KR101587702B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기화 시스템 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기화 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체 원료의 공급량을 증가시킬 수 있는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기화 시스템을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판을 수용하는 처리실과, 액체 원료를 기화시키는 기화기와, 처리실에 기화 가스를 공급하는 기화 가스 공급계와, 기화기에 형성되는 기화실에 액체 원료 및 캐리어 가스를 공급하여, 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 액체 원료의 분압이 20% 이하로 되도록 기화 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부를 갖는다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기화 시스템{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND VAPORIZATION SYSTEM}
본 발명은, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기화 시스템에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 액체 원료를 사용하여, 기판 위에 성막하는 기술이 특허문헌 1에 개시되어 있다. 액체 원료를 사용하여 성막 등의 기판 처리를 행할 때에는 액체 원료를 기화시켜 기체 상태로 한 원료 가스를 사용하는 것이 행해지고 있다. 액체 원료를 기화시키기 위해서는, 예를 들어 특허문헌 2에 개시된 바와 같은 기화기가 적절하게 사용된다.
일본 특허 공개 제2010-28094호 공보 일본 특허 공개 제2007-100207호 공보
반도체 장치의 미세화에 의해, 웨이퍼 표면적이 증가되고, 또한 보다 깊은 홈에의 성막 등의 처리가 필요하게 되어, 액체 원료의 공급량을 증가시키는 것이 요구되고 있다.
본 발명은, 액체 원료의 공급량을 증가시킬 수 있는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기화 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 기판을 수용하는 처리실과, 액체 원료를 기화시키는 기화기를 갖고, 상기 처리실에 기화 가스를 공급하는 기화 가스 공급계와, 상기 기화기에 형성되는 기화실에 액체 원료 및 캐리어 가스를 공급하여, 상기 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 액체 원료의 분압이 20％ 이하로 되도록 상기 기화 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 본 발명의 일 형태에 따른 기판 처리 장치에 이용되는 기화 시스템으로서, 상기 기판 처리 장치의 기화기와, 상기 기화기와 상기 기판 처리 장치의 처리실 사이에 설치된 가스 필터와, 상기 기화기와 상기 가스 필터 사이에 설치된 미스트 필터를 갖는 기화 시스템이 제공된다.
본 발명에 따르면, 성막 등의 기판 처리 시 액체 원료의 공급량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태의 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략 종단면도.
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 개략 횡단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 형태의 기판 처리 장치의 원료 공급계를 설명하기 위한 개략도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 형태의 기판 처리 장치의 기화기를 설명하기 위한 개략 종단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 형태의 기판 처리 장치의 미스트 필터를 설명하기 위한 개략 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 형태의 기판 처리 장치의 미스트 필터를 설명하기 위한 개략 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 형태의 기판 처리 장치의 컨트롤러를 설명하기 위한 개략도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 형태의 기판 처리 장치를 사용하여 지르코늄 산화막을 제조하는 프로세스를 설명하기 위한 흐름도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 형태의 기판 처리 장치를 사용하여 지르코늄 산화막을 제조하는 프로세스를 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 10은 기화기에 공급하는 액체 원료의 유량과, 기화기의 출구의 압력과의 관계를 도시하는 도면.
도 11은 기화 조건에 의한 기화기의 출구의 전체압과 분압의 관계에 대하여 도시하는 도면.
이어서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명한다.
성막 등의 기판 처리 시 액체 원료의 공급량을 증가시키기 위해서는, 액체 원료의 공급 시간을 길게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 원료 공급 시간을 길게 하면, 성막 등의 기판 처리 시간이 길어져, 반도체 장치의 생산성이 현저하게 저하되어 버린다. 성막 등의 기판 처리 시간을 짧게 하기 위해서는, 액체 원료의 1회당 기화량을 많게 하여 단시간에 성막하는 것이 바람직하다.
그러나, 종래의 기화 조건(희석용 N2 가스 유량: 25slm, N2 캐리어 가스 유량: 1slm, 액체 유량: 0.3g/min(희석용 N2 가스 유량, N2 캐리어 가스 유량, 액체 유량에 대해서는, 후술한다)) 상태에서, 액체 유량만을 크게 하여 액체 원료를 많이 공급해도 액체 원료를 충분히 기화시킬 수 없어, 기화실 내에 기화 불량으로 된 액체 원료가 남아, 액체 원료의 열분해 생성물이나 중합물이 기화실 내부에 퇴적되어, 이물의 발생이나 폐색 등의 문제가 발생한다.
액체 원료의 기화량을 많게 하기 위한 다른 방법으로서, 기화실 내의 압력을 낮추기 위하여 희석 N2 유량을 저하시키는 것이 생각된다. 그러나, 종형 뱃치식 성막 장치 등의 복수의 기판을 동시에 처리하는 장치에서는, 막 두께 균일성 등의 기판 처리 균일성의 확보를 위하여 공급관 내의 N2 가스 유량을 저하시킬 수 없어, 기화량을 많게 할 수 없다.
이상을 고려하여, 본 발명의 바람직한 실시 형태에서는, 액체 원료의 기화량을 많게 함과 함께, 기화실 내에서 기화 불량에 수반하는 퇴적물에 의한 이물 발생이나 막힘을 억제 또는 방지할 수 있도록 했다.
이어서, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명의 바람직한 실시 형태에서 적절하게 사용되는 기판 처리 장치에 대하여 설명한다. 이 기판 처리 장치는, 반도체 장치의 제조에 사용되는 반도체 제조 장치의 일례로서 구성되어 있는 것이다.
하기의 설명에서는, 기판 처리 장치의 일례로서, 한번에 복수매의 기판에 대하여 성막 처리 등을 행하는 뱃치식의 종형 장치인 기판 처리 장치를 사용한 경우에 대하여 설명한다. 그러나, 본 발명은, 뱃치식 종형 장치의 사용을 전제로 한 것이 아니며, 예를 들어 한번에 1매 혹은 수매의 기판에 대하여 성막 처리 등을 행하는 매엽 장치인 기판 처리 장치를 사용해도 된다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 기판 처리 장치의 처리로(202)에 대하여 설명한다.
(프로세스 튜브)
처리로(202)는, 중심선이 수직으로 되도록 세로 방향으로 배치되고 하우징(도시하지 않음)에 의해 고정적으로 지지된 반응관으로서의 종형의 프로세스 튜브(205)를 구비하고 있다. 프로세스 튜브(205)는, 이너 튜브(204)와 아우터 튜브(203)를 구비하고 있다. 이너 튜브(204) 및 아우터 튜브(203)는, 석영(SiO2)이나 탄화규소(SiC) 등의 내열성이 높은 재료에 의해 원통 형상으로 각각 일체로 성형되어 있다.
이너 튜브(204)는, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 이너 튜브(204) 내에는, 기판 유지구로서의 보트(217)에 의해 수평 자세로 다단으로 적층된 웨이퍼(200)를 수납하여 처리하는 처리실(201)이 형성되어 있다. 이너 튜브(204)의 하단 개구는, 웨이퍼(200)군을 유지한 보트(217)를 출납하기 위한 노구를 구성하고 있다. 따라서, 이너 튜브(204)의 내경은, 웨이퍼(200)군을 유지한 보트(217)의 최대 외경보다도 커지도록 설정되어 있다. 아우터 튜브(203)는, 이너 튜브(204)와 비슷한 형상이며, 그 내경은 이너 튜브(204)에 대하여 크고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있고, 이너 튜브(204)의 외측을 둘러싸도록 이너 튜브(204)와 동심원으로 덮여 있다. 아우터 튜브(203)의 하단부는, 매니폴드(209) 상부의 플랜지(209a)에 O링(도시하지 않음)을 개재하여 설치되고, O링에 의해 기밀하게 밀봉되어 있다. 이너 튜브(204)의 하단부는, 매니폴드(209)의 내측의 원형 링부(209b) 위에 탑재되어 있다. 매니폴드(209)는, 이너 튜브(204) 및 아우터 튜브(203)에 대한 보수 점검 작업이나 청소 작업을 위하여, 이너 튜브(204) 및 아우터 튜브(203)에 착탈 가능하게 설치되어 있다. 매니폴드(209)가 하우징(도시하지 않음)에 지지됨으로써, 프로세스 튜브(205)는 수직으로 설치된 상태로 되어 있다.
(배기 유닛)
매니폴드(209)의 측벽의 일부에는 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 접속되어 있다. 매니폴드(209)와 배기관(231)의 접속부에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기구가 형성되어 있다. 배기관(231) 내는, 배기구를 개재하여, 이너 튜브(204)와 아우터 튜브(203) 사이에 형성된 간극으로 이루어지는 배기로 내에 연통되어 있다. 또한, 배기로의 횡단면 형상은, 일정 폭의 원형 링 형상으로 되어 있다. 배기관(231)에는, 상류부터 순서대로, 압력 센서(245), 압력 조정 밸브로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(231a), 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(231c)가 설치되어 있다. 진공 펌프(231c)는, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)으로 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성되어 있다. APC 밸브(231a) 및 압력 센서(245)에는 컨트롤러(280)가 전기적으로 접속되어 있다. 컨트롤러(280)는, 처리실(201) 내의 압력이 원하는 타이밍에 원하는 압력으로 되도록, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력에 기초하여 APC 밸브(231a)의 개방도를 제어하도록 구성되어 있다. 주로, 배기관(231), 압력 센서(245), APC 밸브(231a)에 의해, 본 실시 형태에 따른 배기 유닛(배기계)이 구성된다. 또한, 진공 펌프(231c)를 배기 유닛에 포함시켜도 된다.
(기판 유지구)
매니폴드(209)에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 폐색하는 시일 캡(219)이 수직 방향 하측으로부터 맞닿아 있다. 시일 캡(219)은, 아우터 튜브(203)의 외경과 동등 이상의 외경을 갖는 원반 형상으로 형성되어 있고, 프로세스 튜브(205)의 외부에 수직으로 설비된 보트 엘리베이터(115)에 의해 수평 자세로 수직 방향으로 승강된다.
시일 캡(219) 위에는, 웨이퍼(200)를 유지하는 기판 유지구로서의 보트(217)가 수직으로 세워져 지지되어 있다. 보트(217)는, 상하로 한 쌍의 끝판(217c)과, 끝판(217c) 사이에 수직으로 설치된 복수개의 유지 부재(217a)를 구비하고 있다. 끝판(217c) 및 유지 부재(217a)는, 예를 들어 석영(SiO2)이나 탄화규소(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어진다. 각 유지 부재(217a)에는, 다수개의 유지 홈(217b)이 길이 방향으로 등간격으로 형성되어 있다. 웨이퍼(200)의 원주 테두리가 복수개의 유지 부재(217a)에 있어서의 동일한 단의 유지 홈(217b) 내에 각각 삽입됨으로써, 복수매의 웨이퍼(200)는 수평 자세이면서 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 다단으로 적층되어 유지된다.
또한, 보트(217)와 시일 캡(219) 사이에는, 상하로 한 쌍의 보조 끝판(217d)이 복수개의 보조 유지 부재(218)에 의해 지지되어 설치되어 있다. 각 보조 유지 부재(218)에는, 다수개의 유지 홈이 형성되어 있다. 유지 홈에는, 예를 들어 석영(SiO2)이나 탄화규소(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지는 원판 형상을 한 복수매의 단열판(216)이, 수평 자세로 다단으로 장전된다. 단열판(216)에 의해, 후술하는 히터 유닛(207)으로부터의 열이 매니폴드(209)측으로 전해지기 어렵게 되어 있다.
시일 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은, 시일 캡(219)을 관통하여 보트(217)를 하방으로부터 지지하고 있다. 회전축(255)을 회전시킴으로써 처리실(201) 내에서 웨이퍼(200)를 회전시킬 수 있다. 시일 캡(219)은, 상술한 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있고, 이에 의해 보트(217)를 처리실(201) 내외로 반송하는 것이 가능하게 되어 있다.
(히터 유닛)
아우터 튜브(203)의 외부에는, 프로세스 튜브(205) 내를 전체에 걸쳐 균일하게 또는 소정의 온도 분포로 가열하는 가열 기구로서의 히터 유닛(207)이, 아우터 튜브(203)를 포위하도록 설치되어 있다. 히터 유닛(207)은, 기판 처리 장치의 하우징(도시하지 않음)에 지지됨으로써 수직으로 설치된 상태로 되어 있고, 예를 들어 카본 히터 등의 저항 가열 히터로서 구성되어 있다. 프로세스 튜브(205) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(269)가 설치되어 있다. 주로, 히터 유닛(207), 온도 센서(269)에 의해, 본 실시 형태에 따른 가열 유닛(가열계)이 구성된다.
(가스 공급 유닛)
이너 튜브(204)의 측벽(후술하는 배기 구멍(204a)과는 180도 반대측 위치)에는, 채널 형상의 예비실(201a)이, 이너 튜브(204)의 측벽으로부터 이너 튜브(204)의 직경 방향 외향으로 돌출되어 수직 방향으로 길게 연장되도록 형성되어 있다. 예비실(201a)의 측벽은 이너 튜브(204)의 측벽의 일부를 구성하고 있다. 또한, 예비실(201a)의 내벽은 처리실(201)의 내벽의 일부를 형성하고 있다. 예비실(201a)의 내부에는 예비실(201a)의 내벽(즉 처리실(201)의 내벽)을 따르도록, 예비실(201a)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라 웨이퍼(200)의 적층 방향으로 연장되어 처리실(201) 내로 가스를 공급하는 노즐(249i, 249b, 249a, 249h)이 설치되어 있다. 즉, 노즐(249i, 249b, 249a, 249h)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 노즐(249i, 249b, 249a, 249h)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되어 있고, 그 수평부는 매니폴드(209)를 관통하도록 형성되어 있고, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향하여 상승되도록 형성되어 있다. 편의상, 도 1에는 1개의 노즐을 기재하고 있지만, 실제로는 도 2에 도시한 바와 같이 4개의 노즐(249i, 249b, 249a, 249h)이 설치되어 있다. 노즐(249i, 249b, 249a, 249h)의 측면에는, 가스(원료 가스)를 공급하는 다수의 가스 공급 구멍(250i, 250b, 250a, 250h)이 각각 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250i, 250b, 250a, 250h)은, 하부로부터 상부에 걸쳐 각각 동일 또는 크기가 다른 개구 면적을 갖고, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다.
매니폴드(209)를 관통한 노즐(249i, 249b, 249a, 249h)의 수평부의 단부는, 프로세스 튜브(205)의 외부에서, 가스 공급 라인으로서의 가스 공급관(232i, 232b, 232a, 232h)과 각각 접속되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 가스 공급의 방법은, 예비실(201a) 내에 배치된 노즐(249i, 249b, 249a, 249h)을 경유하여 가스를 반송하고, 노즐(249i, 249b, 249a, 249h)에 각각 개구된 가스 공급 구멍(250i, 250b, 250a, 250h)으로부터 웨이퍼(200) 근방에서 비로소 이너 튜브(204) 내로 가스를 분출시키고 있다.
이너 튜브(204)의 측벽이며 노즐(249i, 249b, 249a, 249h)에 대향한 위치, 즉 예비실(201a)과는 180도 반대측 위치에는, 예를 들어 슬릿 형상의 관통 구멍인 배기 구멍(204a)이 수직 방향으로 가늘고 길게 개설되어 있다. 처리실(201)과, 이너 튜브(204)와 아우터 튜브(203) 사이에 형성된 간극으로 이루어지는 배기로(206)는 배기 구멍(204a)을 개재하여 연통되어 있다. 따라서, 노즐(249i, 249b, 249a, 249h)의 가스 공급 구멍(250i, 250b, 250a, 250h)으로부터 처리실(201) 내로 공급된 가스는, 배기 구멍(204a)을 통하여 배기로(206) 내로 흐른 후, 배기구를 통하여 배기관(231) 내로 흘러, 처리로(202) 밖으로 배출된다. 가스 공급 구멍(250i, 250b, 250a, 250h)으로부터 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)의 근방에 공급된 가스는, 수평 방향, 즉 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향을 향하여 흐른 후, 배기 구멍(204a)을 통하여 배기로(206) 내로 흐른다. 즉 처리실(201) 내에 있어서의 가스의 주된 흐름은 수평 방향, 즉 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향으로 된다. 또한, 배기 구멍(204a)은 슬릿 형상의 관통 구멍으로서 구성되는 경우에 한하지 않고, 복수개의 구멍에 의해 구성되어 있어도 된다.
도 3을 참조하면, 가스 공급관(232i)에는, 상류측부터 순서대로 유량 제어 장치(유량 제어부)로서의 MFC(매스 플로우 컨트롤러)(235i) 및 개폐 밸브인 밸브(233i)가 각각 설치되어 있고, 예를 들어 불활성 가스인 N2가 가스 공급관(232i) 및 노즐(249i)을 통하여 처리실(201)로 공급된다. 주로, 노즐(249i), 가스 공급관(232i), MFC(235i), 밸브(233i)에 의해 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다.
가스 공급관(232h)에는, 상류측부터 순서대로 유량 제어 장치(유량 제어부)로서의 MFC(매스 플로우 컨트롤러)(235h) 및 개폐 밸브인 밸브(233h)가 각각 설치되어 있고, 예를 들어 불활성 가스인 N2가 가스 공급관(232h) 및 노즐(249h)을 통하여 처리실(201)로 공급된다. 주로, 노즐(249h), 가스 공급관(232h), MFC(235h), 밸브(233h)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다.
가스 공급관(232b)에는, 상류 방향부터 순서대로, 오존(O3) 가스를 생성하는 장치인 오조나이저(220), 개폐 밸브인 밸브(233j), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(235b) 및 개폐 밸브인 밸브(233b)가 설치되어 있다. 가스 공급관(232b)의 선단부에는, 상술한 노즐(249b)이 접속되어 있다.
가스 공급관(232b)의 상류측은, 산소(O2) 가스를 공급하는 도시하지 않은 산소 가스 공급원에 접속되어 있다. 오조나이저(220)에 공급된 O2 가스는 오조나이저(220)에 의해 O3 가스로 되어, 처리실(201) 내로 공급된다.
가스 공급관(232b)에는 오조나이저(220)와 밸브(233j) 사이에, 배기관(231)에 접속된 벤트 라인(232g)이 접속되어 있다. 이 벤트 라인(232g)에는 개폐 밸브인 밸브(233g)가 설치되어 있고, O3 가스를 처리실(201)로 공급하지 않는 경우는, 밸브(233g)를 통하여 원료 가스를 벤트 라인(232g)으로 공급한다. 밸브(233j)를 폐쇄하고, 밸브(233g)를 개방함으로써, 오조나이저(220)에 의한 O3 가스의 생성을 계속하는 상태에서, 처리실(201) 내로의 O3 가스의 공급을 정지할 수 있다. O3 가스를 안정적으로 정제하기 위해서는 소정의 시간을 필요로 하지만, 밸브(233j), 밸브(233g)의 절환 동작에 의해, 처리실(201) 내로의 O3 가스의 공급·정지를 매우 단시간에 절환할 수 있다.
또한 가스 공급관(232b)에는, 밸브(233b)의 하류측에 불활성 가스 공급관(232f)이 접속되어 있다. 이 불활성 가스 공급관(232f)에는, 상류 방향부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(235f) 및 개폐 밸브인 밸브(233f)가 설치되어 있다.
주로, 가스 공급관(232b), 벤트 라인(232g), 오조나이저(220), 밸브(233j), 233g, 233b), 매스 플로우 컨트롤러(235b), 노즐(249b), 불활성 가스 공급관(232f), 매스 플로우 컨트롤러(235f), 밸브(233f)에 의해 제1 가스 공급계가 구성된다.
가스 공급관(232a)에는 상류 방향부터 순서대로, 기화 장치(기화부)이며 액체 원료를 기화시켜 원료 가스로서의 기화 가스를 생성하는 기화기(270), 개폐 밸브인 밸브(233a), 미스트 필터(300) 및 가스 필터(301)가 설치되어 있다. 가스 공급관(232a)의 선단부에는, 상술한 노즐(249a)이 접속되어 있다. 밸브(233a)를 개방함으로써, 기화기(270) 내에서 생성된 기화 가스가 노즐(249a)을 통하여 처리실(201) 내로 공급된다.
가스 공급관(232a)에는, 기화기(270)와 밸브(233a) 사이에 불활성 가스 공급관(232c)이 접속되어 있다. 이 불활성 가스 공급관(232c)에는, 상류 방향부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(235c) 및 개폐 밸브인 밸브(233c)가 설치되어 있다. 불활성 가스 공급관(232c)으로부터는, 예를 들어 불활성 가스인 N2가 공급된다. 불활성 가스 공급관(232c)으로부터의 불활성 가스에 의해, 기화기(270)로 생성된 기화 가스를 희석하여 처리실(201) 내로 공급한다. 기화기(270)로 생성된 기화 가스를 불활성 가스 공급관(232c)으로부터의 불활성 가스로 희석함으로써, 보트(217)에 탑재되는 웨이퍼(200) 사이의 막 두께 균일성 등의 웨이퍼(200) 사이에 있어서의 웨이퍼(200)의 처리의 균일성을 조정할 수 있다.
가스 공급관(232a)에는, 기화기(270)와 밸브(233a) 사이에 배기관(231)에 접속된 벤트 라인(232e)이 접속되어 있다. 이 벤트 라인(232e)에는 개폐 밸브인 밸브(233e)가 설치되어 있고, 기화기(270)로 기화된 기화 가스를 처리실(201)에 공급하지 않는 경우는, 밸브(233e)를 통하여 기화 가스를 벤트 라인(232e)에 공급한다. 밸브(233a)를 폐쇄하고, 밸브(233e)를 개방함으로써, 기화기(270)에 있어서의 기화 가스의 생성을 계속하는 상태에서, 처리실(201) 내로의 기화 가스의 공급을 정지할 수 있다. 기화 가스를 안정적으로 생성하기 위해서는 소정의 시간을 필요로 하지만, 밸브(233a)와 밸브(233e)의 절환 동작에 의해, 처리실(201) 내로의 기화 가스의 공급·정지를 매우 단시간에 절환할 수 있다.
가스 공급관(232a)에는, 기화기(270)와 밸브(233a) 사이에 압력계(302)가 접속되어 있다.
기화기(270)의 상류측에는, 기화기(270)에 액체 원료를 공급하는 액체 원료 공급관(292c)과, 기화기(270)의 상부에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급관(292a)과, 기화기(270)의 하부에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급관(292b)이 각각 접속되어 있다. 불활성 가스 공급관(292a, 292b)으로부터는, 예를 들어 불활성 가스인 N2가 공급된다.
액체 원료 공급관(292c)에는, 상류 방향부터 순서대로, 액체 원료를 저류하는 액체 원료 공급 탱크(290), 개폐 밸브인 밸브(293e), 액체 원료의 유량을 제어하는 액체 유량 제어기(액체 유량 제어부)인 액체 매스 플로우 컨트롤러(LMFC) (295c) 및 개폐 밸브인 밸브(293c)가 설치되어 있다. 액체 원료 공급관(292c)의 상류 측단부는, 액체 원료 공급 탱크(290) 내의 액체 원료(291) 내에 침지되어 있다. 액체 원료 공급 탱크(290)의 상부에는, N2 등의 불활성 가스를 공급하는 압송 가스 공급관(292d)이 접속되어 있다. 압송 가스 공급관(292d)의 상류측은, 압송 가스로서의 N2 등의 불활성 가스를 공급하는 도시하지 않은 압송 가스 공급원에 접속되어 있다. 압송 가스 공급관(292d)에는, 개폐 밸브인 밸브(293d)가 설치되어 있다. 개폐 밸브(293d)를 개방함으로써 액체 원료 공급 탱크(290) 내로 압송 가스가 공급되고, 또한 개폐 밸브(293e), 개폐 밸브(293c)를 개방함으로써, 액체 원료 공급 탱크(290) 내의 액체 원료(291)가 기화기(270) 내로 압송(공급)된다. 또한, 기화기(270) 내로의 액체 원료(291)의 공급 유량(즉, 기화기(270) 내에서 기화되어 처리실(201) 내로 공급되는 기화 가스의 공급 유량)은, 액체 매스 플로우 컨트롤러(295c)에 의해 제어된다.
불활성 가스 공급관(292a)에는, 상류측부터 순서대로 유량 제어 장치(유량 제어부)로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(295a) 및 개폐 밸브인 밸브(293a)가 각각 설치되어 있고, 예를 들어 불활성 가스인 N2가 기화기(270)의 상부에 공급된다.
불활성 가스 공급관(292b)에는, 상류측부터 순서대로 유량 제어 장치(유량 제어부)로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(295b), 개폐 밸브인 밸브(293b) 및 열교환기(294)가 각각 설치되어 있다. 예를 들어 불활성 가스인 N2가, 열교환기(294)로 가열되어 기화기(270)의 하부에 공급된다.
주로, 액체 원료 공급관(292c), 밸브(293e), 액체 매스 플로우 컨트롤러(295c), 밸브(293c), 불활성 가스 공급관(292a), 매스 플로우 컨트롤러(295a), 밸브(293a), 불활성 가스 공급관(292b), 매스 플로우 컨트롤러(295b), 밸브(293b), 열교환기(294), 기화기(270), 가스 공급관(232a), 불활성 가스 공급관(232c), 매스 플로우 컨트롤러(235c), 밸브(233c), 압력계(302), 벤트 라인(232e), 밸브(233e), 밸브(233a), 미스트 필터(300), 가스 필터(301), 노즐(249a)에 의해 제2 가스 공급계가 구성된다. 또한, 압송 가스 공급관(292d), 밸브(293d), 액체 원료 공급 탱크(290)를 제2 가스 공급계에 포함시켜도 된다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 예를 들어 금속 함유 가스인 원료 가스로서 지르코늄 원료 가스, 즉 지르코늄(Zr)을 포함하는 가스(지르코늄 함유 가스)가 원료 가스로서, 액체 매스 플로우 컨트롤러(295c), 기화기(270), 미스트 필터(300), 가스 필터(301), 노즐(249a) 등을 통하여 처리실(201) 내로 공급된다. 지르코늄 함유 가스로서는, 예를 들어 테트라키스에틸메틸아미노지르코늄(TEMAZ, Zr[N(CH3)C2H5]4)을 사용할 수 있다. TEMAZ는, 상온 상압에서 액체이다. 액체의 TEMAZ는, 액체 원료(291)로서, 액체 원료 공급 탱크(290) 내에 저류된다.
도 4를 참조하면, 기화기(270)는, 상부 하우징(271)과, 하부 하우징(272)을 구비하고 있다. 하부 하우징(272) 내에는 기화실(274)이 형성되어 있다. 기화실(274) 내에는 필터(276)가 설치되어 있다. 필터(276)에 의해, 기화실(274)은 상부 기화실(273)과 하부 기화실(275)로 분리되어 있다. 필터(276)는, 금속 분말의 소결체로 형성되어 있다. 하부 기화실(275)에는, 가스 도입관(264)을 개재하여 불활성 가스 공급관(292b)이 접속되어 있다. 상부 기화실(273)에는 기화 가스 도출관(265)을 개재하여 가스 공급관(232a)이 접속되어 있다. 하부 하우징(272) 내에는, 히터(277)가 매립되어 설치되어 있다. 상부 하우징(271)의 하부 중앙부에는, 가스 도입 공간(279)이 형성되어 있다. 가스 도입 공간(279)에는, 가스 도입관(263)을 개재하여 불활성 가스 공급관(292a)이 접속되어 있다. 상부 하우징(271)의 중앙부를 관통하여 액체 원료 도입관(260)이 설치되어 있다. 액체 원료 도입관(260)의 상류측은, 액체 원료 공급관(292c)에 접속되어 있다. 상부 하우징(271)의 하부 중앙부에는 돌출부(261)가 형성되어 있다. 돌출부(261)는, 가스 도입 공간(279)의 하부를 이룬다. 돌출부(261)와 액체 원료 도입관(260)의 하단부 사이에는 간극(슬릿)(262)이 형성되어 있다.
액체 원료 도입관(260)에 의해 상부 기화실(273)에 도입된 액체 원료는, 간극(262)을 통하여 분출하는 N2 등의 불활성 가스에 의해 미스트(안개 상태의 액적) (278)로 된다. 하부 기화실(275)에는, 열교환기(294)(도 3 참조)에 의해 가열된 N2 등의 불활성 가스가 가스 도입관(264)을 통하여 공급되어, 필터(276)를 통하여, 상부 기화실(273) 내로 유입된다. 미스트로 되지 않고 액체인 상태로 필터(276)에 도달하여, 필터 내에 침투되어 있던 액체 원료는, 하부 기화실(275)에 공급된, 가열된 N2 등의 불활성 가스에 의해 미스트화된다. 미스트(278)는, 하부 기화실(275)에 공급된, 가열된 N2 등의 불활성 가스에 의해 상부 기화실(273) 내를 상방으로 이동한다. 이동하는 동안, 미스트(278)는, 히터(277)에 의해 가열된 하부 하우징(272)의 내벽면으로부터의 복사열에 의해 기화된다. 기화된 액체 원료는, 원료 가스로서의 기화 가스로 되어, 기화 가스 도출관(265)을 통하여 가스 공급관(232a)으로 도출된다.
도 5를 참조하면, 미스트 필터(300)는, 미스트 필터 본체(350)와, 미스트 필터 본체(350)를 덮고, 미스트 필터 본체(350)의 외측에 설치된 히터(360)를 구비하고 있다.
도 5, 도 6을 참조하면, 미스트 필터(300)의 미스트 필터 본체(350)는, 양단의 단부 플레이트(310, 340)와, 단부 플레이트(310, 340) 사이에 배치된 2종류의 플레이트(320, 330)를 구비하고 있다. 단부 플레이트(310)에는 이음매(312)가 설치되어 있다. 단부 플레이트(340)에는 이음매(342)가 설치되어 있다. 단부 플레이트(310) 및 이음매(312) 내에는 가스 경로(311)가 형성되어 있다. 단부 플레이트(340) 및 이음매(342) 내에는 가스 경로(341)가 형성되어 있다.
2종류의 플레이트(320, 330)는 각각 복수개 설치되고, 단부 플레이트(310, 340) 사이에 교대로 배치되어 있다. 플레이트(320)는 평판 형상의 플레이트(328)와, 플레이트(328)의 외주에 형성된 외주부(329)를 구비하고 있다. 플레이트(328)의 외주 부근에만 구멍(322)이 형성되어 있다. 플레이트(330)는 평판 형상의 플레이트(338)와, 플레이트(338) 외주에 형성된 외주부(339)를 구비하고 있다. 플레이트(338)의 중심 부근에만 구멍(332)이 형성되어 있다. 그리고, 이러한 플레이트(320, 330)를 교대로 배치함으로써, 뒤얽힌 복잡한 가스 경로(370)로 되어, 기화 불량이나 재액화에 의해 발생된 액적의 가열된 벽면(플레이트(328, 338))으로의 충돌 확률을 높일 수 있다. 또한, 구멍(322, 332)의 크기는 압력에 의존하며, 바람직하게는 직경 1 내지 3㎜이다.
액체 원료(291)가 기화기(270)(도 3 참조)로 기화되어 기체 상태로 된 원료 가스 및 기화 불량이나 재액화에 의해 발생된 액적은, 단부 플레이트(310) 및 이음매(312) 내의 가스 경로(311)로부터 미스트 필터 본체(350) 내로 도입되어, 1매째의 플레이트(320)의 평판 형상의 플레이트(328)의 중앙부(421)에 충돌하고, 그 후, 플레이트(328)의 외주 부근에 형성된 구멍(322)을 통과하여, 2매째의 플레이트(330)의 평판 형상의 플레이트(338)의 외주부(432)에 충돌하고, 그 후, 플레이트(338)의 중심 부근에 형성된 구멍(332)을 통과하여, 3매째의 플레이트(320)의 평판 형상의 플레이트(328)의 중앙부(422)에 충돌하고, 그 후, 마찬가지로 하여 플레이트(330, 320)를 순차적으로 통과하여 단부 플레이트(340) 및 이음매(342) 내의 가스 경로(341)를 통하여 미스트 필터 본체(350)로부터 도출되어, 하류의 가스 필터(301)(도 3 참조)로 보내진다.
미스트 필터 본체(350)는, 히터(360)(도 5 참조)에 의해 외측부터 가열된다. 미스트 필터 본체(350)는, 복수의 플레이트(320)와 플레이트(330)를 구비하고, 플레이트(320)는, 평판 형상의 플레이트(328)와 플레이트(328)의 외주에 형성된 외주부(329)를 구비하고, 플레이트(330)는, 평판 형상의 플레이트(338)와 플레이트(338)의 외주에 형성된 외주부(339)를 구비하고 있다. 플레이트(328)와 외주부(329)는 일체적으로 구성되며, 플레이트(338)와 외주부(339)는 일체적으로 구성되어 있으므로, 히터(360)에 의해 미스트 필터 본체(350)가 외측부터 가열되면, 열은 효율적으로 평판 형상의 플레이트(328, 338)로 전달된다.
미스트 필터 본체(350)에서는, 상술한 바와 같이 복수의 플레이트(320)와 플레이트(330)에 의해 뒤얽힌 복잡한 가스 경로(370)를 구성하고 있으므로, 미스트 필터 본체(350) 내에서의 압력 손실을 지나치게 올리지 않아, 기화되어 기체 상태로 된 원료 가스 및 기화 불량이나 재액화에 의해 발생된 액적의, 가열된 평판 형상의 플레이트(328, 338)에의 충돌 확률을 높일 수 있다. 그리고, 기화 불량이나 재액화에 의해 발생된 액적은, 충분한 열량을 가진 미스트 필터 본체(350) 내에서, 가열된 평판 형상의 플레이트(328, 338)에 충돌하면서 재가열되어, 기화된다.
기화기(270)와 가스 필터(301) 사이의 가스 공급관(232a)에 미스트 필터(300)를 설치하면, 기화되기 어려운 액체 원료나 기화 유량이 많은 경우, 기화 불량으로 발생한 액적은, 충분히 열량을 가진 미스트 필터(300) 내에서 플레이트(320)의 벽면과 플레이트(330)의 벽면에 충돌하면서 재가열되어, 기화된다. 그리고, 처리실(201) 바로 앞의 가스 필터(301)로, 조금 남은 기화 불량이나 기화기(270), 미스트 필터(300) 내부에서 발생하는 파티클을 포집한다. 미스트 필터(300)는 기화 보조의 역할을 하여, 기화 불량으로 발생하는 액적이나 파티클이 없는 반응 가스를 처리실(201) 내로 공급할 수 있어, 양질의 성막 등의 기판 처리를 행할 수 있다. 또한, 미스트 필터(300)는, 가스 필터(301)의 보조의 역할도 하여, 가스 필터(301)의 필터 막힘을 제어할 수 있음으로써, 가스 필터(301)를 메인터넌스 프리로 할 수 있거나 또는 가스 필터(301)의 필터 교환 주기를 연장시킬 수 있다.
(컨트롤러)
도 7을 참조하면, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(280)는, CPU(Central Processing Unit)(280a), RAM(Random Access Memory)(280b), 기억 장치(280c), I/O 포트(280d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(280b), 기억 장치(280c), I/O 포트(280d)는, 내부 버스(280e)를 통하여, CPU(280a)와 데이터 교환 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(280)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(282)가 접속되어 있다.
기억 장치(280c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(280c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 또한, 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(280)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것으로, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히 프로그램이라고도 한다. 또한, 본 명세서에 있어서 프로그램이라고 하는 말을 사용한 경우는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우 또는 양쪽 모두 포함하는 경우가 있다. 또한, RAM(280b)은, CPU(280a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크 에리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(280d)는, 상술한 매스 플로우 컨트롤러(235b, 235c, 235f, 235h, 235i, 295a, 295b, 295c), 밸브(233a, 233b, 233c, 233e, 233f, 233g, 233h, 233i, 233j, 293a, 293b, 293c, 293d, 293e), 압력 센서(245), APC 밸브(231a), 진공 펌프(231c), 히터 유닛(207), 온도 센서(269), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 열교환기(294), 히터(277), 오조나이저(220), 압력계(302) 등에 접속되어 있다.
CPU(280a)는, 기억 장치(280c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행함과 함께, 입출력 장치(282)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(280c)로부터 프로세스 레시피를 판독한다. 그리고, CPU(280a)는, 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, 매스 플로우 컨트롤러(235b, 235c, 235f, 235h, 235i, 295a, 295b, 295c), 밸브(233a, 233b, 233c, 233e, 233f, 233g, 233h, 233i, 233j, 293a, 293b, 293c, 293d, 293e)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 액체 매스 플로우 컨트롤러(295c)에 의한 액체 원료의 유량 제어, 밸브(233a, 233b, 233c, 233e, 233f, 233g, 233h, 233i, 233j, 293a, 293b, 293c, 293d, 293e)의 개폐 동작, APC 밸브(231a)의 개폐 동작 및 APC 밸브(231a)에 의한 압력 센서(245)에 기초하는 압력 조정 동작, 온도 센서(269)에 기초하는 히터 유닛(207)의 온도 조정 동작, 진공 펌프(231c)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, 열교환기(294)의 온도 조정 동작, 히터(277)의 온도 조정 동작, 압력계(302)에 의한 압력 측정 동작 등을 제어한다.
또한, 컨트롤러(280)는, 전용 컴퓨터로서 구성되어 있는 경우에 한하지 않고, 범용 컴퓨터로서 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 상술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(283)를 준비하고, 외부 기억 장치(283)를 사용하여 범용 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해, 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(280)를 구성할 수 있다. 또한, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은, 외부 기억 장치(283)를 통하여 공급하는 경우에 제한하지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여, 외부 기억 장치(283)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 또한, 기억 장치(280c)나 외부 기억 장치(283)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 또한, 본 명세서에 있어서 기록 매체라고 하는 말을 사용한 경우는, 기억 장치(280c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(283) 단체만을 포함하는 경우 또는 양쪽 모두 포함하는 경우가 있다.
이어서, 상술한 기판 처리 장치의 처리로를 사용하여 반도체 장치(반도체 디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 위에 절연막을 성막하는 시퀀스예에 대하여, 도 8, 도 9를 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
우선, 복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면(도 8, 스텝 S101 참조), 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내로 반입(보트 로드)된다(도 8, 스텝 S102 참조). 이 상태에서, 시일 캡(219)은 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다.
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(231c)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은, 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력에 기초하여 APC 밸브(231a)가 피드백 제어된다(압력 조정)(도 8, 스텝 S103 참조). 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도로 되도록 히터 유닛(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(269)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터 유닛(207)으로의 통전 상태가 피드백 제어된다(온도 조정)(도 8, 스텝 S103 참조). 계속해서, 회전 기구(267)에 의해 보트(217)가 회전 됨으로써, 웨이퍼(200)가 회전된다.
이어서, TEMAZ 가스와 O3 가스를 처리실(201) 내로 공급함으로써 절연막인 ZrO막을 성막하는 절연막 형성 공정(도 8, 스텝 S104 참조)을 행한다. 절연막 형성 공정에서는 다음 4개의 스텝을 순차적으로 실행한다.
(절연막 형성 공정)
<스텝 S105>
스텝 S105(도 8, 도 9 참조, 제1 공정)에서는, 우선 TEMAZ 가스를 흘린다. 가스 공급관(232a)의 밸브(233a)를 개방하고, 벤트 라인(232e)의 밸브(233e)를 폐쇄함으로써, 기화기(270), 미스트 필터(300) 및 가스 필터(301)를 통하여 가스 공급관(232a) 내로 TEMAZ 가스를 흘린다. 가스 공급관(232a) 내를 흐르는 TEMAZ 가스는, 액체 매스 플로우 컨트롤러(295c)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 TEMAZ 가스는 노즐(249a)의 가스 공급 구멍(250a)으로부터 처리실(201) 내로 공급되면서 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 동시에 밸브(233c)를 개방하여, 불활성 가스 공급관(232c) 내로 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스 공급관(232c) 내를 흐르는 N2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(235c)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 N2 가스는 TEMAZ 가스와 함께 처리실(201) 내로 공급되면서 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 밸브(233h)를 개방하여, 가스 공급관(232h), 노즐(249h), 가스 공급 구멍(250h)으로부터 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘리고, 밸브(233i)를 개방하여, 가스 공급관(232i), 노즐(249i), 가스 공급 구멍(250i)으로부터 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘린다.
이때, APC 밸브(231a)를 적정하게 조정하여 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 50 내지 400Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 액체 매스 플로우 컨트롤러(295c)로 제어하는 TEMAZ 가스의 공급 유량은, 예를 들어 0.1 내지 0.5g/min의 범위 내의 유량으로 한다. TEMAZ 가스를 웨이퍼(200)에 노출시키는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 30 내지 240초간의 범위 내의 시간으로 한다. 이때 히터 유닛(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 150 내지 250℃의 범위 내의 온도로 되도록 하는 온도로 설정한다. TEMAZ 가스의 공급에 의해, 웨이퍼(200) 위에 지르코늄 함유층이 형성된다.
<스텝 S106>
스텝 S106(도 8, 도 9 참조, 제2 공정)에서는, 밸브(233a)를 폐쇄하고, 밸브(233e)를 개방하여 처리실(201) 내로의 TEMAZ 가스의 공급을 정지하고, TEMAZ 가스를 벤트 라인(232e)으로 흘린다. 이때, 배기관(231)의 APC 밸브(231a)는 개방된 상태에서, 진공 펌프(231c)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 지르코늄 함유층 형성에 기여한 후의 TEMAZ 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다.
또한, 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 좋고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행해지는 스텝 S107에 있어서 악영향이 발생하지는 않는다. 이때 처리실(201) 내로 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예를 들어 처리실(201)의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 스텝 S107에 있어서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다.
<스텝 S107>
스텝 S107(도 8, 도 9 참조, 제3 공정)에서는, 처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 가스 공급관(232b)의 밸브(233j) 및 밸브(233b)를 개방하고, 벤트 라인(232g)의 밸브(233g)를 폐쇄함으로써, 오조나이저(220)에 의해 생성된 O3 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(235b)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)의 가스 공급 구멍(250b)으로부터 처리실(201) 내로 공급되면서 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 동시에 밸브(233f)를 개방하여, 불활성 가스 공급관(232f) 내로 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 O3 가스와 함께 처리실(201) 내로 공급되면서 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 밸브(233h)를 개방하여, 가스 공급관(232h), 노즐(249h), 가스 공급 구멍(250h)으로부터 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘리고, 밸브(233i)를 개방하여, 가스 공급관(232i), 노즐(249i), 가스 공급 구멍(250i)으로부터 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘린다.
O3 가스를 흘릴 때는, APC 밸브(231a)를 적정하게 조정하여 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 50 내지 400Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(235b)로 제어하는 O3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 10 내지 20slm의 범위 내의 유량으로 한다. O3 가스에 웨이퍼(200)를 노출시키는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 60 내지 300초간의 범위 내의 시간으로 한다. 이때의 히터 유닛(207)의 온도는, 스텝 S105와 마찬가지로, 웨이퍼(200)의 온도가 150 내지 250℃의 범위 내의 온도로 되도록 하는 온도로 설정된다. O3 가스의 공급에 의해, 스텝 S105에서 웨이퍼(200) 위에 형성된 지르코늄 함유층이 산화되어 지르코늄 산화(ZrO2, 이하 ZrO라고도 칭한다)층이 형성된다.
<스텝 S108>
스텝 S108(도 8, 도 9 참조, 제4 공정)에서는, 가스 공급관(232b)의 밸브(233j)를 폐쇄하고, 밸브(233g)를 개방하여 처리실(201) 내로의 O3 가스의 공급을 정지하고, O3 가스를 벤트 라인(232g)으로 흘린다. 이때, 배기관(231)의 APC 밸브(231a)는 개방된 상태에서, 진공 펌프(231c)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 산화에 기여한 후의 O3 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다.
또한, 이때 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 좋고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 스텝 S105를 행하는 경우에도 악영향이 발생하지는 않는다. 이때 처리실(201) 내로 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예를 들어 처리실(201)의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 다음에 스텝 S105를 행하는 경우에도 스텝 S105에 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다.
상술한 스텝 S105 내지 S108을 1사이클로 하고, 이 사이클을 적어도 1회 이상 행함으로써(스텝 S109), 웨이퍼(200) 위에 소정 막 두께의 지르코늄 및 산소를 포함하는 절연막, 즉 지르코늄 산화(ZrO2, 이하 ZrO라고도 칭한다)막을 성막할 수 있다. 또한, 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 위에 ZrO막의 적층막이 형성된다.
ZrO막을 형성한 후, 가스 공급관(232a)의 밸브(233a)를 폐쇄하고, 가스 공급관(232b)의 밸브(233b)를 폐쇄하고, 불활성 가스 공급관(232f)의 밸브(233f)를 개방하고, 가스 공급관(232h)의 밸브(233h)를 개방하고, 불활성 가스 공급관(232i)의 밸브(233i)를 개방하여, 처리실(201) 내로 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 처리실(201) 내로부터 제거된다(퍼지, 스텝 S110). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되어, 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀, 스텝 S111).
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 매니폴드(209)의 하단이 개구됨과 함께, 처리 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 유지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 프로세스 튜브(205)의 외부로 반출(보트 언로드, 스텝 S112)된다. 그 후, 처리 완료된 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지, 스텝 S113).
이어서, 도 10을 참조하여, 기화기(270)에 공급하는 액체 원료의 유량과, 압력계(302)(도 3 참조)에 의해 측정된 기화기(270)의 출구의 압력과의 관계를 설명한다. 액체 원료로서 TEMAZ를 사용했다. 액체 원료의 유량은, 액체 매스 플로우 컨트롤러(295c)(도 3, 4 참조)에 의해 제어했다. TEMAZ의 기화 조건은, 기화실(274)의 온도: 150℃, 불활성 가스 공급관(232c)으로부터 공급하는 희석용 N2 가스: 1slm, 불활성 가스 공급관(292a)으로부터 상부 기화실(273)에 공급하는 N2 캐리어 가스: 10slm, 불활성 가스 공급관(292b)으로부터 하부 기화실(275)에 공급하는 N2 캐리어 가스: 15slm으로 하고, TEMAZ의 유량을 5g/min으로 하여 기화시킨 경우와, TEMAZ의 유량을 6g/min으로 하여 기화시킨 경우의 결과를 도 10의 (A), 도 10의 (B)에 각각 나타낸다.
도 10의 (A)를 참조하면, TEMAZ를 5g/min으로 공급하여 기화시킨 경우에는, 상부 기화실(273)의 출구측에 접속된 가스 공급관(232a) 내의 압력 파형이, 액체 원료인 TEMAZ의 유량 파형과 동일한, 상승 하강의 파형으로 되어 있다. 여기서 기화 상태의 판단 기준에 대하여 설명한다. 압력 파형의 상승, 하강 시의 압력이 동일하고, 액체 원료의 공급을 멈춘 시점에서 즉각 압력이 상승 전의 압력과 동일해지는 경우에는, 기화 양호라고 판단한다. TEMAZ를 5g/min으로 공급하여 기화시킨 경우의 도 10의 (A)에서는, 기화 양호인 것을 알 수 있다. 한편, 압력의 하강 시에, 상승 전의 압력보다 높고, 또한 상승 전의 압력으로 복귀될 때까지 시간을 필요로 하는 상태일 때, 이것을 테일링(도 10의 (B)의 B부분 참조)이라고 칭하고 있다. 이 테일링은, 액체 원료가 충분히 기화되지 않아, 남아 있는 액체 원료가 지연되어 기화되는 현상을 나타내고 있다. 이 상태는 기화 불량으로서 판단한다. TEMAZ를 6g/min으로 공급하여 기화시킨 경우의 도 10의 (B)에서는, 기화 불량인 것을 알 수 있다.
도 11에 기화 조건을 바꾼 경우의 기화기(270)의 출구의 전체압과 분압의 관계에 대하여 도시한다. 또한, 여기서, 전체압이란, 복수종의 가스가 혼합되어 이루어지는 혼합 가스에 있어서 혼합 가스 전체로서의 압력을 의미하고, 분압이란 각종 가스 각각의 압력을 의미한다. 전체압은 각종 가스의 분압의 합과 같다. 기화기(270)의 출구의 전체압은, 불활성 가스 공급관(232c)으로부터 공급하는 희석용 N2 가스와 불활성 가스 공급관(292a) 및 불활성 가스 공급관(292b)으로부터 공급하는 N2 캐리어 가스의 총 유량이 26slm과 동일하기 때문에, 모두 동일한 압력으로 된다.
종래의 기화 조건인 TEMAZ의 액체 유량: 0.3g/min, 희석용 N2 가스 유량: 25slm, N2 캐리어 가스 유량: 1slm에서는, TEMAZ의 150℃의 포화 증기압에 대하여 기화 여유가 14배이고, 기화 양호의 범위이다. 또한, 여기서, 기화 여유란 TEMAZ의 분압에 대한 TEMAZ의 포화 증기압의 비율을 의미한다.
TEMAZ의 액체 유량: 5g/min, N2 캐리어 가스 유량: 25slm, 희석용 N2 가스 유량: 1slm에서의 기화 여유도 14배로 동일하고, 기화 양호의 범위이다. 따라서, 기화기(270)의 출구의 TEMAZ 분압을 작게 하고, 기화 여유를 크게 하기 위해서는, N2 캐리어 가스 유량을 많게 하는 것이 유효한 것을 알 수 있다.
한편, 희석용 N2 가스 유량 및 N2 캐리어 가스 유량을 종래와 동일한 유량(희석용 N2 가스 유량: 25slm, N2 캐리어 가스 유량: 1slm)으로 하고, 상술한 TEMAZ의 액체 유량을 5g/min으로 증가시킨 경우, 기화 여유는 1.3배로 되고, TEMAZ의 액체 유량: 6g/min, N2 캐리어 가스 유량: 25slm, 희석용 N2 가스 유량: 1slm에서의 기화 여유 12배보다도 작아지기 때문에, 기화 불량으로 된다.
이상에서, 기화기(270)에 흐르는 N2 캐리어 가스 유량을 많게 함으로써, 기화 여유를 유지하면서, TEMAZ의 기화량을 증대시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 종래의 불활성 가스 공급관(292a)으로부터 상부 하우징(271)의 가스 도입 공간(279)으로 공급되는 N2 캐리어 가스의 최대 유량은 1 내지 2slm으로 소량이다. 이것은 액체 원료와 캐리어 가스의 합류부가 슬릿 형상의 간극(262)이며, 유량은, 간극(262)의 슬릿 크기로 결정되어 있기 때문이다. 한편, 본 발명의 바람직한 실시 형태에서는, 기화기(270) 내의 액체 원료의 분압을 내리기 위하여, 간극(262)의 슬릿 크기를 크게 하여, 불활성 가스 공급관(292a)으로부터 상부 하우징(271)의 가스 도입 공간(279)으로 공급되는 N2 캐리어 가스를 많이 공급할 수 있도록 하고 있다. 이에 의해, TEMAZ의 액체 유량: 5g/min, 불활성 가스 공급관(292a) 및 불활성 가스 공급관(292b)으로부터 공급하는 N2 캐리어 가스 합계: 25slm에서는, 기화 여유가 14배로 되어, 종래의 TEMAZ의 액체 공급량(0.3g/min)보다 약 16배의 공급이 가능하게 된다.
도 11로부터 기화기(270)의 출구의 전체압이 약 26600Pa인 것에 대하여, 예를 들어 TEMAZ를 6g/min, N2 캐리어 가스를 25slm 공급했을 때의 TEMAZ 분압은 약 466Pa이다. 여기에서, 전체압에 대한 분압의 비율의 상한값은, 전체압에 대하여 18％ 이하(약 20％ 이하)가 바람직하다고 할 수 있다. 또한, 하한값으로서는, 매스 플로우 컨트롤러의 최소 제어값 이상이며, 예를 들어 매스 플로우 컨트롤러의 최소 제어값이 0.02g/min인 경우의 TEMAZ 분압 24Pa로부터, 0.1％ 이상이 바람직하다고 할 수 있다.
또한, 기화실(274)의 온도: 150℃, N2 캐리어 가스 합계: 25slm, 희석용 N2 가스 유량: 1slm으로 하고, TEMAZ의 액체 유량을 0.45g/min, TEMAZ의 공급 시간 300sec로 하고, TEMAZ와 O3의 교대 공급을 75cycle 행하여 ZrO2 성막을 행했다. 성막 후에 있어서의 스텝 커버리지는 81％이었다. 이에 반하여, 기화실(274)의 온도: 150℃, N2 캐리어 가스 합계: 25slm, 희석용 N2 가스 유량: 1slm으로 하고, TEMAZ의 액체 유량을 3g/min, TEMAZ의 공급 시간 60sec로 하고, TEMAZ와 O3의 교대 공급을 75cycle 행하여 ZrO2 성막을 행했다. 성막 후의 스텝 커버리지가 91％로 되어, 스텝 커버리지 개선과 공급 시간의 단축이 가능하게 되었다.
이상과 같이, 본 발명의 바람직한 실시 형태에서는, 증기압이 낮은 액체 원료를 사용해도, 원료 액체 원료의 기화량을 많게 함과 함께, 기화실 내에서의 기화 불량을 방지 또는 억제할 수 있다. 그리고, 기화 불량에 수반하는 퇴적물에 의한 이물 발생이나 막힘을 억제 또는 방지할 수 있다. 또한, 막 두께 균일성을 유지하는 것이 가능하게 된다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서는, 바람직하게는 기화실에 흐르는 캐리어 가스 유량을 5slm 이상으로 하고, 기화실을 200Torr 이상으로 하는 것이 바람직하다. 액체 원료의 유량은, 1g/min 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 증기압이 낮은 원료를 사용하는 막종이면 적용 가능하다. 예를 들어, 하프늄산화막(HfO2막), 알루미늄산화막(Al2O3막), 티타늄산화막(TiO막), 지르코늄실리콘산화막(ZrSiO막), 하프늄실리콘산화막(HfSiO막), 지르코늄알루미늄 산화막(ZrAlO막), 하프늄알루미늄산화막(HfAlO막), 티타늄질화막(TiN막), 티타늄 탄질화막(TiCN막), 탄탈륨질화막(TaN막), 코발트막(Co막), 니켈막(Ni막), 루테늄막(Ru막), 루테늄산화막(RuO막) 등의 성막에 적절하게 적용된다.
또한, 본 발명은, 상기한 성막 조건에 있어서 처리실로 공급되기 전에 배관 내에서 일정량이 재액화되어 버리는 증기압이 낮은 원료이면, TEMAZ 이외의 가스종에도 적용 가능하다. 예를 들어, 테트라키스에틸메틸아미노지르코늄(TEMAZ, Zr[N(CH3)C2H5]4), 테트라키스디에틸아미노지르코늄(TDEAZ, Zr[N(C2H5)2]4), 테트라키스디메틸아미노지르코늄(TDMAZ, Zr[N(CH3)2]4), Zr(MeCp)(NMe2)3, 테트라키스에틸메틸아미노하프늄(TEMAH, Hf[N(CH3)C2H5]4), 테트라키스디에틸아미노하프늄(TDEAH, Hf [N(C2H5)2]4), 테트라키스디메틸아미노하프늄(TDMAH, Hf[N(CH3)2]4), 트리메틸알루미늄(TMA, Al(CH3)3), 사염화티타늄(TiCl4), 트리스디메틸아미노실란(TDMAS), 염화탄탈(TaCl), Nickel Bis[N,N'-ditertialbutylacetamidinate](BDTBANi, Ni(tBu2-amd)2, (tBu)NC(CH3)N(tBu)2Ni), Co amd[(tBu)NC(CH3)N(tBu)2Co], 2,4-디메틸펜타디에닐)(에틸시클로펜타디에닐)루테늄(DER) 등을 적절하게 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 예를 들어 기존의 기판 처리 장치의 프로세스 레시피를 변경함으로써도 실현할 수 있다. 프로세스 레시피를 변경하는 경우는, 본 발명에 따른 프로세스 레시피를 전기 통신 회선이나 당해 프로세스 레시피를 기록한 기록 매체를 통하여 기존의 기판 처리 장치에 인스톨하거나, 또한 기존의 기판 처리 장치의 입출력 장치를 조작하여, 그 프로세스 레시피 자체를 본 발명에 따른 프로세스 레시피로 변경하거나 하는 것도 가능하다.
(본 발명의 바람직한 형태)
이하에, 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 부기한다.
(부기 1)
본 발명의 바람직한 일 형태에 의하면, 기판을 수용하는 처리실과, 액체 원료를 기화시키는 기화기를 갖고, 상기 처리실에 기화 가스를 공급하는 기화 가스 공급계와, 상기 기화기에 형성되는 기화실에 액체 원료 및 캐리어 가스를 공급하여, 상기 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 액체 원료의 분압이 20％ 이하로 되도록 상기 기화 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 2)
부기 1의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 액체 원료의 분압이 0.1％ 이상으로 되도록 상기 기화 가스 공급계를 제어하도록 구성된다.
(부기 3)
부기 1의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 기화기를 가열하는 가열계를 더 갖고, 상기 제어부는, 상기 액체 원료를 기화할 때는, 상기 기화기를 대략 150℃에서 가열하도록 상기 가열계 및 상기 기화 가스 공급계를 제어하도록 구성된다.
(부기 4)
부기 1의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 처리실에, 상기 기화 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급계를 더 갖고, 상기 제어부는, 상기 기화 가스와 반응 가스를 서로 혼합되지 않도록 교대로 상기 처리실로 공급함으로써, 상기 처리실 내에 수용된 기판에 막을 형성하도록 상기 기화 가스 공급계, 상기 반응 가스 공급계를 제어하도록 구성된다.
(부기 5)
부기 1의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 기화기와 상기 처리실 사이에 설치된 가스 필터와, 상기 기화기와 가스 필터 사이에 설치된 미스트 필터를 더 갖는다.
(부기 6)
부기 5의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 미스트 필터는, 다른 위치에 구멍을 갖는 적어도 2종의 플레이트를 복수매 조합하여 구성된다.
(부기 7)
본 발명의 바람직한 다른 형태에 의하면, 기화기의 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 액체 원료의 분압이 20％ 이하로 되도록, 액체 원료와 캐리어 가스를 기화실 내로 공급하는 것에 의해, 상기 액체 원료를 기화시켜 기화 가스로 하는 공정과, 상기 기화 가스를 기판이 수용된 처리실로 공급하여, 기판을 처리하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
(부기 8)
부기 7의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 액체 원료는 상기 처리실로 공급되기 전에 일정량이 재액화되어 버리는 증기압이 낮은 액체 원료이다.
(부기 9)
부기 7의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 액체 원료는, 지르코늄 함유 원료, 하프늄 함유 원료, 알루미늄 함유 원료, 티타늄 함유 원료, 실리콘 함유 원료, 탄탈륨 함유 원료, 코발트 함유 원료, 니켈 함유 원료, 루테늄 함유 원료 중 어느 하나로부터 선택된다.
(부기 10)
부기 7의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 액체 원료를 기화시켜 기화 가스로 하는 공정에서는, 기화실 내의 압력을 200Torr 이상으로 하고, 1g/min 이상의 액체 원료, 5slm 이상의 캐리어 가스를 공급한다.
(부기 11)
부기 10의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 액체 원료를 기화시켜 기화 가스로 하는 공정에서는, 상기 기화실 내로 5g/min 이상의 액체 원료를 공급한다.
(부기 12)
부기 11의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 액체 원료를 기화시켜 기화 가스로 하는 공정에서는, 상기 기화실 내로 6g/min 이상의 액체 원료를 공급한다.
(부기 13)
부기 10의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 액체 원료를 기화시켜 기화 가스로 하는 공정에서는, 상기 기화실 내로 캐리어 가스를 25slm 이상 공급한다.
(부기 14)
부기 13의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 액체 원료를 기화시켜 기화 가스로 하는 공정에서는, 상기 기화기의 상부로부터 10slm의 캐리어 가스를 상기 기화실 내로 공급하고, 상기 기화기의 하부로부터 15slm의 캐리어 가스를 상기 기화실 내로 공급하고, 아울러 적어도 25slm의 캐리어 가스를 상기 기화실 내로 공급한다.
(부기 15)
본 발명의 바람직한 다른 형태에 의하면, 기화기의 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 액체 원료의 분압이 20％ 이하로 되도록, 액체 원료와 캐리어 가스를 기화실 내로 공급하는 것에 의해, 상기 액체 원료를 기화시켜 기화 가스로 하는 공정과, 상기 기화 가스를 기판이 수용된 처리실로 공급하여, 기판을 처리하는 공정을 갖는 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기 16)
본 발명의 바람직한 또 다른 형태에 의하면, 부기 1의 기판 처리 장치에 이용되는 기화 시스템으로서, 상기 기판 처리 장치의 기화기와, 상기 기화기와 상기 기판 처리 장치의 처리실 사이에 설치된 가스 필터와, 상기 기화기와 상기 가스 필터 사이에 설치된 미스트 필터를 갖는 기화 시스템이 제공된다.
(부기 17)
본 발명의 바람직한 또 다른 형태에 의하면, 기화기의 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 액체 원료의 분압이 20％ 이하로 되도록, 액체 원료와 캐리어 가스를 기화기의 기화실 내로 공급하여, 상기 액체 원료를 기화시키는 기화기와, 가스 필터와, 미스트 필터를 갖는 기화 시스템이 제공된다.
(부기 18)
본 발명의 바람직한 또 다른 형태에 의하면, 기화기를 가열하는 수순과, 상기 기화기의 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 액체 원료의 분압이 20％ 이하로 되도록, 액체 원료와 캐리어 가스를 기화실 내로 공급하는 수순을 행함으로써, 액체 원료를 기화시키는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 제공된다.
(부기 19)
본 발명의 바람직한 또 다른 형태에 의하면, 기화기를 가열하는 수순과, 상기 기화기의 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 액체 원료의 분압이 20％ 이하로 되도록, 액체 원료와 캐리어 가스를 기화실 내로 공급하는 수순을 행함으로써, 액체 원료를 기화시키는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
이상, 본 발명의 다양한 전형적인 실시 형태를 설명하였지만, 본 발명은 그들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 범위는, 다음 특허 청구 범위에 의해서만 한정되는 것이다.
200: 웨이퍼
201: 처리실
202: 처리로
205: 프로세스 튜브
220: 오조나이저
232a, 232b: 가스 공급관
235b, 235c, 295a, 295b: 매스 플로우 컨트롤러
295c: 액체 매스 플로우 컨트롤러
249a, 249b: 노즐
269: 온도 센서
270: 기화기
274: 기화실
280: 컨트롤러
291: 액체 원료
300: 미스트 필터
301: 가스 필터
302: 압력계

Claims (16)

  1. 기판을 수용하는 처리실과,
    액체 원료와 캐리어 가스를 내부에 공급하여 상기 액체 원료를 기화시키는 기화기를 갖고, 상기 처리실에 상기 액체 원료를 기화한 기화 가스를 공급하는 기화 가스 공급계와,
    상기 기화기에 형성되는 기화실에 액체 원료 및 캐리어 가스를 공급할 때, 상기 기화실에 공급되는 상기 캐리어 가스의 유량을 조정하여, 상기 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 액체 원료의 분압이 20％ 이하로 되도록 상기 기화 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부를 갖는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 액체 원료의 분압이 0.1％ 이상으로 되도록 상기 기화 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기화기를 가열하는 가열계를 갖고, 상기 제어부는, 상기 액체 원료를 기화할 때는, 상기 기화기를 150℃에서 가열하도록 상기 가열계 및 상기 기화 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리실에, 상기 기화 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급계를 더 갖고,
    상기 제어부는, 상기 기화 가스와 반응 가스를 서로 혼합되지 않도록 교대로 상기 처리실로 공급함으로써, 상기 처리실 내에 수용된 기판에 막을 형성하도록 상기 기화 가스 공급계, 상기 반응 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기화기와 상기 처리실 사이에 설치된 가스 필터와, 상기 기화기와 상기 가스 필터의 사이에 설치된 미스트 필터를 갖는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 미스트 필터는, 서로 다른 위치에 구멍을 갖는 적어도 2종의 플레이트를 복수매 조합하여 구성되는 기판 처리 장치.
  7. 기화기에 형성되는 기화실에 액체 원료 및 캐리어 가스를 공급할 때, 상기 기화실에 공급되는 상기 캐리어 가스의 유량을 조정하여, 상기 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 상기 액체 원료의 분압이 20% 이하로 되도록, 상기 액체 원료와 상기 캐리어 가스를 상기 기화실 내에 공급하고, 상기 액체 원료를 기화시키는 기화기와, 가스 필터와, 미스트 필터를 갖는 기화 시스템.
  8. 기화실을 갖고, 기화실에 액체 원료 및 캐리어 가스를 공급할 때, 상기 기화실에 공급되는 상기 캐리어 가스의 유량을 조정하여, 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 상기 액체 원료의 분압이 20% 이하로 되도록, 상기 액체 원료와 상기 캐리어 가스를 상기 기화실 내에 공급하여, 상기 액체 원료를 기화시키는 기화기.
  9. 기화기의 기화실에 액체 원료 및 캐리어 가스를 공급할 때, 상기 기화실에 공급되는 상기 캐리어 가스의 유량을 조정하여, 상기 기화실 내에 있어서의 전체압에 대한 상기 액체 원료의 분압이 20% 이하로 되도록, 상기 액체 원료와 상기 캐리어 가스를 상기 기화실 내에 공급함으로써 상기 액체 원료를 기화시켜 기화 가스로 하는 공정과,
    상기 기화 가스를 기판이 수용된 처리실에 공급하여, 상기 기판을 처리하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 액체 원료는 상기 처리실에 공급되기 전에 일정량이 재액화되어 버리는 증기압이 낮은 액체 원료인 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 액체 원료는, 지르코늄 함유 원료, 하프늄 함유 원료, 알루미늄 함유 원료, 티타늄 함유 원료, 실리콘 함유 원료, 탄탈륨 함유 원료, 코발트 함유 원료, 니켈 함유 원료, 루테늄 함유 원료 중 어느 하나로부터 선택되는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 액체 원료를 기화시켜 기화 가스로 하는 공정에서는, 기화실 내의 압력을 200Torr 이상으로 하고, 1g/min 이상의 액체 원료, 5slm 이상의 캐리어 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 액체 원료를 기화시켜 기화 가스로 하는 공정에서는, 상기 기화실 내로 5g/min 이상의 액체 원료를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 액체 원료를 기화시켜 기화 가스로 하는 공정에서는, 상기 기화실 내로 6g/min 이상의 액체 원료를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 액체 원료를 기화시켜 기화 가스로 하는 공정에서는, 상기 기화실 내로 캐리어 가스를 25slm 이상 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 액체 원료를 기화시켜 기화 가스로 하는 공정에서는, 상기 기화기의 상부로부터 10slm의 캐리어 가스를 상기 기화실 내로 공급하고, 상기 기화기의 하부로부터 15slm의 캐리어 가스를 상기 기화실 내로 공급하고, 아울러 적어도 25slm의 캐리어 가스를 상기 기화실 내로 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
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