라 절단한 단면도이다.
도 10에 화살표 B로 나타내는 것처럼, 급배기 유닛(2)의 불소 세정(공정 S204)에서는, 제4 처리 영역 R4에서 플라스마화된 세정용 가스는, 주로 제1 배기구(22)를 향하여 흐른다. 급배 기 유닛(2)에 퇴적한 질화 실리콘막을 세정용 가스로 에칭할 수 있고, 급배기 유닛(2)으로부터 질화 실리콘막을 제거할 수 있다.
세정용 가스를 주로 제1 배기구(22)를 향하여 흘리기 위해, 회전 테이블(13)의 연직 방향 위치는 제2 위치(도 11에 도시하는 위치)에 유지된다. 제2 위치에 유지되는 회전 테이블(13)의 상면과 블록(60)의 하면의 간극의 크기 h2는, 제1 위치에 유지되는 회전 테이블(13)의 상면과 블록(60)의 하면의 간극의 크기 h1보다도 크다. 따라서, 제4 처리 영역 R4에 공급된 세정용 가스가 블록(60) 아래를 통과하기 쉽다. 그 때문에, 세정용 가스를 주로 제1 배기구(22)를 향하여 흐르게 할 수 있다.
또한, 세정용 가스를 주로 제1 배기구(22)를 향하여 흘리기 위해, 회전 테이블(13)의 연직 방향 위치가 제1 위치인 경우와, 제2 위치인 경우로, 제1 배기구(22)의 기압과 제2 배기구(51)의 기압이 각각 변경된다. 변경 후의 제1 배기구(22)의 기압 P1B는, 변경 후의 제2 배기구(51)의 기압 P2B보다도 작다. P1B와 P2B의 차압에 의해, 세정용 가스를 주로 제1 배기구(22)를 향하여 흐르게 할 수 있다.
예를 들어, 회전 테이블(13)의 연직 방향 위치가 제2 위치인 경우의 제1 배기구(22)의 기압 P1B는, 회전 테이블(13)의 연직 방향 위치가 제1 위치인 경우의 제1 배기구(22)의 기압 P1A보다도 작고, 예를 들어 0.3Torr이다. 한편, 회전 테이블(13)의 연직 방향 위치가 제2 위치인 경우의 제2 배기구(51)의 기압 P2B는, 회전 테이블(13)의 연직 방향 위치가 제1 위치인 경우의 제2 배기구(51)의 기압 P2A보다도 크고, 예를 들어 2.3Torr이다.
급배기 유닛(2)의 불소 세정(공정 S204)과, 회전 테이블(13)의 불소 세정(공정 S201)은, 회전 테이블(13)의 연직 방향 위치, 제1 배기구(22)의 기압 및 제2 배기구(51)의 기압 이외, 동일 조건에서 실시되어도 된다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 세정 방법은, 급배기 유닛(2)에 부착되는 불소를, 플라스마화된 퍼지용 가스로 제거하는 공정 S205를 갖는다. 급배기 유닛(2)의 불소 제거(공정 S205)는, 급배기 유닛(2)의 불소 세정(공정 S204) 후에 행하여진다. 급배기 유닛(2)의 불소 제거(공정 S205)는, 세정용 가스 대신에 퍼지용 가스를 공급하는 점을 제외하고, 급배기 유닛(2)의 불소 세정(공정 S204)과 마찬가지로 실시된다.
퍼지용 가스는, 세정용 가스와는 다르게, 불소 함유 가스를 포함하지 않고, 산소(O2) 가스를 포함한다. 「퍼지용 가스가 불소 함유 가스를 포함하지 않는다」란, 퍼지용 가스에 있어서의 불소(F)의 함유율이 1체적ppm 이하인 것을 의미한다.
퍼지용 가스는, 세정용 가스와 마찬가지로, 제4 처리 영역 R4에 공급되어, 플라스마 형성 유닛(3C)에 의해 플라스마화된다. 퍼지용 가스는, 산소 가스에 첨가하여, 아르곤 가스 등의 희가스를 더 포함한다. 퍼지용 가스는, 희가스를 더 포함함으로써, 플라스마화되기 쉬워지기 때문이다.
퍼지용 가스는, 플라스마화된 후, 세정용 가스와 마찬가지로, 도 10에 화살표 B로 나타내는 것처럼, 급배기 유닛(2)을 향하여 흘러, 급배기 유닛(2)에 부착되는 불소를 제거한다. 불소를 제거하는 것은, 질화 실리콘막의 성막을 재개할 때에 그 성막을 불소가 저해해 버리기 때문이다. 불소는, 실리콘 함유 가스가 기판 W에 흡착되는 것을 저해해 버린다. 또한, 불소는, 개질용 가스가 실리콘 함유층을 개질하는 것을 저해해 버린다. 본 실시 형태에 따르면, 불소를 제거하므로, 질화 실리콘막의 성막 속도를 향상시킬 수 있다.
퍼지용 가스는, 세정용 가스와 마찬가지로, 도 10에 화살표 B로 나타내는 것처럼, 주로 제1 배기구(22)로부터 배기된다. 급배기 유닛(2)에 부착되는 불소는, 퍼지용 가스와 함께, 주로 제1 배기구(22)로부터 배기된다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 세정 방법은, 회전 테이블(13)을 제2 위치(도 11에 나타내는 위치)로부터 제1 위치(도 9에 나타내는 위치)로 상승시키는 공정 S206을 갖는다. 또한, 세정 방법은, 압력 제어기(20, 53)의 설정을 변경하는 공정 S207을 갖는다. 또한, 세정 방법은, 회전 테이블(13)에 부착되는 불소를, 플라스마화된 퍼지용 가스로 제거하는 공정 S208을 갖는다. 회전 테이블(13)의 상승(공정 S206)과, 압력 제어기(20, 53)의 설정 변경(공정 S207)은, 어느 쪽이 먼저 행하여져도 되고, 동시에 행하여져도 된다. 회전 테이블(13)의 상승(공정 S206)과 압력 제어기(20, 53)의 설정 변경(공정 S207)은, 급배기 유닛(2)의 불소 제거(공정 S205)와 회전 테이블(13)의 불소 제거(공정 S208)로 퍼지용 가스의 흐름을 변경하기 위하여 행하여진다.
회전 테이블(13)의 불소 제거(공정 S208)는, 회전 테이블(13)의 불소 세정(공정 S201) 후에 행하여진다. 회전 테이블(13)의 불소 제거(공정 S208)는, 세정용 가스 대신에 퍼지용 가스를 공급하는 점을 제외하고, 회전 테이블(13)의 불소 세정(공정 S201)과 마찬가지로 실시된다.
퍼지용 가스는, 세정용 가스와 마찬가지로, 제4 처리 영역 R4에 공급되고, 플라스마 형성 유닛(3C)에 의해 플라스마화되어, 회전 테이블(13)에 부착되는 불소를 제거한다. 회전 테이블(13)에 부착되는 불소는, 제4 처리 영역 R4를 통과하는 동안에, 플라스마화된 퍼지용 가스에 의해 제거된다.
퍼지용 가스는, 플라스마화된 후, 세정용 가스와 마찬가지로, 도 8에 화살표 A로 나타내는 것처럼, 주로 제2 배기구(51)로부터 배기된다. 회전 테이블(13)에 부착되는 불소는, 퍼지용 가스와 함께, 주로 제2 배기구(51)로부터 배기된다.
블록(60)은, 제4 처리 영역 R4에 공급된 퍼지용 가스가 제1 처리 영역 R1에 흐르는 것을 억제한다. 마찬가지로, 블록(61)은, 제4 처리 영역 R4에 공급된 세정용 가스가 제3 처리 영역 R3에 흐르는 것을 억제한다. 퍼지용 가스를 제4 처리 영역 R4에 집중할 수 있고, 퍼지용 가스에 의한 불소의 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 세정 방법은, 회전 테이블(13)의 불소 세정(공정 S201)과, 회전 테이블(13)의 하강(공정 S202)과, 급배기 유닛(2)의 불소 세정(공정 S204)과, 급배기 유닛(2)의 불소 제거(공정 S205), 회전 테이블(13)의 상승(공정 S206)과, 회전 테이블(13)의 불소 제거(공정 S208)를 이 순번으로 갖는다. 이 경우, 세정 방법은, 회전 테이블(13)의 연직 방향 위치를 제2 위치에 유지한 상태에서, 급배기 유닛(2)의 불소 세정(공정 S204)과, 급배기 유닛(2)의 불소 제거(공정 S205)를 계속하여 행한다. 따라서, 회전 테이블(13)의 연직 방향 위치를 제1 위치와 제2 위치 사이에서 전환하는 횟수를 저감할 수 있고, 처리 시간을 단축할 수 있다.
또한, 상기의 공정 S201 내지 S208의 순번은, 도 7에 나타내는 순번으로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 12에 도시하는 바와 같이, 세정 방법은, 급배기 유닛(2)의 불소 세정(공정 S204)과, 회전 테이블(13)의 상승(공정 S206)과, 회전 테이블(13)의 불소 세정(공정 S201)과, 회전 테이블(13)의 불소 제거(공정 S208)와, 회전 테이블(13)의 하강(공정 S202)과, 급배기 유닛(2)의 불소 제거(공정 S205)를 이 순번으로 가져도 된다. 이 경우, 세정 방법은, 회전 테이블(13)의 연직 방향 위치를 제1 위치에 유지한 상태에서, 회전 테이블(13)의 불소 세정(공정 S201)과, 회전 테이블(13)의 불소 제거(공정 S208)를 계속하여 행한다. 따라서, 이 경우도, 회전 테이블(13)의 연직 방향 위치를 제1 위치와 제2 위치 사이에서 전환하는 횟수를 저감할 수 있고, 처리 시간을 단축할 수 있다.
또한, 도 7 및 도 12에 도시하는 세정 방법은, 질화 실리콘막의 성막이 설정 횟수 행하여질 때마다, 또는 설정 시간이 경과할 때마다 행하여지지만, 1회째의 질화 실리콘막의 성막 전에 행하여져도 된다. 즉, 질화 실리콘막의 성막을 전혀 행하고 있지 않은 처리 용기(1)의 내부를, 본 개시의 세정 방법으로 세정해도 된다. 본 개시의 세정 방법에 의하면, 처리 용기(1)의 내부에 잔류하는 불소량을 저감할 수 있지만, 완전히 제로로 하는 것은 곤란하다. 1회째의 질화 실리콘막의 성막 전에 본 개시의 세정 방법을 실시하면, 1회째의 질화 실리콘막의 성막 시에 처리 용기(1)의 내부에 근소하게 불소가 잔존하는 상황을 만들어 낼 수 있다. 따라서, 질화 실리콘막의 성막을 안정되게 실시할 수 있다.
이상, 본 개시에 관한 성막 장치의 세정 방법의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태 등에 한정되지 않는다. 특허 청구 범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경, 수정, 치환, 부가, 삭제 및 조합이 가능하다. 그것들에 대해서도 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
예를 들어, 성막 장치는, 상기 실시 형태에서는 마이크로파 플라스마를 형성하지만, 유도 결합 플라스마를 형성해도 된다. 또한, 성막 장치는, 처리 용기(1)의 외부에서 플라스마를 발생하고, 발생한 플라스마를 처리 용기(1)의 내부에 도입해도 된다.
또한, 성막 장치는, 상기 실시 형태에서는 복수매의 기판 W에 동시에 질화 실리콘막을 형성하는 것이지만, 1매씩, 기판 W에 질화 실리콘막을 형성하는 것이어도 된다.
기판 W는, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판에는 한정되지 않고, 유리 기판 등이어도 된다.
Claims (10)
- 질화 실리콘막이 퇴적하는 처리 용기의 내부를, 플라스마화된 세정용 가스로 세정하는 공정을 갖고,
상기 세정용 가스는, 불소 함유 가스와 산소 가스를 포함하는, 성막 장치의 세정 방법. - 제1항에 있어서, 상기 불소 함유 가스는, 3불화질소 가스인, 성막 장치의 세정 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 세정용 가스는, 3불화질소 가스를 1체적％ 이상 10체적％ 이하, 산소 가스를 0.5체적％ 이상 5체적％ 이하 포함하는, 성막 장치의 세정 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 용기의 내부에서 회전하는 수평한 회전 테이블을, 제1 위치와, 상기 제1 위치보다도 연직 하방의 제2 위치 사이에서 승강하는 공정과,
상기 회전 테이블의 연직 방향 위치를 상기 제1 위치에 유지한 상태에서, 플라스마화된 상기 세정용 가스로 상기 처리 용기의 내부를 세정하는 공정과,
상기 회전 테이블의 연직 방향 위치를 상기 제2 위치에 유지한 상태에서, 플라스마화된 상기 세정용 가스로 상기 처리 용기의 내부를 세정하는 공정을 갖는, 성막 장치의 세정 방법. - 제4항에 있어서, 상기 회전 테이블의 상방에는, 상기 세정용 가스를 플라스마화하는 플라스마 형성 유닛이 마련되고,
평면에서 보아, 상기 회전 테이블의 주위 방향으로, 상기 플라스마 형성 유닛을 사이에 두고, 제1 배기구와 제2 배기구가 배치되고,
상기 회전 테이블의 연직 방향 위치가 상기 제1 위치인 경우와, 상기 제2 위치의 경우로, 상기 제1 배기구의 기압과 상기 제2 배기구의 기압을 각각 변경하는 공정을 갖는, 성막 장치의 세정 방법. - 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 회전 테이블의 상방에는, 상기 회전 테이블의 주위 방향으로, 상기 세정용 가스를 플라스마화하는 플라스마 형성 유닛과, 상기 회전 테이블에 대향하는 블록과, 상기 질화 실리콘막의 원료 가스인 실리콘 함유 가스를 급배기하는 급배기 유닛이 이 순번으로 배치되는, 성막 장치의 세정 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세정용 가스로 세정하는 공정 후에, 상기 처리 용기의 내부에 잔류하는 불소를, 플라스마화된 퍼지용 가스로 제거하는 공정을 갖고,
상기 퍼지용 가스는, 상기 불소 함유 가스를 포함하지 않고, 산소 가스를 포함하는, 성막 장치의 세정 방법. - 제7항에 있어서, 상기 처리 용기의 내부에서 회전하는 수평한 회전 테이블을, 제1 위치와, 상기 제1 위치보다도 연직 하방의 제2 위치 사이에서 승강하는 공정과,
상기 회전 테이블의 연직 방향 위치를 상기 제1 위치에 유지한 상태에서, 플라스마화된 상기 퍼지용 가스로 상기 처리 용기의 내부에 잔류하는 불소를 제거하는 공정과,
상기 회전 테이블의 연직 방향 위치를 상기 제2 위치에 유지한 상태에서, 플라스마화된 상기 퍼지용 가스로 상기 처리 용기의 내부에 잔류하는 불소를 제거하는 공정을 갖는, 성막 장치의 세정 방법. - 제8항에 있어서, 상기 회전 테이블의 연직 방향 위치를 상기 제1 위치에 유지한 상태에서, 플라스마화된 상기 세정용 가스로 상기 처리 용기의 내부를 세정하는 공정과,
상기 회전 테이블을 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 하강시키는 공정과,
상기 회전 테이블의 연직 방향 위치를 상기 제2 위치에 유지한 상태에서, 플라스마화된 상기 세정용 가스로 상기 처리 용기의 내부를 세정하는 공정과,
상기 회전 테이블의 연직 방향 위치를 상기 제2 위치에 유지한 상태에서, 플라스마화된 상기 퍼지용 가스로 상기 처리 용기의 내부에 잔류하는 불소를 제거하는 공정과,
상기 회전 테이블을 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 상승시키는 공정과,
상기 회전 테이블의 연직 방향 위치를 상기 제1 위치에 유지한 상태에서, 플라스마화된 상기 퍼지용 가스로 상기 처리 용기의 내부에 잔류하는 불소를 제거하는 공정을 이 순서로 갖는, 성막 장치의 세정 방법. - 제8항에 있어서, 상기 회전 테이블의 연직 방향 위치를 상기 제2 위치에 유지한 상태에서, 플라스마화된 상기 세정용 가스로 상기 처리 용기의 내부를 세정하는 공정과,
상기 회전 테이블을 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 상승시키는 공정과,
상기 회전 테이블의 연직 방향 위치를 상기 제1 위치에 유지한 상태에서, 플라스마화된 상기 세정용 가스로 상기 처리 용기의 내부를 세정하는 공정과,
상기 회전 테이블의 연직 방향 위치를 상기 제1 위치에 유지한 상태에서, 플라스마화된 상기 퍼지용 가스로 상기 처리 용기의 내부에 잔류하는 불소를 제거하는 공정과,
상기 회전 테이블을 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 하강시키는 공정과,
상기 회전 테이블의 연직 방향 위치를 상기 제2 위치에 유지한 상태에서, 플라스마화된 상기 퍼지용 가스로 상기 처리 용기의 내부에 잔류하는 불소를 제거하는 공정을 이 순번으로 갖는, 성막 장치의 세정 방법.
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