KR101403981B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 Download PDF

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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

기판 상에 성막하는 박막의 막 두께 면내 분포를 균일화한다.
기판을 수용하는 처리실; 상기 처리실 내에 개구되는 제1 가스 공급공을 가지며 상기 처리실에 제1 처리 가스를 공급하는 제1 가스 공급계; 상기 처리실 내에 개구(開口)되는 제2 가스 공급공을 가지며 상기 처리실에 제2 처리 가스를 공급하는 제2 가스 공급계; 및 상기 처리실 내에 개구되는 촉매 공급공을 가지며 상기 처리실에 촉매를 공급하는 촉매 공급계;를 포함하고, 상기 처리실에 상기 기판이 수용된 상태에서 상기 처리실을 평면시(平面視)하였을 때, 상기 기판의 중심과 상기 제1 가스 공급공을 연결하는 제1 가상선으로부터 상기 기판의 중심과 상기 촉매 공급공을 연결하는 제2 가상선까지의 시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도이고, 상기 기판의 중심과 상기 제2 가스 공급공을 연결하는 제3 가상선으로부터 상기 제2 가상선까지의 반시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도인 기판 처리 장치가 제공된다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND NON-TRANSITORY COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM}
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
실리콘 산화막(SiO2막)이나 실리콘 질화막(Si3N4막) 등의 박막을 기판 상에 저온으로 성막하는 수법으로서 처리 가스[실리콘(Si) 함유 가스 등]와 반응 가스[산소(O) 함유 가스나 질소(N) 함유 가스 등]를 처리실 내에 교호(交互) 공급하는 방법이 있다. 그 때 촉매도 처리실 내에 공급하는 것에 의해 200℃ 이하에서의 저온 성막을 하는 방법이 있다.
특허문헌 1에는 대표적인 박막의 예로서 SiO2막의 성막 시퀀스가 개시된다. 이 성막 시퀀스에서는 처리실 내에 수용된 기판에 대하여 Si 함유 가스와 촉매를 공급하고, 다음으로 처리실 내에 잔류한 Si 함유 가스를 제거한 후, 기판에 대하여 O 함유 가스와 촉매를 공급하고, 또한 처리실 내에 잔류한 O 함유 가스를 제거하는 것에 의해 기판 상에 SiO2막을 성막한다. 그리고 이 성막 시퀀스를 1사이클로 하여 소정 횟수 반복하는 것에 의해 원하는 막 두께의 SiO2막을 얻을 수 있다.
1. 일본 특개 2010-219500호 공보
하지만 전술한 바와 같이 하여 SiO2막을 기판 상에 성막한 경우, 기판 외주부가 중심부와 비교해서 두꺼운 막 두께 분포가 되어버린다는 문제가 있었다. 이와 같은 막 두께 분포가 되는 성막 조건으로 패턴 부착 기판 상에 박막을 성막하면 기판 외주부로부터 중심부에 걸쳐서의 막 두께의 경사가 로딩 효과에 의해 더욱 급준(急峻)해져 패턴 부착 기판 상에서의 막 두께 면내(面內) 분포가 대폭 악화된다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 기판 상에 성막하는 박막의 막 두께 면내 분포를 균일화하는 것이 가능한 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 기판을 수용하는 처리실; 상기 처리실 내에 개구되는 제1 가스 공급공을 가지며 상기 처리실에 제1 처리 가스를 공급하는 제1 가스 공급계; 상기 처리실 내에 개구(開口)되는 제2 가스 공급공을 가지며 상기 처리실에 제2 처리 가스를 공급하는 제2 가스 공급계; 및 상기 처리실 내에 개구되는 촉매 공급공을 가지며 상기 처리실에 촉매를 공급하는 촉매 공급계;를 포함하고, 상기 처리실에 상기 기판이 수용된 상태에서 상기 처리실을 평면시(平面視)하였을 때, 상기 기판의 중심과 상기 제1 가스 공급공을 연결하는 제1 가상선으로부터 상기 기판의 중심과 상기 촉매 공급공을 연결하는 제2 가상선까지의 시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도이고, 상기 기판의 중심과 상기 제2 가스 공급공을 연결하는 제3 가상선으로부터 상기 제2 가상선까지의 반시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도인 기판 처리 장치가 제공된다.
또한 본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판이 수용된 처리실에 제1 처리 가스 공급계에 설치된 제1 가스 공급공으로부터 제1 처리 가스를 공급하면서, 상기 처리실을 평면시하였을 때에 상기 기판의 중심과 상기 제1 가스 공급공을 연결하는 제1 가상선으로부터 상기 기판의 중심과 촉매 공급공을 연결하는 제2 가상선까지의 시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도가 되도록 그리고 상기 기판의 중심과 상기 제2 가스 공급공을 연결하는 제3 가상선으로부터 상기 제2 가상선까지의 반시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도가 되도록 배치된 촉매 공급계에 설치된 상기 촉매 공급공으로부터 촉매를 공급하는 제1 공정; 및 상기 처리실에 제2 처리 가스 공급계에 설치된 제2 가스 공급공으로부터 제2 처리 가스를 공급하면서 상기 촉매 공급공으로부터 상기 촉매를 공급하는 제2 공정;을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
또한 본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판 처리 장치의 처리실 내의 기판에 제1 처리 가스 공급계에 설치된 제1 가스 공급공으로부터 제1 처리 가스를 공급하면서, 상기 처리실을 평면시하였을 때에 상기 기판의 중심과 상기 제1 가스 공급공을 연결하는 제1 가상선으로부터 상기 기판의 중심과 촉매 공급공을 연결하는 제2 가상선까지의 시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도가 되도록 그리고 상기 기판의 중심과 상기 제2 가스 공급공을 연결하는 제3 가상선으로부터 상기 제2 가상선까지의 반시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5°이하의 범위 내의 각도가 되도록 배치된 촉매 공급계에 설치된 상기 촉매 공급공으로부터 촉매를 공급하는 순서; 및 상기 처리실에 제2 처리 가스 공급계에 설치된 제2 가스 공급공으로부터 제2 처리 가스를 공급하면서 상기 촉매 공급공으로부터 상기 촉매를 공급하는 순서;를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면 기판 상에 성막하는 박막의 막 두께 면내 분포를 균일화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 처리로의 일 예와 이에 부수(付隨)되는 부재의 개략 구성도이며, 특히 처리로 부분을 종단면(縱斷面)으로 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시하는 처리로의 A-A선 단면도.
도 3은 도 1에 도시하는 처리로의 A-A선 단면도의 변형예.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 형태의 기판 처리 장치에서 바람직하게 이용되는 컨트롤러와 상기 컨트롤러에 의해 제어되는 각 부재를 설명하기 위한 블록도.
도 5는 본 실시 형태에서의 성막 시퀀스를 도시하는 도면.
도 6은 본 실시 형태에서의 성막 타이밍을 도시하는 도면.
도 7a 및 도 7b는 촉매로서 피리딘을 이용한 경우의 성막 모델을 도시하는 도면.
도 8a 내지 도 8c는 실시예1에 따른 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면.
도 9a 내지 도 9c는 실시예1에 따른 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관(相關) 그래프로 도시하는 도면.
도 10a 내지 도 10c는 실시예2에 따른 실리콘 산화막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면.
도 11a 내지 도 11c는 실시예2에 따른 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 도시하는 도면.
도 12a 내지 도 12c는 비교예1에 따른 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면.
도 13a 내지 도 13c는 비교예1에 따른 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 도시하는 도면.
도 14는 종래의 가스 공급 수단으로서의 각 노즐의 배치 관계를 노(爐) 내의 상면도로 도시한 도면.
도 15는 면내 균일성의 각 노즐의 배치 관계 의존성을 도시하는 도면.
[발명자 등이 얻은 지견]
발명자 등은 예의 연구한 결과, 전술한 바와 같이 막 두께 면내 분포가 불균일해지는 원인은 가스 공급계에 포함되는 각 노즐의 배치 관계에 의한 것이라고 구명(究明)하였다. 일반적으로 기판 상에 막을 형성하는 성막 시퀀스를 실시할 때에 이용되는 가스 공급계에 포함되는 각 노즐의 배치 관계를 기판 처리 장치의 처리로 상면도로 도 14에 도시한다.
도 14는 히터(207)를 외주에 포함하는 반응관(203)의 내부에 형성된 처리실(201) 내에 기판으로서의 웨이퍼(200)가 재치(載置)되고, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에 형성되는 공간에 처리 가스를 공급하는 노즐(910, 920, 930)이 서로 근접해서 설치된다. 각 노즐(910, 920, 930)에는 처리 가스를 처리실(201) 내에 공급하는 가스 공급공(1010, 1020, 1030)이 설치되고, 반응관(203)에는 처리실(201) 내를 배기하는 배기관(231)이 접속된다. 여기서 웨이퍼(200)에 형성하는 막으로서 예컨대 SiO2막을 적용하는 경우, 노즐(910)로부터 Si 함유 가스를 공급하고, 노즐(920)로부터 O 함유 가스를 공급하고, 노즐(930)로부터 촉매를 공급하는 것으로 한다.
발명자 등은 도 15에 도시하는 바와 같이 면내 균일성의 각 노즐의 배치 관계 의존성을 조사하여 기판 외주부가 중심부와 비교해서 두꺼운 막 두께 분포[요(凹) 형상]가 되기 쉬운 원인은 이와 같은 노즐 배치로는 Si 함유 가스와 촉매 및 O 함유 가스와 촉매가 각각 거의 같은 위치로부터 공급되기 때문에 노즐 근방에 SiO2막이 형성되기 쉬운 것이 원인이라는 것을 발견하였다. 도 15는 베어 기판(패턴이 형성되지 않은 기판) 상에 Si 함유 가스, O 함유 가스, 촉매를 이용하여 SiO2막을 형성한 것을 도시하는 도면이며, 처리실(201)을 평면시하였을 때에 중심점(O)과 가스 공급공(1010)을 연결하는 제1 가상선(L1)과, 처리실(201)을 평면시(平面視)하였을 때에 중심점(O)과 가스 공급공(1030)을 연결하는 제2 가상선(L2)을 이루는 시계 회전 방향의 각도(θ1)를 13.5°, 63.5°, 296.5°, 351.5°로 바꾼 경우의 각각의 면내 균일성을 도시한다.
도 15로부터 각도(θ1)가 13.5°의 경우의 면내 균일성은 -0.65%, 63.5°의 경우의 면내 균일성은 0.61°, 296.5°의 경우의 면내 균일성은 0.61%, 351.5°의 경우의 면내 균일성은 -0.69%라는 결과를 얻을 수 있었다. 이와 같이 Si 함유 가스와 촉매가 각도(θ1)가 13.5° 미만 또는 296.5°보다 큰 값이 될 수 있는 위치 관계로부터 공급된 경우에 기판 외주부가 중심부와 비교해서 두꺼운 막 두께(요 형상)가 된다는 것을 알았다. 즉 Si 함유 가스와 촉매가 각도(θ1)가 13.5° 미만 또는 296.5°보다 큰 값이 될 수 있는 위치 관계로부터 공급된 경우에는 Si 함유 가스와 촉매가 거의 같은 위치로부터 공급되기 때문에 노즐 근방에 Si층이 형성되기 쉽다는 것을 알았다. 따라서 각 노즐이 이와 같은 위치 관계에 있는 경우에는 SiO2막을 형성한 경우에 기판 외주부가 중심부와 비교해서 두꺼운 막 두께(요 형상)가 된다고 생각된다.
한편 Si 함유 가스와 촉매가 각도(θ1)가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 값이 될 수 있는 위치 관계로부터 공급된 경우에는 기판 외주부가 중심부와 비교해서 얇은 막 두께[철(凸) 형상]가 된다는 것이 구명되었다. 즉 Si 함유 가스와 촉매가 각도(θ1)가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 값이 될 수 있는 위치 관계로부터 공급된 경우에는 Si 함유 가스와 촉매가 이간된 위치로부터 공급되기 때문에 노즐 근방에 Si층이 형성되기 어렵다는 것을 알았다. 따라서 각 노즐이 이와 같은 위치 관계에 있는 경우에는 SiO2막을 형성한 경우에 기판 외주부가 중심부와 비교해서 얇은 막 두께(철 형상)가 된다고 생각된다. 일반적으로 패턴 부착 기판 상에 막을 형성하는 경우에는 패턴 표면적(表面積) 증가에 의한 로딩 효과의 영향을 받기 때문에 베어 기판에서의 막 두께 분포는 철 형상이 되는 것이 바람직하다. 베어 기판에서의 막 두께 분포가 철 형상이라면 같은 수법에 의해 패턴 부착 기판 상에 성막하였을 때, 로딩 효과에 의해 균일한 막 두께 분포를 얻을 수 있다.
이하, 첨부의 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 처리로의 구성에 대하여 설명한다. 본 발명을 실시하기 위한 형태에서 기판 처리 장치는 일 예로서 반도체 장치(IC)의 제조 방법에서의 처리 공정을 실시하는 반도체 제조 장치로서 구성된다. 또한 이하의 설명에서는 기판 처리 장치로서 기판에 산화, 확산 처리나 CVD처리 등을 수행하는 종형(縱型)의 장치를 적용한 경우에 대하여 설명한다. 또한 본 발명은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 한정되지 않고, 매엽식(枚葉式), Hot Wall형, Cold Wall형의 처리로를 포함하는 기판 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또한 도면 중에 동일하거나 또는 대응하는 기능을 가지는 부재(구성 요소)에는 같은 부호를 첨부하여 적절히 설명을 생략한다. 또한 이하에서 설명하는 경우에 이용하는 「상」 및 「하」라는 용어는 편의적으로 이용하는 것이며, 방향에 구속되지 않는다.
[처리로 구성]
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 처리로의 일 예와 이에 부수되는 부재의 개략 구성도이며, 특히 처리로 부분을 종단면으로 도시하는 도면이며, 도 2는 도 1에 도시하는 처리로의 A-A선 단면도다. 도 3은 도 1에 도시하는 처리로의 A-A선 단면도의 변형예다.
(반응관)
도 1∼도 3에 도시하는 바와 같이 처리로(202)는 중심선이 수직이 되도록 종(縱)방향으로 배치된 광체(筐體)(도시되지 않음)에 의해 고정적으로 지지된 반응관(203)을 구비한다. 반응관(203)은 석영(SiO2)이나 탄화규소(SiC) 등의 내열성이 높은 재료에 의해 원통 형상으로 성형된다.
반응관(203)의 하단에는 기밀 부재인 O링(220)을 개재하여 스텐레스 등으로 구성된 매니폴드(209)가 설치된다. 매니폴드(209)의 하단 개구는 O링(220)을 개재하여 개체(蓋體)로서의 씰 캡(219)에 의해 기밀하게 폐색(閉塞)된다. 씰 캡(219)은 예컨대 스텐레스 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성된다. 처리로(202)에서는 적어도 반응관(203), 매니폴드(209) 및 씰 캡(219)에 의해 처리실(201)이 형성된다.
(기판 보지구)
씰 캡(219)에는 보트(217)를 지지하는 보트 지지대(218)가 설치된다. 보트 지지대(218)는 예컨대 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 구성되고, 보트를 지지하는 지지체로서 기능하는 것과 함께 단열부로 되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이 보트(217)는 보트 지지대(218)에 고정된 저판(底板)(도시되지 않음)과 그 상방(上方)에 배치된 천판(天板)(도시되지 않음)을 포함하고, 저판(도시되지 않음)과 천판(도시되지 않음), 사이에 복수 개의 지주(支柱)(도시되지 않음)가 가설된 구성을 포함한다. 보트(217)에는 복수 매(예컨대 50∼150매 정도)의 기판의 일 예인 웨이퍼(200)가 보지(保持)된다. 웨이퍼(200)는 실리콘 등으로 구성된다. 복수 매의 웨이퍼(200)는 서로 일정한 간격을 두면서 그 중심을 맞춰서 수직 방향에 정렬시켜 수평 자세를 보지한 상태에서 보트(217)의 지주(도시되지 않음)에 지지된다.
이상의 처리로(202)에서는 뱃치(batch) 처리되는 복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 대하여 다단으로 적층된 상태에서 보트(217)가 보트 지지대(218)에 의해 지지되면서 보트 엘리베이터(115)에 의해 처리실(201)에 승강(昇降)(반입, 반출)할 수 있다. 보트(217)를 지지하는 보트 지지대(218)의 하단부(下端部)에는 처리의 균일성을 향상하기 위하여 보트(217)를 회전시키는 보트 회전 기구(267)가 설치된다. 보트 회전 기구(267)의 회전축(255)은 씰 캡을 관통하여 보트(217)에 접속되고, 보트 회전 기구(267)를 구동시키는 것에 의해 보트 지지대(218)에 지지된 보트(217)를 회전시킬 수 있고, 또한 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성된다.
보트 회전 기구(267) 및 보트 엘리베이터(115)에는 구동 제어부(도시되지 않음)가 전기적으로 접속된다. 구동 제어부(도시되지 않음)는 보트 회전 기구(267) 및 보트 엘리베이터(115)가 원하는 타이밍에 원하는 동작을 하도록 제어하도록 구성된다.
(가열 유닛)
처리로(202)에는 웨이퍼(200)를 가열하기 위한 히터(207)가 반응로(203)를 포위하도록 설치된다. 히터(207)는 상방이 폐색된 원통 형상의 단열 부재와 복수 개의 히터 소선(素線)을 구비하고, 단열 부재에 대하여 히터 소선이 설치된 구성을 포함한다. 반응관(203) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되고, 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태를 조정하는 것에 의해 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록 구성된다. 온도 센서(263)는 노즐(410, 420, 430)과 마찬가지로 L자형으로 구성되고, 반응관(203)의 내벽을 따라 설치된다. 주로 히터(207), 온도 센서(263)에 의해 가열 유닛(가열계)이 구성된다.
(배기 유닛)
처리실(201)에는 상기 처리실(201) 내를 배기하기 위한 배기관(231)이 접속된다. 배기관(231)에는 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller)밸브(243e)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되고, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성된다. APC밸브(243e)는 개폐 동작에 의해 처리실(201)의 진공 배기의 기동과 그 정지를 할 수 있는 것과 함께, 그 밸브 개도(開度)가 조절 가능하고 처리실(201)의 내부의 압력 조정도 가능하게 하는 개폐 밸브다. 주로 배기관(231), APC밸브(243e), 압력 센서(245)에 의해 배기 유닛(배기계)이 구성된다. 또한 진공 펌프(246)를 배기 유닛에 포함해도 좋다.
또한 APC밸브(243e)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 밸브 개도를 조절하는 것에 의해 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되는 밸브다. 즉 배기계는 진공 펌프(246)를 작동시키면서 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 APC밸브(243e)의 밸브의 개도를 조정하는 것에 의해 처리실(201) 내의 「실제의 압력」을 소정의 「설정 압력」에 근접시킬 수 있도록 구성된다. 예컨대 처리실(201) 내에 공급되는 가스의 유량에 변화가 없는 경우나, 처리실(201) 내로의 가스 공급을 정지하는 경우 등에서 처리실(201) 내의 실제의 압력을 변경하기 위해서는 처리실(201) 내의 설정 압력을 변경하고, APC밸브(244)의 밸브의 개도를 전술한 설정 압력에 따른 개도로 변경한다. 그 결과, 배기 라인의 배기 능력이 변경되어 처리실(201) 내의 실제의 압력이 전술한 설정 압력에 점차(곡선적으로) 근접해진다. 이와 같이 처리실(201) 내의 「설정 압력」이란 처리실(201) 내의 압력 제어를 수행할 때의 「목표 압력」과 동의(同義)라고 생각할 수 있고, 그 값에 처리실(201) 내의 「실제의 압력」이 추종하게 된다. 또한 「처리실(201) 내의 설정 압력을 변경하는 것」이란 실질적으로 「배기 라인의 배기 능력을 변경하기 위하여 APC밸브(243e)의 개도를 변경하는 것」과 동의이며, 「APC밸브(243e)의 개도를 변경하기 위한 지령」이라고 생각할 수 있다.
(가스 공급 유닛)
도 1∼도 3에 도시하는 바와 같이, 처리실(201)에는 노즐(410, 420, 430)이 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치된다. 노즐(410, 420, 430)에는 가스 공급관(310, 320, 330)이 각각 접속된다. 이와 같이 반응관(203)에는 3개의 노즐과 3개의 가스 공급관이 설치되고, 처리실(201) 내로 복수 종류, 여기서는 3종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성된다. 또한 노즐(410, 420, 430)은 반응관(203)의 하부를 관통하도록 설치해도 좋다.
가스 공급관(310)에는 상류측으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(312, MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(314)가 설치된다. 가스 공급관(310)의 선단부(先端部)에는 전술한 노즐(410)이 연결된다. 노즐(410)은 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이의 원호 형상의 공간에 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향해서 상승[立上]하도록 설치된다. 즉 노즐(410)은 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치된다. 노즐(410)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되고, 그 수평부는 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되고, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측(一端側)으로부터 타단측(他端側)을 향해서 상승하도록 설치된다. 노즐(410)의 측면에는 처리 가스를 공급하는 다수의 가스 공급공(410a)이 설치된다. 가스 공급공(410a)은 하부로부터 상부에 걸쳐서 각각 동일하거나 또는 크기에 경사가 있는 개구 면적을 가지고, 또한 같은 개구 피치로 설치된다.
또한 가스 공급관(310)에는 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급관(510)이 접속된다. 불활성 가스 공급관(510)에는 상류측으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(512, MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(514)가 설치된다. 주로 가스 공급관(310), 매스 플로우 컨트롤러(312), 밸브(314), 노즐(410)에 의해 제1 가스 공급계가 구성된다. 또한 주로 불활성 가스 공급관(510), 매스 플로우 컨트롤러(512), 밸브(514)에 의해 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다.
가스 공급관(320)에는 상류측으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(322, MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(324)가 설치된다. 가스 공급관(320)의 선단부에는 전술한 노즐(420)이 연결된다. 노즐(420)은 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이의 원호 형상의 공간에 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향해서 상승하도록 설치된다. 즉 노즐(420)은 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치된다. 노즐(420)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되고, 그 수평부는 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되고, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향해서 상승하도록 설치된다. 노즐(420)의 측면에는 처리 가스를 공급하는 다수의 가스 공급공(410a)이 설치된다. 가스 공급공(420a)은 하부로부터 상부에 걸쳐서 각각 동일하거나 또는 크기에 경사가 있는 개구 면적을 가지고, 또한 같은 개구 피치로 설치된다.
또한 가스 공급관(320)에는 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급관(520)이 접속된다. 불활성 가스 공급관(520)에는 상류측으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(522, MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(524)가 설치된다. 주로 가스 공급관(320), 매스 플로우 컨트롤러(322), 밸브(324), 노즐(420)에 의해 제2 가스 공급계가 구성된다. 또한 주로 불활성 가스 공급관(520), 매스 플로우 컨트롤러(522), 밸브(524)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다.
가스 공급관(330)에는 상류측으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(332, MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(334)가 설치된다. 가스 공급관(330)의 선단부에는 전술한 노즐(430)이 연결된다. 노즐(430)은 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이의 원호 형상의 공간에 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향해서 상승하도록 설치된다. 즉 노즐(430)은 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치된다. 노즐(430)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되고, 그 수평부는 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되고, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향해서 상승하도록 설치된다. 노즐(430)의 측면에는 처리 가스를 공급하는 다수의 가스 공급공(430a)이 설치된다. 가스 공급공(430a)은 하부로부터 상부에 걸쳐서 각각 동일하거나 또는 크기에 경사가 있는 개구 면적을 가지고, 또한 같은 개구 피치로 설치된다.
또한 가스 공급관(330)에는 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급관(530)이 접속된다. 불활성 가스 공급관(530)에는 상류측으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(532, MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(534)가 설치된다. 주로 가스 공급관(330), 매스 플로우 컨트롤러(332), 밸브(334), 노즐(430)에 의해 제3 가스 공급계가 구성된다. 또한 주로 불활성 가스 공급관(530), 매스 플로우 컨트롤러(532), 밸브(534)에 의해 제3 불활성 가스 공급계가 구성된다.
이와 같이 본 실시 형태에서의 가스 공급의 방법은 반응관(203)의 내벽과 적재된 복수 매의 웨이퍼(200)의 단부(端部)에 의해 정의되는 원호 형상의 세로로 긴 공간 내에 배치한 노즐(410, 420, 430)을 경유하여 가스를 반송하고, 노즐(410, 420, 430)에 각각 개구된 가스 공급공(410a, 420a, 430c)으로부터 웨이퍼(200)의 근방에서 처음으로 반응관(203) 내에 가스를 분출시켜서, 반응관(203) 내에서의 가스의 주된 흐름을 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉 수평 방향으로 한다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해 각 웨이퍼(200)에 균일하게 가스를 공급할 수 있고, 각 웨이퍼(200)에 형성되는 박막의 막 두께를 균일하게 할 수 있는 효과가 있다. 또한 반응 후의 잔류 가스는 배기구, 즉 배기관(231)의 방향을 향해서 흐르지만, 이 잔류 가스 흐름의 방향은 배기구의 위치에 의해 적절히 특정되고, 수직 방향으로 한정한 것은 아니다.
여기서 본 발명의 실시 형태의 처리로(202)에서는 도 2 또는 도 3에 도시하는 바와 같이, 노즐(410, 420, 430)의 가스 공급공(410a, 420a, 430a)은 각각 평면시가 원 형상의 보트(217)의 중심점(O)[웨이퍼(200)의 중심점으로도 간주할 수 있다]을 향한다. 또한 가스 공급관(330)의 노즐(430)은 처리실(201)을 평면시하였을 때에 중심점(O)과 가스 공급공(410a)을 연결하는 제1 가상선(L1)과, 처리실(201)을 평면시하였을 때에 중심점(O)과 가스 공급공(430a)을 연결하는 제2 가상선(L2)이 이루는 시계 회전 방향의 각도(θ1)가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도가 되도록 보트(217)의 주위에 배치된다. 또한 노즐(430)과 노즐(410)의 거리는 중심점(O)으로부터 가스 공급공(410a)의 중심점(X)까지의 거리와, 중심점(O)으로부터 가스 공급공(430a)의 중심점(Z)까지의 거리를 각각 r[m]으로하여 중심점(X)으로부터 중심점(Z)까지의 원호(XZ)의 길이로 나타내면, r×127÷360π≤원호(XZ)[m]≤r×593÷360π이 된다.
이와 같은 구성으로 하는 것에 의해 기판 처리 장치의 처리로(202)에서 박막을 성막하기 위해서 각 노즐로부터 각종 가스를 흘렸을 때, 제1 처리 가스와 촉매가 웨이퍼(200)의 외주부보다도 중심부에서 혼합하는 비율이 높아져 중심부가 철(凸)의 막 두께로 이루어지기 쉽다. 한편으로 패턴 부착 웨이퍼(200) 상에 박막을 성막하기 때문에 로딩 효과에 의해 중심부가 요(凹)의 막 두께로 이루어지기 쉽다. 따라서 로딩 효과에 의해 중심부가 요의 막 두께로 이루어지기 쉬운 것을 제1 처리 가스와 촉매를 중심부에서 혼합하는 비율을 높게 하는 것에 의해 중심부가 철의 막 두께로 이루어지기 쉽도록 하는 것에 의해 막 두께의 요철(凹凸)을 상쇄하고, 패턴 부착 웨이퍼(200) 상에 성막하는 박막의 막 두께 면내 분포를 균일화하는 것이 가능해진다.
그리고 가스 공급관(330)의 노즐(430)도 제2 처리 가스와 촉매를 웨이퍼(200)의 외주부보다도 중심부에서 혼합하는 비율을 높게 하여 패턴 부착 웨이퍼(200) 상에 성막하는 박막의 막 두께 면내 분포를 보다 균일화한다는 관점에서 평면시하였을 때에 보트(217)의 중심과 가스 공급공(420a)을 연결하는 제3 가상선(L3)과 제2 가상선(L2)이 이루는 반시계 회전 방향의 각도(θ2)가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도가 되도록 상기 기판 보지 부재의 주위에 배치되는 것이 바람직하다. 또한 노즐(430)과 노즐(420)의 거리는 중심점(O)으로부터 중심점(Y)까지의 거리와, 중심점(O)으로부터 중심점(Z)까지의 거리를 각각 r[m]으로 하여 중심점(Y)로부터 중심점(Z)까지의 원호(YZ)의 길이로 나타내면, r×127÷360π≤원호(YZ)[m]≤r×593÷360π이 된다.
또한 도 2에서는 각도(θ1)와 각도(θ2) 모두 같은 각도로 180°에 가까운 각도(176° 부근)인 경우를 도시한다. 도 3에서는 각도(θ1)가 약 63.5°이며, 각도(θ2)가 약 269.5°인 경우를 도시한다.
또한 제1 처리 가스 및 제2 처리 가스와 촉매가 웨이퍼(200)의 외주부보다도 중심부에서 혼합하는 비율을 높게 한다는 관점에서 가스 공급관(310)의 노즐(410)과 가스 공급관(330)의 노즐(430) 사이의 거리[원호(XZ)의 길이]와 가스 공급관(320)의 노즐(420)과 가스 공급관(330)의 노즐(430) 사이의 거리[원호(YZ)의 길이]는 가스 공급관(310)의 노즐(410)과 가스 공급관(320)의 노즐(420) 사이의 거리[원호(XY)의 길이]보다도 긴 것이 바람직하다.
또한 제1 처리 가스 및 제2 처리 가스와 촉매를 웨이퍼(200)의 중심부에서 혼합하는 비율을 보다 높게 한다는 관점에서 도 2에 도시하는 바와 같이, 가스 공급관(310)의 노즐(410)과 가스 공급관(330)의 노즐(430) 사이의 거리와 가스 공급관(320)의 노즐(420)과 가스 공급관(330)의 노즐(430) 사이의 거리는 실질적으로 똑같은 것이 바람직하다. 또한 제1 처리 가스 및 제2 처리 가스와 촉매를 웨이퍼(200)의 중심부에서 혼합하는 비율을 더욱 높게 한다는 관점에서 도 2에 도시하는 바와 같이, 가스 공급관(310)의 노즐(410)과 가스 공급관(320)의 노즐(420)은 근접해서 배치되고, 가스 공급관(330)의 노즐(430)은 보트(217)[가 보지하는 웨이퍼(200)]를 개재하여 가스 공급관(310)의 노즐(410)과 가스 공급관(320)의 노즐(420)에 실질적으로 대향하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 또한 「실질적으로 대향한다」란 가스 공급관(330)의 노즐(430)이 가스 공급관(310)의 노즐(410)과 가스 공급관(320)의 노즐(420)에 완전히 대향[각도(θ1) 및 각도(θ2)가 180°] 할뿐만 아니라, 각도(θ1) 및 각도(θ2)가 180°로부터 ±30° 정도의 범위를 가지는 것을 말한다. 한편, 제1 처리 가스 및 제2 처리 가스와 촉매를 웨이퍼(200)의 외주부로부터 중심부에 걸쳐서 단계적으로 많이 혼합시킨다는 관점에서 도 3에 도시하는 바와 같이, 가스 공급관(310)의 노즐(410)과 가스 공급관(320)의 노즐(420)이 근접해서 배치되고, 또한 제1 가상선(L1)과 제2 가상선(L2)이 이루는 시계 회전 방향의 각도(θ1)가 실질적으로 63.5° 또는 296.5°가 되도록 가스 공급관(330)이 보트(217)의 주위에 배치되고, 또한 제3 가상선(L3)과 제2 가상선(L2)이 이루는 반시계 회전 방향의 각도(θ2)가 실질적으로 296.5° 또는 63.5°가 되도록 가스 공급관(330)이 보트(217)의 주위에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 구성에 따른 일 예로서 가스 공급관(310)에는 제1 처리 가스의 일 예로서 실리콘(Si) 원소를 포함하는 원료 가스인 Si 함유 가스로서 Si2Cl6(헥사클로로디실란) 가스가 도입된다. 가스 공급관(320)에는 제2 처리 가스의 일 예로서 산소(O) 원소를 포함하는 반응 가스인 산소(O) 함유 가스로서 H2O가 도입된다. 불활성 가스 공급관에는 불활성 가스의 일 예로서 질소(N2)가 도입된다. 가스 공급관(330)에는 촉매의 일 예로서 피리딘(C5H5N)이 도입된다. 또한 Si2Cl6 등의 상온 상압 하에서 액체 상태에 있는 원료 등을 이용하는 경우에는 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여 기체인 가스로서 공급하게 된다.
또한 예컨대 각 가스 공급관으로부터 전술한 바와 같은 가스를 각각 흘리는 경우, 제1 가스 공급계에 의해 원료 가스 공급계, 즉 Si 함유 가스 공급계가 구성된다. 또한 제2 가스 공급계에 의해 반응 가스 공급계, 즉 O 함유 가스 공급계가 구성된다. 또한 제3 가스 공급계에 의해 촉매 공급계가 구성된다. 또한 제3 가스 공급공은 촉매 공급공이라고도 칭한다.
(컨트롤러)
도 4에 도시하는 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(280)는 CPU(280a)(Central Processing Unit), RAM(280b)(Random Access Memory), 기억 장치(280c), I/O 포트(280d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(280b), 기억 장치(280c), I/O 포트(280d)는 내부 버스(280e)를 개재하여 CPU(280a)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(280)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(282)가 접속된다.
기억 장치(280c)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(280c) 내에는 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하도록 격납된다. 또한 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(280)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 이용한 경우는 프로세스 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다. 또한 RAM(280b)은 CPU(280a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(280d)는 전술한 매스 플로우 컨트롤러(312, 322, 332, 512, 522, 532), 밸브(314, 324, 334, 514, 524, 534), 압력 센서(245), APC밸브(243e), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115) 등에 접속된다.
CPU(280a)는 기억 장치(280c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행하는 것과 함께 입출력 장치(282)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(280c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 그리고 CPU(280a)는 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 매스 플로우 컨트롤러(312, 322, 332, 514, 524, 534)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(314, 324, 334, 512, 522, 532)의 개폐 동작, APC밸브(243e)의 개폐 동작 및 APC밸브(243e)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 등을 제어하도록 구성된다.
또한 컨트롤러(280)는 전용의 컴퓨터로서 구성되는 경우에 한정되지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 격납한 외부 기억 장치(283)[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光)디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리]를 준비하고, 이와 같은 외부 기억 장치(283)를 이용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(280)를 구성할 수 있다. 또한 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(283)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 외부 기억 장치(283)를 개재하지 않고 프로그램을 공급해도 좋다. 또한 기억 장치(280c)나 외부 기억 장치(283)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 이용한 경우는 기억 장치(280c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(283) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다.
[반도체 디바이스의 제조 방법]
다음으로 전술한 기판 처리 장치의 처리로(202)를 이용하여 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 대규모 집적 회로(Large Scale Integration; LSI)를 제조할 때 등에 기판 상에 절연막을 성막하는 방법의 예에 대하여 설명한다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 처리로를 구성하는 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에서는 복수의 처리 가스를 이용하여 기판 상에 성막을 수행하는 예에 대하여 설명한다. 구체적으로는, 촉매와 동시에 성막에 기여하는 적어도 2종류의 처리 가스를 교호적으로 처리실에 공급하는 것에 의해 기판 상에 막을 형성하는 예에 대하여 설명한다. 여기서 「촉매와 동시에 처리 가스를 공급한다」란 처리 가스와 촉매가 함께 처리실에 존재하는 시간이 있으면 좋다는 것을 말한다. 즉 처리 가스를 처리실에 흘리기 시작하는 타이밍과 촉매를 처리실에 흘리기 시작하는 타이밍이 같아도 좋고 달라도 좋고, 처리 가스의 공급을 멈추는 타이밍과 촉매의 공급을 멈추는 타이밍이 같아도 좋고 달라도 좋다.
이하에서는 제1 처리 가스로서 원료 가스로서의 Si 함유 가스인 Si2Cl6가스를 이용하고, 제2 처리 가스로서 반응 가스로서의 O 함유 가스인 H2O를 이용하는 예에 대하여 설명한다. 이와 같은 경우, 촉매로서는 Si 함유 가스와의 반응 부생성물의 발생(파티클 발생)을 회피하는 수단으로서 Cl(염기)과 촉매의 직접 반응을 회피할 필요성이 있다. 일반적으로 산해리(酸解離) 정수가 큰 물질은 Cl 등 17족의 원소를 포함하는 물질과 강하게 반응하는 경향이 있다. 따라서 파티클 억제를 위해서는 산해리 정수가 작은 것을 선택할 필요가 있다. 본 실시 형태에서는 촉매의 일 예로서 피리딘(pKa=5.7)을 선택하여 사용하는 예에 대하여 설명한다.
도 5에 본 실시 형태에서의 성막 시퀀스를 도시하고, 도 6에 본 실시 형태에서의 성막 타이밍을 도시하고, 도 7에 본 실시 형태에서의 성막 모델을 도시한다. 성막 프로세스에서는 컨트롤러(280)가 기판 처리 장치(101)를 하기(下記)와 같이 제어한다. 즉 히터(207)를 제어하여 처리실(201) 내를 예컨대 실온∼200℃의 범위 내의 온도이며, 바람직하게는 실온∼150℃의 범위 내의 온도, 보다 바람직하게는 100℃로 보지한다.
[스텝(S100) 및 스텝(S102)]
그 후, 복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(裝塡)(웨이퍼 차지)되면[스텝(S100)], 복수 매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다[스텝(S102)]. 이 상태에서 씰 캡(219)은 O링(220)을 개재하여 매니폴드(209)의 하단을 밀봉한 상태가 된다.
[스텝(S104)]
그 후, 보트(217)를 보트 회전 기구(267)에 의해 회전시켜 웨이퍼(200)를 회전시킨다. 그 후, APC밸브(243)를 열어서 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 흡입하고, 웨이퍼(200)의 온도가 100℃에 달하여 온도 등이 안정되면, 처리실(201) 내의 온도를 100℃로 보지한 상태에서 후술하는 4개의 스텝을 순차 실행한다.
[스텝(S106)]
가스 공급관(310)에 Si2Cl6가스를 가스 공급관(320)에 H2O를 가스 공급관(330)에 피리딘을 불활성 가스 공급관(510, 520, 530)에 N2를 도입(유입)시킨 상태에서 밸브(314, 334, 514, 524, 534)를 적절히 연다. 단, 밸브(324)는 닫힌 상태이다.
그 결과, Si2Cl6가스가 N2와 혼합되면서 가스 공급관(310)을 유통하여 노즐(410)에 유출하고 가스 공급공(410a)으로부터 처리실(201)에 공급된다. 또한 피리딘도 N2와 혼합되면서 가스 공급관(330)을 유통하여 노즐(430)에 유출하고 가스 공급공(430a)으로부터 처리실(201)에 공급된다. 또한 N2가 불활성 가스 공급관(520)을 유통하여 노즐(420)에 유출하고 가스 공급공(420a)으로부터 처리실(201)에 공급된다. 처리실(201)에 공급된 Si2Cl6가스, 피리딘은 웨이퍼(200)의 표면 상을 통과하여 배기관(231)으로부터 배기된다. 여기서 본 실시 형태에서는 전술한 구성으로 하였기 때문에 제1 가상선(L1)과 제2 가상선(L2)이 이루는 시계 회전 방향의 각도(θ1)가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도가 되도록 노즐(430)이 보트(217)[웨이퍼(200)]의 주위에 배치된 상태에서 처리실(201) 내에 Si2Cl6가스와 피리딘이 공급된다.
또한 스텝(S106)에서는 밸브(314, 334)를 제어하여 Si2Cl6가스, 피리딘을 공급하는 시간을 예컨대 1초∼100초의 범위 내의 시간으로 하여 보다 바람직하게는 5초∼30초의 범위 내의 시간으로 한다. 또한 Si2Cl6가스와 피리딘의 공급량(체적 유량)의 비율이 일정한 비율이 되도록 밸브(314, 334)를 제어하고, 예컨대 Si2Cl6가스(sccm)/피리딘(sccm)의 비율로 표현한 경우 0.01∼100의 범위 내의 비율로 하고, 보다 바람직하게는 0.05∼10의 범위 내의 비율로 한다. 동시에 APC밸브(243e)를 적절히 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 일정 범위 내의 최적의 값(예컨대 10Torr)으로 한다.
이상의 스텝(S106)에서는 Si2Cl6가스, 피리딘을 처리실(201) 내에 공급하는 것에 의해 도 7a에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)에 형성되는 OH결합에 피리딘이 작용하여 H를 인발(引拔)한다. 즉 OH결합력이 약해져 Si2Cl6가스의 Cl과 H가 반응하는 것에 의해 HCl가스가 탈리하여 잔류한 O와 Si2Cl6가스의 중간체 등에 포함되는 Si가 결합하는 것에 의해 웨이퍼(200)에 Si 함유층이 형성된다.
[스텝(S108)]
밸브(314, 334)를 닫고 Si2Cl6가스, 피리딘의 공급을 정지하는 것과 함께 N2를 불활성 가스 공급관(510, 520, 530)으로부터 처리실(201)에 계속해서 공급하여 처리실(201) 내를 N2로 퍼지한다. 퍼지 시간은 예컨대 15초로 한다. 또한 15초 내에 퍼지와 진공 흡입의 2개의 공정이 있어도 좋다. 그 결과, 처리실(201) 내에 잔류한 Si2Cl6가스 및 피리딘이 처리실(201) 내로부터 제거된다. 이 때 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 제거하지 않아도 좋고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 좋다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 수행되는 스텝(S110)에서 악영향이 발생하지 않는다. 그 때, 처리실(201) 내에 공급하는 N2의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예컨대 반응관(203)[처리실(201)]의 용적과 같은 정도의 양을 공급하는 것에 의해 스텝(S110)에서 악영향이 발생하지 않는 정도의 퍼지를 수행할 수 있다. 이와 같이 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않는 것에 의해 퍼지 시간을 단축하여 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한 N2의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
[스텝(S110)]
밸브(514, 524, 534)를 연 상태에서 밸브(324, 334)를 적절히 연다. 밸브(314)는 닫은 상태이다. 그 결과, H2O가 N2와 혼합되면서 가스 공급관(320)을 유통하여 노즐(420)에 유출하고 가스 공급공(420a)으로부터 처리실(201)에 공급된다. 또한 피리딘도 N2와 혼합되면서 가스 공급관(330)을 유통하여 노즐(430)에 유출하고 가스 공급공(430a)으로부터 처리실(201)에 공급된다. 또한 N2가 불활성 가스 공급관(510)을 유통하여 노즐(410)에 유출하고 가스 공급공(410a)으로부터 처리실(201)에 공급된다. 처리실(201)에 공급된 H2O, 피리딘은 웨이퍼(200)의 표면 상을 통과하여 배기관(231)으로부터 배기된다. 여기서 본 실시 형태에서는 전술한 구성으로 하였기 때문에 제3 가상선(L3)과 제2 가상선(L2)이 이루는 시계 회전 방향의 각도(θ1)가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도가 되도록 노즐(430)이 보트(217)[웨이퍼(200)]의 주위에 배치된 상태에서 처리실(201) 내에 H2O와 피리딘이 공급된다.
스텝(S110)에서는 밸브(324, 334)를 제어하여 H2O와 피리딘을 공급하는 시간을 예컨대 1초∼100초의 범위 내의 시간으로 하고, 보다 바람직하게는 5초∼30초의 범위 내의 시간으로 한다. 또한 H2O와 피리딘의 공급량(체적 유량)의 비율이 일정한 비율이 되도록 밸브(314, 334)를 제어하여, 예컨대 H2O(sccm)/피리딘(sccm)의 비율로 표현한 경우 0.01∼100의 범위 내의 비율로 하고, 보다 바람직하게는 0.05∼10의 범위 내의 비율로 한다. 동시에 APC밸브(243e)를 적절히 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 일정 범위 내의 최적의 값(예컨대 10Torr)으로 한다. 이상의 스텝(S110)에서는 H2O, 피리딘을 처리실(201) 내에 공급하는 것에 의해 도 7b에 도시하는 바와 같이 피리딘은 H2O 중의 OH결합에 작용한다. 마찬가지로 OH결합력이 약해지는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 존재하는 Cl과 반응하여 HCl이 탈리하고 탈리한 후에 O가 결합한다. 또한 H2O 및 피리딘의 공급 농도는 실질적으로 같은 농도인 것이 보다 바람직하다. H2O, 피리딘을 처리실(201) 내에 공급하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 SiO2층(실리콘 산화층)이 형성된다.
[스텝(S112)]
밸브(324, 334)를 닫고 H2O와 피리딘의 공급을 정지시키는 것과 함께, N2를 불활성 가스 공급관(510, 520, 530)으로부터 처리실(201)에 계속하여 공급하여 처리실(201) 내를 N2로 퍼지한다. 퍼지 시간은 예컨대 15초로 한다. 또한 15초 내에 퍼지와 진공 흡입의 2개의 공정이 있어도 좋다. 그 결과, 처리실(201) 내에 잔류한 H2O, 피리딘이 처리실(201) 내로부터 제거된다. 이 때 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 제거하지 않아도 좋고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 좋다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 스텝(S106)을 수행하는 경우에서도 악영향이 발생하지 않는다. 그 때, 처리실(201) 내에 공급하는 N2의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예컨대 반응관(203)[처리실(201)]의 용적과 같은 정도의 양을 공급하는 것에 의해 스텝(S106)에서 악영향이 발생하지 않는 정도의 퍼지를 수행할 수 있다. 이와 같이 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않는 것에 의해 퍼지 시간을 단축하여 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한 N2의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
[스텝(S114)]
이후, 스텝(S106∼S112)을 1사이클로 하여 이 사이클을 복수 회 반복하여 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 SiO2막을 형성한다. 이와 같은 경우, 각 사이클 중에서 상기와 같이 스텝(S106)에서의 Si 함유 가스와 촉매에 의해 구성되는 분위기와, 스텝(S110)에서의 O 함유 가스와 촉매에 의해 구성되는 분위기의 각각의 분위기가 처리실(201) 내에서 혼합되지 않도록 성막하는 것에 유의한다. 이에 의해 웨이퍼(200) 상에 SiO2막이 형성된다.
웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 SiO2막을 형성하면, APC밸브(243e)를 제어하여 처리실(201) 내를 대기압으로 하여 보트(217)를 처리실(201)로부터 반출한다. 이에 의해 1회의 성막 처리(뱃치 처리)가 종료한다.
상기의 설명에서는 Si 함유 가스로서 Si2Cl6가스를 이용하고 산소 함유 가스로서 H2O를 이용하는 예를 들었지만, 그 외의 처리 가스 및 O 함유 가스를 이용하는 것도 가능하다.
[스텝(S116)∼스텝(S122)]
소정 막 두께의 SiO2막을 형성하는 성막 처리가 이루어지면, N2 등의 불활성 가스를 처리실(201) 내로 공급하면서 배기하는 것에 의해 처리실(201) 내를 불활성 가스로 퍼지한다[가스 퍼지: 스텝(S116)]. 그 후, 처리실(201) 내의 분위기를 불활성 가스로 치환하여(불활성 가스 치환) 처리실(201) 내의 압력을 상압으로 복귀한다[대기압 복귀: 스텝(S118)]. 그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)이 하강되어 매니폴드(209)의 하단이 개구되는 것과 함께, 처리 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 처리실(201)의 외부에 반출[보트 언로드: 스텝(S120)]된다. 그 후, 처리 완료된 웨이퍼(200)는 보트(217)에 의해 취출(取出)된다[웨이퍼 디스차지: 스텝(S122)].
상술한 바와 같은 구성을 포함하는 기판 처리 장치의 처리로(202)를 이용하여 상술한 바와 같은 처리를 수행하는 것에 의해 촉매를 이용하여 기판에 막을 형성하는 경우에 막 두께 면내 분포를 균일화하는 것이 가능해진다.
또한 처리 가스를 공급하는 노즐에 개구되는 가스 공급공과, 촉매를 공급하는 촉매 공급공 사이의 거리(즉 기판 중심과 가스 공급공을 연결하는 제1 가상선과 기판 중심과 촉매 공급공을 연결하는 제2 가상선이 이루는 각도)를 바꾸는 것에 의해 막 두께 분포를 제어하는 것이 가능해진다. 예컨대 이들을 바꾸는 것에 의해 플랫 형상 이외의 원하는 분포로 하는 것이 가능해진다.
[그 외의 실시 형태]
또한 본 발명을 특정의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 다른 갖가지 실시 형태가 가능하다는 것은 당업자에게 있어서도 명확하며, 예컨대 전술한 복수의 실시 형태는 적절히 조합해서 실시 가능하다. 또한 이하의 변형예끼리를 적절히 조합해도 좋다.
예컨대 본 실시 형태에서는 SiO2막을 형성하는 예에 대하여 설명하지만 이에 한정되지 않고, 실리콘 질화막(Si3N4막), 실리콘 탄질화막(SiCN막) 등, 촉매를 이용하여 성막하는 막종이라면 다른 실리콘 함유막에도 적용 가능하다. 또한 촉매를 이용하여 성막하는 막종이라면 실리콘 함유막에 한정되지 않고, 게르마늄(Ge) 등을 포함하는 막이나, 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 이트륨(Y), 란탄(La), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 알루미늄(Al) 등의 금속 원소를 포함하는 금속계 박막을 형성하는 경우에도 적용 가능하다.
또한 본 실시 형태에서는 Si 함유 가스로서 Si2Cl6가스를 이용하는 예에 대하여 설명하지만 이에 한정되지 않고, TCS(트리클로로실란, SiHCl3), DCS(디클로로실란, SiH2Cl2), TDMAS[트리스디메틸아미노실란, SiH(N(CH3)2)3], 옥타클로로트리실란(Si3Cl8), 시클로실라잔[(CH3)SiCl3] 등이어도 적용 가능하다.
또한 본 실시 형태에서는 O 함유 가스로서 H2O를 이용하는 예에 대하여 설명하였지만 이에 한정되지 않고, H2O2 등 분자 중에 전기 음성도가 다른 원자를 포함하는 가스라면 적용 가능하다. 또한 산화 가스로서는 OH결합을 포함하는 H2O나 H2O2, H2+O2 혼합 플라즈마, H2+O3 등을 이용하는 것도 가능하다.
또한 본 실시 형태에서는 촉매로서 피리딘을 이용하는 예에 대하여 설명하였지만 이에 한정되지 않고, 아미노피리딘, 피콜린, 피페라진, 루티딘 등, 복소환(複素環)에 N이 결합하는 것이라면 적용 가능하다.
또한 예컨대 Si3N4막에 적용하는 경우에는 Si 함유 가스로서 상술한 바와 같은 가스를 이용할 수 있고, 질소(N) 함유 가스로서는 암모니아(NH3), N2H4, (CH3)N2H3, (CH3)2N2H2 등, 분자 중에 전기 음성도가 다른 원자를 포함하는 가스이며 NH결합을 포함하는 물질을 이용할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 기판 처리 장치(101)가 종형 뱃치 장치인 경우에 대하여 설명하지만 이에 한정되지 않고, 기판 처리 장치(101)가 기판을 1장 또는 여러 장씩 처리하는 매엽 장치나, 횡형(橫型) 장치인 경우에도 적용 가능하다.
또한 본 발명은 예컨대 기존의 기판 처리 장치의 프로세스 레시피를 변경하는 것으로도 실현된다. 프로세스 레시피를 변경하는 경우에는 본 발명에 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 발명에 따른 프로세스 레시피로 변경하는 것도 가능하다.
[실시예]
이하에 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이와 같은 실시예에 의해 한정되지 않는다.
[실시예1]
실시예1로서 도 1에 도시하는 기판 처리 장치의 처리로(202)를 이용하여 SiO2막을 성막하였다. 그리고 실시예1에서는 특히 도 2에 도시하는 처리로의 구성, 즉 제1 가상선(L1)과 제2 가상선(L2)이 이루는 각도(θ1)와, 제3 가상선(L3)과 제2 가상선(L2)이 이루는 각도(θ2) 모두 같은 각도로 180°에 가까운 각도(176° 부근)인 처리로(202)의 구성을 이용하여 SiO2막을 성막하였다. 또한 실시예1에서는 보트(217)의 하부, 중간부 및 상부에 있는 패턴이 부착되지 않은 평평한 3개의 웨이퍼 상에 각각 SiO2막을 성막한다.
구체적으로 실시예1에 따른 SiO2막의 성막에서는 가스 공급관(310)의 노즐(410)로부터 Si2Cl6가스를 공급하고, 가스 공급관(320)의 노즐(420)로부터 H2O를 공급하고, 가스 공급관(330)의 노즐(430)로부터 피리딘을 공급하였다. 그리고 SiO2막의 성막 조건은 이하의 표1과 같이 하였다.
Figure 112012107078325-pat00001
[실시예2]
실시예2로서 도 1에 도시하는 기판 처리 장치의 처리로(202)를 이용하여 SiO2막을 성막하였다. 그리고 실시예1에서는 특히 도 3에 도시하는 처리로의 구성, 즉 제1 가상선(L1)과 제2 가상선(L2)이 이루는 각도(θ1)가 약 63.5°이며, 제3 가상선(L1)과 제2 가상선(L2)이 이루는 각도(θ2)가 약 269.5°인 처리로(202)의 구성을 이용하여 SiO2막을 성막하였다. 또한 실시예2에서는 보트(217)의 하부, 중간부 및 상부에 있는 패턴이 부착되지 않은 평평한 3개의 웨이퍼 상에 각각 SiO2막을 성막한다. 또한 성막 온도, 압력, 유량의 성막 조건은 실시예1과 동일하게 하였다. 단, 사이클 수는 실시예1의 약 3배로 하였다.
[비교예1]
비교예1로서 도 1에 도시하는 기판 처리 장치의 처리로(202)를 이용하여 SiO2막을 성막하였다. 그리고 비교예1에서는 특히 도 14에 도시하는 처리로의 구성, 즉 가스 공급관(910)의 노즐(1010)과 가스 공급관(920)의 노즐(1020)과 가스 공급관(930)의 노즐(1030)이 처리실(201)의 원통 형상의 측벽을 따라 서로 근접해서 배치된 처리로(202)의 구성을 이용하여 SiO2막을 성막하였다. 또한 비교예1에서는 보트(217)의 하부, 중간부 및 상부에 있는 패턴이 부착되지 않은 평평한 3개의 웨이퍼 상에 각각 SiO2막을 성막한다. 또한 성막 온도, 압력, 유량, 사이클 수 등의 성막 조건은 실시예1과 동일하게 하였다.
[막 두께 면내 분포의 평가]
이상과 같이 실시예1에 따른 SiO2막을 성막한 후, SiO2막의 막 두께 면내 분포를 측정(평가)하였다.
도 8a 내지 도 8c는 실시예1에 따른 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면이며, 도 8a는 보트(217)의 상부에 있는 평평한 웨이퍼 상에 성막된 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면이며, 도 8b는 보트(217)의 중부에 있는 평평한 웨이퍼 상에 성막된 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면이며, 도 8c는 보트(217)의 하부에 있는 평평한 웨이퍼 상에 성막된 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 실시예1에 따른 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 도시하는 도면이며, 도 9a는 도 8a에 도시하는 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 한 도면이며, 도 9b는 도 8b에 도시하는 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 한 도면이며, 도 9c는 도 8c에 도시하는 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 한 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 실시예2에 따른 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면이며, 도 10a는 보트(217)의 상부에 있는 평평한 웨이퍼 상에 성막된 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면이며, 도 10b는 보트(217)의 중부에 있는 평평한 웨이퍼 상에 성막된 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면이며, 도 10c는 보트(217)의 하부에 있는 평평한 웨이퍼 상에 성막된 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11c는 실시예2에 따른 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 도시하는 도면이며, 도 11a는 도 10a에 도시하는 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 한 도면이며, 도 11b는 도 10b에 도시하는 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 한 도면이며, 도 11c는 도 10c에 도시하는 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 한 도면이다.
도 12a 내지 도 12c는 비교예1에 따른 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면이며, 도 12a는 보트(217)의 상부에 있는 평평한 웨이퍼 상에 성막된 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면이며, 도 12b는 보트(217)의 중부에 있는 평평한 웨이퍼 상에 성막된 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면이며, 도 12c는 보트(217)의 하부에 있는 평평한 웨이퍼 상에 성막된 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 도시하는 도면이다.
도 13a 내지 도 13c는 비교예1에 따른 SiO2막의 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 도시하는 도면이며, 도 13a는 도 12a에 도시하는 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 한 도면이며, 도 13b는 도 12b에 도시하는 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 한 도면이며, 도 13c는 도 12c에 도시하는 막 두께 면내 분포를 거리와 두께의 상관 그래프로 한 도면이다.
또한 실시예1, 2 및 비교예1에 따른 SiO2막의 막 두께(최대 막 두께/최소 막 두께)[Å]와 막 두께 면내 균일성[%]에 대하여 구하고 표 2에 정리하였다.
Figure 112012107078325-pat00002
도 8∼도 13에 도시하는 바와 같이, 비교예1의 SiO2막에 비해 실시예1 및 실시예2에 따른 SiO2막은 웨이퍼 외주부로부터 중심부에 걸쳐서 SiO2막의 막 두께가 더 두꺼워지는 분포가 된다는 것을 알 수 있다. 이는 피리딘과 Si2Cl6가스, 또는 H2O가 웨이퍼 중심부에서 혼합되는 비율이 높아져 웨이퍼 외주부로부터 중심부에 걸쳐서 막 두께가 두꺼워지는 분포를 형성한 것으로 생각된다.
또한 실시예1와 실시예2을 참조하면, 실시예1에서는 웨이퍼 중심부에만 막 두께가 두꺼워진다는 것을 알 수 있다. 이는 도 2에 도시하는 바와 같이, 가스 공급관(310)의 노즐(410)과 가스 공급관(320)의 노즐(420)은 근접해서 배치되고, 가스 공급관(330)의 노즐(430)은 보트(217)[가 보지하는 웨이퍼(200)]를 개재하여 가스 공급관(310)의 노즐(410)과 가스 공급관(320)의 노즐(420)에 실질적으로 대향하는 위치에 배치되기 때문에 각종 가스가 웨이퍼의 중심부에서 혼합되는 비율이 높아졌기 때문이라고 생각된다.
한편, 실시예2에서는 웨이퍼 중심부로부터 중간부의 막 두께가 더 두꺼워진다는 것을 알 수 있고, 또한 웨이퍼의 외주부로부터 중심부에 걸쳐서 단계적으로 막 두께가 두꺼워진다는 것을 알 수 있다. 이는 도 3에 도시하는 바와 같이, 가스 공급관(310)의 노즐(410)과 가스 공급관(320)의 노즐(420)은 근접해서 배치되고, 또한 각도(θ1)가 실질적으로 63.5° 또는 296.5°가 되도록 거리를 두어서 배치되고, 또한 각도(θ2)도 실질적으로 296.5° 또는 63.5°가 되도록 거리를 두어서 배치되기 때문에 각종 가스가 웨이퍼의 외주부로부터 중심부에 걸쳐서 혼합되는 비율이 단계적으로 높아졌기 때문이라고 생각된다. 막 두께의 분포는 실시예1보다도 실시예2가 더 바람직하다. 이유로서는 통상 패턴의 밀도는 웨이퍼 외주부와 웨이퍼 중심부에서 차이는 없고 패턴에 의한 가스 소비율은 외주로부터 중심에 걸쳐서 거의 일정하고, 가스 소비에 의한 막 두께 저하율도 웨이퍼 외주부로부터 웨이퍼 중심부에 걸쳐서 거의 일정하다고 생각되기 때문에, 웨이퍼 외주부로부터 웨이퍼 중심부에 걸쳐서 단계적으로 막 두께가 증가하는 것이 종합적인 막 두께 분포는 균일해진다고 생각되기 때문이다.
[본 발명의 바람직한 형태]
이하에 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 부기(附記)한다.
(부기1)
본 발명의 일 형태에 의하면, 기판을 수용하는 처리실; 상기 처리실 내에 개구되는 제1 가스 공급공을 가지며 상기 처리실에 제1 처리 가스를 공급하는 제1 가스 공급계; 상기 처리실 내에 개구되는 제2 가스 공급공을 가지며 상기 처리실에 제2 처리 가스를 공급하는 제2 가스 공급계; 및 상기 처리실 내에 개구되는 촉매 공급공을 가지며 상기 처리실에 촉매를 공급하는 촉매 공급계;를 포함하고, 상기 처리실에 상기 기판이 수용된 상태에서 상기 처리실을 평면시하였을 때, 상기 기판의 중심과 상기 제1 가스 공급공을 연결하는 제1 가상선 및 상기 기판의 중심과 상기 촉매 공급공을 연결하는 제2 가상선이 이루는 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도인 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기2)
바람직하게는 상기 제2 가상선과, 상기 처리실에 상기 기판이 수용된 상태에서 상기 처리실을 평면시하였을 때에 상기 기판의 중심과 상기 제2 가스 공급공을 연결하는 제3 가상선이 이루는 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도다.
(부기3)
바람직하게는 상기 제1 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리 및 상기 제2 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리는 각각 상기 제1 가스 공급공과 상기 제2 가스 공급공 사이의 거리보다도 길다.
(부기4)
바람직하게는 상기 제1 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리 및 상기 제2 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리는 실질적으로 동일하다.
(부기5)
바람직하게는 상기 제1 가스 공급공과 상기 제2 가스 공급공은 각각 상기 기판을 개재하여 상기 촉매 공급공과 실질적으로 대향하는 위치에 개구된다.
(부기6)
바람직하게는 상기 제1 처리 가스는 실리콘 함유 가스이며, 상기 제2 처리 가스는 산소 함유 가스 또는 질소 함유 가스다.
(부기7)
바람직하게는 상기 촉매는 복소환에 질소(N)가 결합하는 촉매이며, 피리딘, 아미노피리딘, 피콜린, 피페라진, 루티딘 중 어느 하나다.
(부기8)
바람직하게는 상기 처리실은 복수의 상기 기판을 적층하여 수용 가능하며, 상기 제1 가스 공급계, 상기 제2 가스 공급계, 상기 촉매 공급계는 각각 처리실 내에 기판의 적층 방향으로 연재(延在)하는 제1 노즐, 제2 노즐, 제3 노즐을 포함하고, 각각 상기 기판의 적층 방향을 따라 복수의 상기 제1 가스 공급공, 상기 제2 가스 공급공, 상기 촉매 공급공이 설치된다.
(부기9)
바람직하게는 상기 기판은 표면에 패턴을 포함한다.
(부기10)
본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판이 수용된 처리실에 제1 처리 가스 공급계에 설치된 제1 가스 공급공으로부터 제1 처리 가스를 공급하면서, 상기 처리실을 평면시하였을 때에 상기 기판의 중심과 상기 제1 가스 공급공을 연결하는 제1 가상선 및 상기 기판의 중심과 연결하는 제2 가상선이 이루는 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도가 되도록 배치된 촉매 공급계에 설치된 촉매 공급공으로부터 촉매를 공급하는 제1 공정; 및 상기 처리실에 제2 처리 가스 공급계에 설치된 제2 가스 공급공으로부터 제2 처리 가스를 공급하면서 상기 촉매 공급공으로부터 상기 촉매를 공급하는 제2 공정;
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
(부기11)
바람직하게는 상기 처리실을 평면시하였을 때에 상기 기판의 중심과 상기 제2 가스 공급공을 연결하는 제3 가상선 및 상기 기판의 중심과 상기 촉매 공급공을 연결하는 제2 가상선이 이루는 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도가 되도록 배치된 상기 촉매 공급공으로부터 상기 촉매를 공급한다.
(부기12)
바람직하게는 상기 제1 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리 및 상기 제2 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리는 각각 상기 제1 가스 공급공과 상기 제2 가스 공급공 사이의 거리보다도 길다.
(부기13)
바람직하게는 상기 제1 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리 및 상기 제2 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리는 실질적으로 동일하다.
(부기14)
바람직하게는 상기 제1 가스 공급공과 상기 제2 가스 공급공은 각각 상기 기판을 개재하여 상기 촉매 공급공과 실질적으로 대향하는 위치에 개구된다.
(부기15)
바람직하게는 상기 제1 처리 가스는 실리콘 함유 가스이며, 상기 제2 처리 가스는 산소 함유 가스 또는 질소 함유 가스다.
(부기16)
바람직하게는 상기 촉매는 복소환에 질소(N)가 결합하는 촉매이며, 피리딘, 아미노피리딘, 피콜린, 피페라진, 루티딘 중 어느 하나다.
(부기17)
바람직하게는 상기 처리실은 복수의 상기 기판을 적층하여 수용 가능하며, 상기 제1 가스 공급계, 상기 제2 가스 공급계, 상기 촉매 공급계는 각각 처리실 내에 기판의 적층 방향으로 연재하는 제1 노즐, 제2 노즐, 제3 노즐을 포함하고, 각각 상기 기판의 적층 방향을 따라 복수의 상기 제1 가스 공급공, 상기 제2 가스 공급공, 상기 촉매 공급공이 설치된다.
(부기18)
바람직하게는 상기 기판은 표면에 패턴을 포함한다.
(부기19)
본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판 처리 장치의 처리실 내의 기판에 제1 처리 가스 공급계에 설치된 제1 가스 공급공으로부터 제1 처리 가스를 공급하면서, 상기 처리실을 평면시하였을 때에 상기 기판의 중심과 상기 제1 가스 공급공을 연결하는 제1 가상선 및 상기 기판의 중심과 연결하는 제2 가상선이 이루는 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도가 되도록 배치된 촉매 공급계에 설치된 촉매 공급공으로부터 촉매를 공급하는 순서; 및 상기 처리실에 제2 처리 가스 공급계에 설치된 제2 가스 공급공으로부터 제2 처리 가스를 공급하면서 상기 촉매 공급공으로부터 상기 촉매를 공급하는 순서;를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 제공된다.
(부기20)
바람직하게는 상기 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
(부기21)
바람직하게는 상기 기록 매체를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
200: 웨이퍼 201: 처리실
217: 보트 410, 420, 430: 노즐
410a, 420a, 430a: 가스 공급공 θ1: 각도
θ2: 각도 L1: 제1 가상선
L2: 제2 가상선 L3: 제3 가상선

Claims (20)

  1. 기판을 수용하는 처리실;
    상기 처리실 내에 개구되는 제1 가스 공급공을 가지며 상기 처리실에 제1 처리 가스를 공급하는 제1 가스 공급계;
    상기 처리실 내에 개구(開口)되는 제2 가스 공급공을 가지며 상기 처리실에 제2 처리 가스를 공급하는 제2 가스 공급계; 및
    상기 처리실 내에 개구되는 촉매 공급공을 가지며 상기 처리실에 촉매를 공급하는 촉매 공급계;
    를 포함하고,
    상기 처리실에 상기 기판이 수용된 상태에서 상기 처리실을 평면시(平面視)하였을 때, 상기 기판의 중심과 상기 제1 가스 공급공을 연결하는 제1 가상선으로부터 상기 기판의 중심과 상기 촉매 공급공을 연결하는 제2 가상선까지의 시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도이고, 상기 기판의 중심과 상기 제2 가스 공급공을 연결하는 제3 가상선으로부터 상기 제2 가상선까지의 반시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도인 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리 및 상기 제2 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리는 각각 상기 제1 가스 공급공과 상기 제2 가스 공급공 사이의 거리보다도 긴 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리 및 상기 제2 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리는 실질적으로 동일한 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 가스 공급공과 상기 제2 가스 공급공은 각각 상기 기판을 개재하여 상기 촉매 공급공과 실질적으로 대향하는 위치에 개구되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 처리 가스는 실리콘 함유 가스이며, 상기 제2 처리 가스는 산소 함유 가스 또는 질소 함유 가스인 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 촉매는 복소환(複素環)에 질소(N)가 결합하는 촉매이며, 피리딘, 아미노피리딘, 피콜린, 피페라진, 루티딘 중 어느 하나인 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 처리실은 복수의 상기 기판을 적층하여 수용 가능하며, 상기 제1 가스 공급계, 상기 제2 가스 공급계, 상기 촉매 공급계는 각각 처리실 내에 기판의 적층 방향으로 연재(延在)하는 제1 노즐, 제2 노즐, 제3 노즐을 포함하고, 각각 상기 기판의 적층 방향을 따라 복수의 상기 제1 가스 공급공, 상기 제2 가스 공급공, 상기 촉매 공급공이 설치되는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기판은 표면에 패턴을 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 기판이 수용된 처리실에 제1 처리 가스 공급계에 설치된 제1 가스 공급공으로부터 제1 처리 가스를 공급하면서, 상기 처리실을 평면시하였을 때에 상기 기판의 중심과 상기 제1 가스 공급공을 연결하는 제1 가상선으로부터 상기 기판의 중심과 촉매 공급공을 연결하는 제2 가상선까지의 시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도가 되도록 그리고 상기 기판의 중심과 상기 제2 가스 공급공을 연결하는 제3 가상선으로부터 상기 제2 가상선까지의 반시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도가 되도록 배치된 촉매 공급계에 설치된 상기 촉매 공급공으로부터 촉매를 공급하는 제1 공정; 및
    상기 처리실에 제2 처리 가스 공급계에 설치된 제2 가스 공급공으로부터 제2 처리 가스를 공급하면서 상기 촉매 공급공으로부터 상기 촉매를 공급하는 제2 공정;
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리 및 상기 제2 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리는 각각 상기 제1 가스 공급공과 상기 제2 가스 공급공 사이의 거리보다도 긴 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리 및 상기 제2 가스 공급공과 상기 촉매 공급공 사이의 거리는 실질적으로 동일한 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 가스 공급공과 상기 제2 가스 공급공은 각각 상기 기판을 개재하여 상기 촉매 공급공과 실질적으로 대향하는 위치에 개구되는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 처리 가스는 실리콘 함유 가스이며, 상기 제2 처리 가스는 산소 함유 가스 또는 질소 함유 가스인 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 촉매는 복소환에 질소(N)가 결합하는 촉매이며, 피리딘, 아미노피리딘, 피콜린, 피페라진, 루티딘 중 어느 하나인 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 처리실은 복수의 상기 기판을 적층하여 수용 가능하며, 상기 제1 가스 공급계, 상기 제2 가스 공급계, 상기 촉매 공급계는 각각 처리실 내에 기판의 적층 방향으로 연재하는 제1 노즐, 제2 노즐, 제3 노즐을 포함하고, 각각 상기 기판의 적층 방향을 따라 복수의 상기 제1 가스 공급공, 상기 제2 가스 공급공, 상기 촉매 공급공이 설치되는 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 기판은 표면에 패턴을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 기판 처리 장치의 처리실 내의 기판에 제1 처리 가스 공급계에 설치된 제1 가스 공급공으로부터 제1 처리 가스를 공급하면서, 상기 처리실을 평면시하였을 때에 상기 기판의 중심과 상기 제1 가스 공급공을 연결하는 제1 가상선으로부터 상기 기판의 중심과 촉매 공급공을 연결하는 제2 가상선까지의 시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5° 이하의 범위 내의 각도가 되도록 그리고 상기 기판의 중심과 상기 제2 가스 공급공을 연결하는 제3 가상선으로부터 상기 제2 가상선까지의 반시계 회전 방향의 각도가 63.5° 이상 296.5°이하의 범위 내의 각도가 되도록 배치된 촉매 공급계에 설치된 상기 촉매 공급공으로부터 촉매를 공급하는 순서; 및
    상기 처리실에 제2 처리 가스 공급계에 설치된 제2 가스 공급공으로부터 제2 처리 가스를 공급하면서 상기 촉매 공급공으로부터 상기 촉매를 공급하는 순서;
    를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  20. 제19항에 따른 상기 기록 매체를 구비하는 기판 처리 장치.
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