KR101533846B1 - Semiconductor device manufacturing apparatus and method - Google Patents

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Abstract

반도체 디바이스를 제조하기 위한 기판(W)에 α-알루미나를 포함하는 알루미나막을 성막하는 반도체 디바이스 제조 장치는, 가열계(44)에 의해 반응 용기(2) 내의 처리 분위기를 800 ℃ 이상, 1,000 ℃ 이하의 범위 내의 온도로 가열하는 동시에, 제1 가스 공급계(31)의 가스 공급 구멍(311) 및 제2 가스 공급계(34)의 가스 공급 구멍(341)으로부터 반응 용기(2) 내에 원료 가스와 산화 가스를 동시에 공급하여 반응시킴으로써 각 기판(W)의 표면에 알루미나막을 성막한다. 제1 가스 공급계(31) 및 제2 가스 공급계(34)의 각각의 가스 공급 구멍(311, 341)은, 반응 용기(2) 내에서 기판 보유 지지구(25)에 보유 지지되어 있는 각 기판(W)에 대응하는 높이 위치에 설치된다.A semiconductor device manufacturing apparatus for forming an alumina film containing? -Alumina on a substrate W for manufacturing a semiconductor device is characterized in that the processing atmosphere in the reaction vessel 2 is heated to 800 占 폚 or higher and 1,000 占 폚 or lower The raw gas and the gas are supplied into the reaction vessel 2 from the gas supply holes 311 of the first gas supply system 31 and the gas supply holes 341 of the second gas supply system 34, An alumina film is formed on the surface of each substrate W by supplying oxidizing gas at the same time and reacting. The gas supply holes 311 and 341 of the first gas supply system 31 and the gas supply system 34 of the second gas supply system 34 are arranged in such a manner that the gas supply holes 311 and 341 of the first gas supply system 31, And is provided at a height position corresponding to the substrate W.

가열계, 기판, 가스 공급 구멍, 가스 공급계, 기판 보유 지지구 Heating system, substrate, gas supply hole, gas supply system, substrate holding area

Description

반도체 디바이스 제조 장치 및 반도체 디바이스 제조 방법 {SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD}Technical Field [0001] The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method,

본 발명은 반도체 디바이스를 제조하기 위한 기판에 α-알루미나(α-Al2O3;α형 산화알루미늄)를 포함하는 알루미나막을 성막하는 반도체 디바이스 제조 장치, 반도체 디바이스 제조 방법 및 이 방법을 실시하는 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 관한 것이다. 여기서, 반도체 디바이스 제조 기술이라 함은, 반도체 웨이퍼나 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 FPD(Flat Panel Display)용의 유리 기판 등의 피처리체 상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써, 상기 피처리체 상에 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해 실시되는 다양한 처리를 포함한다.The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus for forming an alumina film containing a-alumina (? -Al 2 O 3 ;? -Type aluminum oxide) on a substrate for manufacturing a semiconductor device, a semiconductor device manufacturing method, and a program And more particularly to a computer readable medium containing instructions. Here, the semiconductor device manufacturing technology refers to a technique of forming a semiconductor layer, an insulating layer, a conductive layer, and the like on a workpiece such as a semiconductor wafer or a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display To thereby form a structure including a semiconductor device, a wiring connected to the semiconductor device, an electrode, and the like on the object to be processed.

반도체 디바이스의 고집적화, 미세화가 진행하고 있고, 또한 디바이스 구조에 대해서도 다양화의 경향이 있으나, 이것에 수반하여 특성이나 제조 공정 등의 면에 있어서 더 적절한 막의 선정, 개발에 힘이 쏟아지고 있다.High integration and miniaturization of semiconductor devices are progressing and there is a tendency to diversify the device structure. However, along with this, efforts are being made to select and develop a more suitable film in terms of characteristics and manufacturing process.

예를 들어 MONOS(Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor)형의 플래시 메모리로 사용되고 있는 메모리 소자(100)는, 도1에 도시한 바와 같이 소스 전극(101), 드레인 전극(102) 사이의 실리콘층[실리콘 기판(110)] 상에 터널 산화막(103), 차지 트랩층(104), 블록킹 절연막(105) 및 컨트롤 게이트(106)를 적층하여 구성되어 있다[이 컨트롤 게이트(106)가 폴리실리콘으로 형성되어 있는 메모리 소자(100)를 SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor)형이라고도 함]. 차지 트랩층(104)은 예를 들어 실리콘 질화막(Si3N4)에 의해 형성되어 있고, 블록킹 절연막(105)으로서는, 이 실리콘 질화막에 대한 밴드 갭이 크고, 또한 리크 전류가 적은 막이 사용된다.The memory device 100 used as a flash memory of the MONOS (Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor) type, for example, has a structure in which the silicon between the source electrode 101 and the drain electrode 102 The charge trap layer 104, the blocking insulating film 105 and the control gate 106 on the silicon substrate 110 (the silicon substrate 110) (this control gate 106 is a polysilicon film) Is also referred to as a SONOS (Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor) type. The charge trap layer 104 is formed of, for example, a silicon nitride film (Si 3 N 4 ). As the blocking insulating film 105, a film having a large band gap with respect to the silicon nitride film and a small leak current is used.

한편, 종래 이용되고 있는 플로팅 게이트형의 플래시 메모리는, 전하를 저장하는 플로팅 게이트와 제어 전압을 인가하는 컨트롤 게이트 사이를, 실리콘 질화막의 양면을 실리콘 산화막에 의해 사이에 끼운 소위 ONO막이라 부르고 있는 3층 구조의 게이트 절연막으로 절연하고 있다.On the other hand, in a floating gate type flash memory conventionally used, a floating gate for storing a charge and a control gate for applying a control voltage are formed in a so-called ONO film in which both surfaces of a silicon nitride film are sandwiched by a silicon oxide film Layer insulating film.

그런데 최근에 있어서 전술한 MONOS형의 메모리 소자(100)에서는, 블록킹 절연막(105)으로서 α-Al2O3를 이용하는 기술이 검토되고 있다. α-Al2O3는 코런덤 결정 구조를 갖고, 광물 중에 많이 존재하고 있으나, 밴드 갭이 8.8 eV 정도로 실리콘 질화막에 대해 크고, 또한 유전율이 높기 때문에 물리 막 두께를 크게 할 수 있으므로 리크 전류도 억제되고, 블록킹 절연막(105)으로서는 적절하게 사용할 수 있다. 그리고 α-Al2O3를 사용하면 블록킹 절연막이 1층 구조가 되기 때문에, 게이트 절연막에 ONO막을 채용한 플로팅 게이트형의 플래시 메모리에 비교해도 제조 공정을 간략화할 수 있는 이점이 있다.However, in recent years, in the MONOS type memory device 100 described above, a technique using? -Al 2 O 3 as the blocking insulating film 105 has been studied. α-Al 2 O 3 has a corundum crystal structure and exists in many minerals. However, since the band gap is about 8.8 eV and the dielectric constant of the silicon nitride film is large, the physical film thickness can be increased. And can be suitably used as the blocking insulating film 105. When? -Al 2 O 3 is used, since the blocking insulating film has a one-layer structure, there is an advantage that the manufacturing process can be simplified compared with the floating gate type flash memory employing the ONO film for the gate insulating film.

α-Al2O3는 예를 들어 TMA(트리메틸알루미늄)를 원료로서 300 ℃ 정도의 프로세스 온도에서 오존 가스와 반응시켜 성막을 행하고, 그 후 1,100 ℃ 이상의 고온으로 어닐함으로써 얻어진다. Al2O3는 300 ℃ 정도에서 성막한 단계에서는 아몰퍼스이고, α-Al2O3형으로 상전이하기 위해서는 1,100 ℃ 이상의 고온으로 어닐할 필요가 있다. 또한 TMA를 사용하여 500 ℃보다도 높은 온도에서 성막하면, 처리 용기 내에 공급된 TMA는 반도체 웨이퍼의 중심부에 도달하기 전에 기상으로 열분해되고, 처리 용기의 벽면이나 반도체 웨이퍼의 에지로의 흡착에 거의 소비되어 버려, 반도체 웨이퍼의 전체면에 균일한 알루미나막을 성막할 수 없다.? -Al 2 O 3 is obtained, for example, by forming TMA (trimethyl aluminum) as a raw material by reaction with ozone gas at a process temperature of about 300 ° C., and thereafter annealing at a high temperature of 1,100 ° C. or higher. Al 2 O 3 is amorphous at the stage of forming the film at about 300 ° C. and needs to be annealed at a high temperature of 1,100 ° C. or more for phase transition to α-Al 2 O 3 type. When TMA is used to form the film at a temperature higher than 500 ° C, the TMA supplied into the processing vessel is pyrolyzed in vapor phase before reaching the center of the semiconductor wafer, and is largely consumed by adsorption on the wall surface of the processing vessel or on the edge of the semiconductor wafer So that a uniform alumina film can not be formed on the entire surface of the semiconductor wafer.

한편, 반도체 웨이퍼를 1,100 ℃의 고온으로 어닐하면, 그것까지 적층되어 온 부분에 예정되지 않은 열이력이 남고, 예를 들어 이온 주입한 불순물의 활성도가 설계값으로부터 바뀌어 버린다. 이로 인해 어닐 온도는 실제의 제조 프로세스에 있어서는 1,000 ℃ 정도까지밖에 설정할 수 없으나, 그렇게 하면 이 알루미나막은 γ-Al2O3, θ-Al2O3, η-Al2O3 등 스피넬 구조의 결정을 포함하는 Al2O3로밖에 안되어, α-Al2O3를 거의 형성할 수 없다. 이 결과, 얻어진 Al2O3의 밴드 갭이 7.0 내지 7.5 eV 정도로 낮아지고, α-Al2O3를 사용함으로써 목표로 하고 있는 특성을 얻을 수 없게 된다. 이와 같은 프로세스상의 문제로부터 플래시 메모리의 MONOS 구 조에 있어서의 α-Al2O3의 적용화가 저지되고 있다.On the other hand, if the semiconductor wafer is annealed at a high temperature of 1,100 DEG C, unexpected thermal history remains in the portion where the semiconductor wafer is stacked up to that temperature, for example, the activity of the impurity implanted by ion implantation is changed from the designed value. Therefore, the annealing temperature can be set only up to about 1,000 ° C. in an actual manufacturing process. However, if the alumina film is made of a spinel structure such as γ-Al 2 O 3 , θ-Al 2 O 3 or η-Al 2 O 3 Al 2 O 3, which contains Al 2 O 3, can hardly form α-Al 2 O 3 . As a result, the obtained bandgap of Al 2 O 3 is lowered to about 7.0 to 7.5 eV, and the target characteristics can not be obtained by using? -Al 2 O 3 . Due to such process problems, the application of α-Al 2 O 3 in the MONOS structure of the flash memory is inhibited.

또한 특허 문헌 1(일본 특허 출원 공개 제2001-234345호 공보 : 단락 0026)에는, 염화알루미늄(AlCl3), 염화티탄(TiCl4)을 처리 용기 내에서 교대로 수증기와 반응시켜, 알루미나막과 산화티탄막이 교대로 적층된 ATO막을 성막하는 기술이 기재되어 있다. 그러나 당해 기술에는 특히 α-Al2O3를 포함한 알루미나막을 성막하는 기술은 기재되어 있지 않고, 상술한 문제를 해결할 수는 없다.Aluminum chloride (AlCl 3 ) and titanium chloride (TiCl 4 ) are alternately reacted with water vapor in a treatment vessel to produce an alumina film and an oxide film A technique of depositing an ATO film in which titanium films are alternately stacked is disclosed. However, the art is in particular techniques for forming the alumina film containing the α-Al 2 O 3 is not to solve the above problem, but it is not described.

또한 특허 문헌 2(일본 특허 출원 공개 평10-96081호 공보 : 단락 0004)에는, 염화알루미늄과 수분을 반응시켜 절삭 공구의 표면에 알루미나막을 성막하는 기술이 기재되어 있으나, 당해 기술에 있어서도 α-Al2O3를 포함하는 알루미나막을 성막하는 방법에 대해서는 기재되어 있지 않다. 특히, 반도체 소자의 제조에 적용하는데 있어서는 반도체 웨이퍼 표면에 균일한 막 두께의 알루미나막을 성막하는 것이 요구되나, 특허 문헌 2에는 이와 같은 과제를 해결하는 기술은 기재되어 있지 않고, 가령 본 기술을 사용하여 성막한 알루미나막에 α-Al2O3가 포함되어 있는 것으로 해도, 반도체 디바이스의 제조에 적용할 수는 없다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-96081 (paragraph 0004) discloses a technique of reacting aluminum chloride with moisture to form an alumina film on the surface of a cutting tool. However, in the related art, There is no description of a method for forming an alumina film containing 2 O 3 . Particularly, in application to the manufacture of semiconductor devices, it is required to form an alumina film having a uniform film thickness on the surface of a semiconductor wafer. However, Patent Document 2 does not describe a technique for solving such problems, Even if the alumina film formed contains α-Al 2 O 3 , it can not be applied to the production of semiconductor devices.

본 발명의 목적은, 고온에서의 어닐을 행하지 않아도 α-알루미나를 포함하고, 또한 면내 균일성이 높은 알루미나막을 성막할 수 있는 반도체 디바이스 제조 장치, 반도체 디바이스 제조 방법 및 이 방법을 실시하는 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체를 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing apparatus, a semiconductor device manufacturing method, and a program instruction for implementing the method, which can form an alumina film containing? -Alumina and having a high in-plane uniformity without annealing at a high temperature And to provide a computer readable medium containing the same.

본 발명의 제1 시점은, 반도체 디바이스를 제조하기 위한 기판에 α-알루미나를 포함하는 알루미나막을 성막하는 반도체 디바이스 제조 장치이며, 종형의 반응 용기와, 복수의 기판을 선반 형상으로 보유 지지하여 상기 종형의 반응 용기 내에 반입하기 위한 기판 보유 지지구와, 상기 반응 용기 내에서 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 각 기판에 대응하는 높이 위치에, 염화알루미늄을 포함하는 원료 가스를 공급하기 위한 가스 공급 구멍을 형성한 제1 가스 공급계와, 상기 반응 용기 내에서 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 각 기판에 대응하는 높이 위치에, 수증기를 포함하는 산화 가스를 공급하기 위한 가스 공급 구멍을 형성한 제2 가스 공급계와, 상기 반응 용기의 주위를 둘러싸도록 설치된 가열계와, 상기 반응 용기 내를 배기하기 위한 배기계와, 상기 장치의 임의의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 가열계에 의해 상기 반응 용기 내의 처리 분위기를 800 ℃ 이상, 1,000 ℃ 이하의 범위 내의 온도로 가열하는 동시에, 상기 제1 가스 공급계의 상기 가스 공급 구멍 및 상기 제2 가스 공급계의 상기 가스 공급 구멍으로부터 상기 반응 용기 내에 상기 원료 가스와 상기 산화 가스를 동시에 공급하여 반응시킴으로써 각 기판의 표면에 알루미나막을 성막하기 위한 제어 신호를 출력하도록 미리 설정된다.A first aspect of the present invention is a semiconductor device manufacturing apparatus for forming an alumina film containing a-alumina on a substrate for manufacturing a semiconductor device, comprising: a vertical reaction vessel; and a plurality of substrates, A gas supply hole for supplying a source gas containing aluminum chloride is provided at a height position corresponding to each substrate held in the substrate holding support region in the reaction vessel, And a gas supply hole for supplying an oxidizing gas containing water vapor is formed at a height position corresponding to each substrate held in the substrate holding support in the reaction vessel A second gas supply system, a heating system provided so as to surround the periphery of the reaction vessel, And a control unit for controlling an arbitrary operation of the apparatus, wherein the control unit controls the heating system to heat the processing atmosphere in the reaction vessel to a temperature within the range of 800 ° C or more and 1,000 ° C or less Simultaneously supplying the raw material gas and the oxidizing gas from the gas supply hole of the first gas supply system and the gas supply hole of the second gas supply system to the reaction vessel at the same time to cause an alumina film Is set in advance to output a control signal for film formation.

본 발명의 제2 시점은, 반도체 디바이스를 제조하기 위한 기판에 α-알루미나를 포함하는 알루미나막을 성막하는 반도체 디바이스 제조 방법이며, 기판 보유 지지구에 의해 복수의 기판을 선반 형상으로 보유 지지하여 종형의 반응 용기 내에 이들 기판을 반입하는 공정과, 상기 반응 용기 내의 처리 분위기를 800 ℃ 이상, 1,000 ℃ 이하의 온도로 가열하는 공정과, 상기 반응 용기 내를 배기하면서, 제1 가스 공급계의 가스 공급 구멍으로부터 염화알루미늄을 포함하는 원료 가스를 공급하는 동시에, 제2 가스 공급계의 가스 공급 구멍으로부터 수증기를 포함하는 산화 가스를 공급하고, 상기 원료 가스와 상기 산화 가스를 반응시켜 각 기판의 표면에 알루미나막을 성막하는 공정을 구비하고, 상기 제1 가스 공급계 및 상기 제2 가스 공급계의 각각의 상기 가스 공급 구멍은, 상기 반응 용기 내에서 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 각 기판에 대응하는 높이 위치에 설치된다.A second aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device for forming an alumina film including a-alumina on a substrate for manufacturing a semiconductor device, the method comprising the steps of: holding a plurality of substrates in a rack shape by a substrate- A step of introducing these substrates into a reaction vessel, a step of heating the processing atmosphere in the reaction vessel to a temperature of 800 ° C or more and 1,000 ° C or less, And an oxidizing gas containing water vapor is supplied from the gas supply hole of the second gas supplying system. The raw material gas and the oxidizing gas are reacted to form an alumina film on the surface of each substrate Wherein the first gas supply system and the second gas supply system are each provided with a step Supply hole, are provided at the height position corresponding to the substrate which is held by the holder holding the substrate in the reaction vessel.

본 발명의 제3 시점은, 프로세서상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체이며, 상기 프로그램 지령은, 프로세서에 의해 실행될 때, 반도체 디바이스 제조 장치를 제어하여, 반도체 디바이스를 제조하기 위한 기판에 α-알루미나를 포함하는 알루미나막을 성막하는 반도체 디바이스 제조 방법을 실행하고, 상기 방법은, 기판 보유 지지구에 의해 복수의 기판을 선반 형상으로 보유 지지하여 종형의 반응 용기 내에 이들 기판을 반입하는 공정과, 상기 반 응 용기 내의 처리 분위기를 800 ℃ 이상, 1,000 ℃ 이하의 온도로 가열하는 공정과, 상기 반응 용기 내를 배기하면서, 제1 가스 공급계의 가스 공급 구멍으로부터 염화알루미늄을 포함하는 원료 가스를 공급하는 동시에, 제2 가스 공급계의 가스 공급 구멍으로부터 수증기를 포함하는 산화 가스를 공급하고, 상기 원료 가스와 상기 산화 가스를 반응시켜 각 기판의 표면에 알루미나막을 성막하는 공정을 구비하고, 상기 제1 가스 공급계 및 상기 제2 가스 공급계의 각각의 상기 가스 공급 구멍은, 상기 반응 용기 내에서 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 각 기판에 대응하는 높이 위치에 설치된다.A third aspect of the present invention is a computer-readable medium including a program instruction for execution on a processor, the program instruction being executable by a processor to control a semiconductor device manufacturing apparatus A method of manufacturing a semiconductor device for forming an alumina film containing a-alumina on a substrate, the method comprising: holding a plurality of substrates in a rack shape by a substrate holding support, A step of heating the processing atmosphere in the reaction vessel to a temperature of 800 ° C or higher and 1,000 ° C or lower; and a step of supplying a raw material containing aluminum chloride from the gas supply hole of the first gas supply system, The gas is supplied from the gas supply hole of the second gas supply system, And a step of forming an alumina film on the surface of each substrate by reacting the source gas with the oxidizing gas, wherein the step of forming an alumina film on the surface of each substrate comprises: The supply hole is provided at a height position corresponding to each substrate held in the substrate holding region in the reaction vessel.

본 발명에 따르면, 고온에서의 어닐을 행하지 않아도 α-알루미나를 포함하고, 또한 면내 균일성이 높은 알루미나막을 성막할 수 있는 반도체 디바이스 제조 장치, 반도체 디바이스 제조 방법 및 이 방법을 실시하는 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체를 제공할 수 있다.According to the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing apparatus, a semiconductor device manufacturing method, and a program instruction for implementing the method, which can form an alumina film containing? -Alumina and having a high in-plane uniformity without annealing at a high temperature And a computer readable medium.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복 설명은 필요한 경우에만 행한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, constituent elements having substantially the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations are made only when necessary.

본 실시 형태에 관한 반도체 디바이스 제조 장치의 구성을 설명하기 전에 본 발명의 주지에 대해 간단히 설명한다. 배경 기술에서도 설명한 바와 같이, TMA를 원료로 하여 300℃ 정도의 비교적 낮은 온도에서 성막되는 알루미나막은, 성막 후 에 1,100 ℃ 이상의 온도에서 어닐을 행하고, 아몰퍼스 형상의 Al2O3를 결정화하여 상전이시켜 α-Al2O3를 얻고 있었다. 따라서 본 발명자들은 TMA의 성막 온도(300 ℃)보다 고온이고, 또한 아몰퍼스 형상이나 γ-Al2O3 등의 스피넬 구조의 Al2O3에서 α-Al2O3를 얻기 위해 행해지는 어닐 온도(1,100 ℃)보다 저온인 온도 범위 내에서 알루미나막을 성막함으로써, 어닐을 행하지 않고 α-Al2O3를 얻는 것이 가능한 물질을 탐색한 결과, 염화알루미늄(AlCl3)을 800 ℃ 내지 1,000 ℃의 온도 범위에서 산화 가스와 반응시킴으로써, α-Al2O3를 포함하는 알루미나막을 성막할 수 있다는 지견을 얻었다. 이와 같은 지견을 기초로 하여 본 실시 형태에 관한 반도체 디바이스 제조 장치는, AlCl3를 원료 가스로 하고, 어닐 공정을 거치지 않고 α-Al2O3를 포함하는 알루미나막을 성막할 수 있도록 구성되어 있다.Before describing the configuration of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present embodiment, the present invention will be briefly described. As described in the background art, the film of alumina is deposited at a relatively low temperature of about 300 ℃ by the TMA as a raw material, subjected to annealing at more than 1,100 ℃ temperature in the film formation by phase change to crystallize the amorphous shaped Al 2 O 3 α -Al 2 O 3 . Therefore, the inventors and the temperature higher than the deposition temperature (300 ℃) of TMA, also an amorphous form and γ-Al 2 O 3, etc., the annealing temperature is performed in the spinel structure in the Al 2 O 3 to obtain the α-Al 2 O 3 of ( Al 2 O 3 without annealing by depositing an alumina film within a temperature range lower than the temperature range of 800 ° C. to 1,000 ° C. in order to obtain α-Al 2 O 3. As a result, aluminum chloride (AlCl 3 ) It was found that an alumina film containing? -Al 2 O 3 can be formed by reacting with an oxidizing gas. In this semiconductor device manufacturing apparatus of the same finding to the present embodiment on the basis is, the AlCl 3 as a raw material gas, and without the annealing step is configured to be capable of deposition of alumina film containing α-Al 2 O 3.

또한 800 ℃ 내지 1,000 ℃의 비교적 높은 온도에서 AlCl3를 반응시키는 경우에는, AlCl3와 반응시키는 산화 가스에 대해서도 이 온도 범위에서 활성을 나타낼 필요가 있다. 이 점, TMA의 산화 가스로서 종래 이용되고 있었던 오존 가스는, 이와 같은 온도 범위에서 활성을 잃어 버리는 경향이 알려져 있다. 따라서 본 실시 형태에 관한 반도체 디바이스 제조 장치는, 800 ℃ 내지 1,000 ℃의 비교적 높은 온도 범위에서도 활성을 잃지 않는 수증기를 산화 가스로서 채용하고 있는 점에도 특징을 갖고 있다.When AlCl 3 is reacted at a relatively high temperature of 800 ° C to 1,000 ° C, it is also necessary to exhibit activity in an oxidizing gas to be reacted with AlCl 3 within this temperature range. In this respect, it is known that ozone gas conventionally used as an oxidizing gas of TMA tends to lose activity in such a temperature range. Therefore, the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present embodiment is also characterized in that water vapor which does not lose its activity even in a relatively high temperature range of 800 deg. C to 1,000 deg. C is employed as the oxidizing gas.

이하, 본 발명을 뱃치식의 반도체 디바이스 제조 장치인 종형 열처리 장치에 적용한 실시 형태에 대해 도2의 종단면도를 사용하여 설명한다. 본 실시 형태에 관한 반도체 디바이스 제조 장치[이하, 성막 장치(1)라 함]는, 원료 가스와 산화 가스를 동시에 연속하여 공급하여 양 가스를 반응시키는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 프로세스에 의해 웨이퍼(W)로의 성막을 행하는 장치로서 구성되어 있다.Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a vertical type heat treatment apparatus as a batch type semiconductor device manufacturing apparatus will be described using a longitudinal sectional view of FIG. A semiconductor device manufacturing apparatus (hereinafter referred to as a film forming apparatus 1) according to the present embodiment is a film forming apparatus for forming wafers W (W) by a CVD (Chemical Vapor Deposition) process in which a raw material gas and an oxidizing gas are supplied simultaneously, As shown in Fig.

도2 중 부호 2는, 예를 들어 석영에 의해 종형의 원통 형상으로 형성된 처리 용기를 이루는 반응 용기이다. 이 반응 용기(2)의 하단부는 노구(爐口)로서 개방되고, 그 개구부(21)의 주연부에는 플랜지(22)가 반응 용기(2)와 일체로 형성되어 있다. 이 반응 용기(2)의 하방에는, 플랜지(22)의 하면에 접촉하여 개구부(21)를 기밀하게 폐색하는, 예를 들어 석영제의 덮개체(23)가 도시하지 않은 보트 엘리베이터에 의해 상하 방향으로 개폐 가능하게 설치되어 있다. 덮개체(23)의 중앙부에는 회전축(24)이 관통하여 설치되고, 그 상단부에는 기판 보유 지지구인 웨이퍼 보트(25)가 탑재되어 있다.In Fig. 2, reference numeral 2 is a reaction vessel constituting a processing vessel formed, for example, in the shape of a vertical cylinder by quartz. A lower end of the reaction vessel 2 is opened as a furnace outlet and a flange 22 is formed integrally with the reaction vessel 2 on the periphery of the opening 21. A quartz lid body 23 which hermetically closes the opening 21 in contact with the lower surface of the flange 22 is provided below the reaction vessel 2 by a boat elevator As shown in Fig. A rotary shaft 24 is provided through the center of the lid body 23 and a wafer boat 25 as a substrate holder is mounted on the upper end of the lid 23.

웨이퍼 보트(25)는, 3개 이상 예를 들어 4개의 지지 기둥(26)을 구비하고 있고, 복수매 예를 들어 125매의 피처리체인 웨이퍼(W)를 선반 형상으로 보유 지지할 수 있도록, 상기 지지 기둥(26)에는 기판 보유 지지부를 구성하는 다수의 홈(슬롯)이 형성되어 있다. 단, 125매의 웨이퍼(W)의 보유 지지 영역의 내, 상하 양단부에 대해서는 복수매의 더미 웨이퍼가 보유 지지되고, 그 사이의 영역에 제품 웨이퍼(W)가 보유 지지되게 된다. 상기 회전축(24)의 하부에는, 당해 회전축(24)을 회 전시키는 구동부를 이루는 모터(M)가 설치되어 있고, 모터(M)는 회전축(24)을 통해 웨이퍼 보트(25) 전체를 수평면 내에서 회전시킬 수 있다. 또한 덮개체(23) 상에는 상기 회전축(24)을 둘러싸도록 보온 유닛(27)이 설치되어 있다.The wafer boat 25 is provided with three or more support pillars 26, for example, so as to be able to hold a plurality of, for example, 125 wafers W in the form of a shelf, The support pillars 26 are formed with a plurality of grooves (slots) constituting a substrate holding portion. However, a plurality of dummy wafers are held within the holding area of the 125 wafers W, and the product wafers W are held in the area between the dummy wafers. A motor M constituting a driving unit for rotating the rotary shaft 24 is provided at a lower portion of the rotary shaft 24. The motor M rotates the entire wafer boat 25 through a rotary shaft 24 in a horizontal plane As shown in FIG. A heat insulating unit 27 is provided on the lid body 23 so as to surround the rotary shaft 24.

반응 용기(2) 내에는 2개의 L자형의 배관으로 이루어지는 가스 공급계인 인젝터(31, 34), 즉 처리 가스를 공급하기 위한 제1 가스 인젝터(31)와, 산화 가스 및 불활성 가스를 공급하기 위한 제2 가스 인젝터(34)가 반응 용기(2) 하부의 플랜지(22)를 통해 삽입되어 있다. 도2에 도시한 바와 같이 제1 가스 인젝터(31)는, 그 선단부가 웨이퍼 보트(25)의 상단부까지 수직 상승되어 있고, 이 수직 상승 부분의 배관의 관벽에는, 웨이퍼 보트(24)에 보유 지지된 각 웨이퍼(W)에 대응한 높이 위치에 가스 공급 구멍(311)이 형성되어 있다. 여기서「각 웨이퍼(W)에 대응하는 높이 위치」는, 각 가스 공급 구멍(311)의 높이 위치가 웨이퍼 보트(25)에 보유 지지된 각 웨이퍼(W)와 엄밀하게 일치하는 경우에 한정되지 않고, 예를 들어 가스 공급 구멍(311)과 웨이퍼(W)의 높이 위치가 상하 방향으로 수 ㎜ 어긋나 있어도 좋고, 또한 예를 들어 웨이퍼(W) 수매마다 1개의 가스 공급 구멍(311)을 형성하도록 구성해도 좋다.In the reaction vessel 2, there are provided injectors 31 and 34, that is, a first gas injector 31 for supplying a process gas, which is a gas supply system composed of two L-shaped pipes, A second gas injector 34 is inserted through the flange 22 under the reaction vessel 2. As shown in Fig. 2, the first gas injector 31 is vertically raised to the upper end of the wafer boat 25, and the pipe wall of the vertical riser portion is supported by the wafer boat 24 And a gas supply hole 311 is formed at a height position corresponding to each of the wafers W formed. Here, the " height position corresponding to each wafer W " is not limited to the case where the height position of each gas supply hole 311 strictly coincides with each of the wafers W held by the wafer boat 25 The height position of the gas supply hole 311 and the wafer W may be shifted by several millimeters in the vertical direction and the gas supply holes 311 may be formed for every wafer W purchase, Maybe.

제1 가스 인젝터(31)는 상류측에서 원료 가스 공급로(32)와 접속되어 있고, 당해 원료 가스 공급로(32)의 더 상류측에는 밸브(V1, V2) 및 매스 플로우 컨트롤러(MFC1)를 통해 원료 소스 공급원(33)이 접속되어 있다. 원료 소스 공급원(33)의 내부에는, 예를 들어 고체 형상의 무수염화알루미늄(AlCl3)이 저장되어 있고, 예를 들어 저항 발열체로 이루어지는 도시하지 않은 가열계에 의해 AlCl3의 용기를 가열함으로써, AlCl3를 승화시켜, AlCl3 가스(원료 가스)를 얻을 수 있도록 구성되어 있다. 또한 제1 인젝터(31)로부터 분기된 불활성 가스 공급로(32B)의 상류측에는, 전후에 밸브(V8, V9)가 설치된 매스 플로우 컨트롤러(MFC5)를 통해, 불활성 가스인 예를 들어 질소 가스를 봄베 내 등에 저장한 질소 가스 공급원(30B)이 설치되어 있다. 여기서 가스 공급로(32, 32B), 원료 소스 공급원(33), 가스 공급원(30B)이나 각종 밸브(V1, V2, V8, V9), 매스 플로우 컨트롤러(MFC1, MFC5)는 원료 가스 공급부(3a)를 구성하고 있다.The first gas injector 31 is connected to the raw material gas supply path 32 on the upstream side and the valves V1 and V2 and the mass flow controller MFC1 are connected to the upstream side of the raw material gas supply path 32 And a raw material source supply source 33 is connected. Anhydrous aluminum chloride (AlCl 3 ) in the form of solid, for example, is stored in the raw material supply source 33. By heating a container made of AlCl 3 by a heating system (not shown) made of, for example, AlCl 3 is sublimated to obtain AlCl 3 gas (source gas). On the upstream side of the inert gas supply passage 32B branching from the first injector 31 is introduced an inert gas such as nitrogen gas through a mass flow controller MFC5 provided with valves V8, And a nitrogen gas supply source 30B stored therein. Here, the gas supply passages 32 and 32B, the raw material source supply source 33, the gas supply source 30B and various valves V1, V2, V8 and V9 and the mass flow controllers MFC1 and MFC5 are connected to the raw gas supply portion 3a, .

한편, 제2 가스 인젝터(34)는, 전술한 제1 가스 인젝터(31)와 거의 같은 구성을 구비하고 있고, 웨이퍼 보트(25)의 상단부까지 수직 상승되는 동시에, 이 수직 상승 부분에는 다수의 가스 공급 구멍(341)이 형성되어 있어, 웨이퍼(25)에 보유 지지된 각 웨이퍼(W)에 대응하는 높이 위치에 가스를 공급 가능한 구성으로 되어 있다. 여기서「각 웨이퍼(W)에 대응하는 높이 위치」에 대해서는, 제1 가스 인젝터(31)의 가스 공급 구멍(311)의 경우와 마찬가지로, 가스 공급 구멍(341)과 웨이퍼(W)의 높이 위치가 상하 방향으로 수 ㎜ 어긋나 있어도 좋고, 웨이퍼(W) 수매마다 1개의 가스 공급 구멍(341)을 형성하도록 구성해도 좋다.The second gas injector 34 has substantially the same configuration as the first gas injector 31 described above and vertically rises up to the upper end of the wafer boat 25, A supply hole 341 is formed so that gas can be supplied to a height position corresponding to each of the wafers W held by the wafer 25. [ As in the case of the gas supply holes 311 of the first gas injector 31, the height positions of the gas supply holes 341 and the wafers W Or may be configured to form one gas supply hole 341 for each wafer W purchase.

또한 도2에 도시한 바와 같이 제2 가스 인젝터(34)는, 전술한 제1 가스 인젝터(31)에 형성된 각 가스 공급 구멍(311)이 개방하는 방향에 대해, 웨이퍼 보트(25) 상의 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 대향하는 위치에 당해 제2 가스 인젝 터(34)의 각 가스 공급 구멍(341)이 개방하도록 반응 용기(2) 내에 설치되어 있다.As shown in Fig. 2, the second gas injector 34 is arranged so as to face the wafer boat 25 on the wafer boat 25 with respect to the opening direction of the gas supply holes 311 formed in the first gas injector 31 W in the radial direction of the reaction vessel 2 so that the respective gas supply holes 341 of the second gas injector 34 are opened.

이 제2 가스 인젝터(34)는 상류측에서 2개로 분기되고, 각각 산화 가스 공급로(35) 및 불활성 가스 공급로(39)와 접속되어 있다. 산화 가스 공급로(35)의 더 상류측에는 밸브(V5)를 통해 수증기 발생 장치(36)가 접속되어 있다. 또한 당해 수증기 발생 장치(36)에는, 각각 매스 플로우 컨트롤러(MFC3, MFC4) 및 밸브(V6, V7)를 통해 수소 가스 공급원(37) 및 산소 가스 공급원(38)이 설치되어 있고, 각각 수소 가스, 산소 가스를 수증기 발생 장치(36)로 공급할 수 있다.The second gas injector 34 is branched into two at the upstream side and is connected to the oxidizing gas supply path 35 and the inert gas supply path 39, respectively. A steam generator 36 is connected to the oxidizing gas supply path 35 via a valve V5. The water vapor generator 36 is provided with a hydrogen gas supply source 37 and an oxygen gas supply source 38 via mass flow controllers MFC3 and MFC4 and valves V6 and V7, The oxygen gas can be supplied to the steam generator 36.

여기서 수증기 발생 장치(36)는, 내부를 통과하는 가스를 가열하는 가열계를 구비하는 동시에, 가스의 유로에는 예를 들어 백금 등의 촉매가 설치되고, 산소 가스 및 수소 가스를 예를 들어 500 ℃ 이하의 소정 온도로 가열하면서 촉매에 접촉시켜 수증기를 발생시키도록 구성되어 있다. 이 수증기 발생 장치(36)는, 예를 들어 감압된 반응 용기(2) 내에 공급되는 수증기의 농도를, 수증기 및 산소 가스에 대한 수증기의 농도에서 1 체적% 내지 90 체적%의 범위에서 변화시킬 수 있다. 또한 수증기의 공급에 있어서는, 이와 같은 촉매를 사용한 수증기의 공급 대신에, 물을 기화시켜 수증기를 얻는 기화기를 사용해도 되는 것은 물론이다.Here, the steam generator 36 is provided with a heating system for heating the gas passing through the inside thereof, and a catalyst such as platinum is installed in the gas flow path, and oxygen gas and hydrogen gas are supplied at a temperature of, for example, Or less and is brought into contact with the catalyst to generate steam. The water vapor generator 36 can change the concentration of the water vapor supplied into the reduced pressure reaction vessel 2 from 1 vol% to 90 vol% based on the concentration of water vapor for water vapor and oxygen gas have. It goes without saying that, in the supply of water vapor, a vaporizer for vaporizing water to obtain water vapor may be used instead of the supply of water vapor using such a catalyst.

또한 제2 인젝터(34)로부터 분기된 전술한 불활성 가스 공급로(39)의 상류측에는, 전후에 밸브(V3, V4)가 설치된 매스 플로우 컨트롤러(MFC2)를 통해, 불활성 가스인 예를 들어 질소 가스를 봄베 내 등에 저장한 질소 가스 공급원(30)이 설치되어 있다. 또한, 이상에 설명한 각종 가스 공급로(35, 39)나 밸브(V3 내지 V7), 가스 공급원(37, 38, 30)이나 수증기 발생 장치(36)는 가스 공급부(3b)를 구성하고 있다.The inert gas supply path 39 branched from the second injector 34 is connected to the upstream side of the inert gas supply path 39 via a mass flow controller MFC2 provided with valves V3 and V4 on the upstream and downstream sides, A nitrogen gas supply source 30 stored in a cylinder or the like is provided. The various gas supply passages 35 and 39, the valves V3 to V7, the gas supply sources 37, 38 and 30 and the water vapor generator 36 constitute the gas supply unit 3b.

또한 반응 용기(2)는, 그 정상부 중앙에 형성된 개구로부터 배기를 행하기 위해, 이 개구에 반응 용기(2) 내를 배기하기 위한 배기구(4)가 접속되어 있다. 이 배기구(4)에는, 반응 용기(2) 내를 원하는 진공도로 감압 배기 가능한 진공 펌프(41) 및 압력 조정계(42)를 구비한 배기관(43)이 접속되어 있다. 이들 진공 펌프(41) 및 압력 조정계(42)는 배기계를 구성하고 있다. 반응 용기(2)의 주위에는, 반응 용기(2) 내를 가열하기 위한 가열계인 히터(44)를 구비한 가열로(45)가 설치되어 있다. 상기 히터(44)로서는, 컨테미네이션이 없어 승강온 특성이 우수한 카본 와이어 등을 사용하는 것이 바람직하다.Further, in the reaction vessel 2, an exhaust port 4 for exhausting the inside of the reaction vessel 2 is connected to this opening for exhausting from an opening formed at the center of its top portion. The exhaust port 4 is connected to an exhaust pipe 43 having a vacuum pump 41 and a pressure control system 42 capable of decompressing and discharging the inside of the reaction vessel 2 to a desired degree of vacuum. The vacuum pump 41 and the pressure adjusting system 42 constitute an exhaust system. A heating furnace 45 having a heater 44 as a heating system for heating the inside of the reaction vessel 2 is provided around the reaction vessel 2. As the heater 44, it is preferable to use a carbon wire or the like which is free from contemination and has excellent lift-up characteristics.

또한, 성막 장치(1)는, 전술한 히터(44)나 압력 조정계(42) 및 각 가스 공급부(3a, 3b)의 동작을 제어하는 제어부(5)를 구비하고 있다. 제어부(5)는 예를 들어 도시하지 않은 CPU와 프로그램을 구비한 컴퓨터로 이루어지고, 프로그램에는 당해 성막 장치(1)에 의해 웨이퍼(W)로의 성막 처리를 행하는데 필요한 동작, 예를 들어 히터(44)의 온도 컨트롤이나 반응 용기(2) 내의 압력 조정 및 반응 용기(2)로의 처리 가스나 산화 가스의 공급량 조정에 관한 제어 등에 대한 스텝(명령)군이 짜여져 있다. 이 프로그램은, 예를 들어 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그네트 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되고, 거기로부터 컴퓨터에 인스톨된다.The film forming apparatus 1 further includes a control section 5 for controlling the operations of the heater 44, the pressure adjusting system 42 and the gas supply sections 3a and 3b. The control unit 5 is composed of a CPU and a program, not shown, for example. The program includes an operation required to perform the film forming process on the wafer W by the film forming apparatus 1, for example, (Command) group for the temperature control of the reaction vessel 2, the control of the temperature of the reaction vessel 2, the control of the pressure in the reaction vessel 2, and the control of the supply amount of the processing gas and the oxidizing gas to the reaction vessel 2. This program is stored in a storage medium such as a hard disk, a compact disk, a magnet optical disk, a memory card, or the like, and is installed in the computer therefrom.

다음에 성막 장치(1)를 사용하여 실시하는 성막 방법의 일례에 대해, 도3에 나타낸 시퀸스도를 참조하면서 설명한다. 시퀸스도 중, 도3의 (a)는 반응 용기(2) 내의 처리 온도를 나타내고, 도3의 (b)는 반응 용기(2)로의 원료 가스(AlCl3)의 공급 타이밍, 도3의 (c)는 산화 가스(수증기)의 공급 타이밍, 도3의 (d)는 퍼지 가스(질소 가스)의 공급 타이밍을 나타내고 있다.Next, an example of a film forming method performed using the film forming apparatus 1 will be described with reference to a sequence diagram shown in Fig. 3 (a) shows the processing temperature in the reaction vessel 2, FIG. 3 (b) shows the supply timing of the source gas (AlCl 3 ) to the reaction vessel 2, And FIG. 3 (d) shows the supply timing of the purge gas (nitrogen gas).

우선 피처리체인 웨이퍼(W), 예를 들어 도4a에 도시한 바와 같은 P형 실리콘 기판(110) 상에 소스 전극(101)이나 드레인 전극(102)이 형성되고, 그 위에 터널 산화막(103)으로 되는 실리콘 산화막(103a)이나, 차지 트랩층(104)으로 되는 실리콘 질화막(104a)이 적층된 웨이퍼(W)를 소정 매수 웨이퍼 보트(25)로 보유 지지시키고, 계속해서 도3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 온도가 150 ℃ 정도로 유지된 반응 용기(2) 내에, 도시하지 않은 보트 엘리베이터를 상승시킴으로써 웨이퍼 보트(25)를 반입(로드)한다.First, a source electrode 101 and a drain electrode 102 are formed on a wafer W to be processed, for example, a P-type silicon substrate 110 as shown in FIG. 4A. On the tunnel oxide film 103, A wafer W having a silicon oxide film 103a as a charge trapping layer 104 and a silicon nitride film 104a as a charge trapping layer 104 is held by a predetermined number of wafer boats 25, The wafer boat 25 is loaded (loaded) by raising a boat elevator (not shown) in the reaction vessel 2 maintained at, for example, a temperature of about 150 占 폚, as shown in Fig.

계속해서 반응 용기(2)의 하단부 개구부(21)가 덮개체(23)에 의해 폐색되면, 도3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 반응 용기(2) 내의 온도를 예를 들어 200 ℃/분의 승온 속도로, 예를 들어 800 ℃ 이상, 1,000 ℃ 이하의 온도 범위의 예를 들어 950 ℃까지 승온시키는 동시에, 배기구(4)를 통해 반응 용기(2) 내를 진공 펌프(41)에 의해 예를 들어 13.3 ㎩(0.1 Torr) 내지 1.3 × 103 ㎩(10 Torr)의 범위 내의 예를 들어 33.3 ㎩(0.25 Torr) 정도의 압력으로 되도록 배기한다.Subsequently, when the lower end opening 21 of the reaction vessel 2 is closed by the lid body 23, as shown in Fig. 3A, the temperature in the reaction vessel 2 is maintained at 200 DEG C / min For example, 950 占 폚 at a temperature raising rate of 800 占 폚 or more and 1,000 占 폚 or less and at the same time the inside of the reaction vessel 2 is exhausted through the exhaust port 4 by the vacuum pump 41 as for example in the range of 13.3 ㎩ (0.1 Torr) to 1.3 × 10 3 ㎩ (10 Torr ) is evacuated to a degree of 33.3 ㎩ (0.25 Torr) pressure.

반응 용기(2) 내의 승온 및 배기를 완료하면, 진공 펌프(41)의 가동을 계속하면서 웨이퍼(W) 상에 성막을 행하는 공정으로 이동한다. 우선 도3의 (b)에 나타낸 바와 같이, AlCl3 가스를 예를 들어 30 sccm 내지 300 sccm의 범위 예를 들어 30 sccm 유량으로 반응 용기(2) 내에 연속적으로 공급한다. 이때, AlCl3 가스는 제1 가스 인젝터(31) 중을 상승하면서 승온되고, 웨이퍼 보트(25)에 선반 형상으로 보유 지지된 각 웨이퍼(W)에 대응한 높이 위치에서, 각 가스 공급 구멍(311)으로부터 웨이퍼(W)를 향해 토출된다.After the temperature rise and the exhaust in the reaction vessel 2 are completed, the process moves to the step of forming the film on the wafer W while continuing the operation of the vacuum pump 41. 3 (b), AlCl 3 gas is continuously supplied into the reaction vessel 2 at a flow rate of, for example, 30 sccm to 300 sccm, for example, 30 sccm. At this time, the AlCl 3 gas is heated while rising in the first gas injector 31, and at the height position corresponding to each of the wafers W held in the form of a shelf in the wafer boat 25, the gas supply holes 311 To the wafer W.

이 제1 가스 인젝터로부터의 AlCl3 가스의 공급과 병행하여, 제2 가스 인젝터로부터는, 도3의 (c)에 나타낸 바와 같이 예를 들어 농도가 90 체적%의 수증기를, 20 내지 500 sccm의 범위의 예를 들어 50 sccm의 유량으로 연속적으로 공급한다. 이때, 수증기에 대해서도 제2 가스 인젝터(34) 중을 상승하면서 승온되고, 웨이퍼 보트(25)에 선반 형상으로 보유 지지된 각 웨이퍼(W)에 대응한 높이 위치에서, 각 가스 공급 구멍(341)으로부터 웨이퍼(W)를 향해 토출된다.In parallel with the supply of the AlCl 3 gas from the first gas injector, as shown in FIG. 3 (c), for example, steam of 90% by volume in concentration is introduced into the second gas injector from 20 to 500 sccm For example, at a flow rate of 50 sccm. At this time, the water vapor is also raised while rising in the second gas injector 34, and the gas supply holes 341 are formed at the height positions corresponding to the wafers W held in the form of a shelf in the wafer boat 25, And is discharged toward the wafer W.

이와 같이 반응 용기(2) 내에 AlCl3 가스와 수증기를 동시에 연속 공급하면, 이들 가스는 이하의 식 1에 나타내는 반응식을 기초로 하여 반응하여 Al2O3가 형성된다.When the AlCl 3 gas and the water vapor are continuously supplied into the reaction vessel 2 at the same time, these gases react with each other based on the reaction formula shown in the following formula (1) to form Al 2 O 3 .

[식 1][Formula 1]

Figure 112008072375916-pat00001
Figure 112008072375916-pat00001

여기서 Al2O3가 형성되는 반응 용기(2) 내의 분위기는, 전술한 바와 같이 800 ℃ 내지 1,000 ℃의 범위의 950 ℃의 온도 분위기로 되어 있으나, 당해 온도 범위에 있어서는 AlCl3 가스의 증기압이 높고, 반응 용기(2) 내에 AlCl3 가스를 단 독으로 공급하면, AlCl3 가스는 웨이퍼(W) 상에 거의 흡착하지 않고 반응 용기(2)로부터 배출되어 버린다.Here, the atmosphere in the reaction vessel 2 in which Al 2 O 3 is formed is a temperature atmosphere of 950 ° C. in the range of 800 ° C. to 1,000 ° C. as described above. However, in this temperature range, the vapor pressure of the AlCl 3 gas is high When supplying the AlCl 3 gas into the reaction vessel 2 in a single dock, resulting in AlCl 3 gas is discharged from the reaction vessel (2) little or no adsorption onto the wafer (W).

따라서, 본 실시 형태에 관한 성막 장치(1)에 있어서는, 전술과 같이 웨이퍼 보트(25)의 상단부까지 수직 상승되고, 이 웨이퍼 보트(25)에 선반 형상으로 보유 지지된 각 웨이퍼(W)에 대응한 높이 위치에 형성된 가스 공급 구멍(311)으로부터 AlCl3 가스를 공급하는 한편에서, 이 AlCl3 가스의 공급과 동시에 산화 가스인 수증기를 공급하고 있다. 이와 같이 AlCl3 가스와 수증기를 동시에 공급함으로써, 식 1에 나타낸 반응을 웨이퍼(W)의 표면 근방에서 진행시키고, 생성된 Al2O3를 웨이퍼(W) 표면에 퇴적시킴으로써, 웨이퍼(W) 표면에 알루미나막을 성막하는 것이 가능해진다.Therefore, in the film forming apparatus 1 according to the present embodiment, as described above, it corresponds to each wafer W vertically raised to the upper end of the wafer boat 25 and held in a rack shape on the wafer boat 25 AlCl 3 gas is supplied from a gas supply hole 311 formed at a height position, and at the same time as the supply of the AlCl 3 gas, steam as an oxidizing gas is supplied. By thus supplying the AlCl 3 gas and the water vapor at the same time, the reaction shown in the formula (1) is advanced in the vicinity of the surface of the wafer W, and the generated Al 2 O 3 is deposited on the surface of the wafer W, It is possible to form an alumina film.

또한 식 1에 나타낸 AlCl3 가스와 수증기의 반응은 반응 속도가 매우 크기 때문에, 이들 가스는 접촉하면 빠르게 Al2O3를 형성한다. 이로 인해, 예를 들어 인접하도록 나열한 2개의 가스 인젝터(31, 34)로부터 AlCl3 가스, 수증기를 공급하도록 구성하면, 가스 공급 구멍(311, 341)으로부터 공급된 이들 가스가 인젝터(31, 34) 근방의 반응 용기(2)의 벽면이나 웨이퍼(W)의 주연부 근방에서 즉시 반응해 버리기 때문에, 웨이퍼(W)의 전체면에 알루미나막을 성막할 수 없게 되어 버린다.Also, since the reaction of AlCl 3 gas and water vapor shown in Equation 1 has a very high reaction rate, these gases rapidly form Al 2 O 3 upon contact. This allows the gas supplied from the gas supply holes 311 and 341 to be supplied to the injectors 31 and 34 by supplying the AlCl 3 gas and the water vapor from the two gas injectors 31 and 34 arranged adjacent to each other, The reaction occurs immediately on the wall surface of the reaction vessel 2 in the vicinity and in the vicinity of the periphery of the wafer W. As a result, the alumina film can not be formed on the entire surface of the wafer W.

따라서 본 실시 형태에 관한 성막 장치(2)에서는, 전술과 같이 제1 인젝터의 가스 공급 구멍(311), 제2 가스 인젝터(34)의 가스 공급 구멍(341)이, 웨이퍼 보 트(25) 상의 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 대향하도록 설치되어 있다. 이로 인해, 가스 공급 구멍(311, 341)으로부터 공급된 각각의 가스를 웨이퍼(W) 직경 방향으로 확산시키면서 접촉시킬 수 있으므로, 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 균일한 알루미나막을 성막할 수 있다. 또한, 이 성막 기간 중에는, 모터(M)에 의해 웨이퍼 보트(25)를 회전시키고 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서도 균일한 알루미나막을 성막할 수 있다.Therefore, in the film forming apparatus 2 according to the present embodiment, the gas supply holes 311 of the first injector and the gas supply holes 341 of the second gas injector 34 are formed on the wafer boat 25 And are arranged to face each other in the radial direction of the wafer W. This allows each of the gases supplied from the gas supply holes 311 and 341 to be in contact with each other while diffusing the wafer W in the radial direction, thereby making it possible to form a uniform alumina film in the radial direction of the wafer W. During the film forming period, since the wafer boat 25 is rotated by the motor M, it is possible to form a uniform alumina film in the circumferential direction of the wafer W.

또한 본 실시 형태에 관한 성막 장치(1)에 있어서는, 각 가스 공급 구멍(311, 341)을 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 대향시킴으로써, 균일한 막 두께의 알루미나막을 성막하는 전술한 장치 구성에 부가하여, 프로세스 조건에 있어서도 균일한 막 두께의 알루미나막을 성막하기 위한 조정이 행해지고 있다. 즉, 식 1에 나타낸 반응에 있어서는, AlCl3 가스, 수증기 중 어느 한쪽, 또는 양쪽의 공급량이 지나치게 많으면 반응이 급격히 우측으로 진행해 버려, 각 가스가 웨이퍼(W) 표면에 충분히 고루 퍼지기 전에 Al2O3가 형성되고, 역시 불균일한 막 두께의 (면내 균일성이 나쁜) 알루미나막이 형성되어 버린다. 한편, 이들 가스의 공급량비를 균형적으로 공급하고, 웨이퍼(W) 표면에 균일하게 알루미나막이 형성되도록 해도, 이들 가스의 공급량이 지나치게 적은 경우에는, 성막 시간이 길어져 버린다는 단점이 있다.In addition, in the film forming apparatus 1 according to the present embodiment, in addition to the above-described apparatus configuration in which an alumina film having a uniform film thickness is formed by opposing the gas supply holes 311 and 341 in the radial direction of the wafer W Thus, adjustment is made to form an alumina film having a uniform film thickness under the process conditions. That is, in the reaction shown in equation 1, AlCl 3 gas and discarded is any one of water vapor to one side, or the supply amount of both is too large, the reaction rapidly proceeding to the right, prior to the respective gas to spread sufficiently uniformly to the wafer (W) the surface of Al 2 O 3 is formed, and an alumina film having a nonuniform film thickness (which is inferior in in-plane uniformity) is also formed. On the other hand, when the supply amount ratio of these gases is balanced and the alumina film is uniformly formed on the surface of the wafer W, if the supply amount of these gases is too small, the film forming time becomes long.

따라서 본 실시 형태에 관한 성막 장치(1)는, 후술하는 실시예에서 실험 결과를 나타낸 바와 같이, (가) AlCl3 가스의 공급량을 예를 들어 30 sccm 내지 300 sccm의 범위 내의 예를 들어 30 sccm, (나) 상기 AlCl3 가스의 공급량에 대한 수증기의 공급량비를 예를 들어 1.3 내지 1.7의 범위 내의 예를 들어 1.7(50 sccm)로 설정함으로써, 현실적인 성막 시간의 범위 내에서 균일한 알루미나막을 성막할 수 있도록 설정되어 있다.Therefore, as shown in the experimental results in the following embodiments, the film forming apparatus 1 according to the present embodiment is configured such that (A) the supply amount of the AlCl 3 gas is, for example, 30 sccm to 300 sccm, for example, 30 sccm (B) setting the supply ratio of water vapor to the supply amount of the AlCl 3 gas to, for example, 1.7 (50 sccm) within the range of, for example, 1.3 to 1.7, thereby forming a uniform alumina film .

또한 당해 성막 장치(1)에 있어서는 800 ℃ 내지 1,000 ℃의 범위의 950 ℃라는 비교적 높은 온도에서 성막을 행한 결과, 이와 같은 온도 범위에서는 오존 가스 등의 불안정한 산화 가스는 산화 가스로서의 활성을 잃어 버리는 경향이 있다. 이에 반해 본 실시 형태에 관한 성막 장치(1)에 있어서는, 산화 가스로서 수증기를 채용하고 있고, 수증기는 상술한 온도 범위에 있어서도 안정적인 산화력을 갖고 있기 때문에, TMA를 사용한 종래법과 손색이 없는 성막 속도로 알루미나막(105a)을 성막할 수 있다.Further, in the film forming apparatus 1, film formation was performed at a relatively high temperature of 950 占 폚 in the range of 800 占 폚 to 1,000 占 폚. As a result, unstable oxidizing gas such as ozone gas tended to lose its activity as an oxidizing gas in such a temperature range . On the contrary, in the film forming apparatus 1 according to the present embodiment, water vapor is employed as the oxidizing gas, and since the water vapor has a stable oxidizing power even in the above-mentioned temperature range, The alumina film 105a can be formed.

이와 같은 장치 조건, 프로세스 조건하에, AlCl3 가스와 수증기를 예를 들어 30분간 연속 공급함으로써, 도4b에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)의 표면에는 알루미나막(105a)이 성막된다. 여기서 TMA를 사용한 종래의 성막법의 성막 온도 300 ℃와 비교하여 온도가 높은, 800 ℃ 내지 1,000 ℃의 범위의 950 ℃라는 온도로 성막을 행하기 때문에, 성막 중에 알루미나막(105a)이 결정화되고, 이 결정화된 알루미나막(105a)에는 비교적 많은 α-Al2O3가 포함되어 있는 것을 발명자들은 파악하고 있다. 이 결과, 예를 들어 모두가 γ-Al2O3로 구성되어 있는 알루미나막에 비해 실리콘 질화막(104a)에 대한 당해 알루미나막(105a) 전체의 평균적인 밴드 갭이 높아 지므로, 리크 전류를 저감하는 것이 가능해진다.By continuously supplying AlCl 3 gas and water vapor for 30 minutes under such apparatus conditions and process conditions, an alumina film 105a is formed on the surface of the wafer W as shown in FIG. 4B. Here, since the film formation is performed at a temperature of 950 占 폚 in the range of 800 占 폚 to 1,000 占 폚, which is higher than the film forming temperature 300 占 폚 of the conventional film forming method using TMA, the alumina film 105a is crystallized during film formation, The inventors have found that a relatively large amount of? -Al 2 O 3 is contained in the crystallized alumina film 105a. As a result, for example, all is increased the art alumina film (105a) the average bandgap of the total of the silicon nitride film (104a) relative to the alumina film, which is composed of γ-Al 2 O 3, to reduce the leakage current Lt; / RTI >

또한 800 ℃ 내지 1,000 ℃의 범위 내의 온도는, 알루미나막(105a)의 하층측에 적층되어 있는 부분[각 전극(101, 102)이 형성된 P형 실리콘 기판(110)이나 실리콘 산화막(103a), 실리콘 질화막(104a)]에 미치는 열이력의 영향이 비교적 작게 완료된다.The temperature in the range of 800 占 폚 to 1,000 占 폚 is the temperature at which the portions of the P-type silicon substrate 110 and the silicon oxide film 103a on which the electrodes 101 and 102 are formed, (The nitride film 104a) is relatively small.

성막 장치(1)의 동작 설명으로 복귀하면, 이상에 설명한 공정에 의해 실리콘 질화막(104a) 상에 알루미나막(105a)이 형성되면, 도3의 (b), 도3의 (c)에 나타낸 바와 같이 반응 용기(2) 내로의 AlCl3 가스 및 수증기의 공급을 정지한다. 그리고, 반응 용기(2) 내의 배기를 행하면서 퍼지 가스(질소 가스)의 공급과 정지를 반복하는 반응 용기(2)의 사이클 퍼지 조작을 행한다. 그 후, 도3의 (d)에 나타낸 바와 같이 불활성 가스 공급로(39)로부터 퍼지 가스를 공급하면서 반응 용기(2) 내의 압력을 대기압으로 복귀시키는 동시에, 반응 용기(2) 내의 온도를 예를 들어 200 ℃까지 하강시킨 후, 퍼지 가스의 공급을 정지하여 웨이퍼 보트(25)를 반응 용기(2)로부터 반출(언로드)한다. 이상에 설명한 일련의 공정은, 제어부(5)에 저장된 프로세스 레시피를 기초로 하여 히터(44), 압력 조정계(42) 및 각 가스 공급부(3a, 3b) 등을 제어하여 행해진다.Returning to the description of the operation of the film forming apparatus 1, if the alumina film 105a is formed on the silicon nitride film 104a by the above-described steps, The supply of AlCl 3 gas and water vapor into the reaction vessel 2 is stopped. Then, the cycle purge operation of the reaction vessel 2, which repeats the supply and stop of the purge gas (nitrogen gas) while exhausting the inside of the reaction vessel 2, is performed. 3 (d), while the purge gas is being supplied from the inert gas supply path 39, the pressure in the reaction vessel 2 is returned to the atmospheric pressure and the temperature in the reaction vessel 2 is set to, for example, The wafer boat 25 is removed (unloaded) from the reaction vessel 2 by stopping the supply of the purge gas. The series of processes described above are performed by controlling the heater 44, the pressure adjusting system 42, the gas supply units 3a and 3b, and the like based on the process recipe stored in the control unit 5. [

반응 용기(2)로부터 반출된 웨이퍼(W)에는, 그 후, 도4c에 나타낸 바와 같이 알루미나막(105a) 상에 컨트롤 게이트(106)로 되는 폴리실리콘막(106a)이 형성된다. 그런 후, 이들 적층 구조체로부터 포토리소그래피 등에 의해 터널 산화 막(103) 내지 컨트롤 게이트(106)의 게이트 구조를 얻고, 또한 각 전극(101, 102) 및 컨트롤 게이트(106)에 신호선을 접속함으로써, 도1에 도시하는 구조를 갖는 플래시 메모리의 메모리 소자(100)가 형성된다.A polycrystalline silicon film 106a serving as a control gate 106 is formed on the alumina film 105a as shown in Fig. 4C on the wafer W taken out of the reaction vessel 2. Subsequently, as shown in Fig. Thereafter, the gate structures of the tunnel oxide film 103 to the control gate 106 are obtained from these laminated structures by photolithography or the like and the signal lines are connected to the electrodes 101 and 102 and the control gate 106, The memory element 100 of the flash memory having the structure shown in Fig.

이상에 설명한 실시 형태에 관한 성막 장치(1)에 따르면 이하의 효과가 있다. 원료 가스인 AlCl3 가스와, 산화 가스인 수증기를 800 ℃ 내지 1,000 ℃의 온도에서 반응시킴으로써, α-Al2O3를 포함하는 알루미나막(105a)을 성막하고 있다. 또한, 상술한 온도 범위에 있어서는, 염화알루미늄과 수증기의 반응 속도가 매우 크나, 당해 성막 장치(1)의 반응 용기(2) 내에서 상하로 나열한 웨이퍼(W)군의 옆으로부터 각 웨이퍼(W)에 대해 원료 가스와 산화 가스를 개개의 가스 인젝터(31, 34)에 의해 공급하고 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 중앙 영역까지 양쪽의 가스가 각각 고루 퍼져서 반응하므로 면내 균일성이 높은 알루미나막(105a)을 얻을 수 있다.The film forming apparatus 1 according to the embodiment described above has the following effects. Al 2 O 3 -containing alumina film 105a is formed by reacting AlCl 3 gas as a raw material gas and water vapor as an oxidizing gas at a temperature of 800 ° C to 1,000 ° C. In the above-mentioned temperature range, the reaction speed of aluminum chloride and water vapor is very high. However, in the reaction vessel 2 of the film forming apparatus 1, the wafers W from the side of the upper and lower groups of wafers W, Since the raw gas and the oxidizing gas are supplied by the individual gas injectors 31 and 34 to the central region of the wafer W, ) Can be obtained.

또한, 본 실시 형태에 관한 성막 장치(1)에 의해 성막되는 알루미나막(105a)도, 실시 형태 중에 나타낸 MONOS형의 플래시 메모리의 블록킹 절연막(105)으로서 이용되는 경우에만 한정되지 않는다. 예를 들어, DRAM 캐패시터의 절연막에도 본 실시 형태에 관한 성막 장치(1)에 의해 성막된 알루미나막(105)은 적용할 수 있다.The alumina film 105a formed by the film forming apparatus 1 according to the present embodiment is also not limited to the case of being used as the blocking insulating film 105 of the MONOS type flash memory shown in the embodiment. For example, the alumina film 105 formed by the film forming apparatus 1 according to the present embodiment can also be applied to an insulating film of a DRAM capacitor.

[실시예][Example]

(실험 1)(Experiment 1)

도2에 도시한 성막 장치(1)를 사용하여, AlCl3 가스와 수증기를 반응시켜 웨이퍼(W) 상에 알루미나막(105a)을 성막하고, 그 결정 구조를 조사했다. 또한 비교 예로서, TMA를 사용하는 종래법에 의해 성막한 알루미나막(105a)을 어닐 처리한 후, 그 결정 구조를 조사했다. 알루미나막(105a)의 성막은, 이하에 나타내는 (제1 실시예)에 대해서는 원료 가스 및 산화 가스를 연속 공급하는 CVD법에 의해 행하고, (제1 비교예)에 대해서는 원료 가스와 산화 가스를 교대로 반복 공급하는 MLD법에 의해 행했다.2 was used to form an alumina film 105a on the wafer W by reacting AlCl 3 gas and water vapor, and the crystal structure thereof was examined. As a comparative example, the alumina film 105a formed by the conventional method using TMA was subjected to annealing, and its crystal structure was examined. The film formation of the alumina film 105a is performed by the CVD method in which the raw material gas and the oxidizing gas are continuously supplied for the following (first embodiment), and the raw material gas and the oxidizing gas are alternately By the MLD method.

A. 실험 조건A. Experimental conditions

(제1 실시예)(Embodiment 1)

원료 가스 : AlCl3 가스Raw material gas: AlCl 3 gas

산화 가스 : 수증기Oxidizing gas: water vapor

프로세스 온도 : 950 ℃Process temperature: 950 ℃

프로세스 압력 : 33.3 ㎩(0.25 Torr)Process pressure: 33.3 Pa (0.25 Torr)

원료 가스 공급량 : 30 sccmFeed rate of raw material gas: 30 sccm

산화 가스 공급량 : 50 sccmSupply amount of oxidizing gas: 50 sccm

성막 시간 : 30분Duration: 30 minutes

(제1 비교예)(Comparative Example 1)

성막 조건Film formation conditions

원료 가스 : TMA 가스Raw material gas: TMA gas

산화 가스 : 오존 가스Oxidizing gas: ozone gas

프로세스 온도 : 300 ℃Process temperature: 300 ° C

프로세스 압력 :Process pressure:

TMA 가스 40.0 ㎩(0.3 Torr)TMA gas 40.0 Pa (0.3 Torr)

오존 가스 133.3 ㎩(1.0 Torr)Ozone gas 133.3 Pa (1.0 Torr)

원료 가스 공급량 : 300 sccmFeed rate of feed gas: 300 sccm

산화 가스 공급량 : 200 g/N㎥(산소 가스 10 slm 중의 농도)Supply amount of oxidizing gas: 200 g / Nm 3 (concentration in oxygen gas 10 slm)

성막 시간 :Tentative time:

TMA 가스 15초/cycleTMA gas 15 sec / cycle

오존 가스 20초/cycleOzone gas 20 sec / cycle

합계 200 cycleTotal 200 cycles

어닐 조건Annealing condition

프로세스 분위기 : 질소 분위기Process atmosphere: nitrogen atmosphere

프로세스 온도 : 1,000 ℃Process temperature: 1,000 ℃

프로세스 압력 : 1.01 × 105 ㎩(대기압)Process pressure: 1.01 × 10 5 ㎩ (atmospheric pressure)

어닐 시간 : 60분 Burn time: 60 minutes

B. 실험 결과B. Experimental Results

도5는 (제1 실시예), (제1 비교예)에 있어서 얻어진 알루미나막(105a)에 포함되는 Al2O3의 결정 구조의 조성비를 정리한 그래프이다. 그래프의 좌측에 나타낸 칼럼은 (제1 실시예)에서 얻어진 알루미나막(105a)의 조성비를 나타내고, 우측에 나타낸 칼럼은 (제1 비교예)의 조성비를 나타내고 있다. 각 알루미나막의 조성비 는 TEM(Transmission Electron Microscope)으로부터 취득한 화상 데이터를 해석함으로써 구했다.5 is a graph summarizing the composition ratio of the crystal structure of Al 2 O 3 contained in the alumina film 105a obtained in the first embodiment and the first comparative example. The column on the left side of the graph shows the composition ratio of the alumina film 105a obtained in the first embodiment and the column on the right side shows the composition ratio in the first comparative example. The composition ratio of each alumina film was determined by analyzing image data obtained from a TEM (Transmission Electron Microscope).

(제1 실시예)의 결과에 따르면, AlCl3 가스와 수증기를 950 ℃의 프로세스 온도에서 반응시킴으로써 얻어진 알루미나막(105a)에는 θ상, α상, η상, γ상의 4종류의 결정 구조가 포함되어 있었다. 이들 중, 본 실시 형태의 목적 물질인 α-Al2O3(α상)는 θ상, η상에 다음으로 3번째로 많고, 알루미나막(105a) 전체에 대해 18 % 포함되어 있었다.(Example 1), the alumina film 105a obtained by reacting AlCl 3 gas and water vapor at a process temperature of 950 ° C contains four kinds of crystal structures in the phase of?,?,?, And? Phases. . Of these,? -Al 2 O 3 (? Phase), which is the target material of the present embodiment, was the third largest in the? -Phase and? -Phase for the third time, and contained 18% of the entire alumina film 105a.

이에 반해, TMA를 사용한 성막과 그 후의 어닐을 조합한 (제1 비교예)에서 얻어진 알루미나막(105a)에서는, χ상이나 θ상을 비롯한 6종류의 결정 구조가 포함되어 있었으나, 목적 물질인 α-Al2O3(α상)는 이들 6종류의 결정 구조 중에서 가장 적고, 전체의 3 %밖에 포함되어 있지 않았다.On the other hand, in the alumina film 105a obtained by combining the film formation using TMA and the subsequent annealing (first comparative example), six kinds of crystal structures including χ-phase and θ-phase were included, Al 2 O 3 (alpha phase) was the smallest among these six kinds of crystal structures and contained only 3% of the total.

이들 결과로부터, (제1 실시예), (제1 비교예) 각각의 실험에서 얻어진 알루미나막(105a)을 비교하면, AlCl3 가스와 수증기로부터 성막한 (제1 실시예)에서 얻어진 알루미나막(105a)에는, (제1 비교예)의 약 6배의 α-Al2O3가 포함되어 있다. 이 결과 (제1 실시예)에서 성막된 알루미나막(105a)의 평균적인 밴드 갭이 (제1 비교예)의 경우에 비교하여 높아지고, 당해 (제1 실시예)의 알루미나막(105a)을 사용하여 MONOS형의 플래시 메모리를 구성했을 때의 리크 전류를 저감하는 것이 가능해지는 것을 알 수 있다.From these results, it can be seen that comparing the alumina films 105a obtained in the respective experiments (Example 1) and (Comparative Example 1), the alumina film 105a obtained from the AlCl 3 gas and the water vapor (Example 1) 105a) include a (may contain about 6 times the α-Al 2 O 3 of the first comparative example). As a result, the average band gap of the alumina film 105a formed in the first example is higher than that in the first comparative example and the use of the alumina film 105a of the first example It is possible to reduce the leakage current when the MONOS type flash memory is constructed.

(실험 2)(Experiment 2)

도2에 도시한 성막 장치(1)를 사용하여, AlCl3 가스와 수증기를 반응시켜 알루미나막(105a)의 성막을 행할 때에, AlCl3 가스의 공급량을 고정하여 수증기의 공급량을 변화시키고, 성막된 알루미나막의 막 두께 및 웨이퍼(W)의 중앙부와 주연부 사이의 막 두께의 균일성을 조사했다.When the AlCl 3 gas and the water vapor are reacted to form the alumina film 105a by using the film forming apparatus 1 shown in FIG. 2, the supply amount of the AlCl 3 gas is fixed to change the supply amount of the water vapor, The uniformity of the film thickness of the alumina film and the film thickness between the central portion and the peripheral portion of the wafer W was examined.

A. 실험 조건A. Experimental conditions

원료 가스 : AlCl3 가스Raw material gas: AlCl 3 gas

산화 가스 : 수증기Oxidizing gas: water vapor

프로세스 온도 : 950 ℃Process temperature: 950 ℃

프로세스 압력 : 33.3 ㎩(0.25 Torr)Process pressure: 33.3 Pa (0.25 Torr)

원료 가스 공급량 : 30 sccmFeed rate of raw material gas: 30 sccm

성막 시간 : 5분Duration: 5 minutes

(제2 실시예)(Second Embodiment)

산화 가스 공급량(100 체적% 환산) : 40 sccmSupply amount of oxidizing gas (in terms of 100 vol%): 40 sccm

공급량비 R(수증기 공급량/AlCl3 가스 공급량) : 1.33Feed ratio R (steam supply / AlCl 3 gas supply): 1.33

(제3 실시예)(Third Embodiment)

산화 가스 공급량(100 체적% 환산) : 50 sccmSupply amount of oxidizing gas (in terms of 100 volume%): 50 sccm

공급량비 R : 1.67Feed ratio R: 1.67

(제2 비교예)(Comparative Example 2)

산화 가스 공급량(100 체적% 환산) : 25 sccmSupply amount of oxidizing gas (in terms of 100 vol%): 25 sccm

공급량비 R : 0.83Feed ratio R: 0.83

(제3 비교예)(Comparative Example 3)

산화 가스 공급량(100 체적% 환산) : 75 sccmSupply amount of oxidizing gas (in terms of 100 vol%): 75 sccm

공급량비 R : 2.50Feed ratio R: 2.50

B. 실험 결과B. Experimental Results

도6은 (실험 2)에 있어서의 각 실시예, 비교예에서 얻어진 알루미나막(105a)의 웨이퍼(W) 상의 소정 영역에 있어서의 막 두께를 작도한 결과를 나타내고 있다. 도면 중 횡축은 성막 중의 수증기 공급량을 나타내고, 종축은 성막된 알루미나막(105a)의 막 두께를 나타내고 있다. 흑색으로 칠한 원「●」의 작도는, 이들 실시예 및 비교예에서 얻어진 알루미나막(105a)의 웨이퍼(W) 주연부 24점의 계측점에 있어서의 막 두께의 평균값이고, 흑색으로 칠한 삼각「▲」의 작도는, 웨이퍼(W) 중앙부의 계측점 25점의 평균 막 두께이다. 또한 흑색으로 칠한 마름모꼴「◆」의 작도는, 이들 웨이퍼(W) 전체의 계측점 49점의 평균 막 두께이다. 또한 파선의 포위부는, 동일한 실시예, 비교예에서 얻어진 계측 결과인 것을 나타내고 있다.Fig. 6 shows the result of plotting the film thickness of the alumina film 105a obtained in each of the examples and the comparative examples in Experiment 2 on the wafer W in a predetermined region. In the figure, the abscissa indicates the amount of water vapor supplied during film formation, and the ordinate indicates the film thickness of the alumina film 105a. The construction of the black circle circle " " is an average value of the film thicknesses at the measurement points of the peripheral edges of the wafers W of the alumina film 105a obtained in these examples and the comparative example, and the triangle " Is an average film thickness at 25 measurement points in the central portion of the wafer W. [ The construction of the diamond-shaped "? &Quot; painted in black is an average film thickness of 49 measurement points of the entire wafer W. In addition, the surrounded part of the broken line indicates the measurement result obtained in the same embodiment and the comparative example.

도6에 따르면, (제2, 제3 실시예) 및 (제2, 제3 비교예)의 어느 것에 있어서도 웨이퍼(W) 주연부의 막 두께가 중앙부의 막 두께보다도 두꺼워지는 경향이 나타나고 있다. 이것은 도2에 도시한 바와 같이 각 가스 인젝터(31, 34)로부터는 Al2O3 가스나 수증기가 웨이퍼(W)의 주연부로 공급되기 때문에, 가스의 공급부 부근에서 먼저 성막이 진행하고, 공급부에서 먼 웨이퍼(W) 중앙부와 비교하여 막 두께가 두꺼워진 것이라 생각된다.6, the film thickness of the periphery of the wafer W tends to become thicker than the film thickness of the central portion in both the (second and third embodiments) and (the second and third comparative examples). 2, since Al 2 O 3 gas or water vapor is supplied from the respective gas injectors 31 and 34 to the periphery of the wafer W, the film formation first proceeds in the vicinity of the gas supply part, It is considered that the film thickness becomes thicker than the central portion of the distant wafer W. [

그러나 (제2 실시예)(공급량비 R = 1.33), (제3 실시예)(R = 1.67)에 있어서는, 웨이퍼(W) 주연부와 중앙부의 막 두께의 차가 약 5 ㎚ 정도인 것에 반해, 수증기의 공급량이 가장 많은 (제3 비교예)(R = 2.50)에 있어서는, 이 막 두께차가 약 20 ㎚로 4배나 넓게 되어 있다. 이것은 수증기의 공급되는 가스 인젝터(34) 부근에 과잉의 수증기가 공급된 것에 의해, 당해 인젝터(34)에 가까운 웨이퍼(W) 주연부에 있어서 식 1의 반응이 급격히 진행하는 한편, 웨이퍼(W) 중앙부에 고루 퍼져야 할 AlCl3 가스도 당해 주연부에서 소비되어 버렸기 때문이라 생각된다. 이것은 웨이퍼(W) 전체의 막 두께를 (제3 실시예)와 (제3 비교예) 사이에서 비교하면, 그다지 큰 차는 보여지지 않고, 웨이퍼(W) 상에 성막된 알루미나의 총량에는 큰 차가 없는 것으로부터도 설명할 수 있다.However, in the second embodiment (supply ratio R = 1.33) and in the third embodiment (R = 1.67), the difference in film thickness between the periphery of the wafer W and the central portion is about 5 nm, (Third comparative example) (R = 2.50), the film thickness difference is four times as wide as about 20 nm. This is because the excessive water vapor is supplied to the vicinity of the gas injector 34 to which water vapor is supplied so that the reaction of the equation (1) rapidly progresses at the periphery of the wafer W close to the injector 34, And the AlCl 3 gas to be spread evenly in the periphery is also consumed in the periphery. This is because, when the film thickness of the entire wafer W is compared between the third embodiment and the third comparative example, a large difference is not seen, and there is no large difference in the total amount of alumina deposited on the wafer W It can also be explained from the point of view.

한편, 수증기의 공급량이 적은 (제2 비교예)(R = 0.83)에 있어서는, (제3 비교예)와 같은 웨이퍼(W) 주연부와 중앙부 사이의 현저한 막 두께의 차는 보여지지 않으나, 웨이퍼(W) 전체의 막 두께가 제2 실시예의 절반 정도 이하로 되어 버려 성막 속도가 느리다. 이것은 AlCl3 가스의 공급량에 대해 수증기의 공급량이 지나치게 적기 때문에, 식 1의 반응이 우측으로 진행되기 어렵기 때문이라 생각된다. 이상의 점으로부터, 성막 속도가 너무 느리지 않고, 또한 막 두께의 면내 균일성을 양호하게 하기 위해서는, AlCl3 가스의 공급량을 예를 들어 30 sccm 내지 50 sccm의 범위 내의 30 sccm으로 한 경우에, AlCl3 가스의 공급량에 대한 수증기의 공급량비를 예를 들어 1.3 내지 1.7의 범위 내로 조정하는 것이 적절하다고 할 수 있다.On the other hand, the difference in the film thickness between the peripheral portion and the central portion of the wafer W as in Comparative Example 3 is not shown in the case where the supply amount of water vapor is small (Comparative Example 2) (R = 0.83) ) Is less than about half of the thickness of the second embodiment, so that the deposition rate is slow. This is thought to be because the amount of water vapor supplied to the supply amount of AlCl 3 gas is excessively small, so that the reaction of Equation 1 is difficult to proceed to the right. Points from the film formation speed is not too slow or more, and in order just to make good the in-plane uniformity of the thickness, when a 30 sccm in the range of the supply amount of the AlCl 3 gas, for example 30 sccm to about 50 sccm, AlCl 3 It may be said that it is appropriate to adjust the supply ratio of the water vapor to the supply amount of the gas within the range of, for example, 1.3 to 1.7.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 염화알루미늄을 포함하는 원료 가스와, 수증기를 포함하는 산화 가스를 800 ℃ 내지 1,000 ℃의 온도에서 반응시켜 α-Al2O3를 포함하는 알루미나막을 성막하고 있다. 또한, 상술한 온도 범위에 있어서는, 염화알루미늄과 수증기의 반응 속도가 매우 크나, 종형의 반응 용기 내에서 상하에 나열한 기판군의 옆으로부터 각 기판에 대해 원료 가스와 산화 가스를 개개의 공급계에 의해 공급하고 있기 때문에, 기판의 중앙 영역까지 양쪽의 가스가 각각 고루 퍼져 반응하므로 면내 균일성이 높은 알루미나막을 얻을 수 있다.According to the embodiment of the present invention, an alumina film containing? -Al 2 O 3 is formed by reacting a raw material gas containing aluminum chloride and an oxidizing gas containing water vapor at a temperature of 800 ° C to 1,000 ° C. In the above-mentioned temperature range, the reaction rates of aluminum chloride and water vapor are very high. In the reaction vessel of the vertical type, raw material gas and oxidizing gas are supplied to the respective substrates from the sides of the substrate groups arranged above and below by individual supply systems Therefore, an alumina film having a high in-plane uniformity can be obtained because the gases on both sides reach the central region of the substrate uniformly and react with each other.

도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 알루미나막이 사용되는 MONOS형 메모리 소자의 구조를 도시하는 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a MONOS type memory element in which an alumina film according to an embodiment of the present invention is used. Fig.

도2는 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 방법을 실시하는 성막 장치를 도시하는 종단 단면도.2 is a longitudinal sectional view showing a film forming apparatus for carrying out a film forming method according to an embodiment of the present invention.

도3은 상기 성막 장치의 작용을 나타내는 시퀸스도.3 is a sequence diagram showing the operation of the film forming apparatus.

도4a, 도4b, 도4c는 상기 MONOS형 메모리 소자의 제조 과정을 도시하는 종단면도.FIGS. 4A, 4B and 4C are longitudinal sectional views showing a manufacturing process of the MONOS type memory device. FIG.

도5는 다른 원료 가스를 사용하여 성막한 알루미나막의 결정 구조의 조성비를 나타내는 특성도.5 is a characteristic view showing a composition ratio of a crystal structure of an alumina film formed by using another source gas.

도6은 상기 성막 장치의 프로세스 조건을 변화시켜 성막한 알루미나막의 막 두께의 변화를 나타내는 특성도.6 is a characteristic diagram showing a change in the film thickness of the alumina film formed by changing the process conditions of the film formation apparatus.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

1 : 성막 장치1: Deposition device

2 : 반응 용기2: reaction vessel

21 : 개구부21: opening

22 : 플랜지22: Flange

23 : 덮개체23:

24 : 회전축24:

25 : 웨이퍼 보트25: Wafer Boat

26 : 지지 기둥26: Support column

27 : 보온 유닛27: Insulation unit

36 : 수증기 발생 장치36: Water vapor generator

W : 웨이퍼W: Wafer

V1 내지 V9 : 밸브V1 to V9: valves

MFC1 내지 MFC5 : 매스 플로우 컨트롤러MFC1 to MFC5: mass flow controller

Claims (20)

반도체 디바이스를 제조하기 위한 기판에 α-알루미나를 포함하는 알루미나막을 성막하는 반도체 디바이스 제조 장치이며,1. A semiconductor device manufacturing apparatus for forming an alumina film containing? -Alumina on a substrate for manufacturing a semiconductor device, 종형의 반응 용기와,A vertical reaction vessel, 복수의 기판을 선반 형상으로 보유 지지하여 상기 종형의 반응 용기 내에 반입하기 위한 기판 보유 지지구와,A substrate holder for holding a plurality of substrates in a rack shape and carrying them into the vertical reaction vessel, 상기 반응 용기 내에서 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 각 기판에 대응하는 높이 위치에, 염화알루미늄을 포함하는 원료 가스를 공급하기 위한 가스 공급 구멍을 형성한 제1 가스 공급계와,A first gas supply system in which a gas supply hole for supplying a source gas containing aluminum chloride is formed at a height position corresponding to each substrate held in the substrate holding support in the reaction vessel; 상기 반응 용기 내에서 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 각 기판에 대응하는 높이 위치에, 수증기를 포함하는 산화 가스를 공급하기 위한 가스 공급 구멍을 형성한 제2 가스 공급계와,A second gas supply system in which a gas supply hole for supplying an oxidizing gas including water vapor is formed in a height position corresponding to each substrate held in the substrate holding support in the reaction vessel; 상기 반응 용기의 주위를 둘러싸도록 설치된 가열계와,A heating system provided so as to surround the periphery of the reaction vessel, 상기 반응 용기 내를 배기하기 위한 배기계와,An exhaust system for exhausting the inside of the reaction vessel, 상기 장치의 임의의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 가열계에 의해 상기 반응 용기 내의 처리 분위기를 800 ℃ 이상, 1,000 ℃ 이하의 범위 내의 온도로 가열하는 동시에, 상기 제1 가스 공급계의 상기 가스 공급 구멍 및 상기 제2 가스 공급계의 상기 가스 공급 구멍으로부터 상기 반응 용기 내에 상기 원료 가스와 상기 산화 가스를 동시에 공급하여 반응시킴으로써 각 기판의 표면에 알루미나막을 성막하기 위한 제어 신호를 출력하도록 미리 설정되며,Wherein the control unit controls the heating system to heat the processing atmosphere in the reaction vessel to a temperature within the range of 800 ° C or more and 1,000 ° C or less, A control signal for forming an alumina film on the surface of each substrate is formed by simultaneously supplying the source gas and the oxidizing gas into the reaction vessel through the gas supply hole of the supply system and the gas supply hole of the second gas supply system Lt; / RTI &gt; 상기 원료 가스에 포함되는 염화알루미늄의 공급량이 30 cc/분 이상, 300 cc/분 이하의 범위 내이며,The supply amount of aluminum chloride contained in the source gas is in the range of 30 cc / min to 300 cc / min, 상기 알루미나막은 고유전체로 이루어지는 절연막으로서 사용되는 것인 반도체 디바이스 제조 장치.Wherein the alumina film is used as an insulating film made of a high-dielectric material. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 원료 가스에 포함되는 염화알루미늄의 공급량에 대한 상기 산화 가스에 포함되는 수증기의 공급량비가 1.3 이상, 1.7 이하의 범위 내인 반도체 디바이스 제조 장치.2. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a supply amount ratio of steam contained in the oxidizing gas to a supply amount of aluminum chloride contained in the source gas is in a range of 1.3 to 1.7. 삭제delete 반도체 디바이스를 제조하기 위한 기판에 α-알루미나를 포함하는 알루미나막을 성막하는 반도체 디바이스 제조 장치이며,1. A semiconductor device manufacturing apparatus for forming an alumina film containing? -Alumina on a substrate for manufacturing a semiconductor device, 종형의 반응 용기와,A vertical reaction vessel, 복수의 기판을 선반 형상으로 보유 지지하여 상기 종형의 반응 용기 내에 반입하기 위한 기판 보유 지지구와,A substrate holder for holding a plurality of substrates in a rack shape and carrying them into the vertical reaction vessel, 상기 반응 용기 내에서 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 각 기판에 대응하는 높이 위치에, 염화알루미늄을 포함하는 원료 가스를 공급하기 위한 가스 공급 구멍을 형성한 제1 가스 공급계와,A first gas supply system in which a gas supply hole for supplying a source gas containing aluminum chloride is formed at a height position corresponding to each substrate held in the substrate holding support in the reaction vessel; 상기 반응 용기 내에서 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 각 기판에 대응하는 높이 위치에, 수증기를 포함하는 산화 가스를 공급하기 위한 가스 공급 구멍을 형성한 제2 가스 공급계와,A second gas supply system in which a gas supply hole for supplying an oxidizing gas including water vapor is formed in a height position corresponding to each substrate held in the substrate holding support in the reaction vessel; 상기 반응 용기의 주위를 둘러싸도록 설치된 가열계와,A heating system provided so as to surround the periphery of the reaction vessel, 상기 반응 용기 내를 배기하기 위한 배기계와,An exhaust system for exhausting the inside of the reaction vessel, 상기 장치의 임의의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 가열계에 의해 상기 반응 용기 내의 처리 분위기를 800 ℃ 이상, 1,000 ℃ 이하의 범위 내의 온도로 가열하는 동시에, 상기 제1 가스 공급계의 상기 가스 공급 구멍 및 상기 제2 가스 공급계의 상기 가스 공급 구멍으로부터 상기 반응 용기 내에 상기 원료 가스와 상기 산화 가스를 동시에 공급하여 반응시킴으로써 각 기판의 표면에 알루미나막을 성막하기 위한 제어 신호를 출력하도록 미리 설정되며,Wherein the control unit controls the heating system to heat the processing atmosphere in the reaction vessel to a temperature within the range of 800 ° C or more and 1,000 ° C or less, A control signal for forming an alumina film on the surface of each substrate is formed by simultaneously supplying the source gas and the oxidizing gas into the reaction vessel through the gas supply hole of the supply system and the gas supply hole of the second gas supply system Lt; / RTI &gt; 상기 알루미나막은 고유전체로 이루어지는 절연막으로서 사용되는 것이며,The alumina film is used as an insulating film made of a high dielectric material, 상기 알루미나막은 터널 산화막, 차지 트랩층, 블록킹 절연막 및 컨트롤 게이트가 아래로부터 이 순서로 적층된 메모리 소자에 있어서, 상기블록킹 절연막으로서 사용되는 반도체 디바이스 제조 장치.Wherein the alumina film is used as the blocking insulating film in a memory element in which a tunnel oxide film, a charge trap layer, a blocking insulating film, and a control gate are stacked in this order from below. 반도체 디바이스를 제조하기 위한 기판에 α-알루미나를 포함하는 알루미나막을 성막하는 반도체 디바이스 제조 장치이며,1. A semiconductor device manufacturing apparatus for forming an alumina film containing? -Alumina on a substrate for manufacturing a semiconductor device, 종형의 반응 용기와,A vertical reaction vessel, 복수의 기판을 선반 형상으로 보유 지지하여 상기 종형의 반응 용기 내에 반입하기 위한 기판 보유 지지구와,A substrate holder for holding a plurality of substrates in a rack shape and carrying them into the vertical reaction vessel, 상기 반응 용기 내에서 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 각 기판에 대응하는 높이 위치에, 염화알루미늄을 포함하는 원료 가스를 공급하기 위한 가스 공급 구멍을 형성한 제1 가스 공급계와,A first gas supply system in which a gas supply hole for supplying a source gas containing aluminum chloride is formed at a height position corresponding to each substrate held in the substrate holding support in the reaction vessel; 상기 반응 용기 내에서 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 각 기판에 대응하는 높이 위치에, 수증기를 포함하는 산화 가스를 공급하기 위한 가스 공급 구멍을 형성한 제2 가스 공급계와,A second gas supply system in which a gas supply hole for supplying an oxidizing gas including water vapor is formed in a height position corresponding to each substrate held in the substrate holding support in the reaction vessel; 상기 반응 용기의 주위를 둘러싸도록 설치된 가열계와,A heating system provided so as to surround the periphery of the reaction vessel, 상기 반응 용기 내를 배기하기 위한 배기계와,An exhaust system for exhausting the inside of the reaction vessel, 상기 장치의 임의의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 가열계에 의해 상기 반응 용기 내의 처리 분위기를 800 ℃ 이상, 1,000 ℃ 이하의 범위 내의 온도로 가열하는 동시에, 상기 제1 가스 공급계의 상기 가스 공급 구멍 및 상기 제2 가스 공급계의 상기 가스 공급 구멍으로부터 상기 반응 용기 내에 상기 원료 가스와 상기 산화 가스를 동시에 공급하여 반응시킴으로써 각 기판의 표면에 알루미나막을 성막하기 위한 제어 신호를 출력하도록 미리 설정되며,Wherein the control unit controls the heating system to heat the processing atmosphere in the reaction vessel to a temperature within the range of 800 ° C or more and 1,000 ° C or less, A control signal for forming an alumina film on the surface of each substrate is formed by simultaneously supplying the source gas and the oxidizing gas into the reaction vessel through the gas supply hole of the supply system and the gas supply hole of the second gas supply system Lt; / RTI &gt; 상기 제1 가스 공급계 및 제2 가스 공급계는 각각 상기 반응 용기의 하부로부터 상기 기판 보유 지지부의 상단부에 걸쳐 수직 상승된 배관에 의해 구성되고, 상기 가스 공급 구멍은 당해 배관의 관벽부에, 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지된 기판을 향해 개방되어 있으며,Wherein the first gas supply system and the second gas supply system are each constituted by a pipe vertically raised from the lower portion of the reaction vessel to the upper end of the substrate holding portion and the gas supply hole is formed in the pipe wall portion of the pipe, And is open toward the substrate held on the substrate holding support, 상기 알루미나막은 고유전체로 이루어지는 절연막으로서 사용되는 것이며,The alumina film is used as an insulating film made of a high dielectric material, 상기 제1 가스 공급계의 상기 가스 공급 구멍과 상기 제2 가스 공급계의 상기 가스 공급 구멍은, 상기 기판 보유 지지구를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 반도체 디바이스 제조 장치.Wherein the gas supply hole of the first gas supply system and the gas supply hole of the second gas supply system are disposed so as to face each other with the substrate holding support therebetween. 제7항에 있어서, 상기 배기계는 상기 반응 용기의 정상부 중앙에 형성된 개구로부터 배기를 행하도록 구성되는 반도체 디바이스 제조 장치.8. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 7, wherein the exhaust system is configured to exhaust from an opening formed in the center of the top of the reaction vessel. 제8항에 있어서, 상기 기판 보유 지지구를 수평면 내에서 회전시키는 회전 기구를 더 구비하고, 상기 제어부는, 상기 알루미나막을 성막할 때, 상기 회전 기구에 의해 상기 기판 보유 지지구를 회전시키도록 미리 설정되는 반도체 디바이스 제조 장치.The substrate holding apparatus according to claim 8, further comprising a rotating mechanism for rotating the substrate holding support in a horizontal plane, wherein the controller controls the rotation of the substrate holding support Is set. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 알루미나막을 성막할 때, 상기 반응 용기 내를 13.3 내지 1.3 × 103 ㎩로 설정하기 위한 제어 신호를 출력하도록 미리 설정되는 반도체 디바이스 제조 장치.2. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the control section is set so as to output a control signal for setting the inside of the reaction vessel to 13.3 to 1.3 x 10 3 Pa when the alumina film is formed. 반도체 디바이스를 제조하기 위한 기판에 α-알루미나를 포함하는 알루미나막을 성막하는 반도체 디바이스 제조 방법이며,A method of manufacturing a semiconductor device for depositing an alumina film containing? -Alumina on a substrate for manufacturing a semiconductor device, 기판 보유 지지구에 의해 복수의 기판을 선반 형상으로 보유 지지하여 종형의 반응 용기 내에 이들 기판을 반입하는 공정과,A step of holding a plurality of substrates in a rack shape by a substrate holding support and carrying these substrates into a vertical reaction vessel, 상기 반응 용기 내의 처리 분위기를 800 ℃ 이상, 1,000 ℃ 이하의 온도로 가열하는 공정과,Heating the processing atmosphere in the reaction vessel to a temperature of 800 ° C or more and 1,000 ° C or less, 상기 반응 용기 내를 배기하면서, 제1 가스 공급계의 가스 공급 구멍으로부터 염화알루미늄을 포함하는 원료 가스를 공급하는 동시에, 제2 가스 공급계의 가스 공급 구멍으로부터 수증기를 포함하는 산화 가스를 공급하고, 상기 원료 가스와 상기 산화 가스를 반응시켜 각 기판의 표면에 알루미나막을 성막하는 공정을 구비하고,The raw material gas containing aluminum chloride is supplied from the gas supply hole of the first gas supply system and the oxidizing gas containing water vapor is supplied from the gas supply hole of the second gas supply system while exhausting the inside of the reaction vessel, And a step of forming an alumina film on the surface of each substrate by reacting the raw material gas with the oxidizing gas, 상기 제1 가스 공급계 및 상기 제2 가스 공급계의 각각의 상기 가스 공급 구멍은, 상기 반응 용기 내에서 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 각 기판에 대응하는 높이 위치에 설치되고,The gas supply holes of each of the first gas supply system and the second gas supply system are provided at a height position corresponding to each substrate held in the substrate holding support in the reaction vessel, 상기 알루미나막은 고유전체로 이루어지는 절연막으로서 사용되는 것인 반도체 디바이스 제조 방법.Wherein the alumina film is used as an insulating film made of a high-dielectric material. 제11항에 있어서, 상기 원료 가스에 포함되는 염화알루미늄의 공급량이 30 cc/분 이상, 300 cc/분 이하의 범위 내인 반도체 디바이스 제조 방법.12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the supply amount of the aluminum chloride contained in the source gas is in the range of 30 cc / min to 300 cc / min. 제12항에 있어서, 상기 원료 가스에 포함되는 염화알루미늄의 공급량에 대한 상기 산화 가스에 포함되는 수증기의 공급량비가 1.3 이상, 1.7 이하의 범위 내인 반도체 디바이스 제조 방법.13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein the supply amount ratio of water vapor contained in the oxidizing gas to the supply amount of aluminum chloride contained in the source gas is in the range of 1.3 to 1.7. 삭제delete 제11항에 있어서, 상기 알루미나막은 터널 산화막, 차지 트랩층, 블록킹 절연막 및 컨트롤 게이트가 아래로부터 이 순서로 적층된 메모리 소자에 있어서, 상기 블록킹 절연막으로서 사용되는 반도체 디바이스 제조 방법.12. The method of claim 11, wherein the alumina film is used as the blocking insulating film in a memory element in which a tunnel oxide film, a charge trap layer, a blocking insulating film, and a control gate are stacked in this order from below. 제11항에 있어서, 상기 제1 가스 공급계의 상기 가스 공급 구멍과 상기 제2 가스 공급계의 상기 가스 공급 구멍은, 상기 기판 보유 지지구를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 반도체 디바이스 제조 방법.12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the gas supply holes of the first gas supply system and the gas supply holes of the second gas supply system are disposed so as to face each other with the substrate holder. 제16항에 있어서, 상기 알루미나막을 성막할 때, 상기 반응 용기의 정상부 중앙에 형성된 개구로부터 배기를 행하는 반도체 디바이스 제조 방법.17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein, when the alumina film is formed, exhausting is performed from an opening formed at the center of the top of the reaction vessel. 제17항에 있어서, 상기 알루미나막을 성막할 때, 상기 기판 보유 지지구를 수평면 내에서 회전시키는 반도체 디바이스 제조 방법.The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein when the alumina film is formed, the substrate holder is rotated in a horizontal plane. 제11항에 있어서, 상기 알루미나막을 성막할 때, 상기 반응 용기 내를 13.3 내지 1.3 × 103 ㎩로 설정하는 반도체 디바이스 제조 방법.The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein, when the alumina film is formed, the inside of the reaction vessel is set to 13.3 to 1.3 x 10 3 Pa. 프로세서상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체이며,A computer-readable medium comprising program instructions for executing on a processor, 상기 프로그램 지령은, 프로세서에 의해 실행될 때, 반도체 디바이스 제조 장치를 제어하여, 반도체 디바이스를 제조하기 위한 기판에 α-알루미나를 포함하는 알루미나막을 성막하는 반도체 디바이스 제조 방법을 실행하고, 상기 방법은,Said program instruction executing, when executed by a processor, a semiconductor device manufacturing method for controlling a semiconductor device manufacturing apparatus to form an alumina film containing a-alumina on a substrate for manufacturing a semiconductor device, 기판 보유 지지구에 의해 복수의 기판을 선반 형상으로 보유 지지하여 종형의 반응 용기 내에 이들 기판을 반입하는 공정과,A step of holding a plurality of substrates in a rack shape by a substrate holding support and carrying these substrates into a vertical reaction vessel, 상기 반응 용기 내의 처리 분위기를 800 ℃ 이상, 1,000 ℃ 이하의 온도로 가열하는 공정과,Heating the processing atmosphere in the reaction vessel to a temperature of 800 ° C or more and 1,000 ° C or less, 상기 반응 용기 내를 배기하면서, 제1 가스 공급계의 가스 공급 구멍으로부터 염화알루미늄을 포함하는 원료 가스를 공급하는 동시에, 제2 가스 공급계의 가스 공급 구멍으로부터 수증기를 포함하는 산화 가스를 공급하고, 상기 원료 가스와 상기 산화 가스를 반응시켜 각 기판의 표면에 알루미나막을 성막하는 공정을 구비하고,The raw material gas containing aluminum chloride is supplied from the gas supply hole of the first gas supply system and the oxidizing gas containing water vapor is supplied from the gas supply hole of the second gas supply system while exhausting the inside of the reaction vessel, And a step of forming an alumina film on the surface of each substrate by reacting the raw material gas with the oxidizing gas, 상기 제1 가스 공급계 및 상기 제2 가스 공급계의 각각의 상기 가스 공급 구멍은, 상기 반응 용기 내에서 상기 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 각 기판에 대응하는 높이 위치에 설치되고,The gas supply holes of each of the first gas supply system and the second gas supply system are provided at a height position corresponding to each substrate held in the substrate holding support in the reaction vessel, 상기 알루미나막은 고유전체로 이루어지는 절연막으로서 사용되는 것인 컴퓨터로 판독 가능한 매체.Wherein the alumina film is used as an insulating film made of a high-dielectric material.
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