KR20060048480A - 종형 ｃｖｄ 장치 및 이를 사용하는 ｃｖｄ 방법 - Google Patents

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Abstract

종형 CVD 장치는 프로세스 챔버 내로 처리 가스를 공급하도록 구성된 공급 시스템 및 장치의 작동을 제어하도록 구성된 제어 섹션을 포함한다. 공급 시스템은 제1 반응 가스를 공급하도록 제1 반응 가스 라인에 연결된 복수의 제1 배출 구멍 및 제2 반응 가스를 공급하도록 제2 반응 가스 라인에 연결된 복수의 제2 배출 구멍을 포함한다. 제1 배출 구멍 및 제2 배출 구멍의 각각의 세트는 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된다. 제어 섹션은 제1 및 제2 반응 가스를 교대로 공급하도록 공급 시스템을 제어하여, 이에 의해 제1 및 제2 반응 가스로부터 유도된 박막을 타겟 기판에 형성한다.
종형 CVD 장치, 프로세스 챔버, 처리 가스, 공급 시스템, 제어 섹션, 배출 구멍, 타겟 기판

Description

종형 ＣＶＤ 장치 및 이를 사용하는 ＣＶＤ 방법{VERTICAL CVD APPARATUS AND CVD METHOD USING THE SAME}
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 CVD 장치를 도시하는 단면도.
도2는 도1에 도시된 장치의 평면도.
도3은 도1에 도시된 장치의 프로세스 챔버의 상측부 및 내부에 형성된 가스 유동을 도시하는 확대도.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 공급 패턴을 도시하는 타이밍 차트.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 CVD 장치의 프로세스 챔버를 도시하는 단면도.
도6은 도5에 도시된 장치의 프로세스 챔버의 상측부 및 내부에 형성된 가스 유동을 도시하는 확대도.
도7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 CVD 장치의 프로세스 챔버를 도시하는 단면도.
도8은 도7에 도시된 장치의 평면도.
도9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 CVD 장치의 프로세스 챔버를 도시하는 단면도.
도10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 CVD 장치를 도시하는 단면도.
도11은 도10에 도시된 장치의 프로세스 챔버의 상측부 및 내부에 형성된 가스 유동을 도시하는 확대도.
도12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 공급 패턴을 도시하는 타이밍 차트.
도13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 CVD 장치의 프로세스 챔버를 도시하는 단면도.
도14는 도13에 도시된 장치의 프로세스 챔버의 상측부 및 내부에 형성된 가스 유동을 도시하는 확대도.
도15는 본 발명의 제7 실시예에 따른 CVD 장치의 프로세스 챔버를 도시하는 단면도.
도16은 도15에 도시된 장치의 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2: CVD 장치
4: 내부관
6: 외부관
8: 프로세스 챔버
10: 간극
12: 가열 수단
16: 가열 커버
18: 매니폴드
20: 웨이퍼 보트
24: 회전 테이블
34: 승강 기구
38: 배기 포트
39: 진공 배기 섹션
40: 가스 공급 섹션
48, 50, 52: 노즐
53: 배출 구멍
60, 62, 64: 가스 통로
72: 불활성 가스 공급 회로
본 발명은 반도체 처리 시스템의 종형 CVD(화학 기상 증착) 장치 및 이를 사용하는 CVD 방법에 관한 것이다. 본원에 사용된 용어 "반도체 처리"는 반도체층, 절연층 및 도전층을 타겟 기판에 미리 정해진 패턴으로 형성함으로써 LCD(액정 디스플레이) 또는 FPD(평면 패널 디스플레이)에 사용되는 반도체 웨이퍼 또는 글래스 기판과 같은 타겟 기판에 반도체 디바이스 또는 반도체 디바이스에 접속되는 배선층, 전극 등을 갖는 구조체를 제조하도록 수행되는 다양한 종류의 프로세스를 포함 한다.
반도체 디바이스를 제조하기 위해, CVD 프로세스 및 패턴 에칭 프로세스가 반도체 웨이퍼에 반복적으로 적용된다. 반도체 디바이스는 더욱 더 고도로 소형화 및 집적화되고 있기 때문에, CVD 프로세스에 대한 요구가 더 엄격해지고 있다. 예를 들면, 커패시터 절연막 및 게이트 절연막과 같은 매우 얇은 절연막이 더욱 얇아지고 더욱 절연성이 있도록 요구되고 있다.
CVD 프로세스와 관련하여, 소위 ALD(원자층 증착)이 형성될 막의 품질을 향상시키기 위한 기술로서 공지되어 있다. ALD는 두 개의 단계, 즉 반응 가스 중 하나를 웨이퍼 상에 흡수시키는 단계 및 반응 가스 중 다른 하나를 흡수된 반응 가스에 작용시키는 단계를 반복하도록 두 개 이상의 반응 가스를 펄스식으로 교대로 공급함으로써 수행된다. 그 결과, 각각의 단계-사이클에 의해 형성된 얇은 층이 적층되고, 이에 의해 미리 정해진 두께를 갖는 막이 형성된다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에서, 반도체 처리 장치가 반도체 웨이퍼와 같은 타겟 기판에 프로세스를 수행하기 위해 사용된다. 다수의 웨이퍼를 동시에 열처리하기 위한 종형 열처리 장치가 이 종류의 처리 장치로서 공지되어 있다. 일반적으로, 종형 열처리 장치는 웨이퍼를 수납하도록 구성된 기밀 종형 처리 챔버(반응관)를 포함한다. 반입 포트가 프로세스 챔버의 저부에 형성되고 엘리베이터에 의해 상하로 이동하는 덮개에 의해 선택적으로 개폐된다.
프로세스 챔버에서, 웨이퍼는 웨이퍼 보트라 칭하는 홀더에 일정 간격으로 적층되고, 이들은 수평 상태로 배치된다. 웨이퍼가 상부에 보유되는 웨이퍼 보트 는 덮개 상에 배치되고 엘리베이터에 의해 반입 포트를 통해 프로세스 챔버로 반입 및 반출된다.
미국 특허 제6,585,823 B1호에는 ALD형의 CVD 프로세스를 수행하도록 배열된 종형 열처리 장치의 예가 개시되어 있다. 이 공보에 개시된 장치는 내부관 및 외부관으로 형성된 2중관 구조를 갖는 프로세스 챔버를 포함한다. 두 개의 반응 가스가 내부관의 저부로부터 교대로 공급되고, 적층된 웨이퍼 사이의 간극을 통과하고 이어서 내부관의 상부로부터 배기 통로로 유입된다.
일본 특허 공개 제2003-45864호 및 제2003-297818호에는 ALD형의 CVD 프로세스를 수행하도록 배열된 종형 열처리 장치의 다른 예가 개시되어 있다. 이들 공보에 개시된 장치는 두 개의 반응 가스에 공통인 버퍼 챔버가 배치되어 종방향으로 연장되는 단일관 구조를 갖는 프로세스 챔버를 포함한다. 버퍼 챔버는 적층된 웨이퍼의 실질적으로 전체 종방향 길이에 걸쳐 배열되어 그 상부에 형성된 배출 구멍을 구비한다. 두 개의 반응 가스는 버퍼 챔버 내로 교대로 공급되고 배출 구멍을 통해 웨이퍼를 향해 유출된다.
이하에 설명되는 바와 같이, 본 발명자는 웨이퍼 상에 형성된 막이 막의 품질 및 두께와 같은 특성의 견지에서 기판간 균일성(웨이퍼 사이의 균일성)이 양호하지 않고 반응 가스의 교환이 비효율적이며 따라서 낮은 생산성을 초래하는 점에서 상기 종래의 장치의 문제점을 발견하였다. 따라서, 본 발명의 목적은 이들 문제의 적어도 하나를 해결할 수 있는 반도체 처리 시스템용 종형 CVD 장치 및 이를 사용하는 CVD 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 복수의 타겟 기판 모두에 CVD 프로세스를 수행하기 위한 종형 CVD 장치가 제공되고, 상기 장치는,
타겟 기판을 수납하도록 구성된 기밀 프로세스 챔버와,
프로세스 챔버 내에 소정 간격으로 적층된 타겟 기판을 보유하도록 구성된 홀더와,
프로세스 챔버 내의 분위기를 가열하도록 구성된 히터와,
프로세스 챔버를 배기하도록 구성된 배기 시스템과,
프로세스 챔버 내로 처리 가스를 공급하도록 구성된 공급 시스템과,
제1 및 제2 단계를 복수회 반복 실행하여, 이에 의해 제1 및 제2 반응 가스로부터 유도된 박막을 타겟 기판에 형성하기 위해 장치의 작동을 제어하도록 구성된 제어 섹션을 포함하고,
공급 시스템은 제1 반응 가스를 공급하도록 제1 반응 가스 라인에 연결된 복수의 제1 배출 구멍 및 제2 반응 가스를 공급하도록 제2 반응 가스 라인에 연결된 복수의 제2 배출 구멍을 포함하고, 제1 배출 구멍 및 제2 배출 구멍의 각각의 세트는 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열되고,
제1 단계는 타겟 기판의 표면 상에 하나의 가스가 흡수되도록 다른 가스는 중단시키면서 제1 및 제2 반응 가스 중 하나를 공급함으로써 수행되고, 제2 단계는 타겟 기판의 표면 상에 흡수된 하나의 가스에 다른 가스가 작용하도록 하나의 가스 는 중단시키면서 다른 가스를 공급함으로써 수행된다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 복수의 타겟 기판 모두에 CVD 프로세스를 수행하기 위한 종형 CVD 장치가 제공되고, 상기 장치는,
타겟 기판을 수납하도록 구성된 기밀 프로세스 챔버와,
프로세스 챔버 내에 소정 간격으로 적층된 타겟 기판을 보유하도록 구성된 홀더와,
프로세스 챔버 내의 분위기를 가열하도록 구성된 히터와,
프로세스 챔버를 배기하도록 구성된 배기 시스템과,
프로세스 챔버 내로 처리 가스를 공급하도록 구성된 공급 시스템과,
제1 및 제2 단계를 복수회 반복 실행하여, 이에 의해 제1 및 제2 반응 가스로부터 유도된 박막을 타겟 기판에 형성하기 위해 장치의 작동을 제어하도록 구성된 제어 섹션을 포함하고,
공급 시스템은 제1 반응 가스를 공급하도록 제1 반응 가스 라인에 연결된 제1 배출 구멍 및 제2 반응 가스를 공급하도록 제2 반응 가스 라인에 연결된 복수의 제2 배출 구멍을 포함하고, 제1 배출 구멍은 프로세스 챔버의 실질적인 저부에 배치되고, 제2 배출 구멍은 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열되고,
제1 단계는 타겟 기판의 표면 상에 하나의 가스가 흡수되도록 다른 가스는 중단시키면서 제1 및 제2 반응 가스 중 하나를 공급함으로써 수행되고, 제2 단계는 타겟 기판의 표면 상에 흡수된 하나의 가스에 다른 가스가 작용하도록 하나의 가스는 중단시키면서 다른 가스를 공급함으로써 수행된다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 타겟 기판을 수납하도록 구성된 기밀 프로세스 챔버와, 프로세스 챔버 내에 소정 간격으로 적층된 타겟 기판을 보유하도록 구성된 홀더와, 프로세스 챔버 내의 분위기를 가열하도록 구성된 히터와, 프로세스 챔버를 배기하도록 구성된 배기 시스템과, 프로세스 챔버 내로 처리 가스를 공급하도록 구성된 공급 시스템을 포함하는 종형 CVD 장치에서 복수의 타겟 기판 모두에 CVD 프로세스를 수행하기 위한 CVD 방법이 제공되고, 상기 방법은,
타겟 기판의 표면에 하나의 가스가 흡수되도록 다른 가스는 중단시키면서 제1 및 제2 반응 가스 중 하나의 가스를 공급하는 제1 단계와,
타겟 기판의 표면에 흡수된 하나의 가스에 다른 가스가 작용하도록 하나의 가스는 중단시키면서 다른 가스를 공급하는 제2 단계를 포함하고,
제1 및 제2 단계는 복수회 반복 실행되어, 이에 의해 타겟 기판에 제1 및 제2 반응 가스로부터 유도된 박막을 형성하고,
제1 반응 가스는 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된 복수의 제1 배출 구멍으로부터 공급되고, 제2 반응 가스는 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된 복수의 제2 배출 구멍으로부터 공급된다.
본 발명의 제4 태양에 따르면, 타겟 기판을 수납하도록 구성된 기밀 프로세스 챔버와, 프로세스 챔버 내에 소정 간격으로 적층된 타겟 기판을 보유하도록 구성된 홀더와, 프로세스 챔버 내의 분위기를 가열하도록 구성된 히터와, 프로세스 챔버를 배기하도록 구성된 배기 시스템과, 프로세스 챔버 내로 처리 가스를 공급하도록 구성된 공급 시스템을 포함하는 종형 CVD 장치에서 복수의 타겟 기판 모두에 CVD 프로세스를 수행하기 위한 CVD 방법이 제공되고, 상기 방법은,
타겟 기판의 표면에 하나의 가스가 흡수되도록 다른 가스는 중단시키면서 제1 및 제2 반응 가스 중 하나의 가스를 공급하는 제1 단계와,
타겟 기판의 표면에 흡수된 하나의 가스에 다른 가스가 작용하도록 하나의 가스는 중단시키면서 다른 가스를 공급하는 제2 단계를 포함하고,
제1 및 제2 단계는 복수회 반복 실행되어, 이에 의해 타겟 기판에 제1 및 제2 반응 가스로부터 유도된 박막을 형성하고,
제1 반응 가스는 프로세스 챔버의 실질적인 저부에 배치된 제1 배출 구멍으로부터 공급되고, 제2 반응 가스는 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된 복수의 제2 배출 구멍으로부터 공급된다.
본 발명의 부가의 목적 및 장점은 이어지는 상세한 설명에 설명되고 부분적으로는 설명으로부터 명백해질 것이며, 또는 본 발명의 실시에 의해 습득될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 이하에 특히 지적되는 수단 및 조합에 의해 실현되고 얻어질 수 있을 것이다.
본 명세서의 부분을 구성하고 이에 합체된 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고, 상기의 일반적인 설명 및 이하의 바람직한 실시예의 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 작용을 한다.
본 발명을 전개하는 과정에서, 본 발명자는 ALD형의 CVD 프로세스를 수행하도록 배열된 종형 열처리 장치에서의 문제점의 발생을 연구하였다. 그 결과, 본 발명자는 이하에 제공된 결과에 도달했다.
미국 특허 제6,585,823 B1호에 개시된 장치의 경우, 반응 가스가 공급되는 측(저부측)에 근접한 웨이퍼가 다량의 흡수된 처리 가스 분자에 제공되는 경향이 있지만, 이는 처리 조건(온도, 가스 유량, 압력, 시간 등)에 의존한다. 따라서, 웨이퍼 상에 형성된 막의 품질 및 두께는 수직 방향에서 웨이퍼의 위치에 의존한다(즉, 기판간 균일성이 낮다). 더욱이, 반응 가스는 웨이퍼 사이에서 정체하는 경향이 있고, 따라서 반응 가스의 교환이 비효율적이다. 그 결과, 반응 가스의 공급 펄스 사이의 퍼징이 긴 시간을 소요하고, 이는 낮은 생산성을 초래한다. 일본 특허 공개 제2003-45864호 및 제2003-297818호에 개시된 장치의 경우, 반응 가스는 두 개의 반응 가스가 교대로 공급되는 공통의 버퍼 챔버에 잔류하는 경향이 있다. 그 결과, 반응 부산물이 버퍼 챔버에 적층되거나, 배출 구멍을 부분적으로 폐색하는 경향이 있고, 이는 가스 공급이 설계된 바와 같이 발생하는 것을 방해한다. 이 문제점을 해결하기 위해, 반응 가스의 공급 펄스 사이의 퍼지 시간을 증가시킬 필요가 있고, 이는 낮은 생산성을 초래한다.
상술한 결과에 기초하여 성취된 본 발명의 실시예는 이제 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 이하의 설명에서, 실질적으로 동일한 기능 및 배열을 갖는 구성 요소는 동일한 도면 부호로 나타내고 반복적인 설명은 필요할 때만 제공될 것이다.
<제1 실시예>
도1은 본 발명의 제1 실시예에 다른 CVD 장치를 도시하는 단면도이다. 도2는 도1에 도시된 장치의 평면도이다. 도3은 도1에 도시된 장치의 프로세스 챔버의 상측부 및 내부에 형성된 가스 유동을 도시하는 확대도이다. 이 CVD 장치(2)는 실리콘 질화물막을 형성하기 위해 본질적으로 실란족 가스(실린 소스 가스)로 이루어진 제1 가스, 본질적으로 질화물 가스로 이루어진 제2 가스 및 탄화수소 가스로 이루어진 제3 가스를 교대로 공급하도록 배열된다. 예를 들면, 디클로로실란(DCS: SiH2Cl2) 및 NH3 가스가 실리콘 질화물막을 증착하는데 사용되는 경우, 탄화수소 가스가 탄소 성분이 막 내에 함유되도록 공급된다.
도1에 도시된 바와 같이, CVD 장치(2)는 석영으로 제조된 원통형 내부관(4) 및 석영으로 제조되고 그 사이에 미리 정해진 간극(10)을 갖고 내부관(4)과 동심으로 배치된 외부관(6)으로 형성되는 2중관 구조를 갖는 프로세스 챔버(8)를 포함한다. 프로세스 챔버(8)는 히터 또는 가열 수단(12) 및 단열기(14)를 구비하는 가열 커버(16)에 의해 둘러싸인다. 가열 수단(12)은 단열기(14)의 전체 내부면에 걸쳐 배치된다. 본 실시예에서, 프로세스 챔버(8)의 내부관(4)은 약 240mm의 내경 및 약 1300mm의 높이를 갖는다. 프로세스 챔버(8)는 약 110 리터의 체적을 갖는다.
프로세스 챔버(8)의 저부는 예를 들면 스테인레스강으로 제조된 원통형 매니폴드(18)에 의해 지지된다. 링형 지지 플레이트(18A)가 매니폴드(18)의 내부벽으로부터 내향으로 연장되고 내부관(4)의 저부를 지지한다. 다수의 타겟 기판 또는 반도체 웨이퍼(W)가 석영으로 제조된 웨이퍼 보트(20)에 적층된다. 웨이퍼 보트(20)는 매니폴드(18)의 저부를 통해 프로세스 챔버(8)로 반입 및 반출된다. 본 실시예에서, 웨이퍼 보트(20)는 예를 들면 수직 방향으로 실질적으로 규칙적인 간격으로 200mm의 직경을 갖는 100 내지 150개의 제품 웨이퍼를 지지할 수 있다. 반입되는 웨이퍼(W)의 크기 및 웨이퍼(W)의 수는 본 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 300mm의 직경을 갖는 웨이퍼가 처리될 수도 있다.
웨이퍼 보트(20)는 석영으로 제조된 단열 실린더(22)를 통해 회전 테이블(24) 상에 배치된다. 회전 테이블(24)은 매니폴드(18)의 저부를 개폐하기 위해 사용되는 덮개(26)를 관통하는 회전 샤프트(28)에 의해 지지된다. 회전 샤프트(28)가 관통하는 리드(26)의 부분은, 회전 샤프트(28)가 기밀 밀봉 상태로 회전식으로 지지되도록 예를 들면 자성 유체 밀봉부(30)를 구비한다. O링과 같은 밀봉 부재(32)가 덮개(26)의 주연부와 매니폴드(18)의 저부 사이에 개재되어, 프로세스 챔버(8)의 내부가 밀봉 유지될 수 있다.
회전 샤프트(28)는 보트 엘리베이터와 같은 승강 기구(34)에 의해 지지된 아암(36)의 말단부에 부착된다. 승강 기구(34)는 웨이퍼 보트(20)와 덮개(26)를 일 체로 상승 및 하강시킨다. 배기 포트(38)가 내부관(4)과 외부관(6) 사이의 간극(10)의 저부를 통해 프로세스 챔버(8) 내의 분위기를 배기하도록 매니폴드(18)의 측에 형성된다 배기 포트(38)는 진공 펌프 등을 포함하는 진공 배기 섹션(39)에 연결된다.
가스 공급 섹션(40)은 미리 정해진 처리 가스를 내부관(4) 내에 공급하도록 매니폴드(18)의 측에 연결된다. 더 구체적으로는, 가스 공급 섹션(40)은 실란족 가스 공급 회로(42), 질화물 가스 공급 회로(44) 및 탄화수소 가스 공급 회로(46)를 포함한다. 가스 공급 회로(42, 44, 46)는 각각 수평 방향으로 나란히 매니폴드(18)의 측벽을 관통하는 가스 노즐(48, 50, 52)을 포함한다. 그러나, 편의상, 도1은 이들이 종방향으로 나란히 매니폴드(18)의 측벽을 관통하는 상태의 가스 노즐(48, 50, 52)을 도시한다.
각각의 가스 노즐(48, 50, 52)은 프로세스 챔버(8)의 저부에 직각형 회전부를 형성하고 웨이퍼 보트(20)를 따라 최상부 위치로 수직으로 연장한다. 가스 노즐(48, 50, 52)은 수평 방향으로 매니폴드(18)의 측벽을 관통하기 때문에, 이들의 수직부는 또한 도2에 도시된 바와 같이 웨이퍼 보트(20) 둘레로 나란히 배열된다. 각각의 가스 노즐(48, 50, 52)의 수직부는 도3에 도시된 바와 같이 처리 가스를 공급하기 위해 상부에 형성된 다수의 배출 구멍(53)을 구비한다. 배출 구멍(53)은 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열되므로, 이들은 적층된 웨이퍼(W)의 실질적으로 전체 수직 길이에 걸쳐 분포된다.
가스 노즐(48, 50, 52)은 질량 유량 제어기와 같은 유량 제어기(54, 56, 58) 및 절환 밸브(55, 57, 59)를 구비하는 가스 통로(60, 62, 64)에 각각 연결된다. 가스 통로(60, 62, 64)는 실란족 가스, 질화물 가스 및 탄화수소 가스를 제어된 유량으로 각각 공급하도록 배열된다. 예를 들면, 실란족 가스는 DCS 가스이고, 질화물 가스는 NH3 가스이고, 탄화수소 가스는 에틸렌(C2H4) 가스이다.
가스 공급 섹션(40)은 또한 불활성 가스(캐리어 가스 또는 퍼지 가스로서 사용됨)를 공급하기 위한 불활성 가스 공급 회로(72)를 포함한다. 불활성 가스 회로(72)는 가스 통로(60, 62, 64)에 각각 연결된 불활성 가스 라인(76a, 76b, 76c)을 포함한다. 불활성 가스 라인(76a, 76b, 76c)은 질량 유량 제어기와 같은 유량 제어기(74a, 74b, 74c) 및 절환 밸브(75a, 75b, 75c)를 각각 구비한다. 예를 들면, N2 가스 또는 Ar이 불활성 가스로서 사용된다.
요약하면, 제1 실시예에 따른 장치의 가스 공급 회로(42, 44, 46)는 그 각각이 대응 반응 가스 및 불활성 가스를 선택적으로 또는 동시에 공급할 수 있는 가스 노즐(48, 50, 52)을 포함한다. 각각의 노즐(48, 50, 52)은 그 상부에 형성된 다수의 배출 구멍(53)을 구비하고, 이들은 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열되어, 이들이 적층된 웨이퍼(W)의 실질적으로 전체 수직 길이에 걸쳐 분포된다. 내부 배기 통로(9)가 웨이퍼(W)의 둘레에서 내부관(4)의 내부면을 따라 형성된다. 내부 배기 통로(9)는 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 연장하므로, 적층된 웨이퍼(W)의 실질적으로 전체 수직 길이에 걸쳐 존재한다. 내부관(4)의 상부에서, 내부 배기 통로(9)는 내부관(4)과 외부관(6) 사이에 형성되 고 진공 배기 섹션(39)에 연결된 간극(외부 배기 통로)(10)과 연통한다.
다음, 상술한 장치에서 수행되는 CVD 방법에 대해 설명한다. 이하의 방법(가스 공급 및 중단을 포함)은 CPU(5)의 메모리 섹션(5s)에 미리 저장된 CVD 프로세스 레시피에 따라, 예를 들면 형성될 실리콘 질화물막의 막 두께에 따라 수행될 수 있다. 처리 가스 유량과 형성될 실리콘 질화물막의 막 두께 사이의 관계가 또한 제어 데이터로서 메모리 섹션(5s)에 미리 저장된다. 따라서, CPU(5)는 저장된 프로세스 레시피 및 제어 데이터에 기초하여 가스 공급 섹션(40) 등을 제어할 수 있다.
먼저, CVD 장치가 내부에 웨이퍼가 반입되지 않은 대기 상태에 있을 때, 프로세스 챔버(8)의 내부는 예를 들면 약 550℃의 처리 온도로 유지된다. 한편, 다수의 웨이퍼, 예를 들면 100개의 웨이퍼(W)가 웨이퍼 보트(20) 내로 전달된다. 웨이퍼가 전달된 후, 정상 온도에 있는 웨이퍼 보트(20)는 프로세스 챔버(8)의 하부로부터 상승하고 프로세스 챔버(8) 내로 반입된다. 다음, 덮개(26)가 프로세스 챔버(8)의 내부를 기밀 밀봉하도록 매니폴드(18)의 저부 포트를 폐쇄한다.
다음, 프로세스 챔버(8)의 내부는 진공 배기되어 미리 정해진 압력으로 유지된다. 더욱이, 웨이퍼 온도는 성막을 위한 처리 온도로 증가된다. 온도가 안정화된 후, 실란족 가스로서 사용된 DCS 가스, 질화물 가스로서 사용된 암모니아 가스 및 탄화수소로서 사용된 에틸렌 가스가 제어된 유량으로 가스 공급 섹션(40)의 각각의 노즐(48, 50, 52)로부터 공급된다. 이 때, 이하의 가스 공급 패턴이 실리콘 질화물막을 형성하는데 사용된다. 프로세스 챔버(8)의 내부는 성막의 기간에 걸쳐 진공 배기 상태로 유지된다.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 공급 패턴을 도시하는 타이밍 차트이다. 도4에 도시된 바와 같이, 3 종류의 반응 가스의 공급 기간, 즉 공급 타이밍은 서로 상이하다. 구체적으로, 하나의 사이클은 먼저 DCS 가스 공급(T1), 다음에 NH3 가스 공급(T3) 및 마지막으로 C2H4 가스 공급(T5)으로 형성된다. 이 사이클은 복수회 연속적으로 반복된다. 가스 공급 기간(T1, T3, T5) 사이에는 단속 기간(T2, T4, T6)이 각각 개재되고, 여기서 모든 3개의 반응 가스가 중단되고 퍼징이 불활성 가스로 실행된다.
DCS 가스의 유량은 50 내지 2000sccm, 예를 들면 300sccm으로 설정되고, NH3의 유량은 150 내지 5000sccm, 예를 들면 1000sccm으로 설정되고, C2H4 가스의 유량은 50 내지 2000sccm, 예를 들면 500sccm으로 설정된다. 처리 온도는 450 내지 600℃, 예를 들면 550℃의 일정값으로 설정되고, 처리 압력은 가스 공급 기간(T1, T3, T5) 동안에는 13Pa 내지 1.33kPa, 예를 들면 133Pa(1Torr)으로, 단속 기간(T2, T4, T6) 동안에는 13 내지 133Pa, 예를 들면 40Pa(0.3Torr)로 설정된다. 가스 공급 기간(T1, T3, T5)의 각각의 하나(하나의 펄스)는 15 내지 60초로 설정되고, 단속 기간(T2, T4, T6)의 각각의 하나는 30 내지 180초로 설정된다. 예를 들면, 가스 공급 기간이 30초로 설정되고 단속 기간이 30초로 설정되는 경우, 하나의 사이클(T1 내지 T6)의 길이는 총 3분이다.
각각의 사이클(T1 내지 T6)에서, 이하의 처리가 각각의 웨이퍼(W)의 표면에 진행된다. 구체적으로는, 제1 반응 가스 또는 DCS 가스가 공급되는 제1 공급 기간(T1)에는, DCS 가스가 웨이퍼(W)의 표면에 흡수된다. 제2 반응 가스 또는 NH3 가스가 공급되는 제2 공급 기간(T3)에는, NH3 가스가 웨이퍼(W)의 표면 상의 흡수된 DCS 가스에 작용하고, 실리콘 질화물의 단위층이 이에 의해 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성된다. 제3 반응 가스 또는 C2H4 가스가 공급되는 제3 공급 기간(T5)에는 C2H4 가스의 C=C 2중 결합의 n-결합이 분할되고 실리콘 질화물과 반응하여, 탄소 성분이 실리콘 질화물의 단위층에 함유된다. 각각의 사이클(T1 내지 T6)에 의해 이와 같이 형성된 얇은 단위층은 탄소 성분을 함유하고 미리 정해진 두께를 갖는 실리콘 질화물막을 완성하도록 적층된다.
단속 기간(T2, T4, T6)에서, 퍼징이 불활성 가스에 의해 실행되고, 이에 의해 웨이퍼(W)의 표면으로부터 불필요한 가스를 제거한다. 프로세스 챔버(8)의 내부는 성막의 기간(T1 내지 T6)에 걸쳐 진공 배기 유지되기 때문에, 퍼징은 3개의 가스의 공급을 중단하고 각각의 노즐(48, 50, 52)의 배출 구멍(53)으로부터 N2 가스와 같은 불활성 가스만을 공급함으로써 실행될 수 있다. 이와 관련하여, 단지 프로세스 챔버(8)의 내부의 진공 배기 만이 불활성 가스를 공급하지 않고 유지될 수 있다.
상술한 바와 같이, 실리콘 질화물막이 웨이퍼 표면 상에 형성될 때, C2H4와 같은 탄화수소 가스가 프로세스 챔버(8) 내로 공급되고 탄소 성분이 이에 의해 실 리콘 질화물막에 함유된다. 이는 예를 들면 약 760℃의 종래의 성막 온도보다 낮은 예를 들면 550℃로 성막 온도가 설정될지라도 세척 프로세스 또는 에칭 프로세스에서 사용된 희석 불화수소산에 대한 실리콘 질화물막 표면의 낮은 에칭율을 초래한다. 그 결과, 실리콘 질화물막이 세척 프로세스 동안에 과잉 에칭되는 것을 방지하여 막 두께의 제어성을 향상시키는 것이 가능하다. 더욱이, 실리콘 질화물막이 에칭 중단막으로서 충분히 기능하게 하는 것이 가능하다.
각각의 단속 기간(T2, T4, T6)은 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성된 막의 품질을 향상시키기 위한 개질 기간으로서 기능한다. 단속 기간의 개질 거동은 이하와 같이 진행되는 것으로 고려된다. 구체적으로, 탄소 원자를 함유하는 실리콘 질화물막이 형성될 때, DCS 가스로부터 유도된 몇몇 Cl 원자가 증착 중에 박막의 최상부 표면으로부터 분리될 수 없지만 활성 상태에서 그에 결합된다. DCS 가스의 공급이 중단되는 단속 기간에, C2H4 가스 또는 NH3 가스로부터 유도된 C 원자 또는 N 원자가 박막의 최상부 표면의 Cl 원자를 대체한다. 그 결과, 막은 내부에 함유된 Cl 성분에서 감소되어, 이에 의해 낮은 에칭율을 제공한다. 특히, C2H4 가스가 사용되는 경우, 실리콘 질화물막 내로 도입되는 C 원자가 증가되어, 이에 의해 더 낮은 에칭율을 제공한다.
제1 실시예에 따른 장치에서, 가스 공급 기간(T1, T3, T5)은 3개의 종류의 각각의 가스가 노즐(48, 50, 52) 중 대응하는 하나의 배출 구멍(53)으로부터 거의 수평 방향으로 웨이퍼(W) 사이의 간극 내로 강제로 공급되도록 수행된다(도3의 화 살표 A1 참조). 더욱이, 퍼징 기간으로서 사용되는 단속 기간(T2, T4, T6)은 노즐(48, 50, 52) 중 대응하는 하나의 배출 구멍(53)으로부터 거의 수평 방향으로 불활성 가스가 웨이퍼(W) 사이의 간극으로 강제 공급되도록 수행된다(도3의 화살표 A1 참조). 이와 같이 공급된 가스는 웨이퍼(W) 사이의 간극으로부터 진공 배기 섹션(39)의 작용으로 배기되고 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 연장하는 내부 배기 통로(9)를 통해 상향으로 유동한다(도3의 화살표 A2 참조).
상술한 가스 공급 및 배기는 모두 수직 방향에서의 웨이퍼(W)의 위치에 무관하게 모든 웨이퍼(W)가 반응 가스로 균등하게 공급되도록 한다. 그 결과, 웨이퍼(W) 상에 형성된 막이 막의 품질 및 두께와 같은 특성의 견지에서 기판간 균일성(웨이퍼 사이의 균일성)이 향상된다. 더욱이, 가스는 웨이퍼(W) 사이의 간극 내로 강제로 공급되기 때문에, 반응 가스가 웨이퍼(W)의 표면에 효율적으로 교환된다. 그 결과, 퍼징 기간(단속 기간)이 각각의 사이클(T1 내지 T6)을 단축시키도록 더 짧아질 수 있어, 그만큼 생산성이 향상된다. 불활성 가스는 노즐(48, 50, 52)을 통해 공급되기 때문에, 부산물이 노즐(48, 50, 52)에 또는 배출 구멍(53)에 적층되는 것이 방지된다. 이와 관련하여, 퍼징 기간 각각은 그 직전까지 대응 반응 가스를 공급하는데 사용되었던 단 하나의 노즐만을 통해 불활성 가스가 공급되도록 수행될 수 있다. 달리 말하면, 불활성 가스를 공급하도록 이전의 하나와 함께 다른 노즐을 사용하는 것이 선택적이다.
<제2 실시예>
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 CVD 장치의 프로세스 챔버를 도시하는 단면도이다. 도6은 도5에 도시된 장치의 프로세스 챔버의 상측부 및 그 내부에 형성된 가스 유동을 도시하는 확대도이다. 이 장치는 또한 실리콘 질화물막을 형성하기 위해, 실란족 가스로서 사용된 DCS 가스, 질화물 가스로서 사용된 암모니아 가스 및 탄화수소 가스로서 사용된 에틸렌 가스를 교대로 공급하도록 배열된다.
도5에 도시된 장치는 도1에 도시된 장치와 유사하지만, 배기 시스템과 관련하여 상이한 배열을 갖는다. 도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 복수의 배기 구멍(81)은, 배출 구멍(53)이 가스 노즐(48, 50, 52)에 배열되어 있는 제1측에 대향하는 제2측에서 내부관(4X)에 형성된다. 배기 구멍(81)은 이들이 적층된 웨이퍼(W)의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된다. 배기 구멍(81)은 내부관(4X)과 외부관(6) 사이에 형성되어 진공 배기 섹션(39)에 연결된 간극(외부 배기 통로)(10)과 연통한다. 내부관(4X)은 가스가 유출되는 것을 방지하도록 상부 플레이트(80)에 의해 완전히 폐쇄된 상부 부분을 갖는다.
도5에 도시된 방치에서 수행되는 CVD 방법은 도1에 도시된 장치를 참조하여 설명된 바와 실질적으로 동일하다. 이 방법에서, 사용된 가스 공급 패턴은 도4의 타이밍 차트에 도시된 것들과 같다. 또한, 도5에 도시된 장치에서, 각각의 노즐(48, 50, 52)은 거의 수평 방향에서 배출 구멍(53)으로부터 웨이퍼(W) 사이의 간극 내로 강제로 공급되도록 배열된다(도6의 화살표 A5 참조). 한편, 이와 같이 공급된 가스는 웨이퍼(W) 사이의 간극으로부터 배기 구멍(81)을 통해 외부 배기 통로 (10) 내로 거의 수평 방향으로 진공 배기 섹션(39)의 작용으로 흡입 및 배기된다(도6의 화살표 A6 참조).
상술한 가스 공급 및 배기는 도5에 도시된 장치가 도1에 도시된 장치의 것들에 부가하여 이하의 효과를 제공할 수 있게 한다. 구체적으로, 가스는 웨이퍼(W) 사이의 간극으로부터 웨이퍼(W)의 표면과 거의 평행하게 배기 구멍(81)을 통해 흡입되고, 균일한 층류 유동이 각각의 웨이퍼(W)의 표면 상에서 일 단부로부터 다른 단부로 형성되는 경향이 있다. 그 결과, 각각의 웨이퍼(W) 상에 형성된 막이 막의 품질 및 두께와 같은 특성의 견지에서 평면 균일성(하나의 웨이퍼의 표면의 균일성)이 향상된다. 더욱이, 배기 구멍(81)은 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에 배열되기 때문에, 가스는 웨이퍼(W) 사이의 간극으로부터 더 효율적으로 배기된다. 그 결과, 퍼징 기간(단속 기간)이 각각의 사이클(T1 내지 T6)을 단축하도록 더 짧아질 수 있어, 이에 의해 그만큼 생산성이 향상된다.
<제3 실시예>
도7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 CVD 장치의 프로세스 챔버를 도시하는 단면도이다. 도8은 도7에 도시된 장치의 평면도이다. 이 장치는 또한 실리콘 질화물막을 형성하기 위해, 실란족 가스로서 사용된 DCS 가스, 질화물 가스로서 사용된 암모니아 가스 및 탄화수소 가스로서 사용된 에틸렌 가스를 교대로 공급하도록 배열된다.
도7에 도시된 장치는 도5에 도시된 장치와 유사하지만, 내부관을 갖지 않는 단일관형의 프로세스 챔버(8X)를 갖는다. 프로세스 챔버(8X)는 가스 노즐(48, 50, 52)이 그 사이에 적층된 웨이퍼(W)가 개재된 상태로(즉, 웨이퍼 보트(20)가 그 사이에 개재된 상태) 수직으로 연장하는 측에 대향하는 측에서 수직으로 연장하는 박형 배기 파이프(85)를 구비한다. 배기 파이프(85)는 용접에 의해 석영관의 내부면 상에 기밀하게 연결된 케이싱(87)에 의해 형성된다. 케이싱(87)은 웨이퍼(W)에 대면하는 벽에 형성된 복수의 배기 구멍(86)을 구비한다. 배기 구멍(86)은 이들이 적층된 웨이퍼(W)의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된다.
도7에 도시된 장치는 단일관형의 프로세스 챔버(8X)를 갖지만, 도5에 도시된 장치와 거의 동일한 작동 및 효과를 제공할 수 있다.
<제4 실시예>
도9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 CVD 장치의 프로세스 챔버를 도시하는 단면도이다. 이 장치는 또한 실리콘 질화물 막을 형성하기 위해, 실란족 가스로서 사용된 DCS 가스, 질화물 가스로서 사용된 암모니아 가스 및 탄화수소 가스로서 사용된 에틸렌 가스를 교대로 공급하도록 배열된다.
도9에 도시된 장치는 도5에 도시된 장치와 유사하지만, 프로세스 챔버(8) 내의 분위기를 배기하도록 외부관(6)의 상부에 형성된 배기 포트(38X)를 갖는다. 배기 포트(38X)는 가열 커버(16)(도1 참조)의 상부를 통과하는 파이프를 통해 진공 펌프 등을 포함하는 진공 배기 섹션(39)에 연결된다. 배기 포트(38X)는 프로세스 챔버(80)의 상부에 배치되기 때문에, 장치는 전체로서 소형으로 형성될 수 있다. 다른 관점에서, 도9에 도시된 장치는 도5에 도시된 장치와 거의 동일한 작동 및 효과를 제공할 수 있다.
<제1 내지 제4 실시예의 공통 사항>
도4의 타이밍 차트에 도시된 반응 가스의 공급 순서는 단지 예시적인 것이고, 임의적으로 변경될 수 있다. 그러나, 실리콘 표면을 갖는 타겟 기판의 처리시에, 실리콘 표면에 Si-C 결합을 형성하여 이에 의해 실리콘 표면을 보호하기 위해 C를 함유하는 처리 가스를 먼저 공급하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 먼저 DCS 가스만을(또는 C2H4 가스와 함께) 공급하고 이어서 NH3 가스를 공급하는 것이 바람직하다. NH3 가스가 먼저 공급되면, N-Si 결합이 웨이퍼 표면에 형성되고, 이는 화학 저항이 낮다(즉, 에칭이 용이함). 이 문제점을 방지하기 위해, DCS 가스 및/또는 C2H4 가스가 먼저 공급되어 Si-C 결합을 형성하고, 이는 화학 저항이 높다(즉, 에칭이 어려움).
C2H4(에틸렌)는 실리콘 질화물막이 탄소 성분을 함유하도록 하는 탄화수소 가스의 일례로서 제공되어 있다. 이와 관련하여, 탄화수소는 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 에탄, 프로판 및 부탄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 단일 또는 복수의 가스일 수 있다. 예를 들면, 탄화수소가 에탄인 경우, 가스는 약 500 내지 1000℃로 예열되고 이어서 프로세스 챔버(8) 내로 공급되는 것이 바람직하다.
C2H4 가스 또는 탄화수소 가스는 희석 불화수소산에 대해 실리콘 질화물막의 에칭율을 감소시키는데 사용된다. 따라서, 실리콘 질화물막의 의도된 사용에 따라 탄화수소 가스가 공급될 필요가 없다, 즉 탄화수소 가스 공급 회로(46)(도1 참조)가 불필요하다. 이 경우, 도4의 타이밍 차트는 실리콘 질화물막의 단위층을 형성하기 위한 각각의 사이클이 기간(T1 내지 T4)으로 형성되도록 수정된다.
디클로로실란(DCS)은 실리콘 질화물막을 형성하기 위한 실란족 가스의 일례로서 제공되어 있다. 이와 관련하여, 제1 내지 제4 실시예 중 임의의 하나에 따른 장치에 적합하게, 실리콘 질화물막을 형성하기 위한 실란족 가스는 모노실란(SiH4), 디실란(Si2H6), 트리클로로실란(SiHCl3), 테트라-클로로실란(SiCl4) 및 비스테셜부틸아미노실란(BTBAS)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 단일 또는 복수의 가스일 수 있다.
제1 내지 제4 실시예 중 임의의 하나에 따른 장치는 실리콘 질화물막 이외의 막을 형성하기 위한 프로세스에 적용될 수도 있다. 일례는 알루미나(Al2O3)막을 형성하기 위한 프로세스이다. 이 경우, Al(CH3)3와 같은 알루미늄을 함유하는 유기 금속 가스가 제1 반응 가스로서 사용되고, O2, O3 또는 H2O와 같은 산화 가스가 제2 반응 가스로서 사용된다.
제1 내지 제4 실시예 중 임의의 하나에 따른 장치에서, 모든 가스 노즐(48, 50, 52)이 최상부 웨이퍼(W)로 연장되기 때문에, 그를 통해 공급되는 반응 가스의 유형을 고려할 필요가 있다. 구체적으로, 반응 가스가 낮은 결합 해리 에너지(분해가 용이함), 또는 낮은 증기압(최상부 위치까지 균일하게 공급하기 어려움)을 갖는 경우, 수직 방향으로 기다란 노즐이 적합하지 않다. 이 견지에서, 가스 노즐(48, 50, 52)을 통해 공급된 가스는 바람직하게는 2.66kPa 이상의 증기압 및 250kJ/mol 이상의 결합 해리 에너지를 갖고, 더 바람직하게는 4kPa 이상의 증기압 및 300kJ/mol의 결합 에너지를 갖는다.
<제5 실시예>
도10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 CVD 장치를 도시하는 단면도이다. 도11은 도10에 도시된 장치의 프로세스 챔버의 상측부 및 그 내부에 형성된 가스 유동을 도시하는 확대도이다. 이 CVD 장치(102)는 탄탈 산화물막을 형성하기 위해, 탄탈을 함유하는 유기 금속 가스로 본질적으로 이루어진 제1 가스 및 산화 가스로 본질적으로 이루어진 제2 가스를 교대로 공급하도록 배열된다. 예를 들면, Ta(OC2H5)5(펜토에톡시탄탈: PET) 가스와 같은 탄탈의 금속 알콕시드 및 H2O 가스(수증기)가 탄탈 산화물막(Ta2O5)을 증착하는데 사용된다.
도10에 도시된 장치는 도1에 도시된 장치와 유사하지만, 적층막의 차이에 기인하여 도1에 도시된 장치와는 완전히 상이한 가스 공급 섹션 및 제어 섹션을 갖는다. 구체적으로, 가스 공급 섹션(140)은 내부관(4) 내로 미리 정해진 처리 가스를 공급하도록 매니폴드(18)의 측에 연결된다. 더 구체적으로는, 가스 공급 섹션 (140)은 유기 금속 가스 공급 회로(142) 및 산화 가스 공급 회로(144)를 포함한다. 가스 공급 회로(142, 144)는 각각 수평 방향에서 나란히 매니폴드(18)의 측벽을 관통하는 가스 노즐(148, 150)을 포함한다. 그러나, 편의상, 도10은 이들이 수직 방향으로 나란히 매니폴드(18)의 측벽을 관통하는 상태로 가스 노즐(148, 150)을 도시한다.
유기 금속 가스로서 사용된 PET를 공급하기 위한 가스 노즐(148)은 프로세스 챔버(8)의 저부에서 상향으로 개방된다. 산화 가스로서 사용된 수증기를 공급하기 위한 가스 노즐(150)은 프로세스 챔버(8)의 저부에 직각 회전부를 형성하고 웨이퍼 보트(20)를 따라 최상부 위치로 수직으로 연장한다. 가스 노즐(150)의 수직부는 도11에 도시된 바와 같이 프로세스 가스를 공급하기 위해 상부에 형성된 다수의 배출 구멍(153)을 구비한다. 배출 구멍(153)은 이들이 적층된 웨이퍼(W)의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된다.
가스 노즐(148, 150)은 질량 유량 제어기와 같은 유량 제어기(154, 156) 및 절환 밸브(155, 157)를 구비한 가스 통로(160, 162)에 각각 연결된다. 가스 통로(160, 162)는 제어된 유량으로 유기 금속 가스 및 산화 가스를 각각 공급하도록 배열된다. 예를 들면, 유기 금속 가스는 PET 가스이고, 산화 가스는 수증기이다.
가스 공급 섹션(140)은 또한 불활성 가스(캐리어 가스 또는 퍼지 가스로서 사용됨)를 공급하기 위한 불활성 가스 공급 회로(72)를 포함한다. 불활성 가스 공급 회로(72)는 가스 통로(160, 162)에 각각 연결된 불활성 가스 라인(76a, 76b)을 포함한다. 불활성 가스 라인(76a, 76b)은 질량 유량 제어기와 같은 유량 제어기(74a, 74b) 및 절환 밸브(75a, 75b)를 각각 구비한다. 예를 들면, N2 가스 또는 Ar이 불활성 가스로서 사용된다.
요약하면, 제5 실시예에 따른 장치의 가스 공급 회로(142, 144)는 그 각각이 대응 반응 가스 및 불활성 가스를 선택적으로 또는 동시에 공급할 수 있는 가스 노즐(148, 150)을 각각 포함한다. 가스 노즐(148)은 프로세스 챔버(8)의 저부에서 상향으로 개방된 배출 구멍을 구비한다. 노즐(150)은 상부에 형성된 다수의 배출 구멍(153)을 구비하고, 이들은 적층된 웨이퍼(W)의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된다. 내부 배기 통로(9)가 웨이퍼(W) 둘레의 내부관(4)의 내부면을 따라 형성된다. 내부 배기 통로(9)는 적층된 웨이퍼(W)의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 존재하도록 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 연장한다. 내부관(4)의 상부에서, 내부 배기 통로(9)는 내부관(4)과 외부관(6) 사이에 형성되어 진공 배기 섹션(39)에 연결된 간극(외부 배기 통로)(10)과 연통한다.
다음, 상술한 장치에서 수행된 CVD 방법을 설명할 것이다. 이하의 방법(가스 공급 및 중단을 포함)은 CPU(5)의 메모리 섹션(5s)에 미리 저장된 CVD 프로세스 레시피에 따라, 예를 들면 형성될 탄탈 산화물막의 막 두께에 따라 수행될 수 있다. 프로세스 가스 유량과 형성될 탄탈 산화물막의 막 두께 사이의 관계가 또한 제어 데이터로서 메모리 섹션(5s)에 미리 저장된다. 따라서, CPU(5)는 저장된 프 로세스 레시피 및 제어 데이터에 기초하여 가스 공급 섹션(140) 등을 제어할 수 있다.
먼저, CVD 장치가 내부에 웨이퍼가 반입되지 않은 대기 상태에 있을 때, 프로세스 챔버(8)의 내부는 예를 들면 300℃의 처리 온도로 유지된다. 한편, 다수의 웨이퍼, 예를 들면 100개의 웨이퍼(W)가 웨이퍼 보트(20) 내로 전달된다. 웨이퍼가 전달된 후에, 정상 온도에 있는 웨이퍼 보트(20)는 프로세스 챔버(8) 하부로부터 상승하고 프로세스 챔버(8) 내로 반입된다.
다음, 프로세스 챔버(8)의 내부는 진공 배기되어 미리 정해진 처리압으로 유지된다. 더욱이, 웨이퍼 온도가 성막을 위한 처리 온도로 증가된다. 온도가 안정화된 후, 유기 금속 가스로서 사용된 PET 가스 및 산화 가스로서 사용된 수증기가 제어된 유량으로 가스 공급 섹션(140)의 각각의 노즐(148, 150)로부터 공급된다. 이 때, 이하의 가스 공급 패턴이 탄탈 산화물막을 형성하는데 사용된다. 프로세스 챔버(8)의 내부는 성막의 기간에 걸쳐 진공 배기 유지된다.
도12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 공급 패턴을 도시하는 타이밍 차트이다. 도12에 도시된 바와 같이, 2 종류의 반응 가스의 공급 기간, 즉 공급 타이밍은 서로 상이하다. 구체적으로, 하나의 사이클이 먼저 수증기 공급(T11) 및 이어서 PET 가스 공급(T13)으로 형성된다. 이 사이클은 복수회 연속적으로 반복된다. PET 가스는 캐리어 가스로서 사용된 N2 가스와 같은 불활성 가스와 함께 공급되다. 가스 공급 기간(T11, T13) 사이에는, 단속 기간(T12, T14)이 각각 개재되 고, 여기서 모든 두 개의 반응 가스가 중단되고 퍼징이 불활성 가스에 의해 수행된다.
수증기의 유량은 10 내지 1000sccm으로 설정되고, PET 가스의 유량은 액체 PET로 변환된 값인 약 0.05 내지 5.0ml/min으로 설정되고, 캐리어 가스로서 사용된 N2 가스의 유량은 1000sccm으로 설정된다. 처리 온도는 200 내지 450℃의 일정값으로 설정되고, 처리압은 가스 공급 기간(T11, T13) 동안에는 13 내지 133Pa로, 단속 기간(T12, T14) 동안에는 13 내지 133Pa로 설정된다. 가스 공급 기간(T11, T13)의 각각의 하나(하나의 펄스)는 60 내지 120초로 설정되고, 단속 기간(T12, T14)의 각각의 하나는 30 내지 60초로 설정된다. 예를 들면, 가스 공급 기간이 60초로 설정되고 단속 기간이 30초로 설정되는 경우, 하나의 사이클(T11 내지 T14)의 길이는 총 3분 정도이다.
각각의 사이클(T11 내지 T14)에서, 이하의 프로세스가 각각의 웨이퍼(W)의 표면에 진행된다. 구체적으로, 제1 반응 가스 또는 수증기가 공급되는 제1 공급 기간(T11)에, 수증기가 웨이퍼(W)의 표면에 흡수된다. 제2 반응 가스 또는 PET 가스가 공급되는 제2 공급 기간(T13)에는, PET 가스가 웨이퍼(W)의 표면 상의 흡수된 수증기에 작용하고, 탄탈 산화물의 단위층이 이에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 형성된다. 각각의 사이클(T11 내지 T14)에 의해 이와 같이 형성된 얇은 단위층은 미리 정해진 두께를 갖는 탄탈 산화물막을 완성하도록 적층된다.
단속 기간(T12, T14)에서, 퍼징이 불활성 가스에 의해 수행되고, 이에 의해 웨이퍼(W)의 표면으로부터 불필요한 가스를 제거한다. 프로세스 챔버(8)의 내부는 성막의 기간(T11 내지 T14)에 걸쳐 진공 배기되어 유지되기 때문에, 퍼징은 두 개의 가스의 공급을 중단하고 노즐(148) 및 노즐(150)의 배출 구멍(153)으로부터 N2 가스와 같은 불활성 가스만을 공급함으로써 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 단지 프로세스 챔버(8)의 내부의 진공 배기만이 불활성 가스를 공급하지 않고 유지될 수 있다.
상술한 바와 같이, 얇은 단위층이 탄탈 산화물막을 형성하도록 적층되기 때문에, 탄탈 산화물막의 표면 형태 및 전기적 특성이 향상된다. 각각의 단속 기간(T12, T14)은 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성된 막의 품질을 향상시키기 위한 개질 기간으로서 기능한다.
제5 실시예에 따른 장치에서, 가스 공급 기간(t11)은 수증기가 노즐(150)의 배출 구멍(153)으로부터 거의 수평 방향으로 웨이퍼(W) 사이의 간극으로 강제 공급되도록 수행된다(도11의 화살표 A11 참조). 더욱이, 퍼징 기간으로서 사용된 단속 기간(T12)은 불활성 가스가 노즐(150)의 배출 구멍(153)으로부터 거의 수평 방향으로 웨이퍼(W) 사이의 간극 내로 강제 공급되도록 수행된다(도11의 화살표 A11 참조). 이와 같이 공급된 가스는 웨이퍼(W) 사이의 간극으로부터 진공 배기 섹션(39)의 작용에 의해 배기되고 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 연장하는 내부 배기 통로(9)를 통해 상향으로 유동한다(도11의 화살표 A12 참조).
상술한 가스 공급 및 배기는 수직 방향에서의 웨이퍼(W)의 위치에 무관하게 모든 웨이퍼(W)가 균일하게 수증기를 공급받을 수 있게 한다. 그 결과, 웨이퍼(W) 상에 형성된 막이 막의 품질 및 두께와 같은 특성의 견지에서 기판간 균일성(웨이퍼 사이의 균일성)이 향상된다. 더욱이, 가스는 웨이퍼(W) 사이의 간극 내로 강제로 공급되기 때문에, 반응 가스가 웨이퍼(W)의 표면 상에 효율적으로 교환된다. 그 결과, 퍼징 기간(단속 기간)이 각각의 사이클(T11 내지 T14)을 단축시키도록 더 짧아질 수 있고, 이에 의해 그만큼 생산성이 향상된다.
한편, 낮은 결합 해리 에너지를 갖는 PET 가스가 프로세스 챔버(8)의 저부에서 개방된 노즐(48)의 배출 구멍으로부터 공급된다. PET 가스는 진공 배기 섹션(39)의 작용에 의해 웨이퍼(W) 사이의 간극으로 상향 흡입되어 유동된다. 노즐(148)은 프로세스 챔버(8) 내의 열의 영향을 수용하는 수직부를 실질적으로 포함하지 않기 때문에, PET 가스는 노즐(148) 내에서 분해(부산물 적층의 원인)될 가능성이 적다.
불활성 가스는 노즐(148, 150)을 통해 공급되기 때문에, 부산물이 노즐(148, 150)에 또는 배출 구멍(153)에 적층되는 것이 방지된다. 이와 관련하여, 각각의 퍼징 기간은 불활성 가스가 그 직전까지 대응 반응 가스를 공급하는데 사용되고 있는 단 하나의 노즐만을 통해 공급되도록 수행될 수 있다. 달리 말하면, 불활성 가스를 공급하도록 이전의 하나와 함께 다른 노즐을 사용하는 것은 선택적이다.
<제6 실시예>
도13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 CVD 장치의 프로세스 챔버를 도시하는 단면도이다. 도14는 도13에 도시된 장치의 프로세스 챔버의 상측부 및 그 내부에 형성된 가스 유동을 도시하는 확대도이다. 이 장치는 또한 탄탈 산화물막을 형성하기 위해, 탄탈을 함유하는 유기 금속 챔버로서 사용된 PET 가스 및 산화 가스로서 사용된 수증기를 교대로 공급하도록 배열된다.
도13에 도시된 장치는 도10에 도시된 장치와 유사하지만, 배기 시스템과 관련하여 상이한 배열을 갖는다. 도13 및 도14에 도시된 바와 같이, 배기 포트(38X)가 프로세스 챔버(8)의 분위기를 배기하도록 외부관(6)의 상부에 형성된다. 배기 포트(38X)는 가열 커버(16)(도10 참조)의 상부를 통과하는 파이프를 통해 진공 펌프 등을 포함하는 진공 배기 섹션(39)에 연결된다.
복수의 배기 구멍(81)이, 배출 구멍(153)이 가스 노즐(150)에 배열되어 있는 제1측에 대향하는 제2측에서 내부관(4X)에 형성된다. 배기 구멍(81)은 이들이 적층된 웨이퍼(W)의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된다. 배기 구멍(81)은 내부관(4X)과 외부관(6) 사이에 형성되고 진공 배기 섹션(39)에 연결된 간극(외부 배기 통로)(10)과 연통한다. 내부관(4X)은 가스가 유출되는 것을 방지하도록 상부 플레이트(80)에 의해 완전히 폐쇄된 상부 부분을 갖는다.
도13에 도시된 장치에서 수행된 CVD 방법은 도10에 도시된 장치를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일하다. 이 방법에서, 사용된 가스 공급 패턴은 도12의 타이밍 차트에 도시된 것들과 같다. 또한 도13에 도시된 장치에서, 노즐(150)이 배출 구멍(153)으로부터 웨이퍼(W) 사이의 간극 내로 거의 수평 방향으로 가스를 강제로 공급하도록 배열된다(도14의 화살표 A15 참조). 노즐(148)은 가스가 프로세스 챔버(8)의 저부로부터 상향으로 유동하고 웨이퍼(W) 사이의 간극 내로 유동하도록 배출 구멍으로부터 가스를 공급하기 위해 배열된다. 한편, 이와 같이 공급된 가스는 웨이퍼(W) 사이의 간극으로부터 배기 구멍(81)을 통해 거의 수평 방향으로 외부 배기 통로(10)로 진공 배기 섹션(39)의 작용에 의해 흡입되어 배기된다(도14의 화살표 A16 참조).
상술한 가스 공급 및 배기는 도13에 도시된 장치가 도10에 도시된 장치의 것들에 부가하여 이하의 효과를 제공하게 한다. 구체적으로, 가스는 웨이퍼(W) 사이의 간극으로부터 배기 구멍(81)을 통해 웨이퍼(W)의 표면과 거의 평행하게 흡입되고, 균일한 층류 유동이 각각의 웨이퍼(W)의 표면 상에서 일 단부로부터 다른 단부로 형성되는 경향이 있다. 그 결과, 각각의 웨이퍼(W) 상에 형성된 막이 막의 품질 및 두께와 같은 특성의 견지에서 평면 균일성(하나의 웨이퍼의 표면의 균일성)이 향상된다. 더욱이, 배기 구멍(81)은 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에 배열되기 때문에, 가스는 웨이퍼(W) 사이의 간극으로부터 더 효율적으로 배기된다. 그 결과, 퍼징 기간(단속 기간)이 각각의 사이클(T11 내지 T14)을 단축하도록 더 짧아질 수 있어, 이에 의해 그만큼 생산성이 향상된다.
<제7 실시예>
도15는 본 발명의 제7 실시예에 따른 CVD 장치의 프로세스 챔버를 도시하는 단면도이다. 도16은 도15에 도시된 장치의 평면도이다. 이 장치는 또한 탄탈 산 화물막을 형성하기 위해, 탄탈을 함유하는 유기 금속 가스로서 사용된 PET 가스 및 산화 가스로서 사용된 수증기를 교대로 공급하도록 배열된다.
도15에 도시된 장치는 도13에 도시된 장치와 유사하지만, 내부관을 갖지 않는 단일관형의 프로세스 챔버(8X)를 갖는다. 프로세스 챔버(8X)는 가스 노즐(150)이 그 사이에 적층된 웨이퍼(W)가 개재된 상태로[즉, 웨이퍼 보트(20)가 그 사이에 개재된 상태) 수직으로 연장하는 측에 대향하는 측에서 수직으로 연장하는 박형 배기 파이프(85)를 구비한다. 배기 파이프(85)는 용접에 의해 석영관의 내부면 상에 기밀하게 연결된 케이싱(87)에 의해 형성된다. 케이싱(87)은 웨이퍼(W)에 대면하는 벽에 형성된 복수의 배기 구멍(86)을 구비한다. 배기 구멍(86)은 이들이 적층된 웨이퍼(W)의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 웨이퍼(W)의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된다.
도15에 도시된 장치는 단일관형의 프로세스 챔버(8X)를 갖지만, 도13에 도시된 장치와 거의 동일한 작동 및 효과를 제공할 수 있다.
<제5 내지 제7 실시예의 공통 사항>
도12의 타이밍 차트에 도시된 반응 가스의 공급 순서는 단지 예시적인 것이고, 반전될 수도 있다. PET는 탄탈 산화물막을 형성하기 위한 유기 금속 가스의 일례로서 제공되었다. 이와 관련하여, TBTDET(트리스디에틸아미노테르트부틸이미노 탄탈: (C4H10N)3Ta(NC4H9))와 같은 탄탈을 함유하는 다른 유기 금속 가스가 사용될 수도 있다. 수증기가 탄탈 산화물막을 형성하기 위한 산화 가스의 일례로서 제공되었다. 이와 관련하여, O2 또는 O3와 같은 다른 산화 가스가 사용될 수 있다.
제5 내지 제7 실시예 중 임의의 하나에 따른 장치는 탄탈 산화물막 이외의 막을 형성하기 위한 프로세스에 적용될 수도 있다. 일례는 헥사클로로디실란(HCD: Si2Cl6) 가스 및 NH3 가스와 같은 낮은 결합 해리 에너지를 갖는 실란족 가스를 공급함으로써 실리콘 질화물막을 형성하기 위한 프로세스이다. 이 경우, 실란족 가스는 노즐(148)로부터 공급되고 NH3 가스는 노즐(150)로부터 공급된다. 다른 예는 TDMAH(테트라키스(디메틸아미노) 하프늄: Hf[N(CH3)2]4) 또는 TEMAH(테트라키스(에틸메틸아미노) 하프늄 : Hf[N(CH3)(C2H5)]4) 가스 및 산화 가스를 공급함으로써 하프늄 산화물(HfOx)막을 형성하기 위한 프로세스이다. 이 겨우, TDMAH 또는 TEMAH 가스는 노즐(148)로부터 공급되고, 산화 가스는 노즐(150)로부터 공급된다.
제5 내지 제7 실시예 중 임의의 하나에 따른 장치는 또 다른 막을 형성하기 위한 프로세스에 적용될 수 있다. 일례는 제1 내지 제4 실시예를 참조하여 설명된 바와 같은, 실란족 가스 및 질화물 가스를 공급함으로써 실리콘 질화물막을 형성하기 위한 프로세스이다. 다른 예는 제1 내지 제4 실시예를 참조하여 설명된 바와 같은 알루미늄을 함유하는 유기 금속 가스 및 산화 가스를 공급함으로써 알루미나(Al2O3)막을 형성하기 위한 프로세스이다. 이들 경우에, 분해가 더 용이한 가스를 공급하거나 증기압을 저하시키도록 더 짧은 노즐(148)을 사용하는 것이 바람직하 다.
요약하면, 제5 내지 제7 실시예 중 임의의 하나를 따른 장치는 사용된 두 개의 반응 가스가 결합 해리 에너지 또는 증기압과 같은 특성이 서로 상당히 상이한 경우에 적용되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 반응 가스가 낮은 결합 해리 에너지(분해가 용이함), 또는 낮은 증기압(최상부 위치까지 균일하게 공급하기 어려움)을 갖는 경우, 수직 방향으로 기다란 노즐(150)이 적합하지 않다. 이 견지에서, 1.33kPa 이하의 증기압 및 250kJ/mol 이하의 결합 해리 에너지를 갖는 반응 가스가 더 짧은 노즐(148)로부터 공급된다. 한편, "제1 내지 제4 실시예의 공통 사항"에서 설명된 증기압 또는 결합 해리 에너지의 요건을 만족하는 반응 가스는 더 긴 노즐(150)로부터 공급된다.
부가의 장점 및 수정이 당 기술 분야의 숙련자들에게 즉시 수행될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 그의 광범위한 태양에서 본원에 도시되고 설명된 상세한 설명 및 대표적인 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 다양한 수정이 첨부된 청구범위 및 이들의 등가물에 의해 정의되는 바와 같은 일반적인 발명의 개념의 사상 또는 범주로부터 일탈하지 않고 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼 상에 형성된 막이 막의 품질 및 두께와 같은 특성의 견지에서 기판간 균일성(웨이퍼 사이의 균일성)이 양호하고 반응 가스의 교환이 효율적이며 따라서 생산성이 높은 반도체 처리 시스템용 종형 CVD 장치 및 이를 사용하는 CVD 방법이 제공된다.

Claims (26)

  1. 복수의 타겟 기판 모두에 CVD 프로세스를 수행하기 위한 종형 CVD 장치이며,
    상기 타겟 기판을 수납하도록 구성된 기밀 프로세스 챔버와,
    상기 프로세스 챔버 내에 소정 간격으로 적층된 타겟 기판을 보유하도록 구성된 홀더와,
    상기 프로세스 챔버 내의 분위기를 가열하도록 구성된 히터와,
    상기 프로세스 챔버를 배기하도록 구성된 배기 시스템과,
    상기 프로세스 챔버 내로 처리 가스를 공급하도록 구성된 공급 시스템과,
    제1 및 제2 단계를 복수회 반복 실행하여, 이에 의해 제1 및 제2 반응 가스로부터 유도된 박막을 상기 타겟 기판에 형성하기 위해 상기 장치의 작동을 제어하도록 구성된 제어 섹션을 포함하고,
    상기 공급 시스템은 제1 반응 가스를 공급하도록 제1 반응 가스 라인에 연결된 복수의 제1 배출 구멍 및 제2 반응 가스를 공급하도록 제2 반응 가스 라인에 연결된 복수의 제2 배출 구멍을 포함하고, 상기 제1 배출 구멍 및 제2 배출 구멍의 각각의 세트는 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 상기 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열되고,
    상기 제1 단계는 타겟 기판의 표면 상에 하나의 가스가 흡수되도록 다른 가스는 중단시키면서 상기 제1 및 제2 반응 가스 중 하나를 공급함으로써 수행되고, 상기 제2 단계는 상기 타겟 기판의 표면 상에 흡수된 상기 하나의 가스에 다른 가스가 작용하도록 상기 하나의 가스는 중단시키면서 상기 다른 가스를 공급함으로써 수행되는 종형 CVD 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공급 시스템은 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 존재하도록 상기 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 연장하는 제1 및 제2 파이프를 포함하고, 상기 제1 배출 구멍은 상기 제1 파이프에 형성된 구멍을 포함하고 상기 제2 배출 구멍은 상기 제2 파이프에 형성된 구멍을 포함하는 종형 CVD 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공급 시스템은 상기 제1 배출 구멍에 연결된 제1 불활성 가스 라인 및 상기 제2 배출 구멍에 연결된 제2 불활성 가스 라인을 포함하는 종형 CVD 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어 섹션은 상기 제1 및 제2 단계 사이에 제1 퍼지 단계를 실행하고 상기 제2 및 제1 단계 사이에 제2 퍼지 단계를 실행하도록 구성되고, 상기 제1 퍼지 단계는 상기 프로세스 챔버로부터 제1 반응 가스를 퍼지하도록 제1 배출 구멍으로부터 불활성 가스를 공급하면서 상기 프로세스 챔버를 배기함으로써 수행되고, 상기 제2 퍼지 단계는 상기 프로세스 챔버로부터 제2 반응 가스를 퍼지하도록 제2 배출 구멍으로부터 불활성 가스를 공급하면서 상기 프로세스 챔버 를 배기함으로써 수행되는 종형 CVD 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 배기 시스템은 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 존재하도록 상기 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 연장하는 내부 배기 통로를 포함하는 종형 CVD 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 프로세스 챔버는 상기 홀더를 수납하도록 구성된 내부관 및 그 사이에 갭을 갖고 상기 내부관과 동심으로 배치된 외부관을 포함하고, 내부 배기 통로가 상기 내부관의 내부면을 따라 형성되고, 외부 배기 통로가 상기 내부관과 외부관 사이에 형성되고 내부관의 단부에서 내부 배기 통로와 연통하며, 상기 외부 배기 통로는 프로세스 챔버의 외부에 배치된 배기 장치에 연결되는 종형 CVD 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 배기 시스템은 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 상기 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된 복수의 배기 구멍을 포함하고, 상기 제1 및 제2 배출 구멍은 상기 프로세스 챔버의 제1측에 배치되고 상기 배기 구멍들은 제1측에 대향하는 프로세스의 제2측에 배치되는 종형 CVD 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 프로세스 챔버는 홀더를 수납하도록 구성된 내부관 및 그 사이에 갭을 갖고 상기 내부관과 동심으로 배치된 외부관을 포함하고, 상기 배기 구멍은 내부관의 벽에 형성된 구멍을 포함하고, 외부 배기 통로가 상기 내부관과 외부관 사이에 형성되고 배기 구멍과 연통하며, 상기 외부 배기 통로는 프로세스 챔버의 외부에 배치된 배기 장치에 연결되는 종형 CVD 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 배기 시스템은 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 존재하도록 상기 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 연장하는 배기 파이프를 포함하고, 상기 배기 구멍은 상기 배기 파이프에 형성된 구멍을 포함하는 종형 CVD 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반응 가스는, 제1 반응 가스가 실란족 가스이고 제2 반응 가스가 암모니아 가스인 제1 조합 및 제1 반응 가스가 알루미늄을 함유하는 유기 금속 가스이고 제2 반응 가스가 산화 가스인 제2 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 조합을 포함하는 종형 CVD 장치.
  11. 복수의 타겟 기판 모두에 CVD 프로세스를 수행하기 위한 종형 CVD 장치이며,
    상기 타겟 기판을 수납하도록 구성된 기밀 프로세스 챔버와,
    상기 프로세스 챔버 내에 소정 간격으로 적층된 타겟 기판을 보유하도록 구성된 홀더와,
    상기 프로세스 챔버 내의 분위기를 가열하도록 구성된 히터와,
    상기 프로세스 챔버를 배기하도록 구성된 배기 시스템과,
    상기 프로세스 챔버 내로 처리 가스를 공급하도록 구성된 공급 시스템과,
    제1 및 제2 단계를 복수회 반복 실행하여, 이에 의해 제1 및 제2 반응 가스로부터 유도된 박막을 상기 타겟 기판에 형성하기 위해 상기 장치의 작동을 제어하도록 구성된 제어 섹션을 포함하고,
    상기 공급 시스템은 제1 반응 가스를 공급하도록 제1 반응 가스 라인에 연결된 제1 배출 구멍 및 제2 반응 가스를 공급하도록 제2 반응 가스 라인에 연결된 복수의 제2 배출 구멍을 포함하고, 상기 제1 배출 구멍은 상기 프로세스 챔버의 실질적인 저부에 배치되고, 상기 제2 배출 구멍은 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 상기 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열되고,
    상기 제1 단계는 타겟 기판의 표면 상에 하나의 가스가 흡수되도록 다른 가스는 중단시키면서 상기 제1 및 제2 반응 가스 중 하나를 공급함으로써 수행되고, 상기 제2 단계는 상기 타겟 기판의 표면 상에 흡수된 상기 하나의 가스에 다른 가스가 작용하도록 상기 하나의 가스는 중단시키면서 상기 다른 가스를 공급함으로써 수행되는 종형 CVD 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 공급 시스템은 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 존재하도록 상기 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 연장하는 공급 파이프를 포함하고, 상기 제2 배출 구멍은 상기 공급 파이프에 형성된 구멍을 포함하는 종형 CVD 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 공급 시스템은 상기 제1 배출 구멍에 연결된 제1 불활성 가스 라인 및 상기 제2 배출 구멍에 연결된 제2 불활성 가스 라인을 포함하는 종형 CVD 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어 섹션은 상기 제1 및 제2 단계 사이에 제1 퍼지 단계를 실행하고 상기 제2 및 제1 단계 사이에 제2 퍼지 단계를 실행하도록 구성되고, 상기 제1 퍼지 단계는 상기 프로세스 챔버로부터 제1 반응 가스를 퍼지하도록 제1 배출 구멍으로부터 불활성 가스를 공급하면서 상기 프로세스 챔버를 배기함으로써 수행되고, 상기 제2 퍼지 단계는 상기 프로세스 챔버로부터 제2 반응 가스를 퍼지하도록 제2 배출 구멍으로부터 불활성 가스를 공급하면서 상기 프로세스 챔버를 배기함으로써 수행되는 종형 CVD 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 배기 시스템은 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 존재하도록 상기 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 연장하는 내부 배기 통로를 포함하는 종형 CVD 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 프로세스 챔버는 상기 홀더를 수납하도록 구성된 내부관 및 그 사이에 갭을 갖고 상기 내부관과 동심으로 배치된 외부관을 포함하고, 내부 배기 통로가 상기 내부관의 내부면을 따라 형성되고, 외부 배기 통로가 상기 내부관과 외부관 사이에 형성되고 내부관의 단부에서 내부 배기 통로와 연통하며, 상기 외부 배기 통로는 프로세스 챔버의 외부에 배치된 배기 장치에 연결되는 종형 CVD 장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 배기 시스템은 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 상기 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된 복수의 배기 구멍을 포함하고, 상기 제1 및 제2 배출 구멍은 상기 프로세스 챔버의 제1측에 배치되고 상기 배기 구멍들은 제1측에 대향하는 프로세스의 제2측에 배치되는 종형 CVD 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 프로세스 챔버는 홀더를 수납하도록 구성된 내부관 및 그 사이에 갭을 갖고 상기 내부관과 동심으로 배치된 외부관을 포함하고, 상기 배기 구멍은 내부관의 벽에 형성된 구멍을 포함하고, 외부 배기 통로가 상기 내부관과 외부관 사이에 형성되고 배기 구멍과 연통하며, 상기 외부 배기 통로는 프로세스 챔버의 외부에 배치된 배기 장치에 연결되는 종형 CVD 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 배기 시스템은 소정 간격으로 적층된 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 존재하도록 상기 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 연장하는 배기 파이프를 포함하고, 상기 배기 구멍은 상기 배기 파이프에 형성된 구멍을 포함하는 종형 CVD 장치.
  20. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반응 가스는, 제1 반응 가스가 실란족 가스이고 제2 반응 가스가 암모니아 가스인 제1 조합, 제1 반응 가스가 알루미늄을 함유하는 유기 금속 가스이고 제2 반응 가스가 산화 가스인 제2 조합 및 제1 반응 가스가 탄탈을 함유하는 유기 금속 가스이고 제2 반응 가스가 산화 가스인 제3 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 조합을 포함하는 종형 CVD 장치.
  21. 제11항에 있어서, 상기 제1 반응 가스는 1.33 kPa 이하의 증기압, 또는 250kJ/mol 이하의 결합 해리 에너지를 갖는 종형 CVD 장치.
  22. 타겟 기판을 수납하도록 구성된 기밀 프로세스 챔버와, 상기 프로세스 챔버 내에 소정 간격으로 적층된 타겟 기판을 보유하도록 구성된 홀더와, 상기 프로세스 챔버 내의 분위기를 가열하도록 구성된 히터와, 상기 프로세스 챔버를 배기하도록 구성된 배기 시스템과, 상기 프로세스 챔버 내로 처리 가스를 공급하도록 구성된 공급 시스템을 포함하는 종형 CVD 장치에서 복수의 타겟 기판 모두에 CVD 프로세스를 수행하기 위한 CVD 방법이며,
    상기 타겟 기판의 표면에 하나의 가스가 흡수되도록 다른 가스는 중단시키면서 제1 및 제2 반응 가스 중 하나의 가스를 공급하는 제1 단계와,
    상기 타겟 기판의 표면에 흡수된 상기 하나의 가스에 상기 다른 가스가 작용 하도록 상기 하나의 가스는 중단시키면서 다른 가스를 공급하는 제2 단계를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 단계는 복수회 반복 실행되어, 이에 의해 상기 타겟 기판에 제1 및 제2 반응 가스로부터 유도된 박막을 형성하고,
    상기 제1 반응 가스는 소정 간격으로 적층된 상기 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 상기 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된 복수의 제1 배출 구멍으로부터 공급되고, 상기 제2 반응 가스는 소정 간격으로 적층된 상기 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 상기 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된 복수의 제2 배출 구멍으로부터 공급되는 CVD 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반응 가스는, 제1 반응 가스가 실란족 가스이고 제2 반응 가스가 암모니아 가스인 제1 조합 및 제1 반응 가스가 알루미늄을 함유하는 유기 금속 가스이고 제2 반응 가스가 산화 가스인 제2 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 조합을 포함하는 CVD 방법.
  24. 타겟 기판을 수납하도록 구성된 기밀 프로세스 챔버와, 상기 프로세스 챔버 내에 소정 간격으로 적층된 타겟 기판을 보유하도록 구성된 홀더와, 상기 프로세스 챔버 내의 분위기를 가열하도록 구성된 히터와, 상기 프로세스 챔버를 배기하도록 구성된 배기 시스템과, 상기 프로세스 챔버 내로 처리 가스를 공급하도록 구성된 공급 시스템을 포함하는 종형 CVD 장치에서 복수의 타겟 기판 모두에 CVD 프로세스를 수행하기 위한 CVD 방법이며,
    상기 타겟 기판의 표면에 하나의 가스가 흡수되도록 다른 가스는 중단시키면서 제1 및 제2 반응 가스 중 하나의 가스를 공급하는 제1 단계와,
    상기 타겟 기판의 표면에 흡수된 상기 하나의 가스에 상기 다른 가스가 작용하도록 상기 하나의 가스는 중단시키면서 다른 가스를 공급하는 제2 단계를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 단계는 복수회 반복 실행되어, 이에 의해 상기 타겟 기판에 제1 및 제2 반응 가스로부터 유도된 박막을 형성하고,
    상기 제1 반응 가스는 프로세스 챔버의 실질적인 저부에 배치된 제1 배출 구멍으로부터 공급되고, 상기 제2 반응 가스는 소정 간격으로 적층된 상기 타겟 기판의 실질적으로 전체 수직 방향 길이에 걸쳐 분포되도록 상기 타겟 기판의 에지에 인접한 위치에서 수직 방향으로 배열된 복수의 제2 배출 구멍으로부터 공급되는 CVD 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반응 가스는, 제1 반응 가스가 실란족 가스이고 제2 반응 가스가 암모니아 가스인 제1 조합, 제1 반응 가스가 알루미늄을 함유하는 유기 금속 가스이고 제2 반응 가스가 산화 가스인 제2 조합 및 제1 반응 가스가 탄탈을 함유하는 유기 금속 가스이고 제2 반응 가스가 산화 가스인 제3 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 조합을 포함하는 CVD 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 제1 반응 가스는 1.33 kPa 이하의 증기압, 또는 250kJ/mol 이하의 결합 해리 에너지를 갖는 종형 CVD 방법.
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