KR20060097672A - 반도체 처리용 성막 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 반도체 처리용 성막 장치는 처리 가스를 처리 영역 내에 공급하는 처리 가스 공급 시스템을 포함한다. 처리 가스 공급 시스템은 제1 및 제3 처리 가스를 혼합하여 혼합 가스를 형성하는 가스 혼합 탱크와, 가스 혼합 탱크로부터 처리 영역에 혼합 가스를 공급하는 혼합 가스 공급 라인과, 가스 혼합 탱크를 경유하지 않고 처리 영역에 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급 라인을 갖는 제2 처리 가스 공급계와, 혼합 가스 공급 라인 및 제2 처리 가스 공급 라인에 각각 배치된 제1 및 제2 개폐 밸브를 포함한다. 제어부는 혼합 가스와 제2 처리 가스를 처리 영역에 대해 교대로 펄스형으로 공급하도록 제1 및 제2 개방 밸브의 개폐를 제어한다.
성막 장치, 처리 용기, 웨이퍼 보트, 회전축, 테이블

Description

반도체 처리용 성막 방법 및 장치{FILM FORMATION METHOD AND APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR PROCESS}
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치(종형 CVD 장치)를 도시하는 단면도.
도2는 도1에 도시한 장치의 일부를 도시하는 횡단 평면도.
도3은 제1 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서의 가스 공급 및 RF(고주파) 인가의 형태를 나타내는 타이밍도.
도4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치(종형 CVD 장치)를 도시하는 단면도.
도5는 제2 실시 형태의 변경예에 관한 성막 장치의 가스 공급 시스템의 일부를 도시하는 도면.
도6은 주제어부의 구성의 개략을 나타내는 블럭도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 성막 장치
4 : 처리 용기
5 : 처리 영역
6 : 천정판
8 : 매니폴드
10, 24 : 밀봉 부재
12 : 웨이퍼 보트
14 : 보온통
16 : 테이블
18 : 덮개
20 : 회전축
25 : 승강 기구
28 : 제2 처리 가스 공급계
30 : 제1 처리 가스 공급계
32 : 제3 처리 가스 공급계
34 : 제4 처리 가스 공급계
35 : 혼합 가스 공급계
36 : 퍼지 가스 공급계
38, 40 : 가스 분산 노즐
38A, 40A : 가스 분사 구멍
42 : 가스 혼합 탱크
44 : 혼합 가스 공급 라인
52 : 혼합 가스 탱크
48A, 50A, 52A, 54A, 56A : 개폐 밸브
48B, 50B, 52B, 54B, 56B : 유량 제어기
66 : 가스 여기부
68 : 배기구
70 : 개구
72 : 커버
74 : 전극
76 : 고주파 전원
78 : 급전 라인
80 : 절연 보호 커버
82 : 배기 커버 부재
84 : 가스 출구
86 : 히터
212 : 기억부
[문헌 1] 일본 특허 공개 평6-34974호 공보
[문헌 2] 일본 특허 공개 제2004-6801호 공보
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판 상에 박막을 형성하는 반도체 처 리용 성막 장치 및 방법에 관한 것이다. 여기서, 반도체 처리라 함은, 웨이퍼나 LCD(Liquid Crystal Display)나 FPD(Flat Panel Display)용 유리 기판 등의 피처리 기판 상에 반도체층, 절연층 및 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써, 상기 피처리 기판 상에 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스에 접속되는 배선 및 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해 실시되는 다양한 처리를 의미한다.
반도체 집적 회로를 구성하는 반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 피처리 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼에 성막, 에칭, 산화, 확산, 개질, 어닐링 및 자연 산화막의 제거 등의 각종의 처리가 실시된다. 일본 특허 공개 평6-34974호 공보는 종형의[소위 뱃치(batch)식의] 열처리 장치에 있어서의 이러한 종류의 반도체 처리방법을 개시한다. 이 방법에서는, 우선 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 카세트로부터 종형의 웨이퍼 보트 상에 이동 탑재되어 다단으로 지지된다. 웨이퍼 카세트에는, 예를 들어 25매의 웨이퍼를 수용할 수 있고, 웨이퍼 보트에는 30매 내지 150매의 웨이퍼를 적재할 수 있다. 다음에, 웨이퍼 보트가 처리 용기의 하방으로부터 그 내부에 로드되는 동시에 처리 용기가 기밀하게 폐쇄된다. 다음에, 처리 가스의 유량을 처리 압력 및 처리 온도 등의 각종의 처리 조건이 제어된 상태에서 소정의 열처리가 행해진다.
종래, 반도체 디바이스의 절연막으로서 실리콘 산화막(SiO2막)이 주로 사용되고 있었다. 그러나, 최근 반도체 집적 회로의 고집적화 및 고미세화의 요구에 수반하고, 용도에 따라서 실리콘 산화막 대신에 실리콘 질화막(Si3N4막)이 사용되어 있다(일본 특허 공개 평6-34974호 공보). 예를 들어, 실리콘 질화막은 내산화막, 불순물의 확산 방지막 및 게이트 전극 구조의 사이드벽막으로서 배치된다. 실리콘 질화막은 불순물의 확산 계수가 낮고, 또한 산화 배리어성이 높기 때문에, 상술한 바와 같은 절연막으로서 매우 적합하다. 또한 마찬가지의 목적으로 붕소 질화막(BN막)도 주목받고 있다.
예를 들어, 실란계 가스인 디클로로실란(DCS)과 질화 가스인 NH3을 이용하여 실리콘 질화막(SiN)을 형성하는 경우, 이하와 같은 처리가 행해진다. 즉, 처리 용기 내에 DCS와 NH3 가스가 퍼지 기간을 협지하여 교대로 간헐적으로 공급된다. NH3 가스를 공급할 때에 RF(고주파)가 인가됨으로써 처리 용기 내에 플라즈마가 생성되어 질화 반응이 촉진된다. 여기서, 우선, DCS가 처리 용기 내로 공급됨으로써 웨이퍼 표면 상에 DCS가 분자 레벨로 한층 혹은 복수층 흡착한다. 여분의 DCS는 퍼지 기간 동안에 배제된다. 다음에, NH3이 공급되어 플라즈마가 생성됨으로써 저온에서의 질화에 의해 실리콘 산화막이 형성된다. 이러한 일련의 공정이 반복 행해져 소정의 두께의 막이 완성된다.
한편, 최근 반도체 디바이스의 동작 속도의 고속화도 중요한 요소가 되고 있다. 이 점에 관한 것으로, 실리콘 질화막은 유전율이 비교적 높고, 기생 용량을 증대시키기 때문에 문제가 생긴다. 즉, 기생 용량이 커지면 전자의 이동도가 억제되어 디바이스의 동작 속도가 저하된다. 또한, 실리콘 질화막을 전하 축적형 센서에 이용한 경우에는 기생 용량에 의해 배경 레벨이 증가한다는 문제도 있다.
이러한 관점으로부터, 실리콘 질화막에 불순물을 도프함으로써 불순물의 확산 계수나 산화 배리어성을 유지하면서 유전율을 저하시키는 것이 제안되어 있다. 일본 특허 공개 제2004-6801호는 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 불순물로서 붕소(B)를 도프한 실리콘 질화막을 형성하는 방법을 개시한다. 이 붕소 함유 실리콘 질화막(SiBN)은 불순물의 확산 계수가 낮고, 산화 배리어성이 높고, 또한 유전율도 매우 작기 때문에 절연막으로서 매우 우수하다.
그러나, 후술하는 바와 같이, 본 발명자들에 따르면 첨가 가스와 같은 공급량이 적은 처리 가스를 사용하는 경우, 종래의 종형의(소위 뱃치식의) 열처리 장치에서는 퇴적막의 조성의 면간 균일성이 악화되는 경향이 있는 것이 발견되어 있다.
본 발명은 처리 용기의 높이 방향에 있어서 첨가 가스와 같은 공급량이 적은 처리 가스를 균일하게 공급함으로써, 퇴적막의 조성의 면간 균일성을 향상시키는 반도체 처리용 성막 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 시점은 반도체 처리용 성막 장치이며,
간격을 두고 적층된 복수의 피처리 기판을 수납하는 처리 영역을 갖는 처리 용기와,
상기 처리 영역 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지 부재와,
상기 처리 영역 내의 상기 피처리 기판을 가열하는 히터와,
상기 처리 영역 내를 배기하는 배기계와,
상기 피처리 기판 상에 박막을 퇴적하기 위한 처리 가스를 상기 처리 영역 내에 공급하는 처리 가스 공급 시스템과,
상기 처리 가스 공급 시스템을 포함하는 상기 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 처리 가스는 상기 박막의 주원료를 제공하는 제1 처리 가스와, 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스와, 상기 박막의 부원료를 제공하는 제3 처리 가스를 포함하고,
상기 처리 가스 공급 시스템은,
상기 제1 및 제3 처리 가스를 혼합하여 혼합 가스를 형성하기 위해 상기 처리 용기 밖에 배치된 가스 혼합 탱크와,
상기 가스 혼합 탱크로부터 상기 처리 영역에 상기 혼합 가스를 공급하는 혼합 가스 공급 라인과,
상기 가스 혼합 탱크에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 각각 공급하는 제1 및 제3 처리 가스 공급계와,
상기 가스 혼합 탱크를 경유하지 않고 상기 처리 영역에 상기 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급 라인을 갖는 제2 처리 가스 공급계와,
상기 혼합 가스 공급 라인 및 상기 제2 처리 가스 공급 라인에 각각 배치된 제1 및 제2 개폐 밸브를 구비하고,
상기 제어부는 상기 가스 혼합 탱크로부터의 상기 혼합 가스와, 상기 제2 처리 가스 공급계로부터의 상기 제2 처리 가스를 상기 처리 영역에 대해 교대로 펄스형으로 공급하도록 상기 제1 및 제2 개폐 밸브의 개폐를 제어한다.
본 발명의 제2 시점은 반도체 처리용 성막 장치이며,
간격을 두고 적층된 복수의 피처리 기판을 수납하는 처리 영역을 갖는 처리 용기와,
상기 처리 영역 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지 부재와,
상기 처리 영역 내의 상기 피처리 기판을 가열하는 히터와,
상기 처리 영역 내를 배기하는 배기계와,
상기 피처리 기판 상에 박막을 퇴적하기 위한 처리 가스를 상기 처리 영역 내에 공급하는 처리 가스 공급 시스템과,
상기 처리 가스 공급 시스템을 포함하는 상기 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 처리 가스는 상기 박막의 주원료를 제공하는 제1 처리 가스와, 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스와, 상기 박막의 부원료를 제공하는 제3 처리 가스를 포함하고, 상기 처리 영역에 대한 상기 제3 처리 가스의 공급량은 상기 제1 처리 가스의 공급량에 비해 작고,
상기 처리 가스 공급 시스템은,
상기 제1 및 제3 처리 가스를 혼합하여 혼합 가스를 형성하는 동시에 상기 처리 영역에 공급하는 혼합 가스 공급 라인과,
상기 혼합 가스 공급 라인에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 공급하는 제1 및 제3 처리 가스 공급 라인을 각각 갖는 제1 및 제3 처리 가스 공급계와,
상기 혼합 가스 공급 라인을 경유하지 않고 상기 처리 영역에 상기 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급 라인을 갖는 제2 처리 가스 공급계와,
상기 제1 내지 제3 처리 가스 공급 라인에 각각 배치된 제1 내지 제3 개폐 밸브와,
상기 제1 개폐 밸브의 바로 앞에서 상기 제1 처리 가스를 일시적으로 저장하기 위해 상기 제1 처리 가스 공급 라인에 배치된 제1 탱크를 구비하고,
상기 제어부는 상기 혼합 가스 공급 라인으로부터의 상기 혼합 가스와, 상기 제2 처리 가스 공급계로부터의 상기 제2 처리 가스를 상기 처리 영역에 대해 교대로 펄스형으로 공급하도록 상기 제1 내지 제3 개폐 밸브의 개폐를 제어한다.
본 발명의 제3 시점은 반도체 처리용 성막 방법이며,
처리 용기의 처리 영역 내에 간격을 두고 적층된 복수의 피처리 기판을 가열하는 공정과,
상기 피처리 기판 상에 박막을 퇴적하기 위한 처리 가스를 상기 처리 영역 내에 공급하는 공정을 구비하고,
상기 처리 가스는 상기 박막의 주원료를 제공하는 제1 처리 가스와, 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스와, 상기 박막의 부원료를 제공하는 제3 처리 가스를 포함하고,
상기 처리 가스를 공급하는 공정은,
상기 처리 용기 밖에 배치된 가스 혼합 탱크에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 공급하여 혼합 가스를 형성하는 공정과,
상기 가스 혼합 탱크로부터 상기 처리 영역에 상기 혼합 가스를 공급하는 공 정과,
상기 가스 혼합 탱크를 경유하지 않고 상기 처리 영역에 상기 제2 처리 가스를 공급하는 공정을 구비하고, 상기 혼합 가스와 상기 제2 처리 가스를 상기 처리 영역에 대해 교대로 펄스형으로 공급한다.
본 발명의 제4 시점은 반도체 처리용 성막 방법이며,
처리 용기의 처리 영역 내에 간격을 두고 적층된 복수의 피처리 기판을 가열하는 공정과,
상기 피처리 기판 상에 박막을 퇴적하기 위한 처리 가스를 상기 처리 영역 내에 공급하는 공정을 구비하고,
상기 처리 가스는 상기 박막의 주원료를 제공하는 제1 처리 가스와, 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스와, 상기 박막의 부원료를 제공하는 제3 처리 가스를 포함하는 것과, 상기 처리 영역에 대한 상기 제3 처리 가스의 공급량은 상기 제1 처리 가스의 공급량에 비해 작고,
상기 처리 가스를 공급하는 공정은,
혼합 가스 공급 라인에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 혼합하여 혼합 가스를 형성하는 동시에 상기 처리 영역에 공급하는 공정과,
상기 혼합 가스 공급 라인을 경유하지 않고 상기 처리 영역에 상기 제2 처리 가스를 공급하는 공정을 구비하고,
상기 제1 처리 가스는 상기 혼합 가스 공급 라인의 바로 앞에 배치된 제1 탱크에 일시적으로 저장하면서 공급하고,
상기 혼합 가스와 상기 제2 처리 가스를 상기 처리 영역에 대해 교대로 펄스형으로 공급한다.
본 발명의 제5 시점은 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체이며,
상기 프로그램 지령은 프로세서에 의해 실행될 때 반도체 처리용 성막 장치에,
처리 용기의 처리 영역 내에 간격을 두고 적층된 복수의 피처리 기판을 가열하는 공정과,
상기 피처리 기판 상에 박막을 퇴적하기 위한 처리 가스를 상기 처리 영역 내에 공급하는 공정을 구비하고, 상기 처리 가스는 상기 박막의 주원료를 제공하는 제1 처리 가스와, 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스와, 상기 박막의 부원료를 제공하는 제3 처리 가스를 포함하는 것을 실행시키고,
상기 처리 가스를 공급하는 공정은,
상기 처리 용기 밖에 배치된 가스 혼합 탱크에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 공급하여 혼합 가스를 형성하는 공정과,
상기 가스 혼합 탱크로부터 상기 처리 영역에 상기 혼합 가스를 공급하는 공정과,
상기 가스 혼합 탱크를 경유하지 않고 상기 처리 영역에 상기 제2 처리 가스를 공급하는 공정을 구비하고, 상기 혼합 가스와 상기 제2 처리 가스를 상기 처리 영역에 대해 교대로 펄스형으로 공급한다.
본 발명의 제6 시점은 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체이며,
상기 프로그램 지령은 프로세서에 의해 실행될 때 반도체 처리용 성막 장치에,
처리 용기의 처리 영역 내에 간격을 두고 적층된 복수의 피처리 기판을 가열하는 공정과,
상기 피처리 기판 상에 박막을 퇴적하기 위한 처리 가스를 상기 처리 영역 내에 공급하는 공정을 구비하고, 상기 처리 가스는 상기 박막의 주원료를 제공하는 제1 처리 가스와, 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스와, 상기 박막의 부원료를 제공하는 제3 처리 가스를 포함하고, 상기 처리 영역에 대한 상기 제3 처리 가스의 공급량은 상기 제1 처리 가스의 공급량에 비해 작은 것을 실행시키고,
상기 처리 가스를 공급하는 공정은,
혼합 가스 공급 라인에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 혼합하여 혼합 가스를 형성하는 동시에 상기 처리 영역에 공급하는 공정과,
상기 혼합 가스 공급 라인을 경유하지 않고 상기 처리 영역에 상기 제2 처리 가스를 공급하는 공정을 구비하고,
상기 제1 처리 가스는 상기 혼합 가스 공급 라인의 바로 앞에 배치된 제1 탱크에 일시적으로 저장하면서 공급하고,
상기 혼합 가스와 상기 제2 처리 가스를 상기 처리 영역에 대해 교대로 펄스형으로 공급한다.
본 발명의 부가의 목적 및 장점은 이어지는 상세한 설명에 설명되고, 부분적으로는 상세한 설명으로부터 명백해지거나 본 발명의 실시에 의해 습득될 수 있을 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 특히 이하에 지시된 도구들 및 조합들에 의해 실현되고 얻어질 수 있다.
본 명세서에 합체되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고, 전술된 일반적인 설명 및 후술하는 바람직한 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 기능을 한다.
본 발명자들은, 본 발명의 개발의 과정에서 종래의 반도체 처리용 성막 장치에 있어서, 복수 종류의 원료 가스를 이용하여 성막을 행하는 경우, 예를 들어 불순물을 첨가한 박막을 형성하는 경우에 발생하는 문제점에 대해 연구하였다. 그 결과, 본 발명자들은 이하에 서술하는 바와 같은 지견을 얻었다.
즉, 복수의 원료 가스를 이용하여 성막을 행하는 경우, 높은 막질을 얻는 데에는 막 중의 조성 원소의 비가 소정치로 되도록 제어하는 것이 중요하다. 그러나, 예를 들어 복수의 원료 가스에 퇴적막의 주성분 원소를 포함하는 주원료 가스와 첨가 가스가 포함되는 경우, 첨가 가스의 공급량은 주원료 가스의 공급량에 대해 매우 작은 것이 일반적이다. 이와 같이, 공급량이 작은 첨가 가스가 종형의 처리실로 공급되면, 웨이퍼 상의 퇴적막 중에 도입되는 첨가 가스에 유래하는 원소의 양이 웨이퍼의 상하 방향의 위치에 의해 크게 상위한다는 문제가 생긴다. 이로 인해, 퇴적막의 조성의 면간 균일성이 악화되는 경향이 있다. 이는 원료 가스의 웨 이퍼면에 대한 흡착력의 차이나, 원료 가스의 유량의 차이에 기인하여 생긴다.
이로 인해, 종형의 처리실로 공급되는 가스의 공급량이 첨가 가스와 같이 매우 적은 경우, 이 가스를 상하 방향에 있어서 균일한 공급량으로 공급하기 위한 대책이 필요해진다. 예를 들어, 종형의 처리실을 따라 가스 노즐을 설치하고, 이 노즐에 소정의 간격으로 마련한 다수의 가스 분사 구멍으로부터 첨가 가스를 분사한다. 혹은, 첨가 가스의 공급 시간을 짧게 하여 단위 시간당 가스의 유량을 크게 한다. 그러나, 상기 전자의 대책의 경우라도, 가스 공급량이 작은 경우에는 상류측의 가스 분사 구멍으로부터의 유량이 하류측의 가스 분사 구멍으로부터의 유량보다도 커지는 경향이 있다. 이 점에 관한 것으로, 가스 공급량이 작은 경우에는 각 가스 분사 구멍으로부터의 유량을 균일화시키도록 각 가스 분사 구멍의 치수 등을 최적화하는 것은 용이하지 않다.
또한, 첨가 가스와 같이 가스의 공급량이 매우 적은 경우, 이 가스를 불활성인 캐리어 가스에 혼합하여 전체 유량을 크게 하는 것도 가능하다. 이 경우, 그러나, 캐리어 가스에 의해 첨가 가스의 분압이 저하하기 때문에, 그만큼 첨가 가스의 흡착 속도가 저하된다.
이하에, 이러한 지견을 기초로 하여 구성된 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 중복 설명은 필요한 경우에만 행한다.
<제1 실시 형태>
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치(종형 CVD 장치)를 도시하는 단면도이다. 도2는 도1에 도시한 장치의 일부를 도시하는 횡단 평면도이다. 이 성막 장치(2)는 실란계 가스인 디클로로실란(DCS) 가스를 포함하는 제1 처리 가스와, 질화 가스인 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제2 처리 가스와, 붕소 함유 가스인 BCl3 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역을 구비한다. 성막 장치(2)는, 이와 같은 처리 영역 내에서 피처리 기판 상에 CVD에 의해 SiBN(boron doped silicon nitride)막을 형성하도록 구성된다. 따라서, 붕소 함유 가스는 첨가 가스로서 이용된다. 또한, 처리 영역은 필요에 따라서, 또한 탄화수소 가스인 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제4 처리 가스도 선택적으로 공급 가능하게 구성할 수 있다.
성막 장치(2)는 간격을 두고 적층된 복수의 반도체 웨이퍼(피처리 기판)를 수납하여 처리하는 처리 영역(5)을 내부에 규정하는, 하단부가 개구된 천정이 있는 원통체형의 처리 용기(4)를 갖는다. 처리 용기(4)의 전체는, 예를 들어 석영에 의해 형성된다. 처리 용기(4) 내의 천정에는 석영제의 천정판(6)이 배치되어 밀봉된다. 처리 용기(4)의 하단부 개구에는 원통체형으로 성형된 매니폴드(8)가 O링 등의 밀봉 부재(10)를 통하여 연결된다. 또한, 매니폴드(8)를 별도로 설치되지 않고 전체를 원통체형의 석영제의 처리 용기로 구성할 수도 있다.
매니폴드(8)는, 예를 들어 스테인리스 스틸로 이루어져 처리 용기(4)의 하단부를 지지한다. 매니폴드(8)의 하단부 개구를 통해 석영제의 웨이퍼 보트(12)가 승강되고, 이에 의해 처리 용기(4)에 대해 웨이퍼 보트(12)가 로드/언로드된다. 웨이퍼 보트(12)에는 피처리 기판으로서 다수매의 반도체 웨이퍼(W)가 다단으로 적재된다. 예를 들어, 본 실시 형태의 경우에 있어서, 웨이퍼 보트(12)의 지지 기둥(12A)에는, 예를 들어 50매 내지 100매 정도의 직경이 300 ㎜의 웨이퍼(W)가 대략 등피치로 다단으로 지지 가능해진다.
웨이퍼 보트(12)는 석영제의 보온통(14)을 통하여 테이블(16) 상에 적재된다. 테이블(16)은 매니폴드(8)의 하단부 개구를 개폐하는, 예를 들어 스테인리스 스틸제의 덮개(18)를 관통하는 회전축(20) 상에 지지된다.
회전축(20)의 관통부에는, 예를 들어 자성 유체 밀봉(22)이 개재 설치되어 회전축(20)을 기밀하게 밀봉하면서 회전 가능하게 지지한다. 덮개(18)의 주변부와 매니폴드(8)의 하단부에는, 예를 들어 O링 등으로 이루어지는 밀봉 부재(24)가 개재 설치되어 용기 내의 밀봉성을 유지한다.
회전축(20)은, 예를 들어 보트 엘리베이터 등의 승강 기구(25)에 지지된 아암(26)의 선단부에 부착된다. 승강 기구(25)에 의해 웨이퍼 보트(12) 및 덮개(18) 등이 일체적으로 승강된다. 또한, 테이블(16)을 덮개(18)측으로 고정하여 설치하여 웨이퍼 보트(12)를 회전시키지 않고 웨이퍼(W)의 처리를 행하도록 해도 좋다.
매니폴드(8)의 측부에는 처리 용기(4) 내의 처리 영역(5)에 소정의 처리 가스를 공급하기 위한 가스 공급부가 접속된다. 가스 공급부는 제2 처리 가스 공급계(28), 제1 처리 가스 공급계(30), 제3 처리 가스 공급계(32) 및 퍼지 가스 공급계(36)와, 필요에 따라서 배치되는 제4 처리 가스 공급계(34)를 포함한다. 제1 처 리 가스 공급계(30)는 실란계 가스로서 DCS(디클로로실란) 가스를 포함하는 제1 처리 가스를 공급한다. 제2 처리 가스 공급계(28)는 질화 가스로서 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제2 처리 가스를 공급한다. 제3 처리 가스 공급계(32)는 붕소 함유 가스(도프 가스)로서 BCl3 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 공급한다. 제4 처리 가스 공급계(34)는 탄화수소 가스로서 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제4 처리 가스를 공급한다. 퍼지 가스 공급계(36)는 퍼지 가스로서 불활성 가스, 예를 들어 N2 가스를 공급한다. 제1, 제2 및 제4 처리 가스에는 필요에 따라서 적당한 양의 캐리어 가스가 혼합되지만, 이하에서는 설명을 용이하게 하기 위해 캐리어 가스에 대해서는 언급하지 않는다.
구체적으로는, 제1, 제3 및 제4 처리 가스 공급계(30, 32, 34)는 공통의 혼합 가스 공급계(35)에 접속된다. 혼합 가스 공급계(35)는 제1 및 제3 처리 가스를 혹은 필요에 따라서 이들에 제4 처리 가스를 더 부가하여 혼합하기 위한 가스 혼합 탱크를 갖는다. 가스 혼합 탱크(42)는 가스를 균일하게 혼합하는 동시에 충분한 공급량의 혼합 가스를 일시적으로 축적하는 크기, 예를 들어 4 리터 정도의 용량으로 설정된다(가스 유량 따라서 변경됨). 가스 혼합 탱크(52)는 개폐 밸브(44A)가 배치된 혼합 가스 공급 라인(44)을 통하여 석영관으로 이루어지는 가스 분산 노즐(40)에 접속된다. 한편, 제2 처리 가스 공급계(28)도 석영관으로 이루어지는 가스 분산 노즐(38)에 접속된다.
가스 분산 노즐(38, 40)은 매니폴드(8)의 측벽을 내측으로 관통하여 상측 방 향으로 굴곡되어 연장된다. 각 가스 분산 노즐(38, 40)에는, 그 길이 방향(상하 방향)을 따르거나 웨이퍼 보트(12) 상의 웨이퍼(W)의 전체에 걸치도록 복수의 가스 분사 구멍(38A, 40A)이 소정의 간격을 두고 형성된다. 가스 분사 구멍(38A, 40A)은 웨이퍼 보트(12) 상의 복수의 웨이퍼(W)에 대해 평행한 가스 흐름을 형성하도록 수평 방향으로 대략 균일하게 대응의 처리 가스를 각각 공급한다. 한편, 퍼지 가스 공급계(36)는 매니폴드(8)의 측벽을 관통하여 설치한 짧은 가스 노즐(46)을 갖는다.
가스 혼합 탱크(52)는 제1, 제3 및 제4 처리 가스 공급계(30, 32, 34)의 가스 공급 라인(가스 통로)(50, 52, 54)을 통하여 DCS 가스, BCl3 가스 및 C2H4 가스의 가스원(30S, 32S, 34S)에 각각 접속된다. 제2 처리 가스 공급계(28)의 가스 분산 노즐(38)은 가스 공급 라인(가스 통로)(48)을 통하여 NH3 가스의 가스원(28S)에 접속된다. 퍼지 가스 공급계(36)의 노즐(46)은 가스 공급 라인(가스 통로)(56)을 통하여 N2 가스의 가스원(36S)에 접속된다. 가스 공급 라인(48, 50, 52, 54, 56) 상에는 개폐 밸브(48A, 50A, 52A, 54A, 56A)와 매스플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(48B, 50B, 52B, 54B, 56B)가 배치된다. 이에 의해, NH3 가스, DCS 가스, BCl3 가스, C2H4 가스 및 N2 가스가 각각 유량 제어하면서 공급 가능해진다.
처리 용기(4)의 측벽의 일부에는 그 높이 방향을 따라 가스 여기부(66)가 배치된다. 가스 여기부(66)에 대향하는 처리 용기(4)의 반대측에는 이 내부 분위기 를 진공 배기하기 위해 처리 용기(4)의 측벽을, 예를 들어 상하 방향으로 깎아냄으로써 형성한 가늘고 긴 배기구(68)가 배치된다.
구체적으로는, 가스 여기부(66)는 처리 용기(4)의 측벽을 상하 방향을 따라 소정의 폭으로 깎아냄으로써 형성한 상하로 가늘고 긴 개구(70)를 갖는다. 개구(70)는 처리 용기(4)의 외벽에 기밀하게 용접 접합된 석영제의 커버(72)에 의해 덮여진다. 커버(72)는 처리 용기(4)의 외측으로 돌출되도록 단면 오목부형을 이루고, 또한 상하로 가늘고 긴 형상을 갖는다.
이 구성에 의해, 처리 용기(4)의 측벽으로부터 돌출하거나 한 쪽이 처리 용기(4) 내로 개구하는 가스 여기부(66)가 형성된다. 즉, 가스 여기부(66)의 내부 공간은 처리 용기(4) 내의 처리 영역(5)에 연통한다. 개구(70)는 웨이퍼 보트(12)에 유지되는 모든 웨이퍼(W)를 높이 방향에 있어서 커버할 수 있도록 상하 방향으로 충분히 길게 형성된다.
커버(72)의 양측벽의 외측면에는 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 서로 대향하도록 하여 가늘고 긴 한 쌍의 전극(74)이 배치된다. 전극(74)에는 플라즈마 발생용 고주파 전원(76)이 급전 라인(78)을 통하여 접속된다. 전극(74)에, 예를 들어 13.56 ㎒의 고주파 전압을 인가함으로써 한 쌍의 전극(74) 사이에 플라즈마를 여기하기 위한 고주파 전계가 형성된다. 또한, 고주파 전압의 주파수는 13.56 ㎒로 한정되지 않고, 다른 주파수, 예를 들어 400 ㎑ 등을 이용해도 좋다.
제2 처리 가스의 가스 분산 노즐(38)은 웨이퍼 보트(12) 상의 최하 레벨의 웨이퍼(W)보다도 아래의 위치에서 처리 용기(4)의 반경 방향 외측으로 굴곡된다. 그 후, 가스 분산 노즐(38)은 가스 여기부(66) 내의 가장 내측[처리 용기(4)의 중심으로부터 가장 떨어진 부분]의 위치에서 수직으로 기립한다. 가스 분산 노즐(38)은, 도2에도 도시한 바와 같이 한 쌍의 대향하는 전극(74)에 협지된 영역(고주파 전계가 가장 강한 위치), 즉 주된 플라즈마가 실제로 발생하는 플라즈마 발생 영역(PS)으로부터도 외측으로 떨어진 위치에 설치된다. 가스 분산 노즐(38)의 가스 분사 구멍(38A)으로부터 분사된 NH3 가스를 포함하는 제2 처리 가스는 플라즈마 발생 영역(PS)을 향해 분사되고, 여기서 여기(분해 혹은 활성화)되어 그 상태로 웨이퍼 보트(12) 상의 웨이퍼(W)에 공급된다.
커버(72)의 외측에는 이를 덮도록 하여, 예를 들어 석영으로 이루어지는 절연 보호 커버(80)가 부착된다. 절연 보호 커버(80)의 내측이며 전극(74)과 대향하는 부분에는 냉매 통로로 이루어지는 냉각 기구(도시하지 않음)가 배치된다. 냉매통로에, 냉매로서 예를 들어 냉각된 질소 가스를 흐르게 함으로써 전극(74)이 냉각 된다. 또한, 절연 보호 커버(80)의 외측에는, 이것을 덮어 고주파의 누설을 방지하기 위해 실드(도시하지 않음)가 배치된다.
가스 여기부(66)의 개구(70)의 외측 근방, 즉 개구(70)의 외측[처리 용기(4) 내]에 혼합 가스 공급계(35)의 가스 분산 노즐(40)이 수직으로 기립시켜 배치된다. 가스 분산 노즐(40)에 형성된 가스 분사 구멍(40A)으로부터 처리 용기(4)의 중심 방향을 향해 혼합 가스(제1 및 제3 처리 가스 혹은 필요에 따라서 이들에 또한 제4 처리 가스를 부가한 혼합 가스)가 분사된다.
한편, 가스 여기부(66)에 대향시켜 마련한 배기구(68)에는, 이것을 덮도록 하여 석영으로 이루어지는 단면 역 ㄷ자형으로 성형된 배기구 커버 부재(82)가 용접에 의해 부착된다. 배기 커버 부재(82)는 처리 용기(4)의 측벽을 따라 상방으로 연장되고, 처리 용기(4)의 상방에 가스 출구(84)가 형성된다. 가스 출구(84)에는 진공 펌프 등을 배치한 진공 배기계(GE)가 접속된다.
처리 용기(4)를 포위하도록 처리 용기(4) 내의 분위기 및 웨이퍼(W)를 가열하는 히터(86)가 배치된다. 처리 용기(4) 내의 배기구(86)의 근방에는 히터(86)를 제어하기 위한 열전대(도시하지 않음)가 배치된다.
또한 성막 장치(2)는 장치 전체의 동작을 제어하는 컴퓨터 등으로 이루어지는 주제어부(60)를 구비한다. 주제어부(60)는 이에 부수되는 기억부(212)에 미리 기억된 성막 처리의 처리 방법, 예를 들어 형성되는 막의 막 두께나 조성에 따라서 후술하는 성막 처리를 행한다. 이 기억부(212)에는, 또한 처리 가스 유량과 막의 막 두께나 조성과의 관계가 미리 제어 데이터로서 기억된다. 따라서, 주제어부(60)는 이들 기억된 처리 방법이나 제어 데이터를 기초로 하여 승강 기구(25), 가스 공급계(28, 30, 32, 34, 35, 36), 배기계(GE), 가스 여기부(66) 및 히터(86) 등을 제어할 수 있다.
다음에, 도1에 도시하는 장치를 이용하여 행해지는 성막 방법[소위 ALD(Atomic Layer Deposition) 성막]에 대해 설명한다. 이 성막 방법에서는, CVD에 의해 반도체 웨이퍼(W) 상에 SiBN으로 이루어지는 절연막을 형성한다. 이로 인해, 웨이퍼(W)를 수납한 처리 영역(5) 내에 실란계 가스인 디클로로실란(DCS) 가스 를 포함하는 제1 처리 가스와, 질화 가스인 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제2 처리 가스와, 붕소 함유 가스인 BCl3 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급한다. 이때, 제1 처리 가스와 제3 처리 가스를 가스 혼합 탱크(42) 내에서 혼합하고, 혼합 가스로서 처리 영역(5)에 대해 공급한다. 또한, 이 성막 방법에서는 탄화수소 가스로서 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제4 처리 가스는 공급하지 않은 경우를 예시한다.
우선, 다수매, 예를 들어 50매 내지 100매의 300 ㎜ 크기의 웨이퍼(W)를 유지한 상온의 웨이퍼 보트(12)를 소정의 온도로 설정된 처리 용기(4) 내에 로드하고, 처리 용기(4)를 밀폐한다. 다음에, 처리 용기(8) 내를 진공화하여 소정의 처리 압력으로 유지하는 동시에, 웨이퍼 온도를 상승시켜 성막용 처리 온도로 안정되기까지 대기한다. 다음에, 웨이퍼 보트(12)를 회전시키면서 제1 내지 제3 처리 가스를 각각 유량 제어하면서 가스 분산 노즐(38, 40)로부터 간헐적으로 공급한다.
구체적으로는, DCS 가스를 포함하는 제1 처리 가스 및 BCl3 가스를 포함하는 제3 처리 가스는 가스 혼합 탱크(42)에 공급되어 혼합 가스가 형성된다. 이 혼합 가스는 가스 분산 노즐(40)의 가스 분사 구멍(40A)으로부터, 웨이퍼 보트(12) 상의 복수의 웨이퍼(W)에 대해 평행한 가스 흐름을 형성하도록 공급된다. 이 동안에, DCS 가스 및 BCl3 가스의 분자 혹은, 그들 분해에 의해 발생한 분해 생성물의 분자 혹은 원자가 웨이퍼 상에 흡착된다.
한편, NH3 가스를 포함하는 제2 처리 가스는 가스 분산 노즐(38)의 가스 분사 구멍(38A)으로부터, 웨이퍼 보트(12) 상의 복수의 웨이퍼(W)에 대해 평행한 가스 흐름을 형성하도록 공급된다. 제2 처리 가스는 한 쌍의 전극(74) 사이의 플라즈마 발생 영역(PS)을 통과할 때에 선택적으로 여기되어 일부가 플라즈마화된다. 이때, 예를 들어 N*, NH*, NH2*, NH3* 등의 래디컬(활성종)이 생성된다(기호「*」는 래디컬인 것을 나타냄). 이들 래디컬은 가스 여기부(66)의 개구(70)로부터 처리 용기(4)의 중심을 향해 유출되어 웨이퍼(W) 상호간에 층류 상태로 공급된다.
상기 래디컬은 웨이퍼(W)의 표면에 부착되어 있는 DCS 가스의 분자 등과 반응하고, 이에 의해 웨이퍼(W) 상에 박막이 형성된다. 또한, 이때 BCl3 가스의 분해에 의해 발생한 B 원자가 박막 속에 도입되어 불순물로서 붕소를 함유하는 SiBN막이 형성된다. 또한, 이와는 반대로, 웨이퍼(W)의 표면에 래디컬이 부착되어 있는 경우에 DCS 가스 및 BCl3 가스가 흘러 온 경우에도, 마찬가지의 반응이 생겨 웨이퍼(W) 상에 SiBN막이 형성된다.
도3은 제1 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서의 가스 공급 및 RF(고주파) 인가의 형태를 나타내는 타이밍도이다. 도3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서는, 제1 내지 제4 공정(T1 내지 T4)을 교대로 반복한다. 즉, 제1 내지 제4 공정(T1 내지 T4)으로 이루어지는 사이클을 다수회 반복하고, 사이클마다 형성되는 SiBN의 박막을 적층함으로써 최종적인 두께의 SiBN막을 얻을 수 있다.
구체적으로는, 제1 공정(T1)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1 처리 가스(도3에서는 DCS로 표시) 및 제3 처리 가스(도3에서는 BCl3으로 표시)의 혼합 가스의 공급을 행하는 한편, 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스(도3에서는 NH3으로 표시)의 공급을 정지한다. 제2 공정(T2)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제3 처리 가스의 혼합 가스 및 제2 처리 가스의 공급을 정지한다. 제3 공정(T3)에서는 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제3 처리 가스의 혼합 가스의 공급을 정지한다. 또한, 제3 공정(T3)에서는 도중으로부터 RF 전원(76)을 온하여 가스 여기부(66)에서 제2 처리 가스를 플라즈마화함으로써, 서브 공정(T3b) 사이만 제2 처리 가스를 여기한 상태로 처리 영역(5)에 공급한다. 제4 공정(T4)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제3 처리 가스의 혼합 가스 및 제2 처리 가스의 공급을 정지한다.
제3 공정(T3)에서는 소정의 시간(Δt)이 경과한 후에 RF 전원(76)을 온하여 가스 여기부(66)에서 제2 처리 가스를 플라즈마화함으로써, 서브 공정(T3b) 사이만큼 제2 처리 가스를 여기한 상태로 처리 영역(5)에 공급한다. 이 소정의 시간(Δt)이라 함은, NH3 가스의 유량이 안정되기까지의 시간이며, 예를 들어 5초 정도이다. 그러나, 제2 처리 가스의 공급 기간의 전체 기간에 걸쳐 가스 여기부(66)에서 제2 처리 가스를 플라즈마화해도 된다. 이와 같이 제2 처리 가스의 유량이 안정화된 후에 RF 전원을 온하여 플라즈마를 세움으로써 웨이퍼(W)의 면간 방향(높이 방향)에 있어서의 활성종의 농도 균일성을 향상시킬 수 있다.
제2 및 제4 공정(T2, T4)은 처리 용기(4) 내에 잔류하는 가스를 배제하는 퍼지 공정으로서 사용된다. 여기서 퍼지라 함은, N2 가스 등의 불활성을 흐르게 하면서 처리 용기(4) 내를 진공 배기하는 것, 혹은 모든 가스의 공급을 정지하여 처리 용기(4) 내를 진공 배기함으로써 처리 용기(4) 내의 잔류 가스를 제거하는 것을 의미한다. 또한, 제2 및 제4 공정(T2, T4)의 전반은 진공 배기만을 행하고, 후반은 진공 배기와 불활성 공급을 더불어 행하도록 해도 좋다. 또한, 제1 및 제3 공정(T1, T3)에 있어서, 제1 내지 제3 처리 가스를 공급할 때에는 처리 용기(4) 내의 진공 배기를 정지할 수 있다. 그러나, 제1 내지 제3 처리 가스의 공급을, 처리 용기(4) 내를 진공 배기하면서 행하는 경우에는 제1 내지 제4 공정(T1 내지 T4)의 전체에 걸쳐 처리 용기(4) 내의 진공 배기를 단속시킬 수 있다.
도3에 있어서, 제1 공정(T1)은 약 1초 내지 20초, 예를 들어 약 10초, 제2 공정(T2)은 약 5초 내지 15초, 예를 들어 약 10초, 제3 공정(T3)은 약 1초 내지 30초, 예를 들어 약 20초, 서브 공정(T3b)은 약 1초 내지 25초, 예를 들어 약 10초, 제4 공정(T4)은 약 5초 내지 15초, 예를 들어 약 10초로 설정된다. 또한, 통상 제1 내지 제4 공정(T1 내지 T4)의 1 사이클에 의해 형성되는 막 두께는 0.11 내지 0.13 ㎚ 정도이다. 따라서, 목표 막 두께가, 예를 들어 70 ㎚이면, 이 사이클을 600 정도 반복하게 된다. 단, 이들 시간이나 두께는 단순히 일례를 나타낸 데에 지나지 않고, 이 수치로 한정되지 않는다.
상기 성막 처리의 처리 조건은 다음과 같다. DCS 가스의 유량은 50 sccm 내 지 2000 sccm의 범위 내, 예를 들어 1000 sccm(1 slm)이다. NH3 가스의 유량은 500 sccm 내지 5000 sccm의 범위 내, 예를 들어 1000 sccm이다. BCl3 가스의 유량은 1 sccm 내지 15 sccm의 범위 내, 예를 들어 2 sccm이다. 이와 같이, BCl3 가스의 유량은 DCS 가스의 유량과 비교하여 매우 적다.
처리 온도는 통상의 CVD 처리보다도 낮은 온도이며, 구체적으로는 300 ℃ 내지 700 ℃의 범위 내, 바람직하게는 550 ℃ 내지 630 ℃ 범위 내이다. 처리 온도가 300 ℃보다도 낮으면 반응이 생기지 않고 대부분 막이 퇴적되지 않는다. 처리 온도가 700 ℃보다도 높으면 막질이 떨어지는 CVD에 의한 퇴적막이 형성되는 동시에 이미 형성되는 금속막 등에 열적 손상을 부여한다.
처리 압력은 13 Pa(0.1 Torr) 내지 1330 Pa(10 Torr)의 범위 내, 바람직하게는 40 Pa(0.3 Torr) 내지 266 Pa(2 Torr)의 범위 내이다. 예를 들어, 처리 압력은 제1 공정(흡착 공정)(T1)에서는 1 Torr, 제3 공정(플라즈마를 이용하는 질화 공정) (T3)에서는 0.3 Torr이다. 처리 압력이 13 Pa보다도 작은 경우에는 성막 비율이 실용 레벨 이하가 된다. 처리 압력이 1330 Pa보다도 커지면 플라즈마가 충분히 서지 않게 되어 버린다.
이와 같이, 박막의 주원료를 제공하는 DCS 가스를 포함하는 제1 처리 가스와, 박막의 부원료를 제공하는 BCl3 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 미리 가스 혼합 탱크(42) 내에서 균일하게 혼합하여 혼합 가스를 형성한다. 그리고 이 혼합 가스를 높이 방향에 간격을 두고 배치된 복수의 가스 분사 구멍(40A)으로부터 처리 영역(5)에 대해 간헐적으로 공급한다. 이에 의해, 캐리어 가스를 이용하지 않아도 공급량이 적은 BCl3 가스를 처리 용기(4) 내의 높이 방향에 있어서 대략 균일하게 분산시킬 수 있다. 따라서, 형성되는 SiBN막의 박막 중의 조성 원소의 비를 웨이퍼의 위치에 따르지 않고 균일화시킬 수 있다.
바꾸어 말하면, 제1 처리 가스의 공급량에 대해 제3 처리 가스의 공급량은 훨씬 작다． 이 경우, 공급량이 적은 제3 처리 가스를 공급량이 많은 제1 처리 가스에 수반시킴으로써 처리 용기(4) 내의 높이 방향에 균일적으로 분산시킬 수 있다. 특히 한 쪽의 원료 가스의 공급량이, 다른 쪽의 원료 가스의 공급량보다도1/100 이하일 때, 상기한 바와 같은 막 중의 조성 원소의 비의 균일화 개선 효과를 한층 발휘할 수 있다.
또한 BCl3 가스를 웨이퍼 표면에 흡착시킬 때에 흡착량은 BCl3 가스의 분압에 의존한다. 본 실시 형태에서는, BCl3 가스는 캐리어 가스를 이용하지 않고 용기 내의 높이 방향에 균일하게 공급한다. 이로 인해, BCl3 가스의 분압을 캐리어 가스를 이용한 경우와 비교하여 높게 유지하여 웨이퍼 표면으로의 흡착을 촉진시킬 수 있다. 이 결과, 1 사이클당 성막 비율을 유지한 상태로 1 사이클에 필요로 하는 시간을 단축화하고, 그 처리량을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 실험에 있어서, 종래의 성막 방법에서는 BCl3 가스를 웨이퍼 표면에 충분하게 흡착시키는 데 필요로 하는 시간은 15초 정도였다. 이에 대해, 본 실시 형태에 따르면, 그 시간은 2초 내지 3초까지 단축할 수 있었다. 이 결과, 종래 방법에서는 1 사이클에 30초 정도를 필요로 하였지만, 본 실시 형태에서는 8초까지 단축할 수 있었다.
혼합 가스의 형성 및 공급의 형태로서는 다음 2개의 형태가 대표적인 것이 된다. 제1 형태에서는 제1 및 제3 처리 가스 공급계(30, 32)로부터 가스 혼합 탱크(42)에 제1 및 제3 처리 가스를 연속적으로 공급하는 한편, 가스 혼합 탱크(42)로부터 처리 영역(5)에 혼합 가스를 펄스형으로 공급한다. 제2 형태에서는 제1 및 제3 처리 가스 공급계(30, 32)로부터 가스 혼합 탱크(42)에 제1 및 제3 처리 가스를 제1 위상에서 펄스형으로 함께 공급하는 한편, 가스 혼합 탱크(42)로부터 처리 영역(5)에 혼합 가스를 제1 위상과 반대인 제2 위상으로 공급한다.
이를 실현하기 위해, 제1 및 제3 처리 가스 공급계(30, 32)의 개폐 밸브(50A, 52A) 및 혼합 가스 공급계(35)의 개폐 밸브(44A)의 개폐는 주제어부(60)로부터의 지시를 기초로 하여, 다음과 같이 조작된다. 상기 제1 형태의 경우, 성막 처리의 개시로부터 완료까지의 복수 사이클에 걸쳐 개폐 밸브(50A, 52A)가 함께 개방 상태로 유지되는 한편, 개폐 밸브(44A)가 펄스형으로 개폐된다. 상기 제2 형태의 경우, 성막 처리의 개시로부터 완료까지의 복수 사이클에 걸쳐 개폐 밸브(50A, 52A)가 펄스형으로 개폐되는 한편, 개폐 밸브(44A)가 반대의 위상에서 펄스형으로 개폐된다.
또한, 상술한 성막 방법에서는 탄화수소 가스로서 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제4 처리 가스는 공급하지 않은 경우가 예시되지만, 필요에 따라서 제4 처리 가스도 공급할 수 있다. 이 경우, 제4 처리 가스는 제1 및 제3 처리 가스와 동기하여 유량 제어하면서 가스 혼합 탱크(42)에 공급한다. 이러한 제1, 제3 및 제4 처리 가스의 혼합 가스를 이용하는 경우에는, 형성되는 박막은 탄소를 함유하는 SiBCN(boron doped silicon carbon nitride)으로 이루어지는 절연막이 된다.
<제2 실시 형태>
도4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치(종형 CVD 장치)를 도시하는 단면도이다. 이 성막 장치(2X)는 제1, 제3 및 제4 처리 가스 공급계(30, 32, 34)와 혼합 가스 공급계(35)를 제외하고, 도1에 도시하는 성막 장치(2)와 같은 구조를 갖는다. 따라서, 이하에서는 성막 장치(2)와의 차이점을 중심으로 이 성막 장치(2X)를 설명한다.
성막 장치(2X)에 있어서, 제1, 제3 및 제4 처리 가스 공급계(30, 32, 34)는 공통의 혼합 가스 공급계(35X)에 접속된다. 혼합 가스 공급계(35X)는 제1 및 제3 처리 가스를 혹은 필요에 따라서 이들에 또한 제4 처리 가스를 부가하여 혼합하기 위한 혼합 가스 공급 파이프(40X)를 갖는다. 혼합 가스 공급 파이프(40X)는 석영관으로 이루어져 가스 분산 노즐(40)의 기단부에 의해 구성된다.
제1, 제3 및 제4 처리 가스 공급계(30, 32, 34)는 혼합 가스 공급 파이프(40X)의 바로 앞의 위치에 대응하는 처리 가스를 일시적으로 저장하기 위한 탱크(102, 104, 106)를 갖는다. 탱크(102, 106)는 큰 가스 유량을 취급하기 때문에 탱크(104)보다도 크다. 예를 들어, 탱크(102, 106)는 4 리터 정도의 용량으로 설정 되고, 탱크(104)는 0.05 리터 정도로 설정된다(가스 유량에 따라서 변경됨). 탱크(102, 104, 106)는 개폐 밸브(103A, 105A, 107A)가 각각 배치된 가스 공급 라인(103, 105, 107)을 통하여 혼합 가스 공급 파이프(40X)에 접속된다.
제1, 제3 및 제4 처리 가스 공급계(30, 32, 34)의 탱크(102, 104, 106)는 가스 공급 라인(가스 통로)(50, 52, 54)을 통하여 DCS 가스, BCl3 가스 및 C2H4 가스의 가스원(30S, 32S, 34S)에 각각 접속된다. 가스 공급 라인(50, 52, 54) 상에는 개폐 밸브(50A, 52A, 54A)와 질량 유량 제어기와 같은 유량 제어기(50B, 52B, 54B)가 배치된다. 이에 의해, DCS 가스, BCl3 가스 및 C2H4 가스가 각각 유량 제어하면서 공급 가능해진다．
다음에, 도4에 도시하는 장치를 이용하여 행해지는 성막 방법[소위 ALD(Ato mic Layer Deposition) 성막]에 대해 설명한다. 또한, 여기서도 탄화수소 가스로서 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제4 처리 가스는 공급하지 않은 경우를 예시한다. 이 성막 방법에 있어서의 가스 공급 및 RF(고주파) 인가는, 도3에 도시하는 타이밍도에 따라서 행할 수 있다. 이때, 혼합 가스(도3에서는 DCS ＋ BCl3으로 표시)를 형성 및 공급하기 위해 개폐 밸브(103A, 105A)가 동기하여 개폐되고, 탱크(102, 104) 내에서 일시적으로 저장되어 있던 제1 및 제3 처리 가스가 혼합 가스 공급 파이프(40X)에 공급되어 혼합된다. 이 혼합 가스는 가스 분산 노즐(40)의 가스 분사 구멍(40A)으로부터 웨이퍼 보트(12) 상의 복수의 웨이퍼(W)에 대해 평행한 가스 흐름을 형성하도록 공급된다. 이 결과, 도1에 도시하는 장치와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
혼합 가스의 형성 및 공급의 형태로서는 다음 2개의 형태가 대표적인 것이 된다(이 설명에서도 제4 처리 가스는 공급되지 않음). 제1 형태에서는 제1 및 제3 처리 가스 공급계(30, 32)의 각 탱크(102, 104)에 제1 및 제3 처리 가스를 연속적으로 공급하는 한편, 탱크(102, 104)로부터 혼합 가스 공급 파이프(40X)에 각 가스를 펄스형으로 공급한다. 제2 형태에서는 제1 및 제3 처리 가스 공급계(30, 32)의 각 탱크(102, 104)에 제1 및 제3 처리 가스를 제1 위상에서 펄스형으로 함께 공급하는 한편, 각 탱크(102, 104)로부터 혼합 가스 공급 파이프(40X)에 각 가스를 제1 위상과 반대인 제2 위상으로 공급한다.
이를 실현하기 위해, 제1 및 제3 처리 가스 공급계(30, 32)의 개폐 밸브(50A, 52A) 및 탱크 하류의 개폐 밸브(103A, 105A)의 개폐는 주제어부(60)로부터의 지시를 기초로 하여, 다음과 같이 조작된다. 상기 제1 형태의 경우, 성막 처리의 개시로부터 완료까지의 복수 사이클에 걸쳐 개폐 밸브(50A, 52A)가 함께 개방 상태로 유지되는 한편, 개폐 밸브(103A, 105A)가 펄스형으로 개폐된다. 상기 제2 형태의 경우, 성막 처리의 개시로부터 완료까지의 복수 사이클에 걸쳐 개폐 밸브(50A, 52A)가 펄스형으로 개폐되는 한편, 개폐 밸브(103A, 105A)가 반대의 위상에서 펄스형으로 개폐된다.
도5는 제2 실시 형태의 변경예에 관한 성막 장치의 가스 공급 시스템의 일부를 도시하는 도면이다(제4 처리 가스 공급계는 도시하지 않음). 이 변경예에서는, BCl3 가스를 포함하는 제3 처리 가스의 유량이 DCS 가스를 포함하는 제1 처리 가스의 유량보다도 훨씬 적기 때문에, 제3 처리 가스 공급계(32)의 탱크(104)가 생략된다. 이 경우에서도, 혼합 가스 공급 파이프(40X) 내에 있어서 소량의 제3 처리 가스를 다량의 제1 처리 가스 중에 균일하게 혼합시켜 공급할 수 있다.
<제1 및 제2 실시 형태에 공통된 사항>
제1 및 제2 실시 형태에 관한 방법은, 상술한 바와 같이 처리 프로그램을 기초로 하여 주제어부(60)의 제어하에서 실행된다. 도6은 주제어부(60)의 구성의 개략을 나타내는 블럭도이다. 주제어부(60)는 CPU(210)를 갖고, 여기에 기억부(212), 입력부(214) 및 출력부(216) 등이 접속된다. 기억부(212)에는 처리 프로그램이나 처리 방법이 기억된다. 입력부(214)는 사용자와 대화하기 위한 입력 장치, 예를 들어 키보드나 위치 지정 기구 및 기억 매체의 드라이브 등을 포함한다. 출력부(216)는 처리 장치의 각 기기를 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다. 도6은 또한, 컴퓨터에 착탈 가능한 기억 매체(218)도 더불어 도시한다.
상술한 실시 형태에 관한 방법은, 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령으로서 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체에 기입하여 각종 반도체 처리 장치에 적용할 수 있다. 혹은, 이러한 종류의 프로그램 지령은 통신 매체에 의해 전송하여 각종 반도체 처리 장치에 적용할 수 있다. 기억 매체는, 예를 들어 자기 디스크{가요성 디스크, 하드 디스크[일례는 기억부(212)에 포함되는 하드 디스크] 등}, 광디스크(CD 및 DVD 등), 마그넷 옵티컬 디스크(MO 등) 및 반도체 메모리 등이다. 반도체 처리 장치의 동작을 제어하는 컴퓨터는 기억 매체에 기억된 프로그램 지령을 판독하고, 이를 프로세서 상에서 실행함으로써 상술한 방법을 실행한다.
상기 실시 형태에서는, 성막 장치(2)로서 플라즈마를 형성하는 여기부(66)를 처리 용기(4)에 일체적으로 조립한 구성이 예시된다. 대신에, 여기부(66)를 처리 용기(4)와는 별개의 부재로 마련하고, NH3 가스를 처리 용기(4) 밖에서 미리 여기(소위 리모트 플라즈마), 그 여기 NH3 가스를 처리 용기(4) 내로 공급하도록 해도 좋다. 또한, NH3 가스를 활성화하지 않고 공급해도 좋고, 이 경우 가스 여기부(66)에 관한 부재는 필요하지 않게 된다. 단, 이 경우 플라즈마를 이용하지 않음으로써 에너지의 저하를 보상하기 위해 프로세서 온도를 조금 올리는 것이 필요해진다.
상기 실시 형태에서는 혼합 가스를 공급하는 노즐로서 다수의 가스 분사 구멍(40A)이 형성된 분산 노즐(40)이 예시된다. 대신에, 가스 노즐(46)과 마찬가지로 일직선 상에 이루어진, 소위 직선관이나 L자형으로 굴곡된, 소위 L자관 등을 이용할 수 있다. 이러한 직선관이나 L자관을 이용한 경우에는, 혼합 가스는 처리 영역(5)의 하방 혹은 상방으로부터 공급되게 된다. 따라서, 배기구(68)는 처리 용기(4)의 상부 혹은 하부에 마련하도록 하여 혼합 가스가 처리 영역(5) 내를 상하 방향을 따라 충분히 흐르도록 한다.
상기 실시 형태에서는 제1 처리 가스 중의 실란계 가스로서 DCS 가스가 예시된다. 이 점에 관한 것으로, 실란계 가스로서는 디클로로실란(DCS), 헥사클로로디실란(HCD), 모노실란[SiH4], 디실란[Si2H6], 헥사메틸디실라잔(HMDS), 테트라클로로 실란(TCS), 디실릴아민(DSA), 트리실릴아민(TSA), 비스 3급 부틸아미노실란(BTBAS)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 이용할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 제2 처리 가스 중의 질화 가스로서는 NH3 가스, N2 가스를 이용할 수 있다. 또한, 본 발명을 실리콘산 질화물계의 막 형성에 적용하는 경우에는, 질화가스 대신에 일산화이질소[N2O], 일산화질소[NO]와 같은 산질화 가스를 이용할 수 있다. 이 경우, 형성되는 막은 산소[O]를 포함하는 실리콘산 질화물계의 막이 된다.
상기 실시 형태에서는 제3 처리 가스 중의 붕소 함유 가스로서 BCl3 가스가 예시된다. 이 점에 관한 것으로, 붕소 함유 가스로서는 BCl3, B2H6, BF3, B(CH3)3으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함할 수 있다.
상기 실시 형태에서는 제4 처리 가스 중의 탄화수소 가스로서 에틸렌 가스가 예시된다. 이 점에 관한 것으로, 탄화수소 가스로서는 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 에탄, 프로판 및 부탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 가스를 이용할 수 있다.
상기 실시예에서는 SiBN막이나 SiBCN막을 형성하는 경우가 예시된다. 대신에, 예를 들어 BCN막(탄소 함유 붕소 질화막)을 형성하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우에는 붕소 함유 가스와 탄화수소 가스가 원료 가스가 되어 양쪽 가스가 혼합된다. 본 발명은 처리 용기 내로 도입하기 전에 혼합해도 문제도 생기지 않은 복수의 원료 가스를 이용하여 성막 처리를 행하는 경우에 범용적으로 적용할 수 있다. 예를 들어 반응성 가스로서 산화 가스, 예를 들어 O2 가스 등을 이용하여 성막 처리하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.
피처리 기판으로서는, 반도체 웨이퍼로 한정되지 않고 LCD기판 및 유리 기판 등의 다른 기판이라도 좋다.
부가의 장점 및 변형이 당 기술 분야의 숙련자들에게 즉시 이루어질 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 그 광의의 태양에서, 본 명세서에 도시되고 설명된 특정 상세 및 대표적인 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 다양한 변형이 첨부된 청구범위 및 이들의 등가물에 의해 규정된 바와 같은 일반적인 본 발명의 개념의 사상 또는 범주로부터 일탈하지 않고 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 처리 용기의 높이 방향에 있어서 첨가 가스와 같은 공급량이 적은 처리 가스를 균일하게 공급함으로써, 퇴적막의 조성의 면간 균일성을 향상시키는 반도체 처리용 성막 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

Claims (24)

  1. 반도체 처리용 성막 장치이며,
    간격을 두고 적층된 복수의 피처리 기판을 수납하는 처리 영역을 갖는 처리 용기와,
    상기 처리 영역 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지 부재와,
    상기 처리 영역 내의 상기 피처리 기판을 가열하는 히터와,
    상기 처리 영역 내를 배기하는 배기계와,
    상기 피처리 기판 상에 박막을 퇴적하기 위한 처리 가스를 상기 처리 영역 내에 공급하는 처리 가스 공급 시스템과,
    상기 처리 가스 공급 시스템을 포함하는 상기 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 처리 가스는 상기 박막의 주원료를 제공하는 제1 처리 가스와, 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스와, 상기 박막의 부원료를 제공하는 제3 처리 가스를 포함하고,
    상기 처리 가스 공급 시스템은,
    상기 제1 및 제3 처리 가스를 혼합하여 혼합 가스를 형성하기 위해 상기 처리 용기 밖에 배치된 가스 혼합 탱크와,
    상기 가스 혼합 탱크로부터 상기 처리 영역에 상기 혼합 가스를 공급하는 혼합 가스 공급 라인과,
    상기 가스 혼합 탱크에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 각각 공급하는 제1 및 제3 처리 가스 공급계와,
    상기 가스 혼합 탱크를 경유하지 않고 상기 처리 영역에 상기 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급 라인을 갖는 제2 처리 가스 공급계와,
    상기 혼합 가스 공급 라인 및 상기 제2 처리 가스 공급 라인에 각각 배치된 제1 및 제2 개폐 밸브를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 가스 혼합 탱크로부터의 상기 혼합 가스와, 상기 제2 처리 가스 공급계로부터의 상기 제2 처리 가스를 상기 처리 영역에 대해 교대로 펄스형으로 공급하도록 상기 제1 및 제2 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 반도체 처리용 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 및 제3 처리 가스 공급계로부터 상기 가스 혼합 탱크에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 연속적으로 공급하는 한편, 상기 가스 혼합 탱크로부터 상기 처리 영역에 상기 혼합 가스를 펄스형으로 공급하는 제어를 행하는 반도체 처리용 성막 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 및 제3 처리 가스 공급계로부터 상기 가스 혼합 탱크에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 제1 위상에서 펄스형으로 함께 공급하는 한편, 상기 가스 혼합 탱크로부터 상기 처리 영역에 상기 혼합 가스를 상기 제1 위상과 반대인 제2 위상에서 펄스형으로 공급하는 제어를 행하는 반도체 처 리용 성막 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 혼합 가스 공급 라인 및 상기 제2 처리 가스 공급 라인의 각각은 제1 및 제2 공급구를 구비하고, 상기 제1 및 제2 공급구의 각각은, 상기 복수의 피처리 기판에 대해 평행한 가스 흐름을 형성하도록 상기 복수의 피처리 기판에 걸쳐 상하 방향으로 배열된 복수의 가스 분사 구멍을 구비하는 반도체 처리용 성막 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 처리 영역에 대한 상기 제3 처리 가스의 공급량은 상기 제1 처리 가스의 공급량의 1/100 이하인 반도체 처리용 성막 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 처리 가스는 실란계 가스를 포함하고, 상기 제2 처리 가스는 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하고, 상기 제3 처리 가스는 도프 가스를 포함하는 반도체 처리용 성막 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 처리 가스 공급 시스템은, 상기 가스 혼합 탱크에 탄화수소 가스를 포함하는 제4 처리 가스를 공급하는 제4 처리 가스 공급계를 더 구비하는 반도체 처리용 성막 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 처리 가스는 디클로로실란, 헥사클로로디실란, 모 노실란, 디실란, 헥사메틸디실라잔, 테트라클로로실란, 디실릴아민, 트리실릴아민, 비스 3급 부틸아미노실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함하고, 상기 제2 처리 가스는 암모니아, 질소, 일산화이질소 및 일산화질소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함하고, 상기 제3 처리 가스는 BCl3, B2H6, BF3, B(CH3)3으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함하는 반도체 처리용 성막 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 처리 가스를 플라즈마화하여 활성하는 여기 기구를 더 구비하는 반도체 처리용 성막 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 여기 기구는, 상기 처리 영역과 연통하는 공간 내에서 상기 제2 처리 가스의 공급구와 상기 기판 사이에 배치된 플라즈마 발생 영역을 구비하는 반도체 처리용 성막 장치.
  11. 반도체 처리용 성막 장치이며,
    간격을 두고 적층된 복수의 피처리 기판을 수납하는 처리 영역을 갖는 처리 용기와,
    상기 처리 영역 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지 부재와,
    상기 처리 영역 내의 상기 피처리 기판을 가열하는 히터와,
    상기 처리 영역 내를 배기하는 배기계와,
    상기 피처리 기판 상에 박막을 퇴적하기 위한 처리 가스를 상기 처리 영역 내에 공급하는 처리 가스 공급 시스템과,
    상기 처리 가스 공급 시스템을 포함하는 상기 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 처리 가스는 상기 박막의 주원료를 제공하는 제1 처리 가스와, 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스와, 상기 박막의 부원료를 제공하는 제3 처리 가스를 포함하고, 상기 처리 영역에 대한 상기 제3 처리 가스의 공급량은 상기 제1 처리 가스의 공급량에 비해 작고,
    상기 처리 가스 공급 시스템은,
    상기 제1 및 제3 처리 가스를 혼합하여 혼합 가스를 형성하는 동시에 상기 처리 영역에 공급하는 혼합 가스 공급 라인과,
    상기 혼합 가스 공급 라인에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 공급하는 제1 및 제3 처리 가스 공급 라인을 각각 갖는 제1 및 제3 처리 가스 공급계와,
    상기 혼합 가스 공급 라인을 경유하지 않고 상기 처리 영역에 상기 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급 라인을 갖는 제2 처리 가스 공급계와,
    상기 제1 내지 제3 처리 가스 공급 라인에 각각 배치된 제1 내지 제3 개폐 밸브와,
    상기 제1 개폐 밸브의 바로 앞에서 상기 제1 처리 가스를 일시적으로 저장하기 위해 상기 제1 처리 가스 공급 라인에 배치된 제1 탱크를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 혼합 가스 공급 라인으로부터의 상기 혼합 가스와, 상기 제2 처리 가스 공급계로부터의 상기 제2 처리 가스를 상기 처리 영역에 대해 교대로 펄스형으로 공급하도록 상기 제1 내지 제3 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 반도체 처리용 성막 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 및 제3 개폐 밸브의 개폐를 동기하여 행하는 반도체 처리용 성막 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 처리 가스 공급 시스템은, 상기 제3 개폐 밸브의 바로 앞에서 상기 제3 처리 가스를 일시적으로 저장하기 위해 상기 제3 처리 가스 공급 라인에 배치된 제2 탱크를 더 구비하는 반도체 처리용 성막 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 혼합 가스 공급 라인 및 상기 제2 처리 가스 공급 라인의 각각은 제1 및 제2 공급구를 구비하고, 상기 제1 및 제2 공급구의 각각은, 상기 복수의 피처리 기판에 대해 평행한 가스 흐름을 형성하도록 상기 복수의 피처리 기판에 걸쳐 상하 방향으로 배열된 복수의 가스 분사 구멍을 구비하는 반도체 처리용 성막 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 처리 영역에 대한 상기 제3 처리 가스의 공급량은 상기 제1 처리 가스의 공급량의 1/100 이하인 반도체 처리용 성막 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제1 처리 가스는 실란계 가스를 포함하고, 상기 제2 처리 가스는 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하고, 상기 제3 처리 가스는 도프 가스를 포함하는 반도체 처리용 성막 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 처리 가스 공급 시스템은, 상기 혼합 가스 공급 라인에 탄화수소 가스를 포함하는 제4 처리 가스를 공급하는 제4 처리 가스 공급계를 더 구비하는 반도체 처리용 성막 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제1 처리 가스는 디클로로실란, 헥사클로로디실란, 모노실란, 디실란, 헥사메틸디실라잔, 테트라클로로실란, 디실릴아민, 트리실릴아민, 비스 3급 부틸아미노실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함하고, 상기 제2 처리 가스는 암모니아, 질소, 일산화이질소 및 일산화질소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함하고, 상기 제3 처리 가스는 BCl3, B2H6, BF3, B(CH3)3으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함하는 반도체 처리용 성막 장치.
  19. 제11항에 있어서, 상기 제2 처리 가스를 플라즈마화하여 활성하는 여기 기구를 더 구비하는 반도체 처리용 성막 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 여기 기구는, 상기 처리 영역과 연통하는 공간 내에서 상기 제2 처리 가스의 공급구와 상기 기판 사이에 배치된 플라즈마 발생 영역을 구비하는 반도체 처리용 성막 장치.
  21. 반도체 처리용 성막 방법이며,
    처리 용기의 처리 영역 내에 간격을 두고 적층된 복수의 피처리 기판을 가열하는 공정과,
    상기 피처리 기판 상에 박막을 퇴적하기 위한 처리 가스를 상기 처리 영역 내에 공급하는 공정을 구비하고,
    상기 처리 가스는 상기 박막의 주원료를 제공하는 제1 처리 가스와, 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스와, 상기 박막의 부원료를 제공하는 제3 처리 가스를 포함하고,
    상기 처리 가스를 공급하는 공정은,
    상기 처리 용기 밖에 배치된 가스 혼합 탱크에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 공급하여 혼합 가스를 형성하는 공정과,
    상기 가스 혼합 탱크로부터 상기 처리 영역에 상기 혼합 가스를 공급하는 공정과,
    상기 가스 혼합 탱크를 경유하지 않고 상기 처리 영역에 상기 제2 처리 가스를 공급하는 공정을 구비하고, 상기 혼합 가스와 상기 제2 처리 가스를 상기 처리 영역에 대해 교대로 펄스형으로 공급하는 반도체 처리용 성막 방법.
  22. 반도체 처리용 성막 방법이며,
    처리 용기의 처리 영역 내에 간격을 두고 적층된 복수의 피처리 기판을 가열하는 공정과,
    상기 피처리 기판 상에 박막을 퇴적하기 위한 처리 가스를 상기 처리 영역 내에 공급하는 공정을 구비하고,
    상기 처리 가스는 상기 박막의 주원료를 제공하는 제1 처리 가스와, 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스와, 상기 박막의 부원료를 제공하는 제3 처리 가스를 포함하는 것과, 상기 처리 영역에 대한 상기 제3 처리 가스의 공급량은 상기 제1 처리 가스의 공급량에 비해 작고,
    상기 처리 가스를 공급하는 공정은,
    혼합 가스 공급 라인에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 혼합하여 혼합 가스를 형성하는 동시에 상기 처리 영역에 공급하는 공정과,
    상기 혼합 가스 공급 라인을 경유하지 않고 상기 처리 영역에 상기 제2 처리 가스를 공급하는 공정을 구비하고,
    상기 제1 처리 가스는 상기 혼합 가스 공급 라인의 바로 앞에 배치된 제1 탱크에 일시적으로 저장하면서 공급하고,
    상기 혼합 가스와 상기 제2 처리 가스를 상기 처리 영역에 대해 교대로 펄스형으로 공급하는 반도체 처리용 성막 방법.
  23. 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체이며,
    상기 프로그램 지령은 프로세서에 의해 실행될 때 반도체 처리용 성막 장치에,
    처리 용기의 처리 영역 내에 간격을 두고 적층된 복수의 피처리 기판을 가열하는 공정과,
    상기 피처리 기판 상에 박막을 퇴적하기 위한 처리 가스를 상기 처리 영역 내에 공급하는 공정을 구비하고,
    상기 처리 가스는 상기 박막의 주원료를 제공하는 제1 처리 가스와, 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스와, 상기 박막의 부원료를 제공하는 제3 처리 가스를 포함하는 것을 실행시키고,
    상기 처리 가스를 공급하는 공정은,
    상기 처리 용기 밖에 배치된 가스 혼합 탱크에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 공급하여 혼합 가스를 형성하는 공정과,
    상기 가스 혼합 탱크로부터 상기 처리 영역에 상기 혼합 가스를 공급하는 공정과,
    상기 가스 혼합 탱크를 경유하지 않고 상기 처리 영역에 상기 제2 처리 가스를 공급하는 공정을 구비하고, 상기 혼합 가스와 상기 제2 처리 가스를 상기 처리 영역에 대해 교대로 펄스형으로 공급하는 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체.
  24. 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체이며,
    상기 프로그램 지령은 프로세서에 의해 실행될 때 반도체 처리용 성막 장치에,
    처리 용기의 처리 영역 내에 간격을 두고 적층된 복수의 피처리 기판을 가열하는 공정과,
    상기 피처리 기판 상에 박막을 퇴적하기 위한 처리 가스를 상기 처리 영역 내에 공급하는 공정을 구비하고,
    상기 처리 가스는 상기 박막의 주원료를 제공하는 제1 처리 가스와, 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스와, 상기 박막의 부원료를 제공하는 제3 처리 가스를 포함하고, 상기 처리 영역에 대한 상기 제3 처리 가스의 공급량은 상기 제1처리 가스의 공급량에 비해 작은 것을 실행시키고,
    상기 처리 가스를 공급하는 공정은,
    혼합 가스 공급 라인에 상기 제1 및 제3 처리 가스를 혼합하여 혼합 가스를 형성하는 동시에 상기 처리 영역에 공급하는 공정과,
    상기 혼합 가스 공급 라인을 경유하지 않고 상기 처리 영역에 상기 제2 처리 가스를 공급하는 공정을 구비하고,
    상기 제1 처리 가스는 상기 혼합 가스 공급 라인의 바로 앞에 배치된 제1 탱 크에 일시적으로 저장하면서 공급하고,
    상기 혼합 가스와 상기 제2 처리 가스를 상기 처리 영역에 대해 교대로 펄스형으로 공급하는 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체.
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