KR102559965B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 Download PDF

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Abstract

기판 상에 형성되는 막의 기판 면내 및 면간 균일성을 향상시킨다.
제1 가스 공급부 및 제3 가스 공급부는 각각 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 연장되고, 복수의 가스 공급공이 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고, 복수의 가스 공급공 중 상기 노즐의 가장 상방에 형성된 가스 공급공의 상단이, 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치되는 것과 함께, 상기 노즐의 가장 하방에 형성된 가스 공급공의 하단이, 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치되고, 제2 가스 공급부는 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 연장되고, 복수의 가스 공급공 또는 슬릿 형상의 개구부로부터 이루어지는 가스 공급구가 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고, 가스 공급구는 적어도 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역을 향해서 개구된다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND COMPUTER PROGRAM}
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 복수 개의 노즐을 이용하여 기판 상에 막을 형성하는 처리가 수행되는 경우가 있다(예컨대 특허문헌 1 내지 4 참조).
1. 일본 특허 제4929811호 2. 일본 특개 2015-173154호 공보 3. 일본 특허 제5958231호 4. 일본 특허 제5658463호
본 발명의 목적은 기판 상에 형성되는 막의 기판 면내(面內) 및 면간(面間) 균일성을 향상시키는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 패턴이 형성된 복수의 프로덕트 웨이퍼를 배열한 상태에서 지지하는 프로덕트 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 상방측(上方側)에서 더미 웨이퍼를 지지 가능한 상방 더미 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 하방측(下方側)에서 더미 웨이퍼를 지지 가능한 하방 더미 웨이퍼 지지 영역을 포함하는 기판 보지구; 상기 기판 보지구를 수용하는 처리실; 상기 처리실의 내부에 가스 공급을 수행하는 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부 및 제3 가스 공급부; 및 상기 처리실의 분위기를 배기하는 배기부를 구비하고, 상기 제1 가스 공급부 및 제3 가스 공급부는 각각 상기 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 연장되고, 복수의 가스 공급공이 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고, 상기 복수의 가스 공급공 중 상기 노즐의 가장 상방에 형성된 가스 공급공의 상단이, 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치되는 것과 함께, 상기 노즐의 가장 하방에 형성된 가스 공급공의 하단이, 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치되고, 상기 제2 가스 공급부는 상기 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 연장되고, 복수의 가스 공급공 또는 슬릿 형상의 개구부(開口部)로부터 이루어지는 가스 공급구가 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고, 상기 가스 공급구는 적어도 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역을 향해서 개구(開口)되도록 구성되는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면, 기판 상에 형성되는 막의 기판 면내 및 면간 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형(縱型) 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도(縱斷面圖)로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로의 일부를 횡단면도(橫斷面圖)로 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면.
도 4의 (A)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 노즐 주변의 횡단면도이며, 도 4의 (B)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 노즐과 기판 보지구에 보지된 기판의 위치 관계를 설명하기 위한 도면.
도 5의 (A)는 변형예 1에 따른 노즐 주변의 횡단면도이며, 도 5의 (B)는 변형예 1에 따른 노즐과 기판 보지구에 보지된 기판의 위치 관계를 설명하기 위한 도면.
도 6의 (A)는 변형예 2에 따른 노즐 주변의 횡단면도이며, 도 6의 (B)는 변형예 2에 따른 노즐과 기판 보지구에 보지된 기판의 위치 관계를 설명하기 위한 도면.
도 7의 (A)는 변형예 3에 따른 노즐 주변의 횡단면도이며, 도 7의 (B)는 변형예 3에 따른 노즐과 기판 보지구에 보지된 기판의 위치 관계를 설명하기 위한 도면.
도 8의 (A)는 비교예에 따른 노즐과 기판 보지구에 보지된 기판의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 8의 (B)는 실시예에 따른 노즐과 기판 보지구에 보지된 기판의 위치 관계를 설명하기 위한 도면.
도 9의 (A)는 도 8의 (A)에 도시하는 비교예에 따른 노즐을 이용한 경우의 처리로 내의 Si 원료의 농도 분포를 도시하는 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이며, 도 9의 (B)는 도 9의 (A)의 제품 웨이퍼의 면내 면간 막 두께 분포를 도시하는 도면.
도 10의 (A)는 도 8의 (B)에 도시하는 실시예에 따른 노즐을 이용한 경우의 처리로 내의 Si 원료의 농도 분포를 도시하는 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이며, 도 10의 (B)는 도 10의 (A)의 제품 웨이퍼의 면내 면간 막 두께 분포를 도시하는 도면.
도 11은 비교예에 따른 노즐과 실시예에 따른 노즐을 각각 이용하여 성막한 경우의 기판 면내(WiW) 막 두께 분포의 평가 결과를 도시하는 도면.
도 12는 비교예에 따른 노즐과 실시예에 따른 노즐을 각각 이용하여 성막한 경우의 기판 면간(WtW) 막 두께 분포의 평가 결과를 도시하는 도면.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한다. 본 발명에서의 기판 처리 장치는 반도체 장치의 제조에 사용되는 반도체 제조 장치의 일례로서 구성되는 것이다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시하는 바와 같이 처리로(202)는 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(207)를 포함한다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보지판으로서의 히터 베이스(미도시)에 지지되는 것에 의해 수직으로 설치된다. 히터(207)는 처리 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는 히터(207)와 같은 축에 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 재료에 의해, 하단부가 개방되고 상단부가 평탄 형상의 벽체로 폐색(閉塞)된 천장이 있는 형상으로 형성된다. 반응관(203)의 측벽은 원통 형상으로 형성된 원통부(209)와, 원통부(209)의 외벽에 설치된 가스 공급 영역(버퍼)(222)과 가스 배기 영역(224)을 구비한다. 반응관(203)의 원통부(209)의 내부에는 처리실(201)이 형성된다. 처리실(201)은 기판으로서의 웨이퍼(200)를 고온 및 감압 하에서 처리 가능하도록 구성된다. 또한 처리실(201)은 웨이퍼(200)를 수평 자세로 수직 방향에 다단으로 정렬한 상태에서 보지 가능한 기판 보지구로서의 보트(217)를 수용 가능하도록 구성된다.
가스 공급 영역(222)은 원통부(209)의 일측벽의 외측에 돌출되도록 형성된다. 가스 공급 영역(222)의 외벽은 원통부(209)의 외벽에 접속하고, 원통부(209)의 외경보다 크고 원통부(209)와 동심원 형상으로 형성된다. 가스 공급 영역(222)은 하단부가 개방되고 상단부가 평탄 형상의 벽체로 폐색된다. 가스 공급 영역(222)은 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 후술하는 노즐(304a 내지 304c)을 수용한다. 경계벽(252)은 원통부(209)의 일측벽이며, 가스 공급 영역(222)과 원통부(209) 사이의 경계를 구성한다. 가스 공급 슬릿(235)은 경계벽(252) 상에 개구되고, 가스 공급 영역(222) 내와 처리실(201)을 연통시킨다. 바람직하게는 가스 공급 슬릿(235)은 가스 공급 영역(222)의 각 구획을 별개로 처리실(201)에 연통시키도록 원주 방향으로 3개 배열되는 것과 함께, 웨이퍼(200)의 각각의 표면(상면)에 대응하는 복수의 개구로 하여 길이 방향에 웨이퍼(200)와 동수 개 배열하여 형성된다.
원통부(209)의 가스 공급 영역(222)이 형성된 일측벽에 대향하는 타 측벽에는 가스 배기 영역(224)이 외측에 돌출되도록 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 원통부(209)의 외벽의 일부로서의 타 측벽의 외측에 원통부(209)의 외경보다 크고, 원통부(209)와 동심원 형상으로 형성된다. 가스 배기 영역(224)은 하단부와 상단부가 평탄 형상의 벽체로 폐색된다.
가스 배기 영역(224)과 원통부(209) 사이의 경계를 구성하는 벽체인 경계벽(254)에는 후술하는 가스 배기 슬릿(236)이 형성된다. 경계벽(254)은 원통부(209)의 일부이며, 그 외측면은 가스 배기 영역(224)에 면하는 측면 부분을 구성한다.
반응관(203)의 하단은 원통체 형상의 매니폴드(226)에 의해 지지된다. 매니폴드(226)는 예컨대 니켈 합금이나 스텐레스 등의 금속으로 형성되거나 혹은 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(220a)를 개재시켜서 반응관(203) 내를 기밀 상태로 한다.
매니폴드(226)의 하단의 개구부에는 씰 캡(219)이 O링 등의 기밀 부재(220b)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 금속에 의해 원반 형상으로 형성된다. 씰 캡(219)은 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 그 내측 표면을 피복하도록 구성되어도 좋다.
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 보트를 지지하는 지지체로 이루어진다. 보트(217)는 보트 지지대(218) 상에 입설(立設)된다. 보트(217)는 예컨대 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 구성된다. 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 가진다. 보트(217)에는 복수 매의 웨이퍼(200)가 보지(保持)된다. 복수 매의 웨이퍼(200)는 서로 일정한 간격을 두면서 수평 자세를 보지하고 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 반응관(203)의 관축(管軸) 방향에 다단으로 적재되어 보트(217)의 지주에 지지된다.
씰 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는 보트를 회전시키는 보트 회전 기구(267)가 설치된다. 보트 회전 기구(267)의 회전축(265)은 씰 캡(219)을 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 반입 반출하는 것이 가능하도록 이루어진다.
매니폴드(226)에는 노즐(인젝터)(304a 내지 304c)을 지지하는 노즐 지지부(350)가 L자 형상으로 굴곡되어 매니폴드(226)를 관통하도록 설치된다. 여기서는 3개의 노즐 지지부(350)가 설치된다. 노즐 지지부(350)는 예컨대 니켈 합금이나 스텐레스 등의 재료로 형성된다. 노즐 지지부(350)의 일단(一端)에는 반응관(203) 내에 가스를 공급하는 가스 공급관(310a 내지 310c)이 각각 접속된다. 또한 노즐 지지부(350)의 타단(他端)에는 노즐(304a 내지 304c)이 각각 접속된다. 노즐(304a 내지 304c)은 예컨대 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료로 형성된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 가스 공급 영역(222) 및 가스 배기 영역(224)의 내부에는 각 영역 내 공간을 복수의 공간으로 구획하는 내벽(248, 250)이 형성된다. 가스 공급 영역(222), 내벽(248, 250)은 반응관(203)과 동일 재료로 형성되고, 예컨대 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 형성된다. 여기서는 각각 2개의 내벽을 구비하고, 3개의 공간으로 구획된다.
가스 공급 영역(222) 내를 구획하는 2개의 내벽(248)은 가스 공급 영역(222)을 하단측부터 상단측에 이르기까지 구획하고, 각각 격리된 3개의 공간을 형성하도록 설치된다. 가스 공급 영역(222)의 각 공간에는 노즐(304a 내지 304c)이 각각 설치된다. 내벽(248)에 의해 각 노즐(304a 내지 304c)은 각각 독립된 공간 내에 설치되기 때문에, 각 노즐(304a 내지 304c)로부터 공급되는 처리 가스가 가스 공급 영역(222) 내에서 서로 섞이는 것을 억제할 수 있다. 이러한 구성에 의해 가스 공급 영역(222) 내에서 처리 가스가 서로 섞여서 박막이 형성되거나 부생성물이 생성되는 것을 억제할 수 있다. 바람직하게는 내벽(248)은 가스 공급 영역(222)을 하단부터 상단에 이르기까지 구획하고, 각각 격리된 3개의 공간을 형성하도록 설치하면 좋다.
가스 배기 영역(224) 내를 구획하는 2개의 내벽(250)은 내벽(248)과 마찬가지로 가스 배기 영역(224)을 구획하도록 설치된다. 바람직하게는 내벽(250)은 가스 배기 영역(224)을 상단 부근으로부터 배기구(230)(후술) 부근까지 구획한다. 바람직하게는 가스 공급 영역(222) 및 가스 배기 영역(224)의 외벽의 외경은 동일 치수로 하면 반응관(203)의 변형을 억제하고, 히터(207)와의 사이의 데드 스페이스를 적게 할 수 있는 등의 메리트가 있다. 마찬가지의 이유에 의해, 바람직하게는 가스 공급 영역(222)과 가스 배기 영역(224) 각각의 가스의 유로 단면적은 같은 면적으로 한다. 또한 바람직하게는 가스 공급 영역(222) 내의 각 공간의 가스의 유로 단면적과 가스 공급 영역(222) 내의 각 공간에 대면하는 가스 배기 영역(224) 내의 각 공간의 가스의 유로 단면적을 같은 면적으로 한다. 또한 바람직하게는 가스 배기 슬릿(236)은 가스 공급 슬릿(235)과 마찬가지로 형성된다.
가스 공급관(310b)으로부터는 원료(원료 가스)로서 예컨대 막을 구성하는 소정 원소(주 원소)로서의 Si 및 할로겐 원소를 포함하는 할로실란계 가스가, 제2 가스 공급원으로서의 가스 공급원(360b), MFC(320b), 밸브(330b), 노즐(304b)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 원료 가스란 열분해성의 원료 가스이며, 기체상태의 원료로, 예컨대 상온 상압 하에서 액체 상태인 원료를 기화하는 것에 의해 얻을 수 있는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 원료 등을 말한다. 할로실란이란 할로겐기를 포함하는 실란을 말한다. 즉 할로겐기에는 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등의 할로겐 원소가 포함된다. 할로실란계 가스로서는 예컨대 Si 및 Cl을 포함하는 원료 가스, 즉 클로로실란계 가스를 이용할 수 있다. 클로로실란계 가스는 Si 소스로서 작용한다. 클로로실란계 가스로서는 예컨대 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스를 이용할 수 있다.
가스 공급관(310a)으로부터는 원료와는 화학 구조(분자 구조)가 다른 반응체(리액턴트)로서 예컨대 질소(N) 함유 가스로서의 질화 가스인 질화수소계 가스가 제1 가스 공급원으로서의 가스 공급원(360a), MFC(320a), 밸브(330a), 노즐(304a)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 질화수소계 가스는 N 소스로서 작용한다. 질화수소계 가스로서는 예컨대 암모니아(NH3) 가스를 이용할 수 있다.
가스 공급관(310d 내지 310f)으로부터는 불활성 가스로서 예컨대 질소(N2) 가스가 각각 가스 공급원(360d), 가스 공급원(360e), 가스 공급원(360f), MFC(320d 내지 320f), 밸브(330d 내지 330f), 가스 공급관(310a 내지 310c), 노즐(304a 내지 304c)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. N2 가스는 퍼지 가스, 캐리어 가스, 희석 가스 등으로서 작용하고, 또한 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막의 면내 막 두께 분포를 제어하는 막 두께 분포 제어 가스로서 작용한다.
주로 가스 공급관(310a), MFC(320a), 밸브(330a), 노즐(304a)에 의해 반응체 공급계로서의 제1 처리 가스 공급계가 구성된다. 제1 처리 가스 공급계에 가스 공급원(360a)을 포함시켜도 좋다. 또한 주로 가스 공급관(310b), MFC(320b), 밸브(330b), 노즐(304b)에 의해 원료 공급계로서의 제2 처리 가스 공급계가 구성된다. 제2 처리 가스 공급계에 가스 공급원(360b)을 포함시켜도 좋다. 또한 주로 가스 공급관(310c), MFC(320c), 밸브(330c), 노즐(304c)에 의해 반응체 공급계로서의 제3 처리 가스 공급계가 구성된다. 제3 처리 가스 공급계에 가스 공급원(360c)을 포함시켜도 좋다. 또한 주로 가스 공급관(310a 내지 310f), MFC(320d 내지 320f), 밸브(330d 내지 330f), 노즐(304a 내지 304c)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성된다. 불활성 가스 공급계에 가스 공급원(360d 내지 360f)을 포함시켜도 좋다.
가스 배기 영역(224)의 하부에는 배기구(230)가 설치된다. 배기구(230)는 배기관(231)에 접속된다. 배기관(231)에는 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되고, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성된다. 진공 펌프(246)의 하류측의 배기관(231)은 폐가스 처리 장치(미도시) 등에 접속된다. 또한 APC 밸브(244)는 밸브를 개폐하여 처리실(201) 내의 진공 배기·진공 배기 정지를 할 수 있고, 또한 밸브 개도(開度)를 조절하여 컨덕턴스를 조정하여 처리실(201) 내의 압력 조정을 할 수 있도록 이루어지는 개폐 밸브다. 주로 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기부로서의 배기계가 구성된다. 또한 진공 펌프(246)도 배기계에 포함시켜도 좋다.
반응관(203) 내에는 온도 검출기로서의 미도시의 온도 센서가 설치되고, 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 공급 전력을 조정하는 것에 의해, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록 구성된다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(280)는 CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(12lb), 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)와 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, 후술하는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하도록 격납된다. 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리에서의 각 순서를 컨트롤러(280)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 또한 프로세스 레시피를 단순히 레시피라고도 부른다. 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 사용한 경우는 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그것들의 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), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 보트 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115) 등에 접속된다.
CPU(121a)는 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하도록 구성된다. CPU(121a)는 판독한 레시피의 내용을 따르도록 MFC(320a 내지 320f)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(330a 내지 330f)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, 미도시의 온도 센서에 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)에 격납된 전술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨하는 것에 의해 구성할 수 있다. 외부 기억 장치(123)는 예컨대 HDD 등의 자기(磁氣) 디스크, CD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리 등의 반도체 메모리 등을 포함한다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그것들의 양방을 포함하는 경우가 있다. 또한 컴퓨터로의 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(123)를 이용하지 않고 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.
이상의 처리로(202)에서는, 뱃치(batch) 처리되는 복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 대하여 다단으로 적층된 상태에서 보트(217)가 보트 지지대(218)에서 지지되면서 처리실(201)에 수용되고, 노즐(304a 내지 304c)에 의해 처리실(201)에 수용된 웨이퍼(200)에 대하여 가스 공급을 수행한다.
여기서 최근 반도체의 집적도를 올리기 위해 3차원화가 진행되고, 반도체막을 성막하는 웨이퍼의 표면적이 증가한다. 표면적 증가에 따라 성막 가스의 소비가 커지고, 웨이퍼에 성막하는 반도체막의 균일성이 악화된다는 문제가 발생한다.
또한 일반적으로 반도체 제조 장치의 일례로서의 종형 처리로는 높이 방향으로 배열한 웨이퍼의 온도를 균일화하기 위해, 웨이퍼(200)를 보지하는 보트(217)의 상측과 하측에 더미 웨이퍼를 장전하는 것에 의해 성장시키는 막의 균일화를 도모한다. 하지만 더미 웨이퍼는 통상 평탄 형상의 평탄 웨이퍼이기 때문에, 패턴이 형성된 프로덕트 웨이퍼인 제품 웨이퍼와는 표면적이 다르다. 최근 제품 웨이퍼는 평탄 웨이퍼에 비해 50배, 100배의 표면적을 가지는 것도 있으며, 해마다 확대 경향에 있다. 여기서 표면적이 큰 만큼 성막 가스의 소비량이 커지는 경향이 있어, 더미 웨이퍼와 제품 웨이퍼 상에서 소비되는 원료 가스가, 더미 웨이퍼가 장전되는 영역인 더미 웨이퍼 지지 영역과 제품 웨이퍼가 장전되는 영역인 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에서 다르게 된다. 그렇기 때문에 높이 방향으로 적층된 웨이퍼에 같은 양의 원료를 공급하면 원료가 남는 개소(箇所)와 부족한 개소가 발생하고, 이 웨이퍼 면간에서 원료 농도 차이가 발생하는 것이 요인으로 웨이퍼 면간 면내에서의 막의 균일화가 곤란해진다.
본 실시 형태에 따르면, 반도체 제품 웨이퍼의 표면적 증가에 따른 막 두께, 막질 균일성 악화의 문제에 대하여 제품 웨이퍼 상에 형성되는 막의 기판 면내 면간 균일성을 향상시킨다.
여기서 가스 공급 영역(222)에는 3개의 노즐(304a 내지 304c)이 설치되고, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성된다. 처리실(201)은 수용 가능한 최대의 웨이퍼(200)의 지름의 104% 내지 108%의 내경의 통 형상으로 구성된다. 노즐(304a 내지 304c)은 처리실(201)의 측부의 일부가 외측에 돌출되어 형성된 가스 공급 영역(222) 내에 각각 격리된 상태에서 수용된다. 이 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급하는 노즐(304a 내지 304c)의 구성에 대해서 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)를 참조하여 설명한다. 노즐(304a), 노즐(304b), 노즐(304c)은 각각 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부, 제3 가스 공급부로서 이용된다.
도 4의 (A)는 가스 공급 영역(222)의 제품 웨이퍼(200a)가 보지되는 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 노즐(304a 내지 304c) 주변의 횡단면도이며, 도 4의 (B)는 노즐(304a 내지 304c)과 보트(217)에 다단으로 적층된 웨이퍼(200)의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
보트(217)는 제품 웨이퍼(200a)를 복수 적층한 상태에서 지지하는 프로덕트 웨이퍼 지지 영역과, 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 상방측에서 더미 웨이퍼(200b)를 지지 가능한 상방 더미 웨이퍼 지지 영역과, 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 하방측에서 더미 웨이퍼(200b)를 지지 가능한 하방 더미 웨이퍼 지지 영역을 가진다. 여기서 제품 웨이퍼(200a)는 패턴이 형성된 프로덕트 웨이퍼이며, 더미 웨이퍼(200b)는 패턴이 형성되지 않는 평탄 형상의 웨이퍼다. 즉 복수 매 적층된 프로덕트 웨이퍼(200a)의 상방측과 하방측에 각각 복수 매의 더미 웨이퍼(200b)가 적층되어 지지된다. 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에 지지 가능한 매수는 FOUP 등의 웨이퍼 용기의 수용 수(25매)의 정수배로 설정될 수 있다.
노즐(304a 내지 304c)은 가스 공급 영역(222) 내의 하부로부터 상부에 그 길이 방향(상하 방향)에 따라 설치된다. 즉 노즐(304a 내지 304c)은 각각 처리실(201) 내에 수용된 보트(217)에 따라 상하 방향으로 1개만 연장되고, 직관형(直管型)으로 튜브 형상(관 형상)의 롱 노즐로서 각각 구성된다.
또한 노즐(304a 내지 304c)은 처리실(201)의 외주 부근의 가스 공급 영역(222) 내에 노즐(304a), 노즐(304b), 노즐(304c)의 순서대로 배열되어 배치된다. 즉 원료 가스 또는 불활성 가스를 공급하는 노즐(304b)의 양측에 불활성 가스 또는 질화 가스를 공급하는 노즐(304a, 304c)이 배치된다. 즉 원료 가스를 공급하는 노즐(304b)을 중앙에 배치하고, 노즐(304b)을 개재하도록 불활성 가스 또는 질화 가스를 공급하는 노즐(304a, 304c)이 배치된다.
노즐(304a)은 하단이 가스 공급원(360a, 360d)으로부터 유체(流體)가 유통 가능한 상태에서 가스 공급관(310a)에 접속된다.
노즐(304b)은 하단이 가스 공급원(360b, 360e)으로부터 유체가 유통 가능한 상태에서 가스 공급관(310b)에 접속된다.
노즐(304c)은 하단이 가스 공급원(360c, 360f)으로부터 유체가 유통 가능한 상태에서 가스 공급관(310c)에 접속된다.
노즐(304a, 304c)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급공(232a, 232c)이 각각 복수 형성된다. 이 복수의 가스 공급공(232a, 232c)은 핀홀 형상의 작은 원공(圓孔)이며, 이들 중 노즐(304a, 304c)의 각각 가장 상방에 형성된 가스 공급공(232a, 232c)의 상단이, 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼(200b)에 대응시켜서 배치되는 것과 함께, 노즐(304a, 304c)의 각각 가장 하방에 형성된 가스 공급공(232a, 232c)의 하단이, 각각 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼(200b)에 대응시켜서 배치된다. 즉 노즐(304a, 304c)에는 상방 더미 웨이퍼 영역, 프로덕트 웨이퍼 영역 및 하방 더미 웨이퍼 영역에 각각 복수의 가스 공급공(232a, 232c)이 형성된다. 바람직하게는 가스 공급공(232a, 232c)은 더미 웨이퍼(200b)를 포함하는 모든 웨이퍼(200)의 각각의 표면(상면) 또는 가스 공급 슬릿(235)의 개구에 대응하도록 소정의 간격으로 형성될 수 있다.
노즐(304b)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급구로서의 가스 공급공(232b)이 복수 형성된다. 이 복수의 가스 공급공(232b) 중 노즐(304b)의 가장 상방에 형성된 가스 공급공(232b)의 상단이, 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼(200b)보다 낮은 위치에 배치되는 것과 함께, 노즐(304b)의 가장 하방에 형성된 가스 공급공(232b)의 하단이, 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼(200b)보다 높은 위치에 배치된다. 즉 노즐(304b)의 측면에는 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에만 복수의 가스 공급공(232b)이 형성되고, 상방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에는 가스 공급공(232b)이 형성되지 않는다. 바꿔 말하면 더미 웨이퍼 지지 영역에 원료 가스를 공급하지 않도록 노즐(304b)의 측면에 형성되는 가스 공급공(232b)의 개구 면적을 적게 하도록 구성된다.
가스 공급공(232a 내지 232c)은 각각 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구된다.
(2) 기판 처리 공정
전술한 기판 처리 장치를 이용하여 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판으로서의 웨이퍼(200) 상에 막을 형성하는 기판 처리 시퀀스예, 즉 성막 시퀀스예에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서 기판 처리 장치를 구성하는 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
여기에서는 일례로서, 웨이퍼(200)로서 표면에 요철(凹凸) 구조가 제작된 표면적이 큰 패턴이 형성된 제품 웨이퍼(200a)를 이용하고, 전술한 기판 처리 장치를 이용하여 하기 성막 시퀀스에 의해 Si 원료 가스와 질화 가스를 공급하여 실리콘 질화막(Si3N4막)을 형성하는 예에 대해서 설명한다. 이하에서 제품 웨이퍼(200a)를 웨이퍼(200)라고 기재하여 설명한다.
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우는 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막과의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 단어를 사용한 경우는 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층을 형성한다」라고 기재한 경우는 웨이퍼 그 자체의 표면 상에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되는 층 등의 상에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 사용한 경우에도 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우와 마찬가지이다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(裝塡)(웨이퍼 차지)되면 매니폴드(226)의 하단 개구가 개방된다. 그 후 도 1에 도시하는 바와 같이 복수 매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서 씰 캡(219)은 O링(220)을 개재하여 매니폴드(226)의 하단을 밀봉한 상태가 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내 즉 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이 때 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다. 또한 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 성막 온도가 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이 때 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포가 되도록 온도 센서가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태가 피드백 제어된다. 또한 회전 기구(267)에 의한 웨이퍼(200)의 회전을 시작한다. 처리실(201) 내의 배기, 웨이퍼(200)의 가열 및 회전은 모두 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 사이는 계속해서 수행된다.
(성막 스텝)
그 후 다음 스텝(A, B)을 순차 실행한다.
[스텝(A)]
이 스텝에서는 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급한다. 구체적으로는 밸브(330b)를 열고 가스 공급관(310b) 내에 HCDS 가스를 흘린다. HCDS 가스는 MFC(320b)에 의해 유량 조정되고 노즐(304b)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기된다. 이 때 노즐(304b)의 양측의 노즐(304a, 304c)로부터 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 불활성 가스로서의 N2 가스를 공급한다. 구체적으로는 밸브(330d, 330f)를 열고 가스 공급관(310a, 310c) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 MFC(320d, 320f)에 의해 각각 유량 조정되고 노즐(304a, 304c)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기된다. 즉 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스와 N2 가스가 공급된다.
스텝(A)에서의 처리 조건으로서는,
HCDS 가스 공급 유량: 0.001slm 내지 2slm(Standard Liters Per Minute), 바람직하게는 0.01slm 내지 1slm
N2 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0.5slm 내지 5slm
가스 공급 시간: 0.1초 내지 120초, 바람직하게는 1초 내지 60초
처리 온도: 250℃ 내지 800℃, 바람직하게는 400℃ 내지 700℃
처리 압력: 1Pa 내지 2,666Pa, 바람직하게는 67Pa 내지 1,333Pa
이 예시된다.
전술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급하는 것에 의해, 웨이퍼(200)의 최표면 상에 제1층으로서 Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다.
웨이퍼(200) 상에 제1층을 형성한 후, 밸브(330b)를 닫고 처리실(201) 내로의 HCDS 가스의 공급을 정지한다. 그리고 처리실(201) 내를 진공 배기하고 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이 때 밸브(330d 내지 330f)를 연 상태로 하여 노즐(304a 내지 304c)을 개재하여 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급한다. 노즐(304a 내지 304c)로부터 공급되는 N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해 처리실(201) 내가 퍼지된다(퍼지 스텝). 퍼지 스텝에서 노즐(304a 내지 304c)의 각각으로부터 공급하는 N2 가스의 유량은 각각 예컨대 0.1slm 내지 2slm의 범위 내의 유량으로 한다. 다른 처리 조건은 전술한 스텝(A)에서의 처리 조건과 마찬가지이다.
원료로서는 HCDS 가스 외에 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 테트라클로로실란(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 옥타클로로트리실란(Si3Cl8, 약칭: OCTS) 가스 등의 클로로실란 원료 가스를 이용할 수 있다.
불활성 가스로서는 N2 가스 외에 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다. 이 점은 후술하는 스텝(B)에서도 마찬가지이다.
[스텝(B)]
스텝(A)이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층에 대하여 NH3 가스를 공급한다. 구체적으로는 밸브(330a, 330c)를 열고 가스 공급관(310a, 310c) 내에 NH3 가스를 흘린다. NH3 가스는 MFC(320a, 320c)에 의해 각각 유량 조정되고 노즐(304a, 304c)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고 배기구(230)로부터 배기된다. 이 때 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스가 공급된다. 또한 이 때 밸브(330d 내지 330f) 중 적어도 어느 하나를 열고, 노즐(304a 내지 304c) 중 적어도 어느 하나를 개재하여 처리실(201) 내에 N2 가스를 흘려도 좋다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
NH3 가스 공급 유량: 1slm 내지 10slm
NH3 가스 공급 시간: 0.1초 내지 120초, 바람직하게는 1초 내지 60초
N2 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0slm 내지 2slm
처리 압력: 1Pa 내지 4,000Pa, 바람직하게는 1Pa 내지 3,000Pa
이 예시된다. 다른 처리 조건은 스텝(A)에서의 처리 조건과 마찬가지인 처리 조건으로 한다.
전술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스를 공급하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층의 적어도 일부가 질화(개질)된다. 제1층이 개질되는 것에 의해, 웨이퍼(200) 상에 Si 및 N을 포함하는 제2층, 즉 SiN층이 형성된다. 제2층을 형성할 때 제1층에 포함됐던 Cl 등의 불순물은, NH3 가스에 의한 제1층의 개질 반응의 과정에서 적어도 Cl을 포함하는 가스 상(狀) 물질을 구성하고 처리실(201) 내로부터 배출된다. 이에 의해 제2층은 제1층에 비해 Cl 등의 불순물이 적은 층이 된다.
제2층이 형성된 후, 밸브(330a, 330c)를 닫고 처리실(201) 내로의 NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고 스텝(A)의 퍼지 스텝과 마찬가지의 처리 순서, 처리 조건에 의해 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다.
반응체로서는 NH3 가스 외에 예컨대 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스를 이용할 수 있다.
[소정 횟수 실시]
전술한 스텝(A, B)을 비동시에 즉 동기시키지 않고 수행하는 사이클을 소정 횟수(n회, n은 1이상의 정수) 수행하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiN막을 형성할 수 있다. 전술한 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하다. 즉 전술한 사이클을 1회 수행할 때 형성되는 제2층의 두께를 원하는 막 두께보다 얇게 하고, 제2층을 적층하는 것에 의해 형성되는 SiN막의 막 두께가 원하는 막 두께가 될 때까지 전술한 사이클을 복수 회 반복하는 것이 바람직하다.
(애프터 퍼지 및 대기압 복귀)
성막 스텝이 종료된 후, 노즐(304a 내지 304c)의 각각으로부터 퍼지 가스로서의 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하고 배기구(230)로부터 배기한다. 이에 의해 처리실(201) 내가 퍼지되고, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 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 매니폴드(226)의 하단이 개구된다. 그리고 처리 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(226)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부에 반출(보트 언로드)된다. 보트 언로드 후에는 매니폴드(226)의 하단 개구가 O링을 개재하여 미도시의 셔터에 의해 밀봉된다(셔터 클로즈). 처리 완료된 웨이퍼(200)는 반응관(203)의 외부에 반출된 후, 보트(217)로부터 취출(取出)된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 변형예
다음으로 본 실시 형태의 변형예에 대해서 도 5 내지 도 7을 이용하여 설명한다. 또한 이들의 변형예는 임의로 조합할 수 있다. 또한 특별히 설명이 없는 한, 각 변형예의 각 구성은 전술한 실시 형태에서의 구성과 마찬가지로 한다.
(변형예 1)
본 변형예에서의 가스 공급 영역(222)에는 도 5에 도시되는 바와 같이 3개의 노즐(304a 내지 304c)이 설치되고, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성된다. 본 변형예에서는 전술한 실시 형태에서의 노즐과 원료 가스를 공급하는 노즐(304b)의 가스 공급공의 형상이 다르다.
노즐(304b)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급구로서의 세로로 긴 형상의 슬릿 형상의 개구부(332b)가 형성된다. 이 노즐(304b)의 개구부(332b)의 상단이 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼(200b)보다 낮은 위치에 배치되는 것과 함께, 개구부(332b)의 하단이 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼(200b)보다 높은 위치에 배치된다. 즉 노즐(304b)에는 개구부(332b)가 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에만 형성되고, 상방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에 형성되지 않는다. 이러한 구성에 의해 전술한 성막 스텝(A)의 원료 가스 공급 시에는, 노즐(304b)의 개구부(332b)를 개재하여 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스가 공급되고, 노즐(304b)의 양측에 배치된 노즐(304a, 304c)의 가스 공급공(232a, 232c)을 개재하여 불활성 가스가 공급된다.
(변형예 2)
본 변형예에서의 가스 공급 영역(222)에는 도 6에 도시되는 바와 같이 3개의 노즐(404a, 304b, 404c)이 설치되고, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성된다. 본 변형예에서는 전술한 변형예 1과 원료 가스를 공급하는 노즐(304b)의 양측에 배치되는 노즐의 형상이 다르다.
노즐(404a, 304b, 404c)은 가스 공급 영역(222) 내의 하부로부터 상부에 그 길이 방향(상하 방향)에 따라 설치된다. 노즐(304b)은 처리실(201) 내에 수용된 보트(217)에 따라 상하 방향으로 연장되고, I자형으로 튜브 형상(관 형상)의 롱 노즐로서 구성된다. 또한 노즐(404a, 404c)은 다공 노즐이며 각각 처리실(201) 내에 수용된 보트(217)에 따라 상하 방향으로 연장되고, U자형으로 튜브 형상(관 형상)의 롱 노즐로서 구성된다.
노즐(404a)은 하단이 가스 공급원(360a, 360d)으로부터 유체가 유통 가능한 상태에서 가스 공급관(310a)에 접속되는 상승관(404a-1)과, 상승관(404a-1)의 상단과 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상승관(404a-1)에 대략 평행으로 형성되는 하강관(404a-2)으로 구성된다.
노즐(304b)은 하단이 가스 공급원(360b, 360e)으로부터 유체가 유통 가능한 상태에서 가스 공급관(310b)에 접속된다.
노즐(404c)은 하단이 가스 공급원(360c, 360f)으로부터 유체가 유통 가능한 상태에서 가스 공급관(310c)에 접속되는 상승관(404c-1)과, 상승관(404c-1)의 상단과 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상승관(404c-1)에 각각 대략 평행으로 형성되는 하강관(404c-2)으로 구성된다.
노즐(404a, 404c)의 측면에는 가스 공급공(232a, 232c)이 각각 상승관(404a-1, 404c-1)의 상방 더미 웨이퍼 지지 영역과 하방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 하강관(404a-2, 404c-2)의 상방 더미 웨이퍼 지지 영역, 프로덕트 웨이퍼 지지 영역, 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에 복수 형성된다. 즉 불활성 가스를 공급하는 노즐(404a, 404c)의 더미 웨이퍼 영역에서의 가스 공급공(232a, 232c)을 전술한 실시 형태 및 변형예 1에서의 노즐(304a, 304c)의 가스 공급공(232a, 232c)과 비교하여 많게 한다. 이에 의해 더미 웨이퍼 지지 영역에서의 Si 원료 농도를 더 낮게 할 수 있고, 웨이퍼 면간 면내의 막 두께 균일성의 제어가 용이해진다.
그리고 이 복수의 가스 공급공(232a, 232c) 중 노즐(404a, 404c)의 각각 가장 상방에 형성된 가스 공급공(232a, 232c)의 상단이, 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼(200b)에 대응시켜서 배치되는 것과 함께, 노즐(404a, 404c)의 각각 가장 하방에 형성된 가스 공급공(232a, 232c)의 하단이, 각각 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼(200b)에 대응시켜서 배치된다. 이러한 구성에 의해, 전술한 성막 스텝(A)의 원료 가스 공급 시에는 노즐(304b)의 개구부(332b)를 개재하여 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스가 공급되고, 노즐(304b)의 양측에 배치된 노즐(404a, 404c)의 가스 공급공(232a, 232c)을 개재하여 각각 불활성 가스가 공급된다.
즉 노즐(404a, 404c)은 상방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에 배치되는 복수의 가스 공급공(232a, 232c)의 길이 방향으로 평균화한 실질적인 개구 면적이, 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에 배치되는 복수의 가스 공급공(232a, 232c)의 길이 방향으로 평균화한 실질적인 개구 면적에 비해 커지도록 형성된다.
또한 노즐(404a, 404c)은 가스 공급공(232a, 232c)의 각각 노즐 길이 방향으로 평균화된 개구 폭이 노즐(404a, 404c)의 유로 단면적의 제곱근의 1% 이하이도록 구성된다. 여기서 노즐 길이 방향으로 평균화된 개구 폭은 가스 공급공(232a) 등의 길이 방향의 단위 길이 당 컨덕턴스와 동등한 컨덕턴스를 가지는 길이 방향의 연속 슬릿의 개구 폭의 의미를 포함한다. 또한 노즐(304b)의 개구부(332b)의 개구 폭은 노즐(304b)의 유로 면적의 제곱근의 3% 이상이도록 구성된다. 개구부(332b)는 강도(强度) 상의 요청으로부터 상단부터 하단까지 연속하는 1개의 개구에 대신하여, 도중에 양측을 중개하여 상하에 단속적으로 연장되는 복수의 슬릿으로서 형성될 수 있다.
(변형예 3)
본 변형예에서의 가스 공급 영역(222)에는 도 7에 도시되는 바와 같이 3개의 노즐(304a, 304b, 404c)이 설치되고, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성된다. 본 변형예에서는 전술한 변형예 1과 원료 가스를 공급하는 노즐(304b)의 일방(一方)측에 배치되는 노즐의 형상이 다르다.
노즐(304a, 304b, 404c)은 가스 공급 영역(222) 내의 하부로부터 상부에 그 길이 방향(상하 방향)에 따라 설치된다. 또한 노즐(304a, 304b)은 처리실(201) 내에 수용된 보트(217)에 따라 상하 방향으로 연장되고, I자형으로 튜브 형상(관 형상)의 롱 노즐로서 각각 구성된다. 또한 노즐(404c)은 처리실(201) 내에 수용된 보트에 따라 상하 방향으로 연장되고, U자형으로 튜브 형상(관 형상)의 롱 노즐로서 구성된다.
노즐(304a)은 하단이 가스 공급원(360a, 360d)으로부터 유체가 유통 가능한 상태에서 가스 공급관(310a)에 접속된다.
노즐(304b)은 하단이 가스 공급원(360b, 360e)으로부터 유체가 유통 가능한 상태에서 가스 공급관(310b)에 접속된다.
노즐(404c)은 하단이 가스 공급원(360c, 360f)으로부터 유체가 유통 가능한 상태에서 가스 공급관(310c)에 접속되는 상승관(404c-1)과, 상승관(404c-1)의 상단과 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상승관(404c-1)에 각각 대략 평행으로 형성되는 하강관(404c-2)으로 구성된다.
노즐(404c)의 하강관(404c-2)의 측면에는 상방 더미 웨이퍼 지지 영역, 프로덕트 웨이퍼 지지 영역 및 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에 복수의 가스 공급공(232c)이 형성된다. 또한 노즐(404c)의 상승관(404c-1)에는 가스 공급공(232c)이 형성되지 않는다.
그리고 노즐(304a) 및 노즐(404c)의 하강관(404c-2)에 각각 형성된 복수의 가스 공급공(232a, 232c) 중, 노즐(304a), 노즐(404c)의 하강관(404c-2)의 각각 가장 상방에 형성된 가스 공급공(232a, 232c)의 상단이, 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼(200b)에 대응시켜서 배치되는 것과 함께, 노즐(304a), 노즐(404c)의 하강관(404c-2)의 각각 가장 하방에 형성된 가스 공급공(232a, 232c)의 하단이, 각각 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼(200b)에 대응시켜서 배치된다. 이러한 구성에 의해, 전술한 성막 스텝(A)의 원료 가스 공급 시에는 노즐(304b)의 개구부(332b)를 개재하여 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스가 공급되고, 노즐(304b)의 양측에 배치된 노즐(304a, 404c)의 가스 공급공(232a, 232c)을 개재하여 불활성 가스가 공급된다.
여기서 본 변형예에서의 U자형(리턴 형상)의 노즐(404c)을 이용하여 불활성 가스(퍼지 가스)를 공급하는 것에 의해, 형성되는 막의 막질이 양호해진다. 이는 막 두께 균일성에 유효한 퍼지 가스(N2 가스)는 예컨대 2slm 내지 10slm의 대유량으로 공급할 경우가 많다. I자형의 노즐에서는, 보트(217)의 하방 영역에서는 충분히 따뜻해지기 전에 퍼지 가스가 웨이퍼(200)에 대하여 공급되어 보트(217)의 상방과 하방에서 온도 불균일이 발생하지만, U자형으로 하는 것에 의해 퍼지 가스를 충분히 따뜻하게 한 후에 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 것이 가능해진다. 온도가 높아지는 것에 의해 기체 분자의 확산 속도가 향상되고, 막질을 유지하면서 원료의 교대 공급 간격의 단축을 기대할 수 있다. 또한 NH3가 래디컬 또는 프리커서가 되는 온도는 HCDS의 그것보다 높다. 즉 NH3가 프리커서가 되기 위해서는 소정 온도 이상이 필요하고, 처리 온도를 소정 온도 직전까지 저온화하고자 하면 충분한 시간 NH3를 노즐 내에 머물게 하는 것이 바람직하고, U자형화에 의한 용적의 증가는 난분해성의 반응 가스에 대하여도 바람직하다.
<다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였다. 단, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
전술한 실시 형태나 변형예에서는 NH3 가스 등의 질화 가스를 2개의 노즐(304a, 304c)로부터 공급하는 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 질화 가스를 노즐(304a)과 노즐(304c)의 적어도 어느 일방으로부터 공급하도록 하면 좋다.
또한 상기 실시 형태나 변형예에서는 원료 가스를 공급하는 노즐(304b)의 측면에 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에만 복수의 가스 공급공(232b)을 형성하는 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 노즐(304b)의 양측에 배치되는 불활성 가스를 공급하는 노즐(304a, 304c)의 측면에 형성되는 가스 공급공(232a, 232c)의 개구 면적의 합계와 비교하여, 노즐(304b)의 측면의 더미 웨이퍼 지지 영역에 형성되는 가스 공급공(232b) 또는 개구부(332b)의 개구 면적의 합계를 작게 한 경우에도 바람직하게 적용 가능하다.
또한 상기 실시 형태나 변형예에서는 원료 가스를 공급하는 노즐(304b)의 측면에 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에만 복수의 가스 공급공(232b)을 형성하는 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 노즐(304b)의 측면에 형성되는 가스 공급공(232b) 또는 개구부(332b)의 개구 면적의 합계와 비교하여, 불활성 가스를 공급하는 노즐(304a, 304c)의 측면에 형성되는 더미 웨이퍼 지지 영역에서의 가스 공급공(232a, 232c)의 개구 면적의 합계를 크게 한 경우에도 바람직하게 적용 가능하다.
전술한 실시 형태에서는 기판 상에 주 원소로서 Si를 포함하는 막을 형성하는 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 즉 본 발명은 Si 외에 게르마늄(Ge), 보론(B) 등의 반금속 원소를 주 원소로서 포함하는 막을 기판 상에 형성하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 이트륨(Y), 란탄(La), 스트론튬(Sr), 알루미늄(Al) 등의 금속 원소를 주 원소로서 포함하는 막을 기판 상에 형성하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
예컨대 원료로서 티타늄테트라클로라이드(TiCl4) 가스나 트리메틸알루미늄(Al(CH3)3, 약칭: TMA) 가스를 이용하고, 이하에 나타내는 성막 시퀀스에 의해 기판 상에 티타늄 질화막(TiN막), 티타늄 산질화막(TiON막), 티타늄 알루미늄 탄질화막(TiAlCN막), 티타늄 알루미늄 탄화막(TiAlC막), 티타늄 탄질화막(TiCN막), 티타늄 산화막(TiO막) 등을 형성하는 경우에도 본 발명을 바람직하게 적용할 수 있다.
(TiCl4→NH3)×n ⇒ TiN
(TiCl4→NH3→O2)×n ⇒ TiON
(TiCl4→TMA→NH3)×n ⇒ TiAlCN
(TiCl4→TMA)×n ⇒ TiAlC
(TiCl4→TEA)×n ⇒ TiCN
(TiCl4→H2O)×n ⇒ TiO
기판 처리에 이용되는 레시피는 처리 내용에 따라 개별로 준비하고, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 개재하여 기억 장치(121c) 내에 격납해 두는 것이 바람직하다. 그리고 처리를 시작할 때 CPU(121a)가 기억 장치(121c) 내에 격납된 복수의 레시피 중으로부터 기판 처리의 내용에 따라서 적절한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해 1대(臺)의 기판 처리 장치에서 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 막을 재현성 좋게 형성할 수 있다. 또한 오퍼레이터의 부담을 저감할 수 있고, 조작 미스를 회피하면서 처리를 신속히 시작할 수 있게 된다.
전술한 레시피는 새로 작성하는 경우에 한정되지 않고, 예컨대 기판 처리 장치에 이미 인스톨된 기존의 레시피를 변경하는 것에 의해 준비해도 좋다. 레시피를 변경하는 경우에는 변경 후의 레시피를 전기 통신 회선이나 상기 레시피를 기록한 기록 매체를 개재하여 기판 처리 장치에 인스톨해도 좋다. 또한 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여 기판 처리 장치에 이미 인스톨된 기존의 레시피를 직접 변경해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태나 변형예 등은 적절히 조합해서 이용할 수 있다. 이 때의 처리 순서, 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태의 처리 순서, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
전술한 실시 형태나 변형예 등의 기법에 의해 형성되는 SiN막 등은 절연막, 스페이서막, 마스크막, 전하 축적막, 스트레스 제어막 등으로서 널리 이용하는 것이 가능하다. 최근 반도체 디바이스의 미세화에 따라 웨이퍼 상에 형성되는 막에 대하여 면내 막 두께 균일성의 요구가 엄격해졌다. 고밀도 패턴이 표면에 형성된 패턴 웨이퍼 상에 플랫 분포를 가지는 막을 형성하는 것이 가능한 본 발명은, 이 요구에 대답하는 기술로서 상당히 유익하다고 생각된다.
<실시예>
이하, 전술한 실시 형태 및 변형예에서 얻을 수 있는 효과를 뒷받침하는 시뮬레이션 결과 및 평가 결과에 대해서 도 8 내지 도 12에 기초해서 설명한다.
비교예에서는 도 8의 (A)에 도시하는 3개의 노즐(304a, 404b, 404c)을 이용하고, 보트(217)에 다단으로 적층된 웨이퍼(200)에 대하여 각각 가스를 공급했다. 노즐(304a, 404c)로부터 공급하는 N2 가스의 유량을 각각 100sccm로 설정하고, 노즐(404b)로부터 공급하는 HCDS 가스의 유량을 480sccm로 설정했다. 노즐(404b)의 측면에는 상방 더미 웨이퍼 지지 영역, 프로덕트 웨이퍼 지지 영역 및 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에 HCDS 가스를 공급하는 개구부(432b)가 형성된다.
실시예에서는 전술한 변형예 3에 따른 도 8의 (B)에 도시하는 3개의 노즐(304a, 304b, 404c)을 이용하고, 보트(217)에 다단으로 적층된 웨이퍼(200)에 대하여 각각 가스를 공급했다. 노즐(304a, 404c)로부터 공급하는 N2 가스의 유량을 각각 500sccm로 설정하고, 노즐(304b)로부터 공급하는 HCDS 가스의 유량을 480sccm로 설정했다.
도 9의 (A)는 도 8의 (A)에 도시하는 비교예에 따른 노즐을 이용한 경우의 처리로(202) 내의 Si 원료의 농도 분포를 도시하는 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이며, 도 9의 (B)는 도 9의 (A)의 제품 웨이퍼의 면내 면간 막 두께 분포를 도시하는 도면이다. 도 10의 (A)는 도 8의 (B)에 도시하는 실시예에 따른 노즐을 이용한 경우의 처리로(202) 내의 Si 원료의 농도 분포를 도시하는 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이며, 도 10의 (B)는 도 10의 (A)의 제품 웨이퍼의 면내 면간 막 두께 분포를 도시하는 도면이다. 도 9의 (B) 및 도 10의 (B)의 종축은 Si 원료의 분압[Pa]을 나타낸다. 도 9의 (B) 및 도 10의 (B)의 횡축은 보트(217)에 재치되는 제품 웨이퍼의 웨이퍼 번호를 나타낸다.
도 9의 (A)에 도시되는 바와 같이 비교예에 따른 노즐을 이용한 경우에는, 원료 가스를 공급하는 노즐(404b)의 측면에 상방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에도 개구부(432b)가 형성되기 때문에, 보트(217) 상으로부터 아래까지 균일하게 원료 가스가 공급된다. 하지만 더미 웨이퍼 지지 영역에 지지되는 더미 웨이퍼는 평탄 웨이퍼이며, 패턴이 형성된 제품 웨이퍼는 표면적이 큰 구조 웨이퍼이므로 원료 가스의 소비량이 다르다. 이로 인해 처리실(201) 내에 존재하는 Si 원료의 농도(분압)는, 상방 및 하방 더미 웨이퍼 지지 영역과 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에서 차이가 발생한다. 상방 및 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서는 남은 가스가 많기 때문에 공간의 원료 농도가 높아지고, 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에서는 원료 농도가 낮아진다. 처리실(201) 내에서 농도 차이가 발생하면 농도 확산에 의해 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에서도 각각 상방 및 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에 가까운 영역과 상방 및 하방 더미 웨이퍼 지지 영역으로부터 먼 영역에서 농도 차이가 발생한다. 그렇기 때문에 프로덕트 웨이퍼에 성막되는 막의 균일성이 악화된다.
또한 도 9의 (B)에 도시되는 바와 같이 비교예에 따른 노즐을 이용한 경우에는 웨이퍼 면내에서 에지 주변과 중앙에서 공급되는 Si 원료의 분압에 차이가 있는 것에 대하여, 도 10의 (B)에 도시되는 바와 같이 본 실시예에 따른 노즐을 이용한 경우에는 웨이퍼의 면내 균일성이 양호한 것을 확인할 수 있다.
또한 도 9의 (B)에 도시되는 바와 같이 비교예에 따른 노즐을 이용한 경우에는 보트(217)의 높이 방향으로 적층된 웨이퍼의 위치에 의해서도 공급되는 Si 원료의 분압에 차이가 있는 것에 대하여, 도 10의 (B)에 도시되는 바와 같이 본 실시예에 따른 노즐을 이용한 경우에는 웨이퍼의 면간 균일성이 양호한 것을 확인할 수 있다. 즉 본 실시예에 따르면, 제품 웨이퍼에 공급되는 Si 원료 농도의 균일성이 개선된다.
즉 본 실시예에 따른 노즐을 이용한 경우에는, 비교예에 따른 노즐을 이용한 경우와 비교하여 보트(217)에 적층된 웨이퍼의 높이 방향에 대하여 Si 원료의 농도가 균일화되는 것을 확인할 수 있다. 특히 보트(217)의 상방측과 하방측의 Si의 농도를 낮출 수 있고, 면간 균일성이 개선되는 것을 확인할 수 있다.
도 11은 비교예에 따른 노즐과 실시예에 따른 노즐을 각각 이용하여 제품 웨이퍼에 SiN막을 형성한 경우의 막 두께 면내 균일성을 비교하여 도시한 도면이며, 도 12는 비교예에 따른 노즐과 실시예에 따른 노즐을 각각 이용하여 제품 웨이퍼에 SiN막을 형성한 경우의 면간 균일성을 비교하여 도시한 도면이다. 도 11의 종축은 웨이퍼 위치를 나타낸다. 도 11의 횡축은 제품 웨이퍼에 형성된 SiN막의 면내 균일성[%]을 나타낸다. 도 12의 종축은 웨이퍼 위치를 나타낸다. 도 12의 횡축은 제품 웨이퍼에 형성된 SiN막의 막 두께[Å]를 나타낸다.
도 11에 도시되는 바와 같이 비교예에 따른 노즐을 이용하여 형성된 막의 면내 균일성은 보트(217)의 중앙 위치에서 4.5% 정도인 것에 대하여, 보트(217)의 하방 위치에서는 7.5% 정도, 보트(217)의 상방 위치에서 9.2% 정도로 웨이퍼의 높이 위치에 의해 크게 달랐다. 이에 대하여 실시예에 따른 노즐을 이용하여 형성된 막의 면내 균일성은 4% 정도로, 보트(217)의 높이 방향에서도 거의 차이가 없었다.
또한 도 12에 도시되는 바와 같이 비교예에 따른 노즐을 이용하여 형성된 막의 면간 균일성은 7% 정도인 것에 대하여, 실시예에 따른 노즐을 이용하여 형성된 막의 면간 균일성이 2% 정도로서 면간 균일성도 양호한 것이 확인되었다.
즉 비교예에 따른 노즐을 이용한 경우와 비교하여 본 실시예에 따른 노즐을 이용한 경우에는, 보트(217)의 높이 방향에서의 상방으로부터 하방에서 제품 웨이퍼의 막 두께의 면내 면간 균일성이 양호하고, 보트(217)에 다단으로 적층된 제품 웨이퍼의 상방으로부터 하방까지 균일한 막 두께를 얻을 수 있었다.
200: 웨이퍼(기판)
217: 보트(기판 보지구)
304a, 404a: 노즐(제1 가스 공급부)
304b: 노즐(제2 가스 공급부)
304c, 404c: 노즐(제3 가스 공급부)
232a, 232b, 232c: 가스 공급공
332b: 개구부

Claims (17)

  1. 패턴이 형성된 복수의 프로덕트 웨이퍼를 배열한 상태에서 지지하는 프로덕트 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 상방측(上方側)에서 더미 웨이퍼를 지지 가능한 상방 더미 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 하방측(下方側)에서 더미 웨이퍼를 지지 가능한 하방 더미 웨이퍼 지지 영역을 포함하는 기판 보지구;
    상기 기판 보지구를 수용하는 처리실;
    상기 처리실의 내부에 가스 공급을 수행하는 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부 및 제3 가스 공급부; 및
    상기 처리실의 분위기를 배기하는 배기부를 구비하고,
    상기 제1 가스 공급부, 상기 제2 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부는 상기 제1 가스 공급부, 상기 제2 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 순서대로 상기 처리실의 외주 부근에 배열되어 배치되고, 상기 처리실의 하단 부근에서 상기 처리실의 밖에 설치된 제1 가스 공급계, 제2 가스 공급계 및 제3 가스 공급계에 각각 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상기 제1 가스 공급계 및 상기 제3 가스 공급계는 퍼지 가스 또는 불활성 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급계는 열분해성의 원료 가스를 공급하고,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부는 각각 상기 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 연장되고, 복수의 가스 공급공이 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고,
    상기 복수의 가스 공급공 중 상기 노즐의 가장 상방에 형성된 가스 공급공의 상단이, 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치되는 것과 함께, 상기 노즐의 가장 하방에 형성된 가스 공급공의 하단이, 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치되고,
    상기 제2 가스 공급부는, 상기 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 연장되고, 복수의 가스 공급공 또는 슬릿 형상의 개구부(開口部)로부터 이루어지는 가스 공급구가 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고,
    상기 가스 공급구는 적어도 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역을 향해서 개구하는 기판 처리 장치.
  2. 패턴이 형성된 복수의 프로덕트 웨이퍼를 배열한 상태에서 지지하는 프로덕트 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 상방측에서 더미 웨이퍼를 지지 가능한 상방 더미 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 하방측에서 더미 웨이퍼를 지지 가능한 하방 더미 웨이퍼 지지 영역을 포함하는 기판 보지구;
    상기 기판 보지구를 수용하는 처리실;
    상기 처리실의 내부에 가스 공급을 수행하는 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부 및 제3 가스 공급부; 및
    상기 처리실의 분위기를 배기하는 배기부를 구비하고,
    상기 제1 가스 공급부, 상기 제2 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부는 상기 제1 가스 공급부, 상기 제2 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 순서대로 상기 처리실의 외주 부근에 배열되어 배치되고, 상기 처리실의 하단 부근에서 상기 처리실의 밖에 설치된 제1 가스 공급계, 제2 가스 공급계 및 제3 가스 공급계에 각각 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상기 제1 가스 공급계 및 상기 제3 가스 공급계는 퍼지 가스 또는 불활성 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급계는 원료 가스를 공급하고,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부는 각각 상기 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 연장되고, 복수의 가스 공급공이 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고,
    상기 제2 가스 공급부는, 상기 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 연장되고, 복수의 공급공 또는 슬릿 형상의 개구부로부터 이루어지는 가스 공급구가 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 일방(一方)의 상기 노즐은, 상기 복수의 가스 공급공으로서, 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치된 가스 공급구와, 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치된 가스 공급구를 포함하고,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 일방의 상기 노즐은, 하단이 상기 제1 가스 공급계 또는 상기 제3 가스 공급계에 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되는 상승관과, 상기 상승관의 상단과 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상기 상승관에 평행으로 형성되는 하강관을 포함하여 구성되고, 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에 대하여 상기 상승관과 상기 하강관의 양방에 상기 가스 공급공이 형성되는 것과 함께, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에 대하여 상기 하강관에만 상기 가스 공급공이 형성되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 일방은, 상기 노즐이 하단이 상기 제1 가스 공급계 또는 상기 제3 가스 공급계에 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되는 상승관과, 상기 상승관의 상단과 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상기 상승관에 평행으로 형성되는 하강관을 포함하여 구성되는 것과 함께, 상기 가스 공급공은 적어도 상기 하강관에 형성되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 일방은, 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에 배치되는 상기 복수의 가스 공급공의 길이 방향으로 평균화한 실질적인 개구 면적이, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에 배치되는 상기 복수의 가스 공급공의 길이 방향으로 평균화한 실질적인 개구 면적에 비해 커지도록 형성되는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 일방은 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에 대하여 상기 상승관과 상기 하강관의 양방에 상기 가스 공급공이 형성되는 것과 함께, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에 대하여 상기 하강관에만 상기 가스 공급공이 형성되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 가스 공급부가 포함하는 상기 가스 공급구는 그 상단이 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼보다 낮은 위치에 배치되는 것과 함께, 그 하단이 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼보다 높은 위치에 배치된 기판 처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 1개가 퍼지 가스 또는 불활성 가스를 공급하는 것과 동시에 상기 제2 가스 공급부는 상기 제2 가스 공급계로부터 원료 가스를 상기 프로덕트 웨이퍼 및 상기 더미 웨이퍼에 공급하고,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 1개는, 대응하는 가스 공급부에 상기 제2 가스 공급계가 공급하는 원료 가스보다 열분해 또는 활성화하기 어려운 별도의 원료 가스를 더 공급 가능하도록 구성되고, 상기 제2 가스 공급부가 상기 제2 가스 공급계로부터의 원료 가스를 공급하지 않을 때, 상기 대응하는 가스 공급부는 상기 별도의 원료 가스를 상기 프로덕트 웨이퍼 및 상기 더미 웨이퍼에 공급하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부가 포함하는 상기 복수의 가스 공급공은, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 프로덕트 웨이퍼와 상기 상방 및 하방 더미 웨이퍼 지지 영역의 더미 웨이퍼의 각각에 대응하여 개별로 설치된 개구인 기판 처리 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부가 포함하는 상기 복수의 가스 공급공은, 복수의 상기 프로덕트 웨이퍼 또는 상기 더미 웨이퍼에 걸쳐서 개구되는 복수의 세로로 긴 슬릿인 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 상기 노즐은 길이 방향으로 평균화된 개구 폭이 관의 유로 단면적의 제곱근의 1% 이하인 개구를 포함하고, 상기 제2 가스 공급부의 상기 노즐은 상기 개구 폭이 상기 제곱근의 3% 이상인 개구를 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 처리실은 수용 가능한 최대의 상기 프로덕트 웨이퍼의 지름의 104% 내지 108%의 내경의 원통으로 구성되고, 상기 제1 가스 공급부, 상기 제2 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 상기 노즐은 처리실의 측부의 일부가 외측에 돌출되어 형성된 공급 영역 내에 각각 격리된 상태에서 수용되는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 원통의 측벽의 일부이며 상기 공급 영역 내와 상기 처리실 내 사이의 경계를 구성하는 경계벽을 더 구비하고,
    상기 경계벽에는 가스를 상기 원통 내에 공급하는 주방향(周方向)으로 긴 가스 공급 슬릿이 상기 제1 가스 공급부, 상기 제2 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 상기 노즐에 대응하도록 원주 방향으로 3개 배열되고, 또한 상기 프로덕트 웨이퍼 및 더미 웨이퍼에 대응하도록 복수의 개구로 하여 높이 방향으로 상기 프로덕트 웨이퍼 및 더미 웨이퍼의 합계와 동수 개 배열되는 형태로 격자 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부가 포함하는 상기 복수의 가스 공급공은 상기 가스 공급 슬릿과 각각 마주 보는 위치에 형성된 기판 처리 장치.
  14. 패턴이 형성된 복수의 프로덕트 웨이퍼를 배열한 상태에서 지지하는 프로덕트 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 상방측에서 더미 웨이퍼를 지지하는 상방 더미 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 하방측에서 더미 웨이퍼를 지지하는 하방 더미 웨이퍼 지지 영역을 포함하는 기판 보지구에 대하여, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에 복수의 프로덕트 웨이퍼를 탑재하는 것과 함께 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역의 각각에 더미 웨이퍼를 탑재하는 공정;
    상기 프로덕트 웨이퍼 및 상기 더미 웨이퍼를 탑재한 상기 기판 보지구를, 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부 및 제3 가스 공급부가 상기 제1 가스 공급부, 상기 제2 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 순서대로 외주 부근에 배열되어 배치된 처리실에 반입하는 공정;
    상기 처리실의 하단 부근에서 상기 처리실의 밖에 설치된 제1 가스 공급계 및 제3 가스 공급계에 각각 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상기 처리실에 수용된 상기 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 연장되고, 복수의 가스 공급공이 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고, 상기 복수의 가스 공급공 중 상기 노즐의 가장 상방에 형성된 가스 공급공의 상단이, 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치되는 것과 함께, 상기 노즐의 가장 하방에 형성된 가스 공급공의 하단이, 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치되는 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 1개로부터 퍼지 가스 또는 불활성 가스를 상기 기판 보지구에 공급하는 공정; 및
    상기 처리실의 하단 부근에서 상기 처리실의 밖에 설치된 제2 가스 공급계에 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상기 처리실에 수용된 상기 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 1개만 연장되고, 복수의 가스 공급공 또는 슬릿 형상의 개구부로부터 이루어지는 가스 공급구가 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고, 상기 가스 공급구의 상단이, 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼보다 낮은 위치에 배치되는 것과 함께, 상기 가스 공급구의 하단이, 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼보다 높은 위치에 배치된 상기 제2 가스 공급부로부터 열분해성의 원료 가스를 상기 기판 보지구에 공급하여 상기 프로덕트 웨이퍼를 처리하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 패턴이 형성된 복수의 프로덕트 웨이퍼를 배열한 상태에서 지지하는 프로덕트 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 상방측에서 더미 웨이퍼를 지지하는 상방 더미 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 하방측에서 더미 웨이퍼를 지지하는 하방 더미 웨이퍼 지지 영역을 포함하는 기판 보지구에 대하여, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에 복수의 프로덕트 웨이퍼를 탑재하는 것과 함께 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역의 각각에 더미 웨이퍼를 탑재하는 단계;
    상기 프로덕트 웨이퍼 및 상기 더미 웨이퍼를 탑재한 상기 기판 보지구를, 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부 및 제3 가스 공급부가 상기 제1 가스 공급부, 상기 제2 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 순서대로 외주 부근에 배열되어 배치된 처리실에 반입하는 단계;
    상기 처리실의 하단 부근에서 상기 처리실의 밖에 설치된 제1 가스 공급계 및 제3 가스 공급계에 각각 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상기 처리실에 수용된 상기 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 연장되고, 복수의 가스 공급공이 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고, 상기 복수의 가스 공급공 중 상기 노즐의 가장 상방에 형성된 가스 공급공의 상단이, 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치되는 것과 함께, 상기 노즐의 가장 하방에 형성된 가스 공급공의 하단이, 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치되는 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 1개로부터 퍼지 가스 또는 불활성 가스를 상기 기판 보지구에 공급하는 단계; 및
    상기 처리실의 하단 부근에서 상기 처리실의 밖에 설치된 제2 가스 공급계에 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상기 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 1개만 연장되고, 복수의 가스 공급공 또는 슬릿 형상의 개구부로부터 이루어지는 가스 공급구가 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고, 상기 가스 공급구의 상단이, 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼보다 낮은 위치에 배치되는 것과 함께, 상기 가스 공급구의 하단이, 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼보다 높은 위치에 배치된 상기 제2 가스 공급부로부터 열분해성의 원료 가스를 상기 기판 보지구에 공급하여 상기 프로덕트 웨이퍼를 처리하는 단계
    를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 기록 매체에 저장된 프로그램.
  16. 패턴이 형성된 복수의 프로덕트 웨이퍼를 배열한 상태에서 지지하는 프로덕트 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 상방측에서 더미 웨이퍼를 지지하는 상방 더미 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 하방측에서 더미 웨이퍼를 지지하는 하방 더미 웨이퍼 지지 영역을 포함하는 기판 보지구에 대하여, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에 복수의 프로덕트 웨이퍼를 탑재하는 것과 함께 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역의 각각에 더미 웨이퍼를 탑재하는 공정;
    상기 프로덕트 웨이퍼 및 상기 더미 웨이퍼를 탑재한 상기 기판 보지구를, 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부 및 제3 가스 공급부가 상기 제1 가스 공급부, 상기 제2 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 순서대로 외주 부근에 배열되어 배치된 처리실에 반입하는 공정;
    상기 처리실의 하단 부근에서 상기 처리실의 밖에 설치된 제1 가스 공급계 및 제3 가스 공급계에 각각 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상기 처리실에 수용된 상기 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 연장되고, 복수의 가스 공급공이 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 일방의 상기 노즐은, 상기 복수의 가스 공급공으로서, 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치된 가스 공급구와, 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치된 가스 공급구를 포함하고, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 일방의 상기 노즐은, 하단이 상기 제1 가스 공급계 또는 상기 제3 가스 공급계에 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되는 상승관과, 상기 상승관의 상단과 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상기 상승관에 평행으로 형성되는 하강관을 포함하여 구성되고, 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에 대하여 상기 상승관과 상기 하강관의 양방에 상기 가스 공급공이 형성되는 것과 함께, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에 대하여 상기 하강관에만 상기 가스 공급공이 형성되는 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 1개로부터 퍼지 가스 또는 불활성 가스를 상기 기판 보지구에 공급하는 공정; 및
    상기 처리실의 하단 부근에서 상기 처리실의 밖에 설치된 제2 가스 공급계에 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상기 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 연장되고, 복수의 가스 공급공 또는 슬릿 형상의 개구부로부터 이루어지는 가스 공급구가 형성된 관 형상의 노즐을 포함하는 상기 제2 가스 공급부로부터, 원료 가스를 상기 기판 보지구에 공급하여 상기 프로덕트 웨이퍼를 처리하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 패턴이 형성된 복수의 프로덕트 웨이퍼를 배열한 상태에서 지지하는 프로덕트 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 상방측에서 더미 웨이퍼를 지지하는 상방 더미 웨이퍼 지지 영역과, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역의 하방측에서 더미 웨이퍼를 지지하는 하방 더미 웨이퍼 지지 영역을 포함하는 기판 보지구에 대하여, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에 복수의 프로덕트 웨이퍼를 탑재하는 것과 함께 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역의 각각에 더미 웨이퍼를 탑재하는 단계;
    상기 프로덕트 웨이퍼 및 상기 더미 웨이퍼를 탑재한 상기 기판 보지구를, 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부 및 제3 가스 공급부가 상기 제1 가스 공급부, 상기 제2 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 순서대로 외주 부근에 배열되어 배치된 처리실에 반입하는 단계;
    상기 처리실의 하단 부근에서 상기 처리실의 밖에 설치된 제1 가스 공급계 및 제3 가스 공급계에 각각 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상기 처리실에 수용된 상기 기판 보지구에 따라 상하 방향으로 연장되고, 복수의 가스 공급공이 형성된 관 형상의 노즐을 포함하고, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 일방의 상기 노즐은, 상기 복수의 가스 공급공으로서, 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 상방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치된 가스 공급구와, 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에서 지지되는 가장 하방의 더미 웨이퍼에 대응시켜서 배치된 가스 공급구를 포함하고, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 일방의 상기 노즐은 하단이 상기 제1 가스 공급계 또는 상기 제3 가스 공급계에 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되는 상승관과, 상기 상승관의 상단과 유체가 유통 가능한 상태에서 접속되고, 상기 상승관에 평행으로 형성되는 하강관을 포함하여 구성되고, 상기 상방 더미 웨이퍼 지지 영역 및 상기 하방 더미 웨이퍼 지지 영역에 대하여 상기 상승관과 상기 하강관의 양방에 상기 가스 공급공이 형성되는 것과 함께, 상기 프로덕트 웨이퍼 지지 영역에 대하여 상기 하강관에만 상기 가스 공급공이 형성되는 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제3 가스 공급부의 적어도 1개로부터 퍼지 가스 또는 불활성 가스를 상기 기판 보지구에 공급하는 단계; 및
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