KR102326377B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents

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Abstract

반응관 내에 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급계; 반응관 내에 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급계; 상기 제1 가스 공급계와 상기 반응관의 하방(下方)에 설치되는 노구부(爐口部)의 경계에 설치되고, 상기 노구부의 벽면에 직결(直結)되도록 구성되는 제1 차단부; 상기 제2 가스 공급계와 상기 반응관의 하방에 설치되는 노구부의 경계에 설치되고, 상기 노구부의 벽면에 직결되도록 구성되는 제2 차단부; 상기 제1 차단부의 상류측에 설치되는 제1 가스 절체부(切替部); 상기 제2 차단부의 상류측에 설치되는 제2 가스 절체부; 및 상기 제1 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제1 가스를 공급하면서 상기 제2 가스 절체부와 상기 제2 차단부 사이의 배관을 퍼지하거나, 또는 상기 제2 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제2 가스를 공급하면서 상기 제1 가스 절체부와 상기 제1 차단부 사이의 배관을 퍼지하는 것이 가능한 제어부를 구비한 구성이 제공된다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND PROGRAM}
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
기판 처리 장치의 일례로서의 반도체 제조 장치에는, 종형(縱型) 장치가 있는 것이 알려져 있다. 최근, 이 종류의 반도체 제조 장치는 다양한 성막을 가능하게 하기 위해서 개폐 밸브의 개수도 많고, 가스 공급계도 2계통 이상인 경우가 많다. 종래에는 도 4에 도시하는 바와 같이 노구부(爐口部)와 가장 가까운 개폐 밸브로부터 노구부까지의 배관은 플렉시블 배관을 포함하는 배관으로 이루어져 있었다. 장치의 레이아웃에 따라 다르지만, 이 배관의 길이는 500mm 내지 3,000mm 정도였다.
이 개폐 밸브까지의 플렉시블 배관을 포함하는 배관내에 부착된 부생성물에 기인하여 파티클이 반응실 내에 방출되고 기판 상에 부착되는 것에 의해 디바이스 특성에 영향을 미치는 사실이 알려져 있다. 그래서 이 문제를 방지하는 수단으로서 성막 가스를 공급하지 않는 배관에 N2 가스를 성막 가스의 공급과 동시에 흘리는 방법이 실시되고 있다. 그런데 이 N2 가스(이후, 카운터 N2 가스라고 부르는 경우가 있다.)를 공급하는 것에 의해 성막 가스 농도가 반응실 내에서 불균일해져 기판 처리에서 막 두께 균일성이 악화된다.
여기서 카운터 N2 가스를 불필요로 하는 구성으로서 가스 공급계 내의 처리로와 가까운 배관에 개폐 밸브를 설치하는 방법을 생각해볼 수 있지만, 밸브 설치 공간의 제한, 밸브 내열 온도의 제한 등이 원인으로 실현되지 않고 있다. 한편, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 개폐 밸브가 노구부와 가까운 배관에 설치되는 구성이 개시된다. 단, 이들 선행기술문헌에는 카운터 N2 가스를 불필요로 하는 구성에 대해서는 언급되어 있지 않다.
1: 일본 특개 2011-187485호 공보 2: 일본 특개 2005-285922호 공보
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위해서 노구부의 근방(近傍)에 개폐 밸브를 설치하는 구성을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 반응관 내에 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급계; 반응관 내에 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급계; 상기 제1 가스 공급계와 상기 반응관의 하방(下方)에 설치되는 노구부(爐口部)의 경계에 설치되고, 상기 노구부의 벽면에 직결(直結)되도록 구성되는 제1 차단부; 상기 제2 가스 공급계와 상기 반응관의 하방에 설치되는 노구부의 경계에 설치되고, 상기 노구부의 벽면에 직결되도록 구성되는 제2 차단부; 상기 제1 차단부의 상류측에 설치되는 제1 가스 절체부(切替部); 상기 제2 차단부의 상류측에 설치되는 제2 가스 절체부; 및 상기 제1 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제1 가스를 공급하면서 상기 제2 가스 절체부와 상기 제2 차단부 사이의 배관을 퍼지하거나, 또는 상기 제2 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제2 가스를 공급하면서 상기 제1 가스 절체부와 상기 제1 차단부 사이의 배관을 퍼지하는 것이 가능한 제어부를 구비한 구성이 제공된다.
본 발명에 따르면, 노구부의 근방에 개폐 밸브가 설치된 구성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 개략 구성도이며, 처리로 부분의 종단면도(縱斷面圖).
도 2는 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 일부의 개략 구성도이며, 반응관의 횡단면도(橫斷面圖).
도 3은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도.
도 4는 종래의 노구부 근방의 배관 구성도.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 바람직하게 이용되는 차단부와 가스 공급관과 노즐과의 관계를 도시하는 모식도.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 바람직하게 이용되는 차단부와 가스 공급관과 노즐의 관계를 도시하는 모식도.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 바람직하게 이용되는 노구부의 외관도.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 바람직하게 이용되는 노구부의 외관도.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 바람직하게 이용되는 차단 밸브의 도시예.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 바람직하게 이용되는 차단 밸브의 구성을 도시하는 도시예.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 바람직하게 이용되는 차단 밸브를 동작시켜서 처리 가스를 공급하는 기판 처리 흐름을 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 바람직하게 이용되는 차단 밸브를 동작시켜서 처리 가스를 공급하여 기판을 처리한 결과를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 바람직하게 이용되는 성막 시퀀스에서의 차단 밸브의 유무 비교를 도시하는 도시예.
<본 발명의 일 실시 형태>
본 발명의 일 실시 형태에서의 기판 처리 장치는 반도체 장치의 제조에 사용되는 반도체 제조 장치의 일례로서 구성된다. 구체적으로는 반응관과 상기 반응관의 하부에 설치되는 노구부로 적어도 구성되는 처리실과, 노구부에 설치되고, 노구부로부터 반응관 내까지 상승한 노즐과, 노즐의 상류측에 설치되는 처리 가스 공급계와, 상기 처리 가스 공급계와 노즐의 경계에 설치되도록 구성되는 차단부와, 차단부를 처리 가스 공급계와 연동시켜서 노즐로부터 처리실 내에 가스를 공급하도록 처리 가스 공급계 및 차단부를 각각 제어하는 컨트롤러를 적어도 포함하는 구성이다.
또한 노구부는 노구부의 내벽으로부터 반응관 내까지 상승한 노즐에 접속되는 차단부가 노구부의 외벽과의 사이에 배관을 설치하지 않도록 부착되도록 구성된다. 이와 같이 처리로의 거의 직하(直下)(노구부 근방)에 차단부가 설치되므로, 냉각 기구를 구비하고 차단 밸브를 냉각할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한 노구부의 열 축적 대책으로서 특히 국소적인 배기가 가능한 노구 유닛을 설치하는 것이 바람직하다. 또한 이들 냉각 기구 및 노구 유닛에 대해서는 후술한다.
여기서 본 실시 형태에서 노구부와 차단 밸브를 일체로 한(예컨대 노구부와 차단 밸브 사이에 플렉시블 배관을 포함하는 배관을 설치하지 않는) 구조를 단순히 노구부라고 부르는 경우가 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도 1, 도 2 등을 이용하여 설명한다. 우선, 도 1에 도시하는 바와 같이 처리로(202)는 가열부(가열 기구)로서의 히터(207)를 포함한다. 히터(207)는 원통 형상이며, 미도시의 히터 소선(素線)과 단열재를 포함하는 구성이다. 히터(207)의 하부는 보지판(保持板)으로서의 히터 베이스(미도시)에 지지되는 것에 의해 수직으로 설치된다. 또한 히터(207)는 처리 가스를 열로 활성화[여기(勵起)]시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는 히터(207)와 동심원 형상으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 단관 구조의 반응관(203)이 배설(配設)된다. 반응관(203)은 예컨대 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 형성된다. 반응관(203)은 하단부가 개방되고, 상단부가 평탄 형상의 벽체로 폐색(閉塞)된 천장이 있는 형상으로 형성된다. 반응관의 상단부(이후, 천장부라고도 부른다.)는 강도 확보라는 관점에서 두껍게 구성된다. 반응관(203)의 측벽은 원통 형상으로 형성된 원통부와, 원통부의 외벽에 설치된 가스 공급 영역(222)과 가스 배기 영역(224)을 구비한다. 가스 공급 영역(222)과 가스 배기 영역(224)을 포함하는 반응관(203)의 내부에는 처리실(201)이 형성된다. 처리실(201)은 반응관(203)과 반응관(203)의 하부에 설치되는 노구부로 적어도 구성된다. 처리실(201)은 기판으로서의 웨이퍼(200)를 처리 가능하도록 구성된다. 또한 처리실(201)은 웨이퍼(200)를 수평 자세로 수직 방향에 다단으로 정렬한 상태에서 보지 가능한 보트(217)를 수용 가능하도록 구성된다. 그리고 히터(207)는 반응관(203)을 둘러싸도록 배치되고, 반응관(203)[또는 처리실(201)] 내의 보트(217)에 재치된 복수 매의 웨이퍼(200)를 소정의 온도로 가열할 수 있다. 보트(217)는 기판 보지 부재라고도 지칭된다.
가스 공급 영역(222)은 철부(凸部)가 원통부의 일측벽의 외측에 돌출하도록 형성된다. 가스 공급 영역(222)의 외벽은 반응관(203)의 원통부의 외벽의 일부로서의 일측벽의 외측에 원통부의 외경보다 크고, 원통부와 동심원 형상으로 형성된다. 가스 공급 영역(222)은 하단부가 개방되고, 상단부가 평탄 형상의 벽체로 폐색된 천장이 있는 형상으로 구성된다. 가스 공급 영역(222)에는 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 후술하는 노즐부(340a 내지 340c)가 수용되고, 가스 공급 영역(222)과 원통부 사이의 경계를 구성하는 경계벽(254)에는 가스 공급 슬릿(235)이 형성된다. 경계벽(254)은 원통부의 일측벽이며, 그 외측면은 가스 공급 영역(222)에 면하는 측면 부분을 구성한다. 이후, 예컨대 노즐부(340a 내지 340c)를 총칭하여 노즐부(340)라고 기재하는 경우가 있고, 또한 다른 부호에 대해서도 이와 같이 총칭하여 기재하는 경우가 있다.
가스 배기 영역(224)은, 철부가 원통부의 가스 공급 영역(222)이 형성된 일측벽에 대향하는 타측벽의 외측에 돌출하도록 형성된다. 가스 배기 영역(224)은 가스 공급 영역(222) 사이에 처리실(201)의 웨이퍼(200)가 수용되는 영역을 개재하도록 배치된다. 가스 배기 영역(224)의 외벽은 원통부의 외벽의 일부로서의 타측벽의 외측에 원통부의 외경보다 크고, 원통부와 동심원 형상으로 형성된다. 가스 배기 영역(224)은 하단부와 상단부가 평탄 형상의 벽체로 폐색된 천장이 있는 형상으로 구성된다. 가스 배기 영역(224)과 원통부 사이의 경계를 구성하는 벽체인 경계벽(252)에는 가스 배기 슬릿(236)이 형성된다. 경계벽(252)은 원통부의 일부이며, 그 외측면은 가스 배기 영역(224)에 면하는 측면 부분을 구성한다.
반응관(203)의 하단측은 노구부로서의 원통체 형상의 매니폴드(226)에 의해 지지된다. 매니폴드(226)는 예컨대 니켈 합금이나 스텐레스 등의 금속으로 형성되거나, 또는 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 형성된다. 매니폴드(226)의 상단부에는 플랜지가 형성되고, 이 플랜지 상에 반응관(203)의 하단부를 설치하여 지지한다. 이 플랜지와 반응관(203)의 하단부 사이에는 O링 등의 기밀 부재(220)를 개재시켜서 반응관(203) 내를 기밀 상태로 한다.
매니폴드(226)의 하단의 개구부에는 씰 캡(219)이 O링 등의 기밀 부재(220)를 개재하여 기밀하게 설치되고, 반응관(203)의 하단의 개구부측, 즉 매니폴드(226)의 개구부를 기밀하게 폐색하도록 이루어진다. 씰 캡(219)은 예컨대 니켈 합금이나 스텐레스 등의 금속으로 형성되고, 원반 형상으로 형성된다.
씰 캡(219) 상에는 보트(217)를 지지하는 보트 지지대(218)가 설치된다. 보트 지지대(218)는 예컨대 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 구성되고 단열부로서 기능하는 것과 함께 보트(217)를 지지하는 지지체로 이루어진다. 보트(217)는 보트 지지대(218)에 고정된 저판(底板)과 그 상방(上方)에 배치된 천판(天板)을 포함하고, 저판과 천판 사이에 복수 개의 지주가 가설(架設)된 구성을 포함한다. 보트(217)는 예컨대 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 구성된다.
씰 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는 보트(217)를 회전시키는 보트 회전 기구(267)가 설치된다. 보트 회전 기구(267)의 회전축은 씰 캡을 관통하여 보트 지지대(218)에 접속되고, 보트 회전 기구(267)에 의해 보트 지지대(218)를 개재하여 보트(217)를 회전시키는 것에 의해 웨이퍼(200)를 회전시킨다. 씰 캡(219)은 반응관(203)의 외부에 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되고, 이에 의해 보트(217)를 처리실(201) 내에 대하여 반입반출하는 것이 가능하도록 이루어진다.
매니폴드(226)에는 노즐부(340)를 지지하는 노즐 지지부(350)가 L자 형상에 굴곡되어 매니폴드(226)를 관통하도록 설치된다. 여기서는 3개의 노즐 지지부(350a 내지 350c)가 설치된다. 노즐 지지부(350)는 예컨대 니켈 합금이나 스텐레스 등의 재료로 형성된다. 노즐 지지부(350)의 반응관(203)측의 일단(一端)에는 반응관(203) 내에 가스를 공급하는 가스 공급관(310)이 차단 밸브로서의 차단부(101)를 개재하여 각각 접속된다. 차단부(101)는 차단 밸브(101)라고도 지칭된다.
또한 노즐 지지부(350a 내지 350c)의 타단(他端)에는 노즐부(340a 내지 340c)가 각각 접속된다. 노즐부(340)는 예컨대 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료로 형성된다. 또한 노즐 지지부(350)와 노즐부(340)로 노즐이 구성되고, 이 노즐과 가스 공급관(310)의 경계에 설치된 차단 밸브(101)가 매니폴드(226)의 근방에 고정된다. 또한 노즐 형상은 노즐부(340)와 노즐 지지부(350)가 일체화된 구성이어도 좋다.
노즐부(340)는 가스 공급 영역(222) 내의 하부로부터 상부에 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 설치된다. 노즐부(340a, 340c)는 I자형의 롱 노즐로서 각각 구성된다. 노즐부(340a, 340c)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급공(234a, 234c)이 각각 설치된다. 가스 공급공(234a, 234c)은 각각 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구된다. 노즐부(340b)는 I자형의 단관 노즐(쇼트 노즐)로서 구성된다. 노즐부(340b)는 개구부(234b)를 포함하고, 노즐부(340b)의 선단(先端)은 개방된다. 가스 공급 영역(222)에는 3개의 노즐부(340a 내지 340c)가 설치되고, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성된다. 또한 노즐부(340)의 형상은 예컨대 I자형이 아니라 L자형이어도 좋고, 형상에 한정되지 않는다.
이상의 처리로(202)에서는 뱃치(batch) 처리되는 복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 대하여 다단으로 적재된 상태에서 보트(217)가 보트 지지대(218)로 지지되면서 처리실(201)에 삽입되고, 히터(207)가 처리실(201)에 삽입된 웨이퍼(200)를 소정의 온도로 가열하도록 이루어진다.
가스 공급관(310a)에는 상류 방향부터 순서대로 제1 처리 가스(제1 가스)를 공급하는 제1 처리 가스 공급원, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(320a) 및 개폐 밸브인 밸브(330a)가 각각 설치된다. 또한 차단 밸브(101a)는 가스 공급관(310a)과 노즐 지지부(350a) 사이의 경계에 설치되고, 매니폴드(226)의 외측에 근접한 상태로 설치된다. 예컨대 매니폴드(226)와 차단 밸브(101a) 사이에 플렉시블 배관을 설치하지 않고, 매니폴드(226)와 차단 밸브(101a)가 일체적으로 설치된다. 또한 후술하는 배기부(102a)가 차단 밸브(101a)와 인접하도록 설치되어도 좋다.
가스 공급관(310b)에는 상류 방향부터 순서대로 제2 처리 가스(제2 가스)를 공급하는 제2 처리 가스 공급원, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(320b) 및 개폐 밸브인 밸브(330b)가 각각 설치된다. 또한 차단 밸브(101b)는 가스 공급관(310b)과 노즐 지지부(350b) 사이의 경계에 설치되고, 매니폴드(226)의 외측에 근접한 상태로 설치된다. 예컨대 매니폴드(226)와 차단 밸브(101b) 사이에 플렉시블 배관을 설치하지 않고, 매니폴드(226)와 차단 밸브(101b)가 일체적으로 설치된다. 또한 후술하는 배기부(102b)가 차단 밸브(101b)와 인접하도록 설치되어도 좋다.
가스 공급관(310c)에는 상류 방향부터 순서대로 제3 처리 가스(제3 가스)를 공급하는 제3 처리 가스 공급원, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(320c) 및 개폐 밸브인 밸브(330c)가 각각 설치된다. 또한 차단 밸브(101c)는 가스 공급관(310c)과 노즐 지지부(350c) 사이의 경계에 설치되고, 매니폴드(226)의 외측에 근접한 상태로 설치된다. 예컨대 매니폴드(226)와 차단 밸브(101c) 사이에 플렉시블 배관을 설치하지 않고, 매니폴드(226)와 차단 밸브(101c)가 일체적으로 설치된다. 또한 후술하는 배기부(102c)가 차단 밸브(101c)와 인접하도록 설치되어도 좋다.
가스 공급관(310a 내지 310c)의 밸브(330a 내지 330c)보다 하류측에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(310d 내지 310f)이 각각 접속된다. 가스 공급관(310d 내지 310f)에는 상류 방향부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(320d 내지 320f) 및 개폐 밸브인 밸브(330d 내지 330f)가 각각 설치된다.
주로 가스 공급관(310a), MFC(320a), 밸브(330a)에 의해 제1 처리 가스 공급계가 구성된다. 또한 제1 처리 가스 공급원, 노즐 지지부(350a), 노즐부(340a), 차단 밸브(101a)를 제1 처리 가스 공급계에 포함시켜서 생각하고, 제1 처리 가스 공급계는 가스 공급관(310a), MFC(320a), 밸브(330a)에 의해 구성되는 제1 배관부와, 적어도 제1 차단부(101a)를 포함하는 제1 경계부와, 노즐 지지부(350a)와 노즐부(340a)로 적어도 구성되는 제1 노즐을 포함하는 구성으로 해도 좋다. 예컨대 본 실시 형태에서 제1 처리 가스 공급계는 제1 처리 가스로서 반응 가스가 공급되도록 구성된다.
주로 가스 공급관(310b), MFC(320b), 밸브(330b)에 의해 제2 처리 가스 공급계가 구성된다. 또한 제2 처리 가스 공급원, 노즐 지지부(350b), 노즐부(340b), 차단 밸브(101b)를 제2 처리 가스 공급계에 포함시켜서 생각하고, 제2 처리 가스 공급계는 가스 공급관(310b), MFC(320b), 밸브(330b)에 의해 구성되는 제2 배관부와, 적어도 제2 차단부(101b)를 포함하는 제2 경계부와, 노즐 지지부(350b)와 노즐부(340b)에서 적어도 구성되는 제2 노즐을 포함하는 구성으로 해도 좋다. 단, 노즐부(340b)는 선단이 개방된 쇼트 노즐이기 때문에 노즐 지지부(350b)와 노즐부(340b)가 일체로 이루어진 형상이 바람직하다. 예컨대 본 실시 형태에서 제2 처리 가스 공급계는 제2 처리 가스로서 원료 가스가 공급되도록 구성된다.
주로 가스 공급관(310c), MFC(320c), 밸브(330c)에 의해 제3 처리 가스 공급계가 구성된다. 또한 제3 처리 가스 공급원, 노즐 지지부(350c), 노즐부(340c), 차단 밸브(101c)를 제3 처리 가스 공급계에 포함시켜서 생각하고, 제3 처리 가스 공급계는 가스 공급관(310c), MFC(320c), 밸브(330c)에 의해 구성되는 제3 배관부와, 적어도 제3 차단부(101c)를 포함하는 제3 경계부와, 노즐 지지부(350c)와 노즐부(340c)로 적어도 구성되는 제3 노즐을 포함하는 구성으로 해도 좋다. 예컨대 본 실시 형태에서 제3 처리 가스 공급계는 제3 처리 가스로서 반응 가스 또는 기판 처리에 기여하지 않는 불활성 가스가 공급되도록 구성된다. 또한 이들 처리 가스 공급계의 구성 및 차단 밸브(101)의 상세는 후술한다.
또한 본 명세서에서 처리 가스라는 단어를 사용한 경우는 제1 처리 가스만을 포함하는 경우, 제2 처리 가스만을 포함하는 경우, 제3 처리 가스만을 포함하는 경우, 또는 그것들을 모두 포함하는 경우가 있다. 또한 처리 가스 공급계라는 단어를 사용한 경우는 제1 처리 가스 공급계만을 포함하는 경우, 제2 처리 가스 공급계만을 포함하는 경우, 제3 처리 가스 공급계만을 포함하는 경우, 또는 그것들을 모두 포함하는 경우가 있다. 처리 가스 공급계는 단순히 가스 공급계라고도 지칭될 수 있다.
가스 배기 영역(224)의 하부에는 배기구(230)가 설치된다. 배기구(230)는 배기관(232)에 접속된다. 배기관(232)에는 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되고, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)이 되도록 배기하도록 구성된다. 또한 APC 밸브(244)는 밸브를 개폐하여 처리실(201) 내의 진공 배기·진공 배기 정지를 할 수 있고, 또한 밸브 개도(開度)를 조절해서 컨덕턴스를 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 이루어진 개폐 밸브다. 주로 배기관(232), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 또한 진공 펌프(246)도 배기계에 포함시켜도 좋다.
이와 같이 후술하는 컨트롤러(280)는 후술하는 프로세스 레시피를 실행하여, 전술한 바와 같이 (A) 반송계[보트 엘리베이터(115), 보트 회전 기구(267) 등], (B) 온도 제어계[히터(207) 등], (C) 처리 가스 공급계[차단부(101), MFC(320), 밸브(330) 등], (D) 가스 배기계[APC 밸브(244), 압력 센서(245) 등]를 제어하도록 구성된다.
또한 도 2에 도시하는 바와 같이 반응관(203)의 외측에 온도 검출기로서의 온도 센서(1)(이후, 열전대라고도 부른다.)가 설치된다. 온도 센서(1)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 공급 전력이 조정되고, 처리실(201)의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록 구성된다.
또한 도 2에 도시하는 바와 같이 열전대(1)가 반응관(203)의 외측에 보호 부재로서의 커버(2)로부터 설치된다. 커버(2)는 석영부재로 구성된다. 본 실시 형태에서 열전대(1)가 처리실(201)의 외측에 설치되고, 가열부로서의 히터(207)와 대향하도록 설치된다. 예컨대 열전대(1)는 반응관(203)과 커버(2)에 의해 고정된다.
도 2에서는 열전대(1)가 1개만 도시되지만, 열전대(1)는 복수 개 설치해도 좋다. 또한 열전대(1)와 반응관(203) 사이에 완충 부재를 설치하는 것이 가능하다. 또한 도 2의 열전대(1)는 반응관의 측벽에 설치되지만, 열전대(1)는 반응관(203)의 천장부에 설치해도 좋다.
다음으로 도 5 및 도 6은 본 실시 형태에서의 처리 가스 공급계를 설명하기 위한 모식도다. 이 도 5 및 도 6은 가스 공급관(310)과 경계부[차단 밸브(101)]와 노즐 사이의 관계의 설명을 보다 알기 쉽게, 도 1에서의 처리 가스 공급계를 2계통으로 하여 도시한 도면이다. 그리고 컨트롤러(280)는 후술하는 프로세스 레시피를 실행하여, (C) 처리 가스 공급계[차단부(101), 배기부(102), 절체부(103) 등]를 제어하도록 구성된다. 또한 이 절체부(切替部)(절체 밸브)의 상류측은 처리 가스 공급원, MFC(320), 밸브(330) 등을 포함하는 처리 가스 공급계가 설치되지만, 도 5 및 도 6에서는 생략된다.배기 밸브(102)라고도 지칭될 수 있다.
또한 가스 박스 내에서 가장 노구부와 가까운 밸브(절체 밸브)는 기판 처리에 기여하는 가스와 클리닝 가스를 절체하는 밸브다. 이 절체부(절체 밸브)의 상류측은 미도시의 처리 가스 공급계 및 미도시의 클리닝 가스 공급계가 설치된다.
본 실시 형태에서의 가스 공급 시스템은 노구부(226)로부터 반응관(203) 내까지 상승한 노즐과, 적어도 차단부(101)를 포함하는 경계부와, 기판 처리에 기여하는 가스와 클리닝 가스를 절체하는 절체용 밸브(절체 밸브)(103)로 구성되는 절체부가 설치되는 가스 공급관(310)을 포함하고, 또한 경계부는 가스 공급관(310)에 접속되고, 절체부와 차단부(101) 사이의 가스 공급관(310)을 포함하는 공급 배관을 배기하는 후술하는 배기부(102)를 설치하는 것이 바람직하다.
바람직하게는 노구부(226)로부터 반응관 내까지 상승한 노즐(제1 노즐 및 제2 노즐)과, 노즐(제1 노즐)의 상류측에 설치되는 가스 공급관(310a)을 포함하는 처리 가스 공급계(제1 가스 공급계)와, 노즐(제2 노즐)의 상류측에 설치되는 가스 공급관(310b)을 포함하는 처리 가스 공급계(제2 가스 공급계)와, 제1 노즐과 제1 가스 공급계의 경계에 설치되도록 구성되는 차단부(101a)(제1 차단부)와, 제2 노즐과 제2 가스 공급계의 경계에 설치되도록 구성되는 차단부(101b)(제2 차단부)와, 제1 차단부를 제1 가스 공급계와 연동시켜서 반응관 내에 제1 가스로서 반응 가스를 공급하고, 또한 제2 차단부를 제2 가스 공급계와 연동시켜서 반응관 내에 제2 가스로서 원료 가스를 공급하도록 구성된다. 이들 제1 가스 공급계, 제1 차단부, 제2 가스 공급계, 제2 차단부는 도 5 및 도 6에서 컨트롤러(280)에 의해 제어하도록 구성된다.
이러한 구성이므로, 차단 밸브(101)(경계부)을 설치하고, 차단 밸브(101a)는 열림(開), 차단 밸브(101b)는 닫힘(閉)으로 하는 것에 의해, 가스 공급관(310a)으로부터 제1 노즐을 개재하여 제1 처리 가스를 공급할 때 가스 공급관(310b)과 반응관(203) 내를 차단하여 제1 처리 가스의 가스 공급관(310b)으로의 역(逆)확산을 억제할 수 있는 한편, 차단 밸브(101b)는 열림, 차단 밸브(101a)는 닫힘으로 하는 것에 의해, 가스 공급관(310b)으로부터 제2 노즐을 개재하여 제2 처리 가스를 공급할 때 가스 공급관(310a)과 반응관(203) 내를 차단하여 제2 처리 가스의 가스 공급관(310a)으로의 역확산을 억제할 수 있다.
특히 본 실시 형태와 같이 제2 처리 가스로서 원료 가스를 사용하는 경우, 차단 밸브(101b)를 개방하여 제2 노즐로부터 원료 가스를 반응관(203) 내에 공급하는 동안 차단 밸브(101a)는 닫힘으로 하는 것에 의해, 가스 공급관(310a)과 반응관(203) 내를 차단하여 원료 가스의 가스 공급관(310a)으로의 역확산을 완전히 억제할 수 있으므로 가스 공급 배관(310)에서 발생하는 부생성물에 기인하는 파티클을 저감할 수 있다.
또한 도 5에 긴 쇄선으로 도시되는 바와 같이 이 노구부(226)를 둘러싸도록 노구부(226)의 국소 배기를 실시하기 위한 노구 박스를 설치해도 좋다. 노구 박스는 노구부(226)의 가스 리크 및 열 축적 대책에 이용된다. 노구 박스 내는 50℃ 내지 200℃의 고온 분위기가 된다. 일반적으로 밸브의 내열 온도가 150℃ 정도이기 때문에 내열 사양의 밸브(내열 온도 250℃ 내지 300℃)를 이용하는 것이 생각된다. 단, 내열 사양의 밸브의 동작 수명이 현저하게 저하하고, 교환 빈도가 짧아질 것으로 생각된다. 이 대책으로서 차단부(101)로의 냉각 기구를 추가하는 것에 의해 밸브의 내열 온도를 초과하는 경우에도 노구 박스 내에 밸브를 배치 가능하다.
또한 냉각 방법으로서는 후술하는 도 9에 도시하는 바와 같이 냉각수를 이용한 방열 방법[예컨대 냉각 블록으로 차단 밸브(101) 피복한 형태]이 생각된다. 또한 밸브의 내열 온도 이하로 할 수 있으면 되기 때문에 그 냉각 방법은 무엇이든지 상관없다. 예컨대, 냉각 기구(냉각부)는 차단부(101)에 냉각 유체를 공급할 수 있다.
또한 반응관(203) 내의 가스를 배출하는 배기계를 구비하고, 제어부(280)는 반응관(203) 내의 기판에 대한 반응 가스 또는 원료 가스의 공급이 종료되면, 제1 차단부 및 제2 차단부를 폐색하여 반응관(203) 내로부터 미반응의 원료 가스 또는 반응 가스를 배출하도록 배기계를 제어하도록 구성된다. 반대로 제어부(280)는 제1 차단부 및 제2 차단부를 개방시킨 상태에서 반응관(203) 내에 공급하는 불활성 가스의 유량을 변화시켜서 사이클 퍼지하도록 제1 가스 공급계, 제1 차단부, 제2 가스 공급계, 제2 차단부, 배기계를 제어하도록 구성된다.
또한 도 5에 도시하는 바와 같이 절체부와 경계부 사이의 가스 공급관(310)은 형상을 구부리는 것이 가능한 플렉시블 배관을 포함하는 구성으로 이루어진다. 여기서 플렉시블 배관은 가스 공급관(310)에 설치되고, 예컨대 주름 형상[蛇腹狀]이어도 좋다. 그리고 차단부(101)는 노구부(226)의 측벽에 일체형(또는 직결(直結))으로 설치된다.
또한 도 5에서는 노구 박스 내에 플렉시블 배관이 설치된다. 단, 플렉시블 배관은 이 형태에 한정되지 않고, 절체부가 설치되는 가스 박스와 차단부(101)가 설치되는 노구 박스 사이의 배관에 설치된다. 가스 박스와 노구 박스 사이의 배관의 설치[引回]는 현지(예컨대 반도체 공장)에서 접속되기 때문에 장치 레이아웃, 공장 내의 설비, 장치의 설치 환경 등에 따라 크게 좌우되며, 배관(예컨대 금속제)과 배관(예컨대 금속제) 사이를 조정할 필요가 있다. 이 조정은 금속제의 배관으로는 불가능하며, 배관 형상을 변형하는 것이 가능한 플렉시블 배관이 필수적이다.
종래, 도 4에 도시하는 바와 같이 노구부(226)와 절체부 사이에 설치된 배관은 플렉시블 배관을 포함하는 구성이었지만, 본 실시 형태에서 노구부(226)와 차단부(101) 사이에 설치된 배관은 플렉시블 배관을 포함하지 않는다. 또한 도 6에서도 차단부(101)의 상류측에 가스 공급관(310)이 설치되지만, 가스 공급관(310) 내에 설치되는 플렉시블 배관은 생략된다.
도 6은 도 5에 도시하는 가스 공급 시스템의 차단부(101)에 인접하도록 배기부(102)를 더 설치한 구성을 도시하는 모식도다. 바꿔 말하면 배기부(102)를 제외하는 구성은 도 5와 마찬가지의 구성이므로 배기부(102)에 대해서 설명한다. 도 6에서는 차단부(101)의 상류측에서 공급 배관을 분기하는 배기부(102)가 설치되고, 상기 배기부(102)에 의해 배기관(232)에 벤트 배관이 접속되도록 구성된다. 이러한 구성이므로 반응관(203)을 개재하지 않고, 절체부로부터 차단부(101) 사이의 플렉시블 배관을 포함하는 가스 공급관(310)을 사이클 퍼지할 수 있다.
예컨대 후술하는 성막 시퀀스 내에서 가스 공급관(310b)으로부터 반응관(203) 내에 원료 가스를 공급할 때 가스 공급관(310a)을 사이클 퍼지 가능하도록 하고, 보다 가스 공급관(310a) 내의 청정도를 향상시킬 수 있다. 또한 후술하는 성막 시퀀스 종료 후의 기판 반송 공정에서 반응관(203) 내가 대기압 개방 상태가 되어도 가스 공급관(310) 내를 개별로 사이클 퍼지할 수 있고, 보다 가스 공급관(310) 내의 청정도를 향상시킬 수 있다.
또한 장치 구성 상 매니폴드(226) 주변의 공간이 작아 차단부(101) 및 배기부(102)의 설치가 곤란하지만, 경계부와 노구부(226)를 일체형으로 하는 것에 의해 공간을 절약한 배치를 실현할 수 있고, 또한 메인터넌스성의 향상을 달성할 수 있다.
다음으로 도 7 내지 도 10을 주로 이용하여 노구부(226)의 외측에 근접해서 설치되는 차단 밸브(101)의 구성에 대해서 구체적으로 서술한다.
본 실시 형태에서의 노구부(226)와 차단부(101) 사이의 구성은 도 7과 같이 노구부(226)와 차단 밸브(101)가 직결된 구성(외관에서 배관이 포함되는 것을 알 수 있는 구성)이어도 좋고, 도 8과 같이 노구부(226)와 차단 밸브(101a, 101b)가 일체형의 구성(외관에서는 배관을 설치하지 않은 구성)이어도 좋다. 또한 도 7 및 도 8은 차단부(101)가 부가된 노구부(226)를 도시하는 도면이기도 하다.
도시되지 않지만 배기부(102)가 차단부(101)에 인접된 상태에서 노구부(226)에 일체적으로 구성할 수 있다. 또한 도 9에 도시하는 바와 같이 차단부(101)가 냉각 기구에 부착되도록 구성되어도 개의치 않는다.
또한 도 4의 노구부(226)와 절체부 사이에 설치된 배관의 길이(배관 길이)와, 본 실시 형태에서의 노구부(226)와 차단부(101) 사이에 설치된 배관의 길이(배관 길이)를 비교한다. 도 7의 실시예의 배관 길이를 100mm로 가정하고, 그 배관 길이의 길이 비율이 1/5 내지 1/30 정도, 또한 도 8의 실시예에서는 도시되지 않지만 접속부를 배관에 포함시키면 대강 50mm로 가정되며, 그 배관 길이의 길이 비율이 1/10 내지 1/60 정도다. 또한 이상적(理想的)인 배관 길이는 제로(배관을 설치하지 않는 구성)이다.
도 8에서 노구부(226)에 차단부(101)가 일체적으로 설치된 구성, 즉 노구부(226)의 측벽에 배관을 설치하지 않도록 설치되는 차단부(101)의 상세를 도 10에 도시한다. 또한 도 10에서 차단부(101)가 도시하지 않지만 마찬가지의 구성으로 복수 개가 노구부(226)에 설치된다.
차단부(101)는 일단에서는 노구부(226)의 내측에 배치되는 노즐[또는 노즐 지지부(350)]과 접속되고, 타단에서는 노구부(226)의 외측에서 배관(본 실시 형태에서는 가스 공급관)과 접속된다. 도 10은 차단부(101)가 열림 상태일 때의 도면이다. 도 10에 가스의 유로가 가스 공급관(310)으로부터 차단부(101) 내를 개재하여 노즐부(340)까지 연통하도록 구성된다.
또한 가스 공급관(310)으로의 처리 가스 역확산의 영향을 최저한으로 하기 위해서는 노즐 지지부(350)와 차단부(101) 사이에 배관을 설치하지 않는 것이 이상적이지만, 차단부(101)의 구성 상 무리이기 때문에, 도 10과 같이 차단부(101)와 노구부(226) 사이를 일체 구조로 하는 것이 바람직하다.
도 3에 도시하는 바와 같이 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(280)는 CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는 내부 버스(121e)를 개재하여 CPU(121a)과 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(280)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속된다.
기억 장치(121c)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(121c) 내에는 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피로서의 후술하는 성막 시퀀스 등이 판독 가능하도록 격납된다. 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(280)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 사용한 경우는 프로세스 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은 CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(121d)는 전술한 MFC(320a 내지 320f), 밸브(330a 내지 330f), 차단 밸브(101a 내지 101c), 배기 밸브(102a 내지 102c), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(열전대)(1), 보트 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115) 등에 접속된다.
CPU(121a)은 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(121c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. CPU(121a)은 판독한 제어 프로그램이나 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 MFC(320a 내지 320f)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(330a 내지 330f)의 개폐 동작, 차단 밸브(101a내지 101c) 의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(1)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 보트 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작 등을 제어하도록 구성된다.
컨트롤러(280)는 외부 기억 장치(123)[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리]에 격납된 전술한 프로그램을 실행할 수 있다. 한편, 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성할 수 있다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다. 또한 컨트롤러(280)로의 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(123)를 이용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.
다음으로 본 발명과 관련된 기판 처리 장치의 동작 개요에 대해서 설명한다. 또한 기판 처리 장치는 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
소정 매수의 웨이퍼(200)가 재치된 보트(217)가 반응관(203) 내에 삽입되고, 씰 캡(219)에 의해 반응관(203)이 기밀하게 폐색된다. 기밀하게 폐색된 반응관(203) 내에서는 웨이퍼(200)가 가열되어 소정의 온도로 유지되는 것과 함께 처리 가스가 반응관(203) 내에 공급되고 웨이퍼(200)에 가열 등의 열처리가 이루어진다.
열처리로서 예컨대 본 실시 형태에서의 성막 처리에서는 프로세스 레시피로서 도 11에 도시하는 성막 시퀀스를, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급하는 공정과, 처리실(201) 내로부터 HCDS 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스를 공급하는 공정과, 처리실(201) 내에서 NH3 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정을 비동시에 수행하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 SiN막을 형성한다.
또한 본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 사용한 경우는 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우와 같은 의미다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(裝塡)(웨이퍼 차지)되면, 보트(217)는 보트 엘리베이터에 의해 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이때 씰 캡(219)은 O링을 개재하여 반응관(203)의 하단을 기밀하게 폐색(씰)한 상태가 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내, 즉 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 소정의 압력(진공도)이 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공으로 배기된다. 이때 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다. 진공 펌프(246)는 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안은 상시 작동시킨 상태를 유지한다.
또한 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 소정의 온도가 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때 처리실(201)이 소정의 온도 분포가 되도록 온도 센서가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태가 피드백 제어된다. 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다.
또한 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 시작한다. 회전 기구(267)에 의해 보트(217)가 회전되는 것에 의해 웨이퍼(200)가 회전된다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다.
(성막 처리)
처리실(201)의 온도가 미리 설정된 처리 온도로 안정되면, 이하 다음 2개의 스텝, 즉 스텝 1 내지 스텝 2를 순차 실행한다.
[스텝 1]
이 스텝에서는 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여, 원료 가스(HCDS 가스)를 공급한다. 이 스텝 1은 프리퍼지 공정과, 원료 가스 공급 공정과, 원료 가스 배기 공정과, 퍼지 공정을 적어도 포함한다. 이하, 각각의 공정에 대해서 설명한다.
(프리퍼지 공정)
우선, 밸브(330b, 330e)를 열고 가스 공급관(310b) 내에 HCDS 가스를 흘린다. 단, 이 공정에서는 차단 밸브(101b)를 닫고 처리실(201)에는 공급하지 않는다. 이때 동시에 밸브(330d 및 330f)를 열고 가스 공급관(310a 및 310c) 내에 N2 가스를 흘린다. 또한 차단 밸브(101a 및 101c)를 열고 N2 가스를 MFC에 의해 유량 조정된 소정의 유량으로 처리실(201) 내에 공급하고 배기관(232)으로부터 배기해도 좋다. 여기서 배기 밸브(102b)를 차단 밸브(101b)에 인접해서 설치하고, 배기 밸브(102b)를 열고 HCDS 가스를 가스 공급관(310b)으로부터 배기 밸브(102b)를 개재하여 배기관(232)에 배기할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
(원료 가스 공급 공정)
계속해서 밸브(330b, 330e)를 연 상태에서 차단 밸브(101b)를 열고 처리실(201) 내에 HCDS 가스를 흘린다. 이때 HCDS 가스는 MFC에 의해 유량 조정되고, 노즐부(340b)를 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고 배기관(232)으로부터 배기된다. 한편, 차단 밸브(101a), 차단 밸브(101c)는 닫힌다. 이에 의해 가스 공급관(310a, 310c)에 HCDS 가스가 역확산하는 것을 억제할 수 있다.
(원료 가스 배기 공정)
다음으로 계속 차단 밸브(101a 및 101c)를 닫은 상태에서 차단 밸브(101b)를 닫는다. 이때 APC 밸브(244)는 연 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층으로서의 실리콘(Si)함유층의 형성에 기여한 후의 HCDS 가스를 처리실(201) 내로부터 배출한다.
그리고 이 원료 가스 공급 공정과 원료 가스 배기 공정을 순차(본 실시예에서는 3회) 실행한다. 이때 웨이퍼(200)의 최표면(最表面) 상에 제1층이 형성된다. 또한 원료 공급 공정과 원료 배기 공정을 1사이클로서 복수 사이클 실행하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 HCDS 가스를 처리실(201) 내에 공급하는 노즐의 선단이 개방된 단관 노즐로 구성되고, 가스 농도 분포의 균일화를 도모하기 위해서 이러한 사이클릭한 공급(사이클 플로우)으로 한다. 단, 가스의 공급의 방법은 노즐 형상에 따라 적절히 설정된다.
(애프터 퍼지 공정)
제1층이 형성된 후, 밸브(330b)를 닫고 HCDS 가스의 공급을 정지한다. 이때 밸브(330d 내지 330f) 및 차단 밸브(101a 내지 101c)를 열고 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 재개한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 처리실(201) 내로부터 배출하는 효과를 높일 수 있다.
(가스 퍼지 공정)
애프터 퍼지 공정에 이어서, 밸브(330d 내지 330f) 및 차단 밸브(101a 내지 101c)를 연 상태로 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 계속하고, 소정 주기로 가스 유량을 다르게 한다. 예컨대 유량A와 유량B(유량A>유량B)의 절체를 미리 정해진 횟수 수행한다. 본 실시 형태에서는 2회 수행하도록 제어된다.
본 실시 형태에서는 반응 가스를 공급하기 전에 확실하게 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 처리실(201) 내로부터 배출하는 가스 퍼지 공정을 스텝 1에 포함시키지만, 성막 시퀀스를 도 13에 도시하도록 스텝 1 내지 스텝 4로 분할해도 좋다. 도 13에 대해서는 후술한다.
[스텝 2]
스텝 1이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층에 대하여 반응 가스로서 NH3 가스를 공급한다. NH3 가스는 열로 활성화되어 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다.
이 스텝에서는 밸브(330a, 330d, 101a)의 개폐 제어를 스텝 1에서의 밸브(330b, 330e, 101b)의 개폐 제어와 마찬가지의 순서로 수행한다. NH3 가스는 MFC에 의해 유량 조정되고, 노즐부(340a)를 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고 배기관(232)으로부터 배기된다. 이때 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스가 공급된다. 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 NH3 가스는 스텝 1에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층, 즉 Si 함유층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제1층은 논 플라즈마로 열적으로 질화되고, Si 및 N을 포함하는 제2층, 즉 실리콘 질화층(SiN층)으로 변화된다(개질된다). 또한 이때 플라즈마 여기시킨 NH3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하여 제1층을 플라즈마 질화하는 것에 의해 제1층을 제2층(SiN층)으로 변화시켜도 좋다.
제2층이 형성된 후, 밸브(330a, 330d)를 닫고 NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고 스텝 1과 마찬가지의 처리 순서에 의해 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제2층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배출한다.
(가스 퍼지 공정)
반응 가스를 공급한 후, 확실하게 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 처리실(201) 내로부터 배출하는 공정을 스텝 2에 포함시키는 경우가 있다.
순서는 스텝 1 때와 마찬가지로 밸브(330d 내지 330f) 및 차단 밸브(101a 내지 101c)를 열고 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 계속하여 소정 주기로 유량을 다르게 한다. 예컨대 유량A와 유량B(유량A>유량B)로 절체를 미리 결정된 횟수 수행한다. 본 실시 형태에서는 4회 수행하도록 제어된다.
(애프터 퍼지 공정)
소정 횟수 종료된 후, 밸브(330d 내지 330f) 및 차단 밸브(101a 내지 101c)를 연 상태에서 소정 유량으로 조정한 N2 가스를 소정 시간 처리실(201) 내에 공급하여 퍼지 공정을 종료한다. 이것으로 성막 시퀀스를 종료한다.
(소정 횟수 실시)
전술한 2개의 스텝(도 11에 도시하는 성막 시퀀스)을 비동시에, 즉 동기시키지 않고 수행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiN막을 형성할 수 있다. 또한 전술한 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하다. 즉 전술한 사이클을 1회 수행할 때 형성되는 제2층(SiN층)의 두께를 소정의 막 두께보다 작게 하고, 제2층(SiN층)을 적층하는 것에 의해 형성되는 SiN막의 막 두께가 소정의 막 두께가 될 때까지 전술한 사이클을 복수 회 반복하는 것이 바람직하다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
성막 처리가 완료된 후, 밸브(310e 및 310f)를 열고 가스 공급관(310b 및 310c)으로부터 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하고 배기관(232)으로부터 배기한다. 이에 의해 처리실(201) 내가 퍼지되고, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(퍼지). 그 후 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)이 하강되어 반응관(203)의 하단이 개구된다. 그리고 처리 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 반응관(203)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부에 반출된다(보트 언로드). 처리 완료된 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출(取出)된다(웨이퍼 디스차지).
본 실시 형태에 따르면, 노즐과 가스 공급계의 경계에 설치되는 차단 밸브(101)를 개폐시키면서 HCDS 가스를 반응관(203) 내에 공급할 수 있으므로, HCDS 가스를 공급하는 처리 가스 공급계 이외의 처리 가스 공급계에 접속되는 차단 밸브(101)를 닫는 것에 의해 HCDS 가스가 다른 처리 가스 공급계에 확산되지 않는다. 따라서 가스 공급관(310) 등의 배관 내의 부생성물에 기인한 파티클을 저감할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, HCDS 가스 이외의 처리 가스 공급계의 차단 밸브(101)를 닫는 것에 의해 HCDS 가스의 역확산을 억제할 수 있으므로, HCDS 가스를 공급하는 처리 가스 공급계를 구성하는 배관을 가열하는 범위를 대폭 축소할 수 있다.
또한 HCDS 가스를 공급하는 처리 가스 공급계 이외의 처리 가스 공급계도 마찬가지로 HCDS 가스가 확산되는 배관을 가열했지만, 가스에 따라서는 배관을 가열할 필요가 없고, 또한 배관 가열이 필요한 가스이어도 적절한 온도로 가열하면 좋고, 지금까지 HCDS의 액화 방지 때문에 고온 가열했던 범위를 축소할 수 있고, 히터 비용의 삭감으로 연결된다.
도 12은 도 1에 도시하는 처리 가스 공급계(3계통)에서 성막 가스 공급계 이외의 2계통에 의해 카운터 N2의 유량을 변화시킨 N2 가스 유량 의존성을 도시하는 도면이다.
이때의 처리 조건은 예컨대 다음과 같다.
웨이퍼(200)의 온도: 100℃ 내지 800℃(바람직하게는 400℃ 내지 750℃, 본 실시 형태에서는 630℃)
처리실 내 압력: 5Pa 내지 4,000Pa(바람직하게는 10Pa 내지 1,332Pa)
HCDS 가스 공급 유량: 1sccm 내지 2,000sccm(바람직하게는 50sccm 내지 500sccm)
NH3 가스 공급 유량: 100sccm 내지 30,000sccm
N2 가스 공급 유량: 1sccm 내지 50,000sccm
SiN막의 막 두께: 0.2nm 내지 100nm
도 12는 카운터 N2의 유무 및 유량에 대하여, 기판 처리 영역의 TOP, CNT, BTM의 각각의 위치에 배치된 웨이퍼(200)의 막 두께 평균값과 면내(面內) 균일성을 비교한 표이며, 또한 카운터 N2의 유무 및 유량에 의해 면간(面間) 평균값을 비교한 표다.
도 12에 도시하는 카운터 N2 없음이 본 실시 형태에 상당한다. 즉 본 실시 형태에 따르면, HCDS 가스나 NH3 가스가 공급되는 동안, 지금까지 카운터 N2을 처리실(201) 내에 공급하고 있던 가스 공급계에 설치된 차단 밸브(101)를 닫힘으로 해두는 것에 의해, 가스 공급관(310)측에 이들 HCDS 가스나 NH3 가스가 역확산하는 것을 방지할 수 있으므로 카운터 N2이 필요가 없다.
또한 카운터 N2이 없는 경우에 기판 처리 영역의 TOP, CNT, BTM의 각각의 위치에 배치된 웨이퍼(200)의 막 두께 평균값이 가장 높아진다. 이는 카운터 N2에 의해 희석되지 않아도 되므로 처리실(201) 내의 HCDS 가스나 NH3 가스의 농도가 높아지기 때문에다.
또한 카운터 N2이 없는 경우에 기판 처리 영역의 TOP, CNT, BTM의 각각의 위치에 배치된 웨이퍼(200)의 면내 균일성이 가장 낮은 값이 된다. 이는 카운터 N2의 영향을 받지 않고, 처리실(201) 내의 HCDS 가스나 NH3 가스가 웨이퍼(200) 표면에 균등하게(또는 전면에) 접촉할 수 있기 때문이다.
여기서 TOP는 기판 처리 영역에 배치된 웨이퍼(200) 중 최상부에 배치된 웨이퍼(200)이며, BTM은 기판 처리 영역에 배치된 웨이퍼(200) 중 최하부에 배치된 웨이퍼(200)이며, CNT는 기판 처리 영역에 배치된 웨이퍼(200) 중 중심부에 배치된 웨이퍼(200)다. 예컨대 미니 뱃치로(모두 33Slot)에서 Slot1 내지 Slot4 및 Slot30 내지 Slot33에 더미 웨이퍼(사이드 더미 웨이퍼)가 배치되면, TOP: 29Slot, CNT: 17Slot, BTM: 5Slot가 된다.
또한 면내 균일성은 웨이퍼(200) 면내의 소정 개소(箇所)의 막 두께를 계측해서 평균한다. 그리고 면간 균일성은 이 면내 균일성을 한층 더 TOP 내지 BTM까지의 Slot에 재치된 웨이퍼(200)의 매수만큼의 평균값을 구하는 것에 의해 산출한다. 상기 미니 뱃치로에 따르면, 25Slot 만큼의 면내 평균값으로부터 면간 평균값을 산출하게 된다.
본 실시예에 따르면, 카운터 N2의 공급을 없애는 것에 의해 면내 균일성 및 면간 균일성 중 어느 하나에서도 개선할 수 있었다. 특히 면간 균일성은 확연히 향상된다는 것을 알았다.
다음으로 도 13에 차단 밸브가 없는 현행의 성막 시퀀스와 차단 밸브를 포함하는 실시 형태에서의 성막 시퀀스와의 비교를 도시한다. 명백히 처리 가스 공급 후의 퍼지 공정(가스 치환 공정)에서 반응관 내의 가스 치환에 소요되는 시간이 대폭 향상된다.
도 4에 도시하는 바와 같이 노구부(226)와 가장 직근(直近)의 개폐 밸브까지 배관이 있고, 종래의 퍼지 공정에서는 이 개폐 밸브까지의 배관을 배기하도록 이루어져 있었다. 따라서 이 배관까지 진공 펌프(246)로 배기했기 때문에 배기 효율이 나빠지고, 가스 치환 공정에 시간을 소비할 필요가 있었다. 한편, 본 실시 형태에 따르면, 차단부(101)를 폐색하는 것에 의해 노즐부(340)까지 진공 펌프(246)로 배기하기 때문에 현행의 시퀀스에 비해 배기 효율이 확연히 향상한다. 특히 도 13에 도시하는 바와 같이 처리 가스 공급 후의 사이클 퍼지 공정의 시간을 대폭 단축할 수 있다.
예컨대 도 13에 도시하는 시퀀스 비교에서는 현행의 성막 시퀀스의 1사이클에 소요되는 시간이 51sec인 데 대하여, 차단 밸브(101)를 포함하는 본 실시 형태에서의 성막 시퀀스의 1사이클에 소요되는 시간이 41sec가 되고, 하나의 사이클로 약 20%(10sec) 단축할 수 있다.
이와 같이 본 실시 형태에 따르면, 처리 가스 공급 후의 퍼지 공정에서 차단 밸브를 닫는 것에 의해 반응관 내의 가스 치환 효율을 대폭 향상시킬 수 있다. 따라서 성막 시퀀스에서의 퍼지 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 또한 성막 시퀀스의 단축에 의해 스루풋 향상을 기대할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 얻을 수 있다.
(a) 본 실시 형태에 따르면, 매니폴드의 외측에 차단 밸브를 설치하여 일체화하는 것에 의해 차단 밸브보다 공급 가스 배관 상류측으로의 가스 역확산을 억제할 수 있다.
(b) 본 실시 형태에 따르면, 차단 밸브가 노구부의 측벽에 근접해서 설치되도록 구성되므로, 다른 가스 공급관으로부터 반응관 내에 처리 가스가 공급되는 동안에 차단 밸브를 폐색하는 것에 의해 가스 공급관 내로의 처리 가스의 역확산을 억제할 수 있다.
(c) 본 실시 형태에 따르면, 가스 공급관 상류측으로의 처리 가스의 역확산을 억제하는 것에 의해 예컨대 염화암모니아 등의 부생성물이 배관 내부에 부착되는 것을 억제하고, 그것들에 기인하는 파티클을 저감할 수 있다.
(d) 본 실시 형태로 따르면, 가스 공급관 내로의 처리 가스의 역확산을 억제할 수 있으므로, 다른 가스 공급관으로부터 반응관 내에 성막 가스가 공급될 때 역확산을 억제하기 위한 불활성 가스(본 실시 형태에서의 카운터 N2 가스)를 반응관 내에 공급할 필요가 없어, 불활성 가스의 불필요한 낭비를 억제할 수 있다.
(e) 본 실시 형태에 따르면, 반응실과 각 가스 공급관의 분위기를 차단하는 것에 의해 배관 가열 범위 축소와 각각의 배관 가열 온도의 적정화를 할 수 있다.
(f) 본 실시 형태에 따르면, 차단 밸브를 설치하므로 일정 가스 공급관으로부터 공급되는 기화 가스에 의한 다른 가스 공급관 내로의 역확산을 억제할 수 있다. 따라서 다른 가스 공급관에 공급되는 가스에 따라 달라지만, 다른 가스 공급관 자체는 가열할 필요가 없는 경우에는 배관의 가열 범위를 축소할 수 있다.
(g) 본 실시 형태에 따르면, 가스 공급관 자체도 가열할 필요가 있는 경우, 가스 공급관만큼 고온에서 온도 균일성의 요구값이 높지 않은 경우에도 가스 공급관의 온도로 설정할 필요가 있었지만, 차단 밸브를 추가하는 것에 의해 가스 공급관만큼 고온에서 온도 균일성을 좋게 할 필요가 없으며, 저렴한 비교적 저온의 히터나, 단열구조도 간단한 히터를 선정할 수 있다.
(h) 본 실시 형태에 따르면, 카운터 N2 대신에 차단 밸브를 닫는 것에 의해 결과적으로 막 두께 균일성을 향상할 수 있다.
(i) 본 실시 형태에 따르면, 차단 밸브를 닫고 공급 가스 배관 상류측으로의 가스 역확산을 억제하는 것에 의해 처리실 내의 가스 치환 효율을 향상하고, 성막 시퀀스 시간을 단축할 수 있다.
본 실시 형태에서는 기판 처리 장치의 일종인 종형의 반도체 제조 장치에 관해서 구체적으로 설명했지만 이에 한정되지 않고, 예컨대 횡형(橫型)의 반도체 제조 장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.
예컨대 전술한 실시 형태에서는 원료 가스로서 HCDS 가스를 이용하는 예에 대해서 설명했다. 하지만 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 원료 가스로서는 HCDS 가스 외에 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 테트라클로로실란, 즉 실리콘테트라클로라이드(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 옥타클로로트리실란(Si3Cl8, 약칭: OCTS) 가스 등의 무기계 할로실란 원료 가스나, 트리스디메틸아미노실란{Si[N(CH3)2]3H, 약칭: 3DMAS} 가스, 테트라키스디메틸아미노실란{Si[N(CH3)2]4, 약칭: 4DMAS} 가스, 비스디에틸아미노실란{Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭: BDEAS} 가스, 비스터셔리부틸아미노실란{SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭: BTBAS} 가스 등의 할로겐기 비함유의 아미노계(아민계) 실란 원료 가스를 이용할 수 있다. 또한 원료 가스로서는 모노실란(SiH4, 약칭: MS) 가스, 디실란(Si2H6, 약칭: DS) 가스, 트리실란(Si3H8, 약칭: TS) 가스 등의 할로겐기 비함유의 무기계 실란 원료 가스를 이용할 수 있다.
또한 예컨대 전술한 실시 형태에서는 반응 가스로서 NH3 가스를 이용하는 예에 대해서 설명했다. 하지만 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 반응 가스로서는 NH3 가스 외에 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스나, 이들의 화합물을 포함하는 가스 등을 이용할 수 있다. 또한 반응 가스로서는 트리에틸아민[(C2H5)3N, 약칭: TEA] 가스, 디에틸아민[(C2H5)2NH, 약칭: DEA] 가스, 모노에틸아민(C2H5NH2, 약칭: MEA) 가스 등의 에틸아민계 가스나, 트리메틸아민[(CH3)3N, 약칭: TMA] 가스, 디메틸아민[(CH3)2NH, 약칭: DMA] 가스, 모노메틸아민(CH3NH2, 약칭: MMA) 가스 등의 메틸아민계 가스 등을 이용할 수 있다. 또한 반응 가스로서는 트리메틸히드라진[(CH3)2N2(CH3)H, 약칭: TMH] 가스 등의 유기 히드라진계 가스 등을 이용할 수 있다.
또한 예컨대 전술한 실시 형태에서는 원료 가스로서 HCDS 가스를 이용하고, 반응 가스로서 NH3 가스와 같은 질소(N) 함유 가스(질화 가스)를 이용하여 SiN막을 형성하는 예에 대해서 설명했다. 하지만 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 이들 외에, 또는 이들에 더해 산소(O2) 가스 등의 산소(O) 함유 가스(산화 가스), 프로필렌(C3H6) 가스 등의 탄소(C) 함유 가스, 3염화붕소(BCl3) 가스 등의 붕소(B) 함유 가스 등을 이용하여 SiO막, SiON막, SiOCN막, SiOC막, SiCN막, SiBN막, SiBCN막 등을 형성할 수 있다. 또한 각 가스를 흘리는 순서는 적절히 변경할 수 있다. 이들의 성막을 수행하는 경우에도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 성막을 수행할 수 있고, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한 각 가스를 흘리는 순서는 적절히 변경할 수 있다. 이들의 성막을 수행하는 경우에도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 성막을 수행할 수 있고, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 즉 본 발명은 반도체 원소나 금속 원소 등의 소정 원소를 포함하는 막을 형성하는 경우에 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 전술한 실시 형태에서는 기판 상에 막을 퇴적시키는 예에 대해서 설명했다. 하지만 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 기판이나 기판 상에 형성된 막 등에 대하여, 산화 처리, 확산 처리, 어닐링 처리, 에칭 처리 등의 처리를 수행하는 경우에도 바람직하게 적용 가능하다. 또한 전술한 실시 형태나 변형예는 적절히 조합해서 이용할 수 있다. 이때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태나 변형예와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
본 발명은 기판 상에 막을 형성시키는 기판 처리 장치에 적용 가능하다.
101: 차단 밸브(차단부) 102: 배기 밸브(배기부)
200: 웨이퍼(기판) 203: 반응관
226: 매니폴드(노구부) 310: 가스 공급관
340: 노즐부 350: 노즐 지지부

Claims (14)

  1. 반응관 내에 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급계;
    반응관 내에 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급계;
    상기 제1 가스 공급계와 상기 반응관의 하방(下方)에 설치되는 노구부(爐口部)의 경계에 설치되고, 상기 노구부의 벽면에 직결(直結)되도록 구성되는 제1 차단부;
    상기 제2 가스 공급계와 상기 반응관의 하방에 설치되는 노구부의 경계에 설치되고, 상기 노구부의 벽면에 직결되도록 구성되는 제2 차단부;
    상기 제1 차단부의 상류측에 설치되는 제1 가스 절체부(切替部);
    상기 제2 차단부의 상류측에 설치되는 제2 가스 절체부; 및
    상기 제1 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제1 가스를 공급하면서 상기 제2 가스 절체부와 상기 제2 차단부 사이의 배관을 퍼지하거나, 또는 상기 제2 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제2 가스를 공급하면서 상기 제1 가스 절체부와 상기 제1 차단부 사이의 배관을 퍼지하는 것이 가능한 제어부
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 차단부 및 상기 제2 차단부는 각각 상기 노구부의 벽면 사이에 배관을 설치하지 않도록 구성되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급계 및 상기 제2 가스 공급계는 상기 제1 가스 절체부 및 상기 제2 가스 절체부와 상기 제1 차단부 및 상기 제2 차단부 사이의 배관 내의 배기를 실시하는 배기부를 구비하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 차단부 및 상기 제2 차단부 중 적어도 일방(一方)의 냉각을 실시하는 냉각부를 더 구비하고,
    상기 냉각부는 상기 제1 차단부 및 상기 제2 차단부 중 적어도 일방에 냉각 유체를 공급하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 노구부의 국소 배기를 실시하는 노구 박스부를 더 구비하고,
    상기 제1 차단부 및 상기 제2 차단부는 상기 노구 박스부 내에 설치되도록 구성되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스는 반응 가스이며, 상기 제2 가스는 원료 가스인 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반응관 내의 가스를 배출하는 배기계를 더 구비하고,
    상기 제어부는 상기 반응관 내의 기판에 대한 상기 제1 가스 또는 상기 제2 가스의 공급이 종료되면, 상기 제1 차단부 및 상기 제2 차단부를 폐색(閉塞)하여 상기 반응관 내로부터 상기 제1 가스 또는 상기 제2 가스를 배출하도록 상기 배기계를 제어하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반응관 내의 가스를 배출하는 배기계를 더 구비하고,
    상기 제어부는 상기 제1 차단부 및 상기 제2 차단부를 각각 개방한 상태에서 상기 반응관 내를 사이클 퍼지하도록 상기 제1 가스 공급계, 상기 제1 차단부, 상기 제2 가스 공급계, 상기 제2 차단부, 상기 배기계를 제어하는 기판 처리 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 반응관 내의 가스를 배출하는 배기계를 더 구비하고,
    상기 배기부는 상기 제1 차단부 및 상기 제2 차단부의 상류측에서 공급 배관을 분기하도록 구성되고, 상기 반응관을 우회하여 상기 배기계에 접속되도록 구성되는 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스 절체부 및 상기 제2 가스 절체부와 상기 제1 차단부 및 제2 차단부 사이의 배관의 일부는 플렉시블 배관을 포함하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제1 가스를 공급하는 동안 상기 제2 차단부를 폐색하고, 상기 제2 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제2 가스를 공급하는 동안 상기 제1 차단부를 폐색하는 것이 가능하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  12. 반응관 내에 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급계;
    반응관 내에 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급계;
    상기 제1 가스 공급계와 상기 반응관의 하방에 설치되는 노구부의 경계에 설치되고, 상기 노구부의 벽면에 직결되도록 구성되는 제1 차단부;
    상기 제2 가스 공급계와 상기 반응관의 하방에 설치되는 노구부의 경계에 설치되고, 상기 노구부의 벽면에 직결되도록 구성되는 제2 차단부;
    상기 제1 차단부의 상류측에 설치되는 제1 가스 절체부; 및
    상기 제2 차단부의 상류측에 설치되는 제2 가스 절체부
    를 구비하고,
    상기 제1 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제1 가스를 공급하면서 상기 제2 가스 절체부와 상기 제2 차단부 사이의 배관을 퍼지하거나, 또는 상기 제2 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제2 가스를 공급하면서 상기 제1 가스 절체부와 상기 제1 차단부 사이의 배관을 퍼지하는 것이 가능하도록 구성되는 가스 공급 시스템.
  13. 반응관 내에 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급계 및 반응관 내에 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급계와 각각 상기 반응관의 하방에 설치되는 노구부의 경계에 설치되고, 상기 노구부의 벽면에 직결되는 제1 차단부 및 제2 차단부를 개재하여, 상기 제1 가스 또는 상기 제2 가스를 공급하면서 상기 반응관 내의 기판을 처리하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    상기 기판을 처리하는 공정에서는,
    상기 제1 차단부의 상류측에 설치되는 제1 가스 절체부에 의해 상기 제2 가스로부터 상기 제1 가스로 절체하는 공정;
    상기 제2 차단부의 상류측에 설치되는 제2 가스 절체부에 의해 상기 제1 가스로부터 상기 제2 가스로 절체하는 공정; 및
    상기 제1 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제1 가스를 공급하면서 상기 제2 가스 절체부와 상기 제2 차단부 사이의 배관을 퍼지하거나, 또는 상기 제2 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제2 가스를 공급하면서 상기 제1 가스 절체부와 상기 제1 차단부 사이의 배관을 퍼지하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 반응관 내에 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급계 및 반응관 내에 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급계와 각각 상기 반응관의 하방에 설치되는 노구부의 경계에 설치되고, 상기 노구부의 벽면에 직결되는 제1 차단부 및 제2 차단부를 개재하여, 상기 제1 가스 또는 상기 제2 가스를 공급하면서 상기 반응관 내의 기판을 처리하는 단계에서는,
    상기 제1 차단부의 상류측에 설치되는 제1 가스 절체부에 의해 상기 제2 가스로부터 상기 제1 가스로 절체하는 단계;
    상기 제2 차단부의 상류측에 설치되는 제2 가스 절체부에 의해 상기 제1 가스로부터 상기 제2 가스로 절체하는 단계; 및
    상기 제1 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제1 가스를 공급하면서 상기 제2 가스 절체부와 상기 제2 차단부 사이의 배관을 퍼지하거나, 또는 상기 제2 차단부를 개방하여 상기 반응관 내의 기판에 대하여 상기 제2 가스를 공급하면서 상기 제1 가스 절체부와 상기 제1 차단부 사이의 배관을 퍼지하는 단계
    를 컨트롤러에 실행시켜서 기판 처리 장치로서 기능시키는 기록 매체에 기록된 프로그램.
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