KR20120033266A - 성막 장치 및 성막 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 성막 장치는, 기판이 적재되는 회전 테이블과, 용기 내의 제1 영역에 배치되어 제1 반응 가스를 공급하는 제1 반응 가스 공급부와, 제1 영역으로부터 회전 테이블의 회전 방향으로 이격되는 제2 영역에 배치되어 제2 반응 가스를 공급하는 제2 반응 가스 공급부와, 제1 영역 및 제2 영역에 연통해서 설치되는 제1 배기구 및 제2 배기구와, 제1 영역 및 제2 영역의 사이에 배치되고, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 분리하기 위한 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와, 분리 가스 공급부의 양측에서 회전 테이블과의 사이의 공간의 압력을 높게 유지하여 제1 영역 및 제2 영역을 분리 가능하게 설치되는 천장면을 포함하는 분리 영역을 형성하는 볼록 형상부와, 분리 영역에서 회전 테이블과 용기의 내측면과의 사이에, 분리 영역의 회전 방향의 상류측에 있어서 회전 테이블과 용기의 내측면과의 사이에 공간을 형성하도록 배치되는 블록 부재를 구비한다.
Description
본 출원은, 2010년 9월 29일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2010-219197호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은, 용기 내에서, 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 공급 사이클을 복수회 실행함으로써, 반응 생성물의 복수의 층을 적층해서 박막을 형성하는 성막 장치 및 성막 방법에 관한 것이다.
반도체 집적 회로(IC)의 제조 프로세스의 하나로, 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition)나 MLD(Molecular Layer Deposition)라고 불리는 성막 방법이 있다. 이 성막 방법은, 이른바 회전 테이블식의 ALD 장치에서 행해지는 경우가 많다. 그러한 ALD 장치의 일례가, 본 출원의 출원인에 의해 제안되었다(특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1의 ALD 장치에서는, 회전 테이블이 진공 용기 내에 회전 가능하게 배치되어 있다. 회전 테이블에는, 예를 들어 5장의 기판이 적재된다. 회전 테이블의 상방에는, 제1 반응 가스 공급부 및 제2 반응 가스 공급부가 회전 테이블의 회전 방향으로 이격해서 설치되어 있다. 제1 반응 가스 공급부는, 회전 테이블 상의 기판에 대하여 제1 반응 가스를 공급하고, 제2 반응 가스 공급부는, 회전 테이블 상의 기판에 대하여 제2 반응 가스를 공급한다. 또한, 진공 용기 내에는, 제1 반응 가스 공급부로부터 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영역과, 제2 반응 가스 공급부로부터 제2 반응 가스가 공급되는 제2 처리 영역을 분리하기 위한 분리 영역이 설치되어 있다. 분리 영역에는, 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와, 분리 가스 공급부로부터의 분리 가스에 의해, 제1 처리 영역이나 제2 처리 영역보다 분리 영역을 높은 압력으로 유지하기 위해서, 회전 테이블에 대하여 좁은 공간을 제공하는 천장면이 설치되어 있다.
이러한 구성에 따르면, 높은 압력으로 유지되는 분리 영역에 의해 제1 처리 영역과 제2 처리 영역이 분리된다. 이로 인해, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 충분히 분리하는 것이 가능해진다. 또한, 이러한 구성에 따르면, 회전 테이블을 고속으로 회전한 경우에도, 반응 가스끼리를 분리할 수 있어 제조시의 처리량을 향상할 수 있다.
여기서, 또한, 상기 ALD에서의 처리량을 향상하기 위해서는, 회전 테이블의 회전 속도를 더욱 높게 하는 것이 유용하다. 그러나, 회전 테이블의 회전 속도를 높게 하면, 회전 테이블의 회전에 의해 반응 가스끼리 혼합되기 쉬워진다. 즉, 회전 테이블의 회전 속도와 제조시의 처리량의 사이에는 트레이드 오프의 관계가 있다.
본 발명은, 상기의 사정을 감안하여 반응 가스끼리를 보다 확실하게 분리하는 것이 가능한 원자층(분자층) 성막 장치 및 성막 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 용기 내에서, 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판을 향해 공급하고, 당해 2종류의 반응 가스의 반응 생성물의 층을 적층해서 박막을 형성하는 성막 장치이며, 상기 용기 내에 회전 가능하게 설치되어 기판이 적재되는 회전 테이블과, 상기 용기 내의 제1 영역에 배치되고, 상기 회전 테이블의 회전 방향과 교차하는 방향으로 연장되고, 상기 회전 테이블을 향해 제1 반응 가스를 공급하는 제1 반응 가스 공급부와, 상기 제1 영역으로부터 상기 회전 테이블의 상기 회전 방향으로 이격하는 제2 영역에 배치되고, 상기 회전 방향과 교차하는 방향으로 연장되고, 상기 회전 테이블을 향해 제2 반응 가스를 공급하는 제2 반응 가스 공급부와, 상기 제1 영역에 연통해서 설치되는 제1 배기구와, 상기 제2 영역에 연통해서 설치되는 제2 배기구와, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 사이에 배치되고, 상기 제1 반응 가스와 상기 제2 반응 가스를 분리하기 위한 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부, 및 상기 분리 가스 공급부의 양측에서 상기 회전 테이블과의 사이에 상기 분리 가스가 흐르는 공간을 형성하는 천장면을 갖고, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 있어서의 압력보다 상기 공간의 압력을 높게 유지하여 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 분리 가능하게 설치되는 당해 천장면을 포함하는 분리 영역을 형성하는 볼록 형상부를 구비하는 성막 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 제1 형태의 성막 장치에 있어서 회전 테이블에 적재된 기판에 성막 처리를 행하는 성막 방법이며, 상기 분리 가스 공급부로부터 분리 가스를 공급하는 스텝과, 상기 제1 반응 가스 공급부로부터 상기 제1 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 반응 가스 공급부로부터 상기 제2 반응 가스를 공급하는 스텝과, 상기 분리 영역의 상기 회전 방향 상류측에 있어서 상기 회전 테이블과 상기 용기의 내측면과의 사이에 형성되는 공간을 통해 상기 분리 가스를 흘리는 스텝을 포함하는 성막 방법이 제공된다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 반응 가스끼리를 보다 확실하게 분리하는 것이 가능한 원자층(분자층) 성막 장치 및 성막 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치를 모식적으로 도시하는 상면도다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치를 모식적으로 도시하는 단면도다.
도 3은 도 1의 보조선(AL)을 따른 일부 단면도다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치를 모식적으로 도시하는 다른 단면도다.
도 5a는 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치에 의해 발휘되는 효과를 설명하는 설명도다.
도 5b는 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치에 의해 발휘되는 효과를 설명하는 설명도다.
도 6은 상기의 효과를 확인하기 위해 실시한 시뮬레이션의 결과를 도시하는 도다.
도 7a는 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치에 있어서의 분리 영역의 변형예를 도시하는 도다.
도 7b는 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치에 있어서의 분리 영역의 변형예를 도시하는 도다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치를 모식적으로 도시하는 단면도다.
도 3은 도 1의 보조선(AL)을 따른 일부 단면도다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치를 모식적으로 도시하는 다른 단면도다.
도 5a는 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치에 의해 발휘되는 효과를 설명하는 설명도다.
도 5b는 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치에 의해 발휘되는 효과를 설명하는 설명도다.
도 6은 상기의 효과를 확인하기 위해 실시한 시뮬레이션의 결과를 도시하는 도다.
도 7a는 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치에 있어서의 분리 영역의 변형예를 도시하는 도다.
도 7b는 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치에 있어서의 분리 영역의 변형예를 도시하는 도다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 한정적이 아닌 예시의 실시 형태에 대해 설명한다. 첨부한 전체 도면 중, 동일 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는 동일 또는 대응하는 참조 번호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다. 또한, 도면은, 부재 혹은 부품간의 상대비를 나타내는 것을 목적으로 하지 않으며, 따라서, 구체적인 두께나 치수는, 이하의 한정적이 아닌 실시 형태에 비추어 당업자에 의해 결정되어야 하는 것이다.
도 1부터 도 6까지를 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치를 설명한다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 성막 장치는, 진공 용기(10)와 회전 테이블(2)을 갖고 있다. 진공 용기(10)는, 편평하며, 대략 원형의 평면 형상을 갖는다. 회전 테이블(2)은, 진공 용기(10) 내에 설치되고, 진공 용기(10)의 중심에 회전 중심을 갖는다.
진공 용기(10)는, 도 2(도 1의 I-I선을 따른 단면도)에 도시한 바와 같이, 용기 본체(12)와 천장판(11)을 갖고 있다. 용기 본체(12)는, 대략 편평한 바닥이 있는 원통 형상을 갖는다. 천장판(11)은, 예를 들어 O-링 등의 밀봉 부재(13)를 통해 용기 본체(12)의 상면에 기밀하게 적재된다. 천장판(11) 및 용기 본체(12)는, 예를 들어 알루미늄(Al) 등의 금속에 의해 제작되어 있어도 된다.
도 1을 참조하면, 회전 테이블(2)에는, 웨이퍼가 적재되는 복수의 적재부(24)가 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 적재부(24)는 오목부로서 구성되어 있다. 적재부(24)는, 300mm의 직경을 갖는 웨이퍼가 적재되도록, 그 직경보다 예를 들어 4mm 정도 큰 내경을 갖고, 그 웨이퍼의 두께와 거의 동등한 깊이를 갖고 있다. 적재부(24)는 이렇게 구성되기 때문에, 적재부(24)에 웨이퍼를 적재했을 때에는, 웨이퍼의 표면과 회전 테이블(2)의 표면[적재부(24)가 형성되지 않은 영역]이 동일한 높이로 된다. 즉, 웨이퍼의 두께에 의한 단차가 발생하지 않기 때문에, 회전 테이블(2) 상에서의 가스의 흐름에 흐트러짐이 발생하는 것을 저감할 수 있다. 또한, 웨이퍼가 적재부(24)에 잘 수납되기 때문에, 회전 테이블(2)이 회전해도, 적재부(24)에 적재되는 웨이퍼는 회전 테이블(2)의 외측으로 튀어나오지 않고 적재부(24)에 머무를 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)은, 중앙에 원형의 개구부를 갖고 있고, 개구부의 주위에서 원통 형상의 코어부(21)에 의해 상하로 사이에 끼워져 유지되어 있다. 코어부(21)는, 그 하부에서 회전축(22)에 고정되어 있고, 회전축(22)은 구동부(23)에 접속되어 있다. 코어부(21) 및 회전축(22)은, 서로 공통의 회전축을 가지며, 구동부(23)의 회전에 의해, 회전축(22) 및 코어부(21), 나아가 회전 테이블(2)이 회전할 수 있다.
또한, 회전축(22) 및 구동부(23)는, 상면이 개방된 통 형상의 케이스체(20) 내에 수납되어 있다. 상기 케이스체(20)는 그 상면에 설치된 플랜지부(20a)를 통해 진공 용기(10)의 저부 이면에 기밀하게 설치되어 있으며, 이에 의해, 케이스체(20)의 내부 분위기가 외부 분위기로부터 격리되어 있다.
도 1을 다시 참조하면, 진공 용기(10)에는, 회전 테이블(2)의 상방에 서로 이격된 2개의 볼록 형상부(4A, 4B)가 설치되어 있다. 도시한 바와 같이, 볼록 형상부(4A, 4B)는, 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 상면 형상을 갖고 있다. 볼록 형상부(4A, 4B)는, 코어부(21)를 둘러싸도록 천장판(11)에 설치된 돌출부(5)의 외주에 내측 원호가 근접하고, 용기 본체(12)의 내주면을 따르도록 외측 원호가 배치되어 있다. 도 1에서는 설명의 편의상, 천장판(11)을 생략하고 있지만, 볼록 형상부(4B)에 대해서 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 볼록 형상부(4A, 4B)는 천장판(11)의 하면에 설치되어 있다. 또한, 볼록 형상부(4A, 4B)는, 예를 들어 알루미늄 등의 금속에 의해 형성할 수 있다.
또한, 볼록 형상부(4B)는 볼록 형상부(4A)와 거의 동일한 구성을 갖고 있기 때문에, 이하, 주로 볼록 형상부(4B)에 대해 설명하기로 하고, 볼록 형상부(4A)에 관한 중복된 설명을 생략한다.
도 1의 보조선(AL)을 따른 단면도인 도 3을 참조하면, 볼록 형상부(4B)는, 볼록 형상부(4B)가 2분할되도록 반경 방향으로 연장되는 홈부(43)를 갖고, 홈부(43)에는 분리 가스 노즐(42)이 수용되어 있다. 분리 가스 노즐(42)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 용기 본체(12)의 주위벽부에서 진공 용기(10) 내로 도입되어 진공 용기(10)의 반경 방향으로 연장되어 있다. 또한, 분리 가스 노즐(42)은, 그 기단부가 용기 본체(12)의 외주벽에 설치되고, 이에 의해, 회전 테이블(2)의 표면과 대략 평행하게 지지되어 있다. 또한, 볼록 형상부(4A)에는, 마찬가지로 해서 분리 가스 노즐(41)이 배치되어 있다.
이하에서는, 분리 가스 노즐(41) 및 분리 가스 노즐(42)을 분리 가스 노즐(41, 42)이라 표기한다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 분리 가스의 가스 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 분리 가스는 질소(N2) 가스나 불활성 가스이어도 좋고, 또한, 성막에 영향을 주지 않는 가스이면 분리 가스의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에서는, 분리 가스로서 N2 가스가 이용된다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)은, 회전 테이블(2)의 표면을 향해 N2 가스를 토출하기 위한 토출 구멍(41h)을 갖고 있다(도 3). 토출 구멍(41h)은, 본 실시 형태에서는 약 0.5mm의 구경을 가지며, 분리 가스 노즐(41, 42)의 길이 방향에 약 10mm의 간격으로 배열되어 있다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)의 하단부로부터 회전 테이블(2)의 표면까지의 간격은 0.5mm 내지 4mm이어도 좋다.
도 3에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)과 볼록 형상부(4B)에 의해, 높이 h1[볼록 형상부(4B)의 하면(이하, 천장면(44)이라 함)의 회전 테이블(2)의 표면에서부터의 높이]을 갖는 분리 공간(H)이 형성된다. 높이 h1은, 예를 들어 0.5mm부터 10mm이면 바람직하다. 높이 h1은, 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하지만, 회전 테이블(2)의 회전 떨림에 의해 회전 테이블(2)이 천장면(44)에 충돌하는 것을 피할 필요가 있다. 이로 인해, 높이 h1은 3.5mm부터 6.5mm 정도가 적합하다. 볼록 형상부(4B)의 양측에는, 회전 테이블(2)의 표면과 천장판(11)의 하면으로 형성되는 제1 영역(481)과 제2 영역(482)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 영역(481, 482)의 높이[회전 테이블(2)에서부터 천장판(11)까지의 높이]는, 예를 들어 15mm 내지 150mm이어도 좋고, 분리 공간(H)의 높이에 비해 높게 되어 있다. 제1 영역(481)에는 반응 가스 노즐(31)이 설치되고, 제2 영역(482)에는 반응 가스 노즐(32)이 설치되어 있다. 이들 반응 가스 노즐(31, 32)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 용기 본체(12)의 외주벽에서 진공 용기(10) 내로 도입되어, 진공 용기(10)의 반경 방향으로 회전 테이블(2)의 상면과 대략 평행하게 연장되어 있다. 또한, 반응 가스 노즐(31, 32)은, 도 3에 도시한 바와 같이 천장판(11)의 하면으로부터 이격되어 있다. 또한, 반응 가스 노즐(31, 32)에는, 이들 길이 방향으로 복수의 토출 구멍(33)이 형성되어 있다(도 3). 복수의 토출 구멍(33)은, 약 10mm의 간격으로 배열되어, 약 0.5mm의 구경을 갖고 하향으로 개방된다. 반응 가스 노즐(31)로부터는 제1 반응 가스가 공급되고, 반응 가스 노즐(32)로부터는 제2 반응 가스가 공급된다. 본 실시 형태에서는, 반응 가스 노즐(31)에는, 산화 실리콘막의 실리콘 원료인 비스터셜부틸아미노실란(BTBAS)의 공급원이 접속되고, 반응 가스 노즐(32)에는, BTBAS를 산화해서 산화 실리콘을 생성하는 산화 가스로서의 오존 가스(O3)의 공급원이 접속되어 있다. 또한, 반응 가스 노즐(31)은, 진공 용기(10) 내의 제1 영역(481)에 배치되고, 회전 테이블(2)의 회전 방향(A)과 교차하는 방향으로 연장되어, 회전 테이블(2)을 향해 제1 반응 가스를 공급하는 제1 반응 가스 공급부의 일례다. 또한, 반응 가스 노즐(32)은, 제1 영역(481)로부터 회전 테이블(2)의 회전 방향(A)에 이격되는 제2 영역(482)에 배치되고, 회전 방향(A)과 교차하는 방향으로 연장되어, 회전 테이블(2)을 향해 제2 반응 가스를 공급하는 제2 반응 가스 공급부의 일례다. 또한, 분리 가스 노즐(41) 및 분리 가스 노즐(42)은, 제1 영역(481) 및 제2 영역(482)의 사이에 배치되어, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 분리하기 위한 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부의 일례다. 또한, 볼록 형상부(4A) 및 볼록 형상부(4B)는, 분리 가스 공급부의 양측에서 분리 가스가 흐르는 공간을 상기 회전 테이블과의 사이에 형성하는 천장면을 갖고, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 있어서의 압력보다 상기 공간의 압력을 높게 유지하여 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 분리 가능하게 설치되는 당해 천장면을 포함하는 분리 영역을 형성하는 볼록 형상부의 일례다.
분리 가스 노즐(41)로부터 질소(N2) 가스를 공급하면, 이 N2 가스는 분리 공간(H)으로부터 제1 영역(481)과 제2 영역(482)을 향해 흐른다. 분리 공간(H)의 높이가 상기와 같이 제1 및 제2 영역(481, 482)에 비해 낮다. 이로 인해, 분리 공간(H)에서의 압력을 제1 및 제2 영역(481, 482)에서의 압력보다 용이하게 높게 유지할 수 있다. 환언하면, 제1 및 제2 영역(481, 482)에서의 압력보다 분리 공간(H)에서의 압력을 높게 유지할 수 있도록, 볼록 형상부(4B)의 높이 및 폭, 및 분리 가스 노즐(41)로부터의 N2 가스의 공급량을 결정하면 바람직하다. 이 결정을 위하여, BTBAS 가스 및 O3 가스의 유량이나 회전 테이블(2)의 회전 속도 등을 고려하면 더욱 바람직하다. 이와 같이 하면, 분리 공간(H)은, 제1 및 제2 영역(481, 482)에 대해 압력 장벽을 제공할 수 있고, 이에 의해, 제1 영역(481) 및 제2 영역(482)을 보다 확실하게 분리할 수 있다.
즉, 도 3에서, 반응 가스 노즐(31)로부터 BTBAS 가스가 제1 영역(481)에 공급되고, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 볼록 형상부(4B)를 향해 흘러도, 분리 공간(H)에 형성되는 압력 장벽에 의해, 분리 공간(H)을 빠져나가 제2 영역(482)에 도달하는 것은 어렵다. 반응 가스 노즐(32)로부터 제2 영역(482)에 공급되는 O3 가스도 또한 볼록 형상부(4A)(도 1)의 하방의 분리 공간(H)에 형성되는 압력 장벽에 의해, 분리 공간(H)를 빠져나가 제1 영역(481)에 도달하는 것은 어렵다. 즉, BTBAS 가스와 O3 가스가 분리 공간(H)을 지나 혼합하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 이와 같이, 볼록 형상부(4B)의 하면(낮은 천장면)(44)과, 볼록 형상부(4B)의 홈부(43)(도 3)에 수용되어 N2 가스를 공급하는 분리 가스 노즐(41)에 의해, 제1 영역(481)과 제2 영역(482)을 분리하는 분리 영역이 형성되어 있다. 마찬가지로, 볼록 형상부(4A)의 하면(44)과 분리 가스 노즐(41)에 의해서도 분리 영역이 형성되어 있다. 본 실시 형태의 발명자들의 검토에 따르면, 이상의 구성에 의해, 회전 테이블(2)이 예를 들어 약 240rpm의 회전 속도로 회전한 경우에도, BTBAS 가스와 O3 가스를 보다 확실하게 분리할 수 있음을 알 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 천장판(11)의 하면에는, 회전 테이블(2)을 고정하는 코어부(21)가 배치되어, 코어부(21)를 둘러싸도록 돌출부(5)가 설치되어 있다. 돌출부(5)는, 회전 테이블(2)의 표면에 근접되어 있다. 도시한 예에서는, 돌출부(5)의 하면은, 볼록 형상부(4A)[및 볼록 형상부(4B)]의 하면(44)과 거의 동일한 높이에 있고, 따라서, 돌출부(5)의 하면의 회전 테이블(2)로부터의 높이는, 하면(44)의 높이 h1과 거의 동일하다. 또한, 코어부(21)와 천장판(11)의 간격과, 코어부(21)의 외주와 돌출부(5)의 내주의 간격도, 높이 h1과 거의 동등하게 설정되어 있다. 한편, 천장판(11)의 상부 중앙에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있어, 분리 가스 공급관(51)으로부터 N2 가스가 공급된다. 이에 의해, 코어부(21)와 천장판(11) 사이의 공간, 코어부(21)의 외주와 돌출부(5)의 내주 사이의 공간, 및 돌출부(5)와 회전 테이블(2) 사이의 공간(이하, 설명의 편의상, 이들 공간을 중앙 공간이라고 부르는 경우가 있다)은, 제1 및 제2 영역(481, 482)에 비해 높은 압력을 가질 수 있다. 즉, 중앙 공간은, 제1 및 제2 영역(481, 482)에 대하여 압력 장벽을 제공할 수 있고, 이에 의해, 제1 및 제2 영역(481, 482)을 보다 확실하게 분리할 수 있다. 즉, BTBAS 가스와 O3 가스가 중앙 공간을 지나 혼합하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 용기 본체(12)의 측벽은, 제1 영역(481)에 있어서 외측으로 넓어지고, 그 하방에 배기구(61)가 형성되며, 제2 영역(482)에 있어서 외측으로 넓어지고, 그 하방에서 배기구(62)가 형성되어 있다. 배기구(61, 62)는, 예를 들어 압력 조정기(65) 및 터보 분자 펌프 등을 포함하는 배기 장치(64)에 별개로 또는 공통적으로 접속되고, 이에 의해, 진공 용기(10) 내의 압력이 조정된다. 배기구(61)가 제1 영역(481)에 연통하여(대해서) 설치되고, 배기구(62)가 제2 영역(482)에 연통하여(대해서) 설치되어 있기 때문에, 제1 영역(481) 및 제2 영역(482)의 압력을 분리 공간(H)의 압력보다 보다 낮게 할 수 있다.
또한, 배기구(61)는, 반응 가스 노즐(31)과, 상기 반응 가스 노즐(31)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향(A)을 향해 배기구(61)의 반대측에 위치하는 볼록 형상부(4B)와의 사이에 설치되어 있다. 배기구(62)는, 반응 가스 노즐(32)과, 상기 반응 가스 노즐(32)에 대하여 회전 테이블(2)의 회전 방향(A)을 향해 배기구(62)의 반대측에 위치하는 볼록 형상부(4A)와의 사이에서, 볼록 형상부(4A)에 근접해서 설치되어 있다. 배기구(61)는, 제1 영역(481)에서 회전 방향(A)의 하류측에 배치되고, 배기구(62)는, 제2 영역(482)에서 회전 방향(A)의 하류측에 배치되어 있다. 이에 의해, 반응 가스 노즐(31)로부터 공급되는 BTBAS 가스는 오로지 배기구(61)로부터 배기되고, 반응 가스 노즐(32)로부터 공급되는 O3 가스는 오로지 배기구(62)로부터 배기된다. 즉, 이러한 배기구(61, 62)의 배치는, 양쪽 반응 가스의 분리에 기여한다. 또한, 배기구(61)는, 제1 영역(481)과 연통해서 설치되는 제1 배기구의 일례이며, 배기구(62)는, 제2 영역(482)과 연통해서 설치되는 제2 배기구의 일례다.
도 1을 참조하면, 용기 본체(12)의 주위벽부에는 반송구(15)가 형성되어 있다. 웨이퍼(W)는, 반송구(15)를 통해 반송 아암(10)에 의해 진공 용기(10) 속으로, 또는 진공 용기(10)에서 밖으로 반송된다. 상기 반송구(15)에는 게이트 밸브(15a)가 설치되고, 이에 의해 반송구(15)가 개폐된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)과 용기 본체(12)의 저부와의 사이의 공간에는, 가열부로서의 히터 유닛(7)이 설치되어 있다. 히터 유닛(7)에 의해, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)가, 회전 테이블(2)을 통해 소정의 온도로 가열된다. 또한, 히터 유닛(7)은, 예를 들어 동심원 형상으로 배치되는 복수의 램프 히터를 가져도 좋다. 이에 의해, 각 램프 히터를 독립적으로 제어함으로써, 회전 테이블(2)의 온도를 균일화할 수 있다.
회전 테이블(2)의 하방 및 외주 가까이에, 히터 유닛(7)을 둘러싸도록 하부 블록 부재(71)가 설치되어 있다. 이로 인해, 히터 유닛(7)이 놓여 있는 공간이 히터 유닛(7)의 외측의 영역으로부터 구획되어 있다. 하부 블록 부재(71)보다 내측으로 가스가 유입하는 것을 방지하기 위해서, 하부 블록 부재(71)의 상면과 회전 테이블(2)의 하면의 사이에 약간의 간극이 유지되도록 배치된다. 히터 유닛(7)이 수용되는 영역에는, 이 영역을 퍼지하기 위해서, 복수의 퍼지 가스 공급관(73)이 용기 본체(12)의 저부를 관통하도록 소정의 간격을 두고 접속되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 히터 유닛(7)의 상방에서, 히터 유닛(7)을 보호하는 보호 플레이트(7a)가, 하부 블록 부재(71)와 후술하는 융기부(R)에 의해 지지되어 있다. 보호 플레이트(7a)는, 예를 들어 석영으로 제작되며, 후술하는 배기구(61, 62)에 대응하는 개구부를 제외하고(도 1 참조), 용기 본체(12)의 저면의 거의 전체를 덮고 있다. 하부 블록 부재(71)는, 용기 본체(12)의 내주면을 따르도록 용기 본체(12)의 저면에 적재되어 있다. 또한, 하부 블록 부재(71)는, 배기구(61, 62)에 대응한 개구를 갖고 있다[도 2의 배기구(62)의 상방을 참조]. 융기부(R)의 보호 플레이트(7a)와 접하는 영역에는 복수의 홈이 형성되고, 이에 의해, 히터 유닛(7)이 수용되는 영역과, 회전 테이블(2) 및 보호 플레이트(7a)의 사이의 공간을 연통하는 간극(7g)이 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 상기 퍼지 가스 공급관(73)으로부터 공급되는 예를 들어 N2 가스는, 보호 플레이트(7a)와 하부 블록 부재(71)에 의해 형성되는 공간을 만족하는 동시에, 융기부(R)와 보호 플레이트(7a)의 사이의 간극(7g)으로부터 회전 테이블(2) 및 보호 플레이트(7a)의 사이의 공간으로 흘러나가, 그 공간을 바깥쪽으로 흘러서 배기구(61, 62)로부터 배기된다. 이에 의해, BTBAS 가스나 O3 가스는, 히터 유닛(7)이 배치되는 공간으로 거의 침입할 수 없으며, 따라서, 히터 유닛(7)을 보호할 수 있다. 또한, 상기와 같이 흐르는 N2 가스는, BTBAS 가스(O3 가스)가 회전 테이블(2)의 하방의 공간을 지나 O3 가스(BTBAS 가스)와 혼합하는 것을 억제하는 분리 가스로서 작용한다.
또한, 하부 블록 부재(71)의 배기구(61, 62)에 대응하는 개구의 근방에 복수의 홈을 형성하여, 상기의 간극(7g)에 상당하는 간극을 설치해도 좋다. 이것에 따르면, 퍼지 가스 공급관(73)으로부터 공급되는 예를 들어 N2 가스는, 히터 유닛이 배치되는 공간으로부터 배기구(61, 62)로 배기된다. 이와 같이 해도, 히터 유닛(7)이 배치되는 공간에 BTBAS 가스나 O3 가스가 침입하는 것을 거의 방지할 수 있다.
도 2를 더 참조하면, 용기 본체(12)의 저부에는, 환 형상의 히터 유닛(7)의 내측에 융기부(R)를 갖고 있다. 융기부(R)의 상면은, 회전 테이블(2) 및 코어부(21)에 접근되어 있고, 융기부(R)의 상면과 회전 테이블(2)의 이면과의 사이 및 융기부(R)의 상면과 코어부(21)의 이면과의 사이에 약간의 간극을 남기고 있다. 또한, 용기 본체(12)의 저부는, 회전축(22)이 빠져나가는 중심 구멍을 갖고 있다. 이 중심 구멍의 내경은, 회전축(22)의 직경보다 약간 크고, 플랜지부(20a)를 통해서 케이스체(20)와 연통하는 간극을 남기고 있다. 퍼지 가스 공급관(72)이 플랜지부(20a)의 상부에 접속되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 퍼지 가스 공급관(72)으로부터의 N2 가스는, 회전축(22)과 용기 본체(12)의 저부의 중심 구멍과의 사이의 간극, 코어부(21)와 회전 테이블(2)의 저부의 융기부(R)와의 사이의 간극 및 융기부(R)와 회전 테이블(2)의 이면과의 사이의 간극을 통해, 회전 테이블(2)과 보호 플레이트(7a)의 사이의 공간을 흘러서 배기구(61, 62)로부터 배기된다. 즉, 퍼지 가스 공급관(72)로부터의 N2 가스는, BTBAS 가스(O3 가스)가 회전 테이블(2)의 하방의 공간을 통해 O3 가스(BTBAS 가스)와 혼합하는 것을 억제하는 분리 가스로서 작용한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 볼록 형상부(4B)의 하방에서 회전 테이블(2)과 용기 본체(12)과의 사이에, 상부 블록 부재(46B)가 설치되어 있다. 상부 블록 부재(46B)는, 볼록 형상부(4B)와 일체로 설치되어도 좋고, 별체로 형성되어 볼록 형상부(4B)의 하면에 설치되어도 좋고, 후술하는 보호 플레이트(7a) 상에 적재되어도 좋다.
상부 블록 부재(46B)는, 회전 테이블(2)과 용기 본체(12)의 사이의 공간을 대략 메우고 있어, 반응 가스 노즐(31)로부터의 BTBAS 가스가 이 공간을 통해 제1 영역(481)로부터 제2 영역(482)으로 유입되어 O3 가스와 혼합하는 것을 저지한다. 상부 블록 부재(46B)와 용기 본체(12)의 사이의 간극 및 상부 블록 부재(46B)와 회전 테이블(2)의 사이의 간극은, 예를 들어, 회전 테이블(2)로부터 볼록 형상부(4)의 천장면(44)까지의 높이 h1과 거의 동일해도 좋다. 또한, 상부 블록 부재(46B)가 있기 때문에, 분리 가스 노즐(41)(도 1)로부터의 N2 가스는, 회전 테이블(2)의 외측을 향해 흐르기 어려워진다. 즉, 상부 블록 부재(46B)는, 분리 공간(H)[볼록 형상부(4A)의 하면(44)과 회전 테이블(2)의 사이의 공간]의 압력을 높게 유지하는데도 기여한다.
또한, 상부 블록 부재(46B)[및 상부 블록 부재(46A)]와 회전 테이블(2) 사이의 간극은, 회전 테이블(2)의 열팽창을 고려하여, 회전 테이블(2)이 후술하는 히터 유닛에 의해 가열된 경우에, 상기의 간격(h1 정도)이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 상부 블록 부재(46B)[및 상부 블록 부재(46A)]는, 분리 공간(H)을 형성하는 분리 영역에 있어서, 회전 테이블(2)과 진공 용기(10)의 내측면과의 사이에 설치되는 블록 부재이며, 상기 분리 영역의 외주측 회전 방향(A)의 상류측에 있어서 회전 테이블(2)과 진공 용기(10)의 내측면과의 사이에 공간이 형성되도록 배치되는 블록 부재의 일례다.
그런데, 도 1에 도시하는 화살표 A의 방향으로 회전 테이블(2)이 회전하는 경우, 상부 블록 부재(46B)는, 회전 테이블(2)의 회전 방향의 하류측에서의 볼록 형상부(4B)의 측 변(4BD)으로부터 연장하지만, 회전 테이블(2)의 회전 방향의 상류측에서의 볼록 형상부(4B)의 측 변(4BU)에는 도달하지 않는다. 즉, 도 4에 도시하는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도에서는, 볼록 형상부(4B)의 하방에는 상부 블록 부재(46B)는 없고, 볼록 형상부(4B), 회전 테이블(2) 및 용기 본체(12)의 내주면으로 형성되는 공간(S)이 형성되어 있다. 환언하면, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따른 상부 블록 부재(46B)의 길이(둘레 방향 길이)는, 그 방향을 따른 볼록 형상부(4B)의 길이(둘레 방향 길이)보다 짧고, 볼록 형상부의 측 변(4BU)측에서 공간(S)이 형성되어 있다. 또한, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 볼록 형상부(4B)의 하방의 공간(S)은, 제1 영역(481)에 대하여 설치되는 배기구(61)의 하류에 위치하고, 볼록 형상부(4A)의 하방의 공간(S)은, 제2 영역(482)에 대하여 설치되는 배기구(62)의 하류에 위치하고 있다. 즉, 회전 테이블(2)의 회전 방향(A)을 향해, 반응 가스 노즐(31), 배기구(61) 및 볼록 형상부(4B)의 하방의 공간(S)이 이 순서대로, 및 반응 가스 노즐(32), 배기구(62) 및 볼록 형상부(4A)의 하방의 공간(S)이 이 순서대로 나열되어 있다. 공간(S)에 의한 효과?이점은 후술한다.
다시 도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 의한 성막 장치에는, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 제어부(100)가 설치되어 있다. 상기 제어부(100)는, 예를 들어 컴퓨터로 구성되는 프로세스 컨트롤러(100a)와, 유저 인터페이스부(100b)와, 메모리 장치(100c)를 갖는다. 유저 인터페이스부(100b)는, 성막 장치의 동작 상황을 표시하는 디스플레이나, 성막 장치의 조작자가 프로세스 레시피를 선택하거나 프로세스 관리자가 프로세스 레시피의 파라미터를 변경하기 위한 키보드나 터치 패널(도시하지 않음) 등을 갖는다.
메모리 장치(100c)는, 프로세스 컨트롤러(100a)에 다양한 프로세스를 실시시키는 제어 프로그램, 프로세스 레시피 및 각종 프로세스에 있어서의 파라미터 등을 기억하고 있다. 또한, 이들 프로그램에는, 예를 들어 후술하는 성막 방법을 수행시키기 위한 스텝 군을 갖고 있는 것이 있다. 이들 제어 프로그램이나 프로세스 레시피는, 유저 인터페이스부(100b)로부터의 지시에 따라서, 프로세스 컨트롤러(100a)에 의해 판독되어 제어부(100)에 의해 실행된다. 또한, 이들 프로그램은, 컴퓨터 판독 가능 기억 매체(100d)에 저장되고, 이들에 대응한 입출력 장치(도시하지 않음)를 통해 메모리 장치(100c)에 인스톨해도 좋다. 컴퓨터 판독 가능 기억 매체(100d)는, 하드 디스크, CD, CD-R/RW, DVD-R/RW, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등이어도 좋다. 또한, 프로그램은 통신 회선을 통해 메모리 장치(100c)에 다운로드해도 좋다.
다음으로, 지금까지 참조한 도면을 적절하게 참조하면서, 본 실시 형태의 성막 장치의 동작(성막 방법)에 대해 설명한다. 우선, 회전 테이블(2)을 회전하고, 적재부(24)의 하나를 반송구(15)에 정렬시켜 게이트 밸브(15a)를 개방한다. 다음으로, 반송 아암(10A)에 의해 반송구(15)를 통해 진공 용기(10) 내에 웨이퍼(W)가 반입되어, 적재부(24)의 상방에 유지된다. 계속해서, 웨이퍼(W)는, 반송 아암(10A)과, 적재부(24) 내에서 승강 가능한 도시하지 않은 승강 핀에 의한 협동 동작에 의해 적재부(24)에 적재된다. 상기 일련의 동작이 5회 반복되서 회전 테이블(2)의 5개의 적재부(24)에 각각 웨이퍼(W)가 적재되어, 게이트 밸브(15a)가 닫히고 웨이퍼(W)의 반송이 종료한다.
다음으로, 진공 용기(10) 내가 배기 장치(64)에 의해 배기되는 동시에, 분리 가스 노즐(41, 42), 분리 가스 공급관(51), 퍼지 가스 공급관(72, 73)으로부터 N2 가스가 공급되어, 압력 조정기(65)에 의해 진공 용기(10) 내의 압력이 미리 설정한 압력으로 유지된다. 계속해서, 회전 테이블(2)이 위에서 봤을 때 시계 방향으로 회전을 개시한다. 회전 테이블(2)은, 히터 유닛(7)에 의해 미리 소정의 온도(예를 들어, 300℃)로 가열되어 있고, 웨이퍼(W)가 회전 테이블(2)에 적재됨으로써 가열된다. 웨이퍼(W)가 가열되어 소정의 온도로 유지된 후, BTBAS 가스가 반응 가스 노즐(31)을 통해 제1 영역(481)에 공급되고, O3 가스가 반응 가스 노즐(32)을 통해 제2 영역(482)에 공급된다. 이 상황에서, 반응 가스 노즐(31)(도 1 참조)로부터의 BTBAS 가스는, 분리 가스 노즐(41)로부터 볼록 형상부(4A)와 회전 테이블(2)의 사이의 공간[도 3에 도시하는 분리 공간(H)]을 통해 제1 영역(481)으로 흘러나가는 N2 가스와, 분리 가스 공급관(51)(도 2 참조)으로부터 코어부(21)와 회전 테이블(2)의 사이의 공간을 통해 제1 영역(481)으로 흘러나가는 N2 가스와, 분리 가스 노즐(42)로부터 볼록 형상부(4B)와 회전 테이블(2)의 사이의 공간[분리 공간(H)]을 통해 제1 영역(481)으로 흘러나가는 N2 가스와 함께 배기구(61)로부터 배기된다. 한편, 반응 가스 노즐(32)로부터의 O3 가스는, 분리 가스 노즐(42)로부터 볼록 형상부(4B)와 회전 테이블(2)의 사이의 분리 공간을 통해 제2 영역(482)으로 흘러나가는 N2 가스와, 분리 가스 공급관(51)으로부터 코어부(21)와 회전 테이블의 사이의 공간을 통해 제2 영역(482)으로 흘러나가는 N2 가스와, 분리 가스 노즐(41)로부터 볼록 형상부(4A)와 회전 테이블(2)의 사이의 분리 공간을 통해 제2 영역(482)으로 흘러나가는 N2 가스와 함께 배기구(62)로부터 배기된다.
웨이퍼(W)가 반응 가스 노즐(31)의 하방을 통과할 때에, 웨이퍼(W)의 표면에 BTBAS 분자가 흡착하고, 반응 가스 노즐(32)의 하방을 통과할 때에, 웨이퍼(W)의 표면에 O3 분자가 흡착되어, O3에 의해 BTBAS 분자가 산화된다. 따라서, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 웨이퍼(W)가 제1 영역(481) 및 제2 영역(482)의 양쪽을 1회 통과하면, 웨이퍼(W)의 표면에 산화 실리콘의 1 분자층(또는 2 이상의 분자층)이 형성된다. 이것이 반복되어 소정의 막 두께를 갖는 산화 실리콘막이 웨이퍼(W)의 표면에 퇴적된다. 소정의 막 두께를 갖는 산화 실리콘막이 퇴적된 후, BTBAS 가스와 O3 가스의 공급을 정지하고, 회전 테이블(2)의 회전을 정지한다. 그리고, 웨이퍼(W)는 반입 동작과는 역 동작에 의해, 반송 아암(10)에 의해 진공 용기(10)로부터 반출되고 성막 프로세스가 종료한다.
본 실시 형태의 성막 장치에 따르면, 볼록 형상부(4A, 4B)와 회전 테이블(2)의 사이의 분리 공간(H)(도 3 참조)의 높이 h1은, 제1 영역(481) 및 제2 영역(482)의 높이에 비해 낮다. 이로 인해, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터의 N2 가스의 공급에 의해, 제1 영역(481) 및 제2 영역(482)에서의 압력보다 분리 공간(H)의 압력을 높게 유지할 수 있다. 따라서, 제1 영역(481)과 제2 영역(482)의 사이에 압력 장벽이 제공되고, 이에 의해 제1 영역(481)과 제2 영역(482)을 용이하게 분리하는 것이 가능해진다. 따라서, BTBAS 가스와 O3 가스가 진공 용기(10) 내의 기상 중에서 혼합되는 경우는 거의 없다.
또한, 반응 가스 노즐(31, 32)이 회전 테이블(2)의 상면에 근접하고, 천장판(11)으로부터 이격되어 있기 때문에(도 3 참조), 분리 공간(H)으로부터 제1 영역(481) 및 제2 영역(482)으로 유출된 N2 가스는, 반응 가스 노즐(31, 32)과 천장판(11)의 사이의 공간을 흐르기 쉽다. 따라서, 반응 가스 노즐(31)로부터 공급되는 BTBAS 가스, 및 반응 가스 노즐(32)로부터 공급되는 O3 가스가 N2 가스에 의해 크게 희석되는 경우는 없다. 그러므로, 웨이퍼(W)에 반응 가스를 효율적으로 부착시키는 것이 가능해져, 반응 가스의 이용 효율을 높게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 의한 성막 장치에서는, 볼록 형상부(4A, 4B)의 하방이면서 또한 회전 테이블(2)과 용기 본체(12)의 내주면과의 사이에, 상부 블록 부재(46A, 46B)가 배치되어 있기 때문에, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터의 N2 가스가, 회전 테이블(2)과 용기 본체(12)의 내주면과의 사이로 유출되는 경우는 거의 없으며, 따라서, 분리 공간(H)에서의 압력을 높게 유지하는 것이 가능해진다.
계속해서, 도 5a 및 도 5b를 참조하면서, 볼록 형상부(4A, 4B)의 하방의 공간(S)에 의해 발휘되는 효과에 대해 설명한다. 도 5a는, 비교를 위하여, 볼록 형상부(4A)의 둘레 방향 길이와 동등한 둘레 방향 길이를 갖는 상부 블록 부재(460)가 설치되고, 공간(S)이 형성되지 않은 경우를 도시하고 있다. 이 경우, 볼록 형상부(40A)의 하방의 공간[도 3의 분리 공간(H)]의 용기 본체(12)의 외주에 가까운 영역에서는, 분리 가스 노즐(41)로부터의 N2 가스는, 상부 블록 부재(460)를 따라 흐른다. 이로 인해, 도면 중의 실선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 상기 N2 가스는, 볼록 형상부(40A)의 측 변(40AU)에 대하여 대략 수직으로 제2 영역(482)으로 흘러 나간다. 한편, 반응 가스 노즐(32)(도 1 참조)로부터 제2 영역(482)에 공급되는 O3 가스는, 도면 중의 점선의 화살표로 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)의 회전에 따라서, 볼록 형상부(40A)의 측 변(40AU)에 대하여 수직인 방향으로 흐른다. 따라서, N2 가스와 O3 가스는, 서로 정면으로 부딪친다. 이 경우, N2 가스의 유출압이 충분히 높으면, O3 가스가 분리 공간(H)으로 유입되는 것을 저지할 수 있다. 그러나, O3 가스의 유량을 늘린 경우나 회전 테이블(2)의 회전 속도를 높게 한 경우에는, O3 가스의 압력에 끝까지 저항할 수 없어 분리 공간(H)으로의 유입을 허용하고, 나아가 분리 공간(H)을 빠져나가서 제1 영역(481)(도 1 참조)에 도달할 우려가 있다.
한편, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상부 블록 부재(46A)가, 볼록 형상부(4A)의 측 변(4AU)으로부터 쑥 들어가 공간(S)이 형성되어 있는 경우에는, 분리 가스 노즐로부터의 N2 가스는, 공간(S)을 통해 배기구(62)에 도달할 수 있다. 따라서, 상기 N2 가스의 흐름의 방향은, 볼록 형상부(4A)의 측 변(4AU)에 대해 수직인 방향보다 배기구(62)의 방향으로 벗어난다. 이로 인해, O3 가스는, N2 가스에 대하여 정면으로 부딪치는 것이 아니라, 배기구(62)로 벗어나는 N2 가스에 유도되도록 배기구(62)를 향해 흐르게 된다. 따라서, O3 가스가 분리 공간(H)으로 유입되는 것을 저지할 수 있다. 즉, 볼록 형상부(4A, 4B)의 하방의 공간(S)을 형성함으로써, 반응 가스의 유량을 높게 하거나 회전 테이블(2)의 회전 속도를 높게 할 수 있다. 이로 인해, 처리량을 높게 하는 것도 가능해진다.
또한, 볼록 형상부(4A, 4B)는, 예를 들어 도 5b에 도시한 바와 같이, 중심각으로서 약 60°이어도 좋고, 이에 대해 공간(S)의 크기는, 회전 테이블(2)의 회전 중심으로부터의 전망 각으로서 약 15°가 바람직하다. 단, 사용하는 반응 가스의 종류나 유량, 회전 테이블(2)의 회전 속도 및 배기구(61, 62)의 크기 등을 고려하여 전망 각도를 적절하게 결정해도 됨은 물론이다.
도 6은, 회전 테이블(2)의 회전 속도가 240rpm인 경우의 진공 용기(10) 내의 압력 분포를 조사한 시뮬레이션의 결과를 나타내고 있다. 동 도에서는, 농담으로 압력차를 나타내며, 동일한 농도의 부분은 동일한 압력인 것을 나타낸다. 단, 도 6에서는, 볼록 형상부(4A, 4B)에 있어서 백색으로 나타내는 부분은 볼록 형상부(4A, 4B) 이외의 영역과는 달리(도시의 편의상 백색으로 나타내고 있지만) 가장 높은 압력의 영역이다. 이에 따르면, 볼록 형상부(4A, 4B)의 하방에서 압력이 높게 되어 있다. 여기서, 볼록 형상부(4A, 4B)의 하방의 공간(S) 가까이에 주목하면, 등압선이 만곡되어 있음을 알 수 있다. 등압선과 직교하는 방향으로 N2 가스가 흐르므로, 화살표로 나타낸 바와 같이 N2 가스는 공간(S)을 향해 흐르는 것임이 이해된다.
이상, 몇 가지 실시 형태를 참조하면서 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 개시한 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 첨부한 특허청구의 범위에 비추어 다양하게 변경 및 변형을 할 수 있다.
예를 들어, 도 7a에 도시하는 볼록 형상부(40A)는, 상술한 볼록 형상부(4A)에 비해 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따른 길이가 짧고, 그 외측 원호가 회전 테이블(2)의 외측 테두리에 대응하고 있다. 또한, 도 7a 및 도 7b에서 알 수 있는 바와 같이, 상부 블록 부재(146A)가, 용기 본체(12)의 내주면과 회전 테이블(2) 및 볼록 형상부(40A)의 사이에 배치되어 있다. 구체적으로는, 상부 블록 부재(146A)는, 보호 플레이트(7a) 상에 적재되고, 천장판(11)의 하면에까지 달하고 있다. 또한, 상부 블록 부재(146A)는, 회전 테이블(2)의 회전 방향(A)의 상류측에서는, 볼록 형상부(40A)의 변에까지는 도달하지 않고 있으며, 이에 의해, 공간(S)이 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해서도, 제2 영역(482)으로부터 볼록 형상부(40A)를 향하는 O3 가스 등이 볼록 형상부(40A)의 하방의 공간(분리 공간)으로 침입하는 것을 억제하는 효과가 발휘된다. 또한, 상부 블록 부재(146A)는, 분리 공간(H)을 형성하는 분리 영역에서, 회전 테이블(2)과 진공 용기(10)의 내측면과의 사이에 설치되는 블록 부재이며, 상기 분리 영역의 회전 방향(A)의 상류측에서는 회전 테이블(2)과 진공 용기(10)의 내측면과의 사이에 공간이 형성되도록 배치되는 블록 부재의 일례다. 하부 블록 부재(71)도 마찬가지로 또한 당해 블록 부재의 일례다. 보호 플레이트(7a)는, 회전 테이블(2)의 하방에 배치되는 플레이트 부재의 일례다.
도 7a에 도시하는 예에서는, 공간(S)의 상방에서 볼록 형상부(40A)에 일체화되는 보조부(4a)가 설치되어 있다. 사용하는 반응 가스에 따라서는, 볼록 형상부와 상부 블록 부재를 석영으로서 제작하는 경우가 있는데, 석영의 가공 정밀도를 고려하면, 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이 구성하면 바람직하다. 단, 보조부(4a)를 설치하지 않아도 좋다. 설치하지 않는 경우에는, 공간(S)은, 천장판(11)의 이면과, 용기 본체(12)의 내주면과, 회전 테이블(2)의 외측 테두리에 의해 형성된다. 또한, 도 7a 및 도 7b에서는, 분리 가스 노즐(41)에 대응하는 볼록 형상부(40A) 및 상부 블록 부재(146A)를 도시하고 있지만, 분리 가스 노즐(42)에 대하여 볼록 형상부(40A) 및 상부 블록 부재(146A)를 설치해도 좋다.
또한, 보호 플레이트(7a)를 볼록 형상부(4A, 4B)의 하방에까지 연장하지 않도록[즉, 보호 플레이트(7a)의 외측 테두리를 회전 테이블(2)의 외측 테두리에 정렬시키도록] 제작하고, 상부 블록 부재를 하부 블록 부재(71) 상에 적재해도 좋다. 또한, 이 경우에, 볼록 형상부(4A, 4B)의 하방에는 하부 블록 부재(71)를 설치하지 않고, 용기 본체(12)의 저면으로부터 볼록 형상부(4A, 4B)의 이면[또는, 천장판(11)의 이면]에까지 도달하는 상부 블록 부재를 배치해도 좋다. 이들의 변형에 있어서도 공간(S)이 형성되어야 함은 물론이다.
또한, 볼록 형상부(4A, 4B)의 홈부(43)는, 상술한 실시 형태에서는 볼록 형상부(4A, 4B)를 이등분하도록 형성되지만, 다른 실시 형태에서는, 예를 들어, 볼록 형상부(4)에서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측이 넓어지도록 홈부(43)를 형성해도 좋다. 상기 볼록 형상부(40A)에서도 마찬가지이다.
또한, 반응 가스 노즐(31, 32)을 용기 본체(12)의 주위벽으로부터 도입하는 것이 아니라, 진공 용기(10)의 중심측으로부터 도입해도 좋다. 또한, 반응 가스 노즐(31, 32)은, 반경 방향에 대하여 소정의 각도를 이루도록 도입되어도 좋다.
또한, 볼록 형상부(4A, 4B)의 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따른 길이는, 예를 들어, 회전 테이블(2)의 내측의 적재부(24)에 적재되는 웨이퍼의 중심이 지나는 경로에 대응하는 원호의 길이로, 웨이퍼(W)의 직경의 약 1/10 내지 약 1/1, 바람직하게는 약 1/6 이상이면 바람직하다. 이에 의해, 분리 공간(H)을 높은 압력으로 유지하는 것이 용이해진다.
본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치는, 산화 실리콘막의 성막에 한하지 않고, 질화 실리콘의 분자층 성막에도 적용할 수 있다. 또한, 트리메틸 알루미늄(TMA)과 O3 가스를 사용한 산화알루미늄(Al2O3)의 분자층 성막, 테트라키스에틸메틸아미노지르코늄(TEMAZr)과 O3 가스를 사용한 산화지르코늄(ZrO2)의 분자층 성막, 테트라키스에틸메틸아미노하프늄(TEMAH)과 O3 가스를 사용한 산화하프늄(HfO2)의 분자층 성막, 스트론튬 비스테트라메틸헵탄디오나토(Sr(THD)2)와 O3 가스를 사용한 산화스트론튬(SrO)의 분자층 성막, 티타늄메틸펜탄디오나토 비스테트라메틸헵탄디오나토(Ti(MPD)(THD))와 O3 가스를 사용한 산화티탄(TiO2)의 분자층 성막 등을 행할 수 있다. 또한, O3 가스가 아니라 산소 플라즈마를 사용하는 것도 가능하다. 이들 가스의 조합을 사용해도 상술한 효과가 발휘되는 것은 물론이다.
Claims (10)
- 용기 내에서, 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판을 향해 공급하고, 당해 2종류의 반응 가스의 반응 생성물의 층을 적층해서 박막을 형성하는 성막 장치이며,
상기 용기 내에 회전 가능하게 설치되어 기판이 적재되는 회전 테이블과,
상기 용기 내의 제1 영역에 배치되고, 상기 회전 테이블의 회전 방향과 교차하는 방향으로 연장되고, 상기 회전 테이블을 향해 제1 반응 가스를 공급하는 제1 반응 가스 공급부와,
상기 제1 영역으로부터 상기 회전 테이블의 상기 회전 방향으로 이격하는 제2 영역에 배치되고, 상기 회전 방향과 교차하는 방향으로 연장되고, 상기 회전 테이블을 향해 제2 반응 가스를 공급하는 제2 반응 가스 공급부와,
상기 제1 영역에 연통해서 설치되는 제1 배기구와,
상기 제2 영역에 연통해서 설치되는 제2 배기구와,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 사이에 배치되고, 상기 제1 반응 가스와 상기 제2 반응 가스를 분리하기 위한 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와,
상기 분리 가스 공급부의 양측에서 상기 회전 테이블과의 사이에 상기 분리 가스가 흐르는 공간을 형성하는 천장면을 갖고, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 있어서의 압력보다 상기 공간의 압력을 높게 유지하여 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 분리 가능하게 설치되는 당해 천장면을 포함하는 분리 영역을 형성하는 볼록 형상부, 및
상기 분리 영역에 있어서, 상기 회전 테이블과 상기 용기의 내측면과의 사이에 설치되고, 상기 분리 영역의 상기 회전 방향의 상류측에서는 상기 회전 테이블과 상기 용기의 내측면과의 사이에 공간이 형성되도록 배치되는 블록 부재
를 구비하는, 성막 장치. - 제1항에 있어서, 상기 천장면이 상기 용기의 내측면까지 연장되고, 상기 블록 부재가 상기 천장면에 설치되어 있는, 성막 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 블록 부재가 상기 천장면에 설치되고, 상기 천장면이 당해 블록 부재의 측면까지 연장되어 있는, 성막 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 블록 부재가 상기 용기의 저면에 적재되는, 성막 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 회전 테이블의 하방에 배치되는 플레이트 부재를 더 구비하고, 상기 블록 부재가 상기 플레이트 부재 상에 적재되는, 성막 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 배기구가, 상기 제1 영역에 있어서 상기 회전 방향의 하류측에 배치되는, 성막 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 배기구가, 상기 제2 영역에 있어서 상기 회전 방향의 하류측에 배치되는, 성막 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 반응 가스 공급부는, 상기 제1 배기구보다 상기 회전 방향의 상류측에 배치되고, 상기 제2 반응 가스 공급부는, 상기 제2 배기구보다 상기 회전 방향의 상류측에 배치되는, 성막 장치.
- 제1항에 있어서, 제2 상기 분리 영역을 더 구비하고, 제1 반응 가스 공급부, 상기 제1 배기구, 상기 분리 영역, 상기 제2 반응 가스 공급부, 상기 제2 배기부 및 상기 제2 분리 영역이, 이 순서대로 상기 회전 방향을 향해 배치되는, 성막 장치.
- 제1항에 기재된 성막 장치에 있어서 회전 테이블에 적재된 기판에 성막 처리를 행하는 성막 방법이며,
상기 분리 가스 공급부로부터 분리 가스를 공급하는 스텝과,
상기 제1 반응 가스 공급부로부터 상기 제1 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 반응 가스 공급부로부터 상기 제2 반응 가스를 공급하는 스텝과,
상기 분리 영역의 상기 회전 방향 상류측에 있어서 상기 회전 테이블과 상기 용기의 내측면과의 사이에 형성되는 공간을 통해 상기 분리 가스를 흘리는 스텝
을 포함하는, 성막 방법.
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