[go: up one dir, main page]

KR20240162500A - 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 가스 공급 유닛 - Google Patents

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

Info

Publication number
KR20240162500A
KR20240162500A KR1020247030964A KR20247030964A KR20240162500A KR 20240162500 A KR20240162500 A KR 20240162500A KR 1020247030964 A KR1020247030964 A KR 1020247030964A KR 20247030964 A KR20247030964 A KR 20247030964A KR 20240162500 A KR20240162500 A KR 20240162500A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reaction gas
gas
gas supply
valve
supplying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020247030964A
Other languages
English (en)
Inventor
아리토 오가와
아츠로 세이노
Original Assignee
가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 filed Critical 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
Publication of KR20240162500A publication Critical patent/KR20240162500A/ko
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4408—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45546—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus specially adapted for a substrate stack in the ALD reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45578—Elongated nozzles, tubes with holes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

다른 복수의 가스를 동시에 공급하는 경우에도 기판의 처리 품질을 향상시킬 수 있다.
기판을 수용하는 처리 용기; 처리 용기 내에 제1 반응 가스를 공급하는 제1 가스 공급부; 처리 용기 내에 제2 반응 가스와, 제2 반응 가스가 포함하는 원소와 같은 원소를 포함하고 분자 구조가 다른 제3 반응 가스를 공급하는 가스 공급관; 가스 공급관에 설치되고 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 저류하는 저류부; 가스 공급관의, 저류부와 처리 용기 사이에 설치된 제1 밸브; 저류부에 제2 반응 가스를 공급하는 제2 가스 공급부; 저류부에 제3 반응 가스를 공급하는 제3 가스 공급부; 및 (a) 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 저류부에 저류하는 처리와, (b) 기판에 제1 반응 가스를 공급하는 처리와, (c) 저류부로부터 기판에 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 공급하는 처리를 수행하도록, 제1 가스 공급부와 제1 밸브와 제2 가스 공급부와 제3 가스 공급부를 제어하는 것이 가능하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 가스 공급 유닛
본 개시(開示)는 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 가스 공급 유닛에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서 기판 처리 장치의 처리 용기 내에서 기판에 막을 형성하는 공정이 수행되는 경우가 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).
1. 국제공개 제2019/058608호 팸플릿
하지만 전술한 바와 같은 기판 처리 장치에서는 저(低)증기압의 가스와 고(高)증기압의 가스를 처리 용기 내에 동시에 도입할 때, 충분한 양의 저증기압의 가스를 공급하는 것이 곤란해진다는 과제가 있다.
본 개시의 목적은 다른 복수의 가스를 동시에 공급하는 경우에도 기판의 처리 품질을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 데 있다.
본 개시의 일 형태에 따르면, 기판을 수용하는 처리 용기; 상기 처리 용기 내에 제1 반응 가스를 공급하는 제1 가스 공급부; 상기 처리 용기 내에 제2 반응 가스와, 상기 제2 반응 가스가 포함하는 원소와 같은 원소를 포함하고 분자 구조가 다른 제3 반응 가스를 공급하는 가스 공급관; 상기 가스 공급관에 설치되고 상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스를 저류하는 저류부; 상기 가스 공급관의, 상기 저류부와 상기 처리 용기 사이에 설치된 제1 밸브; 상기 저류부에 상기 제2 반응 가스를 공급하는 제2 가스 공급부; 상기 저류부에 상기 제3 반응 가스를 공급하는 제3 가스 공급부; 및 (a) 상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스를 상기 저류부에 저류하는 처리와, (b) 상기 기판에 상기 제1 반응 가스를 공급하는 처리와, (c) 상기 저류부로부터 상기 기판에 상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스를 공급하는 처리를 수행시키도록 상기 제1 가스 공급부와 상기 제1 밸브와 상기 제2 가스 공급부와 상기 제3 가스 공급부를 제어하는 것이 가능하도록 구성된 제어부를 포함하는 기술이 제공된다.
본 개시에 따르면, 다른 복수의 가스를 동시에 공급하는 경우에도 기판의 처리 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 형태에서의 기판 처리 장치의 종형(縱型) 처리로의 개략을 도시하는 종단면도(縱斷面圖).
도 2는 도 1에서의 A-A선 개략 횡단면도(橫斷面圖).
도 3은 본 개시의 일 형태에서의 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면.
도 4의 (A) 내지 도 4의 (D)는 본 개시의 일 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 공정에서의 가스 공급 유닛의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 개시의 일 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 공정에서의 가스 공급 유닛의 동작의 변형예를 도시하는 도면.
도 6은 본 개시의 일 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 공정에서의 가스 공급 유닛의 동작의 변형예를 도시하는 도면.
도 7은 본 개시의 일 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 공정에서의 가스 공급 유닛의 동작의 변형예를 도시하는 도면.
<본 개시의 일 형태>
이하, 본 개시의 일 형태에 대해서 도 1 내지 도 3, 도 4의 (A) 내지 도 4의 (D)를 참조하면서 설명한다. 또한 이하의 설명에서 이용되는 도면은 모두 모식적인 것이며, 도면에 도시되는 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은 현실의 것과 반드시 일치하지 않는다. 또한 복수의 도면의 상호 간에서도 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은 반드시 일치하지 않는다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
기판 처리 장치(10)는 가열 수단(가열 기구, 가열계)으로서의 히터(207)가 설치된 처리로(202)를 구비한다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보지판(保持板)으로서의 히터 베이스(미도시)에 지지되는 것에 의해 수직으로 설치된다.
히터(207)의 내측에는 히터(207)와 동심원 형상으로 반응관(반응 용기, 처리 용기)을 구성하는 아우터 튜브(203)가 배설(配設)된다. 아우터 튜브(203)는 예컨대 석영(SiO2), 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 구성되고, 상단이 폐색(閉塞)되고 하단이 개구(開口)된 원통 형상으로 형성된다. 아우터 튜브(203)의 하방(下方)에는 아우터 튜브(203)와 동심원 형상으로 매니폴드(인렛 플랜지)(209)가 배설된다. 매니폴드(209)는 예컨대 스텐레스(SUS) 등의 금속으로 구성되고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성된다. 매니폴드(209)의 상단부와, 아우터 튜브(203) 사이에는 씰 부재로서의 O링(220a)이 설치된다. 매니폴드(209)가 히터 베이스로 지지되는 것에 의해 아우터 튜브(203)는 수직으로 설치된 상태가 된다.
아우터 튜브(203)의 내측에는 반응 용기를 구성하는 이너 튜브(204)가 배설된다. 이너 튜브(204)는 예컨대 석영, SiC 등의 내열성 재료로 구성되고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성된다. 주로 아우터 튜브(203)와 이너 튜브(204)와 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통중공부(筒中空部)[이너 튜브(204)의 내측]에는 처리실(201)이 형성된다.
처리실(201)은 기판으로서의 웨이퍼(200)를 지지구로서의 보트(217)에 의해 수평 자세로 연직 방향에 다단으로 배열한 상태에서 수용 가능하도록 구성된다. 즉 처리 용기 내에 웨이퍼(200)를 수용하도록 구성된다.
처리실(201) 내에는 노즐(410, 420)이 매니폴드(209)의 측벽 및 이너 튜브(204)를 관통하도록 설치된다. 노즐(410, 420)에는 가스 공급관(310, 320)이 각각 접속된다. 단, 본 형태의 처리로(202)는 전술한 형태에 한정되지 않는다.
가스 공급관(310, 320)에는 상류측부터 순서대로 개폐 밸브인 밸브(316, 326), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(312, 322), 개폐 밸브인 밸브(314, 324)가 각각 설치된다. 가스 공급관(310)의 밸브(314)의 하류측에는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(510)이 접속된다. 가스 공급관(320)의 밸브(324)의 하류측에는 가스 공급관(330)이 접속된다. 가스 공급관(330)에는 상류측부터 순서대로 개폐 밸브인 밸브(336), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(332), 개폐 밸브인 밸브(334)가 설치된다. 또한 가스 공급관(320)의 가스 공급관(330)과의 접속부보다 하류측에는, 상류측부터 순서대로 개폐 밸브이며 제2 밸브인 밸브(604), 저류부(600), 개폐 밸브이며 제1 밸브인 밸브(602)가 설치된다. 즉 밸브(602)는. 가스 공급관(320)의 저류부(600)와 아우터 튜브(203) 사이에 설치된다. 또한 밸브(604)는 가스 공급관(320)의 가스 공급관(330)과의 접속부와 저류부(600) 사이에서 저류부(600)의 상류측에 설치된다. 또한 가스 공급관(320)의 밸브(602)의 하류측에는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(520)이 접속된다. 가스 공급관(510, 520)에는 상류측부터 순서대로 개폐 밸브인 밸브(516, 526), 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(512, 522) 및 개폐 밸브인 밸브(514, 524)가 각각 설치된다.
가스 공급관(310, 320)의 선단부(先端部)에는 노즐(410, 420)이 각각 연결 접속된다. 노즐(410, 420)은 L자형의 노즐로서 구성되고, 그 수평부는 매니폴드(209)의 측벽 및 이너 튜브(204)를 관통하도록 설치된다. 노즐(410, 420)의 수직부는, 이너 튜브(204)의 지름 방향 외향으로 돌출되고 또한 연직 방향으로 연재되도록 형성된 채널 형상{홈[溝] 형상}의 예비실(201a)의 내부에 설치되고, 예비실(201a) 내에서 이너 튜브(204)의 내벽을 따라 상방(上方)[웨이퍼(200)의 배열 방향 상방]을 향하여 설치된다.
노즐(410, 420)은 처리실(201)의 하부 영역에서 처리실(201)의 상부 영역까지 연재되도록 설치되고, 웨이퍼(200)와 대향되는 위치에 각각 복수의 가스 공급공(410a, 420a)이 설치된다. 이에 의해 노즐(410, 420)의 가스 공급공(410a, 420a)으로부터 각각 웨이퍼(200)에 처리 가스를 공급한다. 이 가스 공급공(410a, 420a)은 이너 튜브(204)의 하부로부터 상부에 걸쳐서 복수 설치되고, 각각 동일한 개구 면적을 가지고, 또한 동일한 개구 피치로 설치된다. 단, 가스 공급공(410a, 420a)은 전술한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 이너 튜브(204)의 하부로부터 상부를 향하여 개구 면적을 서서히 크게 해도 좋다. 이에 의해 가스 공급공(410a, 420a)으로부터 공급되는 가스의 유량을 보다 균일화하는 것이 가능해진다.
노즐(410, 420)의 가스 공급공(410a, 420a)은 후술하는 보트(217)의 하부로부터 상부까지의 높이의 위치에 복수 설치된다. 그렇기 때문에 노즐(410, 420)의 가스 공급공(410a, 420a)으로부터 처리실(201) 내에 공급된 처리 가스는 보트(217)의 하부로부터 상부까지 수용된 웨이퍼(200)의 모든 영역에 공급된다. 노즐(410, 420)은 처리실(201)의 하부 영역부터 상부 영역까지 연재되도록 설치되면 좋지만, 보트(217)의 천장 부근까지 연재되도록 설치되는 것이 바람직하다.
가스 공급관(310)으로부터는 처리 가스로서 제1 반응 가스가 밸브(316), MFC(312), 밸브(314), 노즐(410)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(320)으로부터는 처리 가스로서 제1 반응 가스와는 다른 가스인 제2 반응 가스가 밸브(326), MFC(322), 밸브(324), 밸브(604)를 개재하여 저류부(600)에 공급되고 저류된다.
가스 공급관(330)으로부터는 처리 가스로서 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스 중 어느 하나와도 다른 가스이며, 제2 반응 가스가 포함하는 원소와 같은 원소를 포함하고 분자 구조가 다른 제3 반응 가스가 밸브(336), MFC(332), 밸브(334), 밸브(604)를 개재하여 저류부(600)에 공급되고 저류된다. 또한 제3 반응 가스로서 예컨대 제2 반응 가스의 증기압보다 낮은 증기압의 가스를 이용할 수 있다.
또한 가스 공급관(320)으로부터는 저류부(600)에 저류된 제2 반응 가스와 제3 반응 가스가 밸브(602), 노즐(420)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(510, 520)으로부터는 불활성 가스가 각각 밸브(516, 526), MFC(512, 522), 밸브(514, 524), 노즐(410, 420)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 이하, 불활성 가스로서 질소(N2) 가스를 이용하는 예에 대해서 설명하지만, 불활성 가스로서는 N2 가스 외에 예컨대 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 크세논(Xe) 가스 등의 희(希)가스를 이용해도 좋다.
주로 가스 공급관(310)으로부터 제1 반응 가스를 흘리는 경우, 주로 가스 공급관(310), 밸브(316), MFC(312), 밸브(314)에 의해 제1 가스 공급부(제1 가스 공급계)이 구성되지만, 노즐(410)을 제1 가스 공급부에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 가스 공급관(320)으로부터 제2 반응 가스를 흘리는 경우, 주로 가스 공급관(320), 밸브(326), MFC(322), 밸브(324)에 의해 제2 가스 공급부(제2 가스 공급계)가 구성되지만, MFC(322)는 없어도 좋고, 적어도 밸브(324)에 의해 제2 가스 공급부가 구성된다. 또한 가스 공급관(330)으로부터 제3 반응 가스를 흘리는 경우, 주로 가스 공급관(330), 밸브(336), MFC(332), 밸브(334)에 의해 제3 가스 공급부(제3 가스 공급계)가 구성되지만, MFC(332)는 없어도 좋고, 적어도 밸브(334)에 의해 제3 가스 공급부가 구성된다. 또한 밸브(604), 저류부(600), 밸브(602)를 제2, 제3 가스 공급부에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 제1 가스 공급부와 제2 가스 공급부와 제3 가스 공급부를 가스 공급 유닛이라고도 부를 수 있다. 또한 노즐(410, 420)을 가스 공급 유닛에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 주로 가스 공급관(510, 520), MFC(512, 522), 밸브(514, 524)에 의해 불활성 가스 공급부(불활성 가스 공급계)가 구성되지만, 불활성 가스 공급부를 가스 공급 유닛에 포함시켜서 생각해도 좋다.
본 실시 형태에서의 가스 공급의 방법은, 이너 튜브(204)의 내벽과 복수 매의 웨이퍼(200)의 단부에 의해 정의되는 원환(圓環) 형상의 세로로 긴 공간 내의 예비실(201a) 내에 배치한 노즐(410, 420)을 경유해서 가스를 반송한다. 그리고 노즐(410, 420)의 웨이퍼와 대향되는 위치에 설치된 복수의 가스 공급공(410a, 420a)으로부터 이너 튜브(204) 내에 가스를 분출시킨다. 보다 구체적으로는 노즐(410)의 가스 공급공(410a), 노즐(420)의 가스 공급공(420a)에 의해, 웨이퍼(200)의 표면과 평행 방향을 향하여 각각 제1 반응 가스, 제2 반응 가스와 제3 반응 가스 등을 분출시킨다.
배기공(배기구)(204a)은 이너 튜브(204)의 측벽이며 노즐(410, 420)에 대향되는 위치에 형성된 관통공이며, 예컨대 연직 방향으로 가늘고 길게 개설(開設)된 슬릿 형상의 관통공이다. 노즐(410, 420)의 가스 공급공(410a, 420a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고 웨이퍼(200)의 표면 상을 흐른 가스는, 배기공(204a)을 개재하여 이너 튜브(204)와 아우터 튜브(203) 사이에 형성된 극간[배기로(206) 내]에 흐른다. 그리고 배기로(206) 내에 흐른 가스는 배기관(231) 내에 유입되고, 처리로(202) 외로 배출된다.
배기공(204a)은 복수의 웨이퍼(200)와 대향되는 위치에 설치되고, 가스 공급공(410a, 420a)으로부터 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)의 근방에 공급된 가스는 수평 방향을 향하여 흐른 뒤, 배기공(204a)을 개재하여 배기로(206) 내에 흐른다. 배기공(204a)은 슬릿 형상의 관통공으로서 구성되는 경우에 한정되지 않고, 복수 개의 공에 의해 구성되어도 좋다.
매니폴드(209)에는 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치된다. 배기관(231)에는 상류측부터 순서대로 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245), APC(Auto Pressure Controller)밸브(243), 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속된다. APC 밸브(243)는 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐하는 것에 의해 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 수행할 수 있고, 또한 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브의 개도(開度)를 조절하는 것에 의해 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있다. 주로 배기공(204a), 배기로(206), 배기관(231), APC 밸브(243) 및 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
저류부(600)에는 저류부(600) 내의 분위기를 배기하는 배기관(606)이 설치된다. 배기관(606)은 배기관(231)의 APC 밸브(243)의 상류측에 접속된다. 배기관(606)에는 밸브(608)가 설치된다. 주로 배기관(606), 밸브(608), 배기관(231), APC 밸브(243) 및 압력 센서(245)에 의해 배기부로서의 저류부 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 저류부 배기계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
매니폴드(209)의 하방에는 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구(爐口) 개체(蓋體)로서의 씰 캡(219)이 설치된다. 씰 캡(219)은 매니폴드(209)의 하단에 연직 방향 하측으로부터 당접(當接)되도록 구성된다. 씰 캡(219)은 예컨대 SUS 등의 금속으로 구성되고, 원반 형상으로 형성된다. 씰 캡(219)의 상면에는 매니폴드(209)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링(220b)이 설치된다. 씰 캡(219)에서의 처리실(201)의 반대측에는 웨이퍼(200)를 수용하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치된다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은 씰 캡(219)을 관통해서 보트(217)에 접속된다. 회전 기구(267)는 보트(217)를 회전시키는 것에 의해 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성된다. 씰 캡(219)은 아우터 튜브(203)의 외부에 수직으로 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 연직 방향으로 승강되도록 구성된다. 보트 엘리베이터(115)는 씰 캡(219)을 승강시키는 것에 의해 보트(217)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출하는 것이 가능하도록 구성된다. 보트 엘리베이터(115)는 보트(217) 및 보트(217)에 수용된 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구, 반송계)로서 구성된다.
보트(217)는 복수 매, 예컨대 25매 내지 200매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로, 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 연직 방향으로 간격을 두고 배열시키도록 구성된다. 보트(217)는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 구성된다. 보트(217)의 하부에는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 구성되는 통 형상의 부재로서 구성된 단열통(218)이 설치된다. 이 구성에 의해 히터(207)로부터의 열이 씰 캡(219)측에 전달되기 어렵도록 이루어진다. 단, 본 실시 형태는 전술한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 보트(217)의 하부에 단열통(218)을 설치하지 않고, 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 구성되는 더미 기판(218)이 수평 자세로 다단으로 지지되도록 구성해도 좋다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 이너 튜브(204) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되고, 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전량을 조정하는 것에 의해 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록 구성된다. 온도 센서(263)는 노즐(410, 420)과 마찬가지로 L자형으로 구성되고, 이너 튜브(204)의 내벽을 따라 설치된다.
도 3에 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 구성된다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는 내부 버스를 개재하여 CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(121)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속된다.
기억 장치(121c)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(121c) 내에는 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램, 후술하는 반도체 장치의 제조 방법의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하도록 격납된다. 프로세스 레시피는 후술하는 반도체 장치의 제조 방법에서의 각 공정(각 스텝)을 컨트롤러(121)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피, 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 사용한 경우는 프로세스 레시피 단체(單體)만을 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 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(121d)는 전술한 MFC(312, 322, 332, 512, 522), 밸브(314, 316, 324, 326, 334, 336, 514, 516, 524, 526, 602, 604, 608), 압력 센서(245), APC 밸브(243), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115) 등에 접속된다.
CPU(121a)는 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(121c)로부터 레시피 등을 판독하도록 구성된다. CPU(121a)는 판독한 레시피의 내용을 따르도록 MFC(312, 322, 332, 512, 522)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(314, 316, 324, 326, 334, 336, 514, 516, 524, 526, 602, 604, 608)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 등을 제어하도록 구성된다.
컨트롤러(121)는 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](123)에 격납된 전술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨하는 것에 의해 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 본 명세서에서 기록 매체는 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다. 컴퓨터로의 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(123)를 이용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.
(2) 기판 처리 공정
전술한 기판 처리 장치(10)를 이용하여 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 기판으로서의 웨이퍼(200) 상에 막을 형성하는 일련의 처리 시퀀스예에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서 기판 처리 장치(10)를 구성하는 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
본 개시에 의한 반도체 장치의 제조 공정에서는, (a) 제2 반응 가스와, 상기 제2 반응 가스가 포함하는 원소와 같은 원소를 포함하고 분자 구조가 다른 제3 반응 가스를 가스 공급관에 설치된 저류부에 저류하는 공정; (b) 처리 용기 내의 기판에 제1 반응 가스를 공급하는 공정; 및 (c) 상기 가스 공급관의, 상기 저류부와 상기 처리 용기 사이에 설치된 제1 밸브를 열고 상기 기판에 상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스를 공급하는 공정을 포함한다.
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 용어를 사용한 경우는 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나, 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등과의 적층체」를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 용어를 사용한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면」을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면」을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 용어를 이용한 경우도 「웨이퍼」라는 단어를 이용한 경우와 같은 의미다.
[기판 반입]
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(裝塡)(웨이퍼 차지)되면, 도 1에 도시되는 바와 같이 복수 매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서 씰 캡(219)은 O링(220b)을 개재하여 아우터 튜브(203)의 하단 개구를 폐색한 상태가 된다.
처리실(201) 내, 즉 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이때 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(243)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한 처리실(201) 내가 원하는 온도가 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포가 되도록 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전량이 피드백 제어된다(온도 조정). 또한 회전 기구(267)에 의한 웨이퍼(200)의 회전을 시작한다. 처리실(201) 내의 배기, 웨이퍼(200)의 가열 및 회전은 모두 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다.
[성막 처리]
(제1 반응 가스 공급 스텝: S10)
밸브(314, 316)를 열고 가스 공급관(310) 내에 제1 반응 가스를 흘린다. 즉 웨이퍼(200)에 제1 반응 가스를 공급하는 처리를 수행한다. 제1 반응 가스는 MFC(312)에 의해 유량 조정되어 노즐(410)의 가스 공급공(410a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 동시에 밸브(514, 516)를 열고 가스 공급관(510) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘린다. 가스 공급관(510) 내를 흐른 불활성 가스는 MFC(512)에 의해 유량 조정되어 제1 반응 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한 이때 노즐(420) 내로의 제1 반응 가스의 침입을 방지하기 위해서 밸브(524, 526)를 열고 가스 공급관(520) 내에 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스는 가스 공급관(320), 노즐(420)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때 APC 밸브(243)를 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 예컨대 1Pa 내지 3,990Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(312)로 제어하는 제1 반응 가스의 공급 유량은 예컨대 0.1slm 내지 2.0slm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(512, 522)로 제어하는 불활성 가스의 공급 유량은 각각 예컨대 0.1slm 내지 20slm의 범위 내의 유량으로 한다. 이하에서 히터(207)의 온도는 웨이퍼(200)의 온도가 예컨대 300℃ 내지 650℃의 범위 내의 온도가 될 수 있는 온도로 설정해서 수행한다. 제1 반응 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은 예컨대 0.01초 내지 30초의 범위 내의 시간으로 한다. 또한 본 개시에서의 「1Pa 내지 3,990Pa」와 같은 수치 범위의 표기는 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서 예컨대 「1Pa 내지 3,990Pa」란 「1Pa 이상 3,990Pa 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지다.
이때 웨이퍼(200)에 대하여 제1 반응 가스가 공급된다. 여기서 제1 반응 가스로서는 예컨대 금속 원소로서의 티탄(Ti, 티타늄이라고도 부른다)을 포함하는 가스 등이 이용되고, 예컨대 4염화티타늄(TiCl4) 가스, 4불화티타늄(TiF4) 가스, 4취화티타늄(TiBr4) 가스 등의 할로겐 원소를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 제1 반응 가스로서는 이들 중 1개 이상을 이용할 수 있다.
(퍼지 스텝: S11)
제1 반응 가스의 공급을 시작하고 소정 시간 경과한 후, 밸브(314, 316)을 닫고 제1 반응 가스의 공급을 정지한다. 이때 배기관(231)의 APC 밸브(243)는 연 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 막 형성에 기여한 후의 제1 반응 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때 밸브(514, 516, 524, 526)는 연 상태로 하여 불활성 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. 불활성 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 막 형성에 기여한 후의 제1 반응 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
(제2 반응 가스와 제3 반응 가스의 공급 스텝: S12)
퍼지를 시작하고 소정 시간 경과한 후, 밸브(602)를 열고 미리 제2 반응 가스와 제3 반응 가스가 저류된 저류부(600)로부터 가스 공급관(320) 내에 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 흘린다. 또한 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 저류부(600)에 저류하는 동작에 대해서는 후술한다. 제2 반응 가스와 제3 반응 가스는 노즐(420)의 가스 공급공(420a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 동시에 밸브(524, 526)을 열고 가스 공급관(520) 내에 불활성 가스를 흘린다. 또한 노즐(410) 내로의 제2 반응 가스와 제3 반응 가스의 침입을 방지하기 위해서 밸브(514, 516)를 열고 가스 공급관(510) 내에 불활성 가스를 흘린다.
이때 APC 밸브(243)를 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 예컨대 1Pa 내지 3,990Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(512, 522)로 제어하는 불활성 가스의 공급 유량은 각각 예컨대 0.1slm 내지 20slm의 범위 내의 유량으로 한다. 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은 예컨대 0.1초 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다.
이때 저류부(600)로부터 웨이퍼(200)에 대하여 제2 반응 가스와 제3 반응 가스가 공급된다. 제2 반응 가스와 제3 반응 가스는 각각 공통의 두 종류의 원소를 포함하는 가스이며, 예컨대 각각 질소 원소(N)와 수소 원소(H)를 포함하는 가스다. 공통의 두 종류의 가스를 포함하는 것에 의해, 웨이퍼(200)에 공급하는 원소의 양을 소정의 양으로 할 수 있다. 제2 반응 가스와 제3 반응 가스에 포함되는 원소가 다른 경우, 예컨대 제2 반응 가스에 포함되는 원소가 웨이퍼(200)에 공급되는 양이 적어질 가능성이 있다. 바꿔 말하면 제2 반응 가스에 포함되는 원소이며, 웨이퍼(200) 상의 막 형성에 기여하는 원소의 수가 적어질 수 있다. 공통의 두 종류의 원소를 포함하는 가스로 하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 상의 막 형성에 기여하는 원소의 양을 소정의 양으로 할 수 있다.
제2 반응 가스로서는 예컨대 N과 H를 포함하는 가스이며, 예컨대 암모니아(NH3) 가스 등의 NH3을 포함하는 가스를 이용할 수 있다.
또한 제3 반응 가스로서는 예컨대 N과 H를 포함하는 가스이며, 예컨대 히드라진(N2H4) 가스 등의 N2H4을 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 제3 반응 가스로서 예컨대 N2H4 가스를 이용하는 경우, MFC(332)는 없어도 좋고, 예컨대 N2 가스를 이용한 버블링과 탱크 온도에 의해 유량을 조정해도 좋다. 제3 반응 가스로서 예컨대 제2 반응 가스와 비교해서, 같은 온도에서 증기압이 낮은 가스를 이용할 수 있다.
예컨대 N2H4 가스는 NH3 가스에 비해 고가이지만, NH3 가스에 비해 질화력이 높다. 본 개시와 같이, 제2 반응 가스로서 NH3 가스를 이용하고, 제3 반응 가스로서 N2H4 가스를 이용하는 것에 의해, 질화의 효과를 유지하면서 N2H4 가스의 소비량을 저감할 수 있다.
다음으로 저류부(600)에 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 저류해서 웨이퍼(200)에 공급할 때의 가스 공급 유닛의 동작에 대해서 도 4의 (A) 내지 도 4의 (D)를 이용해서 설명한다. 본 공정은 스텝(S10)의 제1 반응 가스 공급보다 전에 수행해도 좋고, 제1 반응 가스 공급 시에 수행해도 좋고, 스텝(S11)의 퍼지 시에 수행해도 좋다. 즉 스텝(S12)의 제2 반응 가스와 제3 반응 가스 공급 전에 수행한다. 바람직하게는 스텝(S12) 직전에 수행한다. 또한 도 4의 (B) 내지 도 4의 (D)의 밸브(32, 326, 334, 336, 602, 6044)에서, 검정 동그라미는 밸브가 닫힘 상태인 것을 나타내고, 흰 동그라미는 밸브가 열림 상태인 것을 나타낸다. 또한 도 4의 (A) 내지 도 4의 (D)에서는 저류부 배기계의 기재를 생략한다.
먼저, 저류부(600)에 제3 반응 가스를 저류한다. 구체적으로는 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(121)는 밸브(324, 326, 602)를 닫고 밸브(336, 334, 604)를 열고, 저류부(600) 내에 제3 반응 가스를 공급한다. 즉 컨트롤러(121)는 밸브(602)를 닫고 저류부(600)에 제3 반응 가스를 저류한다. 제3 반응 가스는 MFC(332)에 의해 유량 조정되어 저류부(600) 내에 공급된다. MFC(332)로 제어하는 제3 반응 가스의 공급 유량은 예컨대 0.1slm 내지 2.0slm의 범위 내의 유량으로 한다.
다음으로 저류부(600)에 제2 반응 가스를 저류한다. 구체적으로는 도 4의 (C)에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(121)는 밸브(602)를 닫고 밸브(604)를 연 상태에서, 밸브(334, 336)를 닫고 밸브(324, 326)를 열고, 저류부(600) 내에 제2 반응 가스를 공급한다. 제2 반응 가스는 MFC(322)에 의해 유량 조정되어 저류부(600) 내에 공급된다. MFC(322)로 제어하는 제2 반응 가스의 공급 유량은 예컨대 0.1slm 내지 30slm의 범위 내의 유량으로 한다.
이상으로부터, 증기압이 낮은 제3 반응 가스를 저류부(600)에 소정량 공급한 후에 증기압이 높은 제2 반응 가스를 저류부(600)에 공급하고, 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 저류부(600)에 저류하는 처리를 수행한다. 따라서 두 종류의 증기압의 다른 가스를 소정량 저류부(600)에 저류한다. 먼저, 증기압이 낮은 가스를 소정량, 저류부(600)에 저류한다. 여기서 예컨대 제2 반응 가스로서 NH3 가스를 이용하고, 제3 반응 가스로서 N2H4 가스를 이용한 경우, 증기압이 낮은 N2H4 가스는 40℃ 내지 50℃에서 분해된다. 그러므로 먼저 N2H4 가스를 소정량 저류부(600)에 저류한 후, 저류부(600)에 NH3 가스를 저류한다. 또한 NH3 가스와 N2H4 가스의 웨이퍼(200)로의 공급 직전에 저류부(600)로의 저류를 수행하는 것이 바람직하다.
다음으로 도 4의 (D)에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(121)는 밸브(334, 336)를 닫은 상태에서 밸브(324, 326, 604)를 닫고 밸브(602)를 열고, 저류부(600) 내에 저류된 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 처리 용기 내에 동시에 공급한다. 즉 저류부(600)로부터 웨이퍼(200)에 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 동시에 공급하는 처리를 수행한다.
두 종류의 다른 가스를 동시에 공급하는 경우, 각각의 가스의 MFC 전후의 압력을 소정의 압력으로 하는 것이 어렵고, MFC가 정상적으로 동작하지 않고 유량이 변화되는 경우가 있다. 본 개시에 따르면, 각각의 가스를 MFC로 유량 조절해서 저류부(600)에 저류하고 나서 동시에 웨이퍼(200)에 공급하기 때문에, 웨이퍼(200)의 처리 품질에 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있고, 웨이퍼(200)의 처리 품질을 향상시킬 수 있다.
(퍼지 스텝: S13)
제2 반응 가스와 제3 반응 가스의 공급을 시작하고 소정 시간 경과한 후, 밸브(602)를 닫고 저류부(600)로부터의 제2 반응 가스와 제3 반응 가스의 공급을 정지한다. 그리고 스텝(S11)과 마찬가지의 처리 순서에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 막 형성에 기여한 후의 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다.
이때 컨트롤러(121)는 밸브(608)를 열고 배기관(606, 231)을 개재하여 저류부(600) 내의 분위기를 배기한다. 즉 저류부(600)로부터 웨이퍼(200)에 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 공급한 후에 밸브(602, 604)를 닫고 밸브(608)를 열고, 저류부(600) 내의 분위기를 진공 배기한다.
다음으로 컨트롤러(121)는 밸브(608)를 닫고, 저류부(600) 내의 분위기를 진공에 유지한 상태에서 전술한 도 4의 (B)에 도시하는 처리를 수행한다. 즉 컨트롤러(121)는 저류부(600) 내의 분위기를 진공으로 유지한 상태에서 밸브(334, 336, 604)를 열고 저류부(600) 내에 제3 반응 가스를 공급한다. 저류부(600) 내를 배기하여 감압 상태로 하는 것에 의해, 소정량의 제3 반응 가스를 저류부(600) 내에 저류할 수 있다.
(소정 횟수 실시)
전술한 스텝(S10) 내지 스텝(S13)을 순서대로 수행하는 사이클을 1회 이상[소정 횟수(n회)] 수행하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 상에 소정의 두께의 막을 형성한다. 전술한 사이클은 복수 회 반복 실행하는 것이 바람직하다. 여기서는 웨이퍼(200) 상에, 금속 원소를 포함하는 막으로서 예컨대 질화티타늄(TiN)막이 형성된다.
(애프터 퍼지 및 대기압 복귀)
가스 공급관(510, 520)으로부터 불활성 가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 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).
[기판 반출]
그 후 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)이 하강되어 아우터 튜브(203)의 하단이 개구된다. 그리고 웨이퍼(200) 상에 소정의 막이 형성된 처리 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 아우터 튜브(203)의 하단으로부터 아우터 튜브(203)의 외부에 반출(보트 언로드)된다. 그 후 처리 완료된 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출(取出)된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 본 개시에 따른 효과
본 개시에 따르면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과를 얻을 수 있다.
(a) 다른 복수의 가스를 동시에 공급하는 경우에도 웨이퍼(200)의 처리 품질을 향상시킬 수 있다. 즉 다른 가스를 MFC로 유량 조절해서 저류부(600)에 저류하고 나서 동시에 웨이퍼(200)에 공급하기 때문에, 웨이퍼(200)의 처리 품질에 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있고, 웨이퍼(200)의 처리 품질을 향상시킬 수 있다
(b) 즉 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막의 특성 등의 처리 품질을 향상시켜, 처리 품질을 균일화시킬 수 있다.
(c) 저증기압의 가스와 고증기압의 가스를 이용해서 동시에 공급하는 경우에도, 처음에 저증기압의 가스를 저류부(600)에 저류한 후에 고증기압의 가스를 저류부(600)에 저류하는 것에 의해, 충분한 공급량을 단시간에 처리로(202) 내에 공급할 수 있다. 따라서 웨이퍼(200)의 처리 품질에 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있고, 웨이퍼(200)의 처리 품질을 향상시킬 수 있다.
(4) 변형예
전술한 실시 형태에서의 스텝(S12)의 제2 반응 가스와 제3 반응 가스의 공급 공정은 이하에 나타내는 변형예와 같이 변형할 수 있다. 특별한 설명이 없는 한, 각 변형예에서의 구성은 전술한 실시 형태에서의 구성과 마찬가지이며, 설명을 생략한다.
(변형예 1)
본 변형예에서는 전술한 도 4의 (B) 및 도 4의 (C) 후, 도 5에 도시하는 바와 같이 밸브(604, 324, 326)를 열고 밸브(334, 336)를 닫은 상태에서 밸브(602)를 열고, 제2 반응 가스를 저류부(600)에 공급하면서 저류부(600)로부터 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 웨이퍼(200)에 공급한다. 즉 도 4의 (C) 후, 제2 반응 가스를 계속해서 웨이퍼(200)에 공급한다. 본 변형예에서도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(변형예 2)
본 변형예에서는 전술한 도 4의 (D)에서, 저류부(600) 내에 저류된 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 소정 시간, 처리 용기 내에 공급한 후에, 도 5에 도시하는 바와 같이 밸브(602)를 열고 밸브(334, 336)를 닫은 상태에서 밸브(604, 324, 326)를 열고, 제2 반응 가스를 저류부(600)에 공급하면서 저류부(600)로부터 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 웨이퍼(200)에 공급한다. 즉 도 4의 (D)의 저류부(600)로부터 소정 시간, 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 공급한 후에 제2 반응 가스를 계속해서 웨이퍼(200)에 공급한다. 본 변형예에서도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(변형예 3)
본 변형예에서는 전술한 도 4의 (B) 및 도 4의 (C) 후, 도 6에 도시하는 바와 같이 밸브(604)를 연 상태에서 밸브(334, 336, 602)를 열고 밸브(324, 326)를 닫고, 제3 반응 가스를 저류부(600)에 공급하면서 저류부(600)로부터 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 웨이퍼(200)에 공급한다. 즉 도 4의 (C) 후, 제3 반응 가스를 웨이퍼(200)에 공급한다. 본 변형예에서도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(변형예 4)
본 변형예에서는 전술한 도 4의 (D)에서 저류부(600) 내에 저류된 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 소정 시간, 처리 용기 내에 공급한 후에, 도 6에 도시하는 바와 같이 밸브(602)를 열고 밸브(324, 326)를 닫은 상태에서 밸브(604, 334, 336)를 열고 제3 반응 가스를 웨이퍼(200)에 공급한다. 즉 도 4의 (D)의 저류부(600)로부터 소정 시간, 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 공급한 후에 제3 반응 가스를 웨이퍼(200)에 공급한다. 본 변형예에서도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(변형예 5)
본 변형예에서는 전술한 도 4의 (B) 및 도 4의 (C) 후, 도 7에 도시하는 바와 같이 밸브(604, 324, 326)를 연 상태에서 밸브(602, 334, 336)를 열고 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 저류부(600)에 공급하면서 저류부(600)로부터 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 웨이퍼(200)에 공급한다. 본 변형예에서도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(변형예 6)
본 변형예에서는 전술한 도 4의 (D)에서 저류부(600) 내에 저류된 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 소정 시간, 처리 용기 내에 공급한 후에, 도 7에 도시하는 바와 같이 밸브(602)를 연 상태에서 밸브(604, 324, 326, 334, 336)를 열고 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 웨이퍼(200)에 공급한다. 즉 도 4의 (D)의 저류부(600)로부터 소정 시간, 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 공급한 후에 제2 가스 공급부와 제3 가스 공급부로부터 제2 반응 가스와 제3 반응 가스를 웨이퍼(200)에 공급한다. 본 변형예에서도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 저류부(600)를 배기관(231)에 접속하는 경우를 이용해서 설명했지만, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 저류부(600) 내의 분위기를 처리로(202) 내를 개재하여 배기해도 좋고, 별도의 배기 라인을 설치해도 좋다.
또한 상기 실시 형태에서는 제1 반응 가스로서 TiCl4 가스, 제2 반응 가스로서 NH3 가스, 제3 반응 가스로서 N2H4 가스를 이용하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 예컨대 제1 반응 가스로서는 Ti 이외의 금속 원소, 특히 천이 금속 원소를 포함하는 가스이어도 좋다. 또한 제1 반응 가스로서 주기율표 제13족 원소, 제14족 원소를 포함하는 가스이어도 좋다. 이들 원소를 포함하는 제1 반응 가스를 이용하는 것에 의해 질화물막을 형성할 수 있다. 예컨대 제1 반응 가스로서 알루미늄(Al)을 포함하는 가스를 이용하는 것에 의해 질화알루미늄(AlN)막을 형성할 수 있다. 또한 제1 반응 가스로서 실리콘(Si)을 포함하는 가스를 이용하는 것에 의해 질화실리콘(SiN)막을 형성할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 한 번에 복수 매의 기판을 처리하는 뱃치(batch)식의 종형 장치인 기판 처리 장치를 이용해서 성막하는 예에 대해서 설명했지만 본 개시는 이에 한정되지 않고, 한 번에 1매 또는 여러 매의 기판을 처리하는 매엽식(枚葉式)의 기판 처리 장치를 이용해서 성막하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 각종 박막의 형성에 이용되는 프로세스 레시피(처리 순서나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)는 기판 처리의 내용(형성하는 박막의 막종, 조성비, 막질, 막 두께, 처리 순서, 처리 조건 등)에 따라 각각 개별로 준비(복수 준비)하는 것이 바람직하다. 그리고 기판 처리를 시작할 때, 기판 처리의 내용에 따라 복수의 프로세스 레시피 중으로부터 적절한 프로세스 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 기판 처리의 내용에 따라 개별로 준비된 복수의 프로세스 레시피를 전기 통신 회선이나 상기 프로세스 레시피를 기록한 기록 매체[외부 기억 장치(123)]를 개재하여 기판 처리 장치가 구비하는 기억 장치(121c) 내에 미리 격납(인스톨)해두는 것이 바람직하다. 그리고 기판 처리를 시작할 때, 기판 처리 장치가 구비하는 CPU(121a)가 기억 장치(121c) 내에 격납된 복수의 프로세스 레시피 중으로부터 기판 처리의 내용에 따라 적절한 프로세스 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하는 것에 의해, 1대(臺)의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 박막을 범용적으로, 또한 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한 오퍼레이터의 조작 부담(처리 순서나 처리 조건 등의 입력 부담 등)을 저감할 수 있고, 조작 실수를 회피하면서 기판 처리를 신속하게 시작할 수 있게 된다.
또한 본 개시는 예컨대 기존의 기판 처리 장치의 프로세스 레시피를 변경하는 것으로도 실현된다. 프로세스 레시피를 변경하는 경우에는 본 개시에 따른 프로세스 레시피를 전기 통신 회선이나 상기 프로세스 레시피를 기록한 기록 매체를 개재하여 기존의 기판 처리 장치에 인스톨하거나, 또한 기존의 기판 처리 장치의 입출력 장치를 조작하여, 그 프로세스 레시피 자체를 본 개시에 따른 프로세스 레시피로 변경하는 것도 가능하다.
이상, 본 개시의 실시 형태 및 변형예를 구체적으로 설명했다. 하지만 본 개시는 전술한 실시 형태 및 변형예에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
10: 기판 처리 장치 121: 컨트롤러
200: 웨이퍼(기판) 201: 처리실
202: 처리로

Claims (18)

  1. 기판을 수용하는 처리 용기;
    상기 처리 용기 내에 제1 반응 가스를 공급하는 제1 가스 공급부;
    상기 처리 용기 내에 제2 반응 가스와, 상기 제2 반응 가스가 포함하는 원소와 같은 원소를 포함하고 분자 구조가 다른 제3 반응 가스를 공급하는 가스 공급관;
    상기 가스 공급관에 설치되고 상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스를 저류하는 저류부;
    상기 가스 공급관의, 상기 저류부와 상기 처리 용기 사이에 설치된 제1 밸브;
    상기 저류부에 상기 제2 반응 가스를 공급하는 제2 가스 공급부;
    상기 저류부에 상기 제3 반응 가스를 공급하는 제3 가스 공급부; 및
    (a) 상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스를 상기 저류부에 저류하는 처리와, (b) 상기 기판에 상기 제1 반응 가스를 공급하는 처리와, (c) 상기 저류부로부터 상기 기판에 상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스를 공급하는 처리를 수행시키도록, 상기 제1 가스 공급부와 상기 제1 밸브와 상기 제2 가스 공급부와 상기 제3 가스 공급부를 제어하는 것이 가능하도록 구성된 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 밸브를 닫고 상기 저류부에 상기 제3 반응 가스를 저류한 후에, 상기 저류부에 상기 제2 반응 가스를 저류하도록 상기 제1 밸브와 상기 제2 가스 공급부와 상기 제3 가스 공급부를 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 저류부에 상기 제3 반응 가스를 소정량 공급한 후에 상기 제2 반응 가스를 공급하도록, 상기 제1 밸브와 상기 제2 가스 공급부와 상기 제3 가스 공급부를 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 반응 가스는 상기 제2 반응 가스의 증기압보다 낮은 증기압의 가스인 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스는 각각 공통의 두 종류의 원소를 포함하는 가스인 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스는 각각 질소 원소와 수소 원소를 포함하는 가스인 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 반응 가스는 NH3을 포함하는 가스이며, 상기 제3 반응 가스는 N2H4을 포함하는 가스인 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급관에서의 상기 저류부의 상류측에 제2 밸브를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 (c)에서 상기 제2 밸브를 열도록 상기 제2 밸브를 제어 가능하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 (c) 후에 상기 제2 밸브를 열도록 상기 제2 밸브를 제어 가능하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 밸브를 열고 상기 제2 반응 가스를 상기 기판에 공급하도록 상기 제2 가스 공급부를 제어 가능하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 밸브를 열고 상기 제3 반응 가스를 상기 기판에 공급하도록 상기 제3 가스 공급부를 제어 가능하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 (a)를 (c)보다 전에 수행하도록, 상기 제1 가스 공급부와 상기 제1 밸브와 상기 제2 가스 공급부와 상기 제3 가스 공급부를 제어 가능하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저류부 내를 배기하는 배기부를 포함하고,
    상기 제어부는 (d) (c) 후에 상기 저류부 내의 분위기를 배기하도록 상기 배기부를 제어 가능하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  15. (a) 제2 반응 가스와, 상기 제2 반응 가스가 포함하는 원소와 같은 원소를 포함하고 분자 구조가 다른 제3 반응 가스를 가스 공급관에 설치된 저류부에 저류하는 공정;
    (b) 처리 용기 내의 기판에 제1 반응 가스를 공급하는 공정; 및
    (c) 상기 가스 공급관의, 상기 저류부와 상기 처리 용기 사이에 설치된 제1 밸브를 열고 상기 기판에 상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스를 공급하는 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  16. (a) 제2 반응 가스와, 상기 제2 반응 가스가 포함하는 원소와 같은 원소를 포함하고 분자 구조가 다른 제3 반응 가스를 가스 공급관에 설치된 저류부에 저류하는 공정;
    (b) 처리 용기 내의 기판에 제1 반응 가스를 공급하는 공정; 및
    (c) 상기 가스 공급관의, 상기 저류부와 상기 처리 용기 사이에 설치된 제1 밸브를 열고 상기 기판에 상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스를 공급하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  17. (a) 제2 반응 가스와, 상기 제2 반응 가스가 포함하는 원소와 같은 원소를 포함하고 분자 구조가 다른 제3 반응 가스를 가스 공급관에 설치된 저류부에 저류하는 단계;
    (b) 처리 용기 내의 기판에 제1 반응 가스를 공급하는 단계; 및
    (c) 상기 가스 공급관의, 상기 저류부와 상기 처리 용기 사이에 설치된 제1 밸브를 열고 상기 기판에 상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스를 공급하는 단계
    를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램.
  18. 처리 용기 내에 제1 반응 가스를 공급하는 제1 가스 공급부;
    상기 처리 용기 내에 제2 반응 가스와, 상기 제2 반응 가스가 포함하는 원소와 같은 원소를 포함하고 분자 구조가 다른 제3 반응 가스를 공급하는 가스 공급관;
    상기 가스 공급관에 설치되고 상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스를 저류하는 저류부;
    상기 가스 공급관의, 상기 저류부와 상기 처리 용기 사이에 설치된 제1 밸브;
    상기 저류부에 상기 제2 반응 가스를 공급하는 제2 가스 공급부;
    상기 저류부에 상기 제3 반응 가스를 공급하는 제3 가스 공급부; 및
    (a) 상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스를 상기 저류부에 저류하는 처리와, (b) 상기 처리 용기 내에 상기 제1 반응 가스를 공급하는 처리와, (c) 상기 저류부로부터 상기 처리 용기 내에 상기 제2 반응 가스와 상기 제3 반응 가스를 공급하는 처리를 수행시키도록, 상기 제1 가스 공급부와 상기 제1 밸브와 상기 제2 가스 공급부와 상기 제3 가스 공급부를 제어하는 것이 가능하도록 구성된 제어부
    를 포함하는 가스 공급 유닛.
KR1020247030964A 2022-03-15 2022-03-15 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 가스 공급 유닛 Pending KR20240162500A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/011713 WO2023175740A1 (ja) 2022-03-15 2022-03-15 基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム及びガス供給ユニット

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240162500A true KR20240162500A (ko) 2024-11-15

Family

ID=88022910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247030964A Pending KR20240162500A (ko) 2022-03-15 2022-03-15 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 가스 공급 유닛

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20250011929A1 (ko)
JP (1) JPWO2023175740A1 (ko)
KR (1) KR20240162500A (ko)
CN (1) CN118435321A (ko)
TW (1) TW202339054A (ko)
WO (1) WO2023175740A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019058608A1 (ja) 2017-09-25 2019-03-28 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2912059B2 (ja) * 1991-08-27 1999-06-28 山形日本電気株式会社 常圧ｃｖｄ装置
JP4506677B2 (ja) * 2005-03-11 2010-07-21 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体
US11581186B2 (en) * 2016-12-15 2023-02-14 Asm Ip Holding B.V. Sequential infiltration synthesis apparatus
JP7572168B2 (ja) * 2020-05-29 2024-10-23 大陽日酸株式会社 混合ガス供給装置、金属窒化膜の製造装置、及び金属窒化膜の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019058608A1 (ja) 2017-09-25 2019-03-28 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023175740A1 (ko) 2023-09-21
CN118435321A (zh) 2024-08-02
US20250011929A1 (en) 2025-01-09
TW202339054A (zh) 2023-10-01
WO2023175740A1 (ja) 2023-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102099330B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체
JP7575358B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法
KR102204507B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
US20230055506A1 (en) Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device, method of processing substrate, and gas injector
KR102331046B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기록 매체 및 기판 처리 장치
US12163226B2 (en) Substrate processing apparatus, reaction container, method of manufacturing semiconductor device, and recording medium
WO2019188128A1 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP7064577B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
KR20230050451A (ko) 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 기판 처리 장치
JPWO2020189205A1 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびノズル
US20180286725A1 (en) Substrate retrainer and substrate processing apparatus
KR102709850B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
KR102775477B1 (ko) 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램
US12211689B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device capable of controlling film thickness distribution
JP7179962B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
KR20240162500A (ko) 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 가스 공급 유닛
JP7539480B2 (ja) 基板処理方法、プログラム、基板処理装置及び半導体装置の製造方法
KR102709858B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 프로그램 및 기판 처리 방법
KR20200107762A (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체
KR102751945B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 프로그램 및 기판 처리 장치
KR102680959B1 (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 지지구
WO2021193406A1 (ja) 基板処理装置、ガス供給装置、原料供給管の洗浄方法、半導体装置の製造方法およびプログラム
JP7175375B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム。
KR20240034774A (ko) 코팅 방법, 처리 장치, 프로그램, 기판 처리 방법 및 반도체 장치의 제조 방법
KR20240167810A (ko) 기판 처리 장치, 가스 공급 시스템, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20240913

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20250220

Comment text: Request for Examination of Application