KR101524519B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 - Google Patents

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

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다이고 야마구치
츠요시 타케다
타케토시 사토
히데나리 요시다
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

본 발명은 박막을 형성할 때, 기판 면간, 기판 면내에서 균일한 막 두께, 막질을 실현한다.
외부 반응관 및 상기 외부 반응관 내에 설치된 내부 반응관을 포함하는 처리 용기로서, 적어도 상기 외부 반응관의 상단부의 내면 및 상기 내부 반응관의 상단부의 내면은 평탄한 구조를 가지고, 상기 내부 반응관은 상기 내부 반응관의 내부에서 복수의 기판을 배열시켜서 지지하는 지지구의 상단면의 적어도 일부를 피복하도록 구성되고, 상기 내부 반응관의 내부와 상기 외부 반응관의 내부를 연통시키는 연통부가 상기 내부 반응관의 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역으로부터벗어난 부분에 설치된 상기 처리 용기 내에 상기 지지구에 의해 지지된 상기 복수의 기판을 수용한 상태에서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입(封入)하는 공정;; 처리 가스를 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 공정; 및 처리 용기 내의 처리 가스를 연통부 및 내부 반응관과 외부 반응관 사이의 공간을 개재하여 배기하는 공정;을 포함하는 사이클을 1회 이상 수행한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND NON-TRANSITORY COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM}
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 화학 기상(氣相) 성장법에 의해 박막을 성막하는 공정을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법, 상기 처리에 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.
화학 기상 성장법에 의해 박막을 성막하는 기판 처리 공정은 예컨대 복수 매의 기판을 수납하여 처리하는 처리실과, 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 라인과, 처리실 내를 배기하는 배기 라인을 포함하는 기판 처리 장치에 의해 실시된다. 이 경우, 복수 매의 기판을 수용한 처리실 내를 배기 라인에 의해 배기하면서 처리 가스 공급 라인으로부터 처리실 내에 처리 가스를 공급하고, 각 기판 사이에 처리 가스를 통과시키는 것에 의해 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행한다.
1. 일본 특개 2000-306904호 공보
통상적인 서멀(thermal) 프로세스에서는 가열된 처리실 내에 처리 가스가 도입되면, 처리실 내에 도입된 처리 가스가 열분해되고, 이로 인해 래디컬 상태의 활성종이 생성되고 기판 상에 퇴적하는 것에 의해 막이 된다. 통상적인 처리실의 구조에서는 처리 가스가 열분해되는 영역이 넓기 때문에 활성종 중에는 막 두께, 막질의 면간(面間), 면내(面內)의 균일성에 대하여 바람직하지 못한 역할을 하는 활성종이 다종 존재하는 경우가 있다.
본 발명의 주된 목적은 서멀 프로세스에 의해 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행할 때, 처리 가스가 분해하는 영역을 제한하고, 다종의 활성종의 생성을 억제하고, 또한 불필요한 활성종이 기판 처리에 기여하는 것을 억제하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
(a) 외부 반응관 및 상기 외부 반응관 내에 설치된 내부 반응관을 포함하는 처리 용기로서, 적어도 상기 외부 반응관의 상단부의 내면 및 상기 내부 반응관의 상단부의 내면은 평탄한 구조를 가지고, 상기 내부 반응관은 상기 내부 반응관의 내부에서 복수의 기판을 배열시켜서 지지하는 지지구의 상단면의 적어도 일부를 피복하도록 구성되고, 상기 내부 반응관의 내부와 상기 외부 반응관의 내부를 연통시키는 연통부가 상기 내부 반응관의 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역으로부터벗어난 부분에 설치된 상기 처리 용기 내에 상기 지지구에 의해 지지된 상기 복수의 기판을 수용한 상태에서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입(封入)하는 공정;
(b) 상기 처리 가스가 상기 처리 용기 내에 봉입된 상태를 유지하는 공정; 및
(c) 상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 상기 연통부 및 상기 내부 반응관과 상기 외부 반응관 사이의 공간을 경유하여 배기하는 공정;
을 포함하는 사이클을 1회 이상 수행하여 상기 복수의 기판 상에 박막을 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면,
외부 반응관 및 상기 외부 반응관 내에 설치된 내부 반응관을 포함하는 처리 용기로서, 적어도 상기 외부 반응관의 상단부의 내면 및 상기 내부 반응관의 상단부의 내면은 평탄한 구조를 가지고, 상기 내부 반응관은 상기 내부 반응관의 내부에서 복수의 기판을 배열시켜서 지지하는 지지구의 상단면의 적어도 일부를 피복하도록 구성되고, 상기 내부 반응관의 내부와 상기 외부 반응관의 내부를 연통시키는 연통부가 상기 내부 반응관의 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역으로부터 벗어난 부분에 설치된 상기 처리 용기;
상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 공급된 상기 처리 가스를 상기 연통부 및 상기 내부 반응관과 상기 외부 반응관 사이의 공간을 경유하여 배기하는 배기계; 및
(a) 상기 지지구에 의해 지지된 상기 복수의 기판을 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급하고, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 처리, (b) 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 처리 및 (c) 상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 상기 연통부 및 상기 내부 반응관과 상기 외부 반응관 사이의 공간을 경유하여 배기하는 처리를 포함하는 사이클을 1회 이상 수행하는 것에 의해 상기 복수의 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하도록 상기 처리 가스 공급계 및 상기 배기계를 제어하는 제어부;
를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
(a) 외부 반응관 및 상기 외부 반응관 내에 설치된 내부 반응관을 포함하는 처리 용기로서, 적어도 상기 외부 반응관의 상단부의 내면 및 상기 내부 반응관의 상단부의 내면은 평탄한 구조를 가지고, 상기 내부 반응관은 상기 내부 반응관의 내부에서 복수의 기판을 배열시켜서 지지하는 지지구의 상단면의 적어도 일부를 피복하도록 구성되고, 상기 내부 반응관의 내부와 상기 외부 반응관의 내부를 연통시키는 연통부가 상기 내부 반응관의 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역으로부터 벗어난 부분에 설치된 상기 처리 용기 내에 상기 지지구에 의해 지지한 상기 복수의 기판을 수용한 상태에서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 순서;
(b) 상기 처리 가스가 상기 처리 용기 내에 봉입된 상태를 유지하는 순서; 및
(c) 상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 상기 연통부 및 상기 내부 반응관과 상기 외부 반응관 사이의 공간을 경유하여 배기하는 순서;
를 포함하는 사이클을 1회 이상 수행하는 것에 의해 상기 복수의 기판 상에 박막을 형성하는 순서를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 서멀 프로세스에 의해 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행할 때에 기판 면간, 기판 면내에서 균일한 막 두께, 막질을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형(縱型) 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종(縱)단면도로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 일부의 개략 구성도이며, 처리로의 일부를 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 형태의 성막 시퀀스를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 성막 시퀀스의 다른 예를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 형태의 성막 시퀀스의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시 형태의 성막 시퀀스의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면.
도 8a 내지 도 8l은 본 발명의 실시 형태의 이너 튜브의 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
도 9a 내지 도 9h는 본 발명의 실시 형태의 이너 튜브의 구조의 또 다른 예를 도시하는 도면.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시 형태의 이너 튜브의 구조의 또 다른 예를 도시하는 도면.
도 11a 내지 도 11j는 본 발명의 실시 형태의 아우터 튜브의 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시 형태의 아우터 튜브의 구조의 또 다른 예를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 실시 형태의 이너 튜브의 구조의 또 다른 예를 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 실시 형태의 이너 튜브의 구조의 또 다른 예를 도시하는 도면.
도 15a는 실시예 및 비교예에 따른 기판 처리 장치의 종형 처리로의 부분 확대도, 도 15b는 실시예 및 비교예에 따른 SiC막의 막 두께 측정 결과를 각각 도시하는 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로를 설명하기 위한 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 종단면도로 도시한다. 도 2는 본 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 종형 처리로의 일부를 설명하기 위한 개략 구성도이며, 처리로(202)의 일부를 도 1의 A-A선 횡단면도로서 도시한다. 구체적으로는 도 2는 처리로(202) 중 후술하는 이너 튜브(203b), 보트(217) 및 보트(217)에 의해 지지되는 웨이퍼(200)만을 발췌하여 도시한다.
도 1에 도시되는 바와 같이 처리로(202)는 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(207)를 포함한다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보지판(保持板)으로서의 히터 베이스(도시되지 않음)에 지지되는 것에 의해 수직으로 설치된다. 히터(207)는 후술하는 바와 같이 가스를 열로 분해시켜서 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는 히터(207)와 동심원 형상으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관으로서의 프로세스 튜브(203)가 배설(配設)된다. 프로세스 튜브(203)는 내부 반응관으로서의 이너 튜브(203b)와, 그 외측에 설치된 외부 반응관으로서의 아우터 튜브(203a)로 구성된다.
이너 튜브(203b)는 예컨대 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단(상단부) 및 하단(하단부)이 개구(開口)된 원통 형상으로 형성된다. 이너 튜브(203b)의 통중공부(筒中空部)에는 박막 형성 처리의 대상인 기판으로서의 웨이퍼(200)가 복수 배열된 상태에서 수용된다. 이하, 이너 튜브(203b) 내에서의 웨이퍼(200)의 수용 영역을 웨이퍼 배열 영역(기판 배열 영역)이라고도 부른다.
이너 튜브(203b)의 상단부(203c)(천장부)는 후술하는 지지구로서의 보트(217)의 상단면(217a)[천판(天板)]의 적어도 일부를 피복한다. 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)는 웨이퍼(200)의 표면의 적어도 일부를 피복하는 구조라고도 할 수 있다. 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)는 평탄한 형상인 보트(217)의 상단면(217a)과 평행으로, 또한 웨이퍼(200)의 표면과 평행으로 설치되고, 적어도 그 내면은 평탄하다. 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 외면도 평탄하다. 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)는 이너 튜브(203b)의 측벽부의 상단으로부터 이너 튜브(203b)의 내측을 향하여 연출(延出)하기 때문에 연출부라고도 부를 수 있다. 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 중앙부(중심부)에는 이너 튜브(203b)의 내부와, 후술하는 아우터 튜브(203a)의 내부를 연통시키는 연통부(270)(개구부)가 형성된다. 즉 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)는 그 중앙부에 개구부를 포함하는 도넛 형상(링 형상)의 판 형상 부재(플레이트)로 구성된다. 이 형상으로부터 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)를 오리피스 형상 부재, 또는 단순히 오리피스라고도 부를 수 있다. 연통부(270)는 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 중앙부 이외의 부분, 예컨대 상단부(203c)의 주연부(周緣部) 등에 형성해도 좋고, 또한 이너 튜브(203b)의 측벽부에 형성해도 좋다. 단, 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 측벽부에 형성하는 경우에는 웨이퍼 배열 영역보다 상방이며 상단부(203c)의 근방에 형성하거나, 또는 웨이퍼 배열 영역보다 하방이며 후술하는 복수의 단열판(218)이 배치되는 단열판 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역에 형성하는 것이 바람직하다.
아우터 튜브(203a)는 예컨대 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지고, 내경이 이너 튜브(203b)의 외경보다 크고, 상단(상단부)이 폐색되고, 하단(하단부)이 개구된 원통 형상으로 형성되고, 이너 튜브(203b)와 동심원 형상으로 설치된다. 아우터 튜브(203a)의 상단부[천장부]는 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)(천장부)를 피복한다.
아우터 튜브(203a)의 상단부는 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)와 평행으로, 또한 보트(217)의 상단면(217a)(천판)과 평행으로, 또한 웨이퍼(200)의 표면과 평행으로 설치되고, 적어도 그 내면이 평탄하다. 즉 아우터 튜브(203a)의 상단부의 내면은 평면으로 이루어진다. 아우터 튜브(203a)의 상단부의 외면도 평탄한 형상을 가지고, 평면으로 이루어진다. 아우터 튜브(203a)의 상단부는 그 두께가 아우터 튜브(203a)의 측벽부의 두께보다 두꺼워지도록 형성되고, 아우터 튜브(203a)의 내부를 소정의 진공도로 한 경우에도 아우터 튜브(203a)의 강도를 유지할 수 있도록 구성된다. 아우터 튜브(203a)의 상단부의 두께는 이너 튜브(203b)의 상단부(203c) 또는 이너 튜브(203b)의 측벽부의 두께보다 크다.
주로 전술한 구조의 아우터 튜브(203a)와 이너 튜브(203b)로 처리실(201)이 구성된다. 처리실(201)은 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 방향으로 다단으로 정렬시킨 상태에서 수용 가능하다.
전술한 아우터 튜브(203a) 및 이너 튜브(203b)의 구조에 의해 실질적인 처리실(201)의 체적(용적)을 작게 할 수 있고, 처리 가스가 열분해되어 활성종이 생성되는 영역을 제한하여(최소한 좁게 하여) 다종의 활성종의 생성을 억제하는 것이 가능해진다.
즉 아우터 튜브(203a)의 상단부(천장부)의 내면과, 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)(천장부)의 외면을 각각 평탄하게 형성한 플랫-플랫 구조에 의해, 이들의 천장부 사이에 있는 공간의 체적(용적)을 작게 할 수 있다. 이에 의해 실질적인 처리실(201)의 체적(용적)을 작게 할 수 있고, 처리 가스가 열분해되어 활성종이 생성되는 영역을 제한하여(감소시켜) 다종의 활성종의 생성을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 내면을 평탄하게 형성하고 평탄한 보트(217)의 상단면(217a)의 적어도 일부를 이 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)로 피복하는 플랫-플랫 구조에 의해, 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 내면과 보트(217)의 상단면(217a) 사이에 있는 공간의 체적(용적)을 작게 할 수 있다. 이에 의해 실질적인 처리실(201)의 체적(용적)을 더 작게 할 수 있고, 처리 가스가 열분해되어 활성종이 생성되는 영역을 더 제한하여(감소시켜) 다종의 활성종의 생성을 더 억제하는 것이 가능해진다.
또한 아우터 튜브(203a)의 상단부(천장부)의 내면과 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)(천장부)의 외면 사이에 있는 공간의 체적 및 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 내면과 보트(217)의 상단면(217a) 사이에 있는 공간의 체적을 각각 작게 하는 것에 의해, 이들의 공간에서 생성된 활성종을 소비시켜 소멸시키기 쉽게 할 수 있다. 그 결과, 이들의 공간에서의 활성종의 농도를 적절하게 저감시키는 것이 가능해진다.
즉 아우터 튜브(203a)의 천장부의 내면과 이너 튜브(203b)의 천장부의 외면 사이에 있는 공간의 체적에 대한 표면적의 비율(표면적/체적)을 크게 하는 것에 의해, 「이 공간에서 생성되는 활성종의 양」에 대한 「이 공간의 표면[아우터 튜브(203a)나 이너 튜브(204b) 등의 부재의 표면]에 접촉하는 것에 의해 소비되는 활성종의 양」의 비율(소비량/생성량)을 증가시킬 수 있다. 마찬가지로 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 내면과 보트(217)의 상단면(217a) 사이에 있는 공간 공간의 체적에 대한 표면적의 비율(표면적/체적)을 크게 하는 것에 의해, 「이 공간에서 생성되는 활성종의 양」에 대한 「이 공간의 표면[이너 튜브(204b)나 보트(217) 등의 부재의 표면]에 접촉하는 것에 의해 소비되는 활성종의 양」의 비율(소비량/생성량)을 증가시킬 수 있다. 즉 이들의 공간을 체적에 대하여 표면적의 비율이 큰 공간으로 하는 것에 의해, 이들의 공간에서 생성된 활성종을 소비시키기 쉽게 할 수 있다. 그 결과, 이들의 공간에서의 활성종의 농도를 적절하게 저감시키는 것이 가능해진다.
또한 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)가 보트(217)의 상단면(217a)(천판)의 적어도 일부, 즉 웨이퍼(200)의 상부를 피복하고, 또한 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)에 형성한 구조에 의해 웨이퍼(200)의 상부, 또는 아우터 튜브(203a)와 이너 튜브(203b) 사이에서 생성된 반응종으로서의 활성종이 웨이퍼(200)에 도달할 때까지의 거리를 연장할 수 있고, 이 활성종이 웨이퍼(200)에 접촉하는 것을 억제할 수 있다.
즉 전술과 같이 구성한 결과, 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 내면과 보트(217)의 상단면(217a) 사이에 있는 공간에서 생성된 활성종은 보트(217)의 상단면(217a)의 단부(端部)(edge)를 우회하지 않으면 웨이퍼(200)에 도달할 수 없다. 또한 전술과 같이 구성한 결과, 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)에 형성된 연통부(270)는 보트(217)의 상단면(217a)에 의하여 폐색되도록 보트(217)의 상단면(217a)과 대향하게 된다. 그렇기 때문에 아우터 튜브(203a)와 이너 튜브(203b) 사이에 있는 공간에서 생성된 활성종은 그 공간을 이동하고 연통부(270)를 통과한 후, 보트(217)의 상단면(217a)의 단부를 우회하지 않으면 웨이퍼(200)에 도달할 수 없다. 이와 같이 웨이퍼(200)의 상부, 또는 아우터 튜브(203a)와 이너 튜브(203b) 사이에서 생성된 활성종을 각각 우회시키는 것에 의해, 이들의 활성종이 웨이퍼(200)에 도달할 때까지의 거리(경로)를 연장할 수 있고, 웨이퍼(200)에 도달하는 전에 소비시켜서 소멸시킬 수 있다. 즉 이들의 부위에서 생성된 활성종이 웨이퍼(200)에 접촉하는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 특히, 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 중앙부에 형성한 경우, 연통부(270)를 통과한 활성종이 웨이퍼(200)에 도달할 때까지의 거리를 최대한으로 연장할 수 있고, 이 활성종이 웨이퍼(200)에 접촉하는 것을 억제하기 쉬워진다.
이와 같은 구조에 의해 처리실(201) 내, 특히 웨이퍼 배열 영역에서의 활성종의 농도 분포를 균일화시키는 것이 가능해진다. 또한 웨이퍼(200)의 상부, 또는 아우터 튜브(203a)와 이너 튜브(203b) 사이의 공간에서 생성된 활성종에 의한 막 두께, 막질에 대한 영향을 억제하는 것도 가능해진다. 결과적으로 웨이퍼(200) 상에 형성하는 박막의 웨이퍼 면내 및 면간에서의 막 두께 및 막질의 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한 전술한 구조에서 이너 튜브(203b)의 측벽의 내벽[이하, 단순히 이너 튜브(203b)의 내벽이라고도 부른다]와 웨이퍼(200)의 단부 사이의 거리를 작게 하는 것이 더욱 바람직하다. 예컨대 이너 튜브(203b)의 내벽과 웨이퍼(200)의 단부 사이의 거리는 인접하는 웨이퍼(200) 사이의 거리(웨이퍼 배열 피치)와 동일하거나 또는 그보다 작게 하는 것이 바람직하다. 단, 도 2에 도시하는 바와 같이 후술하는 보트(217)는 웨이퍼(200)를 지지하는 계지 홈[係止溝](217b)이 형성되는 보트 기둥(217c)(보트 지주)을 포함하고, 보트 기둥(217c)은 웨이퍼(200)보다 외측에 위치한다. 그렇기 때문에, 이너 튜브(203b)의 내벽과 웨이퍼(200)의 단부 사이의 거리를 작게 하면 이너 튜브(203b)의 내벽과 보트 기둥(217c)이 접촉하므로, 그 이상은 이너 튜브(203b)의 내벽과 웨이퍼(200)의 단부 사이의 거리를 좁힐 수 없다. 즉 보트 기둥(217c)이 이너 튜브(203b)의 내벽과 웨이퍼(200)의 단부 사이의 거리를 작게 하는 것을 방해한다. 따라서 이너 튜브(203b)의 내벽과 웨이퍼(200)의 단부 사이의 거리를 보다 작게 하기 위해서 예컨대 도 2에 도시하는 바와 같이 이너 튜브(203b)의 내벽의 보트 기둥(217c)에 대응하는 부분에 보트 기둥(217c)을 피하는 스페이스[요부(凹部)]로서의 보트 기둥 홈(203d)을 형성하는 것이 바람직하다. 도 2는 편의 상, 이너 튜브(203b), 보트(217) 및 보트(217)에 의해 지지되는 웨이퍼(200)만을 발췌하여 도시한다.
이 구조, 즉 이너 튜브(203b)의 내벽에 보트(217)를 구성하는 부재를 피하도록 요부를 형성한 구조에 의해 이너 튜브(203b)의 내벽과 웨이퍼(200)의 단부 사이의 거리를 극한까지 작게 하는 것이 가능해진다.
이와 같이 이너 튜브(203b)의 내벽과 웨이퍼(200)의 단부 사이의 거리를 극한까지 작게 하는 것에 의해, 실질적인 처리실(201)의 체적을 작게 할 수 있고, 활성종이 생성되는 영역을 저감하여 다종의 활성종의 생성을 억제할 수 있다. 이 구조에 의해 활성종의 막 두께, 막질에 대한 영향을 더 억제할 수 있고, 웨이퍼 면내 및 면간에서 균일한 막 두께 및 막질을 실현하는 것이 더 가능해진다.
이와 같은 구조의 상단부(203c)와 측벽부를 포함하는 이너 튜브(203b)의 형상을 순수한 원통 형상에 대하여 대략 원통 형상이라고도 칭할 수 있다.
아우터 튜브(203a)의 하방에는 아우터 튜브(203a)와 동심원 형상으로 매니폴드(209)가 배설된다. 매니폴드(209)는 예컨대 스텐레스(SUS) 등으로 이루어지고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성된다. 매니폴드(209)는 이너 튜브(203b)와 아우터 튜브(203a)에 계합(係合)하고, 이들을 지지하도록 설치된다. 매니폴드(209)와 아우터 튜브(203a) 사이에는 씰 부재로서의 O링(220a)이 설치된다. 매니폴드(209)가 히터 베이스로 지지되는 것에 의해 프로세스 튜브(203)는 수직으로 설치된 상태가 된다. 주로 프로세스 튜브(203)와 매니폴드(209)에 의해 반응 용기(처리 용기)가 구성된다.
매니폴드(209)에는 가스 도입부로서의 노즐(249a∼249d)이 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록, 또한 처리실(201) 내에 연통하도록 접속된다. 노즐(249a∼249d)에는 가스 공급관(232a∼232d)이 각각 접속된다. 이와 같이 프로세스 튜브(203)에는 4개의 노즐(249a∼249d)과, 4개의 가스 공급관(232a∼232d)이 설치되고, 처리실(201) 내에 복수 종류, 여기서는 4종류의 처리 가스를 공급할 수 있도록 구성된다.
가스 공급관(232a∼232d)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241a∼241d)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(243a∼243d)가 각각 설치된다. 또한 가스 공급관(232a∼232d)의 밸브(243a∼243d)보다 하류측에는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(232e∼232h)이 각각 접속된다. 가스 공급관(232e∼232h)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(241e∼241h) 및 개폐 밸브인 밸브(243e∼243h)가 각각 설치된다. 또한 가스 공급관(232a∼232d)의 선단부에는 전술한 노즐(249a∼249d)이 각각 접속된다.
가스 공급관(232a)으로부터는 처리 가스로서의 실리콘계 가스, 즉 실란계 가스가 MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 경유하여 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(232b)으로부터는 처리 가스로서의 아민계 가스가 MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 경유하여 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(232c)으로부터는 처리 가스로서의 산화 가스, 즉 산소 함유 가스가 MFC(241c), 밸브(243c), 노즐(249c)을 경유하여 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(232d)으로부터는 처리 가스로서의 질화 가스, 즉 질소 함유 가스가 MFC(241d), 밸브(243d), 노즐(249d)을 경유하여 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(232e∼232h)으로부터는 불활성 가스로서의 예컨대 질소(N2) 가스가 MFC(241e∼241h), 밸브(243e∼243h), 가스 공급관(232a∼232d), 노즐(249a∼249d)을 경유하여 처리실(201) 내에 각각 공급된다.
각 가스 공급관으로부터 전술과 같은 가스를 각각 흘리는 경우, 주로 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해 실리콘계 가스 공급계로서의 실란계 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249a)을 실란계 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해 아민계 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249b)을 아민계 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 가스 공급관(232c), MFC(241c), 밸브(243c)에 의해 산화 가스 공급계로서의 산소 함유 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249c)을 산소 함유 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 가스 공급관(232d), MFC(241d), 밸브(243d)에 의해 질화 가스 공급계로서의 질소 함유 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249d)을 질소 함유 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 가스 공급관(232e∼232h), MFC(241e∼232h), 밸브(243e∼243h)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성된다. 불활성 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계로서도 작용한다.
실리콘계 가스 공급계(실란계 가스 공급계), 아민계 가스 공급계, 산화 가스 공급계(산소 함유 가스 공급계) 및 질화 가스 공급계(질소 함유 가스 공급계) 중 적어도 어느 하나를 단순히 처리 가스 공급계라고도 칭할 수 있다. 예컨대 실리콘계 가스 공급계를 처리 가스 공급계라고도 칭할 수 있고, 실리콘계 가스 공급계 및 아민계 가스 공급계를 처리 가스 공급계라고도 칭할 수 있다.
매니폴드(209)에는 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치된다. 배기관(231)은 이너 튜브(203b)와 아우터 튜브(203a) 사이의 극간(隙間)에 의해 형성되는 통 형상 공간(250)의 하단부에 배치되고, 통 형상 공간(250)에 연통한다. 배기관(231)의 매니폴드(209)와의 접속측과 반대측인 하류측에는 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller)밸브(244)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속된다. APC밸브(244)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 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개도(開度)를 조절하는 것에 의해 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되는 밸브다. 주로 배기관(231), APC밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
매니폴드(209)의 하방에는 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구(爐口) 개체(蓋體)로서의 씰 캡(219)이 설치된다. 씰 캡(219)은 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 당접(當接)된다. 씰 캡(219)은 예컨대 SUS 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성된다. 씰 캡(219)의 상면에는 매니폴드(209)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링(220)이 설치된다. 씰 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치된다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은 씰 캡(219)을 관통하여 후술하는 보트(217)에 접속된다. 회전 기구(267)는 보트(217)를 회전시키는 것에 의해 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성된다. 씰 캡(219)은 프로세스 튜브(203)의 외부에 수직으로 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강된다. 보트 엘리베이터(115)는 씰 캡(219)을 승강시키는 것에 의해 보트(217)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출하는 것이 가능하도록 구성된다. 보트 엘리베이터(115)는 보트(217), 즉 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외에 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성된다.
지지구로서의 보트(217)는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지고, 복수 매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로, 또한 서로 중심을 맞춘 상태로 정렬시켜서 다단으로 지지한다. 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이 보트(217)는 보트(217)의 상단면을 구성하는 천판(217a)과, 복수 개, 여기서는 4개의 보트 기둥(217c)을 포함한다.
천판(217a)은 평탄한 판 형상 부재로서 구성되고, 웨이퍼(200)의 상부, 즉 웨이퍼 배열 영역의 최상위(최상부)에 배치된 웨이퍼(200)의 상부를 전체적으로 피복한다. 이에 의해 웨이퍼(200)의 상부에서 생성된 활성종이 웨이퍼(200)에 도달할 때까지의 거리를 연장할 수 있다. 또한 천판(217a)은 보트(217)가 처리실(201) 내에 반입되었을 때, 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)에 설치된 연통부(270)와 대향하도록, 즉 연통부(270)를 폐색하도록 형성되어 있다. 이에 의해 아우터 튜브(203a)와 이너 튜브(203b) 사이에 생성된 활성종이 연통부(270)를 통과한 후, 웨이퍼(200)에 도달할 때까지의 거리를 연장할 수 있고, 이 활성종이 웨이퍼(200)에 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 박막의 웨이퍼 면내 및 면간에서의 막 두께 및 막질 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
각각의 보트 기둥(217c)에는 복수 매, 예컨대 25∼200매의 웨이퍼(200)를 지지하는 계지 홈(217b)(슬롯)이 복수 형성된다. 각각의 보트 기둥(217c)은 이너 튜브(203b)의 내벽에 형성된 보트 기둥 홈(203d)의 내부에 보트 기둥 홈(203d)과는 비접촉 상태에서 수용되도록 형성된다. 모든 계지 홈(217b)에 웨이퍼(200)를 장전(裝塡)하였을 때, 웨이퍼 배열 영역의 최상위에 배치되는 웨이퍼(200)와 천판(217a) 사이의 간격은 인접하는 웨이퍼(200) 사이의 거리(웨이퍼 배열 피치)와 같다. 이에 의해 보트(217)가 처리실(201) 내에 반입되었을 때, 실질적인 처리실(201)의 체적(용적)을 작게 할 수 있고, 처리 가스가 열분해되어 활성종이 생성되는 영역을 제한하여(최소한 좁게 하여) 다종의 활성종의 생성을 억제할 수 있다. 그리고 활성종의 막 두께, 막질에 대한 영향을 억제할 수 있고, 웨이퍼 면내 및 면간에서 균일한 막 두께 및 막질을 실현하는 것이 가능해진다.
보트(217)의 하부에는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열판(218)이 수평 자세로 다단으로 지지되고, 히터(207)로부터의 열이 씰 캡(219)측에 전달되기 어렵도록 구성된다. 보트(217)의 하부에 단열판(218)을 설치하지 않고, 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 통 형상의 부재로서 구성된 단열통을 설치해도 좋다. 처리실(201) 내[이너 튜브(203b) 내]에서의 단열판(218)의 수용 영역을 단열판 배열 영역이라고도 부른다.
프로세스 튜브(203) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치된다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태를 조정하는 것에 의해 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 된다. 온도 센서(263)는 L자형으로 구성되고, 그 수평부는 매니폴드(209)를 관통하도록 설치되고, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향하여 상승하도록 설치된다.
도 3에 도시되는 바와 같이 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는 CPU(121a)(Central Processing Unit), RAM(121b)(Random Access Memory), 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 경유하여 CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(121)에는 예컨대 터치 패널 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, 후술하는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하도록 저장된다. 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. 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(121b)는 CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 저장되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(121d)는 전술한 MFC(241a∼241h), 밸브(243a∼243h), 압력 센서(245), APC밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115) 등에 접속된다.
CPU(121a)는 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(121c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 그리고 CPU(121a)는 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 MFC(241a∼241h)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a∼243h)의 개폐 동작, APC밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC밸브(244)에 의한 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.
컨트롤러(121)는 전용의 컴퓨터에 의하여 구성되는 경우에 한정되지 않고, 범용의 컴퓨터에 의하여 구성되어도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(123)[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(123)를 이용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(121)를 구성할 수 있다. 단, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(123)를 경유하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 외부 기억 장치(123)를 경유하지 않고 프로그램을 공급해도 좋다. 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 이용한 경우는 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
다음으로 전술한 기판 처리 장치를 사용하여 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 기판 상에 박막을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.
여기서는 일 예로서 처리실(201) 내에 실리콘계 가스와 아민계 가스를 공급하여 기판으로서의 웨이퍼(200) 상에 실리콘 및 탄소를 포함하는 막, 즉 SiC계의 막을 형성하는 예에 대하여 설명한다. 구체적으로는 실리콘계 가스로서 디실란(Si2H6) 가스를 사용하고, 아민계 가스로서 트리에틸아민[(C2H5)3N, 약칭: TEA] 가스를 사용하고, SiC계의 막으로서 실리콘 탄화막(SiC막)을 형성하는 예에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는 SiC계의 막의 형성은 비(非)플라즈마의 분위기 하에서 수행된다. 또한 본 실시 형태에서는 웨이퍼(200)로서 반도체 실리콘 웨이퍼를 사용하고, SiC계의 막의 형성은 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서 수행된다. SiC 등의 SiC계의 막은 에칭 내성(耐性) 및 산화 내성이 높은 절연막으로서 트랜지스터 게이트 전극 주위나 배선 구조에 바람직하게 이용된다.
본 명세서에서는 SiC계의 막이라는 용어는 적어도 실리콘(Si)과 탄소(C)를 포함하는 막을 의미하고, 이에는 실리콘 탄화막(SiC막) 외에 예컨대 실리콘 산탄화막(SiOC막), 실리콘 탄질화막(SiCN막), 실리콘 산탄질화막(SiOCN막) 등도 포함된다.
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 단어를 이용한 경우는 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나, 「웨이퍼 및 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등의 적층체(집합체)」를 의미하는 경우, 즉 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함시켜서 웨이퍼라고 칭하는 경우가 있다. 또한 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 단어를 이용한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)」을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면(最表面)」을 의미하는 경우가 있다.
따라서 본 명세서에서 「웨이퍼에 대하여 소정의 가스를 공급한다」고 기재한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 직접 공급한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되는 층이나 막 등에 대하여, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」고 기재한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되는 층이나 막 등의 위, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」는 것을 의미하는 경우가 있다.
본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 이용한 경우에도 「웨이퍼」라는 단어를 이용한 경우와 마찬가지이다. 그 경우, 상기 설명에서 「웨이퍼」를 「기판」으로 치환해서 생각하면 좋다.
이하, SiC계의 막을 형성하는 예에 대하여 구체적으로 설명한다.
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)된다. 이 때, 웨이퍼 배열 영역의 모든 영역에 걸쳐서 빈 슬롯이 발생하지 않도록 웨이퍼(200)를 장전한다. 이에 의해 기판 처리 중에서의 실질적인 처리실(201)의 체적(용적)을 작게 할 수 있고, 처리 가스가 열분해되어 활성종이 생성되는 영역을 제한하여(최소한 좁게 하여) 다종의 활성종의 생성을 억제할 수 있다. 그리고 활성종의 막 두께, 막질에 대한 영향을 억제할 수 있고, 웨이퍼 면내 및 면간에서 균일한 막 두께 및 막질을 실현하는 것이 가능해진다. 특히, 웨이퍼 배열 영역 중 적어도 연통부(270)에 가까운 부분(본 실시 형태에서는 웨이퍼 배열 영역의 상부)에 빈 슬롯이 발생하지 않도록 웨이퍼(200)를 장전하는 것에 의해, 연통부(270)에 가까운 영역의 체적(용적)을 작게 할 수 있고, 연통부(270)의 근방에서의의 활성종의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 연통부(270)의 근방에 배치된 웨이퍼(200)에 대한 활성종의 막 두께, 막질에 대한 영향을 적절하게 억제하는 것이 가능해진다.
그 후, 도 1에 도시되는 바와 같이 복수 매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)되고, 복수 매의 웨이퍼(200)는 처리실(201) 내에 수용된다. 이 상태에서 씰 캡(219)은 O링(220)을 개재하여 처리 용기의 하단, 즉 매니폴드(209)의 하단을 밀봉(seal)한 상태가 된다.
다음으로 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 APC밸브(244)를 서서히 전개(全開)로 하고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내의 베이스 압력(진공도)을 1Pa 이하로 한다. 진공 펌프(246)는 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료할 때까지의 사이는 상시 작동시킨 상태를 유지한다. 회전 기구(267)에 의해 보트(217)를 회전시키는 것에 의해 웨이퍼(200)를 회전시켜(웨이퍼 회전), 바람직하게는 예컨대 1rpm~10rpm의 범위 내에서 그 회전수를 일정하게 유지한다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료할 때까지의 사이는 계속해서 수행된다. 히터(207)에 의해 처리실(201) 내를 가열하는 것에 의해 처리실(201) 내의 온도를 원하는 온도로 하여 웨이퍼(200)의 온도를 바람직하게는 예컨대 350℃∼450℃의 범위 내의 원하는 온도로 유지한다. 이 때 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포가 되도록 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 전력 공급 상태가 피드백 제어된다(온도 조정). 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료할 때까지의 사이는 계속해서 수행된다.
그 후, 가스 공급관(232e, 232f)으로부터 바람직하게는 예컨대 매분 수 리터의 질소(N2) 가스를 MFC(241e, 241f), 밸브(243e, 243f), 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b)을 경유하여 처리실(201) 내로 공급하여 임의의 압력으로 질소 퍼지를 수 분간 실시하고, 그 후, 질소 가스의 공급을 정지하여 질소 퍼지를 종료한다.
그 후, APC밸브(244)를 완전히 연 상태에서 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내의 베이스 압력을 바람직하게는 예컨대 1Pa 이하로 한다. 처리실(201) 내의 압력이 1Pa 이하가 되었을 때, APC밸브(244)를 완전히 닫고 봉입 상태를 시작한다. 이 때 APC밸브(244)를 완전히 닫지 않고 약간 열어 두어도 좋다.
웨이퍼(200)의 온도를 바람직하게는 예컨대 350℃∼450℃의 범위 내의 원하는 온도로 유지하고, 바람직하게는 예컨대 1rpm~10rpm의 범위 내의 원하는 회전수로 웨이퍼(200)의 회전을 유지하고, APC밸브(244)를 완전히 닫은 상태에서 실리콘계 가스로서 디실란(Si2H6) 가스를 가스 공급관(232a)으로부터 MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 경유하여 처리실(201) 내에 도입한다. 동시에 아민계 가스로서 트리에틸아민(TEA) 가스를 가스 공급관(232b)으로부터 MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 경유하여 처리실(201) 내에 도입한다. 이와 같은 조작에 의해 Si2H6가스 및 TEA가스를 처리실(201) 내에 봉입한다(공정A). TEA가스는 바람직하게는 예컨대 0.1slm∼2slm의 범위 내의 원하는 유량으로 도입하고, Si2H6가스는 바람직하게는 예컨대 0.05slm∼0.5slm의 범위 내의 원하는 유량으로 도입한다. TEA가스의 공급 시간은 바람직하게는 예컨대 1초∼60초의 범위 내의 원하는 시간으로 하고, Si2H6가스의 공급 시간은 바람직하게는 예컨대 1초∼60초의 범위 내의 원하는 시간으로 한다. 그리고 Si2H6가스 및 TEA가스를 바람직하게는 예컨대 100∼2,000Pa의 범위 내의 원하는 압력으로 처리실(201) 내에 봉입한다.
그 후, Si2H6가스 및 TEA가스의 처리실(201) 내로의 공급을 정지하고, APC밸브(244)를 완전히 닫은 상태에서 Si2H6가스 및 TEA가스의 처리실(201) 내로의 봉입 상태를 유지한다(공정B).
이 때 처리실(201) 내에서는 Si2H6가스 및 TEA가스가 열분해되어 활성종이 생성된다. 단, 전술한 바와 같이 아우터 튜브(203a)의 천장부의 내면과, 이너 튜브(203b)의 천장부의 외면을 각각 평탄하게 형성하는 플랫-플랫 구조에 의해 이들의 천장부 사이에 있는 공간의 체적(용적)을 작게 한다. 이에 의해 실질적인 처리실(201)의 체적(용적)을 작게 할 수 있고, Si2H6가스 및 TEA가스가 열분해되어 활성종이 생성되는 영역을 제한할 수 있다(감소시킬 수 있다). 그 결과, 다종의 활성종의 생성을 억제하는 것이 가능해진다. 또한 이들의 천장부 사이에 있는 공간을 체적에 비해 표면적이 큰 공간으로 하는 것에 의해, 이 공간에서 생성된 활성종을 그 공간 내에서 소비시키기 쉬워지고, 이 공간에서의 활성종의 농도를 적절하게 저감시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 처리실(201) 내, 특히 웨이퍼 배열 영역에서의 활성종의 농도 분포를 균일화시킬 수 있다.
또한 전술과 같이 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 내면을 평탄하게 형성하고, 평탄하게 형성된 보트(217)의 상단면(217a)의 적어도 일부를 이 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)로 피복하는 플랫-플랫 구조에 의해 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)와 보트(217)의 상단면(217a) 사이에 있는 공간의 체적(용적)을 작게 한다. 이에 의해 실질적인 처리실(201)의 체적(용적)을 더 작게 할 수 있고, Si2H6가스 및 TEA가스가 열분해되어 활성종이 생성되는 영역을 더 제한할 수 있다(감소시킬 수 있다). 그 결과, 다종의 활성종의 생성을 더 억제하는 것이 가능해진다. 또한 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)와 보트(217)의 상단면(217a) 사이에 있는 공간을 체적에 비해 표면적이 큰 공간으로 하는 것에 의해 이 공간에서 생성된 활성종을 그 공간 내에서 소비시키기 쉬워지고, 이 공간에서의 활성종의 농도를 적절하게 저감시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 처리실(201) 내, 특히 웨이퍼 배열 영역에서의 활성종의 농도 분포를 더욱 균일화시킬 수 있다.
또한 전술과 같이 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)가 보트(217)의 상단면(217a)(천판)의 적어도 일부, 즉 웨이퍼(200)의 상부를 피복하고, 또한 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)에 형성한 구조에 의해 웨이퍼(200)의 상부, 또는 아우터 튜브(203a)와 이너 튜브(203b) 사이에 생성된 활성종이 웨이퍼(200)에 도달할 때까지의 거리를 각각 연장한다. 그 결과, 이들의 부위에서 생성된 활성종이 웨이퍼(200)에 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 특히, 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 중앙부에 형성하는 것에 의해 연통부(270)를 통과한 활성종이 웨이퍼(200)에 도달할 때까지의 거리를 최대한으로 연장하는 것이 가능해지고, 이 활성종이 웨이퍼(200)에 접촉하는 것을 억제하기 쉬워진다.
또한 전술과 같이 이너 튜브(203b)의 측벽부를 보트(217)를 구성하는 부재를 피하는 구조로 하여, 이너 튜브(203b)의 측벽부의 내벽과 웨이퍼(200)의 단부 사이의 거리를 극한까지 작게 하고, 실질적인 처리실(201)의 체적(용적)을 더 작게 한다. 이에 의해 Si2H6가스 및 TEA가스가 열분해되어 활성종이 생성되는 영역을 더 제한할 수 있다(감소시킬 수 있다). 그 결과, 다종의 활성종의 생성을 더 억제할 수 있다.
이와 같이 Si2H6가스 및 TEA가스와 같은 처리 가스를 처리실(201) 내에 봉입한 상태를 유지하여 성막을 수행하는 경우에 전술과 같은 구조의 아우터 튜브(203a) 및 이너 튜브(203b)로 구성되는 처리실(201)을 이용하는 것에 의해, 활성종의 막 두께, 막질에 대한 영향을 억제할 수 있고, 웨이퍼 면내 및 면간에서 균일한 막 두께 및 막질을 실현하는 것이 가능해진다. 전술과 같은 아우터 튜브(203a) 및 이너 튜브(203b)의 구조에 의한 전술한 바와 같은 효과는 특히 본 실시 형태와 같이 처리 가스를 처리실(201) 내로 봉입한 상태를 소정 시간 유지하는 공정을 포함하는 성막 프로세스에서 현저하게 드러난다는 것이 확인되었다.
처리 가스가 분해하는 영역을 감소시키는 방법으로서는 이너 튜브(203b)를 사용하지 않고, 프로세스 튜브(203)로서 아우터 튜브(203a)만을 사용하고, 이 아우터 튜브(203a)의 용적을 필요 최소한의 용적으로 변경하는 방법을 이용해도 좋다. 즉 아우터 튜브(203a)와 보트(217) 사이의 거리를 측벽부, 상단부 모두 필요 최소한으로 좁히는 방법을 이용해도 좋다. 이 경우의 필요 최소한이란 반도체 장치의 제조, 기판 처리, 기판 처리 장치의 운용이 지장받지 않는 범위를 말한다. 또한 아우터 튜브(203a)나 이너 튜브(203b)의 내면에 예컨대 돌기(突起)나 리브 등의 철부(凸部)나, 홈이나 구멍[穴] 등의 요부를 형성하고, 이들의 내면을 요철부(凹凸部)를 포함하는 구조로 하여, 처리 가스가 분해하는 영역을 감소시키는 방법을 이용해도 좋다.
공정A, 또는 공정A 및 공정B에서는 APC밸브(244)를 완전히 닫지 않고 약간 열어 두는 것에 의해 Si2H6가스 및 TEA가스를 약간 배기하여 가스의 흐름을 약간 형성해도 좋다. 이 경우, 공정A, 또는 공정A 및 공정B에서 Si2H6가스 및 TEA가스를 처리실(201) 내로 공급하면서 처리실(201) 내로부터 배기하고, 그 때 Si2H6가스 및 TEA가스의 처리실(201) 내로부터의 배기 레이트(rate)를 Si2H6가스 및 TEA가스의 처리실(201) 내로의 공급 레이트보다 작게 한 상태를 유지하는 것에 의해 Si2H6가스 및 TEA가스를 약간 배기해도 좋다. 즉 공정A, 또는 공정A 및 공정B에서 토탈(total)에서의 처리실(201) 내로부터의 배기 레이트[소정의 압력에서의 단위 시간당의 토탈에서의 가스 배기량, 즉 배기 유량(체적유량)]를 토탈에서의 처리실(201) 내로의 공급 레이트[소정의 압력에서의 단위 시간당의 토탈에서의 가스 공급량, 즉 공급 유량(체적유량)]보다 작게 한 상태를 유지하는 것에 의해 Si2H6가스 및 TEA가스를 약간 배기해도 좋다. 이 경우, 공정A에서 Si2H6가스 및 TEA가스를 처리실(201) 내로 공급하면서 처리실(201) 내로부터 배기하고, Si2H6가스 및 TEA가스의 처리실(201) 내로부터의 배기 레이트를 Si2H6가스 및 TEA가스의 처리실(201) 내로의 공급 레이트보다 작게 한 상태를 형성하고, 공정B에서 그 상태를 유지하게 된다.
이와 같이 처리실(201) 내로 공급되는 가스를 약간 배기해도 APC밸브(244)를 완전히 닫는 경우와 실질적으로 마찬가지의 봉입 상태를 형성할 수 있다. 따라서 본 명세서에서는 이와 같이 처리실(201) 내로 공급되는 가스를 약간 배기하는 상태도 봉입한 상태에 포함시켜서 생각한다. 즉 본 명세서에서 「봉입」이라는 단어를 이용한 경우는 APC밸브(244)를 완전히 닫고 처리실(201) 내의 배기를 정지하는 경우 외에, APC밸브를 완전히 닫지 않고 약간 열어 처리실(201) 내로 공급되는 가스의 처리실(201) 내로부터의 배기 레이트를 처리실(201) 내로 공급되는 가스의 처리실(201) 내로의 공급 레이트보다 작게 한 상태를 유지하고, 처리실(201) 내로 공급되는 가스를 약간 배기하는 경우도 포함한다.
그리고 공정A와 공정B를 소정 횟수 실시한 후, APC밸브(244)를 완전히 열어 처리실(201) 내를 신속하게 배기한다(공정C). 이 때 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 성막에 기여한 후의 Si2H6가스나 TEA가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)에서의 연통부(270)(개구부) 및 이너 튜브(203b)와 아우터 튜브(203a) 사이의 통 형상 공간(250)을 경유하여 배기관(231)으로부터 배기된다.
상기의 공정A, 공정B, 공정C를 포함하는 사이클, 즉 공정A와 공정B를 소정 횟수 실시하는 공정(공정D)과, 공정C로 구성되는 사이클을 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiC막의 막 두께가 원하는 막 두께가 될 때까지 소정 횟수 실시한다. 본 실시 형태의 사이클 시퀀스의 일 예를 도 4에 도시한다.
그 후, 가스 공급관(232e, 232f)으로부터 바람직하게는 예컨대 매분 수 리터의 질소(N2) 가스를 MFC(241e, 241f), 밸브(243e, 243f), 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b)을 경유하여 처리실(201) 내로 공급하고, 임의의 압력으로 질소 퍼지를 바람직하게는 예컨대 수 분간 실시하고, 그 후, 질소 가스의 공급을 정지하고, 질소 퍼지를 끝낸다.
그 후, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전을 정지하고, APC밸브(244)를 닫고, 가스 공급관(232e, 232f)으로부터 바람직하게는 예컨대 매분 수 리터의 질소(N2) 가스를 MFC(241e, 241f), 밸브(243e, 243f), 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b)을 경유하여 처리실(201) 내의 압력이 대기압이 될 때까지 처리실(201) 내에 공급한다(대기압 복귀).
성막 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는 보트 엘리베이터(115)에 의해 처리실(201) 내로부터 반출된다(보트 언로드). 그 후, 성막 처리 후의 복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)로부터 꺼내어진다.
전술한 본 실시 형태에서는 도 4에 도시하는 바와 같이 Si2H6가스 및 TEA가스를 처리실(201) 내로 공급하고 봉입하는 공정(공정A)과, Si2H6가스 및 TEA가스를 처리실(201) 내에 봉입한 상태를 유지하는 공정(공정B)을 교호적(交互的)으로 복수 회(일 예로서 3회) 수행하는 공정(공정D)과, 처리실(201) 내를 배기하는 공정(공정C)을 교호적으로 복수 회 반복한다. 즉 본 실시 형태에서는 공정A와 공정B로 구성되는 사이클을 복수 사이클(일 예로서 3사이클) 수행하는 공정D와, 공정C로 구성되는 사이클을 복수 사이클 반복한다.
본 실시 형태에서는 공정A와 공정B로 구성되는 사이클을 3사이클 수행할 때마다 공정C를 1회 실시하지만, 공정A와 공정B로 구성되는 사이클을 1사이클 수행할 때마다 공정C를 수행해도 좋다. 즉 공정A와 공정B를 교호적으로 1회 수행하는 공정과, 공정C를 교호적으로 복수 회 반복해도 좋다. 이 경우, 공정A와 공정B와 공정C로 구성되는 사이클을 복수 회 반복하게 된다.
또한 공정A와 공정B로 구성되는 사이클을 1회 수행할 때마다 공정C를 수행하도록 하고, 공정A에서의 Si2H6가스 및 TEA가스의 1회의 공급량을 본 실시 형태에서의 Si2H6가스 및 TEA가스의 1회의 공급량보다 많게 해도(예컨대 본 실시 형태의 공정A에서의 Si2H6가스 및 TEA가스의 1회의 공급량의 3배의 공급량으로 하고, 공정A와 공정B로 구성되는 사이클을 3사이클 수행할 때의 공급량과 마찬가지의 공급량으로 해도) 좋다. 단, 이 경우, 1회의 공급에 의해 다량의 가스가 공급되기 때문에 성막 속도는 증가하지만, 처리실(201) 내의 압력이 급격하게 높아져 웨이퍼 면내 막 두께 균일성이나 스텝 커버리지(단차 피복성)가 악화될 가능성이 있다.
이에 대하여 공정A와 공정B로 구성되는 사이클을 1회 수행할 때마다 공정C를 수행하고, 공정A에서의 Si2H6가스 및 TEA가스의 1회의 공급량을 적게 하면(예컨대 본 실시 형태의 공정A에서의 Si2H6가스 및 TEA가스의 1회의 공급량과 마찬가지로 하거나, 또는 그 1회의 공급량보다 적게 하면), 웨이퍼 면내 막 두께 균일성이나 스텝 커버리지는 양호해지지만 성막 속도가 감소한다.
본 실시 형태에서는 공정A와 공정B로 구성되는 사이클을 3사이클 수행할 때마다 공정C를 1회 실시한다. 즉 APC밸브(244)를 완전히 닫은 상태에서 Si2H6가스 및 TEA가스를 각각 복수 회(3회)로 나누어서 공급하기 때문에, 처리실(201) 내의 압력은 다단계(이 경우는 3단계)로 서서히 높아진다. 제1 단계(제1 사이클)는 3단계 중에서 가장 압력이 낮고, 성막 레이트는 가장 낮지만, 웨이퍼 면내 막 두께 균일성이나 스텝 커버리지는 가장 양호해진다. 반대로 제3 단계(제3 사이클)는 3단계 중 가장 압력이 높고, 성막 레이트는 가장 높지만, 웨이퍼 면내 막 두께 균일성이나 스텝 커버리지는 악화될 가능성이 있다. 제2 단계(제2 사이클)는 제1 단계(제1 사이클)와 제3 단계(제3 사이클)의 중간의 특성이 된다.
단, 본 실시 형태와 같이, 3단계 등의 다단계로 압력을 증가시키는 경우, 제1 단계(제1 사이클)에서는 웨이퍼 면내 막 두께 균일성이나 스텝 커버리지가 양호한 막이 형성되기 때문에, 제2 단계, 제3 단계 등에서는 그 웨이퍼 면내 막 두께 균일성이나 스텝 커버리지가 양호한 막을 하지(下地)로 하여 막이 형성되고, 그 때 그 하지의 영향을 받고, 그 후에도 웨이퍼 면내 막 두께 균일성이나 스텝 커버리지가 양호한 막이 형성된다. 이와 같이 다단계로 압력을 증가시키는 경우에는 초기 단계에서 웨이퍼 면내 막 두께 균일성이나 스텝 커버리지가 양호한 초기층을 형성할 수 있고, 그 후, 웨이퍼 면내 막 두께 균일성이나 스텝 커버리지를 확보하면서 성막 레이트를 올리는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에서는 도 4에 도시하는 바와 같이 TEA가스의 공급 시간을 Si2H6가스의 공급 시간보다 길게 하지만, TEA가스의 공급 시간과 Si2H6가스의 공급 시간을 같게 해도 좋고, TEA가스의 공급 시간을 Si2H6가스의 공급 시간보다 짧게 해도 좋다. 그 중에서도 TEA가스의 공급 시간과 Si2H6가스의 공급 시간을 마찬가지로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한 본 실시 형태에서의 Si2H6가스 및 TEA가스를 처리실(201) 내로 공급하여 봉입하는 공정A에서는 가열된 처리실(201) 내로의 Si2H6가스 및 TEA가스의 공급에 의해 처리실(201) 내에서 Si2H6가스 및 TEA가스를 열적으로 분해시키도록 한다. 즉 열적으로 기상(氣相) 분해 반응을 발생시키도록 한다. 공정A뿐만 아니라 공정B에서도 처리실(201) 내에 공급된 Si2H6가스 및 TEA가스는 열적으로 분해된다.
Si2H6가스를 열적으로 분해시키는 것에 의해 예컨대 SiH3+SiH3, Si2H4+H2, SiH4+SiH2 등의 활성종을 포함하는 물질이 발생한다. 또한 TEA[(C2H5)3N] 가스를 열적으로 분해시키는 것에 의해 예컨대 (C2H5)2N+C2H5, C2H5N+2C2H5, N+3C2H5 등의 활성종을 포함하는 물질이 발생한다. 이들의 물질이 웨이퍼(200) 상에 SiC막이 형성될 때의 반응에 주로 기여하는 대표적인 물질의 예다.
그리고 Si2H6가스 및 TEA가스를 열적으로 분해시키기 위해서 Si2H6가스 및 TEA가스를 처리실(201) 내로 공급하여 봉입하는 공정A에서는 처리실(201) 내의 압력을 처리실(201) 내로의 Si2H6가스 및 TEA가스의 공급에 의해 바람직하게는 100∼2,000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 또한 히터(207)의 온도를 바람직하게는 웨이퍼(200)의 온도가 350∼450℃의 범위 내의 온도가 될 수 있는 온도로 설정한다. 처리실(201) 내에 불활성 가스로서 N2가스를 가스 공급관(232e, 232f)으로부터 공급해도 좋다. 또한 불활성 가스로서는 N2가스 외에 Ar가스, He가스, Ne가스, Xe가스 등의 희가스를 이용해도 좋다.
웨이퍼(200)의 온도가 350℃ 미만이 되면 Si2H6가스가 열분해되지 않고, TEA가스가 열분해된 물질과의 반응이 발생하지 않아 SiC막이 형성되지 않는다. 웨이퍼(200)의 온도가 450℃를 넘으면 SiC막 중에 잔류하는 질소(N)의 양이 불순물 수준을 넘어 N이 막을 구성하는 성분으로서 작용하여 SiC막이 형성되지 않는다(SiC막이 아닌 SiCN막이 형성된다). 또한 웨이퍼(200)의 온도가 450℃를 넘으면 기상 반응이 지나치게 강해져 웨이퍼 면내 막 두께 균일성을 확보하는 것이 곤란해진다. 따라서 웨이퍼(200)의 온도는 350∼450℃의 범위 내의 온도로 하는 것이 바람직하다.
또한 처리실(201) 내의 압력이 100Pa 미만이 되면, Si2H6가스가 열분해된 물질과, TEA가스가 열분해된 물질의 반응이 발생하기 어려워진다. 처리실(201) 내의 압력이 2,000Pa를 넘으면, 공정C에서의 처리실(201) 내의 배기에 시간이 걸려 스루풋에 영향이 미치게 된다. 또한 처리실(201) 내의 압력이 2,000Pa를 넘으면, SiC막 중에 잔류하는 N의 양이 불순물 수준을 넘어 N이 막을 구성하는 성분으로서 작용하여 SiC막이 형성되지 않는다(SiC막이 아닌 SiCN막이 형성된다). 또한 기상 반응이 지나치게 강해져 웨이퍼 면내 막 두께 균일성을 확보하는 것이 곤란해진다. 따라서 처리실(201) 내의 압력은 100∼2,000Pa의 범위 내의 압력으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 분위기(조건) 하에서의 처리실(201) 내에서 Si2H6가스의 공급 유량이 50sccm 미만이 되면 성막 레이트가 극단적으로 악화된다. 또한 Si2H6가스의 공급 유량이 500sccm을 넘으면 SiC막 중의 탄소(C)의 양이 감소한다. 따라서 Si2H6가스의 공급 유량은 50∼500sccm(0.05∼0.5slm)의 범위 내의 유량으로 하는 것이 바람직하다.
또한 Si2H6가스의 공급 시간은 될 수 있는 한 짧게 하고, 반응 계속 시간(Si2H6가스의 공급 정지 시간)을 될 수 있는 한 길게 하는 것이 바람직하다. 즉 적절한 양의 Si2H6가스를 단시간에 공급하는 것이 바람직하다. 하지만 Si2H6가스의 공급 시간을 1초 미만으로 하는 것은 밸브 제어 상 곤란하다. 따라서 Si2H6가스의 공급 시간은 1∼60초의 범위 내의 시간으로 하는 것이 바람직하다.
또한 이와 같은 분위기(조건) 하에서의 처리실(201) 내에서 TEA가스의 공급 유량이 100sccm미만이 되면 SiC막 중의 C의 양이 극단적으로 감소한다. 또한 TEA가스의 공급 유량이 2,000sccm을 넘으면 반응에 기여하지 않는 TEA가스의 양이 증가하여 낭비가 된다. 따라서 TEA가스의 공급 유량은 100∼2,000sccm(0.1∼2slm)의 범위 내의 유량으로 하는 것이 바람직하다.
또한 TEA가스의 공급 시간은 될 수 있는 한 짧게 하고, 반응 계속 시간을 될 수 있는 한 길게 하는 것이 바람직하다. 즉 적절한 양의 TEA가스를 단시간에 공급하는 것이 바람직하다. 하지만 TEA가스의 공급 시간을 1초 미만으로 하는 것은 밸브 제어 상 곤란하다. 따라서 TEA가스의 공급 시간은 1∼60초의 범위 내의 시간으로 하는 것이 바람직하다.
처리실(201) 내로의 Si2H6가스 및 TEA가스의 공급을 정지하고, Si2H6가스 및 TEA가스를 처리실(201) 내에 봉입한 상태를 유지하는 공정B에서는 가열된 처리실(201) 내로의 Si2H6가스 및 TEA가스의 공급에 의해 처리실(201) 내에서 Si2H6가스 및 TEA가스를 열적으로 분해시키는 것에 의해 발생한 물질끼리를 반응시킨다. 즉 Si2H6가스를 열적으로 분해시키는 것에 의해 발생한 SiH3+SiH3, Si2H4+H2, SiH4+SiH2 등의 물질과, TEA가스를 열적으로 분해시키는 것에 의해 발생한 (C2H5)2N+C2H5, C2H5N+2C2H5, N+3C2H5 등의 물질을 반응시킨다. 이 반응은 대부분이 기상 반응이지만, 표면 반응도 약간 발생한다. 이 반응은 공정A에서도 발생하고, 공정B에서는 이 반응을 계속하게 된다. 이 반응에 의해 웨이퍼(200) 상에 SiC막이 형성된다.
Si2H6가스 및 TEA가스는 반응하기 어렵고, 반응 속도가 매우 느리기 때문에(반응에 시간이 걸리기 때문에), Si2H6가스 및 TEA가스를 처리실(201) 내에 봉입한 상태를 유지하고 시간을 들이는 것에 의해, 반응을 발생시키고 SiC막을 형성하는 것이 가능해진다.
이 때 처리실(201) 내의 압력은 바람직하게는 100∼2,000Pa의 범위 내의 압력을 유지한다. 또한 이 때의 히터(207)의 온도는 바람직하게는 웨이퍼(200)의 온도가 350∼450℃의 범위 내의 온도가 될 수 있는 온도로 설정한다. 즉 공정A와 마찬가지의 압력 범위 내의 압력 및 온도 범위 내의 온도로 유지한다.
Si2H6가스의 공급을 정지하는 시간은 바람직하게는 예컨대 5∼500초의 범위 내의 시간으로 한다. Si2H6가스의 공급 정지 시간을 5초 미만으로 하면, Si2H6가스 및 TEA가스를 열적으로 분해시키는 것에 의해 발생한 물질끼리의 반응이 불충분해진다. 이 반응이 어느 정도 진행하면, Si2H6가스 및 TEA가스를 열적으로 분해시키는 것에 의해 발생한 물질의 양이 감소하고, 반응은 발생하지만 반응 효율이 저하한다. 그 상태를 계속해도 성막 레이트가 저하한 상태에서의 성막을 계속하게 된다. 즉 Si2H6가스의 공급 정지 시간을 지나치게 길게 하면 스루풋에 영향을 미치게 된다. 따라서 Si2H6가스의 공급 정지 시간은 5∼500초의 범위 내의 시간으로 하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 의해 형성되는 SiC막의 사이클 레이트[1사이클(공정A와 공정B로 구성되는 사이클)당의 성막 레이트]는 0.01∼0.5nm/사이클이 되는 것이 확인되었고, 사이클 수를 제어하는 것에 의해 임의의 막 두께를 얻을 수 있다. 예컨대 SiC막을 에칭 스톱퍼에 적용하는 경우에서의 SiC막의 막 두께로서는 100∼500Å(10∼50nm)이 예시되고, 이 경우, 전술한 사이클을 예컨대 20∼5000사이클 수행하는 것에 의해 이 막 두께를 실현할 수 있다.
본 실시 형태에서는 Si2H6가스 및 TEA가스를 처리실(201) 내로 공급하여 봉입하였기 때문에 저온 영역에서 반응하기 어려운 가스인 Si2H6가스 및 TEA가스를 이용하는 경우에도 기상 반응 효율을 높이는 것이 가능해지고, 성막 효율(Si2H6가스 및 TEA가스의 소비, 성막 레이트 등)을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한 이 수법에서는 Si2H6가스 및 TEA가스를 처리실(201) 내에 봉입한 상태를 유지하는 시간에 의해 SiC막 중의 C의 원자 농도를 예컨대 1∼40%가 되도록 제어할 수 있다. 즉 Si2H6가스 및 TEA가스의 공급을 정지하는 시간, 특히, Si2H6가스의 공급 정지 시간에 의해 SiC막 중의 C의 원자 농도를 제어할 수 있다. 본 실시 형태와 같은 저온 영역에서의 서멀 프로세스에 의한 성막에서는 SiC막 중의 C농도는 40%로 하는 것이 한계이며, 그것을 넙는 농도는 실현할 수 없다는 것을 확인하였다. SiC막 중의 탄소 농도를 제어하고, 이 SiC막 중의 C농도를 높게 하는 것에 의해 SiC막의 비유전율(k값)을 내리는 것이 가능해지고, 또한 에칭 내성을 높이는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에서는 SiC계의 막으로서 SiC막을 형성하는 예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예컨대 웨이퍼(200)의 온도와 처리실(201) 내의 압력을 높게 하는 것에 의해 아민계 가스에 포함되는 N을 막 중으로 취입(取入)할 수 있고, SiC계의 막으로서 SiCN막도 형성할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 SiC계의 막으로서 SiC막을 형성하는 예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예컨대 공정B 등, Si2H6가스 및 TEA가스의 공급을 정지하는 기간에 질소 함유 가스를 공급하는 공정 및/또는 산소 함유 가스를 공급하는 공정을 두는 것에 의해 SiC계의 막으로서 SiCN막, SiOC막 및 SiOCN막 중 적어도 1종류의 막을 형성할 수 있다.
예컨대 도 5와 같이, 공정B에서 질화 가스, 즉 질소 함유 가스로서 예컨대 NH3가스를 공급하는 공정을 두는 것에 의해 SiC계의 막으로서 SiCN막을 형성할 수 있다.
질소 함유 가스는 가스 공급관(232d)으로부터 MFC(241d), 밸브(243d), 노즐(249d)을 경유하여 처리실(201) 내로 공급된다.
또한 예컨대 도 6과 같이 공정B에서 산화 가스, 즉 산소 함유 가스로서 예컨대 O2가스를 공급하는 공정을 두는 것에 의해 SiC계의 막으로서 SiOC막 또는 SiOCN막을 형성할 수 있다.
산소 함유 가스는 가스 공급관(232c)으로부터 MFC(241c), 밸브(243c), 노즐(249c)을 경유하여 처리실(201) 내로 공급된다.
또한 예컨대 도 7과 같이 공정B에서 질소 함유 가스로서 예컨대 NH3가스를 공급하는 공정과, 산소 함유 가스로서 예컨대 O2가스를 공급하는 공정을 두는 것에 의해 SiC계의 막으로서 SiOCN막을 형성할 수 있다.
도 7에서는 NH3가스를 공급하는 공정과, O2가스를 공급하는 공정을 동시에 수행하지만, NH3가스를 공급하는 공정을 O2가스를 공급하는 공정보다 선행하여 수행해도 좋고, O2가스를 공급하는 공정을 NH3가스를 공급하는 공정보다 선행하여 수행해도 좋다.
도 5, 도 6, 도 7에서는 공정B 등의 Si2H6가스 및 TEA가스의 공급을 정지하는 기간에 질소 함유 가스를 공급하는 공정 및/또는 산소 함유 가스를 공급하는 공정을 두는 예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 이와 같은 실시 형태에 한정되지 않고, 예컨대 공정A 등의, Si2H6가스 및 TEA가스의 공급을 계속하는 기간에 질소 함유 가스를 공급하는 공정 및/또는 산소 함유 가스를 공급하는 공정을 두는 것에 의해, SiC계의 막으로서 SiCN막, SiOC막 및 SiOCN막 중 적어도 1종류의 막을 형성해도 좋다.
실리콘계 가스란 실리콘을 포함하는 가스(실리콘 함유 가스)를 말한다. 실리콘계 가스로서는 예컨대 디실란(Si2H6) 가스나 트리실란(Si3H8) 가스 등의 실란계 가스를 바람직하게 이용할 수 있다. 본 실시 형태에서는 실리콘계 가스로서 실리콘(Si)과 수소(H)를 포함하고, 염소(Cl)를 포함하지 않는 염소 비함유 실란계 가스를 이용한다.
아민계 가스란 아민기를 포함하는 가스를 말하며, 적어도 탄소(C), 질소(N) 및 수소(H)를 포함하는 가스다. 아민계 가스는 에틸아민, 프로필아민, 이소프로필아민, 부틸아민, 이소부틸아민 등의 아민을 포함한다. 여기서 아민이란 암모니아(NH3)의 수소 원자를 알킬기(基) 등의 탄화수소기로 치환한 형태의 화합물의 총칭이다. 즉 아민은 알킬기 등의 탄화수소기를 포함한다. 아민계 가스는 실리콘(Si)을 포함하지 않기 때문에 실리콘 비함유의 가스라고도 할 수 있고, 또한 실리콘 및 금속을 포함하지 않기 때문에 실리콘 및 금속 비함유의 가스라고도 할 수 있다. 아민계 가스로서는 예컨대 트리에틸아민[(C2H5)3N, 약칭: TEA] 외에 디에틸아민[(C2H5)2NH, 약칭: DEA], 모노에틸아민(C2H5NH2, 약칭: MEA) 등의 에틸아민계 가스, 트리프로필아민[(C3H7)3N, 약칭: TPA], 디프로필아민[(C3H7)2NH, 약칭: DPA], 모노프로필아민(C3H7NH2, 약칭: MPA) 등의 프로필아민계 가스, 트리이소프로필아민([(CH3)2CH]3N, 약칭: TIPA), 디이소프로필아민([(CH3)2CH]2NH, 약칭: DIPA), 모노이소프로필아민[(CH3)2CHNH2, 약칭: MIPA] 등의 이소프로필아민계 가스, 트리 부틸아민[(C4H9)3N, 약칭: TBA], 디부틸아민[(C4H9)2NH, 약칭: DBA], 모노부틸아민(C4H9NH2, 약칭: MBA) 등의 부틸아민계 가스, 또는 트리이소부틸아민([(CH3)2CHCH2]3N, 약칭: TIBA), 디이소부틸아민([(CH3)2CHCH2]2NH, 약칭: DIBA), 모노이소부틸아민[(CH3)2CHCH2NH2, 약칭: MIBA] 등의 이소부틸아민계 가스를 바람직하게 이용할 수 있다. 즉 아민계 가스로서는 예컨대 (C2H5)xNH3-x, (C3H7)xNH3-x, [(CH3)2CH]xNH3-x, (C4H9)xNH3-x, [(CH3)2CHCH2]xNH3-x(식 중, x는 1∼3의 정수) 중 적어도 1종류의 가스를 바람직하게 이용할 수 있다.
질화 가스, 즉 질소 함유 가스로서는 예컨대 암모니아(NH3) 가스, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8가스 등을 바람직하게 이용할 수 있다. 질소(N2) 가스는 불활성 가스이며, SiC막 중에 취입되지 않기 때문에 질소 함유 가스에서 제외된다.
산화 가스, 즉 산소 함유 가스로서는 예컨대 산소(O2) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 오존(O3) 가스, 수소(H2) 가스+O2가스, H2가스+O3가스, 수증기(H2O) 가스, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 등을 바람직하게 이용할 수 있다.
이상, 본 발명의 갖가지 전형적인 실시 형태를 설명하였지만, 본 발명은 그와 같은 실시 형태에 한정되지 않는다.
예컨대 전술한 실시 형태에서는 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 웨이퍼 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역보다 상방, 구체적으로는 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)에 형성하는 예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 즉 전술한 바와 같이 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 측벽부에서의 웨이퍼 배열 영역보다 상방이며, 상단부(203c)의 근방에 형성해도 좋다. 또한 예컨대 도 13에 도시하는 바와 같이 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 측벽부에서의 웨이퍼 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역보다 하방이며, 단열판 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역에 형성해도 좋다.
연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 웨이퍼 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역에 형성하면, 아우터 튜브(203a)와 이너 튜브(203b) 사이에 생성된 활성종이 웨이퍼(200)에 도달할 때까지의 거리가 짧아져, 이 활성종이 웨이퍼(200)에 접촉하기 쉬워진다. 그 결과, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 박막의 웨이퍼 면내 및 면간에서의 막 두께 및 막질 균일성이 저하하기 쉬워진다. 즉 연통부(270)에 가까운 웨이퍼(200) 상에 형성되는 박막의 면내 평균 막 두께가 연통부(270)로부터 떨어진 웨이퍼(200) 상에 형성되는 박막의 면내 평균 막 두께보다 두꺼워지기 쉬워진다. 또한 연통부(270)에 가까운 웨이퍼(200) 상에 형성되는 박막의 면내 막 두께 균일성이 연통부(270)로부터 먼 웨이퍼(200) 상에 형성되는 박막의 면내 막 두께 균일성보다 저하하기 쉬워진다.
이에 대하여 도 1이나 도 13에 도시하는 바와 같이 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 웨이퍼 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역보다 상방 또는 하방에 형성하면, 아우터 튜브(203a)와 이너 튜브(203b) 사이에 생성된 활성종이 웨이퍼(200)에 도달할 때까지의 거리를 연장할 수 있고, 이 활성종이 웨이퍼(200)에 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 박막의 웨이퍼 면내 및 면간에서의 막 두께 및 막질 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한 전술한 실시 형태에서는 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 중앙부에 1개 형성하는 예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예컨대 연통부(270)가 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)에 복수 개 형성되어도 좋다. 즉 도 14에 도시하는 바와 같이 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 중앙부와, 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 중앙부를 제외하는 부분(주연부 등)의 양쪽에 각각 형성해도 좋다. 또한 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 중앙부에 형성하지 않고, 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 주연부 등에만 복수 형성해도 좋다.
전술한 바와 같이 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 중앙부에 형성하는 경우, 이 연통부(270)를 통과한 활성종이 웨이퍼(200)에 도달할 때까지의 거리를 연장할 수 있다. 그 결과, 이 연통부(270)를 통과한 활성종이 웨이퍼(200)에 도달하기 전에 소비되기 쉬워져, 활성종이 웨이퍼(200)에 접촉하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
이에 대하여 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 주연부 등에 형성하는 경우, 이 연통부(270)의 크기(지름, 개구 면적)를 작게 하는 것에 의해, 이 연통부(270)를 통과한 활성종이 웨이퍼(200)에 접촉하는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 구체적으로는 주연부 등에 형성하는 연통부(270)의 크기를 이 연통부(270)를 통과한 활성종의 양이 웨이퍼(200)에 도달하기 전에 대부분 소비되어서 소멸하는 양이 될 수 있는 크기로 하는 것에 의해 활성종이 웨이퍼(200)에 접촉하는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 이 경우, 각 연통부(270)의 크기를 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 중앙부와 각 연통부(270) 사이의 거리가 커짐에 따라 서서히 작아지도록 하면 좋다.
단, 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 주연부 등에 형성하는 경우에도 이 연통부(270)가 보트(217)의 상단면(217a)(천판)과 대향하고, 이 연통부(270)가 보트(217)의 상단면(217a)에 의하여 폐색되도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉 연통부(270)를 이너 튜브(203b)의 상단부(203c)의 주연부 등에 형성하는 경우, 이 연통부(270)가 보트(217)의 상단면(217a)의 단부(에지)보다 내측의 부분과 대향하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하는 것에 의해 이 연통부(270)를 통과한 활성종이 웨이퍼(200)에 도달할 때까지의 거리를 연장하는 것이 가능해진다.
또한 전술한 실시 형태에서는 공정A나 공정B에서 실리콘계 가스 및 아민계 가스 모두를 열적으로 분해시키는 예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예컨대 실리콘계 가스 및 아민계 가스 중 적어도 일방(一方)을 열적으로 분해시켜도 좋다. 예컨대 실리콘계 가스만을 열적으로 분해시켜도 좋고, 아민계 가스만을 열적으로 분해시켜도 좋다. 단, 반응 효율을 고려하면 실리콘계 가스 및 아민계 가스 모두를 열적으로 분해시키는 것이 보다 바람직하다.
또한 전술한 실시 형태에서는 공정B에서 실리콘계 가스와 아민계 가스의 공급을 정지하는 예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예컨대 공정B에서는 각 노즐(249a∼249d) 내에 N2가스 등의 불활성 가스를 연속적으로 흘려도 좋다. 그 경우, 처리실(201) 내에 불활성 가스가 공급되고, 처리실(201) 내의 압력이 상승한다. 그리고 각 노즐(249a∼249d) 내에 공급하는 불활성 가스의 유량을 제어하는 것에 의해 처리실(201) 내의 압력이 처리 압력, 즉 100∼2,000Pa의 범위 내의 원하는 압력을 초과하지 않도록 한다. 공정B에서 각 노즐(249a∼249d) 내에 불활성 가스를 연속적으로 흘리는 것에 의해 각 노즐(249a∼249d) 내에 Si나 C를 포함하는 막이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
또한 전술한 실시 형태에서는 기판을 지지하는 지지구로서 래더 보트(보트 기둥에 계지 홈을 형성한 타입의 보트)를 이용하는 예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 링 보트를 이용하는 경우에도 바람직하게 적용이 가능하다. 이 경우, 예컨대 링 보트는 주(周)방향에 적절히 간격을 두고 입설(立設)한 3∼4개의 보트 기둥과, 보트 기둥에 수평으로 다단으로 설치되어 기판의 외주를 이면(裏面)에서 지지하는 지지판으로서의 링 형상 홀더로 구성되어도 좋다. 이 경우, 링 형상 홀더는 외경이 기판의 지름보다 크고, 내경이 기판의 지름보다 작은 링 형상 플레이트와, 링 형상 플레이트 상의 주방향에 적절히 간격을 두고 복수 설치되고, 기판의 외주 이면을 보지하는 기판 보지용 발톱[爪]으로 구성되어도 좋다. 또한 이 경우, 링 형상 홀더는 외경 및 내경이 기판의 지름보다 큰 링 형상 플레이트와, 링 형상 플레이트의 내측의 주방향에 적절히 간격을 두고 복수 설치되고, 기판의 외주 이면을 보지하는 기판 보지용 발톱으로 구성되어도 좋다. 링 형상 플레이트가 존재하지 않는 경우에 비해 링 형상 플레이트가 있는 만큼 각 노즐의 공(孔)으로부터 기판마다 분리된 영역(이 경우, 링 형상 플레이트 사이에서 구획된 영역)으로의 거리가 짧아지기 때문에 각 노즐로부터 분출한 가스가 기판 영역에 널리 퍼지기 쉬워진다는 이점이 있다. 이에 의해 기판 상으로의 가스 공급량을 충분히 유지하는 것이 가능해지고, 성막 속도의 저하나, 균일성의 악화를 방지할 수 있다. 링 보트를 이용하는 것에 의해 뛰어난 평탄성 및 막 두께 균일성을 포함하는 SiC계의 막을 형성하는 것이 가능해진다.
또한 전술한 실시 형태에서는 실리콘계 가스와 아민계 가스를 이용하여 SiC계의 막을 형성하는 예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예컨대 실리콘계 가스와 아민계 가스의 대신에 유기(有機) 실리콘계 가스(이하, 유기 실리콘 원료라고도 부른다)를 이용해도 좋다. 유기 실리콘계 원료로서는 예컨대 Si2C2H10, SiC2H8, Si2CH8, SiC3H10, Si3CH10, SiC4H12, Si2C3H12, Si3C2H12, Si4CH12, SiC2H6, SiC3H8, Si2C2H8, SiC4H10, Si2C3H10, Si3C2H10 등의 유기 실란 원료 중 적어도 1종류의 원료를 바람직하게 이용할 수 있다. 즉 유기 실리콘계 원료로서는 예컨대 탄소 원소가 단결합의 경우, SixCyH2(x+y+1)(식 중, x, y는 각각 1이상의 정수)로 나타내어지는 원료를 바람직하게 이용할 수 있고, 또한 예컨대 탄소 원소가 이중 결합의 경우, SixC(y+1)H2(x+y+1))(식 중, x, y는 각각 1이상의 정수)로 나타내어지는 원료를 바람직하게 이용할 수 있다. 이들의 유기 실란 원료는 실리콘(Si), 탄소(C) 및 수소(H)의 3원소만으로 구성되고, 염소(Cl)를 포함하지 않는 원료이기 때문에 염소 비함유 실란계 원료라고도 할 수 있다. 유기 실리콘계 원료는 SiC막을 형성할 때의 실리콘원(源)(실리콘 소스)으로서 작용하는 것과 함께 탄소원(카본 소스)으로서도 작용한다. 이 경우, 유기 실리콘계 가스와 함께 수소 함유 가스를 공급해도 좋다. 수소 함유 가스로서는 예컨대 수소(H2) 가스, 암모니아(NH3) 가스 외에 메탄(CH4) 가스, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8가스 등의 탄화수소계 가스나, SiH4, Si2H6 등의 실란계 가스 등을 바람직하게 이용할 수 있다.
또한 전술한 실시 형태에서는 반도체 원소인 Si를 포함하는 실리콘계 절연막(SiC막, SiCN막, SiOCN막, SiOC막)을 형성하는 예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예컨대 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 등의 금속 원소를 포함하는 금속계 박막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다.
예컨대 본 발명은 티타늄 탄화막(TiC막), 지르코늄 탄화막(ZrC막), 하프늄 탄화막(HfC막), 탄탈 탄화막(TaC막), 알루미늄 탄화막(AlC막), 몰리브덴 탄화막(MoC막) 등의 금속 탄화막을 형성하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 예컨대 본 발명은 티타늄 탄질화막(TiCN막), 지르코늄 탄질화막(ZrCN막), 하프늄 탄질화막(HfCN막), 탄탈 탄질화막(TaCN막), 알루미늄 탄질화막(AlCN막), 몰리브덴 탄질화막(MoCN막) 등의 금속 탄질화막을 형성하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 예컨대 본 발명은 티타늄 산탄질화막(TiOCN막), 지르코늄 산탄질화막(ZrOCN막), 하프늄 산탄질화막(HfOCN막), 탄탈 산탄질화막(TaOCN막), 알루미늄 산탄질화막(AlOCN막), 몰리브덴 산탄질화막(MoOCN막) 등의 금속 산탄질화막을 형성하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 예컨대 본 발명은 티타늄 산탄화막(TiOC막), 지르코늄 산탄화막(ZrOC막), 하프늄 산탄화막(HfOC막), 탄탈 산탄화막(TaOC막), 알루미늄 산탄화막(AlOC막), 몰리브덴 산탄화막(MoOC막) 등의 금속 산탄화막을 형성하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
이 경우, 전술한 실시 형태에서의 실리콘계 가스 대신에 금속 원소를 포함하는 금속계 원료 가스를 이용하여 전술한 실시 형태와 마찬가지의 시퀀스에 의해 성막을 수행할 수 있다.
예컨대 Ti를 포함하는 금속계 박막(TiC막, TiCN막, TiOCN막, TiOC막)을 형성하는 경우에는 원료 가스로서 티타늄테트라클로라이드(TiCl4)나 티타늄테트라플루오라이드(TiF4) 등의 Ti계 원료 가스를 이용할 수 있다. 아민계 가스, 질소 함유 가스, 산소 함유 가스로서는 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 이용할 수 있다. 이 때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예컨대 Zr을 포함하는 금속계 박막(ZrC막, ZrCN막, ZrOCN막, ZrOC막)을 형성하는 경우에는 원료 가스로서 지르코늄테트라클로라이드(ZrCl4)나 지르코늄테트라플루오라이드(ZrF4) 등의 Zr계 원료 가스를 이용할 수 있다. 아민계 가스, 질소 함유 가스, 산소 함유 가스로서는 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 이용할 수 있다. 이 때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예컨대 Hf를 포함하는 금속계 박막(HfC막, HfCN막, HfOCN막, HfOC막)을 형성하는 경우에는 원료 가스로서 하프늄테트라클로라이드(HfCl4)나 하프늄테트라플루오라이드(HfF4) 등의 Hf계 원료 가스를 이용할 수 있다. 아민계 가스, 질소 함유 가스, 산소 함유 가스로서는 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 이용할 수 있다. 이 때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예컨대 Ta를 포함하는 금속계 박막(TaC막, TaCN막, TaOCN막, TaOC막)을 형성하는 경우에는 원료 가스로서 탄탈펜타클로라이드(TaCl5)나 탄탈펜타플로라이드(TaF5) 등의 Ta계 원료 가스를 이용할 수 있다. 아민계 가스, 질소 함유 가스, 산소 함유 가스로서는 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 이용할 수 있다. 이 때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예컨대 Al을 포함하는 금속계 박막(AlC막, AlCN막, AlOCN막, AlOC막)을 형성하는 경우에는 원료 가스로서 알루미늄트리클로라이드(AlCl3)나 알루미늄트리플로라이드(AlF3) 등의 Al계 원료 가스를 이용할 수 있다. 아민계 가스, 질소 함유 가스, 산소 함유 가스로서는 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 이용할 수 있다. 이 때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예컨대 Mo를 포함하는 금속계 박막(MoC막, MoCN막, MoOCN막, MoOC막)을 형성하는 경우에는 원료 가스로서 몰리브덴펜타클로라이드(MoCl5)나 몰리브덴펜타플로라이드(MoF5) 등의 Mo계 원료 가스를 이용할 수 있다. 아민계 가스, 질소 함유 가스, 산소 함유 가스로서는 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 이용할 수 있다. 이 때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
즉 본 발명은 반도체 원소나 금속 원소 등의 소정 원소를 포함하는 박막을 형성하는 경우에 바람직하게 적용할 수 있다.
본 발명은 소정 원소 및 C를 포함하는 막, 소정 원소, C 및 N을 포함하는 막, 소정 원소, O, C 및 N을 포함하는 막, 소정 원소, O 및 C를 포함하는 막 이외의 막종의 성막에도 적용할 수 있다. 예컨대 본 발명은 SiN막, SiO막, SiON막, TiN막, TiO막, TiON막, ZrN막, ZrO막, ZrON막, HfN막, HfO막, HfON막, TaN막, TaO막, TaON막, AlN막, AlO막, AlON막, MoN막, MoO막, MoON막, WN막, WO막, WON막 등의 성막에도 적용할 수 있다.
이 경우, Si를 포함하는 막, 즉 Si계의 막을 형성하는 경우에는 전술한 각종 가스를 적절히 조합시켜서 이용할 수 있다. 또한 금속을 포함하는 막, 즉 금속계의 막을 형성하는 경우에는 전술한 각종 가스를 적절히 조합시켜서 이용할 수 있다. Si계의 막을 형성하는 경우에는 전술한 각종 가스 이외에 예컨대 트리스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]3H, 약칭: 3DMAS), 테트라키스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]4, 약칭: 4DMAS), 비스디에틸아미노실란(Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭: 2DEAS), 비스터셔리부틸아미노실란(SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭: BTBAS), 헥사메틸디실라잔[(CH3)3Si-NH-Si(CH3)3, 약칭: HMDS], 테트라에톡시실란[Si(OC2H5)4, 약칭: TEOS] 등의 유기 원료를 이용할 수 있다.
또한 전술한 실시 형태에서는 상단부의 내면이 평탄한 형상을 가지는 아우터 튜브(203a)와, 상단부(203c)(상단면)가 웨이퍼(200)를 지지하는 보트(217)의 상단면(217a)의 적어도 일부를 피복하는 것과 함께, 그 내부와 아우터 튜브(203a)의 내부를 연통시키는 연통부(270)가 상단부(203c)(상단면)의 중앙에 형성되는 이너 튜브(203b)로 구성되는 프로세스 튜브(203)를 이용하는 예에 대하여 설명하였다. 하지만 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않는다.
예컨대 이너 튜브(203b)의 구조로서는 도 8a와 같은 전술한 실시 형태에서의 구조 외에 예컨대 도 8b∼도 8l과 같은 구조로 해도 좋다. 도 8a∼도 8l에 도시하는 바와 같이 연통부(270)의 형상은 환형(丸型)(원형)뿐만 아니라, 삼각형이나 사각형, 다각형이나 그들을 조합한 형상으로 해도 좋다. 또한 연통부(270)의 수는 전술한 바와 같이 1개가 아니어도 좋다. 예컨대 2개나 3개, 또는 그 이상(다수) 형성해도 좋다. 또한 연통부(270)를 다수 형성하는 경우, 연통부(270)의 배치는 어떤 배치로 해도 좋다. 또한 연통부(270)는 슬릿 형상으로 해도 좋다. 또한 이너 튜브(203b) 내의 처리 가스를 하부에서 배기하는 타입의 기판 처리 장치의 경우, 이너 튜브(203b)의 구조는 도 9a와 같은 구조나, 도 9b∼도 9h와 같은 구조로 해도 좋다. 또한 이너 튜브(203b)의 상부의 구조[도 8a∼도 8l]와 하부의 구조[도 9a∼도 9h]를 조합시킨 구조로 해도 좋다. 또한 이너 튜브(203b)의 형상은 순수한 원통 형상이어도 좋고, 대략 원통 형상이어도 좋다. 또한 이너 튜브(203b)의 내벽면의 구조로서는 도 10a 및 도 10b와 같은 구조로 해도 좋다. 또한 이너 튜브(203b)의 구조는 도 8a∼도 8l, 도 9a∼도 9h, 도 10a 및 도 10b를 적절히 조합시킨 구조로 해도 좋다.
또한 아우터 튜브(203a)의 구조로서는 도 11a와 같은 구조나, 도 11b∼도 11j와 같은 구조로 해도 좋다. 또한 아우터 튜브(203a)의 형상은 순수한 원통 형상으로 해도 좋고, 대략 원통 형상으로 해도 좋다. 또한 아우터 튜브(203a)의 내벽면의 구조로서는 도 12a 및 도 12b의 구조로 해도 좋다. 또한 아우터 튜브(203a)의 구조는 도 11a∼도 11j, 도 12a 및 도 12b를 적절히 조합시킨 구조로 해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는 한 번에 복수 매의 기판을 처리하는 뱃치(batch)식의 기판 처리 장치를 이용하여 성막하는 예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예컨대 한 번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 매엽식(枚葉式)의 기판 처리 장치를 이용하여 성막하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 전술한 실시 형태의 각 성막예나 각 응용예 등은 적절히 조합하여 이용할 수 있다.
전술한 박막의 형성에 이용되는 프로세스 레시피(처리 순서나 처리 조건이 기재된 프로그램)는 기판 처리의 내용(형성하는 막의 막종, 조성비, 막질, 막 두께 등)에 따라 각각 개별로 준비하는(복수 준비하는) 것이 바람직하다. 그리고 기판 처리를 시작할 때, 기판 처리의 내용에 따라 복수의 프로세스 레시피 중에서 적절한 프로세스 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 기판 처리의 내용에 따라 개별로 준비된 복수의 프로세스 레시피를 전기 통신 회선이나 상기 프로세스 레시피를 기록한 기록 매체[외부 기억 장치(123)]를 경유하여 기판 처리 장치가 구비하는 기억 장치(121c) 내에 미리 격납(인스톨)하는 것이 바람직하다. 그리고 기판 처리를 시작할 때, 기판 처리 장치가 구비하는 CPU(121a)가 기억 장치(121c) 내에 격납된 복수의 프로세스 레시피 중에서 기판 처리의 내용에 따라 적절한 프로세스 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 1대(臺)의 기판 처리 장치에서 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 박막을 범용적으로 또한 재현성 좋게 형성할 수 있다. 또한 오퍼레이터의 조작 부담(처리 순서나 처리 조건의 입력 부담 등)을 저감할 수 있고, 조작 실수를 회피하면서 기판 처리를 신속히 시작 할 수 있다.
전술한 프로세스 레시피는 새로 작성하는 경우에 한정되지 않고, 예컨대 기판 처리 장치에 이미 인스톨되었던 기존의 프로세스 레시피를 변경하는 것에 의해 준비해도 좋다. 프로세스 레시피를 변경하는 경우에는 변경 후의 프로세스 레시피를 전기 통신 회선이나 상기 프로세스 레시피를 기록한 기록 매체를 경유하여 기판 처리 장치에 인스톨해도 좋다. 또한 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여 기판 처리 장치에 이미 인스톨되었던 기존의 프로세스 레시피를 직접 변경해도 좋다.
[실시예]
실시예로서 도 1에 도시하는 전술한 실시 형태의 기판 처리 장치를 이용하여 도 4에 도시하는 성막 시퀀스에 의해 복수 매의 웨이퍼 상에 SiC막을 형성하였다. 처리 가스의 종류, 처리 순서 처리 조건은 전술한 실시 형태와 마찬가지로 하였다. 또한 비교예로서 아우터 튜브의 상단부(천장부)의 내면을 평탄한 형상으로 하지 않고 돔 형상으로 하고, 이너 튜브의 상단부를 보트의 상단면을 완전히 피복하지 않는 구조, 즉 전면적으로 개방된 구조로 한 기판 처리 장치를 이용하여 복수 매의 웨이퍼 상에 SiC막을 형성하였다. 처리 가스의 종류, 처리 순서 처리 조건은 실시예와 마찬가지로 하였다. 그리고 실시예 및 비교예에 따른 SiC막의 막 두께를 각각 측정하였다.
도 15a에 실시예 및 비교예에 따른 기판 처리 장치의 종형 처리로의 부분 확대도를 도시하고, 도 15b에 실시예 및 비교예에 따른 SiC막의 막 두께 측정 결과를 도시한다. 도 15b에 도시하는 그래프의 횡축은 웨이퍼 배열 위치에서의 수용 위치를 도시하고, 종축은 SiC막의 웨이퍼 면내의 평균 막 두께[Å]를 도시한다. 도면에서 Bottom, Center, Top은 웨이퍼 배열 영역에서의 하부, 중앙부, 상부를 각각 도시한다. 또한 ◇표시는 실시예를 도시하고, ▲표시는 비교예를 도시한다.
도 15b에 도시하는 바와 같이 실시예에 따른 SiC막의 면내 평균 막 두께는 Top∼Bottom에 걸쳐 거의 균등하고, 웨이퍼 면간 막 두께 균일성(WtW)은 ± 3.66%이었다. 또한 비교예에 따른 SiC막의 면내 평균 막 두께는 Bottom∼Top를 향함에 따라 증가하고, WtW는 ± 24.12%이었다. 즉 실시예에 따른 SiC막은 비교예에 따른 SiC막에 비해 웨이퍼 면간 막 두께 균일성이 지극히 양호하다는 것을 확인하였다.
이하에 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 부기(附記)한다.
(부기1)
본 발명의 일 형태에 의하면,
(a) 외부 반응관; 및 적어도 그 상단부의 내면은 평탄하고, 그 상단부는 그 내부에 배열된 복수의 기판을 지지하는 지지구의 상단면의 적어도 일부를 피복하며, 그 상단부는 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역으로부터 벗어난 부분에 그 내부와 상기 외부 반응관의 내부를 연통시키는 연통부를 구비하며, 상기 외부 반응관 내에 설치되는 내부 반응관을 포함하는 처리 용기 내에 상기 지지구에 의해 지지된 상기 복수의 기판이 수용된 상태에서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입(封入)하는 공정;
(b) 상기 처리 가스가 상기 처리 용기 내에 봉입된 상태를 유지하는 공정; 및
(c) 상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 상기 연통부 및 상기 내부 반응관과 상기 외부 반응관 사이의 공간을 경유하여 배기하는 공정;
을 포함하는 사이클을 소정 횟수 수행하여 상기 복수의 기판 상에 박막을 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
(부기2)
부기1에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 연통부는 상기 내부 반응관의 상기 기판 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역보다 상방 또는 하방에 형성된다.
(부기3)
부기1 또는 부기2에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 연통부는 상기 내부 반응관의 상기 상단부 및 상기 내부 반응관의 측벽부 중 어느 하나에 형성된다.
(부기4)
부기1∼부기3 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 연통부는 상기 내부 반응관의 상기 상단부의 중앙부에 형성된다.
(부기5)
부기1∼부기4 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 연통부는 상기 내부 반응관의 상기 상단부에 복수 설치된다.
(부기6)
부기1∼부기5 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 지지구는 그 상단면에 구비된 판 형상 부재를 포함하고, 상기 판 형상 부재는 상기 연통부에 대향하도록(상기 연통부를 폐색하도록) 구성된다.
(부기7)
부기1∼부기6 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 지지구는 그 상단면에 구비된 판 형상 부재를 포함하고, 상기 판 형상 부재는 상기 지지구에 의하여 지지되는 상기 복수의 기판 중 최상부의 기판의 표면을 피복한다.
(부기8)
부기1∼부기7 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 지지구는 그 상단면에 구비된 판 형상 부재를 포함하고, 상기 판 형상 부재는 상기 지지구에 의하여 지지되는 상기 복수의 기판 중 최상부의 기판의 표면 및 상기 연통부에 대향한다.
(부기9)
부기1∼부기8 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 외부 반응관의 적어도 상단부의 내면은 평탄하다.
(부기10)
부기1∼부기9 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 내부 반응관의 상기 상단부는 상기 외부 반응관의 그것과 평행이다.
(부기11)
부기1∼부기10 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 외부 반응관의 상단부, 상기 내부 반응관의 상기 상단부 및 상기 지지구의 상기 상단면은 서로 평행으로 설치된다.
(부기12)
부기1∼부기11 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 외부 반응관의 상단부, 상기 내부 반응관의 상기 상단부, 상기 지지구의 상기 상단면 및 상기 복수의 기판의 표면은 서로 평행으로 설치된다.
(부기13)
부기1∼부기3 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 지지구는 복수의 단열판을 배열시켜 지지하고,
상기 연통부는 상기 복수의 단열판이 배열되는 상기 내부 반응관의 단열판 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역에 형성된다.
(부기14)
부기1∼부기13 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 박막을 형성하는 공정에서는 상기 처리 가스가 열적으로 분해되는 온도가 되도록 상기 처리 용기 내를 가열한다.
(부기15)
부기1∼부기14 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 박막을 형성하는 공정은 비(非)플라즈마의 분위기 내에서 수행된다.
(부기16)
부기1∼부기15 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 박막을 형성하는 공정에서는,
상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 공정과, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 공정을 교호적으로 소정 횟수 수행하는 공정; 및
상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 배기하는 공정;
를 교호적으로 소정 횟수 수행한다.
여기서 「(A) 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 공정과, (B) 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 공정을 교호적으로 소정 횟수 수행한다」는 것은 (A) 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 공정과, (B) 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 공정을 1사이클로 한 경우, 이 사이클을 1회 수행하는 경우와, 이 사이클을 복수 회 수행하는(복수 회 반복하는) 경우의 양쪽을 포함하는 것, 즉 이 사이클을 1회 이상(1회 또는 복수 회) 수행하는 것을 의미한다. 마찬가지로 「(A) 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 공정과, (B) 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 공정을 교호적으로 소정 횟수 수행하는 공정; 및 (C) 상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 배기하는 공정;을 교호적으로 소정 횟수 수행한다」는 것은 (A) 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 공정과, (B) 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 공정을 교호적으로 소정 횟수 수행하는 공정; 및 (C) 상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 배기하는 공정;을 1사이클로 한 경우, 이 사이클을 1회 수행하는 경우와, 이 사이클을 복수 회 수행하는(복수 회 반복하는) 경우의 양쪽을 포함하는 것, 즉 이 사이클을 1회 이상(1회 또는 복수 회) 수행하는 것을 의미한다.
(부기17)
부기1∼부기16 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 박막을 형성하는 공정에서는,
상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 공정;
상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 공정; 및
상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 배기하는 공정;
을 1사이클로 하여 이 사이클을 복수 회 반복한다.
(부기18)
부기1∼부기16 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 박막을 형성하는 공정에서는,
상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 공정과, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 공정을 교호적으로 복수 회 반복하는 공정; 및
상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 배기하는 공정;
을 1사이클로 하여 이 사이클을 복수 회 반복한다.
(부기19)
부기1∼부기18 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 박막을 형성하는 공정에서는,
상기 처리 용기 내로 공급된 상기 처리 가스를 열적으로 분해시키고,
상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 기간 중에 상기 처리 가스를 열적으로 분해시키는 것에 의해 발생한 물질끼리를 반응시키고, 이 반응에 의해 상기 박막을 형성한다.
(부기20)
부기1∼부기19 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 공정 및 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 공정에서는 상기 처리 용기 내의 배기를 정지한다.
(부기21)
부기1∼부기19 중 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 공정 및 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 공정에서는 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하면서 배기하고, 그 때 상기 처리 가스의 상기 처리 용기 내로부터의 배기 레이트를 상기 처리 가스의 상기 처리 용기 내로의 공급 레이트보다 작게 한 상태를 유지한다.
(부기22)
본 발명의 다른 형태에 의하면,
외부 반응관; 및 적어도 그 상단부의 내면은 평탄하고, 그 상단부는 그 내부에 배열된 복수의 기판을 지지하는 지지구의 상단면의 적어도 일부를 피복하며, 그 상단부는 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역으로부터 벗어난 부분에 그 내부와 상기 외부 반응관의 내부를 연통시키는 연통부를 구비하며, 상기 외부 반응관 내에 설치되는 내부 반응관을 포함하는 처리 용기;
상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 공급된 상기 처리 가스를 상기 연통부 및 상기 내부 반응관과 상기 외부 반응관 사이의 공간을 경유하여 배기하는 배기계; 및
(a) 상기 지지구에 의해 지지된 상기 복수의 기판을 상기 처리 용기 내에 수용한 상태에서 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급하고, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 처리, (b) 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 처리 및 (c) 상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 상기 연통부 및 상기 내부 반응관과 상기 외부 반응관 사이의 공간을 경유하여 배기하는 처리를 포함하는 사이클을 소정 횟수 수행하는 것에 의해, 상기 복수의 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하도록 상기 처리 가스 공급계 및 상기 배기계를 제어하는 제어부;
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기23)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
(a) 외부 반응관; 및 적어도 그 상단부의 내면은 평탄하고, 그 상단부는 그 내부에 배열된 복수의 기판을 지지하는 지지구의 상단면의 적어도 일부를 피복하며, 그 상단부는 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역으로부터 벗어난 부분에 그 내부와 상기 외부 반응관의 내부를 연통시키는 연통부를 구비하며, 상기 외부 반응관 내에 설치되는 내부 반응관을 포함하는 처리 용기 내에 상기 지지구에 의해 지지된 상기 복수의 기판이 수용된 상태에서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 순서;
(b) 상기 처리 가스가 상기 처리 용기 내에 봉입된 상태를 유지하는 순서; 및
(c) 상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 상기 연통부 및 상기 내부 반응관과 상기 외부 반응관 사이의 공간을 경유하여 배기하는 순서;
를 포함하는 사이클을 소정 횟수 수행하는 것에 의해 상기 복수의 기판 상에 박막을 형성하는 순서를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
121: 컨트롤러(제어부) 200: 웨이퍼(기판)
201: 처리실 202: 처리로
203: 반응관(처리 용기) 203a: 아우터 튜브(외부 반응관)
203b: 이너 튜브(내부 반응관) 207: 히터(가열부)
217: 보트(지지구) 217a: 천판(지지구의 상단면)
231: 가스 배기관 232a∼232h: 가스 공급관
270: 연통부

Claims (17)

  1. (a) 외부 반응관 및 상기 외부 반응관 내에 설치된 내부 반응관을 포함하는 처리 용기로서, 적어도 상기 외부 반응관의 상단부의 내면 및 상기 내부 반응관의 상단부의 내면은 평탄한 구조를 가지고, 상기 내부 반응관은 상기 내부 반응관의 내부에서 복수의 기판을 배열시켜서 지지하는 지지구의 상단면의 적어도 일부를 피복하도록 구성되고, 상기 내부 반응관의 내부와 상기 외부 반응관의 내부를 연통시키는 연통부가 상기 내부 반응관의 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역으로부터 벗어난 부분에 설치된 상기 처리 용기 내에 상기 지지구에 의해 지지된 상기 복수의 기판을 수용한 상태에서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입(封入)하는 공정;
    (b) 상기 처리 가스가 상기 처리 용기 내에 봉입된 상태를 유지하는 공정; 및
    (c) 상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 상기 연통부 및 상기 내부 반응관과 상기 외부 반응관 사이의 공간을 경유하여 배기하는 공정;
    을 포함하는 사이클을 1회 이상 수행하여 상기 복수의 기판 상에 박막을 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연통부는 상기 내부 반응관의 상기 기판 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역보다 상방 또는 하방에 형성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연통부는 상기 내부 반응관의 상기 상단부 및 상기 내부 반응관의 측벽부 중 어느 하나에 형성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연통부는 상기 내부 반응관의 상기 상단부의 중앙부에 형성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연통부는 상기 내부 반응관의 상기 상단부에 복수 설치되는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지구의 상기 상단면은 판 형상 부재로 구성되고, 상기 판 형상 부재는 상기 연통부에 대향하도록 구성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지구의 상기 상단면은 판 형상 부재로 구성되고, 상기 판 형상 부재는 상기 지지구에 의하여 지지되는 상기 복수의 기판 중 최상부의 기판의 표면을 피복하도록 구성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지구의 상기 상단면은 판 형상 부재로 구성되고, 상기 판 형상 부재는 상기 지지구에 의하여 지지되는 상기 복수의 기판 중 최상부의 기판의 표면과 대향하도록, 또한 상기 연통부와 대향하도록 구성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 외부 반응관의 적어도 상단부의 내면은 평탄한 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 외부 반응관의 상단부와 상기 내부 반응관의 상기 상단부는 평행하게 설치되는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 외부 반응관의 상단부, 상기 내부 반응관의 상기 상단부 및 상기 지지구의 상기 상단면은 서로 평행인 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 외부 반응관의 상단부, 상기 내부 반응관의 상기 상단부, 상기 지지구의 상기 상단면 및 상기 복수의 기판의 표면은 서로 평행인 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 지지구는 복수의 단열판을 배열시켜 지지하고,
    상기 연통부는 상기 내부 반응관의 상기 복수의 단열판이 배열되는 상기 내부 반응관의 단열판 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역에 형성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 박막을 형성하는 공정에서는 상기 처리 가스가 열적으로 분해되는 온도가 되도록 상기 처리 용기 내를 가열하는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 박막을 형성하는 공정은 논 플라즈마의 분위기 하에서 수행되는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 외부 반응관 및 상기 외부 반응관 내에 설치된 내부 반응관을 포함하는 처리 용기로서, 적어도 상기 외부 반응관의 상단부의 내면 및 상기 내부 반응관의 상단부의 내면은 평탄한 구조를 가지고, 상기 내부 반응관은 상기 내부 반응관의 내부에서 복수의 기판을 배열시켜서 지지하는 지지구의 상단면의 적어도 일부를 피복하도록 구성되고, 상기 내부 반응관의 내부와 상기 외부 반응관의 내부를 연통시키는 연통부가 상기 내부 반응관의 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역으로부터 벗어난 부분에 설치된 상기 처리 용기;
    상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계;
    상기 처리 용기 내에 공급된 상기 처리 가스를 상기 연통부 및 상기 내부 반응관과 상기 외부 반응관 사이의 공간을 개재하여 배기하는 배기계; 및
    상기 처리 용기 내에 상기 지지구에 의해 지지한 상기 복수의 기판을 수용한 상태에서 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급하고, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 처리와, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 처리와, 상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 상기 연통부 및 상기 내부 반응관과 상기 외부 반응관 사이의 공간을 개재하여 배기하는 처리를 포함하는 사이클을 1회 이상 수행하는 것에 의해, 상기 복수의 기판 상에 박막을 형성하는 처리를 수행하도록 상기 처리 가스 공급계 및 상기 배기계를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  17. 외부 반응관 및 상기 외부 반응관 내에 설치된 내부 반응관을 포함하는 처리 용기로서, 적어도 상기 외부 반응관의 상단부의 내면 및 상기 내부 반응관의 상단부의 내면은 평탄한 구조를 가지고, 상기 내부 반응관은 상기 내부 반응관의 내부에서 복수의 기판을 배열시켜서 지지하는 지지구의 상단면의 적어도 일부를 피복하도록 구성되고, 상기 내부 반응관의 내부와 상기 외부 반응관의 내부를 연통시키는 연통부가 상기 내부 반응관의 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역으로부터 벗어난 부분에 설치된 상기 처리 용기 내에 상기 지지구에 의해 지지한 상기 복수의 기판을 수용한 상태에서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고, 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입하는 순서;
    상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 봉입한 상태를 유지하는 순서; 및
    상기 처리 용기 내의 상기 처리 가스를 상기 연통부 및 상기 내부 반응관과 상기 외부 반응관 사이의 공간을 개재하여 배기하는 순서;
    를 포함하는 사이클을 1회 이상 수행하는 것에 의해, 상기 복수의 기판 상에 박막을 형성하는 순서를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5959307B2 (ja) * 2011-06-22 2016-08-02 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
KR102063607B1 (ko) * 2013-03-12 2020-02-11 삼성전자주식회사 웨이퍼 처리 장치
JP2017022233A (ja) * 2015-07-09 2017-01-26 東京エレクトロン株式会社 縦型熱処理装置及び縦型熱処理装置の運転方法
JP6224258B2 (ja) * 2014-09-08 2017-11-01 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
US10100407B2 (en) * 2014-12-19 2018-10-16 Lam Research Corporation Hardware and process for film uniformity improvement
DE102015101897A1 (de) * 2015-02-10 2016-08-11 Ev Group E. Thallner Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum zumindest teilweisen Lösen einer Verbindungsschicht eines temporär verbondeten Substratstapels
JP6501560B2 (ja) * 2015-03-06 2019-04-17 東京エレクトロン株式会社 シリコン窒化物膜の成膜方法および成膜装置
TWI611043B (zh) * 2015-08-04 2018-01-11 Hitachi Int Electric Inc 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及記錄媒體
JP6055879B1 (ja) * 2015-08-05 2016-12-27 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
KR102458309B1 (ko) * 2015-12-28 2022-10-24 삼성전자주식회사 SiOCN 물질막의 형성 방법 및 반도체 소자의 제조 방법
JP6700165B2 (ja) * 2016-12-22 2020-05-27 東京エレクトロン株式会社 成膜装置および成膜方法
WO2020090161A1 (ja) * 2018-10-31 2020-05-07 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
CN113519041B (zh) * 2019-03-20 2024-04-16 株式会社国际电气 基板处理装置、反应容器、半导体器件的制造方法以及记录介质
KR20220107024A (ko) * 2020-02-27 2022-08-01 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
KR20230158472A (ko) * 2021-03-22 2023-11-20 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 처리 장치 및 프로그램

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020039948A (ko) * 2000-11-23 2002-05-30 윤종용 반도체장치 제조설비
KR20040108031A (ko) * 2003-06-16 2004-12-23 삼성전자주식회사 반도체 제조용 종형 확산로
US20050098107A1 (en) * 2003-09-24 2005-05-12 Du Bois Dale R. Thermal processing system with cross-flow liner
KR20060026355A (ko) * 2004-09-20 2006-03-23 삼성전자주식회사 반도체 제조설비

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61121734A (ja) 1984-11-16 1986-06-09 Hitachi Ltd 回転電機用固定子
JPH06208958A (ja) * 1993-01-11 1994-07-26 Ryoden Semiconductor Syst Eng Kk 薄膜形成装置
JPH06275533A (ja) * 1993-03-18 1994-09-30 Fujitsu Ltd 縦型ｃｖｄ装置
JP3818480B2 (ja) 1999-04-21 2006-09-06 株式会社日立国際電気 半導体素子の製造方法及びその装置
JP2001214271A (ja) * 2000-01-31 2001-08-07 Seiko Epson Corp 成膜装置
JP5616591B2 (ja) * 2008-06-20 2014-10-29 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP5195227B2 (ja) 2008-09-25 2013-05-08 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及びこの使用方法
JP5223804B2 (ja) 2009-07-22 2013-06-26 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP2011082493A (ja) * 2009-09-14 2011-04-21 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP2012023221A (ja) * 2010-07-15 2012-02-02 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体デバイスの製造方法
JP5541223B2 (ja) * 2010-07-29 2014-07-09 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020039948A (ko) * 2000-11-23 2002-05-30 윤종용 반도체장치 제조설비
KR20040108031A (ko) * 2003-06-16 2004-12-23 삼성전자주식회사 반도체 제조용 종형 확산로
US20050098107A1 (en) * 2003-09-24 2005-05-12 Du Bois Dale R. Thermal processing system with cross-flow liner
KR20060026355A (ko) * 2004-09-20 2006-03-23 삼성전자주식회사 반도체 제조설비

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