KR100935289B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
기화 유닛을 안정 가동할 수 있음과 동시에 기판 처리에 있어서의 양호한 기판간 균일성을 실현할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
기판(200)을 수용하는 처리실(201)과, 기판(200)을 가열하는 가열 수단(207)과, 처리실 내에 원하는 처리 가스를 공급하는 가스 공급계와, 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기계와, 제어부(280)를 구비하고, 가스 공급계는, 상온 상압에서 액체인 1개의 원료를 기화시킨 가스를 처리실의 각각에 다른 위치에 공급하는 복수의 가스 노즐(233a1, 233a2, 233a3)과, 복수의 가스 노즐의 각각 연통되는, 원료 가스를 기화하는 복수의 기화 유닛(2421, 2422, 2423)을 포함하고, 복수의 기화 유닛은 제어부(280)에 의해 각각 개별적으로 기화량이 제어된다.
Description
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 특히 성막용 액체 원료를 사용하는 종형 ALD(Atomic Layer Deposition) 장치 및 그것을 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
종래의 종형 ALD 장치는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 처리실(201)에 성막용 액체 원료를 공급하는 방법으로서 1대의 기화 유닛(242)에 대해 1개의 다공 가스 노즐(233a)을 사용하였다.
이 방법에서는 액체 재료의 특성에 따라서는 충분한 기화량을 확보하기 위해서 기화 온도를 올릴 필요가 있고, 그것이 원인으로 기화 유닛(242) 내의 기화부에 액체 원료의 열분해에 의한 잔사가 발생하고, 파티클 발생이나 가스 노즐부의 막힘의 원인이 되었다.
또, 1대의 기화 유닛(242)에 의해 제어된 기화 가스를, 1개의 다공 가스 노즐(233a)의 각 구멍으로부터 균일하게 공급하는 것이 어렵고 웨이퍼간 균일성의 향상이 제한되었다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은, 기화 유닛을 안정 가동할 수 있음과 동시에 기판 처리에 있어서의 양호한 기판간 균일성을 실현할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리실과,
상기 기판을 가열하는 가열 수단과,
상기 처리실 내에 원하는 처리 가스를 공급하는 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기계와,
제어부를 구비하고,
상기 가스 공급계는,
상온 상압에서 액체인 1개의 원료를 기화시킨 가스를 상기 처리실의 각각에 다른 위치에 공급하는 복수의 가스 노즐과,
상기 복수의 가스 노즐의 각각에 연통되는, 상기 원료 가스를 기화하는 복수의 기화 유닛을 포함하고,
상기 복수의 기화 유닛은 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 기화량이 제어되는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리실과,
상기 기판을 가열하는 가열 수단과,
상기 처리실 내에 원하는 처리 가스를 공급하는 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기계와,
제어부를 구비하고,
상기 가스 공급계는,
상온 상압에서 액체인 1개의 원료를 기화시킨 가스를 상기 처리실의 각각에 다른 위치에 공급하는 복수의 가스 노즐과,
상기 복수의 가스 노즐의 각각에 연통되는, 상기 원료를 기화하는 복수의 기화 유닛을 포함하고,
상기 복수의 기화 유닛은 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 기화량이 제어되는 기판 처리 장치를 이용해 상기 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서,
상기 복수의 기화 유닛에 의한 상기 원료의 기화량을 상기 제어부에 의해 각 각 개별적으로 제어하면서, 상기 복수의 가스 노즐로부터 상기 원료의 기화 가스를 상기 처리실의 각각에 다른 위치에 공급하고, 상기 기판을 처리하는 공정을 갖는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 일형태에 의하면, 기화 유닛을 안정 가동할 수 있음과 동시에 기판 처리에 있어서의 양호한 기판간 균일성을 실현할 수 있는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 기화 유닛을 안정 가동할 수 있음과 동시에 기판 처리에 있어서의 양호한 기판간 균일성을 실현할 수 있는 기판 처리 방법이 제공된다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 처리실 내에 설치하는 가스 노즐을 1개의 다공 가스 노즐로부터 복수 개(구체적으로는 3개)의 일혈(一穴) 가스 노즐로 했다. 그리고, 이들 복수 개의 각 가스 노즐에 대해서 각각에 기화 유닛을 설치하고, 각 가스 노즐로부터 공급하는 기화 가스를 독립적으로 개별 제어하는 것으로 했다.
이와 같이, 기화 유닛을 복수 설치하는 것으로 처리실에 공급하는 기화 가스의 총량에 대해 1대의 기화 유닛에 의한 기화량을 줄이는 것이 가능하기 때문에, 액체 재료가 열분해하지 않고 잔사가 남지 않는 여유가 있는 기화 온도 범위에서 기화 유닛을 사용할 수 있게 된다. 이로 인해 잔사가 원인인 파티클 막힘에 의한 장치 가동률 저하를 방지할 수 있게 된다.
또, 처리실 내에 설치한 복수 개의 가스 노즐 각각으로부터 공급되는 기화 가스량을 각 가스 노즐 전용의 기화 유닛에 의한 독립 제어에 의해 컨트롤함으로써, 웨이퍼 간에 있어서의 기판 처리의 균일성을 각 가스 노즐의 공급량 조정에 의해 향상시키는 것이 가능해진다. 또 가스 노즐을 복수 개 갖고, 각 가스 노즐로부터의 공급량을 줄이는 것에 의해서, 가스 노즐의 내압 저하에 의해 기화 가스가 안정된 상태에서의 웨이퍼에의 공급이 가능해진다. 그 결과, 웨이퍼면 내 균일성도 향상한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 종형 ALD 장치는, 성막용 원료 공급을 위한 유량 제어를 가능하게 하는 유닛을 포함하는 가스 BOX, 성막용 원료를 웨이퍼 상에 증착 가능한 감압 처리실, 그 처리실의 배기 시스템을 갖고 있다.
또, 성막용 원료 공급을 위한 매스 플로우 컨트롤러나 에어벨브의 제어계를 갖고, 상온 상압에서 액체인 복수의 성막용 원료를 처리실에 공급 가능한 구성으로 되어 있다. 상온 상압이란, 15~30℃, 대기압(760 Torr)이며, 바람직하게는 20℃, 대기압(760 Torr)이다.
또, 성막용 액체 원료의 일례로서 아민계 액체 재료(TEMAH(tetrakis-ethylmethylamino Hafnium), TEMAZ(tetrakis-ethylmethylamino Zirconium), TDMAT(tetrakis-dimethylamino Titanium) 등)가 사용 가능하고, 이 아민계 액체 재료를 가열하고, 기화·버블링에 의해 성막용 원료로서 처리실에 공급 가능한 구조로 되어 있다. 또한, 이 성막용 원료의 공급에 관해서는, 내압 상승에 의한 기상 상태의 변화를 일어나기 어렵게 하고, 또한 처리실에의 기화 가스 공급 개소를 조절함으로써 기화 가스 농도를 균일하게 유지하는 것으로 웨이퍼 간의 막두께 균일성 향상을 실현 가능하게 하기 위해서, 단혈(單穴)의 가스 노즐을 복수 개 처리실 내에 설치하고 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 사용되는 상기 아민계 액체 재료는, 증기압이 낮고 저온에서 열분해 하기 쉽다고 하는 특성을 갖고 있다. 이 액체 재료를 기상 상태인 채 열분해되지 않는 상태로 웨이퍼 표면까지 도달시키기 위해서는, 가스 노즐 내에서 상태 변화를 방지 또는 억제할 필요가 있다. 이것을 달성하기 위해서는, 가스 노즐 내를 저압으로 하는 것이 보다 유리하다. 가스 노즐 내압은 다공 가스 노즐보다 단혈 가스 노즐 쪽이 낮아지므로, 상기 아민계 액체 재료를 사용하는 경우에는 가스 노즐로서 단혈 가스 노즐을 사용하는 것이 유효하다.
단일의 다공 가스 노즐을 처리실 내에 설치한 경우에는, 처리실 내의 압력이나 온도, 처리실에의 가스 공급량에 의해, 각 구멍끼리에서 가스의 유출량이 변화하여 각 구멍으로부터 공급되는 가스 공급량을 예상하는 것이 어렵다. 만일, 각 구멍의 가스 공급량을 예상할 수 있었다고 해도, 구멍 지름이 다른 몇 개 종류의 다공 가스 노즐을 이용해 가스 공급량을 조정할 필요가 있으며, 가스 공급량의 제어가 어렵다. 이에 대해, 본 발명의 바람직한 실시예와 같이, 단혈의 가스 노즐을 복수 개 처리실 내에 설치하면, 그러한 문제는 없고, 처리실에의 가스 공급량 제어의 면에 있어서 유효하다.
또, 액체 재료를 포함한 복수의 성막용 원료를 교대로 처리실에 공급하고, 또한 그 사이에 불활성 가스에 의한 퍼지가 가능한 구조로 되어 있다. 이 경우, 단일의 다공 가스 노즐에 비해 복수의 단혈 가스 노즐을 이용함으로써 기화 가스 공급량을 분산하는 것으로 내압 저하를 실현하고, 액체 재료를 가열하고, 기화 버블링에 의해 성막용 원료로 한 재료를 안정된 상태로 처리실 내에 공급 가능한 구조로 되어 있다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조해 상세하게 설명한다.
우선, 도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예의 기판 처리 장치를 설명한다. 도 1은, 본 발명의 바람직한 실시예의 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략 사시도이다.
도 1에 나타나 있는 바와 같이, 실리콘 등으로 이루어진 웨이퍼(기판)(200)를 수납한 웨이퍼 캐리어로서의 카세트(110)가 사용되고 있는 본 발명의 처리 장치(101)는, 케이스(111)를 구비하고 있다. 케이스(111)의 정면벽(111a)의 하부에는 메인테넌스 가능하게 설치된 개구부로서의 정면 메인테넌스구(103)가 개설되고, 이 정면 메인테넌스구(103)를 개폐하는 정면 메인테넌스 도어(104)가 세워져 있다. 메인테넌스 도어(104)에는, 카세트 반입 반출구(기판 수용기 반입 반출구)(112)가 케이스(111) 내외를 연통하도록 개설되어 있고, 카세트 반입 반출구(112)는 프런트 셔터(기판 수용기 반입 반출구 개폐 기구)(113)에 의해서 개폐되도록 되어 있다. 카세트 반입 반출구(112)의 케이스(111) 안쪽에는 카세트 스테이지(기판 수용기 수수대)(114)가 설치되어 있다. 카세트(110)는 카세트 스테이지(114) 상에 공정내 반송 장치(도시 생략)에 의해서 반입되고, 또한 카세트 스테이지(114) 상으로부터 반출되도록 되어 있다.
카세트 스테이지(114)는, 공정내 반송 장치에 의해서,카세트(110) 내의 웨이퍼(200)가 수직 자세가 되고, 카세트(110)의 웨이퍼 출납구가 상방향을 향하도록 탑재된다. 카세트 스테이지(114)는 카세트(110)를 케이스 후방으로 우회전 종방향 90°회전하고, 카세트(110) 내의 웨이퍼(200)가 수평 자세가 되고, 카세트(110)의 웨이퍼 출납구가 케이스 후방을 향하도록 동작 가능해지도록 구성되어 있다.
케이스(111) 내의 전후방향의 대략 중앙부에는, 카세트 선반(기판 수용기 탑재 선반)(105)이 설치되어 있고, 카세트 선반(105)은 복수단 복수열로 복수 개의 카세트(110)를 보관하도록 구성되어 있다. 카세트 선반(105)에는 웨이퍼 이동 탑재 기구(125)의 반송 대상이 되는 카세트(110)가 수납되는 이동 탑재 선반(123)이 설치되어 있다.
또, 카세트 스테이지(114)의 상방에는 예비 카세트 선반(107)이 설치되고, 예비적으로 카세트(110)를 보관하도록 구성되어 있다.
카세트 스테이지(114)와 카세트 선반(105)과의 사이에는, 카세트 반송 장치(기판 수용기 반송 장치)(118)가 설치되어 있다. 카세트 반송 장치(118)는, 카세트(110)를 유지한 채로 승강 가능한 카세트 엘리베이터(기판 수용기 승강기구)(118a)와 반송 기구로서의 카세트 반송 기구(기판 수용기 반송 기구)(118b)로 구성되어 있고, 카세트 엘리베이터(118a)와 카세트 반송 기구(118b)와의 연속 동작에 의해, 카세트 스테이지(114), 카세트 선반(105), 예비 카세트 선반(107)과의 사이에서, 카세트(110)를 반송하도록 구성되어 있다.
카세트 선반(105)의 후방에는, 웨이퍼 이동 탑재 기구(기판 이동 탑재 기 구)(125)가 설치되어 있고, 웨이퍼 이동 탑재 기구(125)는, 웨이퍼(200)를 수평 방향으로 회전 내지 직동 가능한 웨이퍼 이동 탑재 장치(기판 이동 탑재 장치)(125a) 및 웨이퍼 이동 탑재 장치(125a)를 승강시키기 위한 웨이퍼 이동 탑재 장치 엘리베이터(기판 이동 탑재 장치 승강 기구)(125b)로 구성되어 있다. 웨이퍼 이동 탑재 장치 엘리베이터(125b)는, 내압 케이스(111)의 우측 단부에 설치되어 있다. 이들 웨이퍼 이동 탑재 장치 엘리베이터(125b) 및 웨이퍼 이동 탑재 장치(125a)의 연속 동작에 의해, 웨이퍼 이동 탑재 장치(125a)의 트위저(기판 유지체)(125c)를 웨이퍼(200)의 탑재부로서, 보트(기판 유지구)(217)에 대해서 웨이퍼(200)를 장전(챠징) 및 탈장(디스챠징)하도록 구성되어 있다.
케이스(111)의 후부 상방에는, 처리로(202)가 설치되어 있다. 처리로(202)의 하단부는, 노구(爐口) 셔터(노구 개폐 기구)(147)에 의해 개폐되도록 구성되어 있다.
처리로(202)의 하방에는 보트(217)를 처리로(202)에 승강시키는 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(기판 유지구 승강 기구)(115)가 설치되고, 보트 엘리베이터(115)의 승강대에 연결된 연결 도구로서의 암(128)에는 덮개로서의 씰 캡(219)이 수평하게 고정되어 있고, 씰 캡(219)은 보트(217)를 수직으로 지지하고, 처리로(202)의 하단부가 폐색 가능하도록 구성되어 있다.
보트(217)는 복수 개의 유지 부재를 구비하고 있고, 복수 매(예를 들면, 50매~150매 정도)의 웨이퍼(200)를 그 중심을 가지런히 하여 수직 방향으로 정렬시킨 상태로, 각각 수평하게 유지하도록 구성되어 있다.
카세트 선반(105)의 상방에는, 청정화한 분위기인 클린 에어를 공급하도록 공급 팬 및 방진 필터로 구성된 클린 유닛(134a)이 설치되어 있고, 클린 에어(133)를 상기 케이스(111)의 내부에 유통시키도록 구성되어 있다.
또, 웨이퍼 이동 탑재 장치 엘리베이터(125b) 및 보트 엘리베이터(115)측과 반대측인 케이스(111)의 좌측 단부에는, 클린 에어를 공급하도록 공급 팬 및 방진 필터로 구성된 클린 유닛(134b)이 설치되어 있고, 클린 유닛(134b)으로부터 불어 나온 클린 에어는, 웨이퍼 이동 탑재 장치(125a), 보트(217)를 유통한 후에, 도시하지 않은 배기 장치에 흡입되고, 케이스(111)의 외부에 배기되도록 되어 있다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예의 기판 처리 장치의 동작에 대해 설명한다.
카세트(110)가 카세트 스테이지(114)에 공급되기에 앞서, 카세트 반입 반출구(112)가 프런트 셔터(113)에 의해서 개방된다. 그 후, 카세트(110)는 카세트 반입 반출구(112)로부터 반입되고, 카세트 스테이지(114) 위에 웨이퍼(200)가 수직 자세로서, 카세트(110)의 웨이퍼 출납구가 상방향을 향하도록 탑재된다. 그 후, 카세트(110)는 카세트 스테이지(114)에 의해서, 카세트(110) 내의 웨이퍼(200)가 수평 자세가 되고, 카세트(110)의 웨이퍼 출납구가 케이스 후방을 향하도록, 케이스 후방으로 우회전 종방향 90°회전된다.
다음에, 카세트(110)는, 카세트 선반(105) 내지 예비 카세트 선반(107)의 지정된 선반 위치에 카세트 반송 장치(118)에 의해서 자동적으로 반송되어 주고 받게 되고, 일시적으로 보관된 후, 카세트 선반(105) 내지 예비 카세트 선반(107)으로부 터 카세트 반송 장치(118)에 의해서 이동 탑재 선반(123)에 이동 탑재되거나, 혹은 직접 이동 탑재 선반(123)에 반송된다.
카세트(110)가 이동 탑재 선반(123)에 이동 탑재되면, 웨이퍼(200)는 카세트(110)로부터 웨이퍼 이동 탑재 장치(125a)의 트위저(125c)에 의해서 웨이퍼 출납구를 통해서 픽업되고, 이동 탑재실(124)의 후방에 있는 보트(217)에 장전(챠징) 된다. 보트(217)에 웨이퍼(200)를 주고 받은 웨이퍼 이동 탑재 장치(125a)는 카세트(110)로 돌아오고, 다음의 웨이퍼(110)를 보트(217)에 장전한다.
미리 지정된 매수의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전되면, 노구 셔터(147)에 의해서 닫혀져 있던 처리로(202)의 하단부가, 노구 셔터(147)에 의해서 개방된다. 계속해서, 웨이퍼(200)군을 유지한 보트(217)는 씰 캡(219)이 보트 엘리베이터(115)에 의해서 상승됨으로써, 처리로(202) 내에 반입(로딩)되어 간다.
로딩 후는, 처리로(202)에서 웨이퍼(200)에 임의의 처리가 실시된다.
처리 후에는, 상술의 반대의 순서로, 웨이퍼(200) 및 카세트(110)는 케이스(111)의 외부로 반출된다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예의 기판 처리 장치의 기판 처리로에 대해서 설명한다.
도 2는, 본 발명의 바람직한 실시예에서 적합하게 이용되는 종형의 기판 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 종단면으로 나타내고, 도 3은 본 실시 형태에서 적합하게 이용되는 종형의 기판 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 도 2의 A-A선 단면도로 나타낸다. 도 4는, 본 발명의 바람직한 실시예의 기판 처리 장치의 처리실 내 가스 노즐과 공급계(기화 유닛)를 설명하기 위한 구성도이다.
가열 장치(가열 수단)인 히터(207)의 안쪽에, 기판인 웨이퍼(200)를 처리하는 반응 용기로서의 반응관(203)이 설치되어 있다. 이 반응관(203)의 하단에는, 예를 들면 스테인리스 등에 의해 형성된 매니폴드(209)가 기밀 부재인 O링(220)을 통해 설치되고, 매니폴드(209)의 하단 개구는 덮개인 씰 캡(219)에 의해 O링(220)을 통해 기밀로 폐색되고, 적어도 반응관(203), 매니폴드(209) 및 씰 캡(219)에 의해 처리실(201)을 형성하고 있다. 씰 캡(219)에는 보트 지지대(218)를 통해 기판 유지 부재(기판 유지 수단)인 보트(217)가 세워 설치되고, 보트 지지대(218)는 보트를 유지하는 유지체로 되어 있다. 그리고, 보트(217)는 처리실(201)에 삽입된다. 보트(217)에는 배치(batch) 처리되는 복수의 웨이퍼(200)가 수평 자세로 관축 방향으로 다단으로 적재된다. 히터(207)는 처리실(201)에 삽입된 웨이퍼(200)를 소정의 온도로 가열한다.
처리실(201)에는 복수 종류, 여기에서는 2종류의 처리 가스를 공급하는 공급 경로로서의 2계열의 가스 공급관(제1 계열의 가스 공급관(232a1~232a3), 제2 계열의 가스 공급관(232b)이 설치되어 있다. 제1 계열의 가스 공급관(232a1~232a3)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어장치(유량 제어 수단)인 액체 매스 플로우 컨트롤러(2401~2403), 기화 유닛(2421~2423), 및 개폐 밸브인 밸브(243a1~243a3)를 각각 통하여, 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급관(234a1, 234a2, 234a3)이 각각 합류되어 있다. 이 캐리어 가스 공급관(234a1, 234a2, 234a3)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어장치(유량 제어 수단)인 매스 플로우 컨트롤러(241b1~241b3), 및 개폐 밸브인 밸브(243c1~243c3)가 각각 설치되어 있다.
가스 공급관(232a1~232a3)의 선단부에는, 처리실(201)을 구성하고 있는 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에 있어서의 원호상의 공간에, 반응관(203)의 하부보다 상부의 내벽에 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라서, 가스 노즐(233a1~233a3)이 각각 설치되어 있다. 가스 노즐(233a1~233a3)의 선단에는 처리실(201)에 개구한 가스 공급 구멍(248a1~248a3)이 각각 1개씩 설치되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 처리실(201) 내에 설치하는 가스 노즐을 도 5에 나타내는 1개의 다공 가스 노즐(233a)로부터 복수 개(구체적으로는 3개)의 일혈 가스 노즐(233a1~233a3)로 했다.
가스 공급관(232b)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어장치(유량 제어 수단)인 매스 플로우 컨트롤러(241a), 개폐 밸브인 밸브(243b)를 통해, 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급관(234b)이 합류되어 있다. 이 캐리어 가스 공급관(234b)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어장치(유량 제어 수단)인 매스 플로우 컨트롤러(241c), 및 개폐 밸브인 밸브(243d)가 설치되어 있다. 또, 가스 공급관(232b)의 선단부에는, 처리실(201)을 구성하고 있는 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에 있어서의 원호상의 공간에, 반응관(203)의 하부보다 상부의 내벽에 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라서, 가스 노즐(233b)이 설치되고, 가스 노즐(233b)의 측면에는 가스를 공급하는 공급 구멍인 가스 공급 구멍(248b)이 설치되어 있다. 이 가스 공급 구멍(248b)은, 하부에서 상부에 걸쳐서 각각 동일한 개구 면적을 가지며, 또한 같은 개구 피치로 설치되어 있다.
예를 들면 가스 공급관(232a1~232a3)으로부터 공급되는 원료가 액체인 경우, 가스 공급관(232a1~232a3)으로부터는, 액체 매스 플로우 컨트롤러(2401, 2402, 2403), 기화 유닛(2421, 2422, 2423), 및 밸브(243a1, 243a2, 243a3)를 각각 통해서, 캐리어 가스 공급관(234a1, 234a2, 234a3)과 각각 합류하고, 또한 가스 노즐(233a1, 233a2, 233a3)을 각각 통해 처리실(201) 내에 반응 가스가 공급된다. 예를 들면 가스 공급관(232a1~232a3)으로부터 공급되는 원료가 기체인 경우에는, 액체 매스 플로우 컨트롤러(2401, 2402, 2403)를 기체용의 매스 플로우 컨트롤러로 교환하고, 기화 유닛(2421, 2422, 2423)은 불필요해진다. 또, 가스 공급관(232b)으로부터는 매스 플로우 컨트롤러(241a), 밸브(243b)를 통해, 캐리어 가스 공급관(234b)과 합류하고, 또한 가스 노즐(233b)을 통해 처리실(201)에 반응 가스가 공급된다.
또한, 가스 공급관(232a1~232a3)과 캐리어 가스 공급관(234a1~234a3)과의 접속부 부근의 구조는, 도 6의 구성을 가지고 있어도 된다. 도 6의 구성에서는, 가스 공급관(232a1~232a3)과 캐리어 가스 공급관(234a1~234a3)과의 접속부에는 혼합부(300a1~300a3)가 각각 1개씩 설치되어 있다. 혼합부(300a1~300a3)에는 유량 제어부(310a1~310a3)가 각각 1개씩 설치되어 있다. 혼합부(300a1~300a3)에서는, 가스 공급관(232a1~232a3)으로부터 공급되는 액체 원료와, 캐리어 가스 공급관(234a1~234a3)으로부터 공급되는 캐리어 가스가 서로 혼합된다. 그 혼합물은, 유량 제어부(310a1~310a3)에 의해 유량 제어되면서, 기화 유닛(2421~2423)에 각각 공급된다.
기화 유닛(2421~2423)에는 유로(2421a~2423a)가 각각 1개씩 형성되어 있다. 유로(2421a~2423a)의 중도부에는 오리피스 구조가 각각 형성되어 있고, 또 그 대경부에는 히터(2421b~2423b)가 설치되어 있다. 기화 유닛(2421~2423)에 공급된 혼합물은, 유로(2421a~2423a)를 유통하고, 그 도중의 오리스피스에서 압력이 강하하여 소경부로부터 대경부를 향해서 분무된다. 분무된 혼합물은, 히터(2421b~2423b)에 의해 가열되고, 기화 가스로서 기화 유닛(2421~2423)으로부터 유출되고, 그 후 가스 노즐(233a1~233a3)을 각각 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
또, 처리실(201)은, 가스를 배기하는 배기관인 가스 배기관(231)에 의해 밸브(243e)를 통해 배기 장치(배기 수단)인 진공 펌프(246)에 접속되고, 진공 배기되도록 되어 있다. 또한, 이 밸브(243e)는 밸브를 개폐하여 처리실(201)의 진공 배기·진공 배기 정지가 가능하며, 또한 밸브 개방도를 조절하여 압력 조정 가능하게 되어 있는 개폐 밸브이다.
반응관(203) 내의 중앙부에는, 복수 매의 웨이퍼(200)를 다단으로 동일 간격으로 탑재하는 보트(217)가 설치되어 있고, 이 보트(217)는, 도시하지 않은 보트 엘리베이터 기구에 의해 반응관(203)에 출입할 수 있게 되어 있다. 또, 처리의 균일성을 향상하기 위해서 보트(217)를 회전하기 위한 보트 회전 기구(267)가 설치되어 있고, 보트 회전 기구(267)를 구동함으로써, 보트 지지대(218)에 지지된 보트(217)를 회전하도록 되어 있다.
제어부(제어 수단)인 컨트롤러(280)는, 액체 매스 플로우 컨트롤러(2401, 2402, 2403), 매스 플로우 컨트롤러(241a, 241b1, 241b2, 241b3, 241c), 밸 브(243a1, 243a2, 243a3, 243b, 243c1, 243c2, 243c3, 243d, 243e), 히터(207), 진공 펌프(246), 보트 회전 기구(267), 도시하지 않은 보트 승강기구에 접속되어 있고, 액체 매스 플로우 컨트롤러(2401, 2402, 2403), 및 매스 플로우 컨트롤러(241a, 241b1, 241b2, 241b3, 241c)의 유량 조정, 밸브(243a1, 243a2, 243a3, 243b, 243c1, 243c2, 243c3, 243d)의 개폐 동작, 243e의 개폐 및 압력 조정 동작, 히터(207)의 온도 조정, 진공 펌프(246)의 기동·정지, 보트 회전 기구(267)의 회전 속도 조절, 보트 승강 기구의 승강 동작 제어가 행해진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 복수 개의 가스 노즐(233a1~233a3)에 대해서 기화 유닛(2421~2423)을 각각 설치하고, 가스 노즐(233a1~233a3)로부터 공급하는 기화 가스를 독립적으로 개별 제어하는 것으로 했다.
이와 같이, 기화 유닛(2421~2423)을 복수 설치함으로써 처리실(201)에 공급하는 기화 가스의 총량에 대해 1대의 기화 유닛에 의한 기화량을 줄이는 것이 가능하기 때문에, 액체 재료가 열분해하지 않고 잔사가 남지 않는 여유가 있는 기화 온도 범위에서 기화 유닛을 사용할 수 있게 된다. 이로 인해 잔사가 원인인 파티클 막힘에 의한 장치 가동률 저하를 방지할 수 있게 된다.
또, 처리실(201) 내에 설치한 복수 개의 가스 노즐(233a1~233a3)의 각각으로부터 공급되는 기화 가스량을 각 가스 노즐 전용의 기화 유닛에 의한 독립 제어에 의해 컨트롤함으로써, 웨이퍼(200)간에 있어서의 웨이퍼 기판 처리의 균일성을 각 가스 노즐의 공급량 조정에 의해 향상시키는 것이 가능해진다. 또 가스 노즐을 복수 개 가지며, 각 가스 노즐로부터의 공급량을 줄임으로써, 가스 노즐의 내압 저하에 의해 기화 가스의 안정된 상태에서의 웨이퍼(200)에의 공급이 가능해진다. 그 결과, 웨이퍼면 내 균일성도 향상된다.
또, 액체 원료의 일례로서 아민계 액체 재료(TEMAH(tetrakis-ethylmethylamino Hafnium), TEMAZ(tetrakis-ethylmethylamino Zirconium), TDMAT(tetrakis-dimethylamino Titanium) 등)가 사용 가능하며, 이 아민계 액체 재료를 가열하고, 기화·버블링에 의해 성막용 원료로서 처리실(201)에 공급 가능한 구조로 되어 있다. 또한, 이 성막용 원료의 공급에 관해서는, 내압 상승에 의한 기상 상태의 변화가 일어나기 어렵게 하고, 또한 처리실(201)에의 기화 가스 공급 개소를 조절함으로써 기화 가스 농도를 균일하게 유지하는 것으로 웨이퍼(200)간의 막두께 균일성 향상을 실현 가능하게 하기 위해서, 단혈의 가스 노즐(233a1~233a3)을 복수 개 처리실(201) 내에 설치하고 있다.
본 실시예에서 사용되는 상기 아민계 액체 재료는, 증기압이 낮고 저온으로 열분해하기 쉽다는 특성을 가지고 있다. 그 액체 재료를 기상 상태인 채 열분해하지 않는 상태로 웨이퍼(200) 표면까지 도달시키기 위해서는, 가스 노즐 내에서 상태 변화를 방지 또는 억제할 필요가 있다. 이것을 달성하기 위해서는, 가스 노즐 내를 저압으로 하는 것이 보다 유리하다. 가스 노즐 내압은 다공 가스 노즐보다 단혈 가스 노즐 쪽이 낮아지므로, 상기 아민계 액체 재료를 사용하는 경우에는 가스 노즐로서 단혈 가스 노즐(233a1~233a3)을 사용하는 것이 유효하다.
단일의 다공 가스 노즐을 처리실(201) 내에 설치한 경우에는, 처리실(201) 내의 압력이나 온도, 처리실(201)에의 가스 공급량에 의해, 각 구멍끼리에서 가스의 유출량이 변화하여, 각 구멍으로부터 공급되는 가스 공급량을 예상하는 것이 어렵다. 만일, 각 구멍의 가스 공급량을 예상할 수 있었다고 해도, 구멍 지름이 다른 몇 개 종류의 다공 가스 노즐을 이용해 가스 공급량을 조정할 필요가 있고, 가스 공급량의 제어가 어렵다. 이에 대해, 본 실시예와 같이 단혈의 가스 노즐(233a1~233a3)을 복수 개 처리실(201) 내에 설치하면 그런 문제는 없으며, 처리실(201)에의 가스 공급량 제어의 면에 있어서 유효하다.
또, 액체 재료를 포함하는 복수의 성막용 원료를 교대로 처리실(201)에 공급하고, 또한 그 사이에 불활성 가스에 의한 퍼지가 가능한 구조로 되어 있다. 이 경우, 단일의 다공 가스 노즐에 비해 복수의 단혈 가스 노즐(233a1~233a3)을 이용함으로써 기화 가스 공급량을 분산하는 것으로 내압 저하를 실현하고, 액체 재료를 가열하고, 기화·버블링에 의해 성막용 원료로 한 재료를 안정된 상태로 처리실(201) 내에 공급 가능한 구조로 되어 있다.
다음에, ALD법을 이용한 성막 처리예에 대해서, 반도체 디바이스의 제조 공정의 하나인, TEMAH 및 O3를 이용해 HfO2막을 성막하는 예를 기본으로 설명한다. 또한, 이하의 성막 처리예는 기판 처리 방법의 일례이다.
CVD(Chemical Vapor Deposition)법의 하나인 ALD(Atomic Layer Deposition)법은, 어느 성막 조건(온도, 시간 등)하에서, 성막에 이용하는 적어도 2종류의 원료가 되는 반응성 가스를 1종류씩 교대로 기판상에 공급하고, 1원자 단위로 기판상에 흡착시키고, 표면 반응을 이용해 성막을 행하는 수법이다. 이때, 막두께의 제 어는 반응성 가스를 공급하는 사이클 수로 행한다(예를 들면, 성막 속도가 1Å/사이클로 하면, 20Å의 막을 형성하는 경우, 20사이클 행한다).
ALD법에서는, 예를 들면 HfO2막 형성의 경우, TEMAH(Hf[NCH3C2H5]4, 테트라키스 메틸 에틸 아미노 하프늄)와 O3(오존)를 이용해 180~250℃의 저온으로 고품질의 성막이 가능하다.
우선, 상술한 바와 같이 웨이퍼(200)를 보트(217)에 장전하고, 처리실(201)에 반입한다. 보트(217)를 처리실(201)에 반입 후, 후술하는 3개의 스텝을 차례차례 실행한다.
(스텝 1)
가스 공급관(232a1, 232a2, 232a3)에 TEMAH, 캐리어 가스 공급관(234a)에 캐리어 가스(N2)를 흘린다. 가스 공급관(232a1, 232a2, 232a3)의 밸브(243a1, 243a2, 243a3), 캐리어 가스 공급관(234a1, 234a2, 234a3)의 밸브(243c1, 243c2, 243c3), 및 가스 배기관(231)의 밸브(243e)를 모두 연다. 캐리어 가스는, 캐리어 가스 공급관(234a1, 234a2, 234a3)으로부터 흘러, 매스 플로우 컨트롤러(241b1, 241b2, 241b3)에 의해 유량 조정된다. TEMAH는, 가스 공급관(232a1, 232a2, 232a3)으로부터 흘러, 액체 매스 플로우 컨트롤러(2401, 2402, 2403)에 의해 유량 조정되고, 기화 유닛(2421, 2422, 2423)에 의해 기화되고, 유량 조정된 캐리어 가스를 혼합하고, 가스 노즐(233a1, 233a2, 233a3)의 가스 공급 구멍(248a1, 248a2, 248a3)으로부터 처리실(201) 내에 공급되면서 가스 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 밸브(243e)를 적정하게 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 소정의 압력으로 유지한다. 액체 매스 플로우 컨트롤러(240)로 제어하는 TEMAH의 공급량은 0.01~0.1g／min이다. TEMAH 가스에 웨이퍼(200)를 쬐는 시간은 30~180초간이다. 이때 히터(207) 온도는 웨이퍼의 온도가 180~250℃의 범위 내의 소정의 값이 되도록 설정해 둔다.
TEMAH를 처리실(201) 내에 공급하는 것으로, 웨이퍼(200) 상의 하지막 등의 표면 부분과 표면 반응(화학 흡착)한다.
(스텝 2)
가스 공급관(232a1, 232a2, 232a3)의 밸브(243a1, 243a2, 243a3a)를 닫고, TEMAH의 공급을 정지한다. 이때 가스 배기관(231)의 밸브(243e)는 개방으로 하고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 20Pa 이하가 될 때까지 배기하고, 잔류 TEMAH 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때 N2 등의 불활성 가스를 처리실(201) 내에 공급하면, 잔류 TEMAH 가스를 배제하는 효과가 더 높아진다.
(스텝 3)
가스 공급관(232b)에 O3, 캐리어 가스 공급관(234b)에 캐리어 가스(N2)를 흘린다. 가스 공급관(232b)의 밸브(243b), 캐리어 가스 공급관(234b)의 밸브(243d)를 모두 연다. 캐리어 가스는, 캐리어 가스 공급관(234b)으로부터 흐르고, 매스 플로우 컨트롤러(241b)에 의해 유량 조정된다. O3는 가스 공급관(232b)으로부터 흐르고, 매스 플로우 컨트롤러에 의해 유량 조정되고, 유량 조정된 캐리어 가스를 혼합하고, 가스 노즐(233b)의 가스 공급 구멍(248b)으로부터 처리실(201) 내에 공급되면서 가스 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 밸브(243e)를 적정하게 조정해 처리실(201) 내의 압력을 소정의 압력으로 유지한다. O3에 웨이퍼(200)를 쬐는 시간은 10~120초간이다. 이때의 웨이퍼의 온도가, 스텝 1의 TEMAH 가스의 공급시와 같이 180~250℃의 범위 내의 소정의 온도가 되도록 히터(207)를 설정한다. O3의 공급에 의해, 웨이퍼(200)의 표면에 화학 흡착된 TEMAH와 O3가 표면 반응하여, 웨이퍼(200) 상에 HfO2막이 성막된다.
성막 후, 가스 공급관(232b)의 밸브(243b) 및, 캐리어 가스 공급관(234b)의 제4 밸브(243d)를 닫고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 잔류하는 O3의 성막에 기여한 후의 가스를 배제한다. 이때, N2 등의 불활성 가스를 반응관(203) 내에 공급하면, 잔류하는 O3의 성막에 기여한 후의 가스를 처리실(201)로부터 배제하는 효과가 더 높아진다.
또, 상술한 스텝 1~3을 1사이클로 하고, 이 사이클을 여러 차례 반복함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정의 막두께의 HfO2막을 성막할 수 있다.
이상의 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 복수 대의 기화 유닛(2421~2423)을 설치하고 있기 때문에, 1대의 기화 유닛을 설치하는 경우와 비교하여, 처리실(201)에 공급하는 기화 가스의 총량에 대한 기화 유닛 1대 당의 기화량이 감소한다. 그때문에 기화 유닛(2421~2423)의 기화 온도를 강하시키는 것이 가능해지고, 액체 원료의 기화 온도를 열분해 온도보다 낮게 할 수 있다. 이 경우, 액체 원료의 열분해에 의한 잔사의 발생과 이것에 기인하는 파티클 발생이나 가스 노즐부 막힘을 미연에 회피할 수 있어, 결과적으로 기화 유닛(2421~2423)을 안정되게 가동시킬 수 있다.
즉, 본 실시예의 비교예로서 1대의 기화 유닛을 설치한 경우, 액체 원료의 기화량을 증가시킬 때는 기화 온도를 상승시키면 되지만, 그때 액체 원료가 열에 의해 자기 분해하고, 기화 유닛 내에 잔사가 발생한다. 그리고 잔사가 기화 유닛 내에 부착하면, 그 영향으로 기화 스페이스의 온도가 내려가고, 액체 원료의 기화량이 불충분하게 된다. 이에 대해, 본 실시예에서는, 액체 원료의 기화 온도를 열분해 온도보다 낮게 하는 것이 가능하므로, 잔사의 발생이나 액체 원료의 기화량이 불충분하게 되는 사태를 회피할 수 있다.
또한, 상기 비교예에서는, 액체 원료의 기화량을 증가시키는 수법으로서, 액체 원료의 기화 온도의 상승 대신, 기화 가스의 공급 시간을 연장시키는 것도 가능하지만, 스루풋의 저하를 초래할 가능성이 있고, 액체 원료의 기화량을 증가시키는데 있어서는, 액체 원료의 기화 온도를 상승시키는 편이 유효하다.
또, 본 실시예의 다른 비교예로서, 기화 유닛에의 액체 원료의 공급량을 증가시키면, 액체 원료의 기화가 불충분하게 되어 바람직하지 않다. 또한 다른 비교예로서, 액체 원료의 기화량을 증가시키기 위해 기화 유닛 내의 기화 스페이스를 확대(기화 유닛을 대형화)하면, 기화 스페이스 자체를 기화 온도 이상으로 할 필요가 있어 바람직하지 않다. 예를 들면, 기화 스페이스의 내부를 원하는 온도(예를 들면, 기화 온도보다 높고 열분해 온도보다 낮은 온도)로 하면, 기화 스페이스의 외부를 열분해 온도 이상으로 할 필요가 있고, 이 경우에 액체 원료의 열분해를 초래할 가능성이 있으므로, 기화 유닛을 대형화하는 것은 바람직하지 않다.
이상의 내용을 가미하면, 본 실시예는, 온도를 상승시키면 열분해하기 쉬운 액체 원료를 사용하는 경우에 유효하고, 특히 기화 온도와 열분해 온도가 유사한(기화 온도와 열분해 온도와의 온도차가 작은) 액체 원료를 사용하는 경우에 유효하다.
여기에서, 액체 원료의 구체예로서 TEMAH, TEMAZ를 사용한 경우의 본 실시예의 유효성에 대해 설명한다. TEMAH, TEMAZ의 증기압 곡선은 개략적으로 도 7에서 나타난다. TEMAH(도 7 중 실선부), TEMAZ(도 7 중 일점 쇄선부)의 열분해 온도는 약 140℃이며, 기본적으로는 압력에 의존하지 않는다. TEMAH, TEMAZ를 기화시킬 때, 기화 유닛의 설정 온도(1대의 기화 유닛으로 액체 원료의 기화량을 증가시키려고 했을 때의 기화 스페이스(도 6 중 확대도 참조) 내의 설정 온도)는 약 150℃가 된다.
이러한 상황에 있어서, 1대의 기화 유닛을 설치해 액체 원료를 기화시킨 경우에는, 기화 유닛의 설정 온도가 액체 원료의 열분해 온도보다 높기 때문에, 액체 원료가 열분해할 가능성이 있다. 이에 대해, 본 실시예와 같이, 복수 대의 기화 유닛(2421~2423)을 설치해 액체 원료를 기화시키는 경우에는, 기화 유닛 1대 당의 기화량이 감소하기 때문에, 기화 유닛의 설정 온도를 약 150℃로부터 약 130℃까지 강하시키는 것이 가능하고, 기화 유닛(2421~2423)의 설정 온도를 액체 원료의 열분해 온도보다 낮게 할 수 있다. 그 결과, 액체 원료의 열분해에 의한 잔사의 발생을 미연에 회피할 수 있어 기화 유닛(2421~2423)을 안정되게 가동시킬 수 있다.
또, 처리실(201) 내의 압력이 50~100Pa(≒0.4~0.8 Torr)일 때(웨이퍼(200)의 처리 중 등), 기화 유닛의 가스 유출구측(하류측)의 압력은 10~20 Torr 정도가 되지만, 기화 유닛(2421~2423)의 설정 온도를 약 130℃까지 강하시키는 것이 가능하면, TEMAH, TEMAZ는 도 7에 나타내는 바와 같이 기상 상태가 유지되고, 액체 원료의 재액화도 미연에 회피할 수 있다.
이상의 TEMAH, TEMAZ에 대해, 그 비교예로서, TDMAS(Tris(dimethylamino) silane)를 사용한 경우에 대해 설명하면, TDMAS의 증기압 곡선은 개략적으로 도 8에서 나타난다. TDMAS의 열분해 온도는 약 500℃인데 반해, 액체 원료의 기화 온도는 약 30℃이다(기화 유닛의 하류측의 압력이 10 Torr인 경우). 이 경우, 액체 원료의 분해 온도와 기화 온도가 크게 차이 나고, 액체 원료의 기화 온도가 분해 온도를 웃돌아 잔사가 발생한다는 상황은 생각할 수 없다. 따라서, 본 실시예는 액체 원료로서 기화 온도와 열분해 온도의 온도 차가 작은 원료를 이용했을 때에 유효하고, 그러한 액체 원료는, 바람직하게는, 기화 온도가 열분해 온도보다 낮고, 기화 유닛(2421~2423)의 가스 유출구측(하류측)의 압력이 20 Torr 이하일 때에 기화 온도와 열분해 온도의 차이가 50℃ 이내이다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 기화 유닛(2421~2423)마다 기화 가스의 공급량을 개별 제어하고 있기 때문에, 처리실(201)에 공급하는 기화 가스 전체의 공급량을 용이하게 조정할 수 있고, 결과적으로 웨이퍼(200) 간의 면내 균일성을 실현할 수 있다. 또, 단일의 다공 가스 노즐 대신에 복수 개의 단혈 가스 노즐(233a1~233a3)을 설치하고 있기 때문에, 처리실(201)에 공급하는 기화 가스의 공급량을 분산시키는 것이 가능(가스 노즐 1개 당의 기화 가스의 공급량을 감소시키는 것이 가능)하며, 가스 노즐 1개 당의 내압을 저하시킬 수 있다. 이 경우, 기화 가스를 기상 상태인 채 안정된 상태로 처리실(201)의 웨이퍼(200)에 공급할 수 있고, 결과적으로 웨이퍼(200) 간의 면내 균일성을 실현할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명했지만, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리실과,
상기 기판을 가열하는 가열 수단과,
상기 처리실 내에 원하는 처리 가스를 공급하는 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기계와,
제어부를 구비하고,
상기 가스 공급계는,
상온 상압에서 액체인 1개의 원료를 기화시킨 가스를 상기 처리실의 각각에 다른 위치에 공급하는 복수의 가스 노즐과,
상기 복수의 가스 노즐의 각각에 연통되는, 상기 원료를 기화하는 복수의 기화 유닛을 포함하고,
상기 복수의 기화 유닛은 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 기화량이 제어되는 기판 처리 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 원료는, 기화 온도가 열분해 온도보다 낮고, 압력이 20 Torr 이하일 때에 상기 기화 온도와 상기 열분해 온도의 차이가 50℃ 이내이다.
더 바람직하게는, 상기 원료는 TEMAH이거나, TEMAZ이다.
또, 바람직하게는, 상기 가스 노즐에는 상기 처리실에 개구한 구멍이 1개 설치되어 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리실과,
상기 기판을 가열하는 가열 수단과,
상기 처리실 내에 원하는 처리 가스를 공급하는 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기계와,
제어부를 구비하고,
상기 가스 공급계는,
상온 상압에서 액체인 1개의 원료를 기화시킨 가스를 상기 처리실의 각각에 다른 위치에 공급하는 복수의 가스 노즐과,
상기 복수의 가스 노즐의 각각에 연통되는, 상기 원료를 기화하는 복수의 기화 유닛을 포함하고,
상기 복수의 기화 유닛은 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 기화량이 제어되는 기판 처리 장치를 이용해 상기 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서,
상기 복수의 기화 유닛에 의한 상기 원료의 기화량을 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 제어하면서, 상기 복수의 가스 노즐로부터 상기 원료의 기화 가스를 상기 처리실의 각각에 다른 위치에 공급하고, 상기 기판을 처리하는 공정을 갖는 기판 처리 방법이 제공된다.
이상, 여러 가지의 전형적인 실시 형태를 나타내고 또한 설명하였지만, 본 발명은 그러한 실시예 및 실시 형태에 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 범위는, 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예의 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예의 기판 처리 장치의 반응로를 설명하기 위한 개략 종단면도.
도 3은 도 2의 A－A선 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예의 기판 처리 장치의 처리실 내 가스 노즐과 공급계(기화 유닛)를 설명하기 위한 구성도.
도 5는 종래의 기판 처리 장치의 처리실 내 가스 노즐과 공급계(기화 유닛)를 설명하기 위한 구성도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용되는 기화 유닛과 거기에 부수하는 부재의 구조를 설명하기 위한 개략도.
도 7은 TEMAH, TEMAZ의 증기압 곡선을 개략적으로 나타내는 도면.
도 8은 TDMAS의 증기압 곡선을 개략적으로 나타내는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
200 웨이퍼 201 처리실
202 처리로 203 반응관
207, 2421b, 2422b, 2423b 히터 209 매니폴드
217 보트 218 보트 지지대
219 씰 캡 220 O링
231 가스 배기관 232a 제1 가스 공급관
232a1, 232a2, 232a3, 232b 가스 공급관
233a, 233a1, 233a2, 233a3, 233b 가스 노즐
234a1, 234a2, 234a3, 234b 캐리어 가스 공급관
240, 2401, 2402, 2403 액체 매스 플로우 컨트롤러
241a, 241b, 241c 매스 플로우 컨트롤러
242, 2421, 2422, 2423 기화 유닛 2421a, 2422a, 2423a 유로
243a, 243a1, 243a2, 243a3, 243b, 243c, 243d, 243e 밸브
246 진공 펌프
248a1, 248a2, 248a3, 248b 가스 공급 구멍
267 보트 회전 기구 300a1, 300a2, 300a3 혼합부
310a1, 310a2, 310a3 유량 제어부
Claims (6)
- 복수의 기판을 적층하여 수용하는 처리실과,상기 기판을 가열하는 가열 수단과,상기 처리실 내에 원하는 복수의 처리 가스를 공급하는 가스 공급계와,상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기계와,제어부를 구비하고,상기 가스 공급계는,상기 기판의 적층 방향으로 연장되며, 상기 기판의 적층 방향을 따라 복수의 가스 공급 구멍을 가지고, 적어도 1개의 처리 가스를 상기 처리실 내에 공급하는 다공 가스 노즐과,상기 기판의 적층 방향으로 연장되며, 선단에는 상기 처리실 내의 각각 다른 위치에 개구한 구멍이 1개 설치되고, 상온 상압에서 액체인 1개의 액체 원료를 기화시킨 가스를 상기 처리실의 각각에 다른 위치에 공급하는 복수의 단공 가스 노즐과,상기 복수의 단공 가스 노즐의 각각에 연통되는, 상기 액체 원료를 기화하는 복수의 기화 유닛을 포함하고,상기 복수의 기화 유닛은 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 기화량이 제어되는 기판 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 원료는, 기화 온도가 열분해 온도보다 낮고, 압력이 20 Torr 이하일 때에 상기 기화 온도와 상기 열분해 온도의 차이가 50℃ 이내인 기판 처리 장치.
- 청구항 2에 있어서,상기 원료는 TEMAH인 기판 처리 장치.
- 청구항 2에 있어서,상기 원료는 TEMAZ인 기판 처리 장치.
- 복수의 기판을 적층하여 수용하는 처리실과,상기 기판을 가열하는 가열 수단과,상기 처리실 내에 원하는 복수의 처리 가스를 공급하는 가스 공급계와,상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기계와,제어부를 구비하고,상기 가스 공급계는,상기 기판의 적층 방향으로 연장되며, 상기 기판의 적층 방향을 따라 복수의 가스 공급 구멍을 가지고, 적어도 1개의 처리 가스를 상기 처리실 내에 공급하는 다공 가스 노즐과,상기 기판의 적층 방향으로 연장되며, 선단에는 상기 처리실 내의 각각 다른 위치에 개구한 구멍이 1개 설치되고, 상온 상압에서 액체인 1개의 액체 원료를 기화시킨 가스를 상기 처리실의 각각에 다른 위치에 공급하는 복수의 단공 가스 노즐과,상기 복수의 단공 가스 노즐의 각각에 연통되는, 상기 액체 원료를 기화하는 복수의 기화 유닛을 포함하고,상기 복수의 기화 유닛은 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 기화량이 제어되는 기판 처리 장치를 이용하여 상기 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서,상기 복수의 기화 유닛에 의한 상기 원료의 기화량을 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 제어하면서, 상기 복수의 가스 노즐로부터 상기 원료의 기화 가스를 상기 처리실의 각각 다른 위치에 공급하고, 상기 기판을 처리하는 공정을 갖는 기판 처리 방법.
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