KR20230043721A - 기판 처리 장치, 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents

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

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KR20230043721A
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processing apparatus
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겐이치 스자키
유마 이케다
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

본 발명은, 클리닝 가스가 금속 재료를 포함하는 덮개의 표면에 접촉하는 것을 방지하여, 덮개 표면의 부식이나 변질이 발생하는 것을 억제하는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다. 기판을 처리하는 반응 용기와, 반응 용기 내에 클리닝 가스를 공급하도록 구성된 클리닝 가스 공급계와, 반응 용기의 개구를 폐색 가능하게 구성되고, 금속 재료에 의해 구성된 덮개와, 덮개의 반응 용기의 내측에 면하는 측의 면 상에 마련되고, 적어도 표면이 제1 비금속 재료에 의해 구성된 보호 부재와, 덮개와 보호 부재가 각각 서로 대향하는 면의 사이에 형성되는 내부 공간과, 덮개에 의해 개구가 폐색된 상태에서, 내부 공간에 불활성 가스를 공급하도록 구성된 불활성 가스 공급계를 구비한다.

Description

기판 처리 장치, 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, CLEANING METHOD, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND PROGRAM}
본 개시는, 기판 처리 장치, 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
근년, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서, 이물이 적은 성막 방법이 요구되고 있다. 이물의 제어에 관해서는, 한 방법으로서, 반응관을 분리하지 않고, 가스 클리닝에 의해 반응관 내벽 등에 퇴적된 막을 제거하는 방법이 행하여지는 경우가 있다(예를 들어, 특허문헌 1).
일본 특허 공개 제2008-78285호 공보
그러나, 클리닝 가스를 사용한 클리닝 공정에 있어서, 금속 재료를 포함하는 부품의 표면과 클리닝 가스가 반응함으로써, 부품 표면의 부식이나 변질이 생기는 경우가 있다.
본 개시의 목적은, 클리닝 가스가 금속 재료를 포함하는 덮개의 표면에 접촉하는 것을 방지하여, 덮개 표면의 부식이나 변질이 발생하는 것을 억제하는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 개시의 일 양태에 의하면,
기판을 처리하는 반응 용기와,
상기 반응 용기 내에 클리닝 가스를 공급하도록 구성된 클리닝 가스 공급계와,
상기 반응 용기의 개구를 폐색 가능하게 구성되고, 금속 재료에 의해 구성된 덮개와,
상기 덮개의 상기 반응 용기의 내측에 면하는 측의 면 상에 마련되고, 적어도 표면이 제1 비금속 재료에 의해 구성된 보호 부재와,
상기 덮개와 상기 보호 부재가 각각 서로 대향하는 면의 사이에 형성되는 내부 공간과,
상기 덮개에 의해 상기 개구가 폐색된 상태에서, 상기 내부 공간에 불활성 가스를 공급하도록 구성된 불활성 가스 공급계
를 구비하는 기술이 제공된다.
클리닝 가스가 금속 재료를 포함하는 덮개의 표면에 접촉하는 것을 방지하여, 덮개 표면의 부식이나 변질이 발생하는 것을 억제하는 것이 가능한 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 양태인 기판 처리 장치에 있어서, 반응 용기 내로부터 기판 지지구를 반출한 상태에서 반응 용기를 덮개로 폐색한 상태(클리닝 공정 시)를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 반응 용기 내에 기판을 장전한 기판 지지구를 반입한 상태에서 반응 용기를 시일 캡으로 폐색한 상태(성막 공정 시)를 도시하는 종단면도이다.
도 3은 도 1에서의 덮개 주변을 도시하는 종단면도이다.
도 4는 반응 용기의 개구단부와 덮개의 맞닿음면 주변을 도시하는 종단면도이다.
도 5는 반응 용기의 개구를 폐색하는 덮개를 도시하는 종단면도이다.
도 6은 덮개의 상면에 마련되는 보호 부재를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 양태인 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 나타내는 도면이다.
도 8은 덮개의 변형예를 도시하는 종단면도이다.
도 9의 (A)는, 보호 부재의 변형예를 도시하는 도면이며, 도 9의 (B)는, 도 9의 (A)에서의 보호 부재의 단부 주변을 도시하는 도면이며, 도 9의 (C)는, 도 9의 (B) 주변을 둘레 방향에서 본 도면이며, 도 9의 (D)는, 도 9의 (A) 내지 도 9의 (C)의 변형예를 도시하는 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 도면은, 모두 모식적인 것이며, 도면에 도시되는, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실의 것과 반드시 일치하는 것은 아니다. 또한, 복수의 도면의 상호간에 있어서도, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은 반드시 일치하는 것은 아니다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1은, 본 개시의 일 양태인 기판 처리 장치에 있어서, 반응 용기 내로부터 기판 지지구를 반출한 상태에서 반응 용기를 덮개로 폐색한 상태(클리닝 공정 시)를 도시하는 종단면도이다. 도 2는, 반응 용기 내에 기판을 장전한 기판 지지구를 반입한 상태에서 반응 용기를 시일 캡으로 폐색한 상태(성막 공정 시)를 도시하는 종단면도이다.
도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 기판 처리 장치(10)는, 직육면체의 상자 형상으로 구축된 하우징(11)을 구비하고 있고, 하우징(11) 상에는 지지판으로서의 히터 베이스(12)를 개재해서 처리로(202)가 설치되어 있다. 처리로(202)는 가열 기구(가열 수단)로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 지지판으로서의 히터 베이스(12)에 지지됨으로써 수직으로 거치되어 있다.
히터(207)의 내측에는 반응관으로서의 프로세스 튜브(203)가, 히터(207)와 동심원상으로 배치되어 있다. 프로세스 튜브(203)는, 외부 반응관으로서의 아우터 튜브(204)와, 그 내측에 마련된 내부 반응관으로서의 이너 튜브(205)로 구성되어 있다. 아우터 튜브(204)는, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료에 의해 구성되고, 내경이 이너 튜브(205)의 외경보다도 크고 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있고, 이너 튜브(205)와 동심원상으로 마련되어 있다.
이너 튜브(205)는, 예를 들어 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 이너 튜브(205)의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성되어 있고, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트에 의해 수평 자세로 수직 방향으로 다단으로 정렬한 상태에서 수용 가능하게 구성되어 있다.
아우터 튜브(204)의 하방에는 매니폴드(209)가, 아우터 튜브(204)와 동심원상으로 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스 등으로 이루어지고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)는, 이너 튜브(205)와 아우터 튜브(204)에 걸림 결합하고 있어, 이들을 지지하도록 마련되어 있다. 매니폴드(209)가 히터 베이스(12)에 지지됨으로써, 프로세스 튜브(203)는 수직으로 거치된 상태로 되어 있다. 프로세스 튜브(203)와 매니폴드(209)에 의해, 웨이퍼(200)를 처리하는 반응 용기가 형성된다. 또한, 매니폴드(209)와 아우터 튜브(204)의 사이에는, 시일 부재로서의 O링이 마련되어 있다.
매니폴드(209)에는 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 라인으로서의 배기관(231)이 마련되어 있다. 배기관(231)은, 이너 튜브(205)와 아우터 튜브(204)의 간극에 의해 형성되는 통 형상 공간(206)의 하단부에 배치되어 있고, 통 형상 공간(206)에 연통하고 있다. 배기관(231)의 매니폴드(209)와의 접속측과 반대측인 하류측에는, 압력 검출기로서의 압력 센서(245), 배기 밸브(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(243) 및 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 설치되어 있어, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)으로 되도록 진공 배기할 수 있게 구성되어 있다.
APC 밸브(243)는, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201)의 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)의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있는 밸브이다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(243) 및 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 폐색하는 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 마련되어 있다. 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 시일 캡(219)은, 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 맞닿아지도록 되어 있다. 시일 캡(219)은 예를 들어 스테인리스 등의 금속으로 이루어지고, 원반상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단(개구단부)과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220)이 마련되어 있다.
시일 캡(219)은, 프로세스 튜브(203)의 외부에 수직으로 설비된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있고, 이에 의해, 후술하는 보트를 처리실(201)에 대하여 반입 반출하는 것이 가능하게 되어 있다.
시일 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 보트를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은, 시일 캡(219)을 관통하여, 후술하는 보트(217)에 접속되어 있어, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다.
기판 보유 지지구로서의 보트(217)는, 복수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세이면서 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 정렬시켜서 다단으로 보유 지지하도록 구성되어 있다. 또한, 보트(217)의 하방에는, 보트(217)와 마찬가지의 형상의 단열판 홀더(218)가 보트(217)를 지지하도록 마련되고, 이 단열판 홀더(218)에 의해, 단열 부재로서의 단열판(218a)이 수평 자세로 다단으로 복수매 지지되어 있다. 단열판(218a)은, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료가 사용되어, 원판 형상으로 형성되어 있고, 히터(207)로부터의 열이 매니폴드(209)측에 전해지기 어렵게 되도록 구성되어 있다.
프로세스 튜브(203) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다.
매니폴드(209)에는, 처리실(201) 내에 가스를 공급하는 가스 공급관(310, 320, 330)이 마련되어 있다.
가스 공급관(310, 320, 330)에는 상류측부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로 컨트롤러(MFC)(312, 322, 332) 및 개폐 밸브인 밸브(314, 324, 334)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(310, 320, 330)의 밸브(314, 324, 334)의 하류측에는, 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(510, 520, 530)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(510, 520, 530)에는, 상류측부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(512, 522, 532) 및 개폐 밸브인 밸브(514, 524, 534)가 각각 마련되어 있다.
가스 공급관(310)으로부터는, 처리 가스이며 성막 가스로서, 원료 가스가, MFC(312), 밸브(314)를 통해서 처리실(201)에 공급된다. 주로, 가스 공급관(310), MFC(312) 및 밸브(314)에 의해 원료 가스 공급계가 구성된다. 원료 가스 공급계를 원료 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(320)으로부터는, 처리 가스이며 성막 가스로서, 반응 가스가, MFC(322), 밸브(324)를 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 주로, 가스 공급관(320), MFC(322), 밸브(324)에 의해, 반응 가스 공급계(리액턴트 공급계)가 구성된다.
가스 공급관(330)으로부터는, 처리 가스로서, 클리닝 가스(에칭 가스)가, MFC(332), 밸브(334)를 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 주로, 가스 공급관(330), MFC(332), 밸브(334)에 의해 클리닝 가스 공급계가 구성된다.
가스 공급관(510, 520, 530)으로부터는, 불활성 가스가, MFC(512, 522, 532), 밸브(514, 524, 534)를 통해서 처리실(201)에 공급된다.
불활성 가스로서는, 예를 들어 질소(N2) 가스나, 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 크세논(Xe) 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다. 불활성 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다. 이 점은, 후술하는 다른 불활성 가스에서도 마찬가지이다.
주로, 가스 공급관(510, 520, 530), MFC(512, 522, 532) 및 밸브(514, 524, 534)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한, 도 1 및 도 2에서는 편의상, 가스 공급관(310, 320, 330)이 상하 방향으로 배치되어서 도시되어 있지만, 실제로는 둘레 방향으로 배치되어 있다.
이어서, 프로세스 튜브(203) 내로부터 보트(217)를 반출한 상태에서, 매니폴드(209)의 개구를 덮개로서의 셔터(81)로 폐색한 상태에서의 셔터(81) 주변의 상세 구조에 대해서, 도 1, 도 3 내지 도 6을 사용해서 설명한다.
도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 하우징(11) 내에는 처리실(201) 내로부터 보트(217)를 반출한 상태에서 매니폴드(209)의 하단 개구를 폐색하는 셔터 장치(70)가 설치되어 있다.
도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 셔터 장치(70)는, 로터리 액추에이터(71)를 구비하고 있고, 로터리 액추에이터(71)는, 하우징(11)의 천장벽에 수직 방향 하향으로 설치되어 있다. 로터리 액추에이터(71)의 회전축(72)에는 암(73)이 수평면 내에서 회전하도록 고정되어 있고, 암(73)의 자유 단부에는 베이스(74)가 일체적으로 회동하도록 수평하게 지지되어 있다. 베이스(74)의 주변부에는 클램프 기구를 구성하는 실린더 장치(75)가 직경 방향 외향으로 설치되어 있고, 실린더 장치(75)의 피스톤 로드(76)의 선단에는 경사면부(77)가 형성되어 있다.
경사면부(77)는, 매니폴드(209)에 고정된 고정측 부재(78)의 경사면부(79)에 대향하도록 되어 있다. 베이스(74) 상에는 셔터(81)가 수평하게 배치되고, 스프링(80)에 의해 플로팅 지지(독립 현가)되어 있다. 그리고, 실린더 장치(75)의 피스톤 로드(76)가 직경 방향 외향으로 신장되면, 경사면부(77)가 고정측 부재(78)의 경사면부(79)를 미끄럼 이동함으로써, 베이스(74)가 상대적으로 상승하는 상태로 되기 때문에, 베이스(74)는 스프링(80)을 통해서 셔터(81)를 매니폴드(209)의 하면에 맞닿음(압접)시켜서 클램프한다. 즉, 셔터(81)는, 반응 용기의 개구단부인 매니폴드(209)의 개구단부에 맞닿아, 반응 용기의 개구인 매니폴드(209)의 개구를 폐색하도록 구성되어 있다. 셔터(81)는, 금속 재료에 의해 구성되어 있다.
도 3 및 도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 매니폴드(209)의 하단의 개구단부는, 하측 플랜지부(209a)에 의해 구성되어 있다. 셔터(81)의 상면의, 하측 플랜지부(209a)와의 맞닿음면에는, 셔터(81)의 외주를 따라, 셔터(81)의 전체 둘레에 걸쳐서 도브테일 홈(82a)이 형성되고, 도브테일 홈(82a) 내에 제2 밀봉 부재로서의 O링(82b)이 마련되어 있다. 또한, 셔터(81)의 상면의, 하측 플랜지부(209a)와의 맞닿음면이며, O링(82b)의 내주측에는, 셔터(81)의 외주를 따라, 셔터(81)의 전체 둘레에 걸쳐서 도브테일 홈(83a)이 형성되고, 도브테일 홈(83a) 내에 제3 밀봉 부재로서의 O링(83b)이 마련되어 있다. O링(82b)과 도브테일 홈(82a)은, 셔터(81)와 하측 플랜지부(209a)의 사이를 밀봉하는 제2 밀봉부(82)로서 사용된다. 또한, O링(83b)과 도브테일 홈(83a)은, 셔터(81)와 하측 플랜지부(209a)의 사이를 밀봉하는 제3 밀봉부(83)로서 사용된다. 즉, 셔터(81)에 의해 개구가 폐색된 상태에서 제2 밀봉부(82), 제3 밀봉부(83)에 의해 셔터(81)와 매니폴드(209)의 하단의 사이를 기밀하게 밀봉(시일)하도록 구성되어 있다. 또한, 이하의 설명에서, O링은, 불소계 수지 등의 내열성 탄성체에 의해 구성된 것으로서 설명한다.
셔터(81)의 상면에는, 보호 부재로서의 플레이트(600)가 마련되어 있다. 즉, 플레이트(600)는, 셔터(81)에 의해 반응 용기의 개구(즉 매니폴드(209)의 개구)가 폐색된 상태에서, 셔터(81)의 반응 용기의 내측(즉 프로세스 튜브(203) 및 매니폴드(209)의 내측)에 면하는 측의 면 상에 마련되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 셔터(81)와 플레이트(600)가 각각 서로 대향하는 면의 사이에는, 내부 공간(S)이 형성된다.
또한, 셔터(81)의 상면의, 매니폴드(209)의 하단인 개구단부와의 맞닿음면에 가스 도입구(702)가 마련되어 있고, 즉, 셔터(81)의, 하측 플랜지부(209a)와의 맞닿음면에 가스 도입구(702)가 마련되어 있다.
또한, 셔터(81)의 상면의, O링(82b)과 O링(83b)으로 둘러싸이는 부위에는, 가스 도입구(702)에 연통하는 환상 홈(84)이 형성되어 있다. 환상 홈(84)은, 셔터(81)의 외주를 따라 환상으로 형성되어 있다. 즉, 환상 홈(84)은, 셔터(81)의 상면의, 하측 플랜지부(209a)와의 맞닿음면의 O링(82b)과 O링(83b)으로 둘러싸이는 부위에 형성되어 있다. 또한, 환상 홈(84)은, O링(82b)보다도 매니폴드(209)의 중심에서 보아 내측에 마련되고, O링(83b)보다도 매니폴드(209)의 중심에서 보아 외측에 마련된다. 제2 밀봉부(82)에 의해, 환상 홈(84) 내에 공급된 불활성 가스의 누설(리크)을 억제할 수 있다. 또한, 제3 밀봉부(83)에 의해, 로 내의 클리닝 가스가 맞닿음면을 통해서 누설되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 셔터(81)의, 내부 공간(S)에 면하는 면의 대략 중앙에는, 내부 공간(S)에 연통하는 제1 가스 공급구(604)가 형성되어 있다. 또한, 셔터(81) 내에는, 가스 도입구(702)와 제1 가스 공급구(604)를 접속하는 가스 유로(609)가 마련되어 있다. 즉, 가스 유로(609)의 일단은 가스 도입구(702)에 연통하고, 가스 유로(609)의 타단은 제1 가스 공급구(604)에 연통하고 있다. 즉, 환상 홈(84), 가스 도입구(702), 가스 유로(609), 제1 가스 공급구(604)가 연통하여, 후술하는 제2 가스 공급구(703)로부터 공급된 가스가, 환상 홈(84)과, 가스 도입구(702)와, 가스 유로(609)와, 제1 가스 공급구(604)를 통해서 내부 공간(S)에 공급되도록 구성되어 있다.
또한, 하측 플랜지부(209a)에는, 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(540)이 관통되고, 하측 플랜지부(209a)의, 셔터(81)와의 맞닿음면에 제2 가스 공급구(703)가 마련되어 있다. 제2 가스 공급구(703)와 가스 도입구(702)는, 매니폴드(209)의 개구가 폐색된 상태에서 환상 홈(84)을 통해서 접속하여, 연통되도록 배치되어 있다. 즉, 제2 가스 공급구(703)는, 셔터(81)와 하측 플랜지부(209a)가 맞닿아, 셔터(81)에 의해 개구가 폐색된 상태에서 가스 도입구(702)에 접속된다. 이에 의해, 가동하는 셔터(81)를 통해서 불활성 가스를 내부 공간(S) 내에 공급하는 것이 가능하게 된다. 또한, 환상 홈(84)에 도입된 불활성 가스에 의해 맞닿음면이 퍼지되어, 클리닝 가스의 누설을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 가스 공급구(703)와 가스 도입구(702)가 대향하는 위치에 마련되는 예에 대해서 설명하고 있지만, 양자는 환상 홈(84)을 개재해서, 셔터(81)의 둘레 방향에 있어서 서로 어긋난 위치에 마련되어도 된다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 플레이트(600)는, 원 형상의 평판이며, 플레이트(600)의 외주 단부에는, 플레이트(600)의 중심측을 향해서 원호상으로 절결된 절결(601, 602, 603)이 형성되어 있다. 플레이트(600)는, 제1 비금속 재료에 의해 구성되어 있다. 여기서, 제1 비금속 재료는, 클리닝 가스와 반응하지 않는 재료이다. 플레이트(600)는, 제1 비금속 재료인 예를 들어 석영이나 SiC에 의해 구성되어 있다. 이에 의해, 플레이트(600)의 부식 등의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 클리닝 가스로서 예를 들어 불소(F) 함유 가스를 사용하는 경우에는, 플레이트(600)로서, 석영에 의해 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다. F 함유 가스는, SiC와 반응해서 부식 등을 발생시킬 가능성이 있기 때문이다. 한편, 프로세스 튜브(203) 내인 반응 용기 내와 내부 공간(S) 내의 압력차를 높일 필요가 있는 경우에는, 플레이트(600)로서, 석영보다도 기계적 강도가 우수한 SiC에 의해 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 사용되는 클리닝 가스나 처리 조건에 따라, 플레이트(600)의 재질을 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 원하는 상술한 압력차에 따라, 필요한 기계적 강도를 갖도록, 플레이트(600)의 두께를 결정하는 것이 바람직하다.
셔터(81)의 상면의, 플레이트(600)가 고정되는 위치에는, 오목부(스폿 페이싱)(81a)가 형성되어 있다. 그리고, 셔터(81)의 오목부(81a)의 대응하는 위치에, 플레이트(600)의 절결(601 내지 603)이 배치된다. 그리고, 오목부(81a)에 보유 지지 부재(607)를 배치하고, 보유 지지 부재(607)의 외주에 탄성체인 O링(610, 608)을 장착하고, O링(610)과 O링(608)의 사이에 플레이트(600)를 배치한다. 그리고, 보유 지지 부재(607)의 내측에 고정 부재(606)를 삽입함으로써, 플레이트(600)는 셔터(81)에 고정된다.
즉, 플레이트(600)를, 보유 지지 부재(607)를 통해서 고정 부재(606)로 나사 고정 등에 의해 셔터(81)에 고정한다. 이와 같이 하여, 고정 부재(606)에 의한 고정을 행할 때, 소정의 박힘양으로 되도록 조정하는 것이 용이하게 된다. 즉, 플레이트(600)와 셔터(81)의 갭 폭을 일정하게 하는 것이 용이하게 된다. 즉, 내부 공간(S)과 반응 용기 내(즉 프로세스 튜브(203) 내 및 매니폴드(209) 내)의 공간의 사이를 연통하면서, 플레이트(600)를 셔터(81)에 고정하도록 구성되어 있다.
고정 부재(606)는, 보유 지지 부재(607)의 외주에 마련되는 O링(610)이 플레이트(600)와 셔터(81)의 사이에 끼워 넣어진 상태에서 플레이트(600)를 셔터(81)에 고정하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 고정 부재(606)에 의한 고정을 행할 때, 플레이트(600)가 파손되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 고정 부재(606)가 소정의 박힘양으로 되도록 조정하는 것이 용이하게 된다. 또한, 고정 부재(606)에 의해 플레이트(600)를 고정함으로써, 내부 공간(S) 내에 불활성 가스를 공급할 때, 플레이트(600)가 부상해버리는 것을 억제하면서, 내부 공간(S) 내의 압력을 높일 수 있다.
고정 부재(606)로서, 예를 들어 나사나 볼트를 사용할 수 있다. 보유 지지 부재(607)로서, 예를 들어 스페이서나 컬러를 사용할 수 있다. 고정 부재(606)는, 제2 비금속 재료이며, 예를 들어 불소계 수지, 폴리이미드 수지 등의 내열성 수지에 의해 구성되어 있다. 또한, 고정 부재(606)로서, 표면에 제2 비금속 재료가 코팅된 것을 사용해도 된다. 또한, 보유 지지 부재(607)도, 고정 부재(606)와 마찬가지로 제2 비금속 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 클리닝 가스에 의한 고정 부재(606)나 보유 지지 부재(607)의 부식, 변질 등을 억제할 수 있다. 또한, O링(610)은, 플레이트(600)의 하면측에 셔터(81)에 접촉해서 배치되기 때문에, O링(608)에 비하여 고온으로 되지 않아 열화되기 어렵다. 그 때문에, O링(608)을 사용하지 않고, O링(610)만을 사용하도록 해도 된다.
셔터(81)의 상면의 O링(83b)의 내주측이며, 플레이트(600)와 대향하는 면의, 고정 부재(606)에 의한 장착 위치의 더 내주측에는, 도브테일 홈(605a)이 형성되어 있다. 도브테일 홈(605a) 내에는, 제1 밀봉 부재로서의 O링(605b)이 마련되어 있다. 그리고, 셔터(81)와 플레이트(600)의 사이가, O링(605b)에 의해 밀봉되어 있다. O링(605b)과 도브테일 홈(605a)은, 셔터(81)와 플레이트(600)의 사이를 밀봉하는 제1 밀봉부(605)로서 사용된다. O링(605b)은, 플레이트(600)의 외주를 따라, 셔터(81)의 전체 둘레에 걸쳐서 마련된다. 내부 공간(S)은, 셔터(81)와 플레이트(600)가 각각 서로 대향하는 면과 O링(605b)에 의해 둘러싸진 공간에 의해 구성(획정)되어 있다. 그리고, 내부 공간(S)의 압력을 높여서, 내부 공간(S)에의 클리닝 가스의 침입을 보다 확실하게 방지하도록 구성되어 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 제1 밀봉부(605)는, 내부 공간(S)을 완전히 밀봉하는 것은 아니고, 내부 공간(S)의 내부 압력이 높아짐으로써, 내부 공간(S) 내의 불활성 가스가 반응 용기 내로 유출되도록 구성되어 있다.
O링(605b)의 선 직경(굵기)은, O링(605b)의 외측에 배치되는 O링(82b, 83b)의 선 직경과 다르다. 구체적으로는, O링(605b)의 선 직경은, O링(82b), O링(83b)의 선 직경(굵기)보다도 작다. 바꿔 말하면, 반응 용기 내의 내측(중심측이라고도 함)에 마련되는 O링일수록 선 직경이 작다. 플레이트(600)와 고정 부재(606)는, 비금속 재료에 의해 구성되기 때문에, 압박 압력은 비교적 작다. 즉, 작은 압력으로 찌부러 뜨리기 쉽도록 O링(605b)의 선 직경은 비교적 작은 편이 바람직하다. 또한, 불활성 가스의 유통을 완전히 차단하지 않기 위해서, O링(82b), O링(83b)과 비교해서 밀봉력도 약한 편이 바람직하고, O링(82b), O링(83b)과 비교해서 찌부러짐율(변형률)도 작은 편이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 O링(82b)의 진공 밀착 시의 찌부러짐율을 20％로 한 경우에, O링(83b)의 찌부러짐율을 10％, O링(605b)의 찌부러짐율을 0％로 한다. 이 때문에, 내부 공간(S)에 공급된 불활성 가스는, 유통이 완전히는 차단되지 않아, 내부 공간(S) 내와 처리실(201) 내의 압력차가 커졌을 때, O링(605b)과 플레이트(600) 및/또는 셔터(81)의 사이를 통해서 반응 용기 내에 유통된다. 이에 의해, 내부 공간(S)에의 클리닝 가스의 침입을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
셔터(81) 내의, 가스 유로(609)의 하방에는, 셔터(81)와 셔터(81) 주변을 냉각하는 냉각 가스 등의 냉매를 공급하는 냉매 유로(611)가 마련되어 있다. 냉매 유로(611)는, 둘레 방향으로 연속해서 마련되어 있다. 이와 같이 하여, 셔터(81) 및 셔터(81)의 주변을 냉각함으로써, 셔터(81) 및 셔터(81) 주변에 장착된 O링의 파손을 억제할 수 있다. 냉매로서, 예를 들어 불활성 가스를 사용할 수 있다. 여기서, 냉매는, 불활성 가스 등의 기체이어도, 물 등의 액체이어도 되며, 적절히 사용할 수 있다.
도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 가스 공급관(540)의 타단에는, 상류측부터 순서대로 MFC(542), 밸브(544)가 마련되어 있다. 가스 공급관(540)으로부터는, 퍼지 가스로서의 불활성 가스가, MFC(542), 밸브(544)를 통해서, 셔터(81)와 플레이트(600)의 사이의 내부 공간(S)에 공급된다. 주로, 가스 공급관(540), MFC(542), 밸브(544)에 의해 내부 공간(S)에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급계(700)가 구성되어 있다. 즉, 셔터(81)에 의해 개구가 폐색된 상태에서, 불활성 가스 공급계(700)에 의해, 제1 가스 공급구(604)를 통해서 내부 공간(S)에 불활성 가스를 공급하도록 구성되어 있다.
내부 공간(S)에는, 압력 검출기로서의 압력 센서(612)가 마련되고, 압력 센서(612)에 의해 검출된 압력에 기초하여, 내부 공간(S) 내의 압력이, 소정의 압력이며, 내부 공간(S) 내에 공급된 불활성 가스가 O링(605b)과 플레이트(600)의 사이를 통해서 반응 용기 내(즉 프로세스 튜브(203) 내 및 매니폴드(209) 내)로 유출되는 압력으로 되도록, 불활성 가스 공급계(700)를 제어하도록 구성되어 있다. 바꿔 말하면, 클리닝 가스가 내부 공간(S)에 들어가지 않는 압력으로 되도록, 불활성 가스 공급계(700)를 제어한다. 또한, 압력 센서(612)는, 내부 공간(S)이 아니라, 가스 공급관(540)에 마련할 수도 있다.
도 7에 도시하는 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 버스를 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, 액체 원료의 온도를 제어하는 제어 프로그램, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램, 후술하는 반도체 장치의 제조 방법의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등의 적어도 어느 것이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 반도체 장치의 제조 방법에서의 각 공정(각 스텝)을, 컴퓨터로서 구성된 컨트롤러(121)에 의해 기판 처리 장치에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피, 제어 프로그램 등을 총칭하여, 단순히 프로그램이라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 프로세스 레시피 및 제어 프로그램의 조합을 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(312, 322, 332, 512, 522, 532, 542), 밸브(314, 324, 334, 514, 524, 534, 544), 압력 센서(245, 612), APC 밸브(243), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 셔터 장치(70) 등의 적어도 어느 것에 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 레시피 등을 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 레시피의 내용을 따르도록, MFC(312, 322, 332, 512, 522, 532, 542)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(314, 324, 334, 514, 524, 534, 544)의 개폐 동작, APC 밸브(243)의 개폐 동작 및 APC 밸브(243)에 의한 압력 센서(245)에 기초하는 압력 조정 동작, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작, 보트(217)에의 웨이퍼(200)의 수용 동작, 셔터 장치(70)에서의 셔터(81)의 개폐 동작, 압력 센서(612)에 기초하는 내부 공간(S) 내의 압력 조정 동작 등을 제어하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는, 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 단순히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체는, 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
이어서, 본 실시 형태에 관한 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 상술한 기판 처리 장치(10)를 사용하여, 웨이퍼 상에 막을 형성해서 반도체 장치(디바이스)를 제조하는 방법의 일례에 대해서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치(10)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
또한, 본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우는, 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나, 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등의 적층체(집합체)」를 의미하는 경우(즉, 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함해서 웨이퍼라고 칭하는 경우)가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)」을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면」을 의미하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 동의이다.
(A) 성막 공정
기판 처리 장치(10)를 사용해서, 웨이퍼(200)에 성막 가스를 공급하여, 웨이퍼(200) 상에 소정 원소를 포함하는 막을 형성하는 경우를 이용해서 설명한다. 본 양태에서는, 복수의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 수용된 처리실(201)을 소정 온도에서 가열한다. 그리고, 처리실(201)에, 성막 가스로서의 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 스텝과, 성막 가스로서의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 스텝을 소정 횟수(n회) 행한다.
(웨이퍼 반입)
복수매의 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)한다. 구체적으로는, 복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내에 반입된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은 O링(220)을 개재해서 매니폴드(209)의 하단 개구를 폐색한 상태로 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은, 압력 센서(245)에서 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(243)가 피드백 제어된다(압력 조정). 진공 펌프(246)는, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 상시 작동시킨 상태를 유지한다. 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도로 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전량이 피드백 제어된다(온도 조정). 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속해서 행하여진다.
또한, 보트(217) 및 웨이퍼(200)가 회전 기구(267)에 의해 회전한다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은 적어도, 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속해서 행하여진다.
(성막 공정)
그 후, 원료 가스 공급 스텝(제1 가스 공급 스텝), 잔류 가스 제거 스텝, 반응 가스 공급 스텝(제2 가스 공급 스텝), 잔류 가스 제거 스텝을 이 순으로 소정 횟수 행한다.
(원료 가스 공급 스텝)
밸브(314)를 개방하여, 가스 공급관(310)에 원료 가스를 흘린다. 원료 가스는, MFC(312)에 의해 유량 조정되어, 처리실(201) 내에 공급된다. 이때 동시에, 밸브(514)를 개방하여, 가스 공급관(510) 내에 불활성 가스인 캐리어 가스를 흘린다. 캐리어 가스는, MFC(512)에 의해 유량 조정되어, 원료 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 가스 공급관(320, 330)에의 원료 가스의 침입을 방지(역류를 방지)하기 위해서, 밸브(524, 534)를 개방하여, 가스 공급관(520, 530) 내에 캐리어 가스를 흘린다. 캐리어 가스는, 가스 공급관(520, 530)을 통해서 처리실(201)에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(243)를 적정하게 조정하여, 처리실(201)의 압력을, 예를 들어 1 내지 1000Pa, 바람직하게는 1 내지 100Pa, 보다 바람직하게는 10 내지 50Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 또한, 본 명세서에서의 「1 내지 1000Pa」과 같은 수치 범위의 표기는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어 「1 내지 1000Pa」이란, 「1Pa 이상 1000Pa 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지이다.
MFC(312)로 제어하는 원료 가스의 공급 유량은, 예를 들어 10 내지 2000sccm, 바람직하게는 50 내지 1000sccm, 보다 바람직하게는 100 내지 500sccm의 범위 내의 유량으로 한다.
MFC(512)로 제어하는 캐리어 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 30slm의 범위 내의 유량으로 한다. 원료 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은, 예를 들어 1 내지 60초, 바람직하게는 1 내지 20초, 보다 바람직하게는 2 내지 15초의 범위 내로 한다.
히터(207)는, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 200 내지 600℃, 바람직하게는 350℃ 내지 550℃, 보다 바람직하게는 400 내지 550℃의 범위 내로 되도록 가열한다.
원료 가스로서는, 예를 들어 소정 원소로서 금속 원소인 알루미늄(Al)을 포함하는, 금속 함유 가스인 Al 함유 원료 가스(Al 함유 원료, Al 함유 가스)가 사용된다. Al 함유 원료 가스로서는, 예를 들어 염화알루미늄(AlCl3) 가스 등의 할로겐계 Al 함유 가스나, 트리메틸알루미늄((CH3)3Al, TMA) 가스 등의 유기계 Al 함유 가스를 사용할 수 있다.
상술한 조건 하에서 처리실(201)에 원료 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면 상에 제1층이 형성된다. 예를 들어, 원료 가스로서 Al 함유 가스를 사용한 경우, 제1층으로서 Al 함유층이 형성된다. Al 함유층은, Al 함유 가스나 Al 함유 가스의 일부가 분해한 흡착층(물리 흡착층이나 화학 흡착층)이어도 되고, Al 퇴적층(Al층)이어도 된다.
(잔류 가스 제거 스텝)
이어서, 밸브(314)를 닫아, 원료 가스의 공급을 정지한다. 이때, APC 밸브(243)는 개방한 채로 두고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201)을 진공 배기하여, 처리실(201)에 잔류하는 미반응 또는 층 형성에 기여한 후의 원료 가스를 처리실(201)로부터 배제한다. 밸브(514, 524, 534)는 개방한 상태에서 캐리어 가스의 처리실(201)에의 공급을 유지한다.
(반응 가스 공급 스텝)
처리실(201)의 잔류 가스를 제거한 후, 밸브(324)를 개방하여, 가스 공급관(320) 내에 반응 가스를 흘린다. 반응 가스는, MFC(322)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급관(320)으로부터 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 공급되어, 배기관(231)으로부터 배기된다. 즉 웨이퍼(200)는 반응 가스에 폭로된다.
이때, 밸브(524)를 개방하여, 가스 공급관(520) 내에 캐리어 가스를 흘린다. 캐리어 가스는, MFC(522)에 의해 유량 조정되어, 반응 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되어서, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 가스 공급관(310, 330) 내에의 반응 가스의 침입을 방지(역류를 방지)하기 위해서, 밸브(514, 534)를 개방하여, 가스 공급관(510, 530) 내에 캐리어 가스를 흘린다. 캐리어 가스는, 가스 공급관(510, 310), 가스 공급관(530, 330)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(243)를 적정하게 조정하여, 처리실(201)의 압력을, 예를 들어 1 내지 1000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(322)로 제어하는 반응 가스의 공급 유량은, 예를 들어 5 내지 40slm, 바람직하게는 5 내지 30slm, 보다 바람직하게는 10 내지 20slm의 범위 내의 유량으로 한다. 반응 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은, 예를 들어 1 내지 60초의 범위 내로 한다. 기타 처리 조건은, 상술한 원료 가스 공급 스텝과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
반응 가스로서는, 원료 가스와 반응하는 가스이며, 예를 들어 산화 가스가 사용된다. 산화 가스로서는, 산소(O2) 가스, 오존(O3) 가스, 플라스마 여기된 O2(O2 *) 가스, O2 가스+수소(H2) 가스, 수증기(H2O 가스), 과산화수소(H2O2) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 등의 산소(O) 함유 가스 등을 사용할 수 있다. 산화 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
이때 처리실(201)에 흘리고 있는 가스는, 반응 가스와 불활성 가스만이다. 반응 가스는, 원료 가스 공급 스텝에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층의 적어도 일부와 반응한다. 즉, 원료 가스 공급 스텝에서 형성된 제1층으로서의 Al 함유층은 산화되어, 제2층이며 금속 산화층으로서 Al과 O를 포함하는 알루미늄 산화층(AlO층)이 형성된다. 즉 Al 함유층은 AlO층으로 개질된다.
(잔류 가스 제거 스텝)
이어서, 밸브(324)를 닫아, 반응 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 원료 가스 공급 스텝 후의 잔류 가스 제거 스텝과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 제2층의 형성에 기여한 후의 반응 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다.
이상 설명한 원료 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝, 반응 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝을 순서대로 행하는 사이클을 미리 정해진 횟수(1회 이상) 행한다. 이와 같이, 뱃치 처리됨으로써(복수의 공정이 복수회 행해짐으로써), 웨이퍼(200) 상에 막이 형성된다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 상에 예를 들어 Al 및 O를 포함하는 막으로서 알루미늄 산화막(AlO막)이 형성된다.
또한, 이상의 성막 공정에서, 원료 가스나 반응 가스가 접촉하는 처리실(201) 내 등(예를 들어, 프로세스 튜브(203)의 내벽이나 매니폴드(209)의 내벽 등을 포함하는 경우가 있음)에 막이 부착(퇴적)된다. 이와 같이 하여 처리실(201) 내에 부착된 막은, 그 후의 성막 공정에서 파티클(이물) 발생의 요인이 되어, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막이나 디바이스의 품질 저하를 초래하는 경우가 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에서의 반도체 장치의 제조 방법에서는, 후술하는 클리닝 공정에서, 처리실(201) 내에 부착된 막을 제거한다. 또한, 처리실 내 등에 부착된 막은, 웨이퍼(200) 상에 형성된 막과 동일한 성분의 막 외에, 성막 공정에서 생성되는 부생성물 등을 포함하는 경우도 있다.
또한, 뱃치 처리란, 원료 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝, 반응 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝을 순서대로 행하는 사이클을 미리 정해진 횟수 행하여, 웨이퍼(200) 상에 막을 형성시키는 처리이다. 그리고, 1뱃치로, 웨이퍼(200) 상에 막이 형성된다.
(애프터 퍼지 및 대기압 복귀)
가스 공급관(510, 520, 530) 각각으로부터 불활성 가스를 처리실(201) 내에 공급하여, 배기관(231)으로부터 배기한다. 불활성 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해 처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 부생성물이 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).
(웨이퍼 반출)
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 프로세스 튜브(203)의 하단으로부터 프로세스 튜브(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 그 후, 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(B) 클리닝 공정
이어서, 성막 공정에서 처리실(201) 내 등에 부착된 막을 에칭하는 공정(클리닝 공정)에 대해서 설명한다.
(셔터에 의한 폐색)
도 1에 도시하는 바와 같이, 처리실(201) 내로부터 보트(217)를 반출한 상태에서 매니폴드(209)의 하단 개구인 개구를, 셔터(81)에 의해 폐색한다. 이 상태에서, 셔터(81)는 O링(82b, 83b)을 개재해서 매니폴드(209)의 개구를 폐색한 상태로 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은, 압력 센서(245)에서 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(243)가 피드백 제어된다(압력 조정). 진공 펌프(246)는, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 상시 작동시킨 상태를 유지한다. 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도로 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전량이 피드백 제어된다(온도 조정). 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은, 적어도 에칭 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속해서 행하여진다.
(에칭(클리닝) 공정)
처리실(201) 내 등에 부착된 막을 에칭해서 처리실(201) 내를 클리닝하는 스텝을 실행한다.
(에칭 스텝)
밸브(334)를 개방하여, 가스 공급관(330) 내에 클리닝 가스(에칭 가스)를 흘린다. 클리닝 가스는, MFC(332)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급관(330)으로부터 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 동시에 밸브(534)를 개방하여, 가스 공급관(530) 내에 불활성 가스를 흘린다. 가스 공급관(530) 내를 흐른 불활성 가스는, MFC(532)에 의해 유량 조정되어, 클리닝 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 이때, 가스 공급관(310, 320) 내에의 클리닝 가스의 침입을 방지하기 위해서, 밸브(514, 524)를 개방하여, 가스 공급관(510, 520) 내에 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스는, 가스 공급관(310, 320)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배기된다.
클리닝 가스로서, 예를 들어 사염화규소(SiCl4), 염화수소(HCl), 염소(Cl2), 불소(F2), 불화수소(HF), 사불화규소(SiF4), 삼불화질소(NF3), 삼불화염소(ClF3), 삼브롬화붕소(BBr3), 사브롬화규소(SiBr4) 및 브롬(Br2) 등의 할로겐 함유 가스를 사용할 수 있다. 클리닝 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다. 본 개시에서는, 금속 재료와 반응하는 클리닝 가스를 사용하는 경우에 있어서, 셔터(81)의 표면의 부식이나 변질이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
클리닝 가스의 공급에 의해, 처리실(201) 내 등에 부착된 막의 적어도 일부와 클리닝 가스가 반응하여, 처리실(201)로부터 제거된다. 예를 들어 클리닝 가스로서 SiCl4 가스를 사용한 경우, SiCl4 가스의 공급에 의해, 처리실(201) 내에 부착된 AlO막의 적어도 일부와 SiCl4 가스가 반응하여, 처리실(201)로부터 제거된다.
이때, 컨트롤러(121)에 의해 히터(207)를 제어하여, 처리실(201) 내를 예를 들어, 200 내지 800℃이며, 바람직하게는 400 내지 650℃의 범위 내의 소정 온도로 가열하여, 클리닝 가스를 활성화시킨다. 이때, APC 밸브(243)를 닫거나, 처리에 영향을 미치지 않을 정도로 실질적으로 닫아, 클리닝 가스를 처리실(201) 내에 봉입한다. 클리닝 가스를 봉입함으로써, 상술한 반응 지연에 의한 에칭에의 영향을 적게 할 수 있다. 그리고, 처리실(201) 내의 압력을 제1 압력이며, 예를 들어 1 내지 40000Pa이며, 바람직하게는 10000 내지 30000Pa, 보다 바람직하게는 20000 내지 30000Pa의 범위 내의 소정 압력으로 유지한다. MFC(332)로 제어하는 클리닝 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 10slm이며, 바람직하게는 3 내지 8slm의 범위 내의 유량으로 한다. 클리닝 가스를 처리실(201)에 공급하는 시간은, 예를 들어 60 내지 600초간의 범위 내의 시간으로 한다.
이때, 밸브(544)를 개방하여, 가스 공급관(540) 내에 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스는, MFC(542)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급관(540)으로부터 내부 공간(S) 내에 공급된다. 내부 공간(S) 내에 공급된 불활성 가스는, 처리실(201) 내의 압력과 내부 공간(S) 내의 압력차에 의해, 제1 밀봉부(605)를 통해서 반응 용기 내로 유출된다. 반응 용기 내에 유출된 불활성 가스는, 배기관(231)으로부터 배기된다.
즉, 셔터(81)에 의해 매니폴드(209)의 개구가 폐색된 상태에서, 셔터(81)와, 플레이트(600)가 각각 서로 대향하는 면의 사이에 형성되는 내부 공간(S)에 불활성 가스를 공급한다. 바꿔 말하면, 내부 공간(S)에 불활성 가스가 공급된 상태에서, 처리실(201) 내에 클리닝 가스를 공급한다.
즉, 컨트롤러(121)에 의해 클리닝 가스 공급계 및 불활성 가스 공급계(700)를 제어하여, 클리닝 가스 공급계로부터 처리실(201) 내에 클리닝 가스를 공급하면서, 불활성 가스 공급계(700)로부터 불활성 가스를 내부 공간(S) 내에 공급한다.
이때, 컨트롤러(121)에 의해 불활성 가스 공급계(700)를 제어하여, 압력 센서(612)에 의해 검출된 압력에 기초해서, 내부 공간(S) 내의 압력이, 내부 공간(S) 내에 공급된 불활성 가스가 O링(605b)을 통해서 처리실(201) 내에 유출되는 압력으로 되도록 제어한다. 즉, 컨트롤러(121)에 의해 클리닝 가스 공급계, 불활성 가스 공급계(700) 및 배기계를 제어하여, 클리닝 가스가 공급되어 있는 처리실(201) 내의 압력보다도, 내부 공간(S) 내의 압력이 높아지도록 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(121)에 의해, 내부 공간(S) 내의 압력이, 클리닝 가스가 공급되어 있는 처리실(201) 내의 압력보다도 예를 들어 100Torr 이상 높아지도록, 클리닝 가스 공급계, 불활성 가스 공급계(700) 및 배기계를 제어한다.
여기서, 내부 공간(S) 내의 압력은, 높을수록 클리닝 가스가 내부 공간(S)에 들어가는 것을 억제할 수 있어서 바람직하지만, 내부 공간(S) 내의 압력을 처리실(201) 내의 압력과 비교해서 지나치게 높게 하면, 플레이트(600)가 파손되어버리는 경우가 있다. 구체적으로는, 내부 공간(S) 내의 압력과 처리실(201) 내의 압력의 차인 내외 차압이 100Torr 미만인 경우, 내부 공간(S) 내에의 클리닝 가스의 침입을 방지할 수 없는 경우가 있다. 한편, 내외 차압이 지나치게 클 경우, 플레이트(600)의 기계적 강도에 따라서는, 플레이트(600)가 파손되어버릴 가능성이 있다. 따라서, 내부 공간(S)의 압력은, 내외 차압에 의해 플레이트(600)가 파손되어버리는 압력 미만으로 되도록, 클리닝 가스 공급계, 불활성 가스 공급계(700) 및 배기계를 제어한다. 예를 들어, 플레이트(600)가 두께 50mm 이하의 석영 플레이트에 의해 구성되어 있는 경우, 플레이트(600)의 파손을 피하기 위해서, 내외 차압은, 예를 들어 200Torr 이하로 하는 것이 바람직하다. 이때, O링(605b)의 선 직경이, O링(82b, 83b)의 선 직경보다도 작고, O링(605b)의 찌부러짐율이, O링(82b, 83b)의 찌부러짐율보다도 작기 때문에, 내부 공간(S)에 공급된 불활성 가스는, 유통이 차단되지 않아, 반응 용기 내에 유통된다. 이와 같이 하여, 내부 공간(S)으로부터 불활성 가스가 유출되도록 함으로써, 내부 공간(S) 내에 클리닝 가스가 침입하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 내부 공간(S) 내의 압력은, 플레이트(600)의 재질이나 두께에 따라 선택하는 것이 바람직하다.
(잔류 가스 제거 스텝)
소정 시간, 클리닝 가스를 처리실(201)에 공급한 후, 밸브(334)를 닫아, 클리닝 가스의 공급을 정지한다. APC 밸브(243)를 닫거나, 처리에 영향을 미치지 않을 정도로 실질적으로 닫고 있었을 경우는, APC 밸브(243)를 연다. 그리고, 상술한 성막 공정 시의 잔류 가스 제거 스텝과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 막의 제거에 기여한 후의 클리닝 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 불활성 가스 공급계(700)로부터의 불활성 가스의 공급을 계속해서 행한다.
(소정 횟수 실시)
상기한 스텝을 순서대로 행하는 사이클을 1회 이상(소정 횟수(m회)) 행함으로써, 처리실(201) 내에 부착된 막을 제거한다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
본 개시에 의하면, 클리닝 가스가 셔터의 표면에 접촉하는 것을 방지하여, 셔터 표면의 부식이나 변질이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 가동하는 셔터(81)에 대하여 불활성 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어, 금속제의 셔터의 부식을 억제할 수 있다.
(3) 변형예
이어서, 셔터(81)의 변형예에 대해서 도 8을 사용해서 설명한다. 본 변형예에서는, 상술한 양태와 다른 부분에 대해서 특히 설명한다.
셔터(91)와 하측 플랜지부(209a)의 사이에는, 셔터(91)와 하측 플랜지부(209a)가 맞닿은 상태이며, 셔터(91)에 의해 개구가 폐색된 상태에서, 환상 홈(84)과 반응 용기 내의 공간을 연통시키는 간극(705)이 마련된다. 즉 본 변형예에서는, 셔터(91)의 환상 홈(84)의 외주측에는 O링(82b)이 마련되어 있지만, 환상 홈(84)의 내주측에는 O링이 마련되어 있지 않다. 즉, 환상 홈(84)의 내주측을 밀봉하지 않고 간극(705)을 통해서, 불활성 가스가 반응 용기 내(즉 프로세스 튜브(203) 내 및 매니폴드(209) 내)에 공급되도록 구성되어 있다. 이에 의해, 가스 공급관(540)으로부터 공급된 불활성 가스는, 제2 가스 공급구(703), 환상 홈(84), 가스 도입구(702), 가스 유로(609)를 통해서 제1 가스 공급구(604)로부터 내부 공간(S)에 공급되고, 또한, 제2 가스 공급구(703), 환상 홈(84), 간극(705)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 이에 의해, 하측 플랜지부(209a)와의 맞닿음면으로부터 반응 용기 내에의 불활성 가스의 흐름을 형성하여, 클리닝 가스의 맞닿음면에의 침입을 억제 할 수 있어, 금속제의 셔터(91)가 클리닝 가스에 접촉하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 플레이트(600)는, 셔터(91)에 의해 개구가 폐색된 상태에서, 플레이트(600)의 외주 단부가 매니폴드(209)의 내주이며 개구단부의 내주보다도 매니폴드(209)의 중심에서 보아 외측에 위치하도록 마련된다. 이에 의해, 하측 플랜지부(209a)와의 맞닿음면으로부터 반응 용기 내에의 불활성 가스의 흐름에 의해, 반응 용기 내로부터 플레이트(600)의 외주 단부에의 클리닝 가스의 유입을 저감하여, 플레이트(600)의 외주 단부보다도 외측에서 노출된 셔터(91) 표면이 클리닝 가스에 접촉하는 것을 억제할 수 있다.
이어서, 플레이트(600)의 변형예에 대해서, 도 9의 (A) 내지 도 9의 (D)를 사용해서 설명한다.
본 변형예에서의 플레이트(800)는, 원 형상의 상면부(800a)와, 상면부(800a)의 주위에 연속해서 마련된 측면부(800b)를 갖는다. 상면부(800a), 측면부(800b) 및 셔터(81)에 의해, 내부 공간(S)이 형성(획정)되어 있다. 측면부(800b)에는, 내부 공간(S)과 반응 용기 내(즉 프로세스 튜브(203) 내 및 매니폴드(209) 내)의 공간의 사이에서 연통하는 관통 구멍(800c)이 형성되어 있다. 즉, 관통 구멍(800c)은, 내부 공간(S)에 공급된 불활성 가스를 처리실(201) 내에 흘리도록 구성되어 있다. 도 9의 (C)에 도시하는 바와 같이, 관통 구멍(800c)은 원 형상으로 형성되고, 내부 공간(S)과 처리실(201) 내를 연통하도록 구성되어 있다. 이와 같이, 관통 구멍(800c)을 통해서 내부 공간(S) 내의 불활성 가스를 처리로 내에 유통 가능하게 한다.
또한, 플레이트(800)의 외주 단부이며, 플레이트(800)의 측면부(800b)는, 보유 지지 부재(802)를 통해서 고정 부재(804)에 의해 고정된다. 이에 의해, 플레이트(800)는, 내부 공간(S)을 형성한 상태에서 셔터(81)에 고정된다.
또한, 내부 공간(S)과 로 내를 연통시키는 관통 구멍(800c)은, 도 9의 (C)에 도시하는 바와 같은 원 형상에 한하지 않고, 도 9의 (D)에서 관통 구멍(900c)으로서 나타내는 바와 같이, 하부가 절결된 각 형상이어도 된다. 또한, 관통 구멍은, 1개에 한하지 않고, 측면부(800b)에 복수 마련해도 된다. 이에 의해, 상술한 O링(605b)을 통한 불활성 가스의 유통에 더하여, 혹은, O링(605b)을 통해서 불활성 가스를 유통시키지 않고, 내부 공간(S) 내의 압력 조정을 행할 수 있다.
상술한 양태에서는, 셔터(81)와 플레이트(600)의 사이를 밀봉하는 제1 밀봉부(605)를 셔터(81)의 상면에 마련하는 경우를 이용해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되는 것이 아니라, 플레이트(600)의, 셔터(81)와의 대향면에 제1 밀봉부(605)를 마련해도 된다. 즉, 플레이트(600)의 셔터(81)와 대향하는 측의 면에 도브테일 홈(605a)을 형성하여, 도브테일 홈(605a) 내에 O링(605b)을 마련해도 된다. 즉, O링(605b)은, 플레이트(600)의 외주를 따라, 플레이트(600)의 전체 둘레에 걸쳐서 마련해도 된다.
또한, O링(605b)이 설치되는 홈은, 도브테일 홈(605a)에 한하지 않고, 각 홈이나 L형 홈 등의 다른 형상의 홈이어도 된다.
또한, 상술한 양태에서는, 셔터(81)의, 하측 플랜지부(209a)와의 맞닿음면에 제2 밀봉부(82)와 제3 밀봉부(83)를 마련하는 경우를 이용해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되는 것이 아니라, 매니폴드(209)의 하측 플랜지부(209a)의, 셔터(81)와의 맞닿음면에 제2 밀봉부(82)와 제3 밀봉부(83)를 마련해도 된다.
또한, 상술한 양태에서는, 셔터(81)의, 하측 플랜지부(209a)와의 맞닿음면에 환상 홈(84)을 마련하는 경우를 이용해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되는 것이 아니라, 매니폴드(209)의 하측 플랜지부(209a)의, 셔터(81)와의 맞닿음면에 환상 홈(84)을 마련해도 된다.
또한, 상술한 양태에서는, 셔터(81)의, 내부 공간(S)에 면하는 면의 대략 중앙에, 내부 공간(S)에 연통하는 제1 가스 공급구(604)를 마련하는 경우를 이용해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되는 것은 아니다. 제1 가스 공급구(604)는, 셔터(81)의 대략 중앙에 한정되지 않고, 셔터(81)와 플레이트(600)와 O링(605b)의 사이의 내부 공간(S)에 연통하는 위치의 어느 것에 마련하면 된다. 또한, 제1 가스 공급구(604)는, 1개에 한하지 않고, 복수 마련해도 된다.
또한, 상술한 양태에서는, 셔터(81)의 내부에, 셔터(81) 및 셔터(81)의 주변을 냉각하는 냉매 유로(611)를 구비하는 경우를 이용해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되는 것이 아니라, 셔터(81)의 하면에 냉매가 흐르는 배관을 마련하여, 셔터(81)의 하면으로부터 셔터(81) 및 셔터(81)의 주변을 냉각하도록 해도 된다.
또한, 상술한 양태에서는, 플레이트(600)로서, 제1 비금속 재료인 석영이나 SiC에 의해 구성된 것을 사용하는 경우를 예로서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되는 것이 아니라, 플레이트(600)로서, 적어도 표면이 제1 비금속 재료로 코팅된 금속 부재에 의해 구성된 것을 사용하면 된다. 적어도 표면을 제1 비금속 재료로 코팅된 것을 사용함으로써, 플레이트(600)의 기계적 강도를 높이면서, 클리닝 가스에 의한 부식을 억제할 수 있다. 플레이트로서, 예를 들어 제1 비금속 재료인 규소(Si) 용사, 산화이트륨(Y2O3), 질화알루미늄(AlN)으로 코팅된 금속 부재를 사용할 수 있다.
또한, 상술한 양태에서는, 웨이퍼(200) 상에 AlO막을 형성시키고, 로 내에 퇴적된 AlO막을 클리닝 가스를 사용해서 에칭(제거)하는 예에 대해서 설명했지만, 본 개시에서는, 막종은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 원료 가스, 반응 가스 등의 성막 공정에서 사용되는 가스종도 특별히 한정되지 않는다.
또한, 상술한 양태에서는, 클리닝 가스를 사용한 클리닝 공정에서, 셔터(81)나 그 주변 구조를 적용하는 예에 대해서 설명했다. 그러나, 본 개시는, 클리닝 가스를 사용한 클리닝 공정에 한정되지 않고, 금속 재료와 반응성을 갖는 가스를 사용하는 공정에서, 당해 구조를 적용할 수도 있다. 그 경우라도, 반응성 가스가 금속 재료를 포함하는 덮개의 표면에 접촉하는 것을 방지하여, 덮개 표면의 부식이나 변질이 발생하는 것을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.
이들 각종 박막의 형성에 사용되는 프로세스 레시피(처리 수순이나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)는, 기판 처리, 클리닝 처리 등의 내용(형성하는 박막의 막종, 조성비, 막질, 막 두께, 처리 수순, 처리 조건 등)에 따라, 각각 개별로 준비하는(복수 준비하는) 것이 바람직하다. 그리고, 기판 처리, 클리닝 처리 등을 개시할 때, 기판 처리, 클리닝 처리 등의 내용에 따라, 복수의 프로세스 레시피, 클리닝 레시피 등 중에서 적정한 프로세스 레시피, 클리닝 레시피 등을 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 기판 처리, 클리닝 처리 등의 내용에 따라 개별로 준비된 복수의 프로세스 레시피, 클리닝 레시피 등을, 전기 통신 회선이나 당해 프로세스 레시피, 클리닝 레시피 등을 기록한 기록 매체(외부 기억 장치(123))를 통해서, 기판 처리 장치가 구비하는 기억 장치(121c) 내에 미리 저장(인스톨)해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 기판 처리를 개시할 때, 기판 처리 장치가 구비하는 CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 프로세스 레시피, 클리닝 레시피 등 중에서, 기판 처리의 내용에 따라, 적정한 프로세스 레시피, 클리닝 레시피 등을 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성함으로써, 1대의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 박막을 범용적이면서 또한 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 조작 부담(처리 수순이나 처리 조건 등의 입력 부담 등)을 저감할 수 있어, 조작 미스를 회피하면서 기판 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
또한, 본 개시는, 예를 들어 기존의 기판 처리 장치의 프로세스 레시피, 클리닝 레시피 등을 변경함으로써도 실현할 수 있다. 프로세스 레시피, 클리닝 레시피 등을 변경하는 경우는, 본 개시에 관한 프로세스 레시피, 클리닝 레시피 등을 전기 통신 회선이나 당해 프로세스 레시피, 클리닝 레시피 등을 기록한 기록 매체를 통해서 기존의 기판 처리 장치에 인스톨하거나, 또한, 기존의 기판 처리 장치의 입출력 장치를 조작하여, 그 프로세스 레시피, 클리닝 레시피 등 자체를 본 개시에 관한 프로세스 레시피, 클리닝 레시피 등으로 변경하거나 하는 것도 가능하다.
이상, 본 개시의 일 양태 및 변형예를 구체적으로 설명했다. 그러나, 본 개시는 상술한 양태 및 변형예에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
10: 기판 처리 장치
81, 91: 셔터(덮개)
121: 컨트롤러(제어부)
200: 웨이퍼(기판)
201: 처리실
203: 프로세스 튜브
209: 매니폴드
600, 800: 플레이트(보호 부재)

Claims (21)

  1. 기판을 처리하는 반응 용기와,
    상기 반응 용기 내에 클리닝 가스를 공급하도록 구성된 클리닝 가스 공급계와,
    상기 반응 용기의 개구를 폐색 가능하게 구성되고, 금속 재료에 의해 구성된 덮개와,
    상기 덮개의 상기 반응 용기의 내측에 면하는 측의 면 상에 마련되고, 적어도 표면이 제1 비금속 재료에 의해 구성된 보호 부재와,
    상기 덮개와 상기 보호 부재가 각각 서로 대향하는 면의 사이에 형성되는 내부 공간과,
    상기 덮개에 의해 상기 개구가 폐색된 상태에서, 상기 내부 공간에 불활성 가스를 공급하도록 구성된 불활성 가스 공급계
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 덮개 및 상기 보호 부재의 적어도 어느 것은, 상기 덮개와 상기 보호 부재의 사이를 제1 밀봉 부재에 의해 밀봉하는 제1 밀봉부를 구비하고,
    상기 내부 공간은, 상기 덮개와 상기 보호 부재가 각각 서로 대향하는 면과 상기 제1 밀봉부에 의해 둘러싸진 공간에 의해 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 밀봉부는, 상기 보호 부재의 외주를 따라, 상기 덮개 및 상기 보호 부재의 적어도 어느 것의 전체 둘레에 걸쳐서 마련되는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 보호 부재는, 그 외주 단부에, 상기 내부 공간과 상기 반응 용기 내의 공간의 사이에서 연통하는 1개 또는 복수의 관통 구멍을 갖는, 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 불활성 가스 공급계는,
    상기 덮개의 상기 내부 공간에 면하는 면에 마련된 제1 가스 공급구를 통해서, 상기 불활성 가스를 상기 내부 공간에 공급하도록 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 덮개는, 상기 반응 용기의 개구단부와의 맞닿음면에 마련된 가스 도입구와,
    상기 가스 도입구와 상기 제1 가스 공급구가 연통되도록 접속하는 가스 유로를 구비하고,
    상기 반응 용기는, 상기 덮개와의 상기 맞닿음면에 마련된 제2 가스 공급구를 구비하고,
    상기 제2 가스 공급구와 상기 가스 도입구는, 상기 반응 용기의 상기 개구가 폐색된 상태에서, 상기 제2 가스 공급구와 상기 가스 도입구가 연통되도록 배치되어 있는, 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 덮개 및 상기 개구단부의 적어도 어느 것은, 상기 맞닿음면에 면하고 있는 상기 덮개의 외주를 따라 마련된 홈을 구비하고,
    상기 제2 가스 공급구는, 상기 덮개에 의해 상기 개구가 폐색된 상태에서, 상기 홈을 통해서 상기 가스 도입구에 접속되는, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 덮개 및 상기 개구단부의 적어도 어느 것은, 상기 덮개의 외주를 따라 마련되어 있는, 상기 덮개에 의해 상기 개구가 폐색된 상태에서 제2 밀봉 부재에 의해 상기 맞닿음면의 사이를 밀봉하는 제2 밀봉부를 구비하고,
    상기 홈은, 상기 제2 밀봉부보다도 상기 반응 용기의 중심에서 보아 내측에 마련되는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 덮개부와 상기 반응 용기의 상기 개구단부의 사이에는, 상기 덮개에 의해 상기 개구가 폐색된 상태에서 상기 홈과 상기 반응 용기 내의 공간을 연통시키는 간극이 마련되는, 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 보호 부재는, 상기 덮개에 의해 상기 개구가 폐색된 상태에서, 상기 보호 부재의 외주 단부가 상기 개구단부의 내주보다도 상기 반응 용기의 중심에서 보아 외측에 위치하도록 마련되는, 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 반응 용기의 상기 개구단부는, 매니폴드에 의해 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 보호 부재는, 나사와 볼트의 적어도 어느 것에 의해 상기 덮개에 고정되는, 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 나사는, 제2 비금속 재료에 의해 형성되어 있는, 기판 처리 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클리닝 가스 공급계로부터 상기 반응 용기 내에 상기 클리닝 가스를 공급하면서, 상기 불활성 가스 공급계로부터 상기 불활성 가스를 상기 내부 공간 내에 공급하도록, 상기 클리닝 가스 공급계 및 상기 불활성 가스 공급계를 제어 가능하게 구성된 제어부를 더 구비하는, 기판 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 반응 용기 내를 배기하는 배기계를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 클리닝 가스가 공급되어 있는 상기 반응 용기 내의 압력보다도, 상기 내부 공간 내의 압력이 높아지도록, 상기 클리닝 가스 공급계, 상기 불활성 가스 공급계 및 상기 배기계를 제어 가능하게 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 덮개의 내부 또는 하면에 마련되는 냉매 유로를 더 구비하는, 기판 처리 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 보호 부재는, 석영 및 탄화실리콘의 적어도 어느 것에 의해 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 보호 부재는, 표면이 상기 제1 비금속 재료로 코팅된 금속 부재에 의해 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  19. 기판을 처리하는 반응 용기의 개구를, 금속 재료에 의해 구성된 덮개에 의해 폐색하는 공정과,
    상기 덮개에 의해 상기 개구가 폐색된 상태에서, 상기 덮개와, 상기 덮개의 상기 반응 용기의 내측에 면하는 측의 면 상에 마련되고, 적어도 표면이 제1 비금속 재료로 구성된 보호 부재가 각각 서로 대향하는 면의 사이에 형성되는 내부 공간에 불활성 가스를 공급하는 공정과,
    상기 내부 공간에 상기 불활성 가스가 공급된 상태에서, 상기 반응 용기 내에 클리닝 가스를 공급하는 공정
    을 갖는 클리닝 방법.
  20. 기판이 수용된 반응 용기 내에 성막 가스를 공급함으로써, 상기 기판 상에 막을 형성하는 공정과,
    상기 막이 형성된 상기 기판을 상기 반응 용기 내로부터 반출하는 공정과,
    상기 반응 용기 내로부터 상기 기판이 반출된 후, 제19항에 기재된 클리닝 방법을 행하는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  21. 기판을 처리하는 반응 용기의 개구를, 금속 재료에 의해 구성된 덮개에 의해 폐색시키는 수순과,
    상기 덮개에 의해 상기 개구가 폐색된 상태에서, 상기 덮개와, 상기 덮개의 상기 반응 용기의 내측에 면하는 측의 면 상에 마련되고, 적어도 표면이 제1 비금속 재료로 구성된 보호 부재가 각각 서로 대향하는 면의 사이에 형성되는 내부 공간에 불활성 가스를 공급시키는 수순과,
    상기 내부 공간에 상기 불활성 가스가 공급된 상태에서, 상기 반응 용기 내에 클리닝 가스를 공급시키는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 기록 매체에 기록된 프로그램.
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