KR20210153536A - 성막 장치 및 성막 방법 - Google Patents

성막 장치 및 성막 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210153536A
KR20210153536A KR1020210070144A KR20210070144A KR20210153536A KR 20210153536 A KR20210153536 A KR 20210153536A KR 1020210070144 A KR1020210070144 A KR 1020210070144A KR 20210070144 A KR20210070144 A KR 20210070144A KR 20210153536 A KR20210153536 A KR 20210153536A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
gas
forming
substrate
filter
Prior art date
Application number
KR1020210070144A
Other languages
English (en)
Inventor
유타 소리타
데츠야 사이토
시게유키 오쿠라
유이치 후루야
마사미치 하라
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2020101193A external-priority patent/JP7493389B2/ja
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20210153536A publication Critical patent/KR20210153536A/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • C23C16/16Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metal carbonyl compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4402Reduction of impurities in the source gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45517Confinement of gases to vicinity of substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45559Diffusion of reactive gas to substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/4557Heated nozzles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54Apparatus specially adapted for continuous coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45565Shower nozzles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591Fixed means, e.g. wings, baffles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

[과제] 파티클의 영향을 억제한 성막을 실행할 수 있는 성막 장치 및 성막 방법을 제공한다.
[해결 수단] 기판에 막을 형성하는 성막 장치는 챔버와, 챔버 내에 마련되고, 기판을 탑재하는 동시에 기판을 성막 온도로 보지하는 기판 탑재대와, 성막 원료 가스를 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급부와, 기판 탑재대에 대향하여 마련되고, 가스 공급부로부터 공급된 성막 원료 가스를 포함하는 가스를 토출하는 가스 토출 영역을 갖는 가스 토출 부재와, 가스 토출 부재의 기판 탑재대와의 대향면과 반대측의 면의 적어도 가스 토출 영역을 덮도록 마련되고, 성막 원료 가스를 포함하는 가스를 통과시켜서 그 중의 파티클을 트랩하는 필터를 갖는다.

Description

성막 장치 및 성막 방법{FILM FORMING APPARATUS AND FILM FORMING METHOD}
본 개시는 성막 장치 및 성막 방법에 관한 것이다.
기판 상에 막을 형성하는 기술로서, 기판 상에 원료 가스를 공급하여 열분해 또는 반응 가스와의 반응에 의해 막 형성을 실행하는 화학 증착(CVD)법이 존재한다. 상온에서 고체의 원료를 이용하여 CVD법에 의한 성막을 실행하는 경우는, 원료를 기화시켜서 생성한 원료 가스를 공급하여 성막한다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 상온에서 고체의 Ru3(CO)12를 용기 내에서 기화시키고, 기체 상태의 Ru3(CO)12를 챔버 내에 공급하고, 기판 상에서 열분해시켜서 Ru막을 성막하는 기술이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제 2015-160963호 공보
본 개시는 파티클의 영향을 억제한 성막을 실행할 수 있는 성막 장치 및 성막 방법을 제공한다.
본 개시의 일 태양에 따른 성막 장치는 기판에 막을 형성하는 성막 장치로서, 챔버와, 챔버 내에 마련되고, 기판을 탑재하는 동시에 기판을 성막 온도로 보지하는 기판 탑재대와, 성막 원료 가스를 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급부와, 상기 기판 탑재대에 대향하여 마련되고, 상기 가스 공급부로부터 공급된 상기 성막 원료 가스를 포함하는 가스를 토출하는 가스 토출 영역을 갖는 가스 토출 부재와, 상기 가스 토출 부재의 상기 기판 탑재대와의 대향면과 반대측의 면의 적어도 가스 토출 영역을 덮도록 마련되고, 상기 성막 원료 가스를 포함하는 가스를 통과시켜서 그 중의 파티클을 트랩(trap)하는 필터를 갖는다.
본 개시에 의하면, 파티클의 영향을 억제한 성막을 실행할 수 있는 성막 장치 및 성막 방법이 제공된다.
도 1은 일 실시형태에 따른 성막 장치를 도시하는 단면도이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드의 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 성막 장치에 이용한 필터의 구조예를 도시하는 사진이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시형태에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 일 실시형태에 따른 성막 장치를 도시하는 단면도이다.
성막 장치(100)는 기밀하게 구성된 대략 원통 형상의 챔버(1)를 갖고 있고, 그 중에는 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)을 수평하게 탑재하는 기판 탑재대로서의 서셉터(2)가, 챔버(1)의 바닥벽 중앙에 마련된 원통 형상의 지지 부재(3)에 의해 지지되어서 배치되어 있다. 서셉터(2)에는 히터(5)가 매립되어 있고, 이 히터(5)는 히터 전원(6)으로부터 급전되는 것에 의해 발열하여, 서셉터(2)가 가열된다. 그리고, 서셉터(2)에 의해 기판(W)이 소망의 온도로 가열된다. 이 때의 서셉터(2)의 가열 온도는 열전대 등의 온도 센서(도시되지 않음)의 검출 값에 근거하여 후술하는 제어부(50)로 제어된다. 즉, 서셉터(2)는 기판(W)을 성막 온도로 보지하는 기능을 갖는다. 또한, 서셉터(2)에는, 웨이퍼(W)를 지지하여 승강시키기 위한 복수의 웨이퍼 승강 핀(도시되지 않음)이 서셉터(2)의 표면에 대해서 돌몰 가능하게 마련되어 있다.
챔버(1)의 천정벽(LID)에는, 성막을 위한 처리 가스를 챔버(1) 내에 샤워 형상으로 도입하기 위한 샤워 헤드(10)가 서셉터(2)와 대향하도록 마련되어 있다. 샤워 헤드(10)의 상세는 후술한다.
챔버(1)의 바닥벽에는, 하방을 향해서 돌출하는 배기실(21)이 마련되어 있다. 배기실(21)의 측면에는 배기 배관(22)이 접속되어 있고, 이 배기 배관(22)에는 진공 펌프나 자동 압력 제어 밸브 등을 갖는 배기 장치(23)가 접속되어 있다. 그리고, 이 배기 장치(23)를 작동시키는 것에 의해 챔버(1) 내를 사전 결정된 진공 압력으로 제어하는 것이 가능하게 되어 있다.
챔버(1)의 측벽에는, 진공 반송실(도시되지 않음)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한 반입출구(27)가 마련되어 있고, 반입출구(27)는 게이트 밸브(28)에 의해 개폐되도록 되어 있다.
또한, 성막 장치(100)는 성막 원료 가스를 포함하는 가스를 샤워 헤드(10)로 공급하는 가스 공급부(30)를 갖는다. 가스 공급부(30)는 상온에서 고체 상태의 성막 원료(S)를 수용하는 성막 원료 용기(31)를 갖고 있다. 상온에서 고체 상태의 성막 원료로서는, 예를 들면, 루테늄카르보닐(Ru3(CO)12)을 이용할 수 있지만, Ru3(CO)12에 한정되지 않고, 80℃에 있어서의 증기압이 0.1㎩ 내지 100㎩이면 다른 성막 원료여도 좋다. 이러한 원료로서는, 예를 들면, 헥사카르보닐텅스텐(W(CO)6)을 들 수 있다.
성막 원료 용기(31)의 주위에는 히터(32)가 마련되어 있고, 성막 원료 용기(31) 내의 고체 상태의 성막 원료(S)를 승화시키도록 구성된다. 성막 원료(S)가 Ru3(CO)12인 경우는, Ru3(CO)12는 승화 가능한 80℃ 정도(예를 들면, 60℃ 내지 100℃)로 가열된다. 성막 원료 용기(31)에는, 상방으로부터 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급 배관(33)이 삽입되어 있다. 캐리어 가스 공급 배관(33)에는 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급원(34)이 접속되어 있다. 캐리어 가스로서는, Ar 가스나 N2 가스 등의 비활성 가스를 이용할 수 있다. 또한, 고체 원료가 Ru3(CO)12와 같은 카르보닐의 경우는 분해 억제를 위해서 CO 가스를 이용해도 좋다.
또한, 성막 원료 용기(31)에는, 성막 원료 가스 공급 배관(35)이 삽입되어 있다. 본 성막 원료 가스 공급 배관(35)은 샤워 헤드(10)에 접속되어 있다. 따라서, 캐리어 가스 공급 배관(33)을 거쳐서 성막 원료 용기(31) 내에 캐리어 가스가 취입되는 것에 의해, 성막 원료 용기(31) 내에서 고체 상태의 성막 원료(S)가 승화하여 생성된 원료 가스가 성막 원료 가스 공급 배관(35)으로 반송된다. 그리고, 성막 원료 가스 공급 배관(35)으로 반송된 원료 가스는, 샤워 헤드(10)를 거쳐서 챔버(1) 내에 공급된다.
캐리어 가스 공급 배관(33)에는, 유량 제어용의 매스 플로우 컨트롤러(36)와 그 전후의 밸브(37a, 37b)가 마련되어 있다. 또한, 성막 원료 가스 공급 배관(35)에는, 밸브(39a, 39b)가 마련되어 있다.
성막 장치(100)는 제어부(50)를 더 갖고 있다. 제어부(50)는 성막 장치(100)의 각 구성부, 예를 들면, 배기 장치(23), 가스 공급부(30)의 밸브, 매스 플로우 컨트롤러를 제어한다.
다음에, 샤워 헤드(10)에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 성막 장치(100)의 샤워 헤드(10)의 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 샤워 헤드(10)는 천정이 있고 하부가 개방된 원통 형상을 이루는 본체(11)와, 본체(11)의 하부 개구를 막도록 마련되고, 복수의 가스 토출 구멍(13)을 갖는 샤워 플레이트(12)를 갖는다. 또한, 가스 토출 구멍(13)은 가스를 토출하는 기능을 가지면 형상에 한정은 없고, 원형의 구멍이나 슬릿 형상으로 형성된 구멍을 포함할 수 있다. 샤워 플레이트(12)는 가스 공급부(30)로부터의 성막 원료 가스를 포함하는 가스를 토출하는 가스 토출 부재를 구성한다. 또한, 본체(11)의 상부 중앙에는 가스 도입구(14)가 마련되고, 본체(11)와 샤워 플레이트(12) 사이의 공간은 가스 확산 공간(15)이 되고 있다.
가스 확산 공간(15)에는, 외주부에 링 형상의 관통 구멍(16a)을 갖는 제 1 배플판(16)과, 중앙부에 원형의 관통구(17a)를 갖는 제 2 배플판(17)이 위로부터 순서대로 수평하게 마련되어 있다.
제 2 배플판(17)의 바로 아래에는, 필터(18)가 수평하게 마련되어 있다. 필터(18)는 원판 형상을 이루고, 샤워 플레이트(12)의 서셉터(2)의 대향면과 반대측의 면에, 적어도 가스 토출 구멍(13)이 형성된 가스 토출 영역을 덮도록 마련되어 있다. 필터(18)의 단부는 본체(11)의 측벽에 끼워넣어져 있다. 필터(18)의 외주에는 외주 프레임체(18a)가 마련되어 있고, 외주 프레임체(18a)는 그 아래의 샤워 플레이트(12)의 프레임체(12a)에 지지되어 있다. 필터(18)는 가스 도입구(14)로부터 도입된 가스 중의 파티클 성분을 제거하는 기능을 갖는다.
필터(18)는 예를 들면, 도 3의 사진에 도시되는, 금속 섬유를 이용한 금속 메쉬로 구성되어 있다. 금속 메쉬로서는, 금속 섬유의 부직포를 적층하여 소결한 것을 예로 들 수 있다.
또한, 필터(18)로서는, 원료 가스의 기판(W)으로의 공급량이 부족하지 않는 정도의 컨덕턴스를 갖는 것이 바람직하고, 적절한 컨덕턴스가 얻어지도록 압력손실이나 공극률 등의 다른 파라미터가 적절히 조정된 것이 이용된다.
게다가, 필터(18)로서는, 적절히 원료 가스를 공급할 수 있는 정도의 두께의 것이 이용되고, 예를 들면, 0.3㎜ 내지 0.5㎜의 범위의 두께의 것을 이용할 수 있다.
게다가 또한, 필터(18)는 샤워 헤드(10) 내에서 생성된 파티클을 확실히 트랩할 수 있도록, 샤워 플레이트(12)에 극력(極力) 근접하여 있는 것이 바람직하고, 접하고 있어도 좋다. 단, 필터(18)가 샤워 플레이트(12)에 접하고 있는 경우는, 필터(18)의 가스 토출 구멍(13)에 접하고 있는 부분 이외는 거의 필터로서 기능하지 않는다. 이 때문에, 필터(18)는, 그 전면이 필터로서 기능할 수 있도록, 샤워 플레이트(12)로부터 3㎜ 내지 6㎜ 이격하여 있는 것이 바람직하다.
챔버(1)의 천정벽(LID) 위에는 LID 히터(19)가 마련되어 있고, LID 히터(19)는 히터 전원(20)으로부터 급전되는 것에 의해 발열하고, 샤워 헤드(10)가 가열되도록 구성되어 있다. 이 때의 가열 온도는 제어부(50)로 제어된다. LID 히터(19)의 열은 샤워 플레이트(12)의 프레임체(12a) 및 외주 프레임(18a)를 거쳐서 필터(18)에 전열되고, 필터(18)도 가열되도록 구성되어 있다. 이에 의해, 필터(18)에 트랩된 파티클을 승화시킬 수 있다. 이 때의 온도는 성막 원료를 승화할 수 있는 온도이면 좋고, 성막 원료가 Ru3(CO)12인 경우는 가열 온도는 80℃ 정도로 설정된다. 히터로서는 필터(18)의 가열 전용의 것이어도 좋다.
이와 같이 구성되는 성막 장치(100)에 있어서는, 게이트 밸브(28)를 개방으로 하여 반입출구(27)로부터 기판(W)을 챔버(1) 내에 반입하고, 서셉터(2) 상에 탑재한다. 서셉터(2)는 히터(5)에 의해 소망의 성막 온도로 가열되어 있다. 챔버(1) 내는 배기 장치(23)에 의해 진공 흡인된 상태로, 비활성 가스가 도입되고, 비활성 가스를 거쳐서 기판(W)이 가열된다. 그리고, 자동 압력 제어 밸브에 의해 챔버(1) 내가 소망의 압력으로 조압(調壓)된다. 이 때의 챔버 내의 압력은 성막 원료에 의해서 적절하게 조정되지만, 예를 들면, 0.013㎩ 내지 133.3㎩(0.1mTorr 내지 1Torr)의 범위가 이용된다.
그 다음에, 히터(32)에 의해 성막 원료 용기(31)를 성막 원료(S)의 승화 온도 이상의 온도로 가열한 상태로 하고, 밸브(37a, 37b)를 개방으로 하여 캐리어 가스 공급 배관(33)을 거쳐서 성막 원료 용기(31)에 캐리어 가스를 취입한다.
이에 의해, 성막 원료 용기(31) 내에서 히터(32)의 가열에 의해 고체 상태의 성막 원료(S)가 승화하여 생성된 성막 원료 가스, 예를 들면, Ru3(CO)12 가스가 캐리어 가스에 의해 성막 원료 가스 공급 배관(35)으로 반송된다. 그리고, 성막 원료 가스는 성막 원료 가스 공급 배관(35)을 거쳐서 샤워 헤드(10)로 공급되고, 샤워 헤드(10)의 가스 토출 구멍(13)으로부터 챔버(1) 내로 토출된다. 챔버(1)에 토출된 원료 가스는 서셉터(2)에 탑재된 기판(W) 상에서 열분해되고, 기판(W) 상에 소망의 막이 성막된다. 성막 원료 가스로서 Ru3(CO)12 가스를 이용한 경우는 기판(W)상에서 Ru3(CO)12 가스가 열분해하여 Ru막이 성막된다.
성막할 때의 서셉터(2)의 온도(기판 온도)는, 이용하는 성막 원료나 성막하려고 하는 막에 따라서 적절하게 설정된다. 본 실시형태에서는, 성막 원료 가스가 기판 상에서 열분해하는 것에 의해 성막되기 때문에, 적어도 성막 원료 가스가 열분해 가능한 온도로 설정된다. 성막 원료 가스로서 Ru3(CO)12 가스를 이용한 경우에는, 성막 온도는 100℃ 내지 300℃로 할 수 있다.
그런데, 프로세스의 사정에 의해 저온 성막이 요구되는 경우가 있지만, 그 경우에는 기판(W) 상의 파티클이 많아지는 경향이 있는 것이 판명되었다. Ru3(CO)12를 이용하여 Ru막을 성막하는 경우를 예로 들면, 서셉터(2)의 온도가 175℃에서는, 파티클이 적은데 대해, 서셉터(2)의 온도를 155℃ 이하의 저온으로 하면 파티클이 증가한다. 그리고, 특히, 서셉터(2)의 온도의 저온화에 따라, Ru3(CO)12가 고화하여 생성된 것이라고 생각되는 파이버 형상의 파티클이 증가하는 것이 판명되었다.
즉, 원료 가스는 기판(W) 상에서 가열되어서 열분해될 때까지의 동안, 기체 상태로 보지될 필요가 있지만, 저온 성막의 경우는 원료 가스가 기판(W)에 도달할 때까지의 동안에 온도가 저하하여 고화하고, 그것이 파티클의 주성분이 된다고 생각된다.
그래서, 본 실시형태에서는, 샤워 헤드(10)의 가스 확산 공간(15)에, 샤워 플레이트(12)의 가스 토출 영역을 덮도록 필터(18)를 마련한다. 이에 의해, 가스 확산 공간(15) 내에서 제 1 및 제 2 배플 플레이트(16, 17)를 거친 성막 원료를 포함하는 가스가 필터(18)를 통과하고, 파티클이 필터(18)에 트랩된다. 이 때문에, 기판(W)에 부착하는 파티클을 억제할 수 있다. 필터(18)는 특히, 성막 원료 가스가 고화하여 생성된 파티클이 많은 저온 성막의 경우에 유효하다. 성막 원료가 Ru3(CO)12인 경우에는, 성막 온도가 100℃ 내지 155℃로 저온인 경우에 유효하다.
상술한 바와 같이, 필터(18)는 샤워 헤드(10) 내에서 생성된 파티클을 확실히 트랩할 수 있고, 필터의 기능을 유효하게 발휘시키는 관점으로부터, 가스 확산 공간(15) 내의 샤워 플레이트(12)로부터 3㎜ 내지 6㎜ 정도 이격되어 있는 것이 바람직하다. 샤워 플레이트(12)의 기판(W)측의 영역에서는, 서셉터(2)로부터 충분히 열이 공급되고, 원료 가스가 재고화할 우려는 없기 때문에, 필터(18)는 샤워 플레이트(12)의 기판(W)측에 마련할 필요는 없다.
또한, 필터(18)는 LID 히터(19)에 의해 가열되도록 되어 있고, LID 히터(19)에 의해 필터(18)를 파티클의 승화 온도보다 높은 온도로 가열하는 것에 의해, 트랩된 파티클을 승화시킬 수 있다. 이에 의해, 파티클이 기판(W)에 도달하는 것을 보다 확실히 방지할 수 있는 동시에, 필터(18)에 파티클이 잔존하지 않으므로, 필터(18)의 막힘이 생기지 않는다.
다음에, 필터(18)를 마련한 효과를 실증하는 실험 결과에 대해서 설명한다. 본 명세서에서는, 도 1의 개략 구성을 갖는 성막 장치를 이용하고, 성막 원료로서 Ru3(CO)12를 이용하여, 서셉터 온도를 155℃로 하고, 필터의 가열 온도를 80℃로 하여 기판인 반도체 웨이퍼 상에 Ru막의 성막을 실행하였다. 또한, 비교로서, 도 1의 성막 장치로부터 필터를 제외한 장치를 이용하여, 마찬가지로 성막 원료로서 Ru3(CO)12를 이용하여, 동일하게 서셉터 온도를 155℃로 하여 Ru막의 성막을 실행하였다. 반도체 웨이퍼로서는 표면이 TaN인 것 및 Si인 것을 2매씩 합계 4매 이용한다.
필터를 이용하지 않는 경우, 4매의 반도체 웨이퍼에 대해, 합계의 파티클 개수는 179개이며, 그 중에서 기체 상태의 Ru3(CO)12가 고화하여 형성된 파이버 형상의 파티클은 147개였다. 이에 대해, 필터를 이용한 경우, 4매의 반도체 웨이퍼에 대해, 합계의 파티클 개수는 44개이며, 그 중에서 파이버 형상의 파티클은 40개였다.
이 결과로부터, 필터를 이용하는 것에 의해, 합계의 파티클의 개수 및 기체 상태의 Ru3(CO)12가 고화하여 형성된 파이버 형상의 파티클의 개수를 대폭으로 저감할 수 있는 것이 확인되었다. 파티클의 주체인 파이버 형상 파티클에 대해서는, 필터를 이용하는 것에 의해 73% 저감되었다.
이상, 실시형태에 대해서 설명했지만, 금회 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기의 실시형태는 첨부의 특허청구범위 및 그 주지를 일탈하는 일 없이, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는, 성막 원료로서, Ru3(CO)12와 같은 열분해에 의해 성막 가능한 것을 이용한 예를 나타냈지만, 반응 가스와의 반응에 의해 막 형성을 실행하는 것이어도 좋다.
또한, 성막 장치로서 도 1의 것을 예시했지만, 샤워 헤드로부터 서셉터 상의 기판에 성막 원료 가스를 공급하여 성막하는 것이면 좋고, 또한 샤워 헤드도 공급된 성막 원료 가스가 필터를 통과하는 구조를 갖고 있으면 좋고, 도 1의 성막 장치로 한정되는 것은 아니다.
1 : 챔버
2 : 서셉터(기판 탑재대)
5 : 히터
10 : 샤워 헤드
15 : 가스 확산 공간
18 : 필터
19 : LID 히터
23 : 배기 장치
30 : 가스 공급부
31 : 성막 원료 용기
35 : 성막 원료 가스 공급 배관
50 : 제어부
100 : 성막 장치
W : 기판

Claims (10)

  1. 기판에 막을 형성하는 성막 장치에 있어서,
    챔버와,
    챔버 내에 마련되고, 기판을 탑재하는 동시에 기판을 성막 온도로 보지하는 기판 탑재대와,
    성막 원료 가스를 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 기판 탑재대에 대향하여 마련되고, 상기 가스 공급부로부터 공급된 상기 성막 원료 가스를 포함하는 가스를 토출하는 가스 토출 영역을 갖는 가스 토출 부재와,
    상기 가스 토출 부재의 상기 기판 탑재대와의 대향면과 반대측의 면의 적어도 가스 토출 영역을 덮도록 마련되고, 상기 성막 원료 가스를 포함하는 가스를 통과시켜서 그 중의 파티클을 트랩하는 필터를 갖는
    성막 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 토출 부재는 샤워 헤드를 구성하고, 복수의 가스 토출 구멍을 갖는 샤워 플레이트로서 구성되고, 상기 가스 토출 부재는 상기 샤워 헤드의 본체의 하부 개구를 막도록 마련되고, 상기 본체와 상기 가스 토출 부재 사이에 가스 확산 공간이 형성되고, 상기 필터는 상기 가스 확산 공간에 마련되는
    성막 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 필터는 상기 가스 토출 부재에 근접 또는 접촉하여 마련되는
    성막 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 필터는 상기 가스 토출 부재로부터 3㎜ 내지 6㎜ 이격되어 있는
    성막 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터는 금속 섬유를 이용한 금속 메쉬로 구성되어 있는
    성막 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 상온에서 고체 상태의 성막 원료를 승화시켜서 성막 원료 가스를 생성하고, 상기 파티클은 상기 성막 원료 가스가 재고화하여 생성된 것인
    성막 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 성막 원료는 Ru3(CO)12
    성막 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판 탑재대는 100℃ 내지 155℃의 범위의 온도로 보지되는
    성막 장치.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터를 가열하는 히터를 더 갖고, 상기 히터에 의해 상기 필터를 가열하는 것에 의해, 상기 성막 원료 가스가 재고화하여 생성된 상기 파티클을 승화시키는
    성막 장치.
  10. 기판에 막을 형성하는 성막 방법에 있어서,
    제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 성막 장치를 준비하는 것과,
    상기 기판 탑재대에 기판을 탑재하는 것과,
    상기 가스 공급부로부터 상기 성막 원료 가스를 포함하는 가스를 상기 기판 탑재대 상의 기판을 향해서 공급하는 것과,
    상기 성막 원료 가스를 포함하는 가스가 상기 기판 탑재대 상의 기판에 이르기 전에, 상기 필터를 통과하도록 하여, 상기 성막 원료 가스를 포함하는 가스 중의 파티클을 트랩하는 것과,
    상기 필터를 통과한 상기 성막 원료 가스를 포함하는 가스를 이용하여 기판 상에 막을 형성하는 것을 포함하는
    성막 방법.
KR1020210070144A 2020-06-10 2021-05-31 성막 장치 및 성막 방법 KR20210153536A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020101193A JP7493389B2 (ja) 2020-06-10 成膜装置および成膜方法
JPJP-P-2020-101193 2020-06-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210153536A true KR20210153536A (ko) 2021-12-17

Family

ID=78824529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210070144A KR20210153536A (ko) 2020-06-10 2021-05-31 성막 장치 및 성막 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210388493A1 (ko)
KR (1) KR20210153536A (ko)
CN (1) CN113774355A (ko)
TW (1) TW202209420A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111512455B (zh) * 2017-12-26 2024-04-02 阿尔卑斯阿尔派株式会社 隧道磁阻效应膜以及使用其的磁装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015160963A (ja) 2014-02-26 2015-09-07 東京エレクトロン株式会社 ルテニウム膜の成膜方法および成膜装置、ならびに半導体装置の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4218942B2 (ja) * 2003-03-07 2009-02-04 株式会社アルバック 薄膜製造装置及び薄膜製造方法
WO2008129977A1 (ja) * 2007-04-17 2008-10-30 Ulvac, Inc. 成膜装置
KR101173645B1 (ko) * 2007-12-31 2012-08-20 (주)에이디에스 가스 분사 유닛 및 이를 구비하는 박막 증착 장치
JP5408819B2 (ja) * 2008-01-29 2014-02-05 国立大学法人長岡技術科学大学 堆積装置および堆積方法
JP2016004834A (ja) * 2014-06-13 2016-01-12 東京エレクトロン株式会社 真空処理装置
JP7094172B2 (ja) * 2018-07-20 2022-07-01 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、原料供給装置及び成膜方法
KR102342124B1 (ko) * 2019-02-14 2021-12-22 주식회사 히타치하이테크 반도체 제조 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015160963A (ja) 2014-02-26 2015-09-07 東京エレクトロン株式会社 ルテニウム膜の成膜方法および成膜装置、ならびに半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113774355A (zh) 2021-12-10
TW202209420A (zh) 2022-03-01
US20210388493A1 (en) 2021-12-16
JP2021195580A (ja) 2021-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101480971B1 (ko) 전구체 전달 시스템
KR101372793B1 (ko) 증착 시스템, 막 전구체 증발 시스템, 및 금속층의 증착 방법
JP4317174B2 (ja) 原料供給装置および成膜装置
KR101039163B1 (ko) 반도체 처리 시스템 및 기화기
KR101677973B1 (ko) 원료 용기 및 원료 용기의 사용 방법
US20090277386A1 (en) Catalytic chemical vapor deposition apparatus
KR20120107858A (ko) 기판 처리 장치 및 고체 원료 보충 방법
KR20210153536A (ko) 성막 장치 및 성막 방법
JP2670515B2 (ja) 縦型熱処理装置
JP2010056565A (ja) 薄膜製造装置
JP7493389B2 (ja) 成膜装置および成膜方法
JP4445226B2 (ja) 薄膜製造装置
WO2020179575A1 (ja) 成膜装置及び原料ガス供給方法
US20230272523A1 (en) Deposition method and deposition apparatus
JP5848788B2 (ja) 基板処理装置、半導体製造方法、基板処理方法
JP2007227471A (ja) 基板処理装置
JP6317868B1 (ja) 窒化アルミニウム単結晶製造装置
JP5021688B2 (ja) 原子層成長装置
TW201439362A (zh) 基板處理裝置及處理容器內壓力調整方法
JP2020147772A (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP2013044043A (ja) 基板処理装置
JP2011021264A (ja) 成膜装置
JPH03184327A (ja) 気相成長装置
JP2021031715A (ja) 基板処理方法及び基板処理装置
JPH08167577A (ja) 半導体成膜装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application