KR20210046694A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents
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Abstract
기판을 수용하는 처리실과, 처리실로 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와, 처리실로 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급부와, 처리실로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부와, 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기부와, 처리실로 제1 가스를 공급하고 있을 때, 처리실 내의 압력을 측정하기 위한 제1 개폐 밸브와 제1 압력 측정기와, 처리실 내로 제2 가스를 공급하고 있을 때, 처리실 내의 압력을 측정하기 위한 제2 개폐 밸브와 제2 압력 측정기를 구비하는 압력 측정부와, 배기부에 의해 불활성 가스의 배기 중에, 제1 개폐 밸브와 제2 개폐 밸브를 개방하고, 제1 압력 측정기와 제2 압력 측정기에 의해 처리실 내의 압력을 측정시키도록 불활성 가스 공급부와 배기부와 압력 측정부를 제어하도록 구성되는 제어부를 갖는 기술이 제공된다.
Description
본 개시는, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 처리실 내에 수용된 기판 위에 막을 형성하는 성막 처리가 행해지는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1을 참조).
원료 가스와 반응 가스를 사용하여 성막을 가능하게 하는 반도체 제조 장치에서는, 처리실 내의 압력을 측정하는 압력 측정기로서, 예를 들어 다이어프램 게이지 등에 반응 생성물이 부착될 가능성이 있고, 반응 생성물이 부착되면, 다이어프램 게이지의 제로점이, 플러스 방향 또는 마이너스 방향으로 시프트할 가능성이 있다. 이 때문에 실제로 설정하고 싶은 압력을 얻지 못해, 적정한 압력 제어가 어렵게 될 가능성이 있다.
본 개시의 일 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리실과,
상기 처리실로 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와,
상기 처리실로 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급부와,
상기 처리실로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부와,
상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기부와,
상기 처리실로 상기 제1 가스를 공급하고 있을 때, 상기 처리실 내의 압력을 측정하기 위한 제1 개폐 밸브와 제1 압력 측정기와, 상기 처리실 내로 상기 제2 가스를 공급하고 있을 때, 상기 처리실 내의 압력을 측정하기 위한 제2 개폐 밸브와 제2 압력 측정기를 구비하는 압력 측정부와,
상기 배기부에 의해 상기 불활성 가스의 배기 중에, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제2 개폐 밸브를 개방하고, 상기 제1 압력 측정기와 상기 제2 압력 측정기에 의해 상기 처리실 내의 압력을 측정시키도록 상기 배기부와 상기 압력 측정부를 제어하도록 구성되는 제어부
를 갖는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 다이어프램 게이지 등의 압력 측정기에 반응 생성물이 부착되는 것을 방지하여, 압력 측정부에 의해 보다 정확하게 처리실 내의 압력을 측정할 수 있는 일이 가능해진다.
도 1은 본 개시의 제1 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 제1 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 제1 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 개시의 제1 실시 형태에 있어서의 성막 시퀀스를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 제1 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 제1 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 개시의 제1 실시 형태에 있어서의 성막 시퀀스를 나타낸 도면이다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1, 2에 도시한 바와 같이, 처리로(202)는 가열계(온도 조정부)로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보유 지지판으로서의 히터 베이스(도시생략)에 지지됨으로써 수직으로 설치되어 있다. 히터(207)는, 후술하는 처리실(201) 내를 소정 온도로 가열한다. 히터(207)는, 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원형으로 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료에 의해 구성되고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)과 동심원형으로 매니폴드(인렛 플랜지)(209)가 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스(SUS) 등의 금속에 의해 구성되고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)의 상단부는, 반응관(203)의 하단부에 걸림 결합되어 있으며, 반응관(203)을 지지하도록 구성되어 있다. 매니폴드(209)와 반응관(203)의 사이에는, 시일 부재로서의 O링(220)이 마련되어 있다. 매니폴드(209)가 히터 베이스에 지지됨으로써, 반응관(203)은 수직으로 설치된 상태로 된다. 주로, 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성되어 있다. 처리실(201)은, 복수매의 기판으로서의 웨이퍼(200)를, 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세이며 수직 방향으로 다단으로 적재한 상태에서 수용 가능하도록 구성되어 있다.
처리실(201) 내에는, 노즐(410, 420)이, 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 마련되어 있다. 노즐(410, 420)에는, 가스 공급 라인으로서의 가스 공급관(310, 320)이 각각 접속되어 있다. 이와 같이, 처리 용기(매니폴드(209))에는 2개의 노즐(410, 420)과, 2개의 가스 공급관(310, 320)이 접속되어 있으며, 처리실(201) 내로 복수 종류의 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다.
가스 공급관(310, 320)에는, 상류 방향부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(312, 322) 및 개폐 밸브인 밸브(314, 324)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(310, 320)의 밸브(314, 324)보다도 하류측에는, 불활성 가스를 공급하는 가스 공급 라인으로서의 가스 공급관(510, 520)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(510, 520)에는, 상류 방향부터 순서대로, MFC(512, 522) 및 밸브(514, 524)가 각각 마련되어 있다.
가스 공급관(310, 320)의 선단부에는, 노즐(410, 420)이 각각 접속되어 있다. 노즐(410, 420)은, 도 1, 2에 도시한 바와 같이, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)의 사이에 있어서의 평면에서 볼 때 원환형의 공간에, 반응관(203)의 내벽 의 하부로부터 상부를 따라서, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향해 입상하고, 연장하도록 각각 마련되어 있다. 즉, 노즐(410, 420)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 마련되어 있다. 즉, 노즐(410, 420)은, 처리실(201) 내로 반입된 각 웨이퍼(200)의 단부(주연부)의 측방에 웨이퍼(200)의 표면(평탄면)과 수직으로 각각 마련되어 있다. 노즐(410, 420)은 L자형의 롱 노즐로서 각각 구성되어 있으며, 그들의 각 수평부는 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 마련되어 있고, 그들의 각 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단부측으로부터 타단부측을 향해 입상하도록 마련되어 있다.
노즐(410, 420)의 측면의 웨이퍼(200)와 대응하는 높이(기판의 적재 영역에 대응하는 높이)에는, 가스를 공급하는 복수의 공급 구멍[410a(제1 가스 공급 구멍), 420a(제2 가스 공급 구멍)]이 각각 마련되어 있다. 공급 구멍(410a, 420a)은, 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있으며, 웨이퍼(200)를 향해 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 공급 구멍(410a, 420a)은, 반응관(203)의 웨이퍼(200)가 존재하는 영역, 즉, 기판 지지구(217)와 대향하는 위치, 환언하자면, 히터(207)의 하단부로부터 상부에 걸쳐서 복수 마련되어 있다.
복수의 공급 구멍(410a, 420a)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐서 복수 마련되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지며, 또한 동일한 개구 피치로 마련되어 있다. 단, 공급 구멍(410a, 420a)은 상술한 형태에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 노즐(410, 420)의 하부(상류측)로부터 상부(하류측)를 향해 개구 면적을 서서히 크게 해도 된다. 이에 의해, 공급 구멍(410a, 420a)으로부터 공급되는 가스의 유량을 보다 균일화하는 것이 가능해진다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 반응관(203)의 측벽의 내벽과, 반응관(203) 내에 배열된 복수매의 웨이퍼(200)의 단부(주연부)로 정의되는 평면에서 볼 때 원환형의 세로로 긴 공간 내, 즉, 원통형의 공간 내에 배치한 노즐(410, 420)을 경유하여 가스를 반송하고 있다. 그리고, 노즐(410, 420)에 각각 개구된 공급 구멍(410a, 420a)으로부터, 웨이퍼(200)의 근방에서 반응관(203) 내로 가스를 분출시키고 있다. 그리고, 반응관(203) 내에 있어서의 가스의 주된 흐름을, 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉, 수평 방향으로 하고 있다. 공급 구멍(410b)으로부터 웨이퍼(200)의 영역보다 하방에 있어서, 처리실(201) 내에 가스를 공급하고 있다. 이 공급 구멍(410b)이 있음으로써, 노즐(410) 내의 압력을 내릴 수 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 각 웨이퍼(200)에 균일하게 가스를 공급할 수 있어, 각 웨이퍼(200)에 형성되는 막의 막 두께의 면간 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 웨이퍼(200)의 표면 위를 흐른 가스, 즉, 반응 후의 잔여 가스는, 배기구, 즉, 후술하는 배기관(231)의 방향을 향해 흐른다. 단, 이 잔여 가스의 흐름의 방향은, 배기구의 위치에 따라 적절히 특정되며, 수직 방향에 한정된 것은 아니다.
가스 공급관(310)으로부터는, 처리 가스(원료 가스)가, MFC(312), 밸브(314), 노즐(410)을 통해 처리실(201) 내로 공급된다. 원료 가스로서는, 예를 들어 금속 원소인 알루미늄(Al)을 포함하는 금속 함유 가스인 알루미늄 함유 원료(Al 함유 원료 가스, Al 함유 가스)로서의 트리메틸알루미늄(Al(CH3)3, 약칭: TMA)이 사용된다. TMA는 유기계 원료이며, 알루미늄에 리간드로서 알킬기가 결합한 알킬알루미늄이다. 노즐(410)로부터 원료 가스를 흘리는 경우, 노즐(410)을 원료 가스 노즐이라고 칭해도 된다.
원료 가스란, 기체 상태의 원료, 예를 들어 상온 상압하에서 기체 상태인 기체 원료나, 상온 상압하에서 액체 상태인 액체 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스 등이다. 본 명세서에 있어서 「원료」라고 하는 단어를 사용한 경우에는, 「액체 상태인 원료」를 의미하는 경우, 「기체 상태인 원료(원료 가스)」를 의미하는 경우, 또는 그들 양쪽을 의미하는 경우가 있다.
가스 공급관(320)으로부터는, 처리 가스(반응 가스)로서, 예를 들어 산소(O)를 포함하고, Al과 반응하는 반응 가스(리액턴트)로서의 산소 함유 가스(산화가스, 산화제)가, MFC(322), 밸브(324), 노즐(420)을 통해 처리실(201) 내에 공급된다. O 함유 가스로서는, 예를 들어 오존(O3) 가스, O3과 O2를 혼합한 가스 등을 사용할 수 있다.
가스 공급관(510, 520)으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들어 N2 가스가, 각각 MFC(512, 522), 밸브(514, 524), 가스 공급관(310, 320), 노즐(410, 420)을 통해 처리실(201) 내로 공급된다.
가스 공급관(310)으로부터 원료 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(310), MFC(312), 밸브(314)에 의해, 원료 가스 공급계가 구성된다. 노즐(410)을 원료 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 된다. 원료 가스 공급계를 원료 공급계라고 칭할 수도 있다. 가스 공급관(310)으로부터 금속 함유 가스를 공급하는 경우, 원료 가스 공급계를 금속 함유 가스 공급계라고 칭할 수도 있다. 금속 함유 가스로서 알루미늄 함유 원료(Al 함유 원료 가스, Al 함유 가스)를 사용하는 경우, 금속 함유 가스 공급계를 알루미늄 함유 원료(Al 함유 원료 가스, Al 함유 가스) 공급계라고 칭할 수도 있다. 알루미늄 함유 원료로서 TMA를 사용하는 경우, 알루미늄 함유 원료 공급계를 TMA 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(320)으로부터 반응 가스(리액턴트)를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(320), MFC(322), 밸브(324)에 의해, 반응 가스 공급계(리액턴트 공급계)가 구성된다. 노즐(420)을 반응 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 된다. 반응 가스로서 산소 함유 가스(산화 가스, 산화제)를 공급하는 경우, 반응 가스 공급계를, 산소 함유 가스(산화 가스, 산화제) 공급계라고 칭할 수도 있다. 산소 함유 가스로서 O3을 사용하는 경우, 산소 함유 가스 공급계를 O3 공급계라고 칭할 수도 있다. 노즐(420)로부터 반응 가스를 흘리는 경우, 노즐(420)을 반응 가스 노즐이라고 칭해도 된다.
주로, 가스 공급관(510, 520), MFC(512, 522), 밸브(514, 325)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다.
원료 가스 공급계, 반응 가스 공급계를 합쳐서 가스 공급계라고 칭할 수도 있다. 불활성 가스 공급계를 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 된다.
반응관(203)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기 유로로서의 배기관(231)이 마련되어 있다. 배기관(231)에는, 제1 개폐 밸브로서의 보호용 에어 밸브(에어 밸브)(291)를 통해 원료 가스 공급 시의 처리실(201) 내의 압력을 측정하는 제1 압력 측정기로서의 압력 센서(다이어프램 게이지)(293)가 접속되어 있다. 또한, 배기관(231)에는, 제2 개폐 밸브로서의 보호용 에어 밸브(에어 밸브)(292)를 통해 반응 가스 공급 시의 처리실(201) 내의 압력을 측정하는 제2 압력 측정기로서의 압력 센서(다이어프램 게이지)(294)가 접속되어 있다. 에어 밸브(291, 292)와 압력 센서(293, 294)를 포함시켜 압력 측정부가 구성된다. 또한, 배기관(231)에는, 배기 밸브(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 통해 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있다. APC 밸브(244)는, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있으며, 다시, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있는 밸브이다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 에어 밸브(291, 292), 압력 센서(293, 294)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함시켜 생각해도 된다. 배기관(231)은, 반응관(203)에 마련하는 경우에 한정되지 않고, 노즐(410, 420)과 마찬가지로 매니폴드(209)에 마련해도 된다.
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)은, 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 맞닿아지도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 등의 금속에 의해 구성되고, 원반형으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220b)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은, 시일 캡(219)을 관통하여 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 수직으로 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 보트(217)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 보트(217) 즉 웨이퍼(200)를, 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성되어 있다. 또한, 매니폴드(209)의 하방에는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)을 강하시키고 있는 동안, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 셔터(219s)가 마련되어 있다. 셔터(219s)는, 예를 들어 SUS 등의 금속에 의해 구성되고, 원반형으로 형성되어 있다. 셔터(219s)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220c)이 마련되어 있다. 셔터(219s)의 개폐 동작(승강 동작이나 회동 동작 등)은, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 제어된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 복수매, 예를 들어 25 내지 200매의 웨이퍼(200)를, 수평 자세로, 또한, 서로 중심을 정렬시킨 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두고 배열시키도록 구성되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성된다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되는 도시하지 않은 단열판이 다단으로 지지되어 있다. 이 구성에 의해, 히터(207)로부터의 열이 시일 캡(219)측에 전달되기 어려워지게 되었다. 단, 본 실시 형태는 이와 같은 형태에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 보트(217)의 하부에 단열판을 마련하지 않고, 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되는 통 형상의 부재로서 구성된 단열 통(218)을 마련해도 된다.
반응관(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에 대한 통전 상태를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 된다. 온도 센서(263)는, 노즐(410, 420)과 마찬가지로 L자형으로 구성되어 있으며, 반응관(203)의 내벽을 따라 마련되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통해 CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피나, 후술하는 클리닝 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 클리닝 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 성막 처리에 있어서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 클리닝 레시피는, 후술하는 클리닝 처리에 있어서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 클리닝 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 단순히 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피, 클리닝 레시피를, 단순히 레시피라고도 한다. 본 명세서에 있어서 프로그램이라고 하는 단어를 사용한 경우에는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 클리닝 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 중 임의의 조합을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(512, 522, 312, 322), 밸브(514, 524, 314, 324), 에어 밸브(291, 292), 압력 센서(293, 294), APC 밸브(243), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 히터(207), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 통지부(550) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 레시피의 내용을 따르도록, MFC(512, 522, 312, 322)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(514, 524, 314, 324)의 개폐 동작, APC 밸브(243)의 개폐 동작, 에어 밸브(291, 293)의 개폐 동작, 압력 센서(293, 294)에 기초하는 APC 밸브(243)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작, 셔터 개폐 기구(115s)에 의한 셔터(219s)의 개폐 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는, 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 단순히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에 있어서 기록 매체라고 하는 단어를 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에 대한 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여 행해도 된다.
(2) 성막 처리
상술한 기판 처리 장치(10)를 사용하고, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 위에 막을 형성하는 시퀀스예에 대하여, 도 4를 이용하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에서는, 기판으로서의 복수의 웨이퍼(200)가 적재된 상태에서 수용된 처리실(201)을 소정 온도로 가열하면서, 처리실(201)에, 노즐(410)에 개구되는 복수의 공급 구멍(410a)으로부터 원료 가스로서 TMA 가스를 공급하는 공정과, 노즐(420)에 개구되는 복수의 공급 구멍(420a)으로부터 반응 가스로서 O3 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수(n회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에 Al 및 O를 포함하는 막으로서 알루미늄 산화막(AlO막)을 형성한다.
본 명세서에 있어서 「웨이퍼」라고 하는 단어를 사용한 경우에는, 웨이퍼 바로 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에 있어서 「웨이퍼의 표면」이라고 하는 단어를 사용한 경우에는, 웨이퍼 바로 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 위에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에 있어서 「웨이퍼 위에 소정의 층을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 웨이퍼 바로 그 자체의 표면 위에 소정의 층을 직접 형성함을 의미하는 경우나, 웨이퍼 위에 형성되어 있는 층 등의 위에 소정의 층을 형성함을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에 있어서 「기판」을 말하는 단어를 사용한 경우에도, 「웨이퍼」라고 하는 단어를 사용한 경우와 동일한 의미이다.
(웨이퍼 차지·보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되는, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되어, 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 그 후, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)가 수용된 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220b)을 통해 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다.
(압력·온도 조정)
에어 밸브(291, 292)를 개방하고, 처리실(201) 내의 압력을, 압력 센서(293, 294)에 의해 일정 시간 측정한다. 그 후, 각각의 압력 센서(293, 294)가 처리실(201) 내의 압력값이 동일한 압력임을 측정하면, 에어 밸브(292)를 폐쇄하고, 에어 밸브(291)는 개방된 채로 하여, 압력 센서(293)로 처리실(201) 내의 압력의 모니터를 개시한다. 처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은, 압력 센서(293)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여, APC 밸브(243)가 피드백 제어된다(압력 조정). 진공 펌프(246)는, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 상시 작동시킨 상태를 유지한다. 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도로 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포가 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에 대한 통전량이 피드백 제어된다(온도 조정). 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속해서 행해진다. 계속해서, 회전 기구(267)에 의해 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속해서 행해진다.
(성막 스텝)
그 후, 원료 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝, 반응 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝을 이 순서로 소정 횟수 행한다.
〔원료 가스 공급 스텝〕
밸브(314)를 개방하고, 가스 공급관(310)으로 TMA 가스를 흘린다. TMA 가스는, MFC(312)에 의해 유량 조정되고, 노즐(410)에 개구되는 공급 구멍(410a)으로부터 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 즉 웨이퍼(200)는 TMA 가스에 폭로된다. 공급 구멍(410a)으로부터 공급된 TMA 가스는, 배기관(231)로부터 배기된다. 이때 동시에 밸브(514)를 개방하고, 가스 공급관(510) 내에 캐리어 가스로서 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, MFC(512)에 의해 유량 조정되고, TMA 가스와 함께 노즐(410)의 공급 구멍(410a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 원료 가스 공급 스텝에서는, TMA 가스를 처리실(201) 내에 공급할 때 에어 밸브(291)를 개방하고, 압력 센서(293)에 의해, TMA 가스 공급 시의 처리실(201) 내의 압력을 모니터한다. 한편, 에어 밸브(292)는 폐쇄해 두고, 압력 센서(294) 내에 TMA 가스가 침입되지 않도록 해 둔다.
또한, 노즐(420)에 대한 TMA 가스의 침입을 방지(역류를 방지)하기 위해서, 밸브(524)를 개방하고, 가스 공급관(520) 내로 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 가스 공급관(520), 노즐(420)을 통해 처리실(201) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(243)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 1000Pa, 바람직하게는 1 내지 100Pa, 보다 바람직하게는 10 내지 50Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 1000Pa 이하로 함으로써, 후술하는 잔류 가스 제거를 적절하게 행할 수 있다. 처리실(201) 내의 압력을 1Pa 이상으로 함으로써 웨이퍼(200) 표면에서의 TMA 가스의 반응 속도를 높일 수 있어, 실용적인 성막 속도를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 본 명세서에서는, 수치의 범위로서, 예를 들어 1 내지 1000Pa라고 기재한 경우에는, 1Pa 이상 1000Pa 이하를 의미한다. 즉, 수치의 범위 내에는 1Pa 및 1000Pa가 포함된다. 압력뿐만 아니라, 유량, 시간, 온도 등, 본 명세서에 기재되는 모든 수치에 대하여 마찬가지이다.
MFC(312)로 제어하는 TMA 가스의 공급 유량은, 예를 들어 10 내지 1000sccm, 바람직하게는 50 내지 1000sccm, 보다 바람직하게는 100 내지 500sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 유량을 1000sccm 이하로 함으로써, 후술하는 잔류 가스 제거를 적절하게 행할 수 있다. 유량을 10sccm 이상으로 함으로써 웨이퍼(200) 표면에서의 TMA 가스의 반응 속도를 높일 수 있는, 실용적인 성막 속도를 얻는 것이 가능해진다. 여기에서의 TMA 가스는 TMA 가스 단체의 유량을 나타내고 있다. 또한, TMA 가스의 공급 방법으로서, 예를 들어 버블링에 의한 공급 방법에서는, 100 내지 2000sccm의 불활성 가스를 포함하고 있어도 무방하다.
MFC(512)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 30slm, 바람직하게는 1 내지 20slm, 보다 바람직하게는 1 내지 10slm의 범위 내의 유량으로 한다.
TMA 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은, 예를 들어 1 내지 60초, 바람직하게 1 내지 30초, 보다 바람직하게는 2 내지 20초의 범위 내로 한다.
히터(207)는, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 50 내지 600℃, 바람직하게는 70 내지 550℃, 보다 바람직하게는 75 내지 500℃의 범위 내로 되도록 가열한다. 온도를 600℃ 이하로 함으로써, TMA 가스의 과잉의 열분해를 억제하면서 성막 속도를 적절하게 얻을 수 있어, 불순물이 막내에 도입되어 저항률이 높아지는 것이 억제된다. 또한, TMA 가스의 열분해는, 당해 처리에 가까운 조건하에서는 450℃ 정도로 개시되기 때문에, 550℃ 이하의 온도로 가열된 처리실(201) 내에 있어서 본 개시를 사용하면 보다 유효하다. 한편, 온도가 400℃ 이상임으로써, 반응성이 높아, 효율적인 막 형성이 가능하다.
상술한 조건하에서 처리실(201) 내로 TMA 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면에, Al 함유층이 형성된다. Al 함유층은, Al층 외에 C 및 H를 포함할 수 있다. Al 함유층은, 웨이퍼(200)의 최표면에, TMA가 물리 흡착하거나, TMA의 일부가 분해된 물질이 화학 흡착하거나, TMA가 열분해함으로써 Al이 퇴적하거나 함으로써 형성된다. 즉, Al 함유층은, TMA나 TMA의 일부가 분해된 물질의 흡착층(물리 흡착층이나 화학 흡착층)이어도 되며, Al의 퇴적층(Al층)이어도 된다.
〔잔류 가스 제거 스텝〕
Al 함유층이 형성된 후, 밸브(314)를 폐쇄하고, TMA 가스의 공급을 정지한다. 이때, APC 밸브(243)는 개방된 채로 하여, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Al 함유층 형성에 기여한 후의 TMA 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 밸브(514, 524)는 개방된 상태에서 N2 가스의 처리실(201) 내에 대한 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스(불활성 가스)로서 작용하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Al 함유층 형성에 기여한 후의 TMA 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다. 또한, 밸브(514, 524)로부터의 N2 가스는 잔류 가스 제거 스텝의 동안, 항시 계속해서 흘려도 된다.
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 에어 밸브(291)를 개방한 채로 하고, 압력 센서(293)에 의해 잔류 가스 제거 후의 처리실(201) 내의 압력을 모니터한다. 이때, 에어 밸브(292)를 개방하고, 압력 센서(294)에 의해 잔류 가스 제거 후의 처리실(201) 내의 압력을 모니터한다. 즉, 처리실(201) 내의 원료 가스(제1 가스)를 제거(배기)하는 스텝에서, 퍼지 가스의 배기 중에 에어 밸브(291과 292)를 개방하여, 압력 센서(293과 294)에 의해 처리실(201) 내의 압력을 측정(모니터)하도록 구성되어 있다. 또한, 압력 센서(293, 294)에 의해 일정 시간 처리실(201) 내의 압력을 모니터하고, 그 후, 각각의 압력 센서(293, 294)가 처리실(201) 내의 압력값이 동일한 압력임을 측정하도록 구성해도 된다. 이 경우, 에어 밸브(291)를 폐쇄하여, 에어 밸브(292)를 개방한 채로 하고, 후술하는 O3 공급 시의 처리실 내의 압력을 모니터하는 압력 센서(294)로 전환하여 처리실(201) 내의 모니터를 개시한다. 에어 밸브(291)를 폐쇄함으로써, O3 가스가 압력 센서(293) 내에 침입하지 않도록 해 둔다. 또한, 처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후에, 압력 센서(293, 294)로 처리실(201) 내를 모니터하고, 압력 센서(293, 294)가 측정한 처리실(201)의 압력값이 동일한 압력을 측정, 즉, 측정 결과가 동일함으로써, 압력 센서(293, 294)에는 반응 생성물이 부착되어 있지 않아, 정상적으로 동작하고 있음을 확인하는 것이 가능해진다. 또한, 기판 처리 장치(10)에 통지부(550)를 마련하고, 컨트롤러(121)로 접속해 두고, 압력 센서(293과 294)가 모니터(측정)한 압력의 값이 일치하지 않는 경우에는, 통지부에 의해 유저에게 압력값이 일치하지 않음을 통지하도록 구성해도 된다. 이와 같이 함으로써, 압력 센서(293 또는 294)에는 반응 생성물이 부착되어 있음을 통지부(550)로부터 알람 등에 의해 유저에게 알리는 것이 가능해진다.
〔반응 가스 공급 스텝〕
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 압력 센서(294)의 모니터가 개시되면, 밸브(324)를 개방하고, 가스 공급관(320) 내에 반응 가스인 O3 가스를 흘린다. O3 가스는, MFC(322)에 의해 유량 조정되어, 노즐(420)의 공급 구멍(420a)으로부터 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 즉 웨이퍼(200)는 O3 가스에 폭로된다. 이때, 밸브(524)를 개방하고, 가스 공급관(520) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, MFC(522)에 의해 유량 조정되어, O3 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 노즐(410) 내의 O3 가스의 침입을 방지(역류를 방지)하기 위해서, 밸브(514)를 개방하고, 가스 공급관(510) 내로 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 가스 공급관(510), 노즐(410)을 통해 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 반응 가스 공급 스텝에서는, O3을 처리실(201) 내에 공급할 때 에어 밸브(292)를 개방하고, 압력 센서(294)에 의해, O3 가스 공급 시의 처리실(201) 내의 압력을 모니터한다. 한편, 에어 밸브(291)는 폐쇄하고, 압력 센서(293) 내에 O3 가스가 침입하지 않도록 해 둔다.
이때, APC 밸브(243)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 1000Pa, 바람직하게는 1 내지 500Pa, 보다 바람직하게는 10 내지 200Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(322)로 제어하는 O3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 5 내지 40slm, 바람직하게는 5 내지 30slm, 보다 바람직하게는 10 내지 30slm의 범위 내의 유량으로 한다. O3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 2 내지 60초, 보다 바람직하게는 5 내지 60초의 범위 내로 한다. 그 밖의 처리 조건은, 상술한 원료 가스 공급 스텝과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
이때 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는, O3 가스와 불활성 가스(N2 가스)만이다. 또한, 여기에서의 O3 가스는 O3과 O2의 혼합 가스임을 의미한다. O3 가스는, 원료 가스 공급 스텝에서 웨이퍼(200) 위에 형성된 Al 함유층의 적어도 일부와 반응한다. Al 함유층은 산화되고, 금속 산화층으로서 Al과 O를 포함하는 알루미늄 산화층(AlO층)이 형성된다. 즉 Al 함유층은 AlO층으로 개질된다.
〔잔류 가스 제거 스텝〕
AlO층이 형성된 후, 밸브(324)를 폐쇄하여, O3 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 원료 가스 공급 스텝 후의 잔류 가스 제거 스텝과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 AlO층의 형성에 기여한 후의 O3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 밸브(514, 524)는 개방된 상태에서 N2 가스의 처리실(201) 내의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스(불활성 가스)로서 작용하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 AlO층의 형성에 기여한 후의 O3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다. 또한, 밸브(514, 524)로부터의 N2 가스는 잔류 가스 제거 스텝의 동안, 항시 계속해서 흘려도 된다.
잔류 가스 제거 스텝으로부터 원료 가스 공급 스텝으로 이행할 때에는, 에어 밸브(292)를 개방한 채로 하고, 압력 센서(294)에 의해 잔류 가스 제거 후의 처리실(201) 내의 압력을 모니터한다. 이때, 에어 밸브(291)를 개방하고, 압력을 압력 센서(293)에 의해 잔류 가스 제거 후의 처리실(201) 내를 모니터한다. 즉, 처리실(201) 내의 반응 가스(제2 가스)를 제거(배기)하는 스텝에서, 퍼지 가스 배기 중에 에어 밸브(292와 291)를 개방하고, 압력 센서(294와 293)에 의해 처리실(201) 내의 압력을 측정(모니터)하도록 구성되어 있다. 또한, 압력 센서(293, 294)에 의해 일정 시간 처리실(201) 내의 압력을 모니터하고, 그 후, 각각의 압력 센서(293, 294)가 처리실(201) 내의 압력값이 동일한 압력임을 측정하도록 구성해도 된다. 이 경우 에어 밸브(292)를 폐쇄하여, 에어 밸브(291)는 개방한 채로 하고, TMA 가스 공급 시의 처리실(201) 내의 압력을 모니터하는 압력 센서(293)로 전환하여, 처리실(201) 내의 모니터를 개시한다. 또한, 기판 처리 장치(10)에 통지부(도시생략)를 마련하여, 컨트롤러(121)로 접속해 두고, 압력 센서(293과 294)가 모니터(측정)한 압력의 값이 일치하지 않는 경우에는, 통지부(550)에 의해 유저에게 압력값이 일치하지 않음을 통지하도록 구성해도 된다. 이와 같이 함으로써, 압력 센서(293 또는 294)에는 반응 생성물이 부착되어 있음을 통지부(550)의 알람 등에 의해 유저에게 알리는 것이 가능해진다.
〔소정 횟수 실시〕
상술한 원료 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝, 반응 가스 공급 스텝, 잔류 가스 공급 스텝을 순서대로 행하는 사이클을 1회 이상(소정 횟수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에 AlO막이 형성된다. 이 사이클의 횟수는, 최종적으로 형성하는 AlO막에 있어서 필요한 막 두께에 따라서 적절히 선택되지만, 이 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. AlO막의 두께(막 두께)는, 예를 들어 1 내지 150㎚, 바람직하게는 1 내지 100㎚, 보다 바람직하게는 60 내지 80(1 내지 20㎚)으로 한다.
(애프터 퍼지·대기압 복귀)
성막 스텝이 종료되면, 밸브(514, 524)를 개방하고, 가스 공급관(310, 320)의 각각으로부터 N2 가스를 처리실(201) 내로 공급하고, 배기관(231)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 N2 가스로 치환되고(N2 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력은 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드·웨이퍼 디스차지)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되고, 매니폴드(209)의 하단이 개구됨과 함께, 처리가 완료된 웨이퍼(200)가, 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 보트 언로드의 후에는 셔터(219s)를 이동시킬 수 있어, 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(220c)을 통해 셔터(219s)에 의해 시일된다(셔터 클로즈). 처리가 완료된 웨이퍼(200)는, 반응관(203)의 외부로 반출된 후, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 본 실시 형태에 의한 효과
상술한 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
상술한 바와 같이, 에어 밸브(291)와 TMA 가스(제1 가스)의 배기 시에 처리실(201) 내의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(293)를 마련하고, 에어 밸브(292)와 O3 가스(제2 가스)의 배기 시에 처리실(201) 내의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(294)를 마련하고, TMA 가스 또는 O3 가스의 배기 시에, 에어 밸브(291) 및 에어 밸브(292)를 개방함으로써, 압력 센서(293) 및 압력 센서(294)에 의해 처리실(201) 내의 압력을 모니터하는 것이 가능해진다.
또한, 에어 밸브(291)와 TMA 가스의 공급 시에 처리실(201) 내의 압력을 모니터하기 위한 압력 센서(293)를 마련하고, 에어 밸브(292)와 O3 가스의 공급 시에 처리실(201) 내의 압력을 모니터하기 위한 압력 센서(294)를 마련하고, TMA 가스를 공급할 때에는, 에어 밸브(292)를 폐쇄해 두고, O3 가스 공급 시의 압력 센서(294)는 TMA 가스에 폭로되지 않으므로, 성막이 진행되지 않아, 다이어그램 게이지 등의 압력 센서에 반응 생성물이 부착되지 않도록 구성하는 것이 가능해진다. 또한, O3 가스를 공급할 때에는, 에어 밸브(291)를 폐쇄하여, TMA 공급 시의 압력 센서(293)는 O3 가스에 폭로되지 않으므로, 성막이 진행되지 않아, 다이어그램 게이지 등의 압력 센서에 반응 생성물이 부착되지 않도록 구성하는 것이 가능해진다.
원료 가스로부터 반응 가스로 공급을 전환할 때, 또는 반응 가스로부터 원료 가스로 공급을 전환할 때에는, 에어 밸브(291, 292)를 개방하고, 압력 센서(293, 294)에 의해 잔류 가스 제거 후의 처리실(201) 내의 압력을 일정 시간 모니터하고, 압력 센서(293, 294)가 처리실 내의 압력의 값이 동일한 압력임을 측정하면, 처리실(201) 내에 공급되는 처리 가스(원료 가스 또는 반응 가스)에 따라서, 압력 센서를 전환하도록 하고 있기 때문에, 압력 센서(293 및 294)에는 반응 생성물이 부착되어 있지 않아, 정상적으로 동작하고 있음을 확인하는 것이 가능해진다. 또한, 압력 센서(293, 294)의 압력값이 일치하기 쉬운 저압 상태에서 에어 밸브(291, 292)의 전환이 가능해진다.
또한, 기판 처리 장치(10)에 통지부(도시생략)를 마련하고, 컨트롤러(121)에 접속해 두고, 압력 센서(293과 294)가 측정한 압력의 값이 일치하지 않는 경우에는, 통지부에 의해 유저에게 압력값이 일치하지 않음을 통지하도록 구성함으로써, 압력 센서(293 또는 294)에 반응 생성물이 부착되어 있음을 유저에게 알리는 것이 가능해진다.
이상, 본 개시의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 개시는 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능이다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, Al 함유 가스로서 TMA 가스를 사용하는 예에 대하여 설명하였지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 염화알루미늄(AlCl3) 등을 사용해도 된다. O 함유 가스로서는, O3 가스를 사용하는 예에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 산소(O2), 물(H2O), 과산화수소(H2O2), O2 플라스마와 수소(H2) 플라스마의 조합 등도 적용 가능하다. 불활성 가스로서는, N2 가스를 사용하는 예에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 기판 위에 AlO막을 형성하는 예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 개시는 이 양태에 한정되지는 않는다. 또한, 원료 가스를 공급할 때, 동시에 불활성 가스 등으로 희석하는 원료 가스를 사용하여 막을 형성하는 막종에 대해서도 사용되며, 예를 들어 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 이트륨(Y), La(란탄), 스트론튬(Sr), 실리콘(Si)을 포함하는 막이며, 이들 원소 중 적어도 하나를 포함하는 질화막, 탄질화막, 산화막, 산탄화막, 산질화막, 산탄질화막, 붕질화막, 붕탄질화막, 금속 원소 단체막 등에도 적용 가능하다.
성막 처리에 사용되는 레시피(처리 수순이나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)는, 처리 내용(형성, 혹은 제거하는 막의 종류, 조성비, 막질, 막 두께, 처리 수순, 처리 조건 등)에 따라서 개별로 준비하고, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 통해 기억 장치(121c) 내에 저장해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 처리를 개시할 때, CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서 처리 내용에 따라서 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 1대의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 막을, 재현성 좋게 형성할 수 있거나, 각각의 경우에 적정한 처리를 행할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 부담(처리 수순이나 처리 조건 등의 입력 부담 등)을 저감시킬 수 있어, 조작 미스를 방지하면서, 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 레시피는, 새롭게 작성하는 경우에 한정되지 않고, 예를 들어 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 변경함으로써 준비해도 된다. 레시피를 변경하는 경우에는, 변경 후의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체를 통해 기판 처리 장치에 인스톨해도 된다. 또한, 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하고, 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 직접 변경하도록 해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태나 변형예 등은, 적절히 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 이때의 처리 수순, 처리 조건은, 상술한 실시 형태나 변형예 등의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
Claims (9)
- 기판을 수용하는 처리실과,
상기 처리실로 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와,
상기 처리실로 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급부와,
상기 처리실로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부와,
상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기부와,
상기 처리실로 상기 제1 가스를 공급하고 있을 때, 상기 처리실 내의 압력을 측정하기 위한 제1 개폐 밸브와 제1 압력 측정기와, 상기 처리실 내로 상기 제2 가스를 공급하고 있을 때, 상기 처리실 내의 압력을 측정하기 위한 제2 개폐 밸브와 제2 압력 측정기를 구비하는 압력 측정부와,
상기 배기부에 의해 상기 불활성 가스의 배기 중에, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제2 개폐 밸브를 개방하고, 상기 제1 압력 측정기와 상기 제2 압력 측정기에 의해 상기 처리실 내의 압력을 측정시키도록 상기 불활성 가스 공급부와 상기 배기부와 상기 압력 측정부를 제어하도록 구성되는 제어부
를 갖는 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 압력 측정기와 상기 제2 압력 측정기가 측정한 상기 처리실의 압력값이 동일한 압력으로 된 경우에, 상기 제1 가스를 공급할 때에는, 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄하고, 상기 제2 가스를 공급할 때에는, 상기 제1 개폐 밸브를 폐쇄하도록 상기 압력 측정부를 제어하는 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 압력 측정기와 상기 제2 압력 측정기가 측정한 상기 처리실의 압력 값이 동일한 압력으로 되지 않은 경우에, 알람을 통지하는 통지부를 구비하고,
상기 제어부는, 소정 시간 내에, 상기 제1 압력 측정기와 상기 제2 압력 측정기가 측정한 상기 처리실의 압력값이 동일한 압력으로 되지 않은 경우에, 상기 알람을 통지하도록 상기 통지부를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 가스 공급부로부터 상기 처리실로 상기 제1 가스가 공급되어 있을 때 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄하도록 구성되고, 또한 상기 제2 공급부로부터 상기 처리실로 상기 제2 가스가 공급되고 있을 때 상기 제1 개폐 밸브를 폐쇄하도록 구성되는 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 압력 측정부는 다이어프램 게이지인 기판 처리 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 가스는 원료 가스이며, 상기 제2 가스는 반응 가스인 기판 처리 장치. - 제7항에 있어서,
상기 원료 가스는 금속 함유 가스이며, 상기 반응 가스는 산소 함유 가스인 기판 처리 장치. - 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실로 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와, 상기 처리실로 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급부와, 상기 처리실로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부와, 상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기부와, 상기 처리실로 상기 제1 가스를 공급하고 있을 때, 상기 처리실 내의 압력을 측정하기 위한 제1 개폐 밸브와 제1 압력 측정기와, 상기 처리실 내로 상기 제2 가스를 공급하고 있을 때, 상기 처리실 내의 압력을 측정하기 위한 제2 개폐 밸브와 제2 압력 측정기를 구비하는 압력 측정부를 갖는 기판 처리 장치의 상기 처리실로 기판을 반입하는 공정과,
상기 제1 가스 공급부에 의해, 상기 처리실 내에 상기 제1 가스를 공급하는 공정과,
상기 배기부에 의해, 상기 반응실로부터 상기 제1 가스를 배기하는 공정과,
상기 제2 가스 공급부에 의해, 상기 처리실 내에 상기 제2 가스를 공급하는 공정과,
상기 배기부에 의해 상기 처리실 내로부터 상기 제2 가스를 배기하는 공정
을 갖고,
상기 제1 가스를 배기하는 공정 또는 상기 제2 가스를 배기하는 공정에서, 상기 불활성 가스의 배기 중에, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제2 개폐 밸브를 개방하고, 상기 제1 압력 측정기와 상기 제2 압력 측정기에 의해 상기 처리실의 압력을 측정하는 반도체 장치의 제조 방법. - 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실로 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와, 상기 처리실로 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급부와, 상기 처리실로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부와, 상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기부와, 상기 처리실로 상기 제1 가스를 공급하고 있을 때, 상기 처리실 내의 압력을 측정하기 위한 제1 개폐 밸브와 제1 압력 측정기와, 상기 처리실 내로 상기 제2 가스를 공급하고 있을 때, 상기 처리실 내의 압력을 측정하기 위한 제2 개폐 밸브와 제2 압력 측정기를 구비하는 압력 측정부를 갖는 기판 처리 장치의 상기 처리실에 기판을 반입하는 수순과,
상기 제1 가스 공급부에 의해, 상기 처리실 내에 상기 제1 가스를 공급하는 수순과,
상기 배기부에 의해, 상기 반응실로부터 상기 제1 가스를 배기하는 수순과,
상기 제2 가스 공급부에 의해, 상기 처리실 내에 상기 제2 가스를 공급하는 수순과,
상기 배기부에 의해 상기 처리실 내로부터 상기 제2 가스를 배기하는 수순
을 갖고,
상기 제1 가스를 배기하는 수순 또는 상기 제2 가스를 배기하는 수순으로, 상기 불활성 가스의 배기 중에, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제2 개폐 밸브를 개방하고, 상기 제1 압력 측정기와, 상기 제2 압력 측정기에 의해 상기 처리실의 압력을 측정하는 수순을 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램.
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