KR20070044491A - 기판 처리 장치 및 반도체 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

기판 처리 장치는, 처리실(201)과, 유지부재(217)와, 가열부재(207)와, 처리실 내에 제1과 제2의 반응물질을 교대로 공급하는 공급부재(232a, 232b)를 갖고, 제1 반응물질을 공급하고 기판상에 제1 반응물질을 흡착시킨 후, 잉여인 제1 반응물질을 제거하고, 이어서, 제2 반응물질을 공급하고 기판상에 흡착한 후 제1 반응물질과 반응시킴으로써 기판상에 박막을 형성하는 기판 처리 장치로서, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가 유지부재가 유지가능한 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우, 제품용 기판의 매수가 부족한 상태에서 박막을 형성하는 처리를 실행시키는 제어부를 갖고 있다.

Description

기판 처리 장치 및 반도체 디바이스의 제조 방법{SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 기판 처리 장치 및 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이며, 특히, ALD(Atomic Layer Deposition)법을 이용하여 웨이퍼 등의 기판상에 원하는 막을 생성하는 기판 처리 장치 및 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
열CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 사용하여 한 번에 다수매의 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 반도체 디바이스의 제조 방법에 있어서는, 처리실 내에 한 번에 로드되고 처리되는 기판의 매수는 변동하고, 예를 들면, 100매 처리 가능한 경우에 있어서도 50매의 기판 처리가 행해지거나, 25매의 처리가 행해지는 경우가 있다. 이 경우는 제품용 기판의 부족 영역에 필 더미라고 칭하는 기판을 삽입하여 총기판 매수가 100매가 되도록 하고 있었다.
그러나, 이와 같이, 필 더미 기판을 삽입하는 방법에서는, 필 더미 기판의 부분만큼 제조 비용이 상승해 버리므로, 열CVD법에 있어서, 제품용 웨이퍼에 부족이 생겼을 경우, 필 더미를 사용하지 않고, 제품용 웨이퍼를 가스 상류측에 채워 탑재시키고, 또한, 히터 존의 설정 온도의 조정을 행하고 히터 조건을 변경시켜 웨이퍼 간에 있어서 막두께가 균일해지도록 하고 있었다. 히터 존의 설정 온도 변경 에서는, 웨이퍼가 존재하는 영역만을 균열 존으로 하고, 그 외의 영역은 보온 존으로 하여 보온 존에 있어서의 반응을 억제하고, 웨이퍼 처리영역에의 영향을 방지하고 있었다(일본국 특허공개2003-45863호공보 참조).
(특허 문헌 1)일본국 특허공개2003-45863호
또한, 제품용 웨이퍼를 가스 상류 측에 채우는 것은, 상류 측에 빈 곳이 있으면, 성막 처리용 가스인 SiH2Cl2의 성막에 의한 소비가 감소하는 한편, SiCl2에의 자기 분해가 진행되고, 또한 SiCl2의 흡착 계수가 SiH2Cl2보다 한 자리수 크기 때문에, SiH2Cl2의 반응이 저해되고, 성막 속도가 안정되지 않게 되기 때문이다. 따라서 이 현상을 막기 위해서, 제품용 웨이퍼를 가스 상류 측에 채워 탑재하고 있다.
상술의 일본국 특허공개2003-45863호공보에 기재된 기술에서는 필 더미를 사용하고 있지 않지만, 열CVD법을 사용하고 있으므로, 히터 조건의 변경이 필요로 된다.
이 각 존의 설정 온도 변경에 의한 히터 조건의 변경은, 과거의 데이터에 의해 경험에 기초하여 행하거나, 또는 간섭 행렬법을 이용하여 각 존의 설정 온도를 자동으로 산출하여 온도 보정을 행하는 등이었다.
본 발명의 주된 목적은, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우라도, 새롭게 조건 제시를 행하는 일 없이, 기판 간의 막두께 균일성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 한 형태에 의하면, 처리실과, 상기 처리실 내에 있어서 복수의 제품용의 기판을 적어도 유지하는 유지부재와, 상기 기판을 가열하는 가열부재와, 상기 처리실 내에 적어도 제1과 제2 반응 물질을 교대로 공급하는 공급부재와, 상기 처리실에 개구한 배기구와, 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 제1 반응 물질을 상기 처리실 내에 공급하고, 상기 유지부재에 유지되는 상기 제품용의 기판상에 상기 제1 반응 물질을 흡착시킨 후, 잉여인 상기 제1 반응 물질을 상기 처리실 내로부터 제거하고, 다음에 상기 제2 반응 물질을 상기 처리실 내에 공급하고, 상기 기판상에 흡착한 상기 제1 반응 물질과 반응시킴으로써 상기 기판상에 박막을 형성하는 처리를 실행하고, 상기 유지부재에 유지되는 상기 제품용 기판의 매수가, 상기 유지부재가 유지 가능한 상기 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우, 상기 제품용 기판의 매수가 부족한 상태로 박막을 형성하는 상기 처리를 실행시키는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 처리실 내의 유지부재에 복수의 제품용의 기판을 유지시키는 제1 공정과, 상기 기판을 가열하는 제2 공정과, 제1 반응 물질을 상기 처리실 내에 공급하고, 상기 제품용의 기판상에 상기 제1 반응 물질을 흡착시키는 제3 공정과, 상기 처리실 내로부터 잉여인 상기 제1 반응 물질을 제거하는 제4 공정과, 제2 반응 물질을 상기 처리실 내에 공급하고, 상기 제품용의 기판상에 흡착한 상기 제1 반응 물질과 반응시켜, 상기 기판상에 박막을 형성하는 제5 공정과, 적어도 상기 제3 공정으로부터 상기 제5 공정을, 상기 제품용의 기판상에 원하는 두께의 박막이 형성될 때까지 소정 회수 반복하는 제6 공정을 구비하고, 상기 유지부재에 유지되는 상기 제품용의 기판의 매수가, 상기 유지부재가 유지 가능한 상기 제품용의 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우, 상기 제품용의 기판의 매수가 부족한 상태로 상기 공정을 행하는 반도체 디바이스의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 처리실과, 상기 처리실 내에 있어서 복수의 기판을 유지하는 유지부재와, 상기 기판을 가열하는 가열부재와, 상기 처리실 내에 적어도 제1과 제2 반응 물질을 교대로 공급하는 공급부재와, 상기 처리실에 개구한 배기구를 가지며, 상기 제1 반응 물질을 공급하고, 상기 기판상에 상기 제1 반응 물질을 흡착시킨 후, 잉여인 상기 제1 반응 물질을 제거하고, 다음에 상기 제2 반응 물질을 공급하고, 상기 기판상에 흡착한 상기 제1 반응 물질과 반응시킴으로써 상기 기판상에 박막을 형성하는 기판 처리 장치로서, 상기 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 상기 유지부재가 유지 가능한 상기 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우, 상기 제품용 기판의 매수가 부족한 상태로 박막을 형성하는 처리를 실행시키는 제어부를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 처리실과, 상기 처리실 내에 있어서 복수의 기판을 유지하는 유지부재와, 상기 기판을 가열하는 가열부재와, 상기 처리실 내에 적어도 제1과 제2 반응 물질을 교대로 공급하는 공급부재와, 상기 처리실에 개구한 배기구를 가지며, 상기 제1 반응 물질을 공급하고, 상기 기판상에 상기 제1 반응 물질을 흡착시킨 후, 잉여인 상기 제1 반응 물질을 제거하고, 다음에 상기 제2 반응 물질을 공급하고, 상기 기판상에 흡착한 상기 제1 반응 물질과 반응시킴으로써 상기 기판상에 박막을 형성하는 기판 처리 장치로서, 상기 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 상기 유지부재가 유지 가능한 상기 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우, 상기 제품용 기판의 매수가 부족한 상태로 박막을 형성하는 처리를 실행시키는 제어부를 갖는 기판 처리 장치를 이용하여, 상기 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 상기 유지부재가 유지 가능한 상기 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우, 상기 제품용 기판의 매수가 부족한 상태로 박막을 형성하는 상기 처리를 행하는 반도체 디바이스의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 기판 처리 장치의 종형의 기판 처리로를 설명하기 위한 개략 종단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 기판 처리 장치의 종형의 기판 처리로를 설명하기 위한 개략 횡단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 기판 처리 장치의 종형의 기판 처리로에 있어서 보트에의 웨이퍼의 탑재 상태를 설명하기 위한 개략 종단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 기판 처리 장치의 종형의 기판 처리로에 있어서 보트에의 웨이퍼의 탑재 상태를 설명하기 위한 개략 종단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 기판 처리 장치의 종형의 기판 처리로에 있어서 보트에의 웨이퍼의 탑재 상태를 설명하기 위한 개략 종단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 기판 처리 장치의 종형의 기판 처리로에 있어서 보트에의 웨이퍼의 탑재 상태를 설명하기 위한 개략 종단면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략 사시도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략 종단면도
본 발명의 바람직한 실시의 형태에서는, CVD법이 아니라, ALD법에 의해 성막을 행한다. ALD법은, 어느 성막 조건(온도, 시간 등) 하에서, 성막에 이용하는 2종류(또는 그 이상)의 원료가 되는 가스를 1종류씩 교대로 기판상에 공급하고, 1원자층 단위로 흡착시키고, 표면 반응을 이용하여 성막을 행하는 수법이다.
즉, 이용하는 화학반응은, 예를 들면, SiN(질화 규소)막 형성의 경우, ALD법에서는 DCS(SiH2Cl2, 디클로르실란)와 NH3(암모니아)를 이용하여 300~600℃의 저온에서 고품질의 성막이 가능하다. 또, 가스 공급은, 복수 종류의 반응성 가스를 1종류씩 교대로 공급한다. 그리고, 막두께 제어는, 반응성 가스 공급의 사이클수로 제어한다.(예를 들면, 성막 속도가 1Å/사이클로 하면, 20Å의 막을 형성하는 경우, 처리를 20사이클 행한다.)
본 발명의 바람직한 실시의 형태에서는, 제1 반응 물질을 공급하고, 기판상에 제1 반응 물질을 흡착시킨 후, 잉여인 제1 반응 물질을 제거하고, 다음에 제2 반응 물질을 공급하고, 기판상에 흡착한 제1 반응 물질과 반응시킴으로써 기판상에 박막을 형성하지만, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우에, 제어부에 의해서 제품용 기 판의 매수가 부족한 상태로 박막을 형성하는 처리를 실행시킨다.
그리고, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우, 제어부는, 제품용 기판을 유지부재의 가스 상류 측에 채워서 유지시키고, 유지부재의 배기구 측을 미유지 영역으로 하여, 기판상에 박막을 형성하는 처리를 실행시킨다.
또, 공급부재는, 다수의 가스 분출구멍을 구비하는 가늘고 긴 노즐로 구성되고, 유지부재는, 노즐의 길이 방향으로 복수의 기판을 적층 유지하고, 배기구가 노즐의 길이 방향의 일단 측에 위치하고 있는 구조이며, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우, 제어부는, 제품용 기판을 유지부재의 노즐의 길이 방향의 타단 측에 채워서 유지시켜, 기판상에 박막을 형성하는 처리를 실행시킨다.
또, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우, 제어부는, 유지부재에서 제품용 기판의 최대 유지 매수가 유지되고 있을 때와 같은 가열부재의 조건에서 박막 형성 처리를 실행시킨다.
또한, 제품용 기판은, 반도체 장치를 실제로 생산하는 생산용 기판만으로 구성되는 경우나, 생산용 기판과 그 상하에 설치된 사이드 더미 기판으로 구성되는 경우가 있고, 바람직하게는, 생산용 기판의 상하에 적어도 한 장의 사이드 더미 기판이 설치된다.
본 발명의 바람직한 실시의 형태에서는, ALD법에 의해 성막을 행하고 있고, 제2 반응 물질을 기판상에 흡착한 제1 반응 물질과 반응시킴으로써 기판상에 1원자층씩 박막을 형성하는 점에 있어서, 기상 반응이 행해지는 종래의 CVD법과는 다르다. 이 때문에, ALD법에 따르는 성막에서는, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우라도, 종래의 열CVD의 경우와는 달리, 기판 간의 막두께 분포를 정리하기 하기 위해서 각 히터 존의 설정 온도를 바꿀 필요는 생기지 않는다.
그 결과, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우에도, 유지부재로 제품용 기판의 최대 유지 매수가 유지되고 있을 때와 같은 가열부재의 조건으로 박막 형성 처리를 실행할 수 있다.
그러나, ALD법에 따라 성막된 막의 막두께는, 반응물 가스의 흐름의 영향을 받고, 기판 표면이 노출되는 가스의 농도의 영향을 받는다. 그로 인해, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우라도, 기판 표면이 노출되는 가스의 농도를, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 매수 유지의 경우와 같게 하는 것이 바람직하다.
그로 인해, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우, 제품용 기판을 유지부재의 가스 상류 측에 채워서 유지시키고, 유지부재의 배기구 측을 미유지 영역으로 하여, 기판상에 박막을 형성하는 것이 바람직하다.
또, 공급부재가, 다수의 가스 분출구멍을 구비하는 가늘고 긴 노즐로 구성되고, 유지부재는, 노즐의 길이 방향으로 복수의 기판을 적층 유지하고, 배기구가 노즐의 길이 방향의 일단 측에 위치하고 있는 구조이며, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우에는, 제품용 기판을 유지부재의 노즐의 길이 방향의 타단 측에 채워서 유지시키고, 기판상에 박막을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우에, 가스 상류측이나 노즐의 길이 방향의 어느 한쪽의 단측(端側)에 채우는 것이 아니라, 기판 간격을 길게 하여 유지부재 전체에 걸쳐 균등적으로 기판을 탑재하는 방법도 생각할 수 있지만, 그와 같이 하면, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 매수 유지의 경우와, 기판 간격이 바뀌어 버려 기판 사이에 들어가는 반응성 가스량이 변화해 버린다. 그 결과, 막두께가 변해 버리므로, 바람직하지 않다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 실시예에 관한 종형의 기판 처리로를 설명하기 위한 개략 구성도이며, 처리로부분을 종단면으로 나타내고, 도 2는 본 실시예에 관한 종형의 기판 처리로를 설명하기 위한 개략 구성도이며, 처리로부분을 횡단면으로 나타낸다.
가열 수단인 히터(207)의 안쪽에, 기판인 웨이퍼(200)를 처리하는 반응 용기 로서 석영제의 반응관(203)이 설치되고, 이 반응관(203)의 하단 개구는 덮개체인 씰 캡(219)에 의해 기밀부재인 O링(220)을 통해 기밀로 폐색되어 있다. 반응관(203) 및 히터(207)의 외측에는 단열부재(208)가 설치되어 있다. 단열부재(208)는 히터(207)의 위쪽 단을 덮도록 설치되어 있다. 적어도, 히터(207), 단열부재(208), 반응관(203) 및 씰 캡(219)에 의해 처리로(202)를 형성하고 있다. 또, 반응관(203), 씰 캡(219) 및 후술하는 반응관(203) 내에 형성된 버퍼실(237)에 의해 처리실(201)을 형성하고 있다. 씰 캡(219)에는 석영 캡(218)을 통해 기판 유지 수단인 보트(217)가 세워지고, 석영 캡(218)은 보트(217)를 유지하는 유지체로 되어 있다. 그리고, 보트(217)는 처리로(202)에 삽입된다. 보트(217)에는 배치(batch)처리되는 복수의 웨이퍼(200)가 수평 자세로 관축방향으로 다단으로 수직 방향으로 적재된다. 히터(207)는 처리로(202)에 삽입된 웨이퍼(200)를 소정의 온도로 가열한다.
그리고, 처리로(202)에는 복수 종류, 여기에서는 2종류의 가스를 공급하는 공급관으로서의 2개의 가스 공급관(232a, 232b)이 설치된다. 여기에서는 가스 공급관(232a)으로부터는 유량 제어 수단인 매스 플로우 콘트롤러(241a) 및 개폐밸브인 밸브(243a)를 통해, 또한 후술하는 반응관(203) 내에 형성된 버퍼실(237)을 통해 처리실(201)에 반응 가스가 공급되고, 가스 공급관(232b)으로부터는 유량 제어 수단인 매스 플로우 콘트롤러(241b), 개폐밸브인 밸브(243b), 가스탱크(247) 및 개폐밸브인 밸브(243c)를 통해, 또한 후술하는 가스 공급부(249)를 통해 처리실(201)에 반응 가스가 공급된다.
가스 공급관(232b)에는, 원료의 액화를 막기 위해서, 120℃정도까지 가열할 수 있는 배관 히터(도시 생략)를 장착하고 있다.
처리실(201)은, 가스를 배기하는 배기관인 가스 배기관(231)에 의해 밸브(243d)를 통해 배기 수단인 진공 펌프(246)에 접속되고, 진공 배기되도록 되어 있다. 또한, 이 밸브(243d)는 밸브를 개폐하여 처리실(201)의 진공 배기·진공 배기 정지를 할 수 있고, 또한 밸브 개폐 정도(開度)를 조절하여 압력 조정 가능하게 되어 있는 개폐밸브이다.
처리실(201)을 구성하고 있는 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에 있어서의 원호형상의 공간에는, 반응관(203)의 하부보다 상부의 내벽에 웨이퍼(200)의 적재 방향에 따라서, 가스 분산 공간인 버퍼실(237)이 설치되어 있다. 버퍼실(237)의 웨이퍼(200)와 인접하는 안쪽의 벽의 단부 근방에는 가스를 공급하는 공급 구멍인 가스 공급 구멍(248a)이 설치되어 있다. 이 가스 공급 구멍(248a)은 반응관(203)의 중심을 향해 개구하고 있다. 이 가스 공급 구멍(248a)은 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라서 하부에서 상부로 소정의 길이에 걸쳐서 각각 동일한 개구 면적을 가지며, 또한 같은 개구 피치로 설치되어 있다.
그리고 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(248a)이 설치된 단부와 반대측의 단부 근방에는, 노즐(233)이 역시 반응관(203)의 하부에서 상부에 걸쳐 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라서 배설되어 있다. 그리고 노즐(233)에는 가스를 공급하는 공급 구멍인 가스 공급 구멍(248b)이 복수 설치되어 있다. 복수의 가스 공급 구멍(248b)은 가스 공급 구멍(248a)의 경우와 같은 소정의 길이에 걸쳐서 웨이 퍼(200)의 적재 방향을 따라서 배설되어 있다. 그리고, 복수의 가스 공급 구멍(248b)과 복수의 가스 공급 구멍(248a)을 각각 1대 1로 대응시켜 배치하고 있다.
또, 가스 공급 구멍(248b)의 개구면적은, 버퍼실(237)과 처리로(202)의 차압이 작은 경우에는, 상류측에서 하류측까지 동일한 개구면적으로 동일한 개구 피치로 하면 되지만, 차압이 큰 경우에는 상류측에서 하류측을 향해 개구면적을 크게 하거나, 개구 피치를 작게 하면 된다.
가스 공급 구멍(248b)의 개구면적이나 개구 피치를 상류측에서 하류로 걸쳐 조절함으로써, 우선, 각 가스 공급 구멍(248b)보다 가스의 유속의 차이는 있지만, 유량은 거의 동량인 가스를 분출시킨다. 그리고 이 각 가스 공급 구멍(248b)으로부터 분출하는 가스를 버퍼실(237)에 분출시켜 일단 도입하고, 가스의 유속차이의 균일화를 행할 수 있다.
즉, 버퍼실(237)에 있어서, 각 가스 공급 구멍(248b)으로부터 분출한 가스는 버퍼실(237)에서 각 가스의 입자 속도가 완화된 후, 가스 공급 구멍(248a)으로부터 처리실(201)에 분출한다. 이전에, 각 가스 공급 구멍(248b)으로부터 분출한 가스는, 각 가스 공급 구멍(248a)으로부터 분출할 때에는, 균일한 유량과 유속을 갖는 가스로 할 수 있다.
또한, 버퍼실(237)에, 가늘고 긴 구조를 갖는 막대 모양 전극(269) 및 막대 모양 전극(270)이 상부에서 하부에 걸쳐서 전극을 보호하는 보호관인 전극 보호관(275)에 보호되어 배치되고, 이 막대 모양 전극(269) 또는 막대 모양 전극(270) 의 어느 한쪽은 정합기(272)를 통해 고주파 전원(273)에 접속되고, 다른 쪽은 기준 전위인 어스에 접속되어 있다. 이 결과, 막대 모양 전극(269) 및 막대 모양 전극(270) 간의 플라즈마 생성 영역(224)에 플라즈마가 생성된다.
이 전극 보호관(275)은 막대 모양 전극(269) 및 막대 모양 전극(270)의 각각을 버퍼실(237)의 분위기와 격리된 상태로 버퍼실(237)에 삽입할 수 있는 구조로 되어 있다. 여기서, 전극 보호관(275)의 내부는 바깥 공기(대기)와 동일 분위기이면, 전극 보호관(275)에 각각 삽입된 막대 모양 전극(269) 및 막대 모양 전극(270)은 히터(207)의 가열로 산화되어 버린다. 그래서, 전극 보호관(275)의 내부는 질소 등의 불활성 가스를 충전 또는 퍼지하고, 산소 농도를 충분히 낮게 억제하여 막대 모양 전극(269) 또는 막대 모양 전극(270)의 산화를 방지하기 위한 불활성 가스퍼지 기구가 설치된다.
또한, 가스 공급 구멍(248a)의 위치에서, 반응관(203)의 내주를 120˚정도 회전한 내벽에, 가스 공급부(249)가 설치되어 있다. 이 가스 공급부(249)는 ALD법에 따르는 성막에 있어서 웨이퍼(200)에, 복수 종류의 가스를 1종류씩 교대로 공급할 때에, 버퍼실(237)과 가스 공급종을 분담하는 공급부이다.
이 가스 공급부(249)도 버퍼실(237)과 같이 웨이퍼와 인접하는 위치에 동일 피치로 가스를 공급하는 공급 구멍인 가스 공급 구멍(248c)을 가지며, 하부에서는 가스 공급관(232b)이 접속되어 있다.
가스 공급 구멍(248c)의 개구면적은 버퍼실(237)과 처리실(201)의 차압이 작은 경우에는, 상류측에서 하류측까지 동일한 개구 면적으로 동일한 개구 피치로 하 면 되지만, 차압이 큰 경우에는 상류측에서 하류측을 향해 개구 면적을 크게 하거나 개구 피치를 작게 하면 된다.
반응관(203) 내의 중앙부에는 복수매의 웨이퍼(200)를 다단으로 동일 간격으로 연직 방향으로 탑재하는 보트(217)가 설치되어 있고, 이 보트(217)는 도면 중 생략된 보트 엘리베이터 기구에 의해 반응관(203)에 출입할 수 있게 되어 있다. 또 처리의 균일성을 향상하기 위해서 보트(217)를 회전하기 위한 회전 수단인 보트 회전 기구(267)가 설치되어 있고, 보트 회전 기구(267)를 회전함으로써, 석영 캡(218)에 유지된 보트(217)를 회전하게 되어 있다.
제어 수단인 콘트롤러(321)는, 매스 플로우 콘트롤러(241a, 241b), 밸브(243a, 243b, 243c, 243d), 히터(207), 진공 펌프(246), 보트 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(121), 고주파 전원(273), 정합기(272)에 접속되어 있고, 매스 플로우 콘트롤러(241a, 241b)의 유량 조정, 밸브(243a, 243b, 243c, 243d)의 개폐 동작, 히터(207)의 온도 조절, 진공 펌프(246)의 기동·정지, 보트 회전 기구(267)의 회전 속도 조절, 보트 엘리베이터(121)의 승강 동작 제어, 고주파 전극(273)의 전력 공급 제어, 정합기(272)에 의한 임피던스 제어가 행해진다.
다음에 ALD법에 따르는 성막예에 대해서, DCS 및 NH3가스를 이용하여 SiN막을 성막하는 예로 설명한다.
우선 성막하고자 하는 웨이퍼(200)를 보트(217)에 장전하고, 처리로(202)에 반입한다. 반입 후, 다음의 3개의 단계를 차례차례 실행한다.
[단계 1]
단계 1에서는, 플라즈마 여기의 필요한 NH3가스와, 플라즈마 여기의 필요가 없는 DCS가스를 병행하여 흐르게 한다. 우선 가스 공급관(232a)에 설치한 밸브(243a) 및 가스 배기관(231)에 설치한 밸브(243d)를 모두 열고, 가스 공급관(232a)으로부터 매스 플로우 콘트롤러(243a)에 의해 유량 조정된 NH3가스를 노즐(233)의 가스 공급 구멍(248b)으부터 버퍼실(237)에 분출하고, 막대 모양 전극(269) 및 막대 모양 전극(270) 간에 고주파 전원(273)으로부터 정합기(272)를 통해 고주파 전력을 인가하여 NH3를 플라즈마 여기하고, 활성종으로서 처리실(201)에 공급하면서 가스 배기관(231)으로부터 배기한다. NH3가스를 플라즈마 여기함으로써 활성종으로서 흐르게 할 때는, 밸브(243d)를 적정하게 조정하여 처리실(201) 내 압력을 10~100㎩로 한다. 매스 플로우 콘트롤러(241a)로 제어하는 NH3의 공급 유량은 1000~10000sccm이다. NH3를 플라즈마 여기함으로써 얻어진 활성종에 웨이퍼(200)를 노출시키는 시간은 2~120초간이다. 이때의 히터(207)의 온도는 웨이퍼가 300~600℃가 되도록 설정해 둔다. NH3는 반응 온도가 높기 때문에, 상기 웨이퍼 온도에서는 반응하지 않으므로, 플라즈마 여기함으로써 활성종으로서 흐르게 하고 있고, 이 때문에 웨이퍼 온도는 설정한 낮은 온도 범위인 채로 행할 수 있다.
이 NH3를 플라즈마 여기함으로써 활성종으로서 공급하고 있을 때, 가스 공급관(232b)의 상류측의 밸브(243b)를 열고, 하류측의 밸브(243c)를 닫고, DCS도 흐르도록 한다. 이로 인해 밸브(243b, 243c) 사이에 설치한 가스탱크(247)에 DCS를 모 은다. 이때, 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는 NH3를 플라즈마 여기함으로써 얻어진 활성종이며, DCS는 존재하지 않는다. 따라서, NH3는 기상 반응을 일으킬 일은 없고, 플라즈마에 의해 여기되어 활성종이 된 NH3는 웨이퍼(200) 상의 기초막과 표면 반응한다.
[단계 2]
단계 2에서는, 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)를 닫고, NH3의 공급을 멈추지만, 계속해서 가스탱크(247)에 공급을 계속한다. 가스탱크(247)에 소정압, 소정량의 DCS가 모이면 상류측의 밸브(243b)도 닫고, 가스탱크(247)에 DCS를 가둬 둔다. 또, 가스 배기관(231)의 밸브(243d)는 연 채로하고 진공 펌프(246)에 의해, 처리실(201)을 20㎩ 이하로 배기하고, 잔류 NH3를 처리실(201)로부터 배제한다. 또, 이때에는 N2 등의 불활성 가스를 처리실(201)에 공급하면, 잔류 NH3를 배제하는 효과가 더 높아진다. 가스탱크(247) 내에는, 압력이 20000㎩ 이상이 되도록 DCS를 모은다. 또, 가스탱크(247)와 처리실(201)과의 사이의 컨덕턴스가 1.5×10-3㎥/s 이상이 되도록 장치를 구성한다. 또, 반응관(203)의 용적과 이것에 대한 필요한 가스탱크(247)의 용적과의 비로서 생각하면, 반응관(203)의 용적 1001(리터)의 경우에 있어서는, 100~300cc인 것이 바람직하고, 용적비로서는 가스탱크(247)는 반응실 용적의 1/1000~3/1000배로 하는 것이 바람직하다.
[단계 3]
단계 3에서는, 처리실(201)의 배기가 끝나면 가스 배기관(231)의 밸브(243d)를 닫고 배기를 멈춘다. 가스 공급관(232b)의 하류측의 밸브(243c)를 연다. 이로 인해 가스탱크(247)에 모인 DCS가 처리실(201)에 한번에 공급된다. 이때 가스 배기관(231)의 밸브(243d)가 닫혀 있으므로, 처리실(201) 내의 압력은 급격하게 상승하여 약 931㎩(7Torr)까지 승압된다. DCS를 공급하기 위한 시간은 2~4초 설정하고, 그 후 상승한 압력 분위기 중에 노출되는 시간을 2~4초로 설정하고, 합계 6초로 했다. 이때의 웨이퍼 온도는 NH3의 공급시와 마찬가지로, 300~600℃이다. DCS의 공급에 의해, 기초막 상의 NH3와 DCS가 표면 반응하여, 웨이퍼(200) 상에 SiN막이 성막된다. 성막후, 밸브(243c)를 닫고, 밸브(243d)를 열어 처리실(201)을 진공 배기하고, 잔류하는 DCS의 성막에 기여한 후의 가스를 배제한다. 또, 이때에는 N2 등의 불활성 가스를 처리실(201)에 공급하면, 잔류하는 DCS의 성막에 기여한 후의 가스를 처리실(201)로부터 배제하는 효과가 더 높아진다. 또 밸브(243b)를 열어 가스탱크(247)에의 DCS의 공급을 개시한다.
상기 단계 1~3을 1사이클로 하고, 이 사이클을 여러 차례 반복함으로써 웨이퍼 상에 소정 막두께의 SN막을 성막한다.
또한, ALD 장치에서는, 가스는 기초막 표면에 흡착한다. 이 가스의 흡착량은, 가스의 압력 및 가스의 폭로 시간에 비례한다. 따라서, 희망하는 일정량의 가스를, 단시간에 흡착시키기 위해서는, 가스의 압력을 단시간에 크게 할 필요가 있다. 이 점에서, 본 실시예에서는, 밸브(243d)를 닫은데다가, 가스탱크(247) 내에 모은 DCS를 순간적으로 공급하고 있기 때문에, 처리실(201) 내의 DCS의 압력을 급격하게 올릴 수 있고, 희망하는 일정량의 가스를 순간적으로 흡착시킬 수 있다.
또, 본 실시예에서는, 가스탱크(247)에 DCS를 모으고 있는 동안에, ALD법에서 필요한 단계인 NH3가스를 플라즈마 여기함으로써 활성종으로서 공급, 및 처리실(201)의 배기를 하고 있으므로, DCS를 모으기 위한 특별한 단계를 필요로 하지 않는다. 또, 처리실(201) 내를 배기하여 NH3가스를 제거하고 있기 때문에 DCS를 흐르게 하므로, 양자는 웨이퍼(200)를 향하는 도중에 반응하지 않는다. 공급된 DCS는, 웨이퍼(200)에 흡착하고 있는 NH3만과 유효하게 반응시킬 수 있다.
이상은, DCS를 가스탱크(247)에 모으는 경우에 대해 설명했지만, 가스탱크(247)를 이용하지 않는 경우에는, 다음의 3개의 단계를 차례차례 실행한다. 또한, 가스탱크(247)를 이용하지 않는 경우에는, 가스 공급관(232b)의 하류측의 밸브(243c)도 이용하지 않는다.
[단계 1]
단계 1에서는, 우선 가스 공급관(232a)에 설치한 밸브(243a) 및 가스 배기관(231)에 설치한 밸브(243d)를 모두 열고, 가스 공급관(232a)으로부터 매스 플로우 콘트롤러(243a)에 의해 유량 조정된 NH3가스를 노즐(233)의 가스 공급 구멍(248b)으로부터 버퍼실(237)에 분출하고, 막대 모양 전극(269) 및 막대 모양 전극(270) 간에 고주파 전원(273)으로부터 정합기(272)를 통해 고주파 전력을 인가하여 NH3를 플라즈마 여기하고, 활성종으로서 처리실(201)에 공급하면서 가스 배기 관(231)으로부터 배기한다. NH3 가스를 플라즈마 여기함으로써 활성종으로서 흐르게 할 때는, 처리실(201) 내 압력을 10~100㎩로 한다. 매스 플로우 콘트롤러(241a)로 제어하는 NH3의 공급 유량은 1000~10000sccm이다. NH3를 플라즈마 여기함으로써 얻어진 활성종에 웨이퍼(200)를 노출시키는 시간은 2~120초간이다. 이때의 히터(207)의 온도는 웨이퍼가 300~600℃가 되도록 설정해 둔다.
[단계 2]
단계 2에서는, 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)를 닫고, NH3의 공급을 멈춘다. 가스 배기관(231)의 밸브(243d)는 연 채로 하고, 진공 펌프(246)에 의해, 가스 처리실(201)을 20㎩ 이하로 배기하고, 잔류 NH3를 처리실(201)로부터 배제한다. 이때에는 N2 등의 불활성 가스를 처리실(201)에 공급하면, 잔류 NH3를 배제하는 효과가 더 높아진다.
[단계 3]
단계 3에서는, 처리실(201)의 배기가 끝나도, 가스 배기관(231)의 밸브(243d)는 연 채로 하고, 가스 공급관(232b)에 설치한 밸브(243b)를 열어, 가스 공급관(232b)으로부터 매스 플로우 콘트롤러(243b)에 의해 유량 조정된 DCS 가스를 가스 공급부(249)의 가스 공급 구멍(248c)으로부터 처리실(201)에 공급하면서 가스 배기관(231)으로부터 배기한다. DCS가스를 흐르게 할 때는, 처리실(201) 내 압력을 10~100㎩로 한다. 매스 플로우 콘트롤러(241a)로 제어하는 DCS의 공급 유량은 1000~10000sccm이다. DCS에 웨이퍼(200)를 노출시키는 시간은 2~120초간이다. 이 때의 히터(207)의 온도는 웨이퍼가 300~600℃가 되도록 설정해 둔다. 이때의 웨이퍼 온도는 NH3의 공급시와 마찬가지로, 300~600℃이다. DCS의 공급에 의해, 기초막 상의 NH3축과 DCS가 표면 반응하여, 웨이퍼(200) 상에 SiN막이 성막된다.
성막 후, 밸브(243b)를 닫고, 가스 배기관(231)의 밸브(243d)는 연 채로 하고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201)을 20㎩ 이하로 배기하고, 잔류하는 DCS의 성막에 기여한 후의 가스를 배제한다. 이때에는 N2 등의 불활성 가스를 처리실(201)에 공급하면, 잔류하는 DCS의 성막에 기여한 후의 가스를 처리실(201)로부터 배제하는 효과가 더 높아진다.
상기 단계 1~3을 1사이클로 하고, 이 사이클을 여러 차례 반복함으로써 웨이퍼 상에 소정 막두께의 SiN막을 성막한다.
다음에, 이상 설명한 기판 처리 장치를 이용하여 성막을 행하는 경우에, 보트(217)에 유지되는 제품용 웨이퍼의 매수가, 보트(217)가 유지 가능한 제품용 웨이퍼(200)의 최대 유지 매수의 경우(도 3 참조)와, 최대 유지 매수 미만인 경우에 대해서 설명한다. 보트(217)에 유지되는 제품용 웨이퍼(200)의 매수가 보트(217)가 유지 가능한 제품용 웨이퍼(200)의 최대 유지 매수 미만인 경우에 대해서는, 도 4에 제품용 웨이퍼(200)를 보트(217)의 상부에 채운 경우를 나타내고, 도 5에 제품용 웨이퍼(200)를 보트(217)의 중앙부에 탑재한 경우를 나타내고, 도 6에 제품용 웨이퍼(200)를 보트(217)의 하부에 채운 경우를 나타내고 있다. 또한 제품용 웨이퍼(200)는, 반도체 장치를 실제로 생산하는 생산용 기판과, 그 상하에 설치된 적어 도 한 장의 사이드 더미 웨이퍼로 구성되어 있다.
반응성 가스의 공급은, 버퍼실(237)의 측벽에 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라서 하부에서 상부에 걸쳐서 설치된 가스 공급 구멍(248a) 또는 가스 공급부(249)의 측벽에 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라서 하부에서 상부에 걸쳐서 설치된 가스 공급 구멍(248c)(도 2 참조)을 통해서, 웨이퍼(200)의 횡방향으로부터 행해지지만, 배기는 반응관(203)의 하부에 설치된 배기구로부터 행해지기 때문에(도 1 참조), 웨이퍼가 장전되어 있지 않은 영역이 존재하면 그 하류 영역에 있어서는 웨이퍼 단부에서의 실질적인 가스의 농도가 높아지기 때문에 웨이퍼의 면내 분포의 불균형이 커지고, 또, 웨이퍼 간의 막두께 분포의 불균형도 커지는 것이라고 생각된다. 따라서, ALD 프로세스에 있어서는, 제품용 웨이퍼(200)를 항상 가스의 상류 측에 두는 것이 바람직하다.
도 4~도 6을 참조하면, 도 4와 같이, 웨이퍼(200)를 보트(217)의 상부에 채우는 경우에는, 각 웨이퍼가 받는 가스 농도는, 웨이퍼(200)를 보트(217)에 최대 매수 탑재한 경우의 가스 농도와 같기 때문에, 상부에 채운 경우의 웨이퍼(200) 간의 균일성은, 최대 매수 탑재한 경우의 웨이퍼(200) 간의 균일성과 거의 변함없지만, 도 5, 6에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(200)를 보트(217)의 중앙부에 탑재하는 경우나, 보트(217)의 하부에 채우는 경우에는, 탑재되어 있는 상부측 웨이퍼에 대해서는, 그것보다 위쪽에 있는 가스 공급 구멍(248a)이나 가스 공급 구멍(248c)(도 2 참조)으로부터, 웨이퍼(200)를 보트(217)에 최대 매수 탑재한 경우의 이상의 가스의 공급을 받으므로, 하부측 웨이퍼와의 농도차이가 현저해 지고, 웨이퍼 간의 균일성이 나빠진다.
웨이퍼의 최대 탑재 매수가 50매의 경우에서, 보트(217)에 웨이퍼(200)를 50매 탑재한 경우, 25매의 웨이퍼(200)를 보트(217)의 상부에 채운 경우, 25매의 웨이퍼(200)를 보트(217)의 하부에 채운 경우의, 웨이퍼 면내 및 웨이퍼 간의 막두께 균일성을 표 1에 나타낸다.
Figure 112007020565481-PCT00001
성막 조건으로서는, 성막 온도가 550℃이며, DCS를 유량이 15sccm으로 2초간 흐르게 하고, 그 후 반응관(203) 내를 4초간 퍼지하고, 그 후, 0.4㎾의 고주파로 여기한 NH3를 유량이 4slm으로 3초간 흐르게 하고, 그 후 반응관(203) 내를 4초간 퍼지하는 사이클을 100사이클 반복하여 행했다. 보트(217)에 웨이퍼(200)를 50매 탑재한 경우도 25매 탑재한 경우도, 같은 가열 조건으로 하고, 25매 탑재한 경우도, 온도 경사는 설치하지 않았다. 또, DCS용의 가스탱크(247)는 이용하지 않고, 가스 공급관(232b)의 하류측의 밸브(243c)도 이용하지 않는 장치 구성으로 성막을 행했다.
표 1로부터, 25매의 웨이퍼(200)를 보트(217)의 상부에 채운 경우는, 보트(217)에 웨이퍼(200)를, 50매 탑재한 경우와 거의 동등의 결과가 얻어지지만, 25매의 웨이퍼(200)를 보트(217)의 하부에 채운 경우는, 막두께 균일성이 떨어져 있던 것을 알 수 있다. 또한 웨이퍼 면내 Top이란 탑재한 웨이퍼 중 최상부에 탑재한 웨이퍼의 면내를 나타내고, 웨이퍼 면내 Bot란 탑재한 웨이퍼 중 최하부에 탑재한 웨이퍼의 면내를 나타내고 있다.
다음에, 도 7, 도 8을 참조하여 본 실시예의 기판 처리 장치의 개략을 설명한다.
케이스(1O1) 내부의 전면측에는, 도시하지 않은 외부 반송 장치와의 사이에서 기판 수납 용기로서의 카세트(100)의 수수를 행하는 유지도구 수수부재로서의 카세트 스테이지(105)가 설치되고, 카세트 스테이지(105)의 뒷측에는 승강 수단으로서의 카세트 엘리베이터(115)가 설치되고, 카세트 엘리베이터(115)에는 반송 수단으로서의 카세트 이동탑재기(114)가 설치되어 있다. 또, 카세트 엘리베이터(115)의 뒷측에는, 카세트(100)의 탑재 수단으로서의 카세트선반(109)이 설치됨과 동시에, 카세트 스테이지(105)의 윗쪽에도 예비 카세트선반(110)이 설치되어 있다. 예비 카세트선반(110)의 윗쪽에는 클린 유닛(118)이 설치되고, 클린 에어를 케이스(101)의 내부를 유통시키도록 구성되어 있다.
케이스(101)의 후부 윗쪽에는, 처리로(202)가 설치되고, 처리로(202)의 아래쪽에는 기판으로서의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 다단으로 유지하는 기판 유지 수단으로서의 보트(217)를 처리로(202)에 승강시키는 승강 수단으로서의 보트 엘리베이터(121)가 설치되고, 보트 엘리베이터(121)에 설치된 승강부재(122)의 선단부에는 덮개체로서의 씰 캡(219)이 설치되어 보트(217)를 수직으로 지지하고 있다. 보트 엘리베이터(121)와 카세트선반(109)과의 사이에는 승강 수단으로서의 이동탑재 엘리베이터(113)가 설치되고, 이동탑재 엘리베이터(113)에는 반송 수단으로서의 웨이퍼 이동탑재기(112)가 설치되어 있다. 또, 보트 엘리베이터(121)의 옆에는, 개폐 기구를 갖고 처리로(202)의 하측을 기밀로 폐색하는 폐색 수단으로서의 노구(爐口) 셔터(116)가 설치되어 있다.
웨이퍼(2OO)가 장전된 카세트(1OO)는, 도시하지 않은 외부 반송 장치로부터 카세트 스테이지(105)에 웨이퍼(200)가 상향 자세로 반입되고, 웨이퍼(200)가 수평 자세가 되도록 카세트 스테이지(105)에서 90˚회전된다. 또한, 카세트(100)는, 카세트 엘리베이터(115)의 승강 동작, 횡행 동작 및 카세트 이동탑재기(114)의 진퇴 동작, 회전 동작의 협동에 의해 카세트 스테이지(105)로부터 카세트선반(109) 또는 예비 카세트선반(110)에 반송된다.
카세트선반(109)에는 웨이퍼 이동탑재기(112)의 반송 대상이 되는 카세트(1OO)가 수납되는 이동탑재선반(123)이 있고, 웨이퍼(200)가 이동탑재에 제공되는 카세트(100)는 카세트 엘리베이터(115), 카세트 이동탑재기(114)에 의해 이동탑재선반(123)에 이동탑재된다.
카세트(100)가 이동탑재선반(123)에 이동탑재되면, 웨이퍼 이동탑재기(112)의 진퇴 동작, 회전 동작 및 이동탑재 엘리베이터(113)의 승강 동작의 협동에 의해 이동탑재선반(123)으로부터 강하 상태의 보트(217)에 웨이퍼(200)를 이동탑재한다.
보트(217)에 소정 매수의 웨이퍼(200)가 이동탑재되면 보트 엘리베이터(121)에 의해 보트(217)가 처리로(202)에 삽입되고, 씰 캡(219)에 의해 처리로(202)가 기밀로 폐색된다. 기밀로 폐색된 처리로(202) 내에서는 웨이퍼(200)가 가열됨과 동시에 처리 가스가 처리로(202) 내에 공급되고, 웨이퍼(200)에 처리가 이루어진다.
웨이퍼(2OO)에의 처리가 완료하면, 웨이퍼(2OO)는 상기한 작동의 반대의 순서에 의해, 보트(217)로부터 이동탑재선반(123)의 카세트(100)에 이동탑재되고, 카세트(100)는 카세트 이동탑재기(114)에 의해 이동탑재선반(123)으로부터 카세트 스테이지(105)에 이동탑재되고, 도시하지 않은 외부 반송 장치에 의해 케이스(101)의 외부에 반출된다. 노구 셔터(116)는, 보트(217)가 강하 상태 시에 처리로(202)의 하면을 기밀로 폐색하고, 바깥 공기가 처리로(202) 내로 들어오는 것을 방지하고 있다.
또한, 카세트 이동탑재기(114) 등의 반송 동작은, 반송 제어 수단(124)에 의해 제어된다.
명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서를 포함한 연월일 제출의 일본 특허출원2004-294908호의 개시 내용 전체는, 그대로 인용하여 여기에 포함된다.
여러 가지의 전형적인 실시의 형태를 나타내고 또한 설명해 왔지만, 본 발명은 그러한 실시의 형태에 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 범위는, 다음의 청구의 범위에 의해서만 한정되는 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 유지부재에 유지되는 제품용 기판의 매수가, 유지부재가 유지 가능한 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우라도, 새롭게 조건 제시를 행하는 일 없이, 기판 간의 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명은, 반도체 웨이퍼 처리 장치 및 반도체 디바이스의 제조 방법에 특히 매우 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 처리실과,
    상기 처리실 내에 있어서 복수의 제품용의 기판을 적어도 유지하는 유지부재와,
    상기 기판을 가열하는 가열부재와,
    상기 처리실 내에 적어도 제1과 제2 반응 물질을 교대로 공급하는 공급부재와,
    상기 처리실에 개구한 배기구와,
    제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 반응 물질을 상기 처리실 내에 공급하고, 상기 유지부재에 유지되는 상기 제품용의 기판상에 상기 제1 반응 물질을 흡착시킨 후, 잉여인 상기 제1 반응 물질을 상기 처리실 내로부터 제거하고, 다음에 상기 제2 반응 물질을 상기 처리실 내에 공급하고, 상기 기판상에 흡착한 상기 제1 반응 물질과 반응시킴으로써 상기 기판상에 박막을 형성하는 처리를 실행하고,
    상기 유지부재에 유지되는 상기 제품용 기판의 매수가, 상기 유지부재가 유지 가능한 상기 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우, 상기 제품용 기판의 매수가 부족한 상태로 박막을 형성하는 상기 처리를 실행시키는, 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 유지부재에 유지되는 상기 제품용 기판의 매수가, 상기 유지부재가 유지 가능한 상기 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우,
    상기 제어부는, 상기 제품용 기판을 상기 유지부재의 가스 상류 측에 채워서 유지시키고, 상기 유지부재의 상기 배기구측을 미유지 영역으로 하여, 상기 기판상에 박막을 형성하는 처리를 실행시키는, 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 공급부재는, 다수의 가스 분출구멍을 구비하는 가늘고 긴 노즐로 구성되고, 상기 유지부재는, 상기 노즐의 길이 방향으로 복수의 상기 기판을 적층 유지하고, 상기 배기구가 상기 노즐의 길이 방향의 일단 측에 위치하고 있는 구조로서,
    상기 유지부재에 유지되는 상기 제품용 기판의 매수가, 상기 유지부재가 유지 가능한 상기 제품용 기판의 최대 유지매수 미만인 경우,
    상기 제어부는, 상기 제품용 기판을 상기 유지부재의 상기 노즐의 길이 방향의 타단 측에 채워서 유지시키고, 상기 기판상에 박막을 형성하는 처리를 실행시키는, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유지부재에 유지되는 상기 제품용 기판의 매수가, 상기 유지부재가 유지 가능한 상기 제품용 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우,
    상기 제어부는, 상기 유지부재에서 상기 제품용 기판의 최대 유지 매수가 유 지되어 있을 때와 같은 상기 가열부재의 조건에서 박막 형성 처리를 실행시키는, 기판 처리 장치.
  5. 처리실 내의 유지부재에 복수의 제품용의 기판을 유지시키는 제1 공정과,
    상기 기판을 가열하는 제2 공정과,
    제1 반응 물질을 상기 처리실 내에 공급하고, 상기 제품용의 기판상에 상기 제1 반응 물질을 흡착시키는 제3 공정과,
    상기 처리실 내로부터 잉여인 상기 제1 반응 물질을 제거하는 제4 공정과,
    제2 반응 물질을 상기 처리실 내에 공급하고, 상기 제품용의 기판상에 흡착한 상기 제1 반응 물질과 반응시키고, 상기 기판상에 박막을 형성하는 제5 공정과,
    적어도 상기 제3 공정으로부터 상기 제5 공정을, 상기 제품용의 기판상에 원하는 두께의 박막이 형성될 때까지 소정 회수 반복하는 제6 공정을 구비하고,
    상기 유지부재에 유지되는 상기 제품용의 기판의 매수가, 상기 유지부재가 유지 가능한 상기 제품용의 기판의 최대 유지 매수 미만인 경우, 상기 제품용의 기판의 매수가 부족한 상태로 상기 공정을 행하는, 반도체 디바이스의 제조 방법.
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