KR20200125486A - 성막 방법 및 성막 장치 - Google Patents

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KR20200125486A
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야스아키 기쿠치
다츠야 야마구치
가즈테루 오바라
류지 구사지마
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 성막의 초기 단계에 있어서의 온도 변동을 저감할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 양태에 따른 성막 방법은, 처리 용기 내에 수용된 기판에 복수의 가스를 교대로 공급함으로써 막을 퇴적시키는 성막 공정과, 상기 성막 공정 전에 실행되고, 상기 성막 공정에 있어서 상기 처리 용기 내에 공급되는 모든 가스의 평균 유량과 동일한 유량으로 불활성 가스를 공급하며, 또한 상기 처리 용기 내를 상기 성막 공정에 있어서의 상기 처리 용기 내의 평균 압력과 동일한 압력으로 유지하는 성막 준비 공정을 갖는다.

Description

성막 방법 및 성막 장치{FILM FORMING METHOD AND FILM FORMING APPARATUS}
본 개시는, 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.
처리실 내에 있어서, 기판 유지구에 복수의 기판을 다단으로 유지한 상태에서, 복수의 기판에 대하여 성막 처리 등을 행하는 것이 가능한 배치식의 기판 처리 장치가 알려져 있다. 이러한 기판 처리 장치로서, 처리실의 한쪽에 수직으로 부설된 냉각 가스 공급관과 90도의 위상차를 가진 위치에 보호관을 부설하고, 보호관에 열전대의 열접점을 봉입하여, 처리실 내의 온도를 검출하는 기술이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
[선행기술문헌]
[특허문헌]
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2006-186049호 공보
본 개시는, 성막의 초기 단계에 있어서의 온도 변동을 저감할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 따른 성막 방법은, 처리 용기 내에 수용된 기판에 복수의 가스를 교대로 공급함으로써 막을 퇴적시키는 성막 공정과, 상기 성막 공정 전에 실행되고, 상기 성막 공정에 있어서 상기 처리 용기 내에 공급되는 모든 가스의 평균 유량과 동일한 유량으로 불활성 가스를 공급하며, 또한 상기 처리 용기 내를 상기 성막 공정에 있어서의 상기 처리 용기 내의 평균 압력과 동일한 압력으로 유지하는 성막 준비 공정을 갖는다.
본 개시에 따르면, 성막의 초기 단계에 있어서의 온도 변동을 저감할 수 있다.
도 1은 성막 장치의 구성예를 나타낸 단면도.
도 2는 처리 용기를 설명하기 위한 도면.
도 3은 일 실시형태의 성막 방법의 일례를 나타낸 흐름도.
도 4는 실시예 1의 각 공정에 있어서의 온도의 시간 변화를 나타낸 도면.
도 5는 비교예 1의 각 공정에 있어서의 온도의 시간 변화를 나타낸 도면.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 한정적이지 않은 예시의 실시형태에 대해서 설명한다. 첨부한 전체 도면 중, 동일 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일 또는 대응하는 참조 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
(성막 장치)
일 실시형태의 성막 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 일 실시형태의 성막 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다. 도 2는 처리 용기를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 성막 장치(1)는, 세로로 긴 처리 용기(10)를 갖는다. 처리 용기(10)는, 하단이 개방된 천정이 있는 원통 형상의 내부관(12)과, 하단이 개방되어 내부관(12)의 외측을 덮는 천정이 있는 원통 형상의 외부관(14)을 갖는다. 내부관(12) 및 외부관(14)은, 석영 등의 내열성 재료에 의해 형성되어 있고, 동축형으로 배치되어 이중관 구조로 되어 있다. 내부관(12) 내에는, 웨이퍼 보트(16)가 수용된다. 웨이퍼 보트(16)는, 상하 방향을 따라 미리정의된 간격을 가지며 복수의 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼(W)」라고 함)를 대략 수평으로 유지하는 기판 유지구이다. 웨이퍼(W)는, 기판의 일례이다.
내부관(12)의 천정부는, 예컨대 평탄하게 되어 있다. 내부관(12)의 일측에는, 내부관(12)의 길이 방향(상하 방향)을 따라 가스 공급관을 수용하는 노즐 수용부(18)가 형성되어 있다. 노즐 수용부(18)는, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이, 내부관(12)의 측벽의 일부를 외측으로 향해 돌출시켜 형성된 볼록부(20) 내의 부분이다. 노즐 수용부(18)에 대향시켜 내부관(12)의 반대쪽 측벽에는, 내부관(12)의 길이 방향(상하 방향)을 따라 직사각 형상의 개구(22)가 형성되어 있다.
개구(22)는, 내부관(12) 내의 가스를 배기할 수 있도록 형성된 가스 배기구이다. 개구(22)의 길이는, 웨이퍼 보트(16)의 길이와 동일하거나, 또는, 웨이퍼 보트(16)의 길이보다 길게 상하 방향으로 각각 연장되도록 하여 형성되어 있다.
처리 용기(10)의 하단은, 예컨대 스테인리스강에 의해 형성되는 원통 형상의 매니폴드(24)에 의해 지지되어 있다. 매니폴드(24)의 상단에는 플랜지부(24a)가 형성되어 있고, 플랜지부(24a) 상에 외부관(14)의 하단을 설치하여 지지하도록 되어 있다. 플랜지부(24a)와 외부관(14)과의 하단 사이에는 O링 등의 시일 부재(26)를 개재시켜 외부관(14) 내를 기밀 상태로 하고 있다.
매니폴드(24)의 상부의 내벽에는, 원환형의 지지부(24b)가 설치되어 있고, 지지부(24b) 상에 내부관(12)의 하단을 설치하여 이것을 지지하도록 되어 있다. 매니폴드(24)의 하단의 개구에는, 덮개체(30)가 O링 등의 시일 부재(32)를 통해 기밀하게 부착되어 있고, 처리 용기(10)의 하단의 개구, 즉, 매니폴드(24)의 개구를 기밀하게 막도록 되어 있다. 덮개체(30)는, 예컨대 스테인리스강에 의해 형성된다.
덮개체(30)의 중앙부에는, 자성 유체 시일(34)을 통해 회전축(36)이 관통하게 하여 설치되어 있다. 회전축(36)의 하부는, 보트 엘리베이터를 포함하는 승강부(38)의 아암(38a)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.
회전축(36)의 상단에는 회전 플레이트(40)가 설치되어 있고, 회전 플레이트(40) 상에 석영제의 보온대(42)를 통해 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 보트(16)가 배치되도록 되어 있다. 따라서, 승강부(38)를 승강시킴으로써 덮개체(30)와 웨이퍼 보트(16)는 일체로서 상하 이동하고, 웨이퍼 보트(16)를 처리 용기(10) 내에 대하여 삽탈(揷脫)할 수 있도록 되어 있다.
가스 공급부(50)는, 매니폴드(24)에 설치되어 있고, 내부관(12) 내로 가스를 도입한다. 가스 공급부(50)는, 복수(도시한 예에서는 3개)의 석영제의 가스 공급관(52, 54, 56)을 갖고 있다. 각 가스 공급관(52, 54, 56)은, 내부관(12) 내에 그 길이 방향을 따라 연장됨과 더불어, 그 기단이 L자형으로 굴곡되어 매니폴드(24)를 관통하도록 하여 지지되어 있다.
가스 공급관(52, 54, 56)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 내부관(12)의 노즐 수용부(18) 내에 둘레 방향을 따라 일렬이 되도록 설치되어 있다. 각 가스 공급관(52, 54, 56)에는, 그 길이 방향을 따라 미리정의된 간격으로 복수의 가스 구멍(52a, 54a, 56a)이 형성되어 있다. 각 가스 구멍(52a, 54a, 56a)은, 수평 방향을 향해 각 가스를 토출한다. 미리정의된 간격은, 예컨대 웨이퍼 보트(16)에 지지되는 웨이퍼(W)의 간격과 동일해지도록 설정된다. 또한, 높이 방향의 위치는, 각 가스 구멍(52a, 54a, 56a)이 상하 방향으로 인접한 웨이퍼(W) 사이의 중간에 위치하도록 설정되어 있고, 각 가스를 웨이퍼(W) 사이의 공간에 효율적으로 공급할 수 있도록 되어 있다. 가스 공급관(52, 54, 56)에는 각각 유량 제어기(52c, 54c, 56c), 밸브 등을 통해 가스 공급원(52b, 54b, 56b)이 접속되어 있다. 가스 공급원(52b, 54b, 56b)은 각각 성막 가스, 에칭 가스 및 퍼지 가스의 공급원이다. 가스 공급원(52b, 54b, 56b)으로부터의 각 가스는, 유량 제어기(52c, 54c, 56c)에 의해 유량이 제어되고, 필요에 따라 각 가스 공급관(52, 54, 56)을 통해 처리 용기(10) 내에 공급된다.
매니폴드(24)의 상부의 측벽으로서, 지지부(24b)의 위쪽에는, 가스 출구(60)가 형성되어 있고, 내부관(12)과 외부관(14) 사이의 공간을 통해 개구(22)로부터 배출되는 내부관(12) 내의 가스를 배기할 수 있도록 되어 있다. 가스 출구(60)는, 내부관(12)의 둘레 방향에 있어서 개구(22)와 상이한 위치에 설치되어 있다. 도시한 예에서는, 가스 출구(60)는, 내부관(12)의 둘레 방향에 있어서 개구(22)의 위치로부터 반시계 방향으로 120도 어긋난 위치에 설치되어 있다. 가스 출구(60)에는, 배기부(62)가 설치된다. 배기부(62)는 가스 출구(60)에 접속된 배기 통로(64)를 갖고 있고, 배기 통로(64)에는 압력 조정 밸브(66) 및 진공 펌프(68)가 순차적으로 개설(介設)되어, 처리 용기(10) 내를 진공화할 수 있도록 되어 있다. 또한, 배기 통로(64)의 압력 조정 밸브(66)의 상류측에는, 처리 용기(10) 내의 압력을 검출하기 위한 압력 센서(69)가 설치되어 있다.
외부관(14) 주위에는, 외부관(14)을 덮도록 원통 형상의 히터(70)가 설치되어 있다. 히터(70)는, 처리 용기(10) 내에 수용되는 웨이퍼(W)를 가열한다.
처리 용기(10) 내의 공간은, 상하 방향을 따라 복수의 단위 영역, 예컨대 5개의 단위 영역(Za, Zb, Zc, Zd, Ze)으로 분할되어 있다. 단위 영역 Za는, 상하 방향에 있어서의 가장 위쪽에 위치하는 단위 영역이기 때문에 「TOP」라고도 부른다. 또한, 단위 영역 Ze는, 상하 방향에 있어서의 가장 아래쪽에 위치하는 단위 영역이기 때문에 「BTM」이라고도 부른다. 또한, 단위 영역 Zb, Zc, Zd는, 상하 방향에 있어서의 중간에 위치하는 단위 영역이기 때문에, 각각 「CTR1」, 「CTR2」, 「CTR3」이라고도 부른다.
또한, 히터(70)에 대해서도, 상하 방향을 따라 단위 영역과 1:1로 대응하도록, 히터(70a, 70b, 70c, 70d, 70e)로 분할되어 있다. 히터(70a∼70e)는 각각 전력 제어기(72a∼72e)에 의해, 단위 영역(Za∼Ze)의 각각에 대응하여 독립적으로 출력이 제어된다.
또한, 처리 용기(10) 내의 공간에는, 단위 영역(Za∼Ze)의 각각에 대응하여, 온도를 검출하기 위한 온도 센서(80a∼80e)가 설치되어 있다. 온도 센서(80a∼80e)는, 상하 방향을 따른 온도 분포를 검출하기 위해 온도를 검출한다. 온도 센서(80a∼80e)는, 예컨대 석영제의 보호관(82) 내에 수용되어 내부관(12)과 외부관(14) 사이에 설치되어 있다. 온도 센서(80a∼80e) 및 상기 온도 센서(80a∼80e)를 수용하는 보호관(82)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 내부관(12)의 둘레 방향에 있어서 개구(22)의 위치로부터 미리정의된 각도(θ) 어긋난 위치에 설치되어 있다. 이것에 의해, 온도 센서(80a∼80e)가 가스 공급관(52, 54, 56)으로부터 사각이 되기 때문에, 가스 공급관(52, 54, 56)으로부터 토출되는 가스에 의해 온도 센서(80a∼80e)의 검출 온도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 온도 센서(80a∼80e)로는, 예컨대 열전대를 이용, 측온 저항체를 이용할 수 있다.
온도 센서(80a∼80e)로부터의 검출 신호는, 신호선(84)을 통해 후술하는 제어부(100)에 입력된다. 검출 신호가 입력된 제어부(100)에서는, 전력 제어기(72a∼72e)의 설정치를 계산하고, 계산한 설정치를 전력 제어기(72a∼72e)의 각각에 출력한다. 예컨대, PID 제어에 의해 전력 제어기(72a∼72e)의 설정치를 계산함으로써, 제어부(100)는, 전력 제어기(72a∼72e)의 각각에 대한 출력, 즉 히터(70a∼70e)의 각각의 발열량을 제어한다.
성막 장치(1)는, 성막 장치(1)의 전체의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터 등의 제어부(100)를 갖는다. 제어부(100)에는, 성막 장치(1)에서 실행되는 각종 처리를 제어부(100)로써 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 성막 장치(1)의 각부에 처리를 실행시키기 위한 각종 프로그램이 저장된 기억부(102)가 접속되어 있다. 각종 프로그램은 기억 매체에 기억되고, 기억부(102)에 저장될 수 있다. 기억 매체는, 하드 디스크나 반도체 메모리여도 좋고, CD-ROM, DVD, 플래시 메모리 등의 가반성(可搬性)의 것이어도 좋다. 또한, 유선 또는 무선 등의 통신 수단에 의해, 다른 장치나 호스트 컴퓨터로부터 기억부(102)로 적절하게 전송되도록 하여도 좋다.
또한, 제어부(100)는, 성막 장치(1)와는 별도로 설치된 제어 장치여도 좋다. 또한, 기억부(102)는, 성막 장치(1)와는 별도로 설치된 기억 장치여도 좋다.
(성막 방법)
일 실시형태의 성막 방법에 대해서, 전술한 성막 장치(1)를 이용하여 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법에 의해, 박막을 성막하는 경우를 예를 들어 설명한다. 일 실시형태의 성막 방법에 의해 성막 가능한 박막으로는, 예컨대 SiO2, ZrO2, HfO2, TiO2, Al2O3 등의 산화막, SiN, HfN, TiN, AlN의 질화막, ZrAlO, HfAlO, HfSiON 등의 상기 화합물을 조합한 복합막을 들 수 있다.
이하에서는, 원료 가스로서 실리콘 함유 가스 및 질화 가스를 이용하여, 웨이퍼(W) 상에 실리콘 질화막(SiN)을 형성하는 경우를 설명한다. 도 3은 일 실시형태의 성막 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다.
우선, 승강부(38)에 의해 복수의 웨이퍼(W)를 유지한 웨이퍼 보트(16)를 처리 용기(10) 내에 반입하고, 덮개체(30)에 의해 처리 용기(10)의 하단의 개구를 기밀하게 막아 밀폐한다(반입 공정 S10). 반입 공정(S10)에서는, 처리 용기(10)의 하단의 개구가 개방됨으로써, 처리 용기(10) 내의 온도가 저하된다. 그래서, 제어부(100)는, 저하된 처리 용기(10) 내의 온도가 미리 레시피 등에 의해 정해진 설정 온도(예컨대, 300∼700℃)로 유지되도록, 온도 센서(80a∼80e)의 검출 온도에 기초하여, 히터(70a∼70e)의 출력을 제어한다.
계속해서, 후술하는 성막 공정 S30에 있어서 처리 용기(10) 내에 공급되는 모든 가스의 평균 유량과 동일한 유량으로 불활성 가스를 연속적으로 공급하고, 또한 처리 용기(10) 내를 성막 공정 S30에 있어서의 처리 용기(10) 내의 평균 압력과 동일한 압력으로 유지한다(성막 준비 공정 S20). 상기 평균 유량은, 예컨대 성막 준비 공정 S20 전에 미리 성막 공정 S30과 동일한 조건의 공정을 적어도 1번 실행하고, 상기 공정시에 유량 제어기(52c, 54c, 56c)에 의해 계측되는 각 가스의 측정 유량에 기초하여 산출할 수 있다. 단, 상기 평균 유량은, 성막 공정 S30을 실행할 때의 각 가스의 설정 유량에 기초하여 산출하여도 좋다. 상기 평균 압력은, 예컨대 성막 준비 공정 S20 전에 미리 성막 공정 S30과 동일한 조건의 공정을 적어도 1번 실행하고, 상기 공정시에 압력 센서(69)에 의해 검출된 처리 용기(10) 내의 압력에 기초하여 산출할 수 있다. 또한, 성막 준비 공정 S20에서는, 히터(70)에 의해 처리 용기(10) 내의 웨이퍼(W)를 가열하여 온도를 안정화시킨다. 또한, 성막 준비 공정 S20은, 예컨대 웨이퍼 보트(16)를 회전시키면서 행해진다. 또한, 성막 준비 공정 S20에서는, 제어부(100)는, 저하된 처리 용기(10) 내의 온도가 미리 레시피 등에 의해 정해진 설정 온도(예컨대, 300∼700℃)로 유지되도록, 온도 센서(80a∼80e)의 검출 온도에 기초하여, 히터(70a∼70e)의 출력을 제어한다. 상기 설정 온도는, 성막 준비 공정 S20으로부터 후술하는 성막 공정 S30으로 이행할 때의 온도 변동을 작게 할 수 있다고 하는 관점에서, 성막 공정 S30의 설정 온도와 동일한 것이 바람직하다.
계속해서, ALD법에 의해, 처리 용기(10) 내에 수용된 웨이퍼(W) 상에 실리콘 질화막을 형성한다(성막 공정 S30). 일 실시형태에서는, 가스 공급관(52)으로부터의 실리콘 함유 가스, 가스 공급관(56)으로부터의 불활성 가스, 가스 공급관(54)으로부터의 질화 가스 및 가스 공급관(56)으로부터의 불활성 가스를 이 순서로 간헐적으로 공급한다. 이것에 의해, 처음의 실리콘 함유 가스를 공급하는 단계에서 웨이퍼(W) 상에 실리콘 함유 가스가 흡착되고(흡착 단계), 다음 불활성 가스를 공급하는 단계에서 여분의 실리콘 함유 가스가 퍼지된다(제1 퍼지 단계). 그리고, 다음 질화 가스를 공급하는 단계에서 공급된 질화 가스를 실리콘 함유 가스와 반응시키고(질화 단계), 다음 불활성 가스를 공급하는 단계에 의해 여분의 질화 가스가 퍼지되며(제2 퍼지 단계), 거의 단분자층인 얇은 단위막이 형성된다. 이 일련의 사이클을 미리정의된 횟수 행하여, 원하는 막두께의 실리콘 질화막을 형성한다. 성막 공정 S30에서는, 제어부(100)는, 처리 용기(10) 내의 온도가 미리 레시피 등에 의해 정해진 설정 온도(예컨대, 300∼700℃)로 유지되도록, 온도 센서(80a∼80e)의 검출치에 기초하여, 히터(70a∼70e)의 출력을 제어한다.
또한, 성막 공정 S30의 처리 조건의 일례는 이하이다.
흡착 단계: 실리콘 함유 가스(1∼30 slm), 시간(10∼120초)
제1 퍼지 단계: 불활성 가스(10∼50 slm), 시간(10∼60초)
질화 단계: 질화 가스(15∼25 slm), 시간(60∼180초)
제2 퍼지 단계: 불활성 가스(10∼50 slm), 시간(10∼60초)
단, 성막 공정 S30은, 흡착 단계와 제1 퍼지 단계 사이에, 배기부(62)에 의해 처리 용기(10) 내를 예컨대 진공 펌프(68)의 완전 진공 상태까지 진공화하는 진공화 단계를 갖고 있어도 좋다. 또한, 성막 공정 S30은, 질화 단계와 제2 퍼지 단계 사이에, 배기부(62)에 의해 처리 용기(10) 내를 예컨대 진공 펌프(68)의 완전 진공 상태까지 진공화하는 진공화 단계를 갖고 있어도 좋다.
이상으로 설명한 일 실시형태의 성막 방법에서는, ALD법에 의해 박막을 성막하는 성막 공정 S30에 있어서, 단시간에 처리 용기(10) 내에 대유량의 가스를 공급한다.
이때, 성막 준비 공정 S20에 있어서 처리 용기(10) 내에 공급하는 모든 가스의 평균 유량과, 성막 공정 S30에 있어서 처리 용기(10) 내에 공급하는 모든 가스의 평균 유량이 상이한 경우를 생각한다. 이 경우, 성막 준비 공정 S20으로부터 성막 공정 S30으로 이행할 때의 가스의 유량이나 유속의 변화에 의해 온도 센서(80a∼80e)의 검출 온도가 변화된다. 그 때문에, 성막 공정 S30의 초기 단계에 있어서 온도 변동이 생기기 쉽다.
또한, 성막 준비 공정 S20에 있어서의 처리 용기(10) 내의 평균 압력과, 성막 공정 S30에 있어서의 처리 용기(10) 내의 평균 압력이 상이한 경우를 생각한다. 이 경우, 성막 준비 공정 S20으로부터 성막 공정 S30으로 이행할 때의 압력의 변화에 의해 온도 센서(80a∼80e)의 검출 온도가 변화된다. 그 때문에, 성막 공정 S30의 초기 단계에 있어서 온도 변동이 생기기 쉽다.
그래서, 일 실시형태에서는, 성막 준비 공정 S20에 있어서, 성막 공정 S30에 있어서 처리 용기(10) 내에 공급되는 모든 가스의 평균 유량과 동일한 유량으로 불활성 가스를 공급하고, 또한 처리 용기(10) 내를 성막 공정 S30에 있어서의 처리 용기(10) 내의 평균 압력과 동일한 압력으로 유지한다. 이것에 의해, 성막 준비 공정 S20으로부터 성막 공정 S30으로 이행할 때의 가스의 유량이나 유속의 변화 및 처리 용기(10) 내의 압력의 변화가 작아지기 때문에, 성막 공정 S30의 초기 단계에 있어서의 온도 변동을 저감할 수 있다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 성막 방법의 일례로서 ALD법을 설명하였으나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법에 있어서도 동일하게 적용할 수 있다.
(실시예)
일 실시형태의 성막 방법을 실시하여, 온도 센서의 검출 온도의 안정성을 평가한 실시예에 대해서 설명한다.
실시예 1에서는, 전술한 성막 장치(1)를 이용하여, 전술한 반입 공정 S10, 성막 준비 공정 S20 및 성막 공정 S30을 실시하였다. 그리고, 각 공정에 있어서, 온도 센서(80a, 80c, 80e)의 검출 온도의 시간 변화를 평가하였다. 또한, 실시예 1에서는, 흡착 단계에서 이용하는 실리콘 함유 가스 및 질화 단계에서 이용하는 질화 가스 대신에 N2 가스를 사용하였다. 실시예 1에 있어서의 성막 준비 공정 S20 및 성막 공정 S30의 처리 조건은 이하이다.
<처리 조건>
·성막 준비 공정 S20
N2 가스 유량: 16 slm(연속 공급)
처리 용기 내의 압력: 0.75 Torr(100 Pa)
·성막 공정 S30
N2 가스 평균 유량: 16 slm(간헐 공급)
처리 용기 내의 평균 압력: 0.75 Torr(100 Pa)
또한, 실시예 1의 비교를 위해 이하의 비교예 1을 실시하였다. 비교예 1은, 성막 준비 공정 S20에 있어서의 N2 가스 유량을 2 slm으로 변경하고, 처리 용기(10) 내의 압력을 0.25 Torr(33 Pa)로 변경한 점 이외에 대해서는, 실시예 1과 동일한 처리 조건이다. 그리고, 각 공정에 있어서, 온도 센서(80a, 80c, 80e)의 검출 온도의 시간 변화를 평가하였다. 비교예 1에 있어서의 성막 준비 공정 S20 및 성막 공정 S30의 처리 조건은 이하이다.
<처리 조건>
·성막 준비 공정 S20
N2 가스 유량: 2 slm(연속 공급)
처리 용기 내의 압력: 0.25 Torr(33 Pa)
·성막 공정 S30
N2 가스 평균 유량: 16 slm(간헐 공급)
처리 용기 내의 평균 압력: 0.75 Torr(100 Pa)
도 4는 실시예 1의 각 공정에 있어서의 온도의 시간 변화를 나타낸 도면이다. 도 4의 (a)는 처리 용기(10) 내에 공급된 가스의 유량의 시간 변화(굵은 실선)와, 온도 센서(80a, 80c, 80e)의 검출 온도의 시간 변화(가는 실선, 파선 및 일점 쇄선)를 나타낸다. 도 4의 (b)는 처리 용기(10) 내의 압력의 시간 변화(굵은 실선)와, 온도 센서(80a, 80c, 80e)의 검출 온도의 시간 변화(가는 실선, 파선 및 일점 쇄선)를 나타낸다. 도 4의 (c)는 웨이퍼 중심 온도의 시간 변화를 나타낸다. 도 4의 (a) 중, 횡축은 시간[분]을 나타내고, 제1 종축은 센서 온도[℃]를 나타내며, 제2 종축은 가스 유량[slm]을 나타낸다. 도 4의 (b) 중, 횡축은 시간[분]을 나타내고, 제1 종축은 센서 온도[℃]를 나타내며, 제2 종축은 압력[Torr]을 나타낸다. 도 4의 (c) 중, 횡축은 시간[분]을 나타내고, 종축은 웨이퍼 중심 온도[℃]를 나타낸다. 또한, 도 4의 (c) 중, 웨이퍼 A, 웨이퍼 B 및 웨이퍼 C는 웨이퍼 보트(16)의 상이한 높이 위치에 배치된 웨이퍼이다.
도 5는 비교예 1의 각 공정에 있어서의 온도의 시간 변화를 나타낸 도면이다. 도 5의 (a)는 처리 용기(10) 내에 공급된 가스의 유량의 시간 변화(굵은 실선)와, 온도 센서(80a, 80c, 80e)의 검출 온도의 시간 변화(가는 실선, 파선 및 일점 쇄선)를 나타낸다. 도 5의 (b)는 처리 용기(10) 내의 압력의 시간 변화(굵은 실선)와, 온도 센서(80a, 80c, 80e)의 검출 온도의 시간 변화(가는 실선, 파선 및 일점 쇄선)를 나타낸다. 도 5의 (c)는 웨이퍼 중심 온도의 시간 변화를 나타낸다. 도 5의 (a) 중, 횡축은 시간[분]을 나타내고, 제1 종축은 센서 온도[℃]를 나타내며, 제2 종축은 가스 유량[slm]을 나타낸다. 도 5의 (b) 중, 횡축은 시간[분]을 나타내고, 제1 종축은 센서 온도[℃]를 나타내며, 제2 종축은 압력[Torr]을 나타낸다. 도 5의 (c) 중, 횡축은 시간[분]을 나타내고, 종축은 웨이퍼 중심 온도[℃]를 나타낸다. 또한, 도 5의 (c) 중, 웨이퍼 A, 웨이퍼 B 및 웨이퍼 C는 웨이퍼 보트(16)의 상이한 높이 위치에 배치된 웨이퍼이다.
도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 실시예 1에서는, 성막 준비 공정 S20으로부터 성막 공정 S30으로 이행함에 따른 웨이퍼 중심의 온도의 변동이 거의 없고, 성막 공정 S30의 초기 단계에서부터 웨이퍼 중심의 온도가 안정화되고 있는 것을 알 수 있었다. 한편, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 비교예 1에서는, 성막 준비 공정 S20으로부터 성막 공정 S30으로 이행한 후에, 웨이퍼 중심의 온도가 저하되고, 성막 공정 S30으로 이행하고 나서 20∼30분 경과 후에 웨이퍼 중심의 온도가 안정화되고 있는 것을 알 수 있었다. 이들 결과로부터, 실시예 1에서는, 비교예 1에 비해 성막 공정 S30의 초기 단계에 있어서의 온도 변동을 저감할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기한 실시형태는, 첨부한 청구범위 및 그 취지를 일탈하는 일 없이, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.

Claims (9)

  1. 처리 용기 내에 수용된 기판에 복수의 가스를 교대로 공급함으로써 막을 퇴적시키는 성막 공정과,
    상기 성막 공정 전에 실행되고, 상기 성막 공정에 있어서 상기 처리 용기 내에 공급되는 모든 가스의 평균 유량과 동일한 유량으로 불활성 가스를 공급하며, 또한 상기 처리 용기 내를 상기 성막 공정에 있어서의 상기 처리 용기 내의 평균 압력과 동일한 압력으로 유지하는 성막 준비 공정
    을 포함하는 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평균 유량은, 미리 상기 성막 공정과 동일한 조건으로 상기 처리 용기 내에 상기 복수의 가스를 공급했을 때에 계측되는 상기 복수의 가스의 유량에 기초하여 산출되는 것인 성막 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 평균 유량은, 상기 성막 공정에 있어서의 상기 복수의 가스의 설정 유량에 기초하여 산출되는 것인 성막 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평균 압력은, 미리 상기 성막 공정과 동일한 조건으로 상기 처리 용기 내에 상기 복수의 가스를 공급했을 때에 검출되는 상기 처리 용기 내의 압력에 기초하여 산출되는 것인 성막 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성막 준비 공정에서는, 불활성 가스를 연속적으로 공급하는 것인 성막 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 용기 내에는, 복수의 기판이 수용되는 것인 성막 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 용기는 세로로 길고,
    상기 처리 용기의 길이 방향을 따라 연장되며, 상기 처리 용기 내에 상기 복수의 가스를 공급하는 가스 공급관을 포함하는 것인 성막 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가스 공급관에는, 길이 방향을 따라 복수의 가스 구멍이 형성되어 있는 것인 성막 방법.
  9. 기판을 수용하는 세로로 긴 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기부와,
    제어부
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 처리 용기 내에 수용된 상기 기판에 복수의 가스를 교대로 공급함으로써 막을 퇴적시키는 성막 공정과,
    상기 성막 공정 전에 실행되고, 상기 성막 공정에 있어서 상기 처리 용기 내에 공급되는 모든 가스의 평균 유량과 동일한 유량으로 불활성 가스를 공급하며, 또한 상기 처리 용기 내를 상기 성막 공정에 있어서의 상기 처리 용기 내의 평균 압력과 동일한 압력으로 유지하는 성막 준비 공정
    을 실행하도록 상기 가스 공급부 및 상기 배기부를 제어하는 것인 성막 장치.
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