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KR20230140485A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents

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

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Publication number
KR20230140485A
KR20230140485A KR1020230035215A KR20230035215A KR20230140485A KR 20230140485 A KR20230140485 A KR 20230140485A KR 1020230035215 A KR1020230035215 A KR 1020230035215A KR 20230035215 A KR20230035215 A KR 20230035215A KR 20230140485 A KR20230140485 A KR 20230140485A
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KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
processing
wafer
gas
cooling gas
Prior art date
Application number
KR1020230035215A
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English (en)
Inventor
카츠히코 야마모토
슈헤이 사이도
타카시 나카가와
요시히코 야나기사와
신야 사사키
노리아키 미치타
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
Priority claimed from JP2023010521A external-priority patent/JP7534458B2/ja
Application filed by 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 filed Critical 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

열처리에 의한 기판의 굴절이나 균열을 방지하는 것이 가능한 기술을 제공한다.
기판 보지부에 보지되는 복수의 기판을 처리하는 처리실; 처리실 내에 전자파를 공급하는 전자파 발생기; 및 상기 복수의 기판이 보지되는 간격에 맞게 설치된 복수의 가스 공급구로부터 복수의 기판 간에 냉각 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비한다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND PROGRAM}
본 개시(開示)는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치(반도체 디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 예컨대 가열 장치를 이용하여 처리실 내의 기판을 가열하고, 기판의 표면에 성막된 박막 중의 조성이나 결정 구조를 변화시키거나, 성막된 박막 내의 결정 결함 등을 수복하는 어닐링 처리에 대표되는 개질 처리가 있다. 최근의 반도체 디바이스에서는 미세화, 고집적화가 현저해지고 있으며, 이에 따라 높은 애스펙트비를 가지는 패턴이 형성된 고밀도의 기판으로의 개질 처리가 요구되고 있다. 이러한 고밀도 기판으로의 개질 처리 방법으로서 예컨대 특허문헌 1과 같은 전자파를 이용한 열처리 방법이 검토되고 있다.
1. 일본 특개 2015-070045호 공보
종래의 전자파를 이용한 처리에서는 열처리에 의해 반도체 기판의 면내 온도의 불균일에 의한 기판의 굴절이나 균열이 발생하는 경우가 있다.
본 개시는 열처리에 의한 기판의 굴절이나 균열을 방지하는 것이 가능해지는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 형태에 따르면, 기판 보지부(保持部)에 보지되는 복수의 기판을 처리하는 처리실; 상기 처리실 내에 전자파를 공급하는 전자파 발생기; 및 상기 복수의 기판이 보지되는 간격에 맞게 설치된 복수의 가스 공급구로부터 상기 복수의 기판 간에 냉각 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비하는 기술이 제공된다.
본 개시에 따르면, 열처리에 의한 기판의 굴절이나 균열을 방지하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 처리로 부분을 종단면도(縱斷面圖)로 도시한 개략 구성도.
도 2는 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 개략 구성을 처리로의 위치에서 도시한 종단면도.
도 3은 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 단면 구성을 도시한 횡단면도(橫斷面圖).
도 4는 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도.
도 5는 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 열 축적을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 노즐의 구멍 간격, 구멍 수, 구멍 지름, 실시예를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 노즐의 기판으로의 취출(吹出) 방향 변화의 결과를 도시하는 도면.
도 8a는 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치에 복수 개의 노즐이 설치된 실시예를 설명하기 위한 도면.
도 8b는 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 노즐의 핫스폿으로의 취출 제어를 도시하는 도면.
도 9는 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리의 흐름의 일례를 도시하는 도면.
도 10은 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 열화상 카메라를 부가한 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 도면.
도 11은 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 시뮬레이션 결과의 일례를 도시하는 도면.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서 도 1 내지 도 11을 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.
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 실시 형태에 대해서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는 복수 매의 웨이퍼에 각종의 열처리를 수행하는 매엽식(枚葉式) 열처리 장치로서 구성되고, 후술하는 전자파를 이용한 어닐링 처리(즉 개질 처리)를 수행하는 장치로서 설명을 수행한다. 본 실시예에서의 기판 처리 장치에서는 기판으로서의 웨이퍼를 처리실 내부에 수용한 수납 용기(캐리어)로서 FOUP(Front Opening Unified Pod: 이하, 포드라고 부른다)가 사용된다. 포드는 웨이퍼를 다양한 기판 처리 장치 간을 반송하기 위한 반송 용기로서도 이용된다.
도 1, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는 웨이퍼(200)를 반송하는 반송실(203)을 내부에 포함하는 반송 광체(筐體)(202)와, 반송 광체(202)의 측벽에 설치되고, 웨이퍼(200)를 처리하는 처리실(201-1, 201-2)을 각각 내부에 포함하는 후술하는 처리 용기로서의 케이스(102-1, 102-2)를 구비한다. 또한 처리실(201-1, 201-2) 사이에는 냉각실(204)을 형성하는 냉각 케이스(109)가 설치된다.
반송 광체(202)의 전측(前側)인 도 2의 정면 우측(도 3의 정면 하측)에는 포드(110)의 덮개를 개폐하고, 웨이퍼(200)를 반송실(203)에 반입 및 반출하기 위한, 포드 개폐 기구로서의 로드 포트 유닛(LP)(106)이 배치된다. 로드 포트 유닛(106)은 광체(106a)와 스테이지(106b)와 오프너(106c)를 구비하고, 스테이지(106b)는 포드(110)를 재치하고, 반송실(203)의 광체 전방(前方)에 형성된 기판 반입반출구(134)에 포드(110)를 근접시키도록 구성되고, 오프너(106c)에 의해 포드(110)에 설치되는 미도시의 덮개를 개폐시킨다. 또한 로드 포트 유닛(106)은 포드(110) 내부를 N2 가스 등의 퍼지 가스로 퍼지하는 것이 가능한 기능을 가지고 있어도 좋다. 또한 반송 광체(202)는 반송실(203) 내에 퍼지 가스를 순환시키기 위한 후술하는 퍼지 가스 순환 구조를 포함한다.
반송 광체(202)의 후측인 도 2의 정면 좌측(도 3의 정면 상측)에는 처리실(201-1, 201-2)을 개폐하는 게이트 밸브(GV)(205-1, 205-2)가 각각 배치된다. 반송실(203)에는 웨이퍼(200)를 이재하는 기판 이재 기구인 기판 이재 로봇, 기판 반송부로서의 이재기(125)가 설치된다. 이재기(125)는 웨이퍼(200)를 재치하는 재치부로서의 트위저(암)(125a-1, 125a-2)와, 트위저(125a-1, 125a-2)의 각각을 수평 방향으로 회전 또는 직동(直動) 가능한 이재 장치(125b)와, 이재 장치(125b)를 승강시키는 이재 장치 엘리베이터(125c)로 구성된다. 트위저(125a-1, 125a-2), 이재 장치(125b), 이재 장치 엘리베이터(125c)의 연속 동작에 의해, 후술하는 기판 보지구(기판 보지부)(217), 냉각실(204)이나 포드(110)에 웨이퍼(200)를 장전(裝塡, charging) 또는 탈장(脫塡, discharging)하는 것이 가능한 구성으로 이루어진다. 이후, 케이스(102-1, 102-2), 처리실(201-1, 201-2), 트위저(125a-1 및 125a-2) 각각은 특히 구별해서 설명할 필요가 없는 경우에는 단순히 케이스(102), 처리실(201), 트위저(125a)로서 기재한다.
트위저(125a-1)는 통상의 알루미늄 재질이며, 저온 및 상온의 웨이퍼의 반송에 이용된다. 트위저(125a-2)는 내열성이 높고 열전도율이 나쁜 알루미늄이나 석영 부재 등의 재질이며, 고온 및 상온의 웨이퍼의 반송에 이용된다. 즉 트위저(125a-1)는 저온용 기판 반송부이며, 트위저(125a-2)는 고온용 기판 반송부다. 고온용 트위저(125a-2)는 예컨대 100℃ 이상, 보다 바람직하게는 200℃ 이상의 내열성을 가지도록 구성하는 것이 좋다. 저온용 트위저(125a-1)에는 매핑 센서를 설치할 수 있다. 저온용 트위저(125a-1)에 매핑 센서를 설치하는 것에 의해 로드 포트 유닛(106) 내의 웨이퍼(200)의 매수의 확인, 반응실(201) 내의 웨이퍼(200)의 매수의 확인, 냉각실(204) 내의 웨이퍼(200)의 매수의 확인을 수행하는 것이 가능해진다.
본 개시의 실시 형태의 기판 처리 장치에서 트위저(125a-1)를 저온용 트위저로 하고, 트위저(125a-2)는 고온용 트위저로서 설명하지만, 이에 한정되지 않는다. 트위저(125a-1)를 내열성이 높고 열전도율이 나쁜 알루미늄이나 석영 부재 등의 재질로 구성하여 고온 및 상온의 웨이퍼의 반송에 이용하고, 트위저(125a-2)를 통상의 알루미늄 재질로 구성하여 저온 및 상온의 웨이퍼의 반송에 이용해도 좋다. 또한 트위저(125a-1, 125a-2)의 양방(兩方)을 내열성이 높고 열전도율이 나쁜 알루미늄이나 석영 부재 등의 재질로 구성해도 좋다.
(처리로)
도 2의 파선으로 둘러싸인 영역(A)에는, 도 1에 도시하는 바와 같은 기판 처리 구조를 가지는 처리로(처리실)(201)가 구성된다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서는 처리로가 복수 설치되지만, 처리로의 구성은 동일하므로 하나의 구성만 설명하고, 타방(他方)의 처리로 구성의 설명은 생략한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 처리로는 금속 등의 전자파를 반사하는 재료로 구성되는 캐비티(처리 용기)로서의 케이스(102)를 포함한다. 또한 금속 재료로 구성된 캡 플랜지[폐색판(閉塞板)](104)가 미도시의 씰 부재로서의 O링을 개재하여 케이스(102)의 상단을 폐색하도록 구성한다. 주로 케이스(102)와 캡 플랜지(104)의 내측 공간을 실리콘 웨이퍼 등의 기판을 처리하는 처리실(201)로서 구성한다. 케이스(102)의 내부에 전자파를 투과시키는 석영제의 미도시의 반응관을 설치해도 좋고, 반응관 내부가 처리실이 되도록 처리 용기를 구성해도 좋다. 또한 캡 플랜지(104)를 설치하지 않고, 천장이 폐색된 케이스(102)를 이용하여 처리실(201)을 구성해도 좋다.
처리실(201) 내에는 재치대(210)가 설치되고, 재치대(210)의 상면에는 기판으로서의 웨이퍼(200)를 보지하는 기판 보지구로서의 보트(217)가 재치된다. 보트(217)에는 처리 대상인 웨이퍼(200)와, 웨이퍼(200)를 끼워 넣도록 웨이퍼(200)의 수직 방향 상하에 재치된 서셉터(103a, 103b)가 소정의 간격으로 보지된다. 이 서셉터(103a, 103b)는 예컨대 실리콘 플레이트(Si판)나 탄화실리콘 플레이트(SiC판) 등의 재료로서 웨이퍼(200)의 상하에 배치하는 것에 의해, 웨이퍼(200)의 에지에 대한 전계 강도가 집중되는 것을 억제한다. 즉 서셉터는 웨이퍼의 에지에 대한 전자파의 흡수를 억제하는 것이다. 또한 서셉터(103a, 103b)의 상면 및 하면에 단열판으로서의 석영 플레이트(101a, 101b)가 소정의 간격으로 보지되도록 해도 좋다. 본 실시예에서 석영 플레이트(101a와 101b)의 각각, 서셉터(103a와 103b)의 각각은 동일한 부품으로 구성되고, 이후, 특히 구별해서 설명할 필요가 없는 경우에는 석영 플레이트(101), 서셉터(103)라고 부르고 설명한다.
처리 용기로서의 케이스(102)는 예컨대 횡단면이 원형이며, 평평한 밀폐 용기로서 구성된다. 또한 하부 용기로서의 반송 광체(202)는 예컨대 알루미늄(Al)이나 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료 또는 석영 등에 의해 구성된다. 또한 케이스(102)에 둘러싸인 공간을 처리 공간으로서의 처리실(201) 또는 반응 영역(201)이라고 부르고, 반송 광체(202)에 둘러싸인 공간을 반송 공간으로서의 반송실 또는 반송 영역(203)이라고 부르는 경우도 있다. 또한 처리실(201)과 반송실(203)은 본 실시 형태와 같이 수평 방향으로 인접시켜서 구성하는 것에 한정되지 않고, 수직 방향으로 인접시켜서, 소정의 구조를 가지는 기판 보지구를 승강시키는 구성으로 해도 좋다.
도 1, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 반송 광체(202)의 측면에는 게이트 밸브(205)에 인접한 기판 반입반출구(206)가 설치되고, 웨이퍼(200)는 기판 반입반출구(206)를 개재하여 처리실(201)과 반송실(203) 사이를 이동한다. 게이트 밸브(205) 또는 기판 반입반출구(206)의 주변에는 후술하는 전자파의 누설 대책으로서 사용되는 전자파의 1/4파장의 길이를 가지는 초크 구조가 설치된다.
케이스(102)의 측면에는 후술하는 가열 장치로서의 전자파 공급부가 설치되고, 전자파 공급부로부터 공급된 마이크로파 등의 전자파가 처리실(201)에 도입되어 웨이퍼(200) 등을 가열하고, 웨이퍼(200)를 처리한다.
재치대(210)는 회전축으로서의 샤프트(255)에 의해 지지된다. 샤프트(255)는 처리실(201)의 저부(底部)를 관통하고, 또한 처리실(201)의 외부에서 회전 동작을 수행하는 구동(驅動) 기구(267)에 접속된다. 구동 기구("회전 기구"라고도 지칭됨)(267)를 작동시켜서 샤프트(255) 및 재치대(210)를 회전시키는 것에 의해, 보트(217) 상에 재치되는 웨이퍼(200)를 회전시키는 것이 가능하도록 이루어진다. 또한 샤프트(255) 하단부의 주위는 벨로즈(212)에 의해 피복되고, 처리실(201) 및 반송 영역(203) 내는 기밀하게 보지된다.
여기서 재치대(210)는 기판 반입반출구(206)의 높이에 따라 구동 기구(267)에 의해, 웨이퍼(200) 반송 시에는 웨이퍼(200)가 웨이퍼 반송 위치가 되도록 상승 또는 하강하고, 웨이퍼(200) 처리 시에는 웨이퍼(200)가 처리실(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 위치)까지 상승 또는 하강하도록 구성되어도 좋다.
처리실(201)의 하방이며, 재치대(210)의 외주측에는 처리실(201)의 분위기를 배기하는 배기부가 설치된다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 배기부에는 배기구(221)가 설치된다. 배기구(221)에는 배기관(231)이 접속되고, 배기관(231)에는 처리실(201) 내의 압력에 따라 밸브의 개도(開度)를 제어하는 APC 밸브 등의 압력 조정기(244), 진공 펌프(246)가 순서대로 직렬로 접속된다.
여기서 압력 조정기(244)는 처리실(201) 내의 압력 정보, 후술하는 압력 센서(245)로부터의 피드백 신호를 수신해서 배기량을 조정할 수 있는 것이라면 APC 밸브에 한정되지 않고, 통상의 개폐 밸브와 압력 조정 밸브를 병용하게 구성되어도 좋다.
주로 배기구(221), 배기관(231), 압력 조정기(244)에 의해 배기부(배기계 또는 배기 라인과도 부른다)가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함시켜도 좋다. 또한 재치대(210)를 둘러싸도록 배기구를 설치하고, 웨이퍼(200)의 전주(全周)로부터 가스를 배기 가능하도록 구성해도 좋다.
캡 플랜지(104)에는 불활성 가스, 원료 가스, 반응 가스 등의 각종 기판 처리를 위한 처리 가스를 처리실(201) 내에 공급하기 위한 가스 공급관(232)이 설치된다. 이 가스 공급관(232)에는 상류부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241) 및 개폐 밸브인 밸브(243)가 설치된다. 가스 공급관(232)의 상류측에는 예컨대 불활성 가스원(源)이 접속되고, MFC(241), 밸브(243)를 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 기판 처리 시에 복수 종류의 가스를 사용하는 경우에는 가스 공급관(232)의 밸브(243)보다 하류측에, 상류측부터 순서대로 유량 제어기인 MFC 및 개폐 밸브인 밸브가 설치된 가스 공급관이 접속된 구성을 이용하는 것에 의해 복수 종류의 가스를 공급할 수 있다. 가스종마다 MFC, 밸브가 설치된 가스 공급관을 설치해도 좋다.
처리실(201)에는 가스 공급관(232)에 접속되는 노즐(105)이 설치된다. 노즐(105)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급구가 설치된다. 가스 공급구는 웨이퍼(200)를 향하여 개구되고, 웨이퍼(200)의 표면과 평행하게 가스를 공급한다. 이 가스 공급구는 처리실(201)의 하부로부터 상부에 걸쳐서[즉 기판 보지구(217)에 웨이퍼(200)가 보지(적재)되는 방향(수직 방향)에] 복수 설치되고, 기판 보지구(217)에 보지되는 웨이퍼(200)의 간격에 맞게 설치된다. 복수의 가스 공급구는 각각이 동일한 개구 면적을 가지고, 또한 같은 개구 피치로 설치된다. 주로 가스 공급관(232), MFC(241), 밸브(243), 노즐(105)에 의해 가스 공급계(가스 공급부)가 구성된다. 가스 공급계에 불활성 가스를 흘리는 경우에는 불활성 가스 공급계라고도 부른다. 불활성 가스로서는 예컨대 N2 가스나, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희(希)가스를 이용할 수 있다.
캡 플랜지(104)에는 비접촉식의 온도 측정 장치로서 온도 센서(263)가 설치된다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 후술하는 마이크로파 발진기(655)의 출력을 조정하는 것에 의해 기판을 가열하고, 기판 온도가 원하는 온도 분포가 된다. 온도 센서(263)는 예컨대 IR(Infrared Radiation) 센서 등의 방사 온도계로 구성된다. 온도 센서(263)는 석영 플레이트(101a)의 표면 온도 또는 웨이퍼(200)의 표면 온도를 측정하도록 설치된다. 전술한 발열체로서의 서셉터가 설치되는 경우에는 서셉터의 표면 온도를 측정하도록 구성해도 좋다. 또한 본 실시예에서 웨이퍼(200)의 온도(웨이퍼 온도)라고 기재한 경우는, 후술하는 온도 변환 데이터에 의해 변환된 웨이퍼 온도, 즉 추측된 웨이퍼 온도를 의미하는 경우와, 온도 센서(263)에 의해 직접 웨이퍼(200)의 온도를 측정해서 취득한 온도를 의미하는 경우와, 그것들의 양방을 의미하는 경우를 가리키는 것으로서 설명한다.
온도 센서(263)에 의해 석영 플레이트(101) 또는 서셉터(103)와, 웨이퍼(200)의 각각에 대하여 온도 변화의 전환을 미리 취득해두는 것에 의해, 석영 플레이트(101) 또는 서셉터(103)와, 웨이퍼(200)의 온도의 상관관계를 나타낸 온도 변환 데이터를 기억 장치(121c) 또는 외부 기억 장치(123)에 기억시켜도 좋다. 이와 같이 미리 온도 변환 데이터를 작성하는 것에 의해, 웨이퍼(200)의 온도는 석영 플레이트(101)의 온도만을 측정하는 것에 의해 웨이퍼(200)의 온도를 추측 가능하게 하고, 추측된 웨이퍼(200)의 온도에 기초하여 마이크로파 발진기(655)의 출력, 즉 가열 장치의 제어를 수행하는 것이 가능해진다.
또한 기판의 온도를 측정하는 온도 측정부로서, 전술한 방사 온도계에 한정되지 않고, 열전대를 이용하여 온도 측정을 수행해도 좋고, 열전대와 비접촉식 온도계를 병용해서 온도 측정을 수행해도 좋다. 단, 열전대를 이용하여 온도 측정을 수행한 경우, 열전대를 웨이퍼(200)의 근방에 배치해서 온도 측정을 수행할 필요가 있다. 즉 처리실(201) 내에 열전대를 배치할 필요가 있기 때문에, 후술하는 마이크로파 발진기로부터 공급된 마이크로파에 의해 열전대 자체가 가열되므로 정확하게 온도를 측정할 수 없다. 따라서 비접촉식 온도계를 온도 센서(263)로서 이용하는 것이 바람직하다.
또한 온도 센서(263)는 캡 플랜지(104)에 설치하는 것에 한정되지 않고, 재치대(210)에 설치해도 좋다. 또한 온도 센서(263)는 캡 플랜지(104)나 재치대(210)에 직접 설치할 뿐만 아니라, 캡 플랜지(104)나 재치대(210)에 설치된 측정 창으로부터의 방사광을 거울 등으로 반사시켜서 간접적으로 측정하도록 구성되어도 좋다. 또한 온도 센서(263)는 1개 설치하는 것에 한정되지 않고, 복수 설치해도 좋다.
케이스(102)의 측벽에는 전자파 도입 포트(653-1, 653-2)가 설치된다. 전자파 도입 포트(653-1, 653-2)의 각각에는 처리실(201) 내에 전자파(마이크로파)를 공급하기 위한 도파관(654-1, 654-2)의 각각의 일단(一端)이 접속된다. 도파관(654-1, 654-2)의 각각의 타단(他端)에는 처리실(201) 내에 전자파를 공급해서 가열하는 가열원으로서의 마이크로파 발진기(전자파원, 전자파 발생기)(655-1, 655-2)가 접속된다. 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는 마이크로파 등의 전자파를 도파관(654-1, 654-2)에 각각 공급한다. 또한 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는 마그네트론이나 클라이스트론 등이 이용된다. 이후, 전자파 도입 포트(653-1, 653-2), 도파관(654-1, 654-2), 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는 특히 각각을 구별해서 설명할 필요가 없는 경우에는 전자파 도입 포트(653), 도파관(654), 마이크로파 발진기(655)라고 기재해서 설명한다.
마이크로파 발진기(655)에 의해 발생하는 전자파의 주파수는, 바람직하게는 13.56MHz 이상 24.125GHz 이하의 주파수 범위가 되도록 제어된다. 또한 바람직하게는 2.45GHz 또는 5.8GHz의 주파수가 되도록 제어되는 것이 바람직하다. 여기서 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)의 각각의 주파수는 동일한 주파수로 해도 좋고, 다른 주파수로 설치되어도 좋다.
또한 본 실시예에서 마이크로파 발진기(655)는 케이스(102)의 측면에 2개 배치되도록 기재되지만 이에 한정되지 않고, 1개 이상 설치되면 좋고, 또한 케이스(102)의 대향하는 측면 등의 다른 측면에 설치되도록 배치해도 좋다. 주로 마이크로파 발진기(655-1, 655-2), 도파관(654-1, 654-2) 및 전자파 도입 포트(653-1, 653-2)에 의해 가열 장치로서의 전자파 공급부(전자파 공급 장치, 마이크로파 공급부, 마이크로파 공급 장치라고도 부른다)가 구성된다.
마이크로파 발진기(655-1, 655-2)의 각각에는 후술하는 컨트롤러(121)가 접속된다. 컨트롤러(121)에는 처리실(201) 내에 수용되는 석영 플레이트(101a 또는 101b) 또는 웨이퍼(200)의 온도를 측정하는 온도 센서(263)가 접속된다. 온도 센서(263)는 전술한 방법에 의해 석영 플레이트(101) 또는 웨이퍼(200)의 온도를 측정해서 컨트롤러(121)에 송신하고, 컨트롤러(121)에 의해 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)의 출력을 제어하여 웨이퍼(200)의 가열을 제어한다. 또한 가열 장치에 의한 가열 제어의 방법으로서는, 마이크로파 발진기(655)에 입력하는 전압을 제어하는 것에 의해 웨이퍼(200)의 가열을 제어하는 방법과, 마이크로파 발진기(655)의 전원을 ON으로 하는 시간과 OFF로 하는 시간의 비율을 변경하는 것에 의해 웨이퍼(200)의 가열을 제어하는 방법 등을 이용할 수 있다.
여기서 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는 컨트롤러(121)로부터 송신되는 동일한 제어 신호에 의해 제어된다. 하지만 이에 한정되지 않고, 마이크로파 발진기(655-1, 655-2) 각각에 컨트롤러(121)로부터 개별의 제어 신호를 송신하는 것에 의해 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)가 각각에 제어되도록 구성해도 좋다.
(제어 장치)
도 4에 도시하는 바와 같이 제어부(제어 장치, 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 버스(121e)를 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 프로그램이나, 어닐링(개질)처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하도록 격납된다. 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(121)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 또한 프로세스 레시피를 단순히 레시피라고도 부른다. 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 사용한 경우는 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우 또는 그것들의 양방을 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 이재기(125), MFC(241), 밸브(243), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 구동 기구(267), 마이크로파 발진기(655) 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 레시피를 판독하도록 구성된다. CPU(121a)는 판독한 레시피의 내용을 따르도록 이재기에 의한 기판의 이재 동작, MFC(241)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243)의 개폐 동작, 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 마이크로파 발진기(655)의 출력 조정 동작, 구동 기구(267)에 의한 재치대(210)[또는 보트(217)]의 회전 및 회전 속도 조절 동작 또는 승강 동작 등을 제어하는 것이 가능하도록 구성된다.
컨트롤러(121)는 외부 기억 장치[예컨대 하드 디스크 등의 자기(磁氣) 디스크, CD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리 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 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우 또는 그것들의 양방을 포함하는 경우가 있다. 또한 컴퓨터로의 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(123)를 이용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.
여기서 본 실시 형태에서는 기판을 가열하는 가열 시에 노즐로부터 냉각 가스를 공급하는 것에 의해 기판을 소정의 온도에 유지하면서 소정 시간 마이크로파 조사를 수행하는 것에 의해, 기판을 소정의 온도 유지에 의해 웨이퍼 기판 상의 온도 편차를 억제해서 반도체 기판의 굴절이나 균열의 발생을 억제할 수 있다. 본 실시예에 의해 반도체 기판의 면내 온도 균일성의 향상을 위한 노즐로부터의 가스 취부(吹付)에 의해 반도체 기판의 처리 품질 향상(또는 처리 불량 저감), 굴절 및 균열을 억제하고, 동시 처리 매수가 증가하기 때문에 전술한 종래 기술의 문제점을 충분히 해결할 수 있다.
도 6에 도시하는 본 실시 형태에 따른 가스 공급부로서의 가스 노즐(노즐)(105)의 조건의 일례를 이하에 나타낸다. 가스 노즐(105)은 처리실(201)에 설치되고, 웨이퍼(200)에 대하여 가스를 공급하는 것이다.
구멍 간격: 웨이퍼 간격과 동일하게 한다.
가스 유량: 각 웨이퍼에 공급하는 가스의 유량은 1slm 이상 50slm 이하로 한다.
가스 유속: 각 웨이퍼에 공급하는 가스의 유속은 0.2m/s 이상 40.0m/s 이하로 한다.
가스 공급구의 구멍 수: 웨이퍼 매수 및 서셉터 매수와 동등으로 한다. 구체적으로는 웨이퍼 5매와, 웨이퍼의 상하에 배치되는 서셉터 2매의 경우, 구멍 수는 7개다. 대안적으로, 도면 8a에 도시된 바와 같이, 가스 공급구의 개수는 웨이퍼의 개수와 같게 할 수도 있다.
구멍 지름: Φ 0.2mm 이상 Φ 5.0mm 이하로 한다.
구멍 지름이 작은 것이 가스 유속을 빠르게 할 수 있고, 가스 유량을 삭감할 수 있다. 또한 열 손실을 최소로 할 수 있다.
가스 유량에 대해서 1slm 미만인 경우, 웨이퍼의 중앙까지 가스가 전달되지 않는 경우가 있고, 또한 50slm을 초과하는 경우, 가스의 공급량이 과잉이 되어 냉각 가스의 낭비로 이어진다. 또한 가스 유속에 대해서 0.2m/s 미만인 경우, 웨이퍼의 중앙까지 가스가 전달되지 않는 경우가 있고, 또한 40.0m/s를 초과하는 경우, 웨이퍼 간을 통과한 가스가 벽면에 부딪쳐 가스의 흐름이 흐트러져서 웨이퍼에 악영향을 미친다. 또한 구멍 지름에 대해서 Φ 0.2mm 미만인 경우, 가공하는 것이 어렵고, Φ 5.0mm를 초과하는 경우, 소정의 가스 유량을 확보하기 위해서 다량의 가스를 사용하게 되어 가스 낭비가 될 가능성이 있다. 노즐을 이용하여 기판 간에 가스를 공급하면서 열처리(개질 처리) 하는 것에 의해 기판의 처리 불량 저감, 굴절이나 균열을 방지, 동시 처리 매수를 증가하는 것을 도모하는 것이 가능해진다.
가스 공급부로서의 가스 노즐을 설치하고, 기판 간에 가스를 공급하는 것에 의해 기판 면내의 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 7에 본 실시 형태의 노즐 방향을 조정했을 때의 균일성의 변화 결과를 도시한다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 가스 공급부로서의 가스 노즐(105)의 방향을 기판 중심으로부터 에지 방향으로 어긋하게 하는 것에 의해, 예컨대 기판 중심으로부터 에지로 1/2 방향으로 조정하는 것에 의해 면내 균일성을 개선할 수 있다. 냉각 가스를 웨이퍼 간에 흘리고, 불필요한 열 축적을 제거하는 것에 의해 균일성을 개선한다. 열 축적은 도 5에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 중앙에서 커지지만, 노즐(105)이 중심을 향하고 있으면 웨이퍼 중심부만이 지나치게 차가워진다. 한편, 노즐(105)로부터 나온 냉각 가스는 확산 폭이 있으므로, 웨이퍼 중심을 향하지 않아도 웨이퍼 중앙의 열 축적을 제거 가능하다.
(마이크로파의 사이클 공급)
웨이퍼에 마이크로파를 간헐적으로 인가할 때는, 회전하는 기판에 대하여 가스가 공급되는 개소(箇所)가 변화하도록(바꿔 말하면, 같은 장소가 되지 않도록 타이밍을 어긋나게 하도록) 제어한다. 마이크로파 공급 시(On 시)에 발생한 열 축적을 냉각 가스에 의해 제거하고, 마이크로파 정지 시(Off 시)에는 냉각 가스의 공급량을 저감 또는 정지하여 웨이퍼가 지나치게 차가워지는 것을 방지한다. 또한 웨이퍼가 급격하게 높아진 경우나 출력이 강한 마이크로파를 인가해서 가열하는 경우 등에서는 마이크로파의 Off 시에 냉각 가스의 공급을 저감 또는 정지하지 않고 냉각 가스를 공급해도 좋다.
또한 마이크로파의 출력(파워)의 파워 On/Off 사이클과 웨이퍼 회전이 동기하지 않도록 하면, 면내 분포로의 영향을 저감시키는 것이 가능해진다. 구체적으로는 1회전 하는 시간(이 경우에는 60/rpm)과 마이크로파 사이클(즉 On+Off의 시간)이 정수배가 되지 않도록 제어한다. 도 11에 웨이퍼의 회전수와 마이크로파의 ON/OFF 사이클의 시뮬레이션 결과의 일례를 도시한다. 본 실시 형태에서는 마이크로파를 ON: 2초, OFF: 4초로 했다. 웨이퍼의 회전수를 2.5rpm으로 하면, 냉각 가스의 공급이 웨이퍼의 특정 개소와 중첩되어 특정 개소가 냉각된다. 즉 마이크로파의 ON/OFF 사이클과 웨이퍼 회전이 동기되면, 같은 부분이 중첩되어 면내 분포를 악화시킬 가능성이 있다. 이에 대하여 웨이퍼의 회전수를 2.4rpm으로 하면, 냉각 가스의 공급이 웨이퍼의 특정 개소로부터 분산된다. 또한 2.3rpm으로 하면, 웨이퍼에 대한 냉각 가스의 공급이 한층 더 분산되어 웨이퍼 면내의 냉각을 보다 균일하게 처리하는 것이 가능해진다.
도 8a에 복수의 노즐(105)을 설치하여 기판마다 가스 유량을 조정 가능하게 하는 실시예를 도시한다. 예컨대 웨이퍼의 매수와 같은 수의 노즐(105)을 설치하는 것에 의해 웨이퍼마다 세세하게 조정하는 것이 가능해진다. 조정하는 조건으로서는 냉각 가스의 유량, 냉각 가스를 공급하는 방향을 들 수 있다. 최상단의 웨이퍼를 IR 센서에 의해 중심, 단(端), 간격 등 다점 측정하여, 온도가 높은 부분을 향해서 냉각 가스를 공급하는 것과, 온도가 높은 부분에 냉각 가스의 공급량을 많게 해서 공급하는 것이 가능해지고, 냉각 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
(기판의 굴절 제어)
기판 예비 가열 시에 가스 유량, 방향, 타이밍을 제어하여, 기판 면내의 온도 차이를 저감시켜 변형(예컨대 굴절)을 억제한다. 또한 IR 센서나 열화상 카메라에 의해 검지해서 흘리는 방법을 제어하면 보다 효과적이다. 도 10에 도시하는 바와 같은 열화상 카메라(111)을 이용하면, 1대(臺)로 복수 개의 IR 센서 상당하는 역할을 하고, 온도 분포를 정확하게 측정할 수 있다. 웨이퍼의 사선 위부터 온도를 측정하면, 웨이퍼간 의 온도 측정이 가능하다. 도 8b에 핫스폿(700)을 겨냥해서 가스를 흘리는 모습을 도시한다. 웨이퍼를 식히지 않고 변형을 억제할 수 있기 때문에 고속 승온에 유리하다.
(유량 제어 테이블)
처리 기판의 막종과 가스 유량(또는 유속)과 마이크로파 출력과 처리 시간을 테이블 형식으로 미리 기억부에 기억해두고, 처리 기판에 대응한 조건으로 처리를 수행하도록 한다. 여기서 제어 테이블에 의한 제어를 수행하는 것에 의해, 시간(또는 레시피 스텝)에 의한 변화, 처리 막종류에 의한 변화에 대응하는 것이 가능해진다. 또한 복수의 IR 센서(또는 열화상 카메라)에 의해 분포 측정해서 열 축적량을 제어하는 것이 가능해진다.
도 9에 본 실시예에 따른 기판 처리의 흐름의 일례를 도시했다. 여기서 전술한 기판 처리 장치를 이용하여 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 예컨대 기판 상에 형성된 실리콘 함유막으로서의 어모퍼스실리콘 막의 개질(예컨대 결정화) 방법의 일례에 대해서 도 9에 도시한 처리 흐름에 따라 설명한다. 이하의 설명에서 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 도 4에서 설명한 제어부에 의해 제어된다. 여기서 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우는 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다.
우선 기판 취출 공정(S801) 후, 기판 반입 공정(S802)이 실시되고, 웨이퍼(200)는 게이트 밸브(205)의 개폐 동작에 의해 소정의 처리실(201)에 반입(보트 로딩)된다. 즉 저온용 트위저(125a-1), 고온용 트위저(125a-2)를 이용하여 예컨대 5매의 웨이퍼를 처리실(201)에 반입한다.
(노 내 압력 및 온도 조정 공정: S803)
처리실(201)에 웨이퍼(200)의 반입이 완료되면, 소정의 압력(예컨대 10Pa 내지 102,000Pa)이 되도록 처리실(201) 내의 분위기를 제어한다. 구체적으로는 진공 펌프(246)에 의해 배기하면서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 압력 조정기(244)의 밸브 개도를 피드백 제어하고, 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 한다. 또한 본 명세서에서의 「10Pa 내지 102,000Pa」와 같은 수치 범위의 표기는 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서 예컨대 「10Pa 내지 102,000Pa」란 「10Pa 이상 102,000Pa 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지다.
(불활성 가스 공급 공정: S804)
노 내 압력 및 온도 조정 공정(S803)에 의해 처리실(201) 내의 압력과 온도를 소정의 값으로 제어하면, 구동 기구(267)는 샤프트(255)를 회전시키고, 재치대(210) 상의 보트(217)를 개재하여 웨이퍼(200)를 회전시킨다. 이때 질소 가스 등의 불활성 가스가 가스 공급관(232)을 개재하여 공급된다(S804). 또한 이때 처리실(201) 내의 압력은 10Pa 이상 102,000Pa 이하의 범위가 되는 소정의 값이며, 예컨대 101,300Pa 이상 101,650Pa 이하가 되도록 조정된다. 또한 샤프트는 기판 반입 공정(S402) 시, 즉 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내에 반입 완료한 후에 회전시켜도 좋다.
(예비 가열 공정: S805)
계속해서 처리실(201) 내가 소정의 압력이 되면, 마이크로파 발진기(655)는 전술한 각 부를 개재하여 처리실(201) 내에 제1 마이크로파가 공급한다. 제1 마이크로파 출력(예컨대 3,600W)로 마이크로파 공급의 ON 시간(예컨대 150초)로 해서 웨이퍼(200)를 가열하는 예비 가열 처리를 수행한다. 이에 의해 기판의 온도 상승을 완만하게 하는 것에 의해 기판의 굴절이나 균열을 방지할 수 있다.
(개질 공정: S806)
처리실(201) 내를 소정의 압력이 되도록 유지하면서, 마이크로파 발진기(655)는 전술한 각 부를 개재하여 처리실(201) 내에 제2 마이크로파(예컨대 5,130W)를 소정 시간(예컨대 600초) 공급한다. 처리실(201) 내에 제2 마이크로파가 공급되는 것에 의해 웨이퍼(200)가 100℃ 이상 1,000℃ 이하의 온도, 바람직하게는 400℃ 이상 900℃ 이하의 온도가 되도록 가열하고, 또한 바람직하게는 500℃ 이상 700℃ 이하의 온도가 되도록 가열된다. 이러한 온도로 기판을 처리하는 것에 의해, 웨이퍼(200)가 효율적으로 마이크로파를 흡수하는 온도 하에서의 기판 처리가 되고, 개질 처리의 속도 향상이 가능해진다. 바꿔 말하면, 웨이퍼의 온도를 100℃보다 낮은 온도 또는 1,000℃보다 높은 온도 하에서 처리하면, 웨이퍼의 표면이 변질되어, 마이크로파를 흡수하기 어려워지기 때문에 웨이퍼를 가열하기 어려워진다. 그렇기 때문에 전술한 온도대로 기판 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
(기판 반출 공정: S807)
처리실(201) 내의 압력을 대기압 복귀시킨 후, 게이트 밸브(205)를 개방하여 처리실(201)과 반송실(203)을 공간적으로 연통시킨다. 그 후, 보트(217)에 재치되는 가열(처리) 후의 웨이퍼(200)를 이재기(125)의 고온용 트위저(125a-2)에 의해 반송실(203)에 반출한다(S807).
(기판 냉각 공정: S808)
고온용 트위저(125a-2)에 의해 반출된 가열(즉 처리) 후의 웨이퍼(200)는 이재 장치(125b), 이재 장치 엘리베이터(125c)의 연속 동작에 의해 냉각실(204)까지 이동되고, 고온용 트위저(125a-2)에 의해 냉각실(204) 내에 예컨대 5매의 웨이퍼(200)가 재치되고, 소정 시간 재치되는 것에 의해 냉각된다(S808).
(기판 수용 공정: S809)
기판 냉각 공정(S808)에 의해 냉각된 웨이퍼(200)를 냉각실(204)로부터 취출하고, 소정의 포드에 반송한다.
한편 상기 실시예의 설명에서 마이크로파의 제1 출력은 3,600W로 설명했지만, 제1 출력은 2,000W 내지 4,000W로 한다. 제1 출력에 대해서 2,000W 내지 4,000W일 때의 장점은 웨이퍼의 굴절 시작부터 최대가 되어 수습될 때까지의 시간을 단축할 수 있기 때문이다. 2,000W보다 낮을 때의 단점은 웨이퍼의 온도가 상승하기 시작할 때까지 시간이 오래 걸리는 것에 있다. 또한 4,000W보다 높을 때의 단점은 웨이퍼 온도가 빠른 속도로 상승하여 웨이퍼 굴절이 지나치게 크게 되는 것에 의해 다른 것과 접촉할 우려가 있다는 것이다.
또한 상기 실시예의 설명에서 제2 마이크로파는 5,130W로 설명했지만, 제2 출력은 4,000W 내지 12,000W로 한다. 4,000W 내지 12,000W일 때의 장점은 프로세스 웨이퍼를 트리트먼트에 적절한 온도로 조정할 수 있는 것에 있다. 4,000W보다 낮을 때의 단점은 트리트먼트에 오랜 시간이 소요되거나, 처리 부족해지는 것에 있다. 또한 12,000W보다 높을 때의 단점은 한 번에 처리하는 웨이퍼 매수에 따라 다르지만, 웨이퍼가 마이크로파를 흡수할 수 있는 한도를 초과하여 방전이나 플라즈마가 발생할 우려가 있다.
이상 설명한 본 실시예의 장치에 따르면, 반도체 기판의 면내 온도 분포를 균일하게 하기 위해서 기판을 가열 시에 노즐로부터 가스를 공급하는 것에 의해 기판을 소정의 온도로 유지하면서 기판에 소정 시간 공급해서 개질 처리를 수행하는 것에 의해, 반도체 기판상의 온도 차이를 저감하는 것에 의해 반도체 기판의 처리 품질의 향상, 굴절이나 균열의 발생 억제할 수 있다. 또한 복수 매의 기판을 동시에 처리하는 것이 가능해지고, 생산성도 향상 가능해진다.
이상 설명한 실시 형태는 적절히 변경해서 이용할 수 있고, 그 효과도 얻을 수 있다. 예컨대 전술한 설명에서는 실리콘을 주성분으로 하는 막으로서 어모퍼스실리콘 막을 폴리실리콘 막으로 개질하는 처리에 대해서 기재했지만, 이에 한정되지 않고, 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 수소(H) 중 적어도 1개 이상을 포함하는 가스를 공급시켜서 웨이퍼(200)의 표면에 형성된 막을 개질해도 좋다. 예컨대 웨이퍼(200)에 고(高)유전체막으로서의 하프늄산화막(HfxOy막)이 형성되는 경우에, 산소를 포함하는 가스를 공급하면서 마이크로파를 공급해서 가열시키는 것에 의해 하프늄산화막 중의 결손된 산소를 보충하고, 고유전체막의 특성을 향상시킬 수 있다.
또한 여기서는 하프늄산화막에 대해서 기재했지만 이에 한정되지 않고, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 탄탈(Ta), 니오브(Nb), 란탄(La), 세륨(Ce), 이트륨(Y), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca), 납(Pb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 원소를 포함하는 산화막, 즉 금속계 산화막을 개질하는 경우에서도 바람직하게 적용 가능하다. 즉 전술한 성막 시퀀스는 웨이퍼(200) 상에 TiOCN막, TiOC막, TiON막, TiO막, ZrOCN막, ZrOC막, ZrON막, ZrO막, HfOCN막, HfOC막, HfON막, HfO막, TaOCN막, TaOC막, TaON막, TaO막, NbOCN막, NbOC막, NbON막, NbO막, AlOCN막, AlOC막, AlON막, AlO막, MoOCN막, MoOC막, MoON막, MoO막, WOCN막, WOC막, WON막, WO막을 개질하는 경우에도 바람직하게 적용하는 것이 가능해진다.
또한 고유전체막에 한정되지 않고, 불순물이 도핑된 실리콘을 주성분으로 하는 막을 가열시켜도 좋다. 실리콘을 주성분으로 하는 막으로서는 실리콘질화막(SiN막), 실리콘산화막(SiO막), 실리콘산탄화막(SiOC막), 실리콘산탄질화막(SiOCN막), 실리콘산질화막(SiON막) 등의 Si계 산화막이 있다. 불순물로서는 예컨대 브롬(B), 탄소(C), 질소(N), 알루미늄(Al), 인(P), 갈륨(Ga), 비소(As) 등 중 적어도 1개 이상을 포함한다.
또한 메타크릴산 메틸 수지(Poly methyl meth acrylate: PMMA), 에폭시 수지, 노볼락 수지, 폴리비닐페닐 수지 등 중 적어도 어느 하나를 베이스로 하는 레지스트 막이어도 좋다.
또한 전술에서는 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정에 대해서 기재했지만 이에 한정되지 않고, 액정 패널의 제조 공정의 패터닝 처리, 태양전지의 제조 공정의 패터닝 처리나, 파워 디바이스의 제조 공정의 패터닝 처리 등의, 기판을 처리하는 기술에도 적용 가능하다.
또한 본 개시는 이상으로 설명한 실시예에 한정되지 않고, 또한 다양한 변형예가 포함된다. 예컨대 전술한 실시예는 본 개시를 이해하기 쉽게 설명하기 위해서 구체적으로 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지 않는다.
또한 전술한 각 구성, 기능, 제어부인 컨트롤러 등은 그것들의 일부 또는 전체를 실현하는 프로그램을 작성하는 예를 중심으로 설명했지만, 그것들의 일부 또는 전체를 예컨대 집적 회로로 설계하는 것 등에 의해 하드웨어로 실현해도 좋다는 것은 말할 필요도 없다. 즉 처리부의 전체 또는 일부의 기능은 프로그램에 대신하여 예컨대 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 집적 회로 등에 의해 실현해도 좋다.
100: 기판 처리 장치 105: 노즐
200: 웨이퍼(반도체 기판) 655: 마이크로파 발진기(전자파원, 전자파 발생기)

Claims (20)

  1. 기판 보지부(保持部)에 보지되는 복수의 기판을 처리하는 처리실;
    상기 처리실 내에 전자파를 공급하는 전자파 발생기; 및
    상기 복수의 기판이 보지되는 간격에 맞게 설치된 복수의 가스 공급구로부터 상기 복수의 기판 간에 냉각 가스를 공급하는 가스 공급부
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가스 공급구의 수는 상기 복수의 기판의 수와 같은 수인 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가스 공급구는 상기 기판의 중심으로부터 에지 방향으로 어긋난 방향을 향하여 상기 냉각 가스를 공급하도록 개구(開口)되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 가스의 유속은 0.2m/s 이상 40.0m/s 이하인 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 가스의 유량은 1slm 이상 50slm 이하인 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가스 공급구의 지름은 0.2mm 이상 5.0mm 이하인 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전자파 발생기가 발생하는 전자파의 ON/OFF를 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 제어부를 구비하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판 보지부에 보지되는 기판을 회전시키는 회전 기구를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 회전 기구를 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전자파의 ON/OFF 사이클과 상기 기판의 회전이 비동기가 되도록 상기 전자파 발생기와 상기 회전 기구를 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전자파 발생기는 상기 처리실의 측벽에 설치되는 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전자파는 마이크로파인 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가스 공급구는 상기 기판이 보지되는 방향으로 설치되는 기판 처리 장치.
  13. 기판 보지부에 보지되는 복수의 기판을 처리하는 처리실과, 상기 처리실 내에 전자파를 공급하는 전자파 발생기와, 상기 복수의 기판이 보지되는 간격에 맞게 설치된 복수의 가스 공급구로부터 상기 복수의 기판 간에 냉각 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비하는 기판 처리 장치의 상기 처리실에 상기 기판을 반입하는 공정; 및
    상기 기판을 처리하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기판을 처리하는 공정에서는 상기 냉각 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 기판을 처리하는 공정에서는 상기 기판의 중심으로부터 에지 방향으로 어긋난 방향으로 상기 냉각 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 기판을 처리하는 공정에서는, 상기 냉각 가스의 유속은 0.2m/s 이상 40.0m/s 이하인 또는 상기 냉각 가스의 유량은 1slm 이상 50slm 이하인 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 기판 보지부에 보지되는 복수의 기판을 처리하는 처리실과, 상기 처리실 내에 전자파를 공급하는 전자파 발생기와, 상기 복수의 기판이 보지되는 간격에 맞게 설치된 복수의 가스 공급구로부터 상기 복수의 기판 간에 냉각 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비하는 기판 처리 장치의 상기 처리실에 상기 기판을 반입하는 단계; 및
    상기 기판을 처리하는 단계
    를 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기판을 처리하는 단계에서는 상기 냉각 가스를 공급하는 프로그램.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 기판을 처리하는 단계에서는 상기 기판의 중심으로부터 에지 방향으로 어긋난 방향으로 상기 냉각 가스를 공급하는 프로그램.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 기판을 처리하는 단계에서는, 상기 냉각 가스의 유속은 0.2m/s 이상 40.0m/s 이하인 또는 상기 냉각 가스의 유량은 1slm 이상 50slm 이하인 프로그램.
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