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KR101547808B1 - 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR101547808B1
KR101547808B1 KR1020110035483A KR20110035483A KR101547808B1 KR 101547808 B1 KR101547808 B1 KR 101547808B1 KR 1020110035483 A KR1020110035483 A KR 1020110035483A KR 20110035483 A KR20110035483 A KR 20110035483A KR 101547808 B1 KR101547808 B1 KR 101547808B1
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켄지 가메다
준 소노베
유다이 타다키
Original Assignee
가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레？드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

클리닝 가스에 일산화질소 가스를 첨가해서 처리실 내의 드라이 클리닝을 수행할 때, 그 취급을 쉽게 하고, 제어성 좋게 클리닝의 성능을 향상시킨다. 본 발명은, 기판을 처리하는 처리 용기, 처리 용기 내에 일산화 질소 가스 및 상기 일산화 질소 가스와의 반응성이 3불화질소 가스보다 높고 불소 원자를 포함하는 가스를 사전에 혼합시켜서 공급하는 제1 클리닝 가스 공급계 및 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치되고, 처리 용기 내에 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하는 제2 클리닝 가스 공급계를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판을 처리하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 예를 들면, 열화학 기상(氣相) 성장법(열 CVD 법)에 의해, 반도체 웨이퍼 등의 기판 상에 질화실리콘 막(Si3N4 막) 등의 CVD 박막을 형성하는 박막 형성 공정이 있다. 열 CVD 법에 의한 박막 형성 공정은, 기판을 반입한 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 것에 의해 수행된다. 박막 형성 공정의 목적은 기판 표면에의 박막 형성이지만, 실제로는, 기판 표면 이외에, 예를 들면 처리실을 구성하는 반응관의 내벽 등에도 박막을 포함하는 퇴적물이 부착되어버리는 경우가 있다. 이와 같은 퇴적물은, 박막 형성 공정을 실시할 때마다 누적적으로 부착하고, 일정한 두께 이상에 도달하면 박리(剝離)하여, 처리실 내에 있어서의 이물(파티클) 발생 요인이 되어버린다. 그 때문에, 퇴적물의 두께가 일정한 두께에 도달할 때마다, 퇴적물을 제거하는 것으로 처리실 내와 처리실 내부의 부재를 클리닝할 필요가 있다.
이전에는, 퇴적물을 제거하는 방법으로서, 처리실을 구성하는 반응관을 기판 처리 장치로부터 분리하고, HF 수용액의 세정 용기에서 반응관 내벽에 부착된 퇴적물을 제거하는 웨트 클리닝법이 주류였으나, 최근, 반응관을 분리할 필요가 없는 드라이 클리닝법이 이용되게 되었다. 이러한 방법으로는, 불소 원자(F)를 포함하는 가스(이하, 클리닝 가스라고도 부른다)와 희석 가스를 처리실 내에 직접 공급하여, 처리실 내의 온도, 압력, 가스의 유량을 제어하는 것에 의해, Si3N4 막 등의 실리콘계 퇴적물을 에칭하여 제거한다. 또한, 클리닝의 성능, 즉 에칭 레이트를 향상시키는 수단으로서, 클리닝 가스에, 산소 원자(O) 등을 포함하는 가스를 첨가하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2참조). 또한, 클리닝 가스로서, FNO 가스를 이용하는 기술도 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 3참조).
1. 일본 특허 공개 평10-303186호 공보 2. 일본 특허 공개 제2005-101583호 공보 3. 일본 특허 공개 제2003-144905호 공보
클리닝 가스에 첨가하는 산소 원자 등을 포함하는 가스로서, 일산화질소(NO) 가스가 유망시되고 있다. 그러나, 클리닝 가스에 NO 가스를 첨가하면, 온도나 압력 등의 처리 조건을 고온 및 고압측(高壓側)의 조건으로 할 필요가 생기거나, 클리닝의 진행 속도가 저하해버리거나 하는 경우가 있었다. 예를 들면, 클리닝 가스로서 3불화질소(NF3) 가스를 이용한 경우, NF3 가스와 NO 가스의 반응성이 낮기 때문에, 양(兩) 가스를 충분히 반응시키기 위해서는, 처리실 내를 고온 및 고압으로 할 필요가 있었다. 또한, 클리닝 가스로서 불소(F2) 가스를 이용한 경우, F2 가스와 NO 가스와의 반응성이 지나치게 높기 때문에, 양 가스의 반응이 지나치게 진행해버려서, 클리닝의 진행 속도가 저하해버릴 수 있었다. 이와 같이, 클리닝 가스에 NO 가스를 첨가하는 경우, 그 취급이 어렵고, 제어성이 나빠진다는 과제가 있었다.
또한, 클리닝 가스로서 FNO 가스를 이용하면, 클리닝이 진행하지 않는 경우가 있었다. 클리닝 가스에 첨가된 FNO 가스는, 클리닝 가스에 의한 에칭 반응을 촉진시키는 효과가 있지만, 단체(單體)에서 에칭을 진행시키는 것은 에칭 레이트가 낮기 때문에 곤란하였다. 또한, FNO는, 현시점(現時點)에서는 가스로서는 상품화되어 있지 않고, 즉시 클리닝 가스로서 이용하는 것은 곤란하였다. 또한, 이들의 과제는, 발명자의 예의(銳意) 연구에 의해 처음으로 밝혀진 신규 과제이다.
따라서 본 발명은, 클리닝 가스에 일산화질소 가스를 첨가해서 처리실 내의 드라이 클리닝을 수행할 때, 그 취급을 용이하게 하고, 제어성 좋게 클리닝의 성능을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 기판을 처리하는 처리 용기; 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계; 상기 처리 용기 내에 일산화 질소 가스 및 상기 일산화 질소 가스와의 반응성이 3불화질소 가스보다 높고 불소 원자를 포함하는 가스를 사전에 혼합시켜서 공급하는 제1 클리닝 가스 공급계; 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치되고, 상기 처리 용기 내에 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하는 제2 클리닝 가스 공급계; 및 기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하고, 상기 제1 클리닝 가스 공급계 및 상기 제2 클리닝 가스 공급계를 통하여 상기 사전에 혼합시킨 가스와 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 각각 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하도록, 상기 처리 가스 공급계, 상기 제1 클리닝 가스 공급계 및 상기 제2 클리닝 가스 공급계를 제어하는 제어부;를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판을 처리하는 처리 용기; 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계; 불소 원자를 포함하는 가스를 분해시키는 예비 분해실을 구비하고, 상기 예비 분해실에 의해 불소 원자를 포함하는 가스를 분해시킨 가스와 일산화질소 가스를 사전에 혼합시켜서 상기 처리 용기 내에 공급하는 제1 클리닝 가스 공급계; 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치되고, 상기 처리 용기 내에 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하는 제2 클리닝 가스 공급계; 및 기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하고, 상기 제1 클리닝 가스 공급계 및 상기 제2 클리닝 가스 공급계를 통하여 상기 사전에 혼합시킨 가스와 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 각각 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하도록, 상기 처리 가스 공급계, 상기 제1 클리닝 가스 공급계 및 상기 제2 클리닝 가스 공급계를 제어하는 제어부;를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하는 공정; 및 상기 처리 용기 내에, 제1 클리닝 가스 공급계를 통하여 일산화 질소 가스 및 상기 일산화 질소 가스와의 반응성이 3불화질소 가스보다 높고 불소 원자를 포함하는 가스를 사전에 혼합시킨 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계를 통하여 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정;을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하는 공정; 및 상기 처리 용기 내에, 제1 클리닝 가스 공급계를 통하여 예비 분해실에 의해 불소 원자를 포함하는 가스를 분해시킨 가스와 일산화질소 가스를 사전에 혼합시킨 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계를 통하여 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정;을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 발명에 의하면, 기판 상에 박막을 형성하는 처리가 수행되는 처리 용기를 제공하는 공정; 및 상기 처리 용기 내에, 제1 클리닝 가스 공급계를 통하여 일산화 질소 가스 및 상기 일산화 질소 가스와의 반응성이 3불화질소 가스보다 높고 불소 원자를 포함하는 가스를 사전에 혼합시킨 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계로부터 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정;을 포함하는 처리 용기의 클리닝 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,기판 상에 박막을 형성하는 처리가 수행되는 처리 용기를 제공하는 공정; 및 상기 처리 용기 내에, 제1 클리닝 가스 공급계를 통하여 예비 분해실에 의해 불소 원자를 포함하는 가스를 분해시킨 가스와 일산화질소 가스를 사전에 혼합시킨 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계로부터 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정;을 포함하는 처리 용기의 클리닝 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 클리닝 가스에 일산화질소 가스를 첨가하여 처리실 내의 드라이 클리닝을 수행할 때, 그 취급을 용이하게 하고, 제어성 좋게 클리닝의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 반도체용 CVD 박막 형성 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 처리로(處理爐)의 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 처리로의 개략 구성도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
상술한 바와 같이, CVD 박막은, 기판을 반입한 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 것에 의해 형성된다. 이하, 일반적인 박막 형성 장치의 구성과 박막 형성 공정에 대해서 각각 간단히 설명한다.
일반적인 반도체용 CVD 박막 형성 장치의 구성을, 도 1을 참조하면서 설명한다. 이와 같은 박막 형성 장치는, 기판(100)을 처리하는 성막실(처리실, 101)을 내부에 포함하는 반응관(103)과, 성막실(101) 내에서 기판(100)을 수평 자세로 다단으로 보지(保持)하는 보트(102)와, 반응관(103)의 주위에 배치된 가열원(加熱源, 104)과, CVD 박막을 형성하는 처리 가스를 성막실(101) 내에 공급하는 처리 가스 공급 라인(105)과, 퇴적물을 에칭에 의해 제거하는 클리닝 가스로서의 NF3 가스를 성막실(101) 내에 공급하는 클리닝 가스 공급 라인(107a)과, 클리닝 가스에 첨가하는 NO 가스를 공급하는 첨가 가스 공급 라인(107b)과, 성막실(101) 내의 압력을 조정하는 압력 조정 밸브(106) 및 진공 펌프(109)가 상류로부터 순서대로 설치된 배기 라인(108)을 구비하고 있다. 반응관(103)과 보트(102)는 석영(SiO2)에 의해 형성되어 있다.
계속해서, 이와 같은 박막 형성 장치에 의해 실시되는 박막 형성 공정에 대해서 설명한다. 우선, 복수의 기판(100)을 보지한 보트(102)를 성막실(101) 내로 반입한다. 그리고, 가열원(104)에 의해 기판(100)의 표면을 소정의 온도까지 가열한다. 그 후, 성막실(101) 내를 배기 라인(108)에 의해 배기하면서, 처리 가스 공급 라인(105)에 의해 처리 가스를 성막실(101) 내에 공급하고, CVD(Chemical Vapor Deposition) 반응에 의해 기판(100) 상에 박막을 형성한다. 이 때, 배기 라인(108)에 설치된 압력 조정 밸브(106)에 의해, 성막실(101) 내의 압력을 일정한 압력으로 유지하도록 조정한다. 기판(100) 상에 소정의 막 두께의 박막이 형성되면, 처리 가스 공급 라인(105)으로부터의 처리 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 박막 형성 후의 기판(100)을 소정의 온도까지 강온(降溫)시키고 나서, 보트(102)를 성막실(101) 밖으로 반출한다.
상술한 박막 형성 공정에 있어서는, 기판(100) 상으로의 박막의 형성이 본래의 목적이다. 그러나, 실제로는, 기판(100) 상에 박막을 형성할 때에, 성막실(101)을 구성하는 반응관(103)의 내벽이나 보트(102) 등의 부재의 표면에도 박막을 포함하는 퇴적물이 부착되어버리는 경우가 있다. 이와 같은 퇴적물은, 상술한 박막 형성 공정을 실시할 때마다 누적적으로 부착되고, 일정한 두께 이상이 되면 박리, 낙하가 생기고, 기판(100) 상에서의 이물 발생 요인이 되어버린다. 그 때문에 퇴적물의 두께가 일정한 두께에 도달할 때마다, 퇴적물을 제거할 필요가 있었다.
퇴적물을 제거하는 방법으로서는, 반응관(103)을 분리하여 HF 수용액으로 이루어지는 세정액에 침지(浸漬)하여 퇴적물을 웨트 에칭에 의해 제거하는 웨트 클리닝법이나, 성막실(101) 내에 에칭 가스(클리닝 가스)를 공급하여 퇴적물을 드라이 에칭에 의해 제거하는 드라이 클리닝법이 알려져 있다. 최근, 반응관(103)을 분리할 필요가 없는 드라이 클리닝법이 수행되어 왔다. 이하, 드라이 클리닝법에 대해서 간단히 설명한다.
우선, 표면에 퇴적물이 부착된 빈 보트(102)를, 내부에 퇴적물이 부착된 반응관(103) 내, 즉 성막실(101) 내로 반입한다. 그리고, 가열원(104)에 의해 성막실(101) 내를 소정의 온도까지 가열한다. 그리고, 배기 라인(108)에 의해 성막실(101) 내를 배기하면서, 클리닝 가스 공급 라인(107a)에 의해 NF3 가스를 성막실(101) 내에 공급하고, 클리닝 가스의 분해에 의해 발생하는 활성종과 퇴적물의 에칭 반응에 의해 성막실(101) 내, 즉 반응관(103)의 내벽이나 보트(102) 표면에 부착되어 있는 퇴적물을 제거한다. 이 때, 첨가 가스 공급 라인(107b)로부터 NO 가스를 공급하고, 성막실(101) 내에 공급된 NF3 가스에 NO 가스를 첨가하여, 에칭 레이트를 향상시키도록 한다. 또한 이 때, 배기 라인(108)에 설치된 압력 조정 밸브(106)에 의해, 성막실(101) 내의 압력을 일정한 압력으로 유지하도록 조정한다. 성막실(101) 내의 퇴적물이 제거되면, 클리닝 가스 공급 라인(107)으로부터의 클리닝 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 성막실(101) 내의 시즈닝 공정을 수행한다. 즉, 기판(100)을 반입하지 않은 성막실(101) 내에 처리 가스를 공급하고, 성막실(101) 내, 즉 반응관(103)의 내벽이나 보트(102)의 표면에 박막을 형성(프리 코팅)하여 성막실(101)을 박막 형성 공정으로 이행할 수 있는 상태로 회복시킨다.
클리닝 가스로서는, 불화질소 가스로서의 3불화질소(NF3) 가스 이외에, 불소(F2) 가스 등을 이용할 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 클리닝 가스로서 NF3 가스를 이용한 경우, NF3 가스와 NO 가스의 반응성이 낮기 때문에, 양 가스를 충분히 반응시키기 위해서는, 처리실 내를 예를 들면 600℃ 정도의 고온 및 고압으로 할 필요가 있었다. 또한, 클리닝 가스로서 F2 가스를 이용한 경우, F2 가스와 NO 가스의 반응성이 지나치게 높기 때문에, 양 가스의 반응이 지나치게 진행해버려서, 클리닝의 진행 속도가 저하해버릴 수 있었다. 이와 같이, 클리닝 가스에 NO 가스를 첨가하는 경우, 그 취급이 어렵고, 제어성이 나빠진다는 과제가 있었다.
또한, 클리닝 가스로서 FNO 가스를 단체로 이용하는 기술도 알려져 있다. 그러나, 발명자 등의 예의 연구에 의하면, FNO 가스를 단체로 이용한 경우, 클리닝이 진행하지 않는 경우가 있었다. 즉, 클리닝 가스에 첨가된 FNO 가스는, 클리닝 가스에 의한 에칭 반응을 촉진시키도록 기능하지만, 단체로 에칭을 진행시키는 것은 에칭 레이트가 낮기 때문에 곤란하였다. 또한, FNO는, 현 시점에서는 가스로서는 상품화 되어 있지 않고, 즉시 클리닝 가스로서 이용하는 것은 곤란하였다.
그로부터 발명자 등은, 처리실 내의 드라이 클리닝을 수행할 때, 취급이 용이하고, 제어성 좋게 클리닝의 성능을 향상시키는 방법에 대해서 예의 연구를 수행하였다. 그 결과, 불소 원자를 포함하는 가스에 FNO를 첨가하는 것으로, 상술의 과제를 해결할 수 있다는 지견(知見)을 얻었다. 즉, FNO 가스는, 불소 원자를 포함하는 가스에 의한 에칭 반응을 촉진시키도록 작용하기 때문에, 불소 원자를 포함하는 가스와 FNO 가스가 혼재(混在)한 상태를 만들어 내는 것으로, 상술의 과제를 해결할 수 있다는 지견을 얻었다. 본 발명은, 발명자가 얻은 상기 지견에 기초하는 것이다.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하에, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
우선, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도면에 기초하여 설명한다. 도 2는 본 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 처리로(202)의 개략 구성도이며, 종(縱)단면도로서 도시되어 있다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 처리로(202)는 가열 기구로서의 히터(206)를 포함한다. 히터(206)는 원통 형상이며, 보지판으로서의 히터 베이스(251)에 지지되는 것에 의해 수직으로 설치되어 있다.
히터(206)의 내측에는, 히터(206)와 동심원 형상으로 반응관으로서의 프로세스 튜브(203)가 배설(配設)되어 있다. 프로세스 튜브(203)는 내부 반응관으로서의 이너 튜브(204)와, 그 외측에 설치된 외부 반응관으로서의 아우터 튜브(205)로 구성되어 있다. 이너 튜브(204)는, 예를 들면 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단 및 하단이 개구(開口)한 원통 형상으로 형성되어 있다. 이너 튜브(204)의 통중공부(筒中空部)에는, 기판으로서의 웨이퍼(200) 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하는 처리실(201)이 형성되어 있다. 처리실(201)은, 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세에서 수직 방향으로 다단으로 정렬한 상태로 수용 가능하게 구성되어 있다. 아우터 튜브(205)는, 예를 들면 석영 또는 탄화실리콘 등의 내열성 재료로 이루어지고, 내경(內徑)이 이너 튜브(204)의 외경(外徑)보다도 크고, 상단이 폐색(閉塞)하고 하단이 개구한 원통 형상으로 형성되어 있고, 이너 튜브(204)와 동심원 형상으로 설치되어 있다.
아우터 튜브(205)의 하방(下方)에는, 아우터 튜브(205)와 동심원 형상으로 매니폴드(209)가 배설되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들면 스텐레스 등으로 이루어지고, 상단 및 하단이 개구한 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)는, 이너 튜브(204)와 아우터 튜브(205)에 계합(係合)되어 있고, 이들을 지지하도록 설치되어 있다. 또한, 매니폴드(209)와 아우터 튜브(205)와의 사이에는, 씰 부재로서의 O링(220a)이 설치되어 있다. 매니폴드(209)가 히터 베이스(251)에 지지되는 것에 의해, 프로세스 튜브(203)는 수직하게 설치된 상태가 되어 있다. 프로세스 튜브(203)와 매니폴드(209)에 의해 처리 용기로서의 반응 용기가 형성된다.
매니폴드(209)에는, 가스 도입부로서의 노즐(230a, 230b)이 처리실(201) 내에 연통(連通)하도록 접속되어 있다. 노즐(230a, 230b)에는, 박막을 형성하는 처리 가스를 처리실(201) 내에 공급하는 처리 가스 공급관(232a, 232b)이 각각 접속되어 있다. 처리 가스 공급관(232a)의 노즐(230a)과의 접속측과 반대측인 상류측에는, 가스 유량 제어기로서의 MFC(매스 플로우 컨트롤러, 241a)를 개재하여 제1 처리 가스 공급원으로서의 SiH2Cl2(DCS) 가스 공급원(271)이 접속되어 있다. 처리 가스 공급관(232a)의 MFC(241a)보다도 상류측, 하류측에는 각각 밸브(262a, 261a)가 설치되어 있다. 처리 가스 공급관(232b)의 노즐(230b)과의 접속측과 반대측인 상류측에는, 가스 유량 제어기로서의 MFC(매스 플로우 컨트롤러, 24lb)를 개재하여 제2 처리 가스 공급원으로서의 NH3 가스 공급원(272)이 접속되어 있다. 처리 가스 공급관(232b)의 MFC(24lb)보다도 상류측, 하류측에는 각각 밸브(262b, 26lb)가 설치되어 있다. 주로, 처리 가스 공급관(232a, 232b), MFC(241a, 24lb), 밸브(262a, 261a, 262b, 26lb), SiH2Cl2 가스 공급원(271), NH3 가스 공급원(272)에 의해 처리 가스 공급계가 구성된다.
처리 가스 공급관(232a, 232b)의 밸브(261a, 26lb)보다도 하류측에는, 각각 불활성 가스 공급관(232c, 232d)이 접속되어 있다. 불활성 가스 공급관(232c)의 처리 가스 공급관(232a)과의 접속측과 반대측인 상류측에는, 가스 유량 제어기로서의 MFC(매스 플로우 컨트롤러, 241c)를 개재하여 불활성 가스 공급원으로서의 N2 가스 공급원(273)이 접속되어 있다. 불활성 가스 공급관(232c)의 MFC(241c)보다도 상류측, 하류측에는 각각 밸브(262c, 261c)가 설치되어 있다. 불활성 가스 공급관(232d)의 처리 가스 공급관(232b)과의 접속측과 반대측인 상류측에는, 가스 유량제어기로서의 MFC(매스 플로우 컨트롤러, 241d)를 개재하여 N2 가스 공급원(273)이 접속되어 있다. 정확하게는, 불활성 가스 공급관(232d)의 상류측은 불활성 가스 공급관(232c)의 밸브(262c)보다도 상류측에 접속되어 있고, 불활성 가스 공급관(232d)은 밸브(262c)보다도 상류측에서 불활성 가스 공급관(232c)으로부터 분기되도록 설치되어 있다. 불활성 가스 공급관(232d)의 MFC(241d)보다도 상류측, 하류측에는 각각 밸브(262d, 261d)가 설치되어 있다. 주로, 불활성 가스 공급관(232c, 232d), MFC(241c, 241d), 밸브(262c, 261c, 262d, 261d), N2 가스 공급원(273)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한, 불활성 가스 공급계에는 처리 가스나 클리닝 가스를 희석하는 역할도 있고, 불활성 가스 공급계는, 처리 가스 공급계나 클리닝 가스 공급계의 일부를 또한 구성한다. 또한, 불활성 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계로서도 기능한다.
처리 가스 공급관(232b)의 밸브(26lb)보다도 하류측으로서, 불활성 가스 공급관(232d)과의 접속부보다도 하류측에는, 불소 원자를 포함하는 가스를 분해시킨 가스와 일산화질소(NO) 가스를 사전에 혼합시켜서 처리실(201) 내에 공급하는 제1클리닝 가스 공급관(232h)의 하류단(下流端)이 접속되어 있다. 제1 클리닝 가스 공급관(232h)의 처리 가스 공급관(232b)과의 접속측과 반대측인 상류측에는, NF3 가스를 공급하는 NF3 가스 공급관(232f)의 하류단과, NO 가스를 공급하는 NO 가스 공급관(232g)의 하류단이 각각 접속되어 있다. NF3 가스 공급관(232f)에는, 상류측으로부터 순서대로, NF3 가스 공급원(274), 밸브(262f), 가스 유량 제어기로서의 MFC(매스 플로우 컨트롤러, 241f), 밸브(261f), NF3 가스를 분해시키는 예비 분해실(280f)이 설치되어 있다. NO 가스 공급관(232g)에는, 상류측으로부터 순서대로, NO 가스 공급원(275), 밸브(262g), 가스 유량 제어기로서의 MFC(매스 플로우 컨트롤러, 241g), 밸브(261g)가 설치되어 있다. 또한, 예비 분해실(280f)은, 불소 원자를 포함하는 가스로서의 NF3 가스를 플라즈마나 열 등을 이용해서 분해하고, F2 가스를 생성하도록 구성되어 있다. NF3 가스를 분해하는 분해원으로서는, 예를 들면 플라즈마원(源)이나 히터 등을 이용할 수 있다. 주로, 제1 클리닝 가스 공급관(232h), NF3 가스 공급관(232f), NO 가스 공급관(232g), MFC(241f, 241g), 밸브(262f, 261f, 262g, 261g), 예비 분해실(280f), NF3 가스 공급원(274), NO 가스 공급원(275)에 의해, 제1 클리닝 가스 공급계가 구성된다.
밸브(262f, 261f)를 여는 것에 의해, NF3 가스 공급원(274)으로부터 공급된 NF3 가스는, MFC(241f)에 의해 유량 조정되면서, 예비 분해실(280f) 내에 공급되어, F2 가스 및 N2 가스로 분해된다. 예비 분해실(280f) 내에서 생성된 F2 가스는, NF3 가스 공급관(232f)을 개재하여 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에 공급된다. 이 때, 밸브(262g, 261g)를 더 여는 것에 의해, NO 가스 공급원(275)으로부터 공급된 NO 가스는, MFC(241g)에 의해 유량 조정되면서, NO 가스 공급관(232g)을 개재하여 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에 공급된다. 그리고, 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에서 F2 가스와 NO 가스가 혼합되는 것으로 FNO가 생성된다. 생성된 FNO를 포함하는 가스는, 제1 클리닝 가스 공급관(232h), 처리 가스 공급관(232b), 노즐(230b)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 예비 분해에 의해 생성된 F2 가스와 NO 가스를 각각 처리실(201) 내에 공급하는 것이 아니라, 처리실(201) 내에 공급하기 전에 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에서 사전에 혼합(프리믹스) 하도록 하고 있다. 이에 의해, FNO의 생성 효율을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, F2 가스와 NO 가스를 각각 처리실(201) 내에 공급하면, F2 가스와 NO 가스와의 반응이 불충분하게 되어, FNO의 생성 효율이 저하해버린다.
또한, 예비 분해에 의해 생성된 F2 가스와 NO 가스가 합류하고 나서부터 처리실(201) 내에 이르기까지 경로[제1 클리닝 가스 공급관(232h), 처리 가스 공급관(232b)의 제1클리닝 가스 공급관(232h)과의 접속 부분보다도 하류측]를 길게 하는 것으로, F2 가스와 NO 가스의 반응성을 더욱 높일 수 있고, FNO의 생성 효율을 보다 향상시키는 것이 가능해진다. 즉, 예비 분해에 의해 생성된 F2 가스와 NO 가스가 혼합된 후, 지극히 단시간에 처리실(201) 내에 공급되어버리면, F2 가스와 NO 가스의 반응이 불충분하게 되어버리는 경우가 있지만, 상술한 바와 같이 경로를 조정하는 것으로, F2 가스와 NO 가스를 충분히 반응시키는 것이 가능해진다.
처리 가스 공급관(232a)의 밸브(261a)보다도 하류측으로서, 불활성 가스 공급관(232c)과의 접속부보다도 하류측에는, 불소 원자를 포함하는 가스로서의 NF3 가스를 처리실(201) 내에 공급하는 제2 클리닝 가스 공급관(232e)의 하류단이 접속되어 있다. 제2 클리닝 가스 공급관(232e)의 상류단은, NF3 가스 공급관(232f)의 밸브(262f)보다도 상류측에 접속되어 있다. 제2 클리닝 가스 공급관(232e)에는, 상류측으로부터 순서대로, 밸브(262e), 가스 유량 제어기로서의 MFC(매스 플로우 컨트롤러, 241e), 밸브(261e)가 설치되어 있다. 주로, NF3 가스 공급관(232f), 제2 클리닝 가스 공급관(232e), MFC(241e), 밸브(262e, 261e), NF3 가스 공급원(274)에 의해, 제2 클리닝 가스 공급계가 구성된다.
밸브(262e, 261e)를 여는 것에 의해, NF3 가스 공급원(274)으로부터 공급된 NF3 가스는, MFC(241e)에 의해 유량 조정되면서, 제2 클리닝 가스 공급관(232e), 처리 가스 공급관(232a), 노즐(230a)을 개재하여 처리실(201) 내로 공급된다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 제2 클리닝 가스 공급계는, 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치되어 있다. 그리고, 제1 클리닝 가스 공급계로부터 공급되는 FNO를 포함하는 가스와, 제2 클리닝 가스 공급계로부터 공급되는 불소 원자를 포함하는 가스는, 각각 처리실(201) 내에 공급되어, 처리실(201) 내에서 처음으로 혼합되도록 (포스트믹스)되도록 구성되어 있다.
MFC(241a, 24lb, 241c, 241d, 241e, 241f, 241g), 밸브(261a, 26lb, 261c, 261d, 261e, 261f, 261g, 262a, 262b, 262c, 262d, 262e, 262f, 262g) 및 예비 분해실(280f)에는, 가스 공급·유량 제어부(235)가 전기적으로 접속되어 있다. 가스 공급·유량 제어부(235)는, 후술하는 각 스텝에서 처리실(201) 내에 공급하는 가스의 종류가 원하는 가스종이 되도록, 또한 공급하는 가스의 유량이 원하는 유량이 되도록, 또한 공급하는 가스의 농도가 원하는 농도가 되도록, MFC(241a, 24lb, 241c, 241d, 241e, 241f, 241g), 밸브(261a, 26lb, 261c, 261d, 261e, 261f, 261g, 262a, 262b, 262c, 262d, 262e, 262f, 262g)를 원하는 타이밍으로 제어하도록 구성되어 있다. 또한, 가스 공급·유량 제어부(235)는, 예비 분해실(280f)이 구비하는 플라즈마원이나 히터 등의 분해원의 동작을 원하는 타이밍으로 제어하도록 구성되어 있다.
매니폴드(209)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치되어 있다. 배기관(231)은, 이너 튜브(204)와 아우터 튜브(205)의 극간(隙間, 틈)에 의해 형성되는 통 형상 공간(250)의 하단부에 배치되어 있고, 통 형상 공간(250)에 연통하고 있다. 배기관(231)의 매니폴드(209)의 접속측과 반대측인 하류측에는, 압력 검출기로서의 압력 센서(245) 및 가변 컨덕턴스 밸브, 예를 들면 APC(Auto Pressure Controller) 밸브 등의 압력 조정 장치(242)를 개재하고, 진공 펌프 등의 진공 배기 장치(246)가 접속되어 있다. 진공 배기 장치(246)는, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성되어 있다. 압력 조정 장치(242) 및 압력 센서(245)에는, 압력 제어부(236)가 전기적으로 접속되어 있다. 압력 제어부(236)는, 처리실(201) 내의 압력이 원하는 압력이 되도록, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력에 기초하여 압력 조정 장치(242)를 원하는 타이밍으로 제어하도록 구성되어 있다. 주로, 배기관(231), 압력 조정 장치(242), 진공 배기 장치(246)에 의해 배기계가 구성된다.
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 제1 노구(爐口) 개체(蓋體)로서의 씰 캡(219)이 설치되어 있다. 씰 캡(219)은, 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 당접(當接)되도록 되어 있다. 씰 캡(219)은, 예를 들면 스텐레스 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 씰 캡(219)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링(220b)이 설치되어 있다. 씰 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 보트를 회전시키는 회전 기구(254)가 설치되어 있다. 회전 기구(254)의 회전축(255)은, 씰 캡(219)을 관통해서 후술하는 보트(217)에 접속되어 있고, 보트(217)를 회전시키는 것으로 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 씰 캡(219)은 프로세스 튜브(203)의 외부에 수직하게 설비된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있고, 이에 의해 보트(217)를 처리실(201)에 대하여 반입 반출하는 것이 가능하게 되어 있다. 회전 기구(254) 및 보트 엘리베이터(115)에는, 구동 제어부(237)가 전기적으로 접속되어 있다. 구동 제어부(237)는, 회전 기구(254) 및 보트 엘리베이터(115)가 원하는 동작을 하도록 원하는 타이밍으로 제어하도록 구성되어 있다. 또한, 매니폴드(209)의 하방으로는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 제2 노구 개체로서의 셔터(219a)가 설치되어 있다. 셔터(219a)는, 승강 및 회동(回動)하는 것으로, 처리실(201) 내로부터 보트(217)를 반출한 후의 매니폴드(209)의 하단에 당접되어, 보트(217)를 반출한 후의 처리실(201) 내를 기밀하게 폐색하도록 구성되어 있다. 셔터(219a)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링(220c)이 설치되어 있다.
기판 보지구로서의 보트(217)는, 예를 들면 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지고, 복수 매의 웨이퍼(200)를 수평 자세에서 서로 중심을 맞춘 상태로 정렬시켜서 다단으로 보지하도록 구성되어 있다. 또한, 보트(217)의 하부에는, 예를 들면 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지는 원판 형상을 한 단열 부재로서의 단열판(216)이 수평 자세에서 다단으로 복수 매 배치되어 있고, 히터(206)로부터의 열이 매니폴드(209) 측으로 전해지기 어렵게 구성되어 있다.
프로세스 튜브(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 히터(206)와 온도 센서(263)에는, 온도 제어부(238)가 전기적으로 접속되어 있다. 온도 제어부(238)는, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록, 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(206)로의 통전 상태를 원하는 타이밍으로 제어하도록 구성되어 있다.
가스 공급·유량 제어부(235), 압력 제어부(236), 구동 제어부(237) 및 온도 제어부(238)는, 조작부, 입출력부를 또한 구성하고, 기판 처리 장치 전체를 제어하는 주 제어부(239)에 전기적으로 접속되어 있다. 이들, 가스 공급·유량 제어부(235), 압력 제어부(236), 구동 제어부(237), 온도 제어부(238) 및 주 제어부(239)는, 컨트롤러(240)로서 구성되어 있다.
(2) 박막 형성 공정
그 다음, 상기 구성에 따른 처리로(202)를 이용하여, 반도체 디바이스의 제조 공정의 일 공정으로서, CVD법에 의해 처리실(201) 내에서 웨이퍼(200) 상에 박막을 형성하는 공정에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(240)에 의해 제어된다.
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 챠징)되면, 도 2에 도시되는 바와 같이, 복수 매의 웨이퍼(200)를 보지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내로 반입(보트 로딩)된다. 이 상태에서, 씰 캡(219)은 O링(220b)을 개재하여 매니폴드(209)의 하단을 씰링(sealing)한 상태가 된다.
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)이 되도록 진공 배기 장치(246)에 의해 진공 배기된다. 이 때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 압력 조정 장치(242)가 피드백 제어된다. 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도가 되도록 히터(206)에 의해 가열된다. 이 때, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(206)로의 통전 상태가 피드백 제어된다. 계속해서, 회전 기구(254)에 의해 보트(217)가 회전되는 것으로 웨이퍼(200)가 회전된다.
그 다음, 처리실(201) 내의 온도, 압력이 원하는 온도, 압력으로 유지된 상태에서, 제1 처리 가스 공급원으로서의 SiH2Cl2 가스 공급원(271), 제2 처리 가스 공급원으로서의 NH3 가스 공급원(272)로부터, 제1 처리 가스로서의 SiH2Cl2 가스, 제2 처리 가스로서의 NH3 가스가 각각 처리실(201) 내에 공급된다. 즉, 밸브(262a, 261a, 262b, 26lb)가 열리는 것으로 SiH2Cl2 가스 공급원(271), NH3 가스 공급원(272)으로부터 각각 처리 가스 공급관(232a, 232b) 내에 공급된 SiH2Cl2 가스, NH3 가스는, 각각 MFC(241a, 24lb)에서 원하는 유량이 되도록 제어된 후, 처리 가스 공급관(232a, 232b)를 통하여, 노즐(230a, 230b)로부터 처리실(201) 내에 도입된다.
이 때, 동시에, 불활성 가스 공급원으로서의 N2 가스 공급원(273)으로부터 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하고, 처리 가스(SiH2Cl2 가스, NH3 가스)를 희석하도록 해도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 밸브(262c, 261c, 262d, 261d)가 열리는 것으로 N2 가스 공급원(273)으로부터 불활성 가스 공급관(232c, 232d) 내에 각각 공급된 N2 가스는, 각각 MFC(241c, 241d)에서 원하는 유량이 되도록 제어된 후, 불활성 가스 공급관(232c, 232d)을 통하여, 처리 가스 공급관(232a, 232b)을 경유하여, 노즐(230a, 230b)로부터 처리실(201) 내에 도입된다. N2 가스는, 처리 가스 공급관(232a, 232b) 내에서 SiH2Cl2 가스, NH3 가스의 각각과 혼합되는 것이 된다. N2 가스의 공급 유량을 제어하는 것으로, 처리 가스의 농도를 제어할 수도 있다.
처리실(201) 내에 도입된 처리 가스는, 처리실(201) 내를 상승하고, 이너 튜브(204)의 상단 개구로부터 통 형상 공간(250)으로 유출하고, 통 형상 공간(250)을 유하(流下)한 후, 배기관(231)으로부터 배기된다. 처리 가스는, 처리실(201) 내를 통과할 때에 웨이퍼(200)의 표면과 접촉한다. 이 때, 열 CVD 반응에 의해 웨이퍼(200)의 표면 상에 박막, 즉 질화실리콘(Si3N4) 막이 퇴적(deposition)된다.
미리 설정된 처리 시간이 경과하면, 처리 가스의 공급이 정지된다. 즉, 밸브(262a, 261a, 262b, 26lb)가 닫히는 것으로, SiH2Cl2 가스 공급원(271), NH3 가스 공급원(272)으로부터의 SiH2Cl2 가스, NH3 가스의 처리실(201) 내로의 공급이 정지된다. 그 후, 밸브(262c, 261c, 262d, 261d)가 열리고, N2 가스 공급원(273)으로부터 처리실(201) 내에 N2 가스가 공급되면서 배기관(231)으로부터 배기되는 것으로 처리실(201) 내가 퍼지된다. 그리고, 처리실(201) 내가 N2 가스로 치환되어, 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다.
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)이 하강되어서 매니폴드(209)의 하단이 개구되는 것과 함께, 처리 완료된 웨이퍼(200)가, 보트(217)에 보지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 프로세스 튜브(203)의 외부로 반출(보트 언로딩)된다. 그 후, 처리 완료된 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스챠징).
한편, 본 실시 형태의 처리로(202)에서 웨이퍼(200)를 처리할 때의 처리 조건으로서는, 예를 들면, 질화실리콘 막의 성막에 있어서는,
처리 온도: 650∼800℃,
처리 압력: 10∼500Pa,
SiH2Cl2 가스 공급 유량: 100∼500sccm,
NH3 가스 공급 유량: 500∼5,000sccm
이 예시되고, 각각의 처리 조건을, 각각의 범위 내에 있는 값으로 일정하게 유지하는 것으로 웨이퍼(200)에 처리가 이루어진다.
(3)클리닝 공정
그 다음에, 처리실(201) 내를 클리닝하는 방법에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(240)에 의해 제어된다.
상기의 박막 형성 공정을 반복하면, 프로세스 튜브(203)의 내벽 등의 처리실(201) 내에도 질화실리콘 막 등의 박막이 누적한다. 즉, 이 박막을 포함하는 퇴적물이 이 내벽 등에 부착된다. 이 내벽 등에 부착된 퇴적물(누적한 박막)의 두께가, 퇴적물에 박리·낙하가 발생하기 전의 소정의 두께에 달한 시점에서, 처리실(201) 내의 클리닝이 수행된다. 클리닝은, 처리실(201) 내로부터 처리 완료된 웨이퍼(200)를 취출한 상태에서, 처리실(201) 내에, 제1 클리닝 가스 공급계로부터, 예비 분해실(280f)에 의해 NF3 가스를 분해시킨 가스와 NO 가스를 사전에 혼합시켜서 공급하고 배기하는 것과 함께, 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계로부터, NF3 가스를 공급하고 배기하여, 처리실(201) 내에 부착된 퇴적물을 제거하는 것에 의해 수행한다.
이하, 클리닝 공정의 상세에 대해서 설명한다.
빈 보트(217), 즉 웨이퍼(200)를 장전하지 않고 있는 보트(217)가, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내로 반입(보트 로딩)된다. 이 상태에서, 씰 캡(219)은, O링(220b)을 개재하여 매니폴드(209)의 하단을 씰링한 상태가 된다.
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)이 되도록 진공 배기 장치(246)에 의해 진공 배기된다. 이 때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)에서 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 압력 조정 장치(242)가 피드백 제어된다. 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도가 되도록, 히터(206)에 의해 가열된다. 이 때, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(206)로의 통전 상태가 피드백 제어된다. 처리실(201) 내의 압력, 온도가, 각각 소정의 압력, 소정의 온도에 도달하면, 그 압력, 온도가 유지되도록 제어가 수행된다. 계속해서, 회전 기구(254)에 의해 보트(217)가 회전된다. 또한, 보트(217)는 회전시키지 않아도 좋다.
그 다음, 처리실(201) 내의 온도, 압력이, 각각 소정의 온도, 소정의 압력으로 유지된 상태에서, 처리실(201) 내에, 제1 클리닝 가스 공급계로부터, 예비 분해실(280f)에 의해 NF3 가스를 분해시킨 가스와 NO 가스를 사전에 혼합시켜서 공급하고 배기하는 것과 함께, 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계로부터, NF3 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 처리실(201) 내를 클리닝한다.
즉, 밸브(262f, 261f)가 열리는 것에 의해, NF3 가스 공급원(274)으로부터 공급된 NF3 가스는, MFC(241f)에 의해 유량 조정되면서 NF3 가스 공급관(232f)을 개재하여 예비 분해실(280f) 내에 공급되고, F2 가스 및 N2 가스로 분해되어서, 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에 공급된다. 이 때, 밸브(262g, 261g)를 더 여는 것에 의해, NO 가스 공급원(275)으로부터 공급된 NO 가스는, MFC(241g)에 의해 유량조정되면서 NO 가스 공급관(232g)을 개재하여 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에 공급된다. 그리고, 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에서 F2 가스와 NO 가스가 사전에 혼합되는 것으로 FNO가 생성되고, 제1 클리닝 가스 공급관(232h), 처리 가스 공급관(232b), 노즐(230b)을 개재하여 처리실(201) 내에 FNO를 포함하는 가스가 공급된다. 이와 같이, 예비 분해에 의해 생성된 F2 가스와 NO 가스를 각각 처리실(201) 내에 공급하는 것이 아니라, 처리실(201) 내로 공급하기 전에 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에서 사전에 혼합(프리믹스)하는 것으로, FNO의 생성 효율이 향상된다.
처리실(201) 내로의 FNO를 포함하는 가스의 공급 개시와 함께, 밸브(262e, 261e)를 여는 것에 의해, NF3 가스 공급원(274)으로부터 공급된 NF3 가스는, MFC(241e)에 의해 유량 조정되면서 제2 클리닝 가스 공급관(232e), 처리 가스 공급관(232a), 노즐(230a)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다.
또한, 예비 분해실(280f) 내에 있어서의 NF3 가스의 분해율이 100%일 경우, NF3 가스는 2NF3→3F2+N2의 반응식을 따라서 분해된다. 이 경우에 있어서 예비 분해실(280f) 내에 공급되는 NF3 가스의 유량을 1slm으로 하면, F2의 함유 농도가 75%, N2의 함유 농도가 25%인 분해 가스(F2 가스와 N2 가스와의 혼합 가스)가, 2slm의 유량으로 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에 공급된다. 이 때, 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에 공급되는 NO 가스의 유량을 2slm으로 하면, 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에서, FNO가, F2+2NO→2FNO의 반응식에 따라서 생성되어, 2slm의 유량으로 처리실(201) 내에 공급된다. 또한, 제2 클리닝 가스 공급관(232e)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급하는 NF3 가스의 유량은 예를 들면 2slm으로 한다.
처리실(201) 내에 도입된 FNO를 포함하는 가스 및 NF3 가스는, 처리실(201) 내에서 혼합되어, 처리실(201) 내를 상승하고, 이너 튜브(204)의 상단 개구로부터 통 형상 공간(250) 내로 유출하고, 통 형상 공간(250) 내를 유하한 후, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이 때, NF3 가스는, 처리실(201) 내를 통과할 때에 프로세스 튜브(203)의 내벽이나 보트(217)의 표면에 누적한 질화실리콘 막 등의 박막을 포함하는 퇴적물과 접촉하고, 이 때에 열 화학 반응에 의해 박막이 제거된다. 또한, FNO는, NF3 가스에 의한 에칭 반응을 촉진시키도록 작용한다. 이와 같이, 처리실(201) 내에서 FNO를 포함하는 가스와 NF3 가스를 혼합시켜, 처리실(201) 내에 있어서 NF3 가스와 FNO 가스가 혼재한 상태를 만들어 내는 것으로, NF3 가스에 의한 에칭 속도를 증대시키는 것이 가능해진다.
이 때, 불활성 가스 공급원으로서의 N2 가스 공급원(273)으로부터 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하여, FNO를 포함하는 가스 및 NF3 가스를 희석하도록 해도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 밸브(262c, 261c, 262d, 261d)가 열리는 것으로 N2 가스 공급원(273)으로부터 불활성 가스 공급관(232c, 232d) 내에 각각 공급된 N2 가스는, 각각 MFC(241c, 241d)에서 원하는 유량이 되도록 제어된 후, 불활성 가스 공급관(232c, 232d)을 지나, 처리 가스 공급관(232a, 232b)을 경유하여, 노즐(230a, 230b)로부터 처리실(201) 내에 도입된다. N2 가스는, 처리 가스 공급관(232a, 232b) 내에서 NF3 가스, FNO를 포함하는 가스와 각각 혼합되는 것이 된다. N2 가스의 공급 유량을 제어하는 것으로, FNO를 포함하는 가스 및 NF3 가스의 농도를 제어할 수도 있다. 또한, FNO를 포함하는 가스 및 NF3 가스를 희석하는 가스로서는, N2 가스의 이외에, 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스 등의 희가스를 이용하는 것도 가능하다.
한편, 클리닝 공정에 있어서의 박막의 에칭 조건으로서는,
처리실 내 온도: 200℃∼600℃,
처리실 내 압력: 133Pa(1Torr)∼66,500Pa(500Torr),
예비 분해실 내 온도: 500℃∼800℃,
예비 분해실 내 압력: 133Pa(1Torr)∼대기압(760Torr),
NF3 가스 공급 유량: 200sccm(0.2slm)∼4,000sccm(4slm),
NO 가스 공급 유량: 200sccm(0.2slm)∼4,000sccm(4slm),
N2 가스 공급 유량: 500sccm(0.5slm)∼20,000sccm(20slm)
이 예시되고, 각각의 에칭 조건을, 각각의 범위 내에 있는 값으로 일정하게 유지하는 것으로 박막의 에칭이 이루어진다.
미리 설정된 에칭 시간이 경과하여, 처리실(201) 내의 에칭이 종료하면, 밸브(262e, 261e, 262f, 261f, 262g, 261g)가 닫혀지는 것으로, FNO를 포함하는 가스 및 NF3 가스의 처리실(201) 내로의 공급이 정지된다. 그 후, 밸브(262c, 261c, 262d, 261d)가 열리고, N2 가스 공급원(273)으로부터 처리실(201) 내에 N2 가스가 공급되면서 배기관(231)으로부터 배기되는 것으로 처리실(201) 내가 퍼지된다. 그리고, 처리실(201) 내가 N2 가스로 치환되어, 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀되어, 본 실시 형태에 따른 클리닝 공정이 종료한다.
클리닝 공정이 종료하면, 시즈닝 공정, 즉 처리실(201) 내로의 프리 코팅이 수행되고, 그 후, 상술한 박막 형성 공정이 재개되는 것이 된다.
(4) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과를 갖는다.
본 실시 형태에 의하면, 처리실(201) 내로부터 처리 완료된 웨이퍼(200)를 취출한 상태에서, 처리실(201) 내에, 제1 클리닝 가스 공급계로부터 NF3을 예비 분해하여 얻은 F2 가스와 NO 가스와의 반응에 의해 생성된 FNO를 포함하는 가스를 공급하고 배기하는 것과 함께, 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계로부터 NF3 가스를 공급하고 배기하도록 하고 있다. 즉, 클리닝 공정에 있어서, 처리실(201) 내에서 FNO를 포함하는 가스와 NF3 가스를 혼합(포스트믹스)시켜, 처리실(201) 내에 있어서 NF3 가스와 FNO 가스가 혼재한 상태를 만들어 내도록 하고 있다. FNO는, NF3 가스에 의한 에칭 반응을 촉진시키도록 작용하기 때문에, 에칭 속도를 증대시켜, 클리닝 성능을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 처리실(201) 내에 있어서 NF3 가스와 FNO 가스가 혼재한 상태를 만들어 내는 것에 의해, 온도나 압력 등의 처리 조건을 저온, 저압측(低壓側)의 조건으로 하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 처리실(201) 내의 온도를 400℃, 처리실(201) 내의 압력을 100Torr로 한 경우여도, 클리닝을 충분히 진행시킬 수 있다. 또한, 처리실(201) 내에 있어서 NF3 가스와 FNO 가스가 혼재한 상태가 아니고, FNO 가스가 단체로 존재하는 상태로 한 경우, FNO 가스 단체에서는 에칭 레이트가 낮기 때문에 에칭을 진행시키는 것이 곤란한 것을 확인할 수 있다. 즉, FNO 가스에는, 클리닝 가스로의 첨가에 의해 클리닝 가스에 의한 에칭 반응을 촉진시키는 효과가 있지만, 단체에서는 에칭을 진행시키는 것이 곤란한 것이 판명되고 있다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 예비 분해실(280f) 내에서 NF3 가스를 F2 가스 및 N2 가스로 분해시키고, 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에서 F2 가스와 NO 가스를 혼합시키도록 하고 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, F2 가스와 NO 가스를 각각 처리실(201) 내에 공급하는 것이 아니고, 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에서 사전에 혼합(프리믹스)시키도록 하고 있다. 이와 같이, F2 가스와 NO 가스를 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에서 사전에 혼합시키는 것으로, FNO의 생성 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 불소 원자를 포함하는 가스에 NO 가스를 첨가해서 클리닝하는 경우에, 그 취급을 용이하게 하고, 제어성 좋게 클리닝의 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, F2 가스와 혼합시키는 산소 함유 가스로서 NO 가스를 이용하고 있다. 이에 의해, FNO의 생성 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 산소 함유 가스로서, NO 가스 대신에 N2O 가스나 NO2 가스를 이용하는 경우, N2O 가스나 NO2 가스는 불소 원자를 포함하는 가스와는 반응하기 어렵기 때문에, 그 전용 예비 분해실, 즉 N2O 가스나 NO2 가스용 예비 분해실이 필요하게 된다. 이에 대하여, NO 가스는, 제1 클리닝 가스 공급관(232h) 내에서 충분히 F2 가스와 반응하는 것으로부터, 이와 같은 전용 예비 분해실, 즉 NO 가스용 예비 분해실을 설치할 필요가 없다. 또한, 산소 함유 가스로서, NO 가스의 대신 O2 가스를 이용하면, FNO가 생성되지 않게 되어버린다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 처리실(201) 내에서 FNO를 포함하는 가스와 NF3 가스를 혼합시켜, NF3 가스와 FNO 가스가 혼재한 상태를 만들어 내는 것으로, 석영보다도 질화실리콘 막이 많이 에칭되도록 할 수 있다. 이에 의해, 처리실(201) 내의 석영 부재[프로세스 튜브(203)와 보트(217) 등]로의 데미지를 저감시키는 것이 가능해진다. 또한, FNO 가스에는 SiO2 막 등의 산화막에 대한 에칭 효과가 있어, FNO 가스에 의한 석영 부재 부식의 우려가 있다. 그러나, 처리실(201) 내에서 FNO를 포함하는 가스와 NF3 가스를 혼합시켜, FNO 가스와 NF3 가스가 혼재한 상태를 만들어 내는 것으로, 질화실리콘 막에 대한 에칭 효과를 촉진하면서, 석영 부재에 대한 에칭 효과를 억제하는 것이 가능해지고, 석영 부재의 부식, 즉, 석영 부재로의 데미지를 저감시키는 것이 가능해진다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상술의 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 종종 변경가능하다.
예를 들면, NO 가스와 혼합시키는 불소 원자를 포함하는 가스로서, NF3 가스 대신, 예를 들면 F2 가스나 불화염소 가스로서의 3불화염소(ClF3) 가스 등의, NO 가스와의 반응성이 높은 가스를 이용하도록 해도 좋다. 이와 같은 경우, 예비 분해실(280f)에 플라즈마원이나 히터 등의 분해원을 설치하지 않아도 좋고, 또한 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 클리닝 가스 공급계에 예비 분해실(280f)을 설치하지 않아도 좋다. 또한, F2 가스나 ClF3 가스 등을 이용하는 경우라도, 분해원이나 예비 분해실(280f)을 설치해도 좋고, 이 경우, 불소 원자를 포함하는 가스의 분해를 더욱 촉진시키는 것이 가능해진다. 또한, 예비 분해에 의해 생성된 F2 가스 또는 직접 공급된 F2 가스와, NO 가스가 합류하고 나서, 처리실(201) 내에 이르기까지의 경로를 길게 하는 것으로, 불소 원자를 포함하는 가스와 NO 가스와의 반응성을 보다 높이도록 해도 좋다.
본 실시 형태에 있어서도, NO 가스와의 반응성이 높은 불소 원자를 포함하는 가스와 NO 가스를 사전에 혼합(프리믹스) 시키는 것으로, FNO를 생성할 수 있다. 그리고, 클리닝 공정에 있어서, 처리실(201) 내에 F2 가스 또는 ClF3 가스와 FNO 가스가 혼재한 상태가 만들어지는 것으로, 상술의 실시 형태와 같은 효과를 갖는다.
또한, 불소 함유 가스로서 F2 가스를 이용한 경우의 클리닝 공정에 있어서의 박막의 에칭 조건으로서는,
처리실 내 온도: 200℃∼500℃,
처리실 내 압력: 133Pa(1Torr)∼66,500Pa(500Torr),
F2 가스 공급 유량: 200sccm(0.2slm)∼4,000sccm(4slm),
NO 가스 공급 유량: 200sccm(0.2slm)∼4,000sccm(4slm),
N2 가스 공급 유량: 500sccm(0.5slm)∼20,000sccm(20slm)
이 예시된다.
또한, 불소 함유 가스로서 ClF3 가스를 이용한 경우의 클리닝 공정에 있어서의 박막의 에칭 조건으로서는,
처리실 내 온도: 200℃∼500℃,
처리실 내 압력: 133Pa(1Torr)∼66,500Pa(500Torr),
ClF3 가스 공급 유량: 200sccm(0.2slm)∼2,000sccm(2slm),
NO 가스 공급 유량: 200sccm(0.2slm)∼2,000sccm(2slm),
N2 가스 공급 유량: 500sccm(0.5slm)∼20,000sccm(20slm)
이 예시된다.
그러나, 불소(F2) 가스는 반응성이 대단히 높고, 또 취급에 충분한 주의가 필요하기 때문에, 안전상의 문제로부터 고압에서 봄베에 충전하는 것이 불가능하다. 따라서 충전압은 불소 가스의 분압 환산으로 최고라도 수 바(bar)로 제한되고 있다. 이 이유로부터, 봄베에서 가스를 공급하는 경우, 장시간의 클리닝을 수행하거나 또는 복수 대의 성막 장치를 병행해서 클리닝하는 것이 곤란하게 된다. 또는 빈번한 봄베의 교환이 필요하게 되어, 가스 누설의 위험성이 높아진다. 불소 가스를 현장에서 합성하는 것으로, 이 문제를 회피할 수 있지만, 부대 설비가 대단히 고가이고, 또 반응성이 높은 불화수소(HF)를 원료로 해서 전기 분해로 제조하는 것으로부터, 세심한 주의가 필요하게 된다. 또한 불화수소는 배관 등의 부식을 일으키는 원인이 된다.
또한, 3불화염소(ClF3) 가스는 반응성이 높아 상온에서 액체의 가스이며, 대기 중에 있어서의 허용 농도(임계값)가 0.1ppm로 대단히 낮기 때문에, 나라에 따라서는 사용이 경원되고 있다. 또한 실온에 있어서의 초기 압력이 대단히 낮기 때문에, 대량 공급의 경우는 외부로부터 열을 주어서 기화를 촉진하는 것이 필요하므로, 부대 설비가 고가가 된다. 또 배관 내에서 재액화(再液化)한 경우, 부식이 일어나는 것도 생각된다.
이에 대하여, 3불화질소(NF3) 가스는 강력한 산화제이지만, 실온 부근에서는 화학적으로 지극히 불활성이며 불연성이다. 대기중에 있어서의 NF3 가스의 허용 농도는 30ppm으로 F2 가스의 1ppm과 비교해서 대단히 높은 임계값을 가지기 때문에, 유해성이 상대적으로 낮다. 또한, 실린더에 의한 대량 공급이 가능하여, 최근의 반도체 제조 공정에서 많은 양이 소비되고 있다.
이와 같이, NF3 가스에는, F2 가스나 ClF2 가스에 비해, 화학적 안정성이 높고, 유해성이 낮고, 또한 취급이 용이하다는 메리트가 있다. 이 점에서, 불소 함유 가스로서 NF3 가스를 이용하는 경우의 우위성, 즉, 상술한 실시 형태의 우위성을 알 수 있다.
또한, 예를 들면, NO 가스와 혼합시키는 불소 원자를 포함하는 가스로서, NF3 가스 대신에, 예를 들면 CF4, C2F6, C3F8 등의 PFC(perfluorocarbon) 가스, 즉, 불화탄소 가스를 이용하도록 해도 좋다. 이와 같은 경우, 예비 분해실(280f)에 있어서 플라즈마원이나 히터 등의 분해원에 의해 PFC 가스를 예비 분해하는 것이 된다. 또한, PFC 가스는 NF3 가스보다도 열분해하기 어렵고, 열분해 온도가 높다. 따라서, PFC 가스를 열적으로 분해하기 위해서는 비교적 고온에서 가열할 필요가 있고, 플라즈마로 분해시키는 것이 바람직하다. 즉, PFC 가스는 예비 분해실(280f)에 있어서 플라즈마원에 의해 예비 분해하는 것이 바람직하다.
또한, PFC 가스(예를 들면 CF4 가스)를 예비 분해해서 F2 가스를 생성한 경우, 분해한 F2 가스가 CF4 가스로 돌아가려고 하는 것을 막기 위해서 O2를 첨가하는 것이 바람직하다. 즉, CF4 가스에 O2를 첨가한 가스를 예비 분해실(280f)에 있어서 플라즈마원에 의해 예비 분해하는 것이 바람직하다. 또한, 상술의 실시 형태와 같이 예비 분해에 의해 생성된 F2 가스와, NO 가스가 합류하고 나서, 처리실(201) 내에 이르기까지의 경로를 길게 하는 것으로, 불소 원자를 포함하는 가스와 NO 가스의 반응성을 보다 높이도록 해도 좋다.
본 실시 형태에 있어서도, 불소 원자를 포함하는 가스로서의 PFC 가스를 예비 분해시킨 가스와 NO 가스를 사전에 혼합(프리믹스) 시키는 것으로, FNO를 생성할 수 있다. 그리고, 클리닝 공정에 있어서, 처리실(201) 내에 PFC 가스와 FNO 가스가 혼재한 상태가 만들어지는 것으로, 상술한 실시 형태와 같은 효과를 갖는다.
또한, 불소 함유 가스로서 CF4 가스를 이용한 경우의 클리닝 공정에 있어서의 박막의 에칭 조건으로서는,
처리실 내 온도: 200℃∼600℃,
처리실 내 압력: 133Pa(1Torr)∼66,500Pa(500Torr),
CF4 가스+O2 가스 공급 유량: 200sccm(0.2slm)∼4,000sccm(4slm),
NO 가스 공급 유량: 200sccm(0.2slm)∼4,000sccm(4slm),
N2 가스 공급 유량: 500sccm(0.5slm)∼20,000sccm(20slm)
이 예시된다.
또한, PFC 가스 내에서도 분자 구조 중에 이중 결합을 포함하지 않는[불소로 완전 포화된 지방족계(脂肪族系) 탄화수소] CF4 가스, C2F6 가스 등은 대단히 안정된 가스이며, 분자 결합 에너지는, NF3 가스보다도 두배 이상 높기 때문에, 상당히 화학 반응을 받기 힘든 가스이다. 그 반면, 지구 온난화 계수는 그 안정성으로부터 상당히 높은 것이 난점(難點)이라고 할 수 있다.
<본 발명이 바람직한 형태>
이하에, 본 발명의 바람직한 형태에 대해서 부기(付記)한다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
기판을 처리하는 처리 용기;
상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 불소 원자를 포함하는 가스와 일산화질소 가스를 사전에 혼합시켜서 공급하는 제1 클리닝 가스 공급계;
상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치되고, 상기 처리 용기 내에 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하는 제2 클리닝 가스 공급계; 및
기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하고, 상기 제1 클리닝 가스 공급계 및 상기 제2 클리닝 가스 공급계를 통하여 상기 사전에 혼합시킨 가스와 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 각각 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하도록, 상기 처리 가스 공급계, 상기 제1 클리닝 가스 공급계 및 상기 제2 클리닝 가스 공급계를 제어하는 제어부;
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판을 처리하는 처리 용기;
상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계;
불소 원자를 포함하는 가스를 분해시키는 예비 분해실을 구비하고, 상기 예비 분해실에 의해 불소 원자를 포함하는 가스를 분해시킨 가스와 일산화질소 가스를 사전에 혼합시켜서 상기 처리 용기 내에 공급하는 제1 클리닝 가스 공급계;
상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치되고, 상기 처리 용기 내에 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하는 제2 클리닝 가스 공급계; 및
기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하고, 상기 제1 클리닝 가스 공급계 및 상기 제2 클리닝 가스 공급계를 통하여 상기 사전에 혼합시킨 가스와 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 각각 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하도록, 상기 처리 가스 공급계, 상기 제1 클리닝 가스 공급계 및 상기 제2 클리닝 가스 공급계를 제어하는 제어부;
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 사전에 혼합시킨 가스는 상기 제1 클리닝 가스 공급계 내에서 상기 불소 원자를 포함하는 가스와 상기 일산화질소 가스를 반응시켜서 생성되는 FNO 가스를 포함하도록 구성되어 있다.
또한 바람직하게는, 상기 사전에 혼합시킨 가스는 상기 예비 분해실 내에서 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 분해시킨 가스와 상기 일산화질소 가스를 반응시켜서 생성되는 FNO 가스를 포함하도록 구성되어 있다.
또 바람직하게는, 상기 불소 원자를 포함하는 가스가 불소 가스 또는 불화염소 가스이다.
또 바람직하게는, 상기 불소 원자를 포함하는 가스가 불화질소 가스 또는 불화탄소 가스이다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하는 공정; 및
상기 처리 용기 내에, 제1 클리닝 가스 공급계를 통하여 불소 원자를 포함하는 가스와 일산화질소 가스를 사전에 혼합시킨 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계를 통하여 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정;
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하는 공정; 및
상기 처리 용기 내에, 제1 클리닝 가스 공급계를 통하여 예비 분해실에 의해 불소 원자를 포함하는 가스를 분해시킨 가스와 일산화질소 가스를 사전에 혼합시킨 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계를 통하여 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정;
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판 상에 박막을 형성하는 처리가 수행되는 처리 용기를 제공하는 공정; 및
상기 처리 용기 내에, 제1 클리닝 가스 공급계를 통하여 불소 원자를 포함하는 가스와 일산화질소 가스를 사전에 혼합시킨 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계로부터 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정;
을 포함하는 처리 용기의 클리닝 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판 상에 박막을 형성하는 처리가 수행되는 처리 용기를 제공하는 공정; 및
상기 처리 용기 내에, 제1 클리닝 가스 공급계를 통하여 예비 분해실에 의해 불소 원자를 포함하는 가스를 분해시킨 가스와 일산화질소 가스를 사전에 혼합시킨 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계로부터 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정;
을 포함하는 처리 용기의 클리닝 방법이 제공된다.
200…웨이퍼(기판) 201…처리실
232h…제1 클리닝 가스 공급관 232e…제2 클리닝 가스 공급관
240…컨트롤러 280f…예비 분해실

Claims (10)

  1. 기판을 처리하는 처리 용기;
    상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계;
    상기 처리 용기 내에 일산화 질소 가스 및 상기 일산화 질소 가스와의 반응성이 3불화질소 가스보다 높고 불소 원자를 포함하는 가스를 사전에 혼합시켜서 공급하는 제1 클리닝 가스 공급계;
    상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치되고, 상기 처리 용기 내에 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하는 제2 클리닝 가스 공급계; 및
    기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하고, 상기 제1 클리닝 가스 공급계 및 상기 제2 클리닝 가스 공급계를 통하여 상기 사전에 혼합시킨 가스와 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 각각 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하도록, 상기 처리 가스 공급계, 상기 제1 클리닝 가스 공급계 및 상기 제2 클리닝 가스 공급계를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 기판을 처리하는 처리 용기;
    상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계;
    불소 원자를 포함하는 가스를 분해시키는 예비 분해실을 구비하고, 상기 예비 분해실에 의해 불소 원자를 포함하는 가스를 분해시킨 가스와 일산화질소 가스를 사전에 혼합시켜서 상기 처리 용기 내에 공급하는 제1 클리닝 가스 공급계;
    상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치되고, 상기 처리 용기 내에 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하는 제2 클리닝 가스 공급계; 및
    기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하고, 상기 제1 클리닝 가스 공급계 및 상기 제2 클리닝 가스 공급계를 통하여 상기 사전에 혼합시킨 가스와 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 각각 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하도록, 상기 처리 가스 공급계, 상기 제1 클리닝 가스 공급계 및 상기 제2 클리닝 가스 공급계를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사전에 혼합시킨 가스는 상기 제1 클리닝 가스 공급계 내에서 상기 불소 원자를 포함하는 가스와 상기 일산화 질소 가스를 반응시켜서 생성되는 FNO 가스를 포함하는 것인 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 사전에 혼합시킨 가스는 상기 예비 분해실 내에서 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 분해시킨 가스와 상기 일산화질소 가스를 반응시켜서 생성되는 FNO 가스를 포함하는 것인 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 불소 원자를 포함하는 가스가 불소 가스 또는 불화염소 가스인 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 불소 원자를 포함하는 가스가 불화질소 가스 또는 불화탄소 가스인 기판 처리 장치.
  7. 기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하는 공정; 및
    상기 처리 용기 내에, 제1 클리닝 가스 공급계를 통하여 일산화 질소 가스 및 상기 일산화 질소 가스와의 반응성이 3불화질소 가스보다 높고 불소 원자를 포함하는 가스를 사전에 혼합시킨 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계를 통하여 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정;
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 기판을 수용한 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하는 공정; 및
    상기 처리 용기 내에, 제1 클리닝 가스 공급계를 통하여 예비 분해실에 의해 불소 원자를 포함하는 가스를 분해시킨 가스와 일산화질소 가스를 사전에 혼합시킨 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계를 통하여 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정;
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 기판 상에 박막을 형성하는 처리가 수행되는 처리 용기를 제공하는 공정; 및
    상기 처리 용기 내에, 제1 클리닝 가스 공급계를 통하여 일산화 질소 가스 및 상기 일산화 질소 가스와의 반응성이 3불화질소 가스보다 높고 불소 원자를 포함하는 가스를 사전에 혼합시킨 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계로부터 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정;
    을 포함하는 처리 용기의 클리닝 방법.
  10. 기판 상에 박막을 형성하는 처리가 수행되는 처리 용기를 제공하는 공정; 및
    상기 처리 용기 내에, 제1 클리닝 가스 공급계를 통하여 예비 분해실에 의해 불소 원자를 포함하는 가스를 분해시킨 가스와 일산화질소 가스를 사전에 혼합시킨 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 제1 클리닝 가스 공급계와는 별도로 설치된 제2 클리닝 가스 공급계로부터 상기 불소 원자를 포함하는 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내에 부착된 상기 박막을 포함하는 퇴적물을 제거하는 공정;
    을 포함하는 처리 용기의 클리닝 방법.
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