KR20230036153A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 플라즈마 생성 장치 및 프로그램 - Google Patents

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

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KR20230036153A
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plasma
coil
substrate
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츠요시 타케다
다이스케 하라
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

기판을 처리하는 처리실; 처리실 내에 대하여 처리 가스를 공급하는 가스 공급계; 처리실의 내부에 돌출하도록 설치되고, 코일과 절연 부재를 포함해서 구성되고, 처리실 내에서 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부; 및 코일과 절연 부재의 간극 거리를 조정하는 것이 가능한 조정 기구를 구비하는 구성이 제공된다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 플라즈마 생성 장치
본 개시(開示)는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 플라즈마 생성 장치에 관한 것이다.
대규모 집적 회로(Large Scale Integrated Circuit), DRAM(Dynamic Random Access Memory), Flash Memory 등으로 대표되는 반도체 장치는 고집적화에 따라 회로 패턴의 미세화가 추진되고 있다. 반도체 장치의 제조 공정에서는 미세화를 실현하는 처리로서 플라즈마를 이용한 처리가 수행되고 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).
1. 일본 특개 2015-092533호 공보
반도체 장치의 제조 공정에서는 반도체 기판(이하, 단순히 「기판」이라고도 부른다)에 대하여 소정의 가스를 공급하여 프로세스 처리를 수행하지만, 그 기판의 면내를 균일하게 처리하는 것이 요구된다. 그런데 미세화에 따른 기판 표면적의 증가에 따라, 활성화된 가스가 기판 면내에 균일하게 공급되지 않는 경우가 있다. 이러한 경우, 기판 면내에 균일한 막의 형성이 곤란해질 우려가 있다.
본 개시는 기판 면내에 균일한 막의 형성을 수행하는 것을 가능하게 하는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 형태에 따르면, 기판을 처리하는 처리실; 상기 처리실 내에 대하여 처리 가스를 공급하는 가스 공급계; 상기 처리실의 내부에 돌출하도록 설치되고, 코일과 절연 부재를 포함해서 구성되고, 상기 처리실 내에서 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부; 및 상기 코일과 상기 절연 부재의 간극 거리를 조정하는 것이 가능한 조정 기구를 구비하는 구성이 제공된다.
본 개시에 따른 기술에 따르면, 기판 면내에 균일한 막의 형성을 수행하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 개시의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도.
도 2는 본 개시의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 절연 부재와 코일의 조합 형태의 모식도.
도 3은 본 개시의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서의 고주파 전력의 투입 효율 특성을 도시하는 그래프.
도 4는 본 개시의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도.
도 5는 본 개시의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 흐름도.
도 6은 본 개시의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 시퀀스 예.
도 7은 본 개시의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도.
도 8은 본 개시의 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서 설명한다.
<제1 실시 형태>
이하, 본 개시의 제1 실시 형태를 도면에 입각해서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
우선 본 개시의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 구성에 대해서 설명한다. 기판 처리 장치(100)는 예컨대 절연막 형성 유닛이며, 도 1에 도시하는 바와 같이 매엽식(枚葉式) 기판 처리 장치로서 구성된다.
(처리 용기)
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는 처리 용기(202)를 구비한다. 처리 용기(202)는 예컨대 수평 단면이 원형이며, 편평한 밀폐 용기로서 구성된다. 또한 처리 용기(202)는 예컨대 알루미늄(Al)이나 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료 또는 석영이나 알루미나 등의 절연 부재에 의해 구성된다. 처리 용기(202) 내에는 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 처리하는 처리실(201)과, 그 하방(下方)에 위치하는 이재실(203)이 형성된다. 처리 용기(202)는 주로 덮개(231)와 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b)와, 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b) 사이에 설치된 칸막이 판(204)으로 구성된다. 또한 덮개(231)와 상부 용기(202a)와 칸막이 판(204)과 후술하는 제2 가스 분산판 유닛(235b)과 후술하는 플라즈마 유닛(270a)에 둘러싸인 공간을 처리실(201)이라고 부르고, 하부 용기(202b)에 둘러싸인 공간을 이재실(203)이라고 부른다.
처리 용기(202)의 외측에는 후술하는 히터(213)로부터의 복사열이나 후술하는 코일(253a)로부터 방사되는 전자파 등을 차폐하기 위해서, 접지(接地)된 원통 형상의 차폐판(280)이 배치된다.
하부 용기(202b)의 측면에는 게이트 밸브(1490)에 인접한 기판 반입출구(1480)가 설치되고, 웨이퍼(200)는 기판 반입출구(1480)를 개재하여 미도시의 반송실 사이를 이동한다. 하부 용기(202b)의 저부(底部)에는 리프트 핀(207)이 복수 설치된다. 또한 하부 용기(202b)는 접지된다.
처리실(201)에는 웨이퍼(200)를 지지하는 기판 지지부(210)가 설치된다. 기판 지지부(210)는 웨이퍼(200)를 재치하는 기판 재치면(211)과, 기판 재치면(211)을 표면에 가지는 기판 재치대(212)와, 기판 재치대(212)에 내포된 가열부로서의 히터(213)와, 마찬가지로 기판 재치대(212)에 내포된 서셉터 전극(256)을 주로 포함한다. 기판 재치대(212)에는 리프트 핀(207)이 관통하는 관통공(214)이 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 설치된다.
서셉터 전극(256)에는 바이어스 조정기(257)가 접속되고, 서셉터 전극(256)의 전위를 조정 가능하도록 구성된다. 바이어스 조정기(257)는 후술하는 컨트롤러(260)로 서셉터 전극(256)의 전위를 조정하도록 구성된다.
기판 재치대(212)는 샤프트(217)에 의해 지지된다. 샤프트(217)는 하부 용기(202b)의 저부를 관통하고, 또한 하부 용기(202b)의 외부에서 승강 기구(218)에 접속된다. 승강 기구(218)를 작동시켜서 샤프트(217) 및 기판 재치대(212)를 승강시키는 것에 의해 기판 재치면(211) 상에 재치되는 웨이퍼(200)를 승강시키는 것이 가능하도록 이루어진다. 또한 샤프트(217) 하단부의 주위는 벨로즈(219)에 의해 피복되고, 처리실(201)은 기밀이 보지(保持)된다. 기판 재치대(212)는 웨이퍼(200) 반송 시에는 도 1 중에 파선으로 나타내는 웨이퍼 이재 위치까지 하강하고, 웨이퍼(200) 처리 시에는 도 1에 도시한 처리 위치(웨이퍼 처리 위치)까지 상승한다. 구체적으로는 기판 재치대(212)를 웨이퍼 이재 위치까지 하강시켰을 때에는 리프트 핀(207)의 상단부가 관통공(214)을 통해서 기판 재치면(211)의 상면으로부터 돌출하고, 리프트 핀(207)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 기판 재치대(212)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때에는 리프트 핀(207)은 기판 재치면(211)의 상면으로부터 매몰하고, 기판 재치면(211)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 리프트 핀(207)은 웨이퍼(200)와 직접 접촉하기 때문에 예컨대 석영이나 알루미나나 탄화 규소 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
(배기계)
하부 용기(202b)의 측부에는 처리실(201) 및 이재실(203)의 분위기를 배기하는 배기구(221)가 설치된다. 배기구(221)에는 배기관(224)이 접속되고, 배기관(224)에는 처리실(201)을 소정의 압력으로 제어하는 APC(Auto Pressure Controller) 등의 압력 조정기(227)와 진공 펌프(223)가 순서대로 직렬로 접속된다.
(가스 도입구)
칸막이 판(204)의 측부에는 처리실(201)에 각종 가스를 공급하기 위한 제1 가스 공급부인 제1 가스 도입구(241a)가 설치된다. 또한 처리실(201)의 상부에는 처리실(201)에 각종 가스를 공급하기 위한 제2 가스 공급부인 제2 가스 도입구(241b)가 설치된다.
(가스 공급계)
제1 가스 도입구(241a)에는 제1 가스 공급관(150a)이 접속된다. 제1 가스 공급관(150a)에는 제1 처리 가스 공급관(113)과 퍼지 가스 공급관(133a)이 접속되고, 후술하는 제1 처리 가스와 퍼지 가스가 공급되도록 이루어진다. 제2 가스 도입구(241b)에는 제2 가스 공급관(150b)이 접속된다. 제2 가스 공급관(150b)에는 제2 처리 가스 공급관(123)과 퍼지 가스 공급관(133b)이 접속되고, 후술하는 제2 처리 가스와 퍼지 가스가 공급되도록 이루어진다.
(제1 처리 가스 공급계)
제1 처리 가스 공급관(113) 상에는 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(115) 및 밸브(116)가 설치되고, 이것들에 의해 제1 처리 가스 공급계가 구성된다. 또한 제1 처리 가스원을 제1 처리 가스 공급계에 포함시켜서 구성해도 좋다. 또한 처리 가스 원료가 액체, 고체인 경우에는 기화기가 설치되어도 좋다.
(제2 처리 가스 공급계)
제2 처리 가스 공급관(123) 상에는 MFC(125) 및 밸브(126)가 설치되고, 이것들에 의해 제2 처리 가스 공급계가 구성된다. 또한 제2 처리 가스원을 제2 처리 가스 공급계에 포함시켜서 구성해도 좋다.
(퍼지 가스 공급계)
퍼지 가스 공급관(133a) 상에는 MFC(135a) 및 밸브(136a)가 설치되고, 이것들에 의해 하나의 퍼지 가스 공급계가 구성된다. 또한 퍼지 가스 공급관(133b) 상에는 MFC(135b) 및 밸브(136b)가 설치되고, 이것들에 의해 다른 하나의 퍼지 가스 공급계가 구성된다. 즉 퍼지 가스 공급계로서는 퍼지 가스 공급관(133a)과 MFC(135a)와 밸브(136a)로 이루어지는 계통과, 퍼지 가스 공급관(133b)과 MFC(135b)와 밸브(136b)로 이루어지는 계의 두 계통이 설치된다. 또한 퍼지 가스원을 퍼지 가스 공급계에 포함시켜서 구성해도 좋다.
(가스 분산 유닛)
제1 가스 도입구(241a)에는 가스를 분산시키는 기구로서의 제1 가스 분산 유닛(235a)이 접속된다. 제1 가스 분산 유닛(235a)은 제1 버퍼실(232a)과 복수의 제1 분산공(234a)으로 이루어지는 링 형상의 형상을 포함하고, 칸막이 판(204)과 인접하게 배치된다. 제1 가스 도입구(241a)로부터 도입되는 제1 처리 가스와 퍼지 가스는 제1 가스 분산 유닛(235a)의 제1 버퍼실(232a)에 공급되고, 복수의 제1 분산공(234a)을 개재하여 처리실(201)에 공급된다. 마찬가지로 제2 가스 도입구(241b)에는 가스를 분산시키는 기구로서의 제2 가스 분산 유닛(235b)이 접속된다. 제2 가스 분산 유닛(235b)은 제2 버퍼실(232b)과 복수의 제2 분산공(234b)으로 이루어지는 링 형상의 형상을 포함하고, 덮개(231)와 후술하는 플라즈마 유닛(270a) 사이에 배치된다. 제2 가스 도입구(241b)로부터 도입되는 제2 처리 가스와 퍼지 가스는 제2 가스 분산 유닛(235b)의 제2 버퍼실(232b)에 공급되고, 복수의 제2 분산공(234b)을 개재하여 처리실(201)에 공급된다.
(플라즈마 유닛)
상부 용기(202a)의 상부에는 처리실(201)의 내측에 일부 돌출된 플라즈마 유닛(플라즈마 생성부)(270a)이 배치된다. 플라즈마 유닛(270a)은 대좌(臺座)(272)에 고정된 절연 부재(271a)와, 절연 부재(271a)의 근방에 배치되는 코일(253a)과, 코일(253a)의 상방측(上方側)을 피복하도록 배치되는 제1 전자파 쉴드(254a) 및 제2 전자파 쉴드(255a)와, 코일(253a)의 양단을 수지 재료 등의 절연 재료로 고정해서 보강한 보강 부재(고정 부재)(258a)와, 제1 전자파 쉴드(254a)에 고정되어 회전하면서 상하하는 축을 포함하는 마이크로미터[코일(253a)을 상하로 이동시키는 이동 기구(이동부)](259a)를 포함해서 구성된다.
절연 부재(271a)는 석영이나 알루미나 등의 절연 재료에 의해 형성되고, 처리실(201)의 상부에서 그 처리실(201)의 내부를 향하여 돌출하도록 설치된다. 처리실(201)의 내측에 돌출하도록 배치된 절연 부재(271a)의 부분은 반구 형상 또는 반장구(半長球) 형상을 구성하는 곡면을 가진다. 또한 절연 부재(271a)의 내외의 분위기는 진공 씰로 격리된다. 또한 절연 부재(271a)의 지름은 처리실(201)의 지름보다 작게 구성된다. 바람직하게는 기판 재치대(212)의 지름보다 작게 구성된다.
코일(253a)은 도전성의 금속 파이프로 이루어지고, 수평 방향(도면 중의 깊이 방향)으로 연장하는 스파이럴 형상의 부분을 포함해서 구성된다. 스파이럴 형상은 예컨대 1.5권회(卷回)의 원 형상으로 형성되고, 그 측부와 저부가 절연 부재(271a)의 곡면에 따르도록 설치된다. 즉 코일(253a)의 형상은 절연 부재(271a)의 곡면을 따른 형태의 곡면 및 곡률을 포함하도록 형성된다.
또한 코일(253a)은 1.5권회의 스파이럴 형상에 한정되지 않고, 예컨대 0.5권회나 2.5권회나 3.5권회의 스파이럴 형상을 가지는 것이어도 좋다. 또한 타원 형상의 스파이럴 형상이어도 좋고, 원 형상과 타원 형상이 조합된 형상이어도 좋다. 또한 절연 부재(271a)의 저부는 반원구 형상으로 한정되지 않고, 예컨대 반장구 형상이어도 좋다. 이들의 조합 예를 도 2에 도시한다. 도 2의 (a)는 1.5권회 원 형상의 코일과 반구 형상의 절연 부재, 도 2의 (b)는 1.5권회 타원 형상의 코일과 반구 형상의 절연 부재, 도 2의 (c)는 1권회 타원 형상 및 0.5권회 원 형상의 코일과 반구 형상의 절연 부재, 도 2의 (d)는 1.5권회 원 형상 코일의 전극과 반장구 형상의 절연 부재, 도 2의 (e)는 1.5권회 타원 형상의 코일과 반장구 형상의 절연 부재, 도 2의 (f)는 1권회 타원 형상 및 0.5권회 원 형상의 코일과 반장구 형상의 절연 부재, 도 2의 (g)는 0.5권회 원 형상의 코일과 반구 형상의 절연 부재, 도 2의 (h)는 0.5권회 타원 형상의 코일과 반구 형상의 절연 부재, 도 2의 (i)는 0.5권회 원 형상 코일의 전극과 반장구 형상의 절연 부재, 도 2의 (j)는 0.5권회 타원 형상의 코일과 반장구 형상의 절연 부재라는 조합을 각각 나타낸다. 즉 코일(253a)은 적어도 0.5권회 이상의 스파이럴 형상을 가지는 것이라면 좋다. 또한 도 2의 (g) 내지 도 2의 (j)의 코일 형상은 모두 단순히 U자 형상의 코일이다.
코일(253a)에는 그 일단(一端)에 정합기(251) 및 고주파 전원(252)이 접속되고, 타단(他端)이 접지부에 접속된다. 접지부에는 제1 전자파 쉴드(254a) 및 제2 전자파 쉴드(255a)도 접속된다. 그리고 고주파 전원(252)으로부터의 고주파 전력은 정합기(251)에 접속된 코일(253a)의 일단과, 코일(253a)의 타단, 제1 전자파 쉴드(254a) 및 제2 전자파 쉴드(255a)가 접속된 접지부 사이에 공급되도록 이루어진다.
제1 전자파 쉴드(254a) 및 제2 전자파 쉴드(255a)는 도전성의 금속판으로 이루어지고, 원통체 또는 직방체의 형상으로 형성된다. 즉 제1 전자파 쉴드(254a) 및 제2 전자파 쉴드(255a)를 포함하는 것에 의해, 플라즈마 유닛(270a)은 도전성의 금속판에 의해 구성되는 원통체 또는 직방체에 의해 쉴드 된다.
이상의 구성의 플라즈마 유닛(270a)에 따르면, 처리실(201)에 처리 가스(특히, 후술하는 제2 처리 가스인 반응 가스)를 공급하면, 코일(253a)이 만드는 교류 자장에 유도되어 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, 약칭: ICP)가 생성된다. 즉 플라즈마 유닛(270a)은 처리실(201) 내에서 처리 가스의 플라즈마를 생성하도록 구성된다. 플라즈마를 생성하는 데 있어서 플라즈마 유닛(270a)은 처리실(201)의 내측에 일부가 돌출하도록 설치된다. 그렇기 때문에 코일(253a)로부터 발하는 전자장과 결합(교차)하는 플라즈마의 비율(영역)이 증가하고, 플라즈마의 고주파 전력의 투입 효율이 오른다. 그 결과로서 플라즈마 유닛(270a)에 의한 플라즈마의 생성 효율이 향상하게 된다.
또한 플라즈마 유닛(270a)의 코일(253a)은 고주파 전원(252)으로부터의 고주파 전력이 공급되면, 줄 열(Joule heat)의 발생에 의해 저항치가 서서히 높아지고, 임피던스 정합을 취하려고 하는 정합기(251)가 불안정해질 우려가 발생한다. 그렇기 때문에 코일(253a)은 그것들의 저항값이 일정해지도록 물이나 공기 등으로 냉각하고, 그것들의 온도의 안정화를 도모해도 좋다.
(조정 기구)
플라즈마 유닛(270a)이 포함하는 마이크로미터(259a)의 축은, 도시하지 않는 베어링을 개재하여 보강 부재(고정 부재)(258a)에 고정된다. 그리고 마이크로미터(259a)를 회전시키는 것에 의해 보강 부재(258a)와 코일(253a)은 이것들이 일체로 상하 방향으로 이동하도록 구성된다. 이에 의해 코일(253a)은 절연 부재(271a)와의 간극 거리(273a)가 조정된다. 더욱 구체적으로는 마이크로미터(259a)의 회전에 의해 코일(253a)을 절연 부재(271a)로부터 멀리해서 간극 거리(273a)를 크게 하거나 또는 코일(253a)을 절연 부재(271a)에 근접시켜서 간극 거리(273a)를 작게 할 수 있다. 즉 마이크로미터(259a) 및 보강 부재(258a)는 코일(253a)과 절연 부재(271a)의 간극 거리(273a)를 조정하는 것이 가능한 조정 기구로서 기능하도록 구성된다. 또한 조정 기구는 코일(253a)과 절연 부재(271a)의 간극 거리(273a)를 조정하는 것이 가능하면, 마이크로미터(259a)와 보강 부재(258a)를 포함하는 구성이 아니라 다른 구성의 것이어도 좋다. 또한 플라즈마 유닛(플라즈마 생성부)(270a)과 조정 기구에 의해 플라즈마 생성 장치가 구성된다. 여기서 간극 거리(273a)는 적어도 코일(253a)의 선단(先端)과 절연 부재(271a)의 선단의 거리를 의미한다. 또한 코일(253a)과 절연 부재(271a)의 간극 거리(273a)의 조정은, 후술하는 성막 처리 전, 성막 처리 중 및 성막 처리 후 중 적어도 어느 하나에서 수행하도록 하면 좋다.
플라즈마 유닛(270a)은 절연 부재(271a)에 면하는 코일(253a)의 표면적이 크면 클수록 플라즈마의 생성 효율이 향상된다. 또한 절연 부재(271a)가 반구 형상 또는 반장구 형상의 곡면을 포함하고, 이것과 병행하도록 코일(253a)도 절연 부재(271a)의 곡면을 따른 형태의 곡면 및 곡률을 포함하면 플라즈마의 생성 효율을 한층 더 높일 수 있다. 이러한 경우에서 코일(253a)과 절연 부재(271a)의 간극 거리(273a)에 따라서는 플라즈마 유닛(270a)에 의한 플라즈마의 생성 효율을 가변시킬 수 있게 된다.
도 3에 고주파 전력의 투입 효율 특성을 도시한다. 간극 거리(273a)가 0mm 내지 5mm인 경우(구체적으로는 간극 거리인 갭이 0mm, 2.5mm, 5mm의 각각의 경우)에서, 같은 고주파 전력으로의 비교로부터 그 투입 효율의 차이가 크다는 것을 알 수 있다. 예컨대 간극 거리(273a)가 짧아질수록(0mm에 근접할수록) 고주파 전력의 투입 효율은 향상되고, 0mm인 경우에 최대 투입 효율을 얻을 수 있다. 이러한 고주파 전력의 투입 효율의 향상은 고밀도의 플라즈마를 실현하는 것으로 이어진다. 한편, 고주파 전력의 투입 효율을 저하시키면, 저밀도의 플라즈마를 실현하는 것이 가능해진다.
따라서 코일(253a)과 절연 부재(271a)의 간극 거리(273a)를 마이크로미터(259a)로 조정하는 것에 의해, 플라즈마 유닛(270a)에 의한 플라즈마의 생성 효율을 제어하고, 이에 의해 플라즈마의 밀도나 확산 등을 제어할 수 있다. 즉 조정 기구로서의 마이크로미터(259a) 및 보강 부재(258a)는 플라즈마의 분포를 제어하기 위해서 코일(253a)과 절연 부재(271a)의 간극 거리(273a)를 조정하는 것이 가능하도록 구성된다.
(제어부)
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는 기판 처리 장치(100)의 각(各) 부(部)의 동작을 제어하는 컨트롤러(260)를 포함한다.
컨트롤러(260)의 개략 구성을 도 4에 도시한다. 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(260)는 CPU(Central Processing Unit)(260a), RAM(Random Access Memory)(260b), 기억 장치(260c), I/O 포트(260d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(260b), 기억 장치(260c), I/O 포트(260d)는 내부 버스(260e)를 개재하여 CPU(260a)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(260)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(261)나, 외부 기억 장치(262), 수신부(285) 등이 접속 가능하도록 구성된다.
기억 장치(260c)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(260c) 내에는 기판 처리 장치(100)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피, 웨이퍼(200)로의 처리에 이용하는 프로세스 레시피를 설정할 때까지의 과정에서 발생하는 연산 데이터나 처리 데이터 등이 판독 가능하도록 격납된다. 또한 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(260)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로그램 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 사용한 경우는 프로그램 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다. 또한 RAM(260b)은 CPU(260a)에 의해 판독된 프로그램, 연산 데이터, 처리 데이터 등의 데이터가 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(260d)는 게이트 밸브(1490), 승강 기구(218), 히터(213), 압력 조정기(227), 진공 펌프(223), 정합기(251), 고주파 전원(252), MFC(115, 125, 135a, 135b), 밸브(116, 126, 136a, 136b), 바이어스 조정기(257) 등에 접속된다.
연산부로서의 CPU(260a)는 기억 장치(260c)로부터의 제어 프로그램을 판독해서 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(261)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(260c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 또한 수신부(285)로부터 입력된 설정값과, 기억 장치(260c)에 기억된 프로세스 레시피나 제어 데이터를 비교 및 연산하여 연산 데이터를 산출 가능하도록 구성된다. 또한 연산 데이터로부터 대응하는 처리 데이터(프로세스 레시피)의 결정 처리 등을 실행 가능하도록 구성된다. 그리고 CPU(260a)는 판독된 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 게이트 밸브(1490)의 개폐 동작, 승강 기구(218)의 승강 동작, 히터(213)로의 전력 공급 동작, 압력 조정기(227)의 압력 조정 동작, 진공 펌프(223)의 온 오프 동작, MFC(115, 125, 135a, 135b)의 가스 유량 제어 동작, 밸브(116, 126, 136a, 136b)에서의 가스의 온 오프 동작, 정합기(251)의 전력의 정합 제어, 고주파 전원(252)의 전력 제어, 바이어스 조정기(257)에서의 서셉터 전극(256)으로의 전위 제어를 수행할 수 있도록 구성된다.
또한 컨트롤러(260)는 전용의 컴퓨터로서 구성되는 경우에 한정되지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 격납한 외부 기억 장치[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리](262)를 준비하고, 이러한 외부 기억 장치(262)를 이용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(260)를 구성할 수 있다. 또한 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(262)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 수신부(285)나 네트워크(263)(인터넷이나 전용 회선) 등의 통신 수단을 이용하여 외부 기억 장치(262)를 개재하지 않고 프로그램을 공급해도 좋다. 또한 기억 장치(260c)나 외부 기억 장치(262)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억 장치(260c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(262) 단체만을 포함하는 경우 또는 그것들의 양방을 포함하는 경우가 있다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로 전술한 기판 처리 장치(100)를 이용하여 반도체 장치(반도체 디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 기판 상에 절연막이며, 예컨대 질화막으로서의 실리콘 질화(SiN)막을 성막하는 경우에 대해서 그 순서를 도 5 및 도 6을 참조해서 설명한다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(260)에 의해 제어된다.
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우는 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 처리의 층이나 막과의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 단어를 사용한 경우는 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 경우는 웨이퍼 그 자체의 표면상에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되는 층 등의 상에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 사용한 경우도 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우와 같은 의미다.
이하에 기판 상에 성막 처리를 수행하는 기판 처리 공정의 순서를 설명한다.
(기판 반입 공정: S201)
성막 처리를 하는 데 있어서는 먼저 웨이퍼(200)를 처리실(201)에 반입시킨다. 구체적으로는 기판 지지부(210)를 승강 기구(218)에 의해 하강시켜 리프트 핀(207)이 관통공(214)으로부터 기판 지지부(210)의 상면측에 돌출시킨 상태로 한다. 또한 처리실(201) 및 이재실(203)을 소정의 압력으로 조압한 후, 게이트 밸브(1490)를 개방하고, 트위저 등의 반송 기구(미도시)를 이용하여 기판 반입출구(1480)를 통해서 웨이퍼(200)를 리프트 핀(207) 상에 재치시킨다. 웨이퍼(200)를 리프트 핀(207) 상에 재치시킨 후, 게이트 밸브(1490)를 닫고 승강 기구(218)에 의해 기판 지지부(210)를 소정의 위치까지 상승시키는 것에 의해 웨이퍼(200)가 리프트 핀(207)으로부터 기판 지지부(210)에 재치된다.
(제1 조압·조온 공정: S202)
계속해서 처리실(201)이 소정의 압력이 되도록 밸브(136a, 136b)를 열고 MFC(135a, 135b)을 조절해서 소정의 유량으로 N2 가스를 공급하고, 배기구(221)를 개재하여 처리실(201)의 분위기를 배기한다. 이때 압력 센서(미도시)가 계측한 압력값에 기초하여 압력 조정기(227)의 밸브의 개도(開度)를 피드백 제어한다. 또한 온도 센서(미도시)가 검출한 온도값에 기초하여 처리실(201)이 소정의 온도가 되도록 히터(213)로의 전력을 피드백 제어한다. 구체적으로는 기판 지지부(210)를 히터(213)에 의해 미리 가열해두고, 웨이퍼(200) 또는 기판 지지부(210)의 온도가 안정되고 나서 일정 시간 둔다. 그 동안 처리실(201)에 잔류하는 수분 혹은 부재로부터의 탈(脫) 가스 등이 있는 경우는 N2 가스 등의 퍼지가 그것들의 제거에 효과적이다. 이것으로 성막 프로세스전의 준비가 완료된다. 또한 처리실(201)을 소정의 압력으로 설정하기 전에 1회, 도달 가능한 진공도까지 진공 배기해도 좋다. 이때의 히터(213)의 온도는 아이들 시의 온도로부터 100℃ 내지 600℃, 바람직하게는 150℃ 내지 500℃, 보다 바람직하게는 250℃ 내지 450℃의 범위 내에서 일정한 온도가 되도록 설정한다. 또한 웨이퍼(200)의 전위가 소정의 전위가 되도록 바이어스 조정기(257)에 의해 서셉터 전극(256)에 전압이 인가된다.
(성막 공정: S301)
웨이퍼(200)가 기판 지지부(210)에 재치되고, 처리실(201)의 분위기가 안정된 후에는 계속해서 성막 공정(S301)이 수행된다. 여기서는 웨이퍼(200)에 SiN막을 성막하는 경우를 예로 들면서 성막 공정(S301)의 상세에 대해서 도 5, 도 6을 이용하여 설명한다. 성막 공정(S301)에서는 이하에 설명하는 각 공정(S203 내지 S207)이 수행된다.
(제1 처리 가스 공급 공정: S203)
제1 처리 가스 공급 공정(S203)에서는 제1 처리 가스 공급계로부터 처리실(201)에 제1 처리 가스(원료 가스)로서의 디클로로실란(SiH2Cl2, dichlorosilane: DCS) 가스를 공급한다. 구체적으로는 밸브(116)를 열고 처리 가스 공급원으로부터 공급된 제1 처리 가스를 MFC(115)로 유량 조정한 후, 기판 처리 장치(100)에 공급한다. 유량 조정된 제1 처리 가스는 제1 가스 분산 유닛(235a)의 제1 버퍼실(232a)을 통과하여 복수의 제1 분산공(234a)으로부터 감압 상태의 처리실(201)에 공급된다. 또한 배기계에 의한 처리실(201)의 배기를 계속하고, 처리실(201)의 압력을 소정의 압력 범위(제1 압력)가 되도록 압력 조정기(227)를 제어한다. 이때 소정의 압력(제1 압력: 예컨대 100Pa 이상 10kPa 이하)으로 처리실(201)에 제1 처리 가스를 공급한다. 이와 같이 하여 제1 처리 가스가 공급되는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층이 형성된다. 여기서의 실리콘 함유층이란 실리콘(Si) 또는 실리콘과 염소(Cl)를 포함하는 층이다.
(제1 퍼지 공정: S204)
제1 퍼지 공정(S204)에서는 웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층이 형성된 후, 제1 처리 가스 공급관(113)의 밸브(116)를 닫고 제1 처리 가스의 공급을 정지한다. 진공 펌프(223)의 동작을 계속하고 제1 처리 가스를 정지하는 것에 의해, 처리실(201)에 존재하는 제1 처리 가스나 반응 부생성 물질 등의 잔류 가스, 제1 버퍼실(232a)에 잔류하는 처리 가스를 진공 펌프(223)로부터 배기하는 것에 의해 퍼지가 수행된다. 여기서 퍼지 가스 공급계의 밸브(136a)를 열고 MFC(135a)를 조정하여 퍼지 가스로서의 N2 가스를 공급하는 것에 의해 제1 버퍼실(232a)의 잔류 가스를 압출할 수 있고, 또한 기판 상의 제1 처리 가스나 반응 부생성 물질 등의 잔류 가스의 제거 효율이 높아진다. 이때 다른 퍼지 가스 공급계를 조합해도 좋고, 퍼지 가스의 공급과 정지를 교호(交互)적으로 수행하도록 구성해도 좋다.
소정 시간이 경과한 후, 밸브(136a)를 닫고 퍼지 가스의 공급량을 정지한다. 또한 밸브(136a)를 연 상태에서 퍼지 가스의 공급을 계속해도 좋다. 제1 버퍼실(232a)로의 퍼지 가스의 공급을 계속하는 것에 의해, 다른 공정에서 다른 공정의 처리 가스가 제1 버퍼실(232a)에 유입되는 것을 억제할 수 있다. 또한 이때 처리실(201)이나 제1 버퍼실(232a)에 공급하는 퍼지 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예컨대 처리실(201)의 용적과 같은 정도의 양을 공급하는 것에 의해 다음 공정에서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 수행할 수 있다. 이와 같이 처리실(201)을 완전히 퍼지하지 않는 것에 의해 퍼지 시간을 단축하고, 제조 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한 퍼지 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
이때의 히터(213)의 온도는 웨이퍼(200)에의 제1 처리 가스 공급 시와 마찬가지의 온도가 되도록 설정한다. 퍼지 가스 공급계로부터 공급하는 퍼지 가스의 공급 유량은 예컨대 100sccm 내지 10,000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 퍼지 가스로서는 N2 가스 외에 Ar, He, Ne, Xe 등의 희(希)가스를 이용해도 좋고, 또한 이것들을 조합해도 좋다.
(제2 처리 가스 공급 공정: S205)
제2 처리 가스 공급 공정(S205)에서는 제2 처리 가스 공급계의 밸브(126)를 열고, 제2 가스 분산 유닛(235b)의 제2 버퍼실(232b)과 복수의 제2 분산공(234b)을 개재하여 감압 하의 처리실(201)에 제2 처리 가스(반응 가스)로서 암모니아(NH3) 가스를 공급한다. 이때 배기계에 의한 처리실(201)의 배기를 계속해서 제2 처리 가스가 소정 유량이 되도록 MFC(125)를 (예컨대 100sccm 이상 5,000sccm 이하로) 조정하여 처리실(201)이 소정 압력이 되도록 압력 조정기(227)를 (제2 압력: 예컨대 1Pa 이상 200Pa 이하로) 제어한다.
또한 제2 처리 가스 공급 공정(S205)에서는 고주파 전원(252)으로부터 정합기(251)를 개재하여 플라즈마 유닛(270a)의 코일(253a)에 고주파 전력을 공급한다. 도 6에서는 제2 처리 가스의 공급과 동시에 고주파 전력의 공급을 시작하지만, 제2 처리 가스의 공급 시작 전부터 공급되도록 구성해도 좋고, 그 후도 계속해도 좋다. 고주파 전력을 공급하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 제2 처리 가스의 플라즈마를 생성할 수 있다.
제2 처리 가스(반응 가스)로서의 NH3 가스를 플라즈마화하는 것에 의해, 활성화된 NH3 가스(NH3 가스의 플라즈마나 래디컬)를 발생시키고, 활성화된 NH3 가스의 활성종을 웨이퍼(200) 상의 실리콘 함유층에 공급할 수 있다. 공급된 NH3 가스의 활성종은 실리콘 함유층과 반응하고 SiN막을 형성하게 된다. 즉 활성화된 NH3 가스의 활성종을 실리콘 함유층에 공급하는 것에 의해 실리콘 함유층에 저온으로 질화 처리를 수행할 수 있다. 또한 활성화된 NH3 가스의 활성종이 실리콘 함유층에 공급되면, 분자 결합 결함의 회복이나 불순물의 탈리 등 실리콘 함유층의 개질 처리도 수행된다.
이때 처리실(201)의 플라즈마 분포가 원하는 상태가 되도록 코일(253a)과 절연 부재(271a)의 간극 거리(273a)가 마이크로미터(259a)에 의해 조정된다. 구체적으로는 마이크로미터(259a)의 회전에 의해, 예컨대 처리실(201)의 플라즈마 분포가 웨이퍼(200) 상의 수평 방향에서 같아지도록 코일(253a)과 절연 부재(271a)의 간극 거리(273a)가 최적 거리로 조정된다. 최적 거리는 장치 사양이나 각종 처리 조건 등에 따라서 적절히 설정된 것이라면 좋고, 특정한 값에 한정되는 것이 아니다.
이와 같이 코일(253a)과 절연 부재(271a)의 간극 거리(273a)가 조정되면, 처리실(201)의 플라즈마 분포의 균일화를 도모할 수 있으므로, 활성화된 NH3 가스의 활성종이 웨이퍼(200)의 면내에 균일하게 공급된다. 따라서 웨이퍼(200)의 면내에 균일한 SiN막의 형성을 수행하는 것이 실현 가능해진다.
또한 처리실(201)의 플라즈마 분포는 코일(253a)에 공급되는 고주파 전력에도 영향을 미칠 수 있다. 그렇기 때문에 코일(253a)에 공급되는 고주파 전력에 대해서도 예컨대 처리실(201)의 플라즈마 분포가 웨이퍼(200) 상의 수평 방향에서 같아지도록 최적값으로 조정되어 공급되는 것이 바람직하다. 여기서 고주파 전원(252)으로부터 플라즈마 유닛(270a)으로의 공급 전력은 100W 내지 1,000W, 바람직하게는 300W 내지 600W로 한다. 100W 미만이면 CCP 모드의 플라즈마가 지배적이 되기 때문에 활성종의 생성량이 매우 낮아진다. 그렇기 때문에 웨이퍼의 처리 속도가 매우 저하된다. 또한 600W를 초과하면, 플라즈마가 석영 재료로 구성되는 반응실의 내벽을 강하게 스패터 하기 시작하기 때문에, 기판 상의 막(SiO막 이외의 막)에 바람직하지 않은 Si나 O 등의 재료가 공급된다.
또한 플라즈마 처리 시간은 60초 내지 600초, 바람직하게는 120초 내지 300초로 한다. 60초 미만이면 충분한 막 두께를 달성할 수 없다. 또한 600초를 초과하면 기판 면내나 기판 상의 단차에서 막의 균일성에 악영향을 미치고, 나아가서는 기판에 손상을 입히게 된다.
또한 기판 재치대(212) 내에 설치된 서셉터 전극(256)의 전위를 바이어스 조정기(257)로 조정하는 것에 의해 웨이퍼(200)로의 플라즈마 하전 입자의 공급량을 제어할 수 있다. 예컨대 웨이퍼(200) 표면에 단차 가공이 이루어진 경우, 플라즈마 하전 입자의 공급량을 억제하는 것에 의해 성막의 피복률 향상에 유효하다. 또한 예컨대 처리실(201)의 압력, MFC(125)에 의한 제2 처리 가스의 유량, 히터(213)에 의한 웨이퍼(200)의 온도 등을 조정하는 것에 의해서도 그 조정 결과에 따라 소정의 분포, 소정의 깊이, 소정의 질소 조성비로 실리콘 함유층에 대하여 질화 처리나 개질 처리가 수행된다.
제2 처리 가스 공급 공정(S205)을 시작하고 소정 시간이 경과한 후, 제2 처리 가스 공급계의 밸브(126)를 닫고 제2 처리 가스의 공급을 정지한다. 이때의 히터(213)의 온도는 웨이퍼(200)로의 제1 처리 가스 공급 시와 마찬가지의 온도가 되도록 설정된다.
(제2 퍼지 공정: S206)
제2 퍼지 공정(S206)에서는 웨이퍼(200) 상에 질소 함유층이 형성된 후, 제2 처리 가스 공급관(123)의 밸브(126)를 닫고 제2 처리 가스의 공급을 정지한다. 진공 펌프(223)의 동작을 계속하고 제2 처리 가스를 정지하는 것에 의해, 처리실(201)에 존재하는 제2 처리 가스나 반응 부생성 물질 등의 잔류 가스, 제2 버퍼실(232b)에 잔류하는 처리 가스를 진공 펌프(223)로부터 배기되는 것에 의해 퍼지가 수행된다. 여기서 퍼지 가스 공급계의 밸브(136b)를 열고 MFC(135b)를 조정하여 퍼지 가스로서의 N2 가스를 공급하는 것에 의해 제2 버퍼실(232b)의 잔류 가스를 압출할 수 있고, 또한 기판 상의 제2 처리 가스나 반응 부생성 물질 등의 잔류 가스의 제거 효율이 높아진다. 이때 다른 퍼지 가스 공급계를 조합해도 좋고, 퍼지 가스의 공급과 정지를 교호적으로 수행하도록 구성해도 좋다.
소정 시간이 경과한 후, 밸브(136b)를 닫고 퍼지 가스의 공급량을 정지한다. 또한 밸브(136b)를 연 상태에서 퍼지 가스의 공급을 계속해도 좋다. 제2 버퍼실(232b)로의 퍼지 가스의 공급을 계속하는 것에 의해, 다른 공정에서 다른 공정의 처리 가스가 제2 버퍼실(232b)에 유입되는 것을 억제할 수 있다. 또한 이때 처리실(201)이나 제2 버퍼실(232b)에 공급하는 퍼지 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예컨대 처리실(201)의 용적과 같은 정도의 양을 공급하는 것에 의해 다음 공정에서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 수행할 수 있다. 이와 같이 처리실(201)을 완전히 퍼지하지 않는 것에 의해 퍼지 시간을 단축하고, 제조 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한 퍼지 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
이때의 히터(213)의 온도는 웨이퍼(200)로의 제2 처리 가스 공급 시와 마찬가지의 온도가 되도록 설정한다. 퍼지 가스 공급계로부터 공급하는 퍼지 가스의 공급 유량은 예컨대 100sccm 내지 10,000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 퍼지 가스로서는 N2 가스 외에 Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 좋고, 또한 이것들을 조합해도 좋다.
(판정 공정: S207)
퍼지 공정(S206)이 종료된 후, 컨트롤러(260)는 상기 성막 공정(S301)에서의 각 공정(S203 내지 S206)에 대해서 소정 사이클 수(n)가 실행되었는지에 대한 여부를 판정한다. 즉 웨이퍼(200) 상에 원하는 두께의 막이 형성되었는지에 대한 여부를 판정한다. 전술한 성막 공정(S301)의 각 공정(S203 내지 S206)을 1사이클로 하여 이 사이클을 적어도 1회 이상 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 SiN막을 성막할 수 있다. 또한 전술한 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하다. 이에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 SiN막이 형성된다.
판정 공정(S207)에서 성막 공정(S301)이 소정 횟수 실시되지 않았고 판정되었을 때(No 판정 시)는 성막 공정(S301) 사이클을 반복한다. 또한 소정 횟수 실시되었다고 판정되었을 때(Yes 판정 시)는 성막 공정(S301)을 종료한다.
(제2 조압·조온 공정: S208)
성막 공정(S301)을 종료한 후, 처리실(201)이 소정의 압력이 되도록 밸브(136a, 136b)를 열고 MFC(135a, 135b)를 조절해서 소정의 유량으로 N2 가스를 공급하고, 소정의 압력 센서(미도시)가 계측한 압력값에 기초하여 압력 조정기(227)를 제어한다. 또한 온도 센서(미도시)가 검출한 온도값에 기초하여 처리실(201)이 소정의 온도가 되도록 히터(213)로의 전력을 제어한다. 예컨대 처리실(201)의 압력은 제1 조압 및 조온 공정(S202)의 게이트 밸브(1490)의 개방 시와 같은 압력으로 설정하고, 히터(213)의 온도는 아이들 시의 온도가 되도록 설정한다. 또한 같은 온도 조건으로 다음 웨이퍼(200)를 연속 처리하는 경우에는 히터(213)의 온도를 유지해도 좋다.
(기판 반출 공정: S209)
계속해서 기판 지지부(210)를 승강 기구(218)에 의해 하강시키고, 리프트 핀(207)이 관통공(214)으로부터 기판 지지부(210)의 상면측에 돌출시키고, 웨이퍼(200)를 리프트 핀(207) 상에 재치시킨 상태로 한다. 게이트 밸브(1490)를 개방하고, 트위저 등의 반송 기구(미도시)를 이용하여 기판 반입출구(1480)를 통과하여 이재실(203) 외로 웨이퍼(200)를 반송하고, 게이트 밸브(1490)를 닫는다.
이상의 순서를 경과하는 기판 처리 공정을 수행하는 것에 의해, 면상에 소정 막 두께의 SiN막이 형성된 웨이퍼(200)를 얻을 수 있다.
(3) 본 실시 형태의 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 갖는다.
(a) 본 실시 형태에 따르면, 코일(253a)과 절연 부재(271a)의 간극 거리(273a)를 조정하는 것에 의해, 플라즈마 유닛(270a)이 처리실(201) 내에서 생성하는 제2 처리 가스의 플라즈마의 분포를 제어할 수 있다. 그렇기 때문에 예컨대 처리실(201)의 플라즈마 분포의 균일화를 도모할 수 있도록 제어하는 것에 의해 제2 처리 가스의 활성종이 웨이퍼(200)의 면내에 균일하게 공급되고, 이에 의해 웨이퍼(200)의 면내에 균일한 막을 형성하는 것이 가능해진다.
(b) 본 실시 형태에 따르면, 코일(253a)이 0.5권회 이상의 스파이럴 형상을 가지고, 절연 부재(271a)가 처리실(201)의 내부를 향하여 돌출하도록 설치되는 반구 형상 또는 반장구 형상을 가진다. 그렇기 때문에 절연 부재(271a)에 면하는 코일(253a)의 표면적의 확보에 의해 플라즈마의 생성 효율을 향상시키면서, 간극 거리(273a)의 조정에 의한 플라즈마의 분포 제어를 확실한 것으로 하는 것이 가능해진다. 즉 플라즈마의 분포를 제어하는 데 있어서 매우 유용한 것이 된다.
(c) 본 실시 형태에 따르면, 코일(253a)의 형상이 절연 부재(271a)의 곡면을 따른 형태의 곡면 및 곡률을 가진다. 이 점에 의해서도 절연 부재(271a)에 면하는 코일(253a)의 표면적의 확보에 의해 플라즈마의 생성 효율을 향상시키면서, 간극 거리(273a)의 조정에 의한 플라즈마의 분포 제어를 확실한 것으로 하는 것이 가능해진다. 즉 플라즈마의 분포를 제어하는 데 있어서 상당히 유용한 것이 된다.
(d) 본 실시 형태에 따르면, 플라즈마 유닛(270a)이 도전성의 금속판에 의해 구성되는 원통체 또는 직방체에 의해 쉴드 된다. 그렇기 때문에 플라즈마 유닛(270a)에 고주파 전력을 공급해서 플라즈마 생성을 수행하는 경우에도 쉴드 내외 사이에서 영향이 미치는 것을 억제할 수 있다.
(e) 본 실시 형태에 따르면, 조정 기구로서 마이크로미터(259a)를 이용하는 것에 의해, 간극 거리(273a)를 마이크로미터 단위로의 미세조정이 가능해진다. 이에 의해 플라즈마의 분포의 미세조정이 가능해진다.
(f) 본 실시 형태에 따르면, 절연 부재(271a)의 위치를 고정한 상태에서 코일(253a)의 위치를 조정할 수 있다. 즉 처리 용기(202) 내의 분위기를 변화시키지 않고 간극 거리(273a)를 조정할 수 있다. 여기서 처리 용기(202) 내의 분위기란 압력이나 가스 농도 등을 의미한다. 즉 처리 용기(202) 내의 압력을 유지한 상태에서 간극 거리(273a)를 조정할 수 있다.
(g) 본 실시 형태에 따르면, 절연 부재(271a)의 위치를 고정한 상태에서 코일(253a)의 위치를 조정할 수 있다. 이에 의해 절연 부재(271a)의 이동에 의한 처리실(201) 내의 가스의 흐름이나, 가스 분자의 이동이 없어지고, 플라즈마 분포가 처리 균일성에 미치는 영향만이 조정 가능해지고, 기판 처리의 균일성 향상을 달성하는 처리 조건의 특정이 용이해진다.
<제2 실시 형태>
다음으로 본 개시의 제2 실시 형태를 도면에 입각해서 설명한다.
본 개시의 제2 실시 형태의 기판 처리 장치(100A)는 제1 실시 형태의 기판 처리 장치(100)와는 플라즈마 유닛의 구성이 다르다. 다른 구성은 제1 실시 형태의 기판 처리 장치(100)와 마찬가지이므로 이하에서는 플라즈마 유닛을 중심으로 설명한다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(100A)는 상부 용기(202a)의 상부에 배치되고, 또한 처리실(201)의 내측에 일부가 돌출된 2대의 플라즈마 유닛(270a, 270b)을 구비한다. 각 플라즈마 유닛(270a, 270b)은 각각이 덮개(231)에 고정된 절연 부재(271a, 271b)와, 절연 부재(271a, 271b)의 근방에 배치되는 코일(253a, 253b)과, 코일(253a, 253b)의 상방측을 피복하도록 배치되는 제1 전자파 쉴드(254a, 254b) 및 제2 전자파 쉴드(255a, 255b)와, 각각의 코일(253a, 253b)의 양단을 수지 재료 등의 절연재료로 고정해서 보강한 보강 부재(고정 부재)(258a, 258b)와, 제1 전자파 쉴드(254a, 254b)에 고정되어 회전하면서 상하하는 축을 가지는 마이크로미터(259a, 259b)를 포함해서 구성된다.
절연 부재(271a, 271b)는 모두, 석영이나 알루미나 등의 절연 재료에 의해 형성되고, 처리실(201)의 상부에서 그 처리실(201)의 내부를 향하여 돌출하도록 설치된다. 처리실(201)의 내측에 돌출하도록 배치된 각 절연 부재(271a, 271b)의 부분은 반구 형상 또는 반장구 형상을 구성하는 곡면을 가진다. 또한 절연 부재(271a, 271b)의 내외의 분위기는 진공 씰로 격리된다.
코일(253a, 253b)은 모두, 도전성의 금속 파이프로 이루어지고, 수평 방향(도면 중 깊이 방향)으로 연장되는 스파이럴 형상의 부분을 포함해서 구성된다. 스파이럴 형상은 예컨대 1.5권회의 원 형상으로 형성되고, 그 측부와 저부가 절연 부재(271a, 271b)의 곡면을 따르도록 설치된다. 즉 코일(253a, 253b)의 형상은 절연 부재(271a, 271b)의 곡면을 따른 형태의 곡면 및 곡률을 가지도록 형성된다. 또한 코일(253a, 253b)이 1.5권회의 스파이럴 형상에 한정되지 않고, 적어도 0.5권회 이상의 스파이럴 형상을 가지는 것이라면 좋다는 것은 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지다.
각 코일(253a, 253b)에는 그 일단에 정합기(251) 및 고주파 전원(252)이 접속되고, 타단이 접지부에 접속된다. 접지부에는 제1 전자파 쉴드(254a, 254b) 및 제2 전자파 쉴드(255a, 255b)도 접속된다. 그리고 고주파 전원(252)으로부터의 고주파 전력은 정합기(251)에 접속된 코일(253a, 253b)의 일단과, 코일(253a, 253b)의 타단, 제1 전자파 쉴드(254a, 254b) 및 제2 전자파 쉴드(255a, 255b)가 접속된 접지부 사이에 공급되도록 이루어진다.
제1 전자파 쉴드(254a, 254b) 및 제2 전자파 쉴드(255a, 255b)는 모두 도전성의 금속판으로 이루어지고, 원통체 또는 직방체 형상으로 형성된다. 즉 제1 전자파 쉴드(254a, 254b) 및 제2 전자파 쉴드(255a, 255b)를 포함하는 것에 의해, 각 플라즈마 유닛(270a, 270b)은 도전성의 금속판에 의해 구성되는 원통체 또는 직방체에 의해 쉴드 된다.
이상의 구성의 플라즈마 유닛(270a, 270b)에 따르면, 처리실(201)에 처리 가스(특히, 제2 처리 가스인 반응 가스)를 공급하면, 코일(253a, 253b)이 만드는 교류 자장에 유도되어 유도 결합 플라즈마(ICP)가 생성된다. 즉 플라즈마 유닛(270a, 270b)은 각각이 처리실(201) 내에서 처리 가스의 플라즈마를 생성하도록 구성된다. 이와 같이 각 플라즈마 유닛(270a, 270b)이 플라즈마 생성을 수행하면, 단일인 플라즈마 유닛(270a)만의 경우에 비해 제2 처리 가스(반응 가스)의 활성종의 생성량을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.
플라즈마 유닛(270a, 270b)이 포함하는 각 마이크로미터(259a, 259b)의 축은 각각이 미도시의 베어링을 개재하여 보강 부재(고정 부재)(258a, 258b)에 고정된다. 그리고 마이크로미터(259a, 259b)를 회전시키는 것에 의해 보강 부재(258a, 258b)와 코일(253a, 253b)은 이것들이 일체적으로 상하 방향으로 이동하도록 구성된다. 이에 의해 각 코일(253a, 253b)은 절연 부재(271a, 271b)와의 간극 거리(273a, 273b)가 개별로 조정된다. 즉 마이크로미터(259a, 259b) 및 보강 부재(258a, 258b)는 코일(253a, 253b)과 절연 부재(271a, 271b)의 간극 거리(273a, 273b)를 조정하는 조정 기구로서 기능하도록 구성된다. 간극 거리(273a, 273b)를 마이크로미터(259a, 259b)로 조정 가능하면, 플라즈마 유닛(270a, 270b)에 의한 플라즈마의 생성 효율을 제어하고, 이에 의해 플라즈마의 밀도나 확산 등을 제어할 수 있다. 또한 마이크로미터(259a, 259b) 및 보강 부재(258a, 258b)는 반드시 각 플라즈마 유닛(270a, 270b)의 각각 대응해서 설치될 필요는 없고, 일방의 플라즈마 유닛(270a, 270b)에만 설치되어도 좋다.
이와 같이 마이크로미터(259a, 259b)의 회전에 의해 간극 거리(273a, 273b)의 조정이 가능하면, 처리실(201)의 플라즈마 분포의 일양화가 도모되므로, 활성화된 제2 처리 가스(반응 가스)의 활성종이 웨이퍼(200)의 면내에 균일하게 공급된다. 따라서 웨이퍼(200)의 면내에 균일한 막 형성을 수행하는 것이 실현 가능해진다. 또한 각 플라즈마 유닛(270a, 270b)의 각각에서 마이크로미터(259a, 259b)의 회전에 의한 간극 거리(273a, 273b)의 조정이 가능하면, 처리실(201) 내에서의 플라즈마 분포의 제어에 대해서 어느 일방에서만 조정을 수행하는 경우에 비해, 그 제어를 한층 더 정밀하게 수행할 수 있다. 따라서 웨이퍼(200)의 면내에 균일한 막 형성을 수행하는 데 있어서 매우 유효한 것이 된다.
또한 플라즈마 유닛의 도입은 본 실시 형태에 한정되지 않고, 처리실(201)의 플라즈마 분포에 기초하여 3대 이상을 설치하거나, 편재시켜서 배치하거나, 이것들을 포함하는 복수 타입을 조합해도 좋다.
<제3 실시 형태>
다음으로 본 개시의 제3 실시 형태를 도면에 입각해서 설명한다.
본 개시의 제3 실시 형태의 기판 처리 장치(100B)는 제1 실시 형태의 기판 처리 장치(100)와는 장치 전체의 하드 구성이 다르고, 플라즈마 유닛을 매엽식 기판 처리 장치가 아니라, 소위 종형(縱型) 기판 처리 장치에 도입한 것이다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(100B)는 웨이퍼(200)를 수직 방향으로 복수 매 적재가 가능한 보트(기판 보지부, 기판 보지구)(317)와, 반응실(201)의 하방부로의 열의 누설을 억제하는 단열판(318)이 추가 도입되고, 또한 제1 가스 공급관(150a)과 접속되는 가스 노즐(349a)과, 제2 가스 공급관(150b)과 접속되는 가스관(349b)이 가스 분산 유닛의 치환으로서 도입된다. 하지만 가스 도입이나 가스 배기의 제어 방법은 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 이하에서는 플라즈마 유닛을 중심으로 설명한다.
기판 처리 장치(100B)에서는 처리실(201)의 내측에 돌출되도록 상부 용기(202a)의 측면에 상하 방향(수직 방향)에 등간격으로 용접된 반구 형상의 절연 부재(271a, 271b, 271c, 271d)가 배치되고, 각 절연 부재(271a, 271b, 271c, 271d)의 각각에 대하여 도전성의 금속 파이프로 이루어지는 0.5권회의 반원 형상의 코일(253a, 253b, 253c, 253d)이 삽입된다. 고주파 전원(252)으로부터의 고주파 전력은 정합기(251)에 병렬 접속된 코일(253a, 253b, 253c, 253d)의 일단과, 코일(253a, 253b, 253c, 253d)의 다른 일단이 접속된 접지부 사이에서 공급된다.
이러한 구성의 기판 처리 장치(100B)에서 처리실(201)에 반응 가스를 공급하면, 코일(253a, 253b, 253c, 253d)이 만드는 교류 자장에 유도되어 ICP가 생성된다. 이때의 코일(253a, 253b, 253c, 253d)의 적어도 1개 이상은 절연 부재(271a, 271b, 271c, 271d)로부터의 거리를 전술한 조정 기구로서의 마이크로미터 및 보강 부재(고정 부재)로 미세조정하는 것에 의해 반응실(201) 내의 상하 방향의 플라즈마 분포를 제어할 수 있다.
또한 절연 부재(271)나 코일(253)의 형상이나 개수는 전술한 형태에 한정되지 않고, 플라즈마 분포에 기초하여 다양한 조합을 수행해도 좋다. 이것들에 의해 반응 가스의 활성종의 생성량을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.
<다른 실시 형태>
이상, 본 개시의 제1 실시 형태, 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에 대해서 구체적으로 설명했지만, 본 개시는 전술한 각 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
전술한 각 실시 형태에서는 원료 가스를 공급한 후에 반응 가스를 공급하고, 그것들을 교호적으로 공급해서 성막하는 방법에 대해서 설명했지만, 예컨대 원료 가스와 반응 가스의 공급 순서는 반대이어도 좋고, 또한 원료 가스와 반응 가스의 공급 타이밍이 중첩되는 것과 같은 방법도 적용 가능하다. 이와 같이 처리 가스의 공급 방법을 바꾸는 것에 의해, 형성되는 막의 막질이나 조성비를 변화시키는 것이 가능해진다.
또한 전술한 각 실시 형태에서는 원료 가스로서 실리콘 함유 가스인 DCS 가스를 이용하고, 반응 가스로서 질소 함유 가스인 NH3 가스를 이용하여 SiN막을 형성하는 예를 제시했지만, 다른 가스를 이용하여 산소 함유나 탄소 함유의 성막에도 적용 가능하다. 구체적으로는 웨이퍼(200) 상에 실리콘산화막(SiO막), 실리콘탄화막(SiC막), 실리콘산탄화막(SiOC막), 실리콘산탄질화막(SiOCN막), 실리콘산질화막(SiON막) 등의 Si계 산화막이나 Si계 탄화막을 형성하는 경우에도 바람직하게 적용 가능하다.
원료 가스로서는 DCS 가스 외에 예컨대 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 테트라클로로실란, 즉 실리콘테트라클로라이드(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스, 옥타클로로트리실란(Si3Cl8, 약칭: OCTS) 가스 등의 무기계 할로실란 원료 가스나, 테트라키스디메틸아미노실란{Si[N(CH3)2]4, 약칭: 4DMAS} 가스, 트리스디메틸아미노실란{Si[N(CH3)2]3H, 약칭: 3DMAS} 가스, 비스디메틸아미노실란{Si[N(CH3)2]2H2, 약칭: BDMAS} 가스, 비스디에틸아미노실란{Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭: BDEAS} 가스, 비스터셔리부틸아미노실란{SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭: BTBAS} 가스, 디메틸아미노실란(DMAS) 가스, 디에틸아미노실란(DEAS) 가스, 디프로필아미노실란(DPAS) 가스, 디이소프로필아미노실란(DIPAS) 가스, 부틸아미노실란(BAS) 가스, 헥사메틸디실라잔(HMDS) 가스 등의 각종 아미노실란 원료 가스나, 모노메틸실란[Si(CH3)H3, 약칭: MMS] 가스, 디메틸실란[Si(CH3)2H2, 약칭: DMS] 가스, 트리메틸실란[Si(CH3)3H, 약칭: 3MS[ 가스, 테트라메틸실란[Si(CH3)4, 약칭: 4MS] 가스, 1,4디실라부탄(약칭: 1,4DSB) 가스 등의 각종 유기계 실란 원료 가스나, 모노실란(SiH4, 약칭: MS) 가스, 디실란(Si2H6, 약칭: DS) 가스, 트리실란(Si3H8, 약칭: TS) 가스 등의 할로겐기(基) 비함유의 무기계 실란 원료 가스를 바람직하게 이용할 수 있다. 또한 아미노실란 원료란 아미노기를 포함하는 실란 원료이며, 또한 메틸기나 에틸기나 부틸기 등의 알킬기를 포함하는 실란 원료이며, 적어도 Si, 질소(N) 및 탄소(C)를 포함하는 원료다. 즉 여기서 말하는 아미노실란 원료는 유기계의 원료라고도 할 수 있으며, 유기 아미노실란 원료라고도 할 수 있다.
반응 가스로서는 NH3 가스 외에 예컨대 질소 가스, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질소 함유 가스를 바람직하게 이용할 수 있다. 또한 그 외의 질소 함유 가스로서는 아민계 가스도 이용할 수 있다. 또한 아민계 가스란 아민기를 포함하는 가스이며, 적어도 탄소(C), 질소(N) 및 수소(H)를 포함하는 가스다. 아민계 가스는 에틸아민, 메틸아민, 프로필아민, 이소프로필아민, 부틸아민, 이소부틸아민 등의 아민을 포함한다. 여기서 아민이란 암모니아(NH3)의 수소 원자를 알킬기 등의 탄화수소기로 치환한 형태의 화합물의 총칭이다. 즉 아민은 알킬기 등의 탄화수소기를 포함한다. 아민계 가스는 실리콘(Si)을 포함하지 않기 때문에 실리콘 비함유의 가스라고도 할 수 있고, 또한 실리콘 및 금속을 포함하지 않기 때문에 실리콘 및 금속 비함유의 가스라고도 할 수 있다. 아민계 가스로서는 예컨대 트리에틸아민[(C2H5)3N, 약칭: TEA], 디에틸아민[(C2H5)2NH, 약칭: DEA], 모노에틸아민(C2H5NH2, 약칭: MEA) 등의 에틸아민계 가스, 트리메틸아민[(CH3)3N, 약칭: TMA], 디메틸아민[(CH3)2NH, 약칭: DMA), 모노메틸아민(CH3NH2, 약칭: MMA) 등의 메틸아민계 가스, 트리프로필아민[(C3H7)3N, 약칭: TPA], 디프로필아민[(C3H7)2NH, 약칭: DPA], 모노프로필아민(C3H7NH2, 약칭: MPA) 등의 프로필아민계 가스, 트리이소프로필아민{[(CH3)2CH]3N, 약칭: TIPA}, 디이소프로필아민{[(CH3)2CH]2NH, 약칭: DIPA}, 모노이소프로필아민[(CH3)2CHNH2, 약칭: MIPA] 등의 이소프로필아민계 가스, 트리부틸아민[(C4H9)3N, 약칭: TBA], 디부틸아민[(C4H9)2NH, 약칭: DBA], 모노부틸아민(C4H9NH2, 약칭: MBA) 등의 부틸아민계 가스 또는 트리이소부틸아민{[(CH3)2CHCH2]3N, 약칭: TIBA}, 디이소부틸아민{[(CH3)2CHCH2]2NH, 약칭: DIBA}, 모노이소부틸아민[(CH3)2CHCH2NH2, 약칭: MIBA] 등의 이소부틸아민계 가스를 바람직하게 이용할 수 있다. 즉 아민계 가스로서는 예컨대 (C2H5)xNH3-x, (CH3)xNH3-x, (C3H7)xNH3-x, [(CH3)2CH]xNH3-x, (C4H9)xNH3-x, [(CH3)2CHCH2]xNH3-x(식 중 x는 1 내지 3의 정수) 중 적어도 1종류의 가스를 바람직하게 이용할 수 있다. 아민계 가스는 SiN막이나 SiCN막이나 SiOCN막 등을 형성할 때의 질소원(질소 소스)으로서 작용하는 것과 함께, 탄소원(카본 소스)으로서도 작용한다. 질소 함유 가스로서 아민계 가스를 이용하는 것에 의해 막 중의 탄소 성분을 증가시키는 방향으로 제어하는 것이 가능해진다. 그 외의 반응 가스로서는 예컨대 산화제(산화 가스), 즉 산소 소스로서 작용하는 산소 함유 가스를 적용할 수 있다. 예컨대 산소(O2) 가스, 수증기(H2O 가스), 아산화질소(N2O) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 오존(O3) 가스, 과산화수소(H2O2) 가스, 수증기(H2O 가스), 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 등의 산소 함유 가스를 바람직하게 이용할 수 있다.
본 개시는 반금속 원소를 포함하는 반금속계 막이나 금속 원소를 포함하는 금속계 막을 형성하는 경우에 바람직하게 적용할 수 있다. 이것들의 성막 처리의 처리 순서, 처리 조건은 전술한 실시 형태나 변형예에 나타내는 성막 처리와 마찬가지의 처리 순서, 처리 조건으로 할 수 있다. 이것들의 경우에서도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한 본 개시는 웨이퍼(200) 상에 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 니오브(Nb), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등의 금속 원소를 포함하는 금속계 산화막이나 금속계 질화막을 형성하는 경우에도 바람직하게 적용 가능하다. 즉 본 개시는 웨이퍼(200) 상에 TiO막, TiOC막, TiOCN막, TiON막, TiN막, TiCN막, ZrO막, ZrOC막, ZrOCN막, ZrON막, ZrN막, ZrCN막, HfO막, HfOC막, HfOCN막, HfON막, HfN막, HfCN막, TaO막, TaOC막, TaOCN막, TaON막, TaN막, TaCN막, NbO막, NbOC막, NbOCN막, NbON막, NbN막, NbCN막, AlO막, AlOC막, AlOCN막, AlON막, AlN막, AlCN막, MoO막, MoOC막, MoOCN막, MoON막, MoN막, MoCN막, WO막, WOC막, WOCN막, WON막, WN막, WCN막 등을 형성하는 경우에도 바람직하게 적용하는 것이 가능해진다. 이것들의 경우, 예컨대 원료 가스로서 테트라키스(디메틸아미노)티타늄{Ti[N(CH3)2]4, 약칭: TDMAT} 가스, 테트라키스(에틸메틸아미노)하프늄{Hf[N(C2H5)(CH3)]4, 약칭: TEMAH} 가스, 테트라키스(에틸메틸아미노)지르코늄{Zr[N(C2H5)(CH3)]4, 약칭: TEMAZ} 가스, 트리메틸알루미늄[Al(CH3)3, 약칭: TMA] 가스, 티타늄테트라클로라이드(TiCl4) 가스, 하프늄테트라클로라이드(HfCl4) 가스 등을 이용할 수 있다.
또한 전술한 각 실시 형태에서는 성막 처리에 대해서 설명했지만, 다른 처리에도 적용 가능하다. 예컨대 플라즈마를 이용한 확산 처리, 산화 처리, 질화 처리, 산질화 처리, 환원 처리, 산화 환원 처리, 에칭 처리, 가열 처리 등이 있다. 또한 반응 가스만을 이용하여 기판 표면이나 기판에 형성된 막을 플라즈마 산화 처리나, 플라즈마 질화 처리나, 플라즈마 개질 처리를 수행할 때에도 본 개시를 적용할 수 있다. 또한 반응 가스만을 이용한 플라즈마 어닐링 처리에도 적용할 수 있다.
또한 전술한 각 실시 형태에서는 반도체 장치의 제조 공정에 대해서 설명했지만, 본 개시는 반도체 장치의 제조 공정 이외에도 적용 가능하다. 예컨대 액정 디바이스의 제조 공정, 태양 전지의 제조 공정, 발광 디바이스의 제조 공정, 유리 기판의 처리 공정, 세라믹 기판의 처리 공정, 도전성 기판의 처리 공정 등의 기판 처리가 있다.
또한 전술한 각 실시 형태에서는 하나의 처리실에서 1매의 기판을 처리하는 장치 구성을 제시했지만 이에 한정되지 않고, 복수 매의 기판을 수평 방향 또는 수직 방향으로 배열한 장치이어도 좋다.
성막 처리에 이용되는 레시피는 처리 내용에 따라 개별로 준비하고, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(262)를 개재하여 기억 장치(260c) 내에 격납해두는 것이 바람직하다. 그리고 각종 처리를 시작할 때, CPU(260a)가 기억 장치(260c) 내에 격납된 복수의 레시피 중으로부터 처리 내용에 따라 적절한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해 1대의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 박막을 범용적으로 또한 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한 오퍼레이터의 부담을 저감할 수 있고, 조작 실수를 회피하면서 각종 처리를 신속히 시작할 수 있게 된다. 전술한 레시피는 새로 작성하는 경우에 한정되지 않고, 예컨대 기판 처리 장치에 이미 인스톨된 기존의 레시피를 변경하는 것에 의해 준비해도 좋다. 레시피를 변경하는 경우에는 변경 후의 레시피를 전기 통신 회선이나 상기 레시피를 기록한 기록 매체를 개재하여 기판 처리 장치에 인스톨해도 좋다. 또한 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(261)를 조작하여 기판 처리 장치에 이미 인스톨된 기존의 레시피를 직접 변경해도 좋다.
200: 웨이퍼(기판)
201: 처리실
113: 제1 처리 가스 공급관
123: 제2 처리 가스 공급관
270a, 270b: 플라즈마 유닛(플라즈마 생성부)
271a, 271b, 271c, 271d: 절연 부재
253a, 253b, 253c, 253d: 코일
254a, 254b: 제1 전자파 쉴드
255a, 255b: 제2 전자파 쉴드
258a, 258b: 보강 부재(고정 부재)
259a, 259b: 마이크로미터(이동 기구)

Claims (14)

  1. 기판을 처리하는 처리실;
    상기 처리실 내에 대하여 처리 가스를 공급하는 가스 공급계;
    상기 처리실의 내부에 돌출하도록 설치되고, 코일과 절연 부재를 포함해서 구성되고, 상기 처리실 내에서 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부; 및
    상기 코일과 상기 절연 부재의 간극 거리를 조정하는 것이 가능한 조정 기구
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 0.5권회(卷回) 이상의 스파이럴 형상을 가지는 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연 부재는 상기 처리실의 내부에 돌출하도록 설치되는 반구(半球) 형상 또는 반장구(半長球) 형상을 가지는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코일의 형상이 상기 절연 부재의 곡면을 따른 형태의 곡면 및 곡률을 가지는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 유닛은 도전성의 금속판에 의해 구성되는 원통체 또는 직방체에 의해 쉴드 되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 기구는 상기 코일을 상하로 이동시키는 이동 기구를 구비하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이동 기구는 마이크로미터이며, 상기 마이크로미터의 회전에 의해 상기 코일을 상하로 이동시키는 기판 처리 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 코일은 고정 부재에 고정되고,
    상기 이동 기구는 상기 고정 부재를 상하로 이동시키는 기판 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 유닛은 상기 처리실의 상부에 설치되는 기판 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성부가 복수 설치되는 기판 처리 장치.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판을 복수 매 적재 가능한 기판 보지부(保持部)를 포함하고,
    상기 처리실의 측면에 상기 플라즈마 생성부를 복수 구비하는 기판 처리 장치.
  12. 기판을 처리하는 처리실과, 상기 처리실 내에 대하여 처리 가스를 공급하는 가스 공급계와, 상기 처리실의 내부에 돌출하도록 설치되고, 코일과 절연 부재를 포함해서 구성되고, 상기 처리실 내에서 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부와, 상기 코일과 상기 절연 부재의 간극 거리를 조정하는 것이 가능한 조정 기구를 구비하는 기판 처리 장치의 상기 처리실에 기판을 반입하는 공정; 및
    상기 플라즈마 생성부에 의해 상기 처리실 내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 공정
    을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 조정 기구에 의해 상기 코일과 상기 절연 부재의 간극 거리를 조정하는 공정을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 기판을 처리하는 처리실의 내부에 돌출하도록 설치되고, 코일과 절연 부재를 포함해서 구성되고, 상기 처리실 내에서 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부; 및
    상기 코일과 상기 절연 부재의 간극 거리를 조정하는 것이 가능한 조정 기구
    를 구비하는 플라즈마 생성 장치.
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