KR20220035234A - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 Download PDF

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KR20220035234A
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야스히로 메가와
고타로 무라카미
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

(a) 기판을 수용한 가열된 상태의 처리 용기 내에 처리 가스를 공급해서 기판을 처리하는 프로세스 레시피를 실행하는 공정과, (b) 기판을 수용하고 있지 않은 가열된 상태의 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급해서 처리 용기 내를 클리닝하는 클리닝 레시피를 실행하는 공정을 반복해서 행하는 공정을 갖고, (b) 종료 후에 (a)를 개시할 때까지의 시간을, (a) 종료 후에 (b)를 개시할 때까지의 시간 이하로 한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
본 개시는, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급해서 기판을 처리하는 공정과, 기판을 수용하고 있지 않은 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급해서 처리 용기 내를 클리닝하는 공정이 반복해서 행하여지는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2002-222805호 공보
본 개시는, 기판 상에 형성되는 막의 특성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 양태에 의하면,
(a) 기판을 수용한 가열된 상태의 처리 용기 내에 처리 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 프로세스 레시피를 실행하는 공정과,
(b) 상기 기판을 수용하고 있지 않은 가열된 상태의 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 클리닝 레시피를 실행하는 공정
을 반복해서 행하는 공정을 갖고,
(b) 종료 후에 (a)를 개시할 때까지의 시간을, (a) 종료 후에 (b)를 개시할 때까지의 시간 이하로 하는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 기판 상에 형성되는 막의 특성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 본 개시의 일 양태에서의 기판 처리 시퀀스를 모식적으로 도시하는 도면이며, (b)는 참고예에서의 기판 처리 시퀀스를 모식적으로 도시하는 도면이다.
<본 개시의 일 양태>
이하, 본 개시의 일 양태에 대해서, 주로 도 1 내지 도 4의 (a)를 사용해서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시하는 바와 같이, 처리로(202)는, 가열 기구(온도 조정부)로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는, 원통 형상이며, 보유 지지판에 지지됨으로써 수직으로 거치되어 있다. 히터(207)는, 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원상으로 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 동심원상으로 매니폴드(209)가 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스강(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)의 상단부는, 반응관(203)의 하단부에 걸림 결합하고 있어, 반응관(203)을 지지하도록 구성되어 있다. 매니폴드(209)와 반응관(203) 사이에는, 시일 부재로서의 O링(220a)이 마련되어 있다. 반응관(203)은, 히터(207)와 마찬가지로 수직으로 거치되어 있다. 주로, 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성된다. 처리실(201)은, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 수용 가능하게 구성되어 있다. 이 처리실(201) 내에서 웨이퍼(200)에 대한 처리가 행하여진다.
처리실(201) 내에는, 제1 공급부, 제2 공급부로서의 노즐(249a, 249b)이, 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 각각 마련되어 있다. 노즐(249a, 249b)을 각각 제1 노즐, 제2 노즐이라고도 칭한다. 노즐(249a, 249b)은 각각, 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료인 비금속 재료에 의해 구성되어 있다. 노즐(249a, 249b)은 각각, 복수 종류의 가스의 공급에 사용되는 공용 노즐로서 구성되어 있다.
노즐(249a, 249b)에는, 제1 배관, 제2 배관으로서의 가스 공급관(232a, 232b)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232a, 232b)은 각각, 복수 종류의 가스의 공급에 사용되는 공용 배관으로서 구성되어 있다. 가스 공급관(232a, 232b)에는, 가스류의 상류측부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241a, 241b) 및 개폐 밸브인 밸브(243a, 243b)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)보다도 하류측에는, 가스 공급관(232c, 232d)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232c, 232d)에는, 가스류의 상류측부터 순서대로 MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 243d)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)보다도 하류측에는, 가스 공급관(232e)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232e)에는, 가스류의 상류측부터 순서대로 MFC(241e), 밸브(243e)가 마련되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232e)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 노즐(249a, 249b)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에서의 평면으로 보아 원환상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 직립되도록 각각 마련되어 있다. 즉, 노즐(249a, 249b)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 마련되어 있다. 노즐(249a, 249b)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a, 250b)이 각각 마련되어 있다. 가스 공급 구멍(250a, 250b)은, 각각이 평면으로 보아 웨이퍼(200)의 중심을 향해서 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250a, 250b)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 마련되어 있다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 처리 가스(원료 가스)로서, 예를 들어 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막을 구성하는 주 원소로서의 실리콘(Si)을 포함하는 실란계 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 원료 가스란, 기체 상태의 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 원료 등을 말한다. 실란계 가스로서는, 예를 들어 수소화규소 가스인 모노실란(SiH4, 약칭: MS) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 도펀트 가스로서, 예를 들어 불순물(도펀트)을 포함하는 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 도펀트 가스로서는, III족 원소(제13족 원소) 및 V족 원소(제15족 원소) 중 어느 것의 원소를 포함하는 가스이며, 예를 들어 V족 원소로서 인(P)을 포함하는 가스인 포스핀(PH3, 약칭: PH) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232c)으로부터는, 클리닝 가스로서, 예를 들어 할로겐 함유 가스가, MFC(241c), 밸브(243c), 가스 공급관(232a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 할로겐에는, 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등이 포함된다. 할로겐 함유 가스로서는, 예를 들어 F 함유 가스인 불소(F2) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232d, 232e)으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들어 질소(N2) 가스가, 각각 MFC(241d, 241e), 밸브(243d, 243e), 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. N2 가스는, 퍼지 가스, 캐리어 가스, 희석 가스 등으로서 작용한다.
주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해 처리 가스 공급계(원료 가스 공급계)가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해 도펀트 가스 공급계가 구성된다. 도펀트 가스 공급계를 처리 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 가스 공급관(232c), MFC(241c), 밸브(243c)에 의해 클리닝 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232d, 232e), MFC(241d, 241e), 밸브(243d, 243e)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성된다.
상술한 각종 공급계 중, 어느 것, 혹은 모든 공급계는, 밸브(243a 내지 243e)나 MFC(241a 내지 241e) 등이 집적되어 이루어지는 집적형 공급 시스템(248)으로서 구성되어 있어도 된다. 집적형 공급 시스템(248)은, 가스 공급관(232a 내지 232e) 각각에 대하여 접속되어, 가스 공급관(232a 내지 232e) 내에의 각종 가스의 공급 동작, 즉, 밸브(243a 내지 243e)의 개폐 동작이나 MFC(241a 내지 241e)에 의한 유량 조정 동작 등이, 후술하는 컨트롤러(121)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 집적형 공급 시스템(248)은, 일체형, 혹은 분할형의 집적 유닛으로서 구성되어 있고, 가스 공급관(232a 내지 232e) 등에 대하여 집적 유닛 단위로 착탈을 행할 수 있어, 집적형 공급 시스템(248)의 메인터넌스, 교환, 증설 등을 집적 유닛 단위로 행하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
반응관(203)의 측벽 하방에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기구(231a)가 마련되어 있다. 배기구(231a)는, 반응관(203)의 측벽의 하부로부터 상부를 따라, 즉, 웨이퍼 배열 영역을 따라서 마련되어 있어도 된다. 배기구(231a)에는 배기관(231)이 접속되어 있다. 배기관(231)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다. 배기관(231)에는, 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 통해서, 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 있고, 또한 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 있다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함해서 생각해도 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, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 원반상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220b)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)의 하방에는, 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 시일 캡(219)을 관통해서 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 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출(반송)하는 반송계(반송 기구)로서 구성되어 있다.
매니폴드(209)의 하방에는, 시일 캡(219)을 강하시켜 보트(217)를 처리실(201) 내로부터 반출한 상태에서, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 셔터(219s)가 마련되어 있다. 셔터(219s)는, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 원반상으로 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 자세이면서 또한 서로 중심을 맞춘 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 단열판(218)이 다단으로 지지되어 있다.
반응관(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 정도를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 된다. 온도 센서(263)는, 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 통해서 CPU(121a)와 데이터 교환 가능하게 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 성막의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피나, 후술하는 클리닝의 수순이나 조건 등이 기재된 클리닝 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 성막에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 클리닝 레시피는, 후술하는 클리닝에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 프로세스 레시피, 클리닝 레시피, 제어 프로그램 등을 총칭하여, 단순히 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피나 클리닝 레시피를, 단순히 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 용어를 사용한 경우에는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(241a 내지 241e), 밸브(243a 내지 243e), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 히터(207), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 셔터 개폐 기구(115s) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 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(241a 내지 241e)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243e)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)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(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 외부 기억 장치(123)는, 예를 들어 HDD 등의 자기 디스크, CD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리 등의 반도체 메모리 등을 포함한다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 단순히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 용어를 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
(2) 기판 처리 공정
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급해서 웨이퍼(200)를 처리하는 공정과, 웨이퍼(200)를 수용하고 있지 않은 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급해서 처리 용기 내를 클리닝하는 공정을 반복해서 행하는 기판 처리 시퀀스 예에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 본 양태에서의 기판 처리 시퀀스에서는,
웨이퍼(200)를 수용한 가열된 상태의 처리 용기 내에 처리 가스로서 MS 가스를 공급해서 웨이퍼(200)를 처리하는 프로세스 레시피를 실행하는 스텝 A(Depo)와,
웨이퍼(200)를 수용하고 있지 않은 가열된 상태의 처리 용기 내에 클리닝 가스로서 F2 가스를 공급해서 처리 용기 내를 클리닝하는 클리닝 레시피를 실행하는 스텝 B(CLN)
를 반복해서 행하는 공정을 갖고,
스텝 B 종료 후에 스텝 A를 개시할 때까지의 시간(T2)을, 스텝 A 종료 후에 스텝 B를 개시할 때까지의 시간(T1) 이하로 한다.
또한, 스텝 B에서는,
제1 온도로 한 처리 용기 내에 클리닝 가스로서 F2 가스를 공급하는 스텝과,
처리 용기 내를 제1 온도에서 제2 온도까지 승온시키는 스텝과,
처리 용기 내를 제2 온도로 소정 시간 유지하는 스텝과,
처리 용기 내를 제2 온도에서 스텝 A에서의 처리 온도까지 강온시키는 스텝을 행한다.
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 용어를 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 용어를 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면 상에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되어 있는 층 등의 위에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 용어를 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 용어를 사용한 경우와 동의이다.
〔스텝 A〕
먼저, 웨이퍼(200)를 처리하는 프로세스 레시피를 실행하는 스텝 A(Depo)에 대해서 설명한다.
(웨이퍼 차지, 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되어서, 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 그 후, 도 1에 도시하는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220b)을 개재해서 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내에의 보트(217)의 반입이 종료된 후, 처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)으로 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)에서 측정되어, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 온도로 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 정도가 피드백 제어된다(온도 조정). 또한, 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 진공 펌프(246)의 가동, 웨이퍼(200)의 가열 및 회전은 모두, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
(성막)
처리실(201) 내의 압력 조정 및 온도 조정이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 MS 가스 및 PH 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243a)를 개방하여, 가스 공급관(232a) 내에 MS 가스를 흘린다. MS 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 또한, 이때, 밸브(243b)를 개방하여, 가스 공급관(232b) 내에 PH 가스를 흘린다. PH 가스는, MFC(241b)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 MS 가스와 PH 가스가 함께 또한 동시에 공급된다(MS 가스+PH 가스 공급). 또한 이때, 밸브(243d, 243e)를 개방하여, 노즐(249a, 249b) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하도록 해도 된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
MS 가스 공급 유량: 0.001 내지 10slm
PH 가스 공급 유량: 0.0001 내지 2slm
MS 가스 및 PH 가스 공급 시간: 1 내지 1000분
N2 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0 내지 10slm
처리실(201) 내 온도(성막 온도): 300 내지 700℃
처리실(201) 내 압력(성막 압력): 1 내지 10000Pa
이 예시된다.
본 명세서에서의 「300 내지 700℃」와 같은 수치 범위의 표기는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어 「300 내지 700℃」란, 「300℃ 이상 700℃ 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지이다.
상술한 처리 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 MS 가스 및 PH 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 표면 상에 Si를 퇴적시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 상에, 막으로서, Si 함유막, 구체적으로는 도펀트로서의 P가 도핑된 Si막(이하, P 도프 Si막, 혹은 단순히 Si막이라고도 칭함)을 형성하는 것이 가능하게 된다.
원료 가스로서는, MS 가스 외에, 디실란(Si2H6) 가스, 트리실란(Si3H8) 가스, 테트라실란(Si4H10) 가스, 펜타실란(Si5H12) 가스, 헥사실란(Si6H14) 가스 등의 수소화규소 가스를 사용할 수 있다.
도펀트 가스로서는, PH 가스 외에, 아르신(AsH3) 가스 등의 V족 원소로서 비소(As)를 포함하는 가스를 사용할 수 있다. 또한, 도펀트 가스로서는, 디보란(B2H6) 가스, 트리클로로보란(BCl3) 가스 등의 III족 원소로서 붕소(B)를 포함하는 가스를 사용할 수 있다.
불활성 가스로서는, N2 가스 외에, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다. 이 점은, 후술하는 스텝 B에서도 마찬가지이다.
(애프터 퍼지 및 대기압 복귀)
웨이퍼(200) 상에의 Si막의 형성이 완료된 후, 밸브(243a, 243b)를 닫아, 처리실(201) 내에의 MS 가스 및 PH 가스의 공급을 각각 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 밸브(243d, 243e)를 개방하여, 노즐(249a, 249b) 각각으로부터 퍼지 가스로서의 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기구(231a)로부터 배기한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물 등이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드, 웨이퍼 디스차지)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 매니폴드(209)의 하단이 개구된다. 그리고, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가, 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출된다(보트 언로드). 보트 언로드 후에는 셔터(219s)가 이동되어, 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(220c)을 개재해서 셔터(219s)에 의해 시일된다(셔터 클로즈). 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 반응관(203)의 외부로 반출된 후, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
〔스텝 B〕
상술한 스텝 A를 행하면, 처리 용기의 내부, 예를 들어 반응관(203)의 내벽, 노즐(249a, 249b)의 표면, 보트(217)의 표면 등에, Si막 등의 박막을 포함하는 퇴적물이 부착된다. 즉, 이 박막을 포함하는 퇴적물이, 성막 온도로 가열된 처리실(201) 내의 부재의 표면 등에 부착된다. 그래서, 스텝 A가 종료된 후, 처리 용기 내를 클리닝하는 클리닝 레시피를 실행하는 스텝 B(CLN)를 실행한다.
(빈 보트 로드)
셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되어서, 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 그 후, 빈 보트(217), 즉, 웨이퍼(200)를 장전하고 있지 않은 보트(217)가, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내에 반입된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220b)을 개재해서 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내에의 보트(217)의 반입이 종료된 후, 처리실(201) 내가 원하는 압력으로 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다(압력 조정). 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도(제1 온도)로 되도록 히터(207)에 의해 가열된다(온도 조정). 이때, 처리실(201) 내의 부재, 즉, 반응관(203)의 내벽, 노즐(249a, 249b)의 표면, 보트(217)의 표면 등도 제1 온도로 가열된다. 또한, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전을 개시한다. 진공 펌프(246)의 가동, 처리실(201) 내의 가열, 보트(217)의 회전은, 적어도 후술하는 클리닝이 완료될 때까지의 동안은 계속해서 행하여진다. 또한, 보트(217)는 회전시키지 않아도 된다.
(클리닝)
처리실(201) 내의 압력 조정 및 온도 조정이 종료된 후, 웨이퍼(200)를 수용하고 있지 않은 가열된 상태의 처리실(201) 내에 F2 가스를 공급한다. 구체적으로는, 밸브(243c)를 개방하여 가스 공급관(232c) 내에 F2 가스를 흘린다. F2 가스는, MFC(241c)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급관(232a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때 동시에 밸브(243d, 243e)를 개방하여, 노즐(249a, 249b)을 통해서 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하도록 해도 된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
F2 가스 공급 유량: 0.5 내지 5slm
N2 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0 내지 20slm
각 가스 공급 시간: 1 내지 60분
처리실(201) 내 온도(제1 온도): 200 내지 400℃
처리실(201) 내 압력: 1333 내지 53329Pa
이 예시된다. 또한, 제1 온도는, 스텝 A에서의 처리 온도(성막 온도)보다도 낮은 온도로 하는 것이 바람직하다.
상술한 처리 조건 하에서 F2 가스를 처리실(201) 내에 공급함으로써, 열화학 반응(에칭 반응)을 생기게 하여, 처리실(201) 내의 부재의 표면, 예를 들어 반응관(203)의 내벽, 노즐(249a, 249b)의 표면, 보트(217)의 표면 등에 부착된 퇴적물을 제거하는 것이 가능하게 된다.
소정 시간이 경과하여, 퇴적물의 제거가 완료된 후, 밸브(243c)를 닫아, 처리실(201) 내에의 F2 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 상술한 스텝 A에서의 애프터 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내를 퍼지하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다.
그리고, 그때, 처리실(201) 내를 제1 온도에서 제2 온도까지 승온시킨다. 즉, 처리실(201) 내의 퍼지와 병행하여, 처리실(201) 내의 온도를, 제1 온도에서 제2 온도까지 상승시킨다. 이때, 처리실(201) 내의 부재, 즉, 반응관(203)의 내벽, 노즐(249a, 249b)의 표면, 보트(217)의 표면 등도 제2 온도까지 상승하게 된다. 이에 의해, 처리실(201) 내를, 제1 온도에서 제2 온도로 승온시킨 상태에서 퍼지할 수 있어, 처리실(201) 내에 잔류한 가스를 처리실(201) 내로부터 제거할 수 있는 것 외에, 처리실(201) 내에 부착되어 잔류한 클리닝 잔사나 잔류 불소 등을 탈리시켜, 처리실(201) 내로부터 제거하는 것이 가능하게 된다. 이하, 이 퍼지를 승온 퍼지라고도 칭한다. 또한, 제2 온도는, 스텝 A에서의 처리 온도(성막 온도)보다도 높은 온도로 하는 것이 바람직하다.
본 스텝(승온 퍼지)에서의 처리 조건으로서는,
N2 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 20 내지 50slm, 바람직하게는 30 내지 50slm
N2 가스 공급 시간: 1 내지 40분
승온 개시 시의 처리실(201) 내 온도(제1 온도): 200 내지 400℃
승온 종료 시의 처리실(201) 내 온도(제2 온도): 600 내지 800℃
처리실(201) 내 압력: 1 내지 101325Pa
이 예시된다.
처리실(201) 내의 온도가 제2 온도에 도달한 후, 처리실(201) 내의 온도를, 소정 시간 제2 온도로 유지한다. 즉, 처리실(201) 내의 퍼지와 병행하여, 처리실(201) 내의 온도를, 소정 시간 제2 온도로 유지한다. 이때, 처리실(201) 내의 부재, 즉, 반응관(203)의 내벽, 노즐(249a, 249b)의 표면, 보트(217)의 표면 등도 제2 온도로 유지되게 된다. 이에 의해, 처리실(201) 내를, 제2 온도로 가열한 상태에서 퍼지할 수 있어, 승온 퍼지에 의해 전부 제거할 수 없었던 잔류 가스를 처리실(201) 내로부터 제거할 수 있는 것 외에, 승온 퍼지에 의해 전부 제거할 수 없었던 처리실(201) 내에 부착되어 잔류한 클리닝 잔사나 잔류 불소 등을 탈리시켜, 처리실(201) 내로부터 제거하는 것이 가능하게 된다. 이하, 이 퍼지를 고온 퍼지라고도 칭한다.
본 스텝(고온 퍼지)에서의 처리 조건으로서는,
N2 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 20 내지 50slm, 바람직하게는 30 내지 50slm
N2 가스 공급 시간: 1 내지 40분
처리실(201) 내 온도(제2 온도): 600 내지 800℃
처리실(201) 내 압력: 1 내지 101325Pa
이 예시된다.
그 후, 처리실(201) 내를 제2 온도에서 스텝 A에서의 처리 온도(성막 온도)까지 강온시킨다. 강온 시에 있어서도 처리실(201) 내를 퍼지한 상태로 유지하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 고온 퍼지에 의해 전부 제거할 수 없었던 잔류 가스를 처리실(201) 내로부터 제거할 수 있는 것 외에, 고온 퍼지에 의해 전부 제거할 수 없었던 처리실(201) 내에 부착되어 잔류한 클리닝 잔사나 잔류 불소 등을 탈리시켜, 처리실(201) 내로부터 제거하는 것이 가능하게 된다. 이하, 이 퍼지를 강온 퍼지라고도 칭한다. 이때의 온도 조건 이외의 처리 조건은, 예를 들어 승온 퍼지나 고온 퍼지에서의 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다. 또한, 고온 퍼지에 의해, 잔류 가스나 클리닝 잔사나 잔류 불소 등의 제거가 완료된 경우에는, 강온 퍼지에서의 N2 가스 공급 유량을 승온 퍼지나 고온 퍼지에서의 N2 가스 공급 유량보다도 작게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해 가스 비용을 저감하는 것이 가능하게 된다.
또한, 적어도 승온 퍼지 및 고온 퍼지에서의 N2 가스 공급 유량은, 스텝 A의 애프터 퍼지에서의 N2 가스 공급 유량보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스텝 A의 애프터 퍼지에서의 N2 가스 공급 유량을 0.5 내지 10slm으로 한 경우, 승온 퍼지 및 고온 퍼지에서의 N2 가스 공급 유량을 20 내지 50slm으로 할 수 있다. 또한, 승온 퍼지, 고온 퍼지 및 강온 퍼지에서의 N2 가스 공급 유량을, 스텝 A의 애프터 퍼지에서의 N2 가스 공급 유량보다도 크게 하도록 해도 된다. 승온 퍼지, 고온 퍼지, 강온 퍼지에서의 N2 가스 공급 유량을, 애프터 퍼지에서의 N2 가스 공급 유량보다도 크게 함으로써, 특히 클리닝 잔사나 잔류 불소 등의 제거 효율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상술한 스텝 A에서의 처리 용기 내의 최대 온도와, 스텝 B에서의 처리 용기 내의 최대 온도는, 다른 온도로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 스텝 B에서의 처리 용기 내의 최대 온도는, 스텝 A에서의 처리 용기 내의 최대 온도보다도 높게 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 처리 용기 내의 클리닝을 효율적으로 진행시키는 것이 가능하게 된다.
클리닝 가스로서는, F2 가스 외에, 불화수소(HF) 가스, 불화질소(NF3) 가스, 불화염소(ClF3) 가스, 혹은 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있다. 또한, 클리닝 가스로서는, 이들 F 함유 가스에, 일산화질소(NO) 가스, 아산화질소(N2O) 가스 등의 산화질소계 가스를 첨가한 혼합 가스를 사용할 수 있다. 또한, 클리닝 가스로서는, F 함유 가스 외에, 염소(Cl2) 가스, 염화수소(HCl) 가스 등의 F 함유 가스 이외의 할로겐 함유 가스를 사용할 수 있다.
〔반복 공정〕
그 후, 스텝 A, B를 반복해서 행한다. 또한, 본 양태에서는, 스텝 A와 스텝 B를 반복해서 행할 때, 스텝 A를 1회 행하는 공정과, 스텝 B를 1회 행하는 공정을 교대로 반복해서 행한다. 즉, 스텝 A를 1회 행할 때마다 스텝 B를 행한다.
이때, 상술한 바와 같이, 스텝 B 종료 후에 스텝 A를 개시할 때까지의 시간(T2)을, 스텝 A 종료 후에 스텝 B를 개시할 때까지의 시간(T1) 이하로 한다(T2≤T1). 바람직하게는 시간(T2)을 시간(T1) 미만으로 한다(T2<T1). T1, T2에 대해서는, 각각 T2≤T1로 하는 한에 있어서 다양하게 설정 가능하지만, T2는, 1시간 미만의 시간, 바람직하게는 0.5시간 이하의 시간, 보다 바람직하게는 0.5시간 미만의 시간으로 설정하는 것이, 후술하는 효과를 얻는 데 있어서 바람직하다. T1, T2에 대해서는, 예를 들어 이하와 같은 시간을 적합하게 선택하는 것이 가능하다.
T1=1시간, T2=0.1시간
T1=2시간, T2=0.2시간
T1=3시간, T2=0.3시간
T1=4시간, T2=0.4시간
(3) 본 양태에 의한 효과
본 양태에 의하면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 스텝 A, B를 교대로 반복할 때, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 스텝 B 종료 후에 스텝 A를 개시할 때까지의 시간(T2)을, 스텝 A 종료 후에 스텝 B를 개시할 때까지의 시간(T1) 이하(T2≤T1)로 함으로써, 도 4의 (b)에 도시하는 참고예와 같이 T2>T1로 하는 경우보다도, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 Si막의 특성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 Si막의 막질을 향상시키고, 또한 막 두께의 제어성을 높이는 것이 가능하게 된다.
(b) 스텝 A, B를 교대로 반복할 때, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 스텝 B 종료 후에 스텝 A를 개시할 때까지의 시간(T2)을, 스텝 A 종료 후에 스텝 B를 개시할 때까지의 시간(T1) 이하(T2≤T1)로 함으로써, 도 4의 (b)에 도시하는 참고예와 같이 T2>T1로 하는 경우보다도, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 Si막의 특성의 재현성을 높이는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 Si막의 막질의 재현성, 및 막 두께의 재현성을 높이는 것이 가능하게 된다.
(c) 스텝 A, B를 교대로 반복할 때, 스텝 B 종료 후에 스텝 A를 개시할 때까지의 시간(T2)을, 스텝 A 종료 후에 스텝 B를 개시할 때까지의 시간(T1) 미만(T2<T1)으로 함으로써, 상술한 각종 효과가 보다 확실하게 얻어지게 된다.
(d) 스텝 B에서, 제1 온도를 스텝 A에서의 처리 온도(성막 온도)보다도 낮은 온도로 함으로써, F2 가스에 의한 처리 용기 내의 금속 부재의 부식에 의한 대미지나 석영 부재의 에칭에 의한 대미지를 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 스텝 B에서, 제2 온도를 스텝 A에서의 처리 온도(성막 온도)보다도 높은 온도로 함으로써, 처리 용기 내에 부착되어 잔류한 클리닝 잔사나 잔류 불소 등을 효과적으로 탈리시키는 것이 가능하게 된다.
(e) 스텝 B에서 처리 용기 내를 제1 온도에서 제2 온도까지 승온시킬 때, N2 가스를 처리 용기 내에 공급해서 처리 용기 내로부터 배기함으로써, 처리 용기 내를 승온시킴으로써 탈리시킨 클리닝 잔사나 잔류 불소 등을 처리실(201) 내로부터 효율적으로 제거하는 것이 가능하게 된다. 또한, 스텝 B에서, 처리 용기 내를 제2 온도로 소정 시간 유지할 때, N2 가스를 처리 용기 내에 공급해서 처리 용기 내로부터 배기함으로써, 처리 용기 내를 제2 온도로 유지함으로써 탈리시킨 클리닝 잔사나 잔류 불소 등을 처리실(201) 내로부터 효율적으로 제거하는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리 용기 내를 제1 온도에서 제2 온도까지 승온시킬 때, 즉, 승온 완료 시에 있어서, 모든 클리닝 잔사나 잔류 불소 등을 처리 용기 내로부터 제거할 수 있을 경우에는, 처리 용기 내를 제2 온도로 유지하는 것이 반드시 필요한 것은 아니며, 생략하도록 해도 된다.
(f) 본 양태에 의한 효과는, MS 가스 이외의 원료 가스를 사용하는 경우나, PH 가스 이외의 도펀트 가스를 사용하는 경우나, F2 가스 이외의 클리닝 가스를 사용하는 경우나, N2 가스 이외의 불활성 가스를 사용하는 경우에도 마찬가지로 얻을 수 있다.
(4) 변형예
본 양태에서의 기판 처리 시퀀스는, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다. 이들 변형예는 임의로 조합할 수 있다. 특별히 설명이 없는 한, 각 변형예의 각 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건은, 상술한 기판 처리 시퀀스의 각 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
(변형예 1)
스텝 A, B 외에, 웨이퍼(200)를 수용하고 있지 않은 가열된 상태의 처리 용기 내에 MS 가스, PH 가스 및 F2 가스 모두 공급하지 않고, 처리 용기 내가 가열된 상태를 유지하는 처리를 행하는 스텝 C를 또한 갖고 있어도 된다. 또한, 그러한 처리를 행하게 하도록 규정된 레시피(아이들링 레시피)를 실행하는 스텝 C를 또한 갖고 있어도 된다. 그리고, 스텝 A 종료 후, 스텝 B를 개시하기 전까지의 동안에, 스텝 C를 실시하도록 해도 된다. 즉, 스텝 A, C, B를 이 순으로 행하는 사이클을 반복하도록 해도 된다. 이 경우, 스텝 A 종료 후, 소정 시간 경과 후에 스텝 B가 개시됨으로써(T1을 소정의 길이의 시간으로 함으로써), T2≤T1로 하는 것이 용이하게 되어, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 보다 얻어지기 쉬워진다. 또한, 스텝 C를 행할 때는, 밸브(243d, 243e)를 개방하여, 노즐(249a, 249b) 각각으로부터 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하면서, 배기구(231a)로부터 배기하여, 처리실(201) 내를 가스 퍼지한 상태로 유지하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 처리실(201) 내의 분위기를 청정한 상태로 유지하는 것이 가능하게 된다. 이때의 N2 가스 공급 유량은, 승온 퍼지나 고온 퍼지에서의 N2 가스 공급 유량보다도 작게 하는 것이 바람직하며, 예를 들어 0.1 내지 2slm이 예시된다.
(변형예 2)
스텝 B 종료 후, 스텝 A를 개시할 때까지의 동안에, 상술한 변형예 1에서의 스텝 C를 불실시로 하도록 해도 된다. 예를 들어, 스텝 B 종료 직후에 스텝 A를 개시하도록 해도 된다. 즉, 스텝 B 종료 후, 스텝 A를 개시할 때까지의 시간(T2)을 실질적으로 0시간으로 하도록 해도 된다. T1, T2에 대해서는, T2≤T1로 하는 한에 있어서 다양하게 설정 가능한데, 예를 들어 이하와 같은 시간을 적합하게 선택하는 것이 가능하다.
T1=1시간, T2=0시간
T1=2시간, T2=0시간
T1=3시간, T2=0시간
T1=4시간, T2=0시간
본 변형예에서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, T2를 실질적으로 0시간으로 함으로써, 상술한 양태에 의해 얻어지는 각종 효과를 더욱 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, 스텝 A, C, B를 이 순으로 행하는 사이클의 사이클 타임을 단축시켜, 기판 처리의 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(변형예 3)
스텝 A 종료 후, 스텝 B를 개시할 때까지의 동안에, 상술한 변형예 1에서의 스텝 C를 불실시로 하도록 해도 된다. 예를 들어, 스텝 B 종료 직후에 스텝 A를 개시할 경우에는, 스텝 A 종료 직후에 스텝 B를 개시하도록 해도 된다. 즉, 이하에 기재한 바와 같이, 스텝 B 종료 후, 스텝 A를 개시할 때까지의 시간(T2)을 실질적으로 0시간으로 하고, 나아가, 스텝 A 종료 후, 스텝 B를 개시할 때까지의 시간(T1)을 실질적으로 0시간으로 하도록 해도 된다.
T1=0시간, T2=0시간
본 변형예에서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, T1, T2를 모두 실질적으로 0시간으로 함으로써, 스텝 A, B를 이 순으로 행하는 사이클의 사이클 타임을 더욱 단축시켜, 기판 처리의 생산성을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(변형예 4)
스텝 A와 스텝 B를 반복해서 행할 때, 스텝 A를 복수회 행하는 공정과, 스텝 B를 1회 행하는 공정을 교대로 반복해서 행하도록 해도 된다. 즉, 스텝 A를 복수회 행할 때마다 스텝 B를 행하도록 해도 된다. 이와 같이 해도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 스텝 B의 실시 빈도를 적정하게 저감시킴으로써, 가스 비용의 증가를 억제하고, 또한 기판 처리의 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
<본 개시의 다른 양태>
이상, 본 개시의 양태를 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 개시는 상술한 양태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
상술한 양태에 있어서, 각 처리에 사용되는 레시피는, 처리 내용에 따라 개별로 준비하여, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 통해서 기억 장치(121c) 내에 저장해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 각 처리를 개시할 때, CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서, 처리 내용에 따라 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 1대의 기판 처리 장치에서 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 막을 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 부담을 저감할 수 있어, 조작 미스를 회피하면서, 각 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 레시피는, 새롭게 작성하는 경우에 한하지 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 통해서 기판 처리 장치에 인스톨해도 된다. 또한, 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여, 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 직접 변경해도 된다.
상술한 양태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 배치식 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 매엽식 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 양태에서는, 핫월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 콜드월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도 적합하게 적용할 수 있다.
이러한 기판 처리 장치를 사용하는 경우에도, 상술한 양태와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에서 각 처리를 행할 수 있고, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 양태는 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 이때의 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 양태의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
<본 개시의 바람직한 형태>
이하, 바람직한 양태에 대해서 부기한다.
(부기 1)
본 개시의 일 양태에 의하면,
(a) 기판을 수용한 가열된 상태의 처리 용기 내에 처리 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 프로세스 레시피를 실행하는 공정과,
(b) 상기 기판을 수용하고 있지 않은 가열된 상태의 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 클리닝 레시피를 실행하는 공정
을 반복해서 행하는 공정을 갖고,
(b) 종료 후에 (a)를 개시할 때까지의 시간을, (a) 종료 후에 (b)를 개시할 때까지의 시간 이하로 하는 반도체 장치의 제조 방법, 또는 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기 2)
부기 1에 기재된 방법이며,
(c) 상기 기판을 수용하고 있지 않은 가열된 상태의 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스 및 상기 클리닝 가스 모두 공급하지 않고, 상기 처리 용기 내가 가열된 상태를 유지하는(레시피를 실행하는) 공정을 더 갖고,
(b) 종료 후, (a)를 개시할 때까지의 동안에 (c)를 불실시로 한다.
(부기 3)
부기 2에 기재된 방법이며,
(a) 종료 후, (b)를 개시할 때까지의 동안에 (c)를 실시한다.
(부기 4)
부기 2에 기재된 방법이며,
(a) 종료 후, (b)를 개시할 때까지의 동안에 (c)를 불실시로 한다.
(부기 5)
부기 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(b) 종료 직후에 (a)를 개시한다.
(부기 6)
부기 5에 기재된 방법이며,
(a) 종료 후, 소정 시간 경과 후에 (b)를 개시한다.
(부기 7)
부기 5에 기재된 방법이며,
(a) 종료 직후에 (b)를 개시한다.
(부기 8)
부기 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(b) 종료 후, (a)를 개시할 때까지의 시간을 0시간으로 한다.
(부기 9)
부기 8에 기재된 방법이며,
(a) 종료 후, (b)를 개시할 때까지의 시간을 0시간으로 한다.
(부기 10)
부기 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(a)에서의 상기 처리 용기 내의 최대 온도와, (b)에서의 상기 처리 용기 내의 최대 온도는 다르다.
(부기 11)
부기 10에 기재된 방법이며,
(b)에서의 상기 처리 용기 내의 최대 온도는, (a)에서의 상기 처리 용기 내의 최대 온도보다도 높다.
(부기 12)
부기 10 또는 11에 기재된 방법이며,
(b)는,
(b1) 제1 온도로 한 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스를 공급하는 공정과,
(b2) 상기 처리 용기 내를 상기 제1 온도에서 제2 온도까지 승온시키는 공정과,
(b3) 상기 처리 용기 내를 상기 제2 온도에서 (a)에서의 처리 온도까지 강온시키는 공정
을 갖는다. 바람직하게는, (b2)에서는, 상기 처리 용기 내를 제2 온도까지 승온시킨 후, 상기 처리 용기 내를 제2 온도로 소정 시간 유지한다.
(부기 13)
부기 12에 기재된 방법이며,
상기 제1 온도는 (a)에서의 상기 처리 온도보다도 낮고, 상기 제2 온도는 (a)에서의 상기 처리 온도보다도 높다.
(부기 14)
부기 12 또는 13에 기재된 방법이며,
(b2)에서는, 불활성 가스를 상기 처리 용기 내에 공급해서 상기 처리 용기 내로부터 배기한다. 또한, (b3)에서는, 불활성 가스를 상기 처리 용기 내에 공급해서 상기 처리 용기 내로부터 배기한다.
(부기 15)
부기 1 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
상기 클리닝 가스는 할로겐 함유 가스이다. 상기 할로겐 함유 가스는 불소 함유 가스이다.
(부기 16)
부기 1 내지 15 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(a)에서는, 상기 기판 상에 막을 형성하는 처리를 행한다. 상기 막은 실리콘 함유막이다. 상기 실리콘 함유막은 실리콘막이다. 상기 실리콘막은 도펀트가 도핑된 실리콘막이다.
(부기 17)
부기 1 내지 16 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(a)와 (b)를 반복해서 행하는 공정에서는, (a)를 1회 행하는 공정과, (b)를 1회 행하는 공정을 교대로 반복해서 행한다. 즉, (a)를 1회 행할 때마다 (b)를 행한다.
(부기 18)
부기 1 내지 16 중 어느 한 항에 기재된 방법이며,
(a)와 (b)를 반복해서 행하는 공정에서는, (a)를 복수회 행하는 공정과, (b)를 1회 행하는 공정을 교대로 반복해서 행한다. 즉, (a)를 복수회 행할 때마다 (b)를 행한다.
(부기 19)
본 개시의 다른 양태에 의하면,
기판이 처리되는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내를 가열하는 히터와,
상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급계와,
부기 1의 각 처리(각 공정)를 행하게 하도록, 상기 히터, 상기 처리 가스 공급계 및 상기 클리닝 가스 공급계를 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 20)
본 개시의 또 다른 양태에 의하면,
부기 1의 각 수순(각 공정)을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램, 또는 해당 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
200: 웨이퍼(기판)
201: 처리실

Claims (20)

  1. (a) 기판을 수용한 가열된 상태의 처리 용기 내에 처리 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 프로세스 레시피를 실행하는 공정과,
    (b) 상기 기판을 수용하고 있지 않은 가열된 상태의 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 클리닝 레시피를 실행하는 공정
    을 반복해서 행하는 공정을 갖고,
    (b) 종료 후에 (a)를 개시할 때까지의 시간을, (a) 종료 후에 (b)를 개시할 때까지의 시간 이하로 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, (c) 상기 기판을 수용하고 있지 않은 가열된 상태의 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스 및 상기 클리닝 가스 모두 공급하지 않고, 상기 처리 용기 내가 가열된 상태를 유지하는 공정을 더 갖고,
    (b) 종료 후, (a)를 개시할 때까지의 동안에 (c)를 불실시로 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, (a) 종료 후, (b)를 개시할 때까지의 동안에 (c)를 실시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서, (a) 종료 후, (b)를 개시할 때까지의 동안에 (c)를 불실시로 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, (b) 종료 직후에 (a)를 개시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, (a) 종료 후, 소정 시간 경과 후에 (b)를 개시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서, (a) 종료 직후에 (b)를 개시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, (b) 종료 후, (a)를 개시할 때까지의 시간을 0시간으로 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, (a) 종료 후, (b)를 개시할 때까지의 시간을 0시간으로 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, (a)에서의 상기 처리 용기 내의 최대 온도와, (b)에서의 상기 처리 용기 내의 최대 온도는 다른, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, (b)에서의 상기 처리 용기 내의 최대 온도는, (a)에서의 상기 처리 용기 내의 최대 온도보다도 높은, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, (b)는,
    (b1) 제1 온도로 한 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스를 공급하는 공정과,
    (b2) 상기 처리 용기 내를 상기 제1 온도에서 제2 온도까지 승온시키는 공정과,
    (b3) 상기 처리 용기 내를 상기 제2 온도에서 (a)에서의 처리 온도까지 강온시키는 공정
    을 갖는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 온도는 (a)에서의 상기 처리 온도보다도 낮고, 상기 제2 온도는 (a)에서의 상기 처리 온도보다도 높은, 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, (b2)에서는, 불활성 가스를 상기 처리 용기 내에 공급해서 상기 처리 용기 내로부터 배기하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클리닝 가스는 할로겐 함유 가스인, 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, (a)에서는, 상기 기판 상에 막을 형성하는 처리를 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, (a)와 (b)를 반복해서 행하는 공정에서는, (a)를 1회 행하는 공정과, (b)를 1회 행하는 공정을 교대로 반복해서 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, (a)와 (b)를 반복해서 행하는 공정에서는, (a)를 복수회 행하는 공정과, (b)를 1회 행하는 공정을 교대로 반복해서 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 기판이 처리되는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내를 가열하는 히터와,
    상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
    상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급계와,
    (a) 기판을 수용한 가열된 상태의 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 프로세스 레시피를 실행하는 처리와, (b) 상기 기판을 수용하고 있지 않은 가열된 상태의 상기 처리 용기 내에 상기 클리닝 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 클리닝 레시피를 실행하는 처리를 반복해서 행하게 하고, (b) 종료 후에 (a)를 개시할 때까지의 시간을, (a) 종료 후에 (b)를 개시할 때까지의 시간 이하로 하도록, 상기 히터, 상기 처리 가스 공급계 및 상기 클리닝 가스 공급계를 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
  20. (a) 기판을 수용한 가열된 상태의 처리 용기 내에 처리 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 프로세스 레시피를 실행하는 수순과,
    (b) 상기 기판을 수용하고 있지 않은 가열된 상태의 상기 처리 용기 내에 클리닝 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내를 클리닝하는 클리닝 레시피를 실행하는 수순
    을 반복해서 행하는 수순과,
    (b) 종료 후에 (a)를 개시할 때까지의 시간을, (a) 종료 후에 (b)를 개시할 때까지의 시간 이하로 하는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램.
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