KR20100013266A - 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 면내 및 기판 간에 있어서 기판 처리의 균일성을 향상시키는 것이다.
본 발명은 복수 매의 기판을 수평 자세로 적층한 상태에서 보지하는 기판 보지구와, 기판 보지구가 수용되는 이너 튜브와, 이너 튜브를 둘러싸는 아우터 튜브와, 이너 튜브 내에 배설된 가스 노즐과, 가스 노즐에 개설된 가스 분출구와, 가스 노즐을 개재하여 이너 튜브 내에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 유닛과, 이너 튜브의 측벽에 개설된 가스 배기구와, 아우터 튜브와 이너 튜브 사이에 낀 공간을 배기하여 가스 분출구로부터 가스 배기구로 향하는 가스류를 이너 튜브 내에 생성하는 배기 유닛과, 기판 보지구에 있어서 기판이 적층되는 영역보다 하방측의 영역의 외주를 둘러싸는 가스 침입 억제통을 포함한다.
가열 유닛, 기판 보지구

Description

기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법{Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device}
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 예를 들면 DRAM 등의 반도체 장치 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 박막을 형성하는 기판 처리 공정이 실시되어 왔다. 이러한 기판 처리 공정은 복수 매의 기판을 수평 자세로 적층한 상태에서 보지하는 기판 보지구와, 기판 보지구가 수용되는 이너 튜브(inner tube)와, 이너 튜브를 둘러싸는 아우터 튜브(outer tube)와, 이너 튜브 내에 성막 가스나 산화 가스 등의 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 유닛과, 아우터 튜브와 이너 튜브 사이에 낀 공간을 배기하여 이너 튜브 내에 가스류를 생성하는 배기 유닛을 구비한 기판 처리 장치에 의해 실시되어 왔다. 그리고, 이너 튜브 내에 반입된 기판 간에 수평 방향으로부터 성막 가스나 산화 가스를 공급함으로써 기판을 처리하고 있었다.
그러나, 종래의 기판 처리 장치를 사용하면, 기판 보지구에 의해 보지되는 복수 매의 기판 중 상부 또는 하부에 보지된 기판에 있어서, 면내 중앙부에 공급되는 원료 가스의 유속(流速)이 상대적으로 저하(低下)되어 버려, 기판 내 및 기판 간에 있어서 기판 처리의 균일성이 저하되어 버리는 경우가 있었다.
본 발명은 기판 보지구에 의해 보지되는 복수 매의 기판 중 상부 또는 하부에 보지된 기판에 있어서, 면내 중앙부에 공급되는 원료 가스의 유속이 저하되는 것을 억제하고, 기판 면내 및 기판 간에 있어서 기판 처리의 균일성을 향상시키는 것이 가능한 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 형태에 따르면, 복수 매의 기판을 수평 자세로 적층한 상태에서 보지하는 기판 보지구와, 상기 기판 보지구가 수용되는 이너 튜브와, 상기 이너 튜브를 둘러싸는 아우터 튜브와, 상기 이너 튜브 내에 배설된 가스 노즐과, 상기 가스 노즐에 개설된 가스 분출구와, 상기 가스 노즐을 개재하여 상기 이너 튜브 내에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 유닛과, 상기 이너 튜브의 측벽(側壁)에 개설된 가스 배기구와, 상기 아우터 튜브와 상기 이너 튜브 사이에 낀 공간을 배기하여 상기 가스 분출구로부터 상기 가스 배기구로 향하는 가스류(流)를 상기 이너 튜브 내에 생성하는 배기 유닛과, 상기 기판이 적층되는 상기 기판 보지구의 영역보다 하방측의 상기 기판 보지구의 영역의 외주를 둘러싸는 가스 침입 억제통(gas penetration preventing cylinder)을 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 복수 매의 기판을 수평 자세로 적층한 상태에서 보지한 기판 보지구를 이너 튜브 내에 반입하는 공정과, 상기 이너 튜브 내에 원료 가스를 공급하여 상기 기판상에 박막을 형성하는 성막 공정과, 상기 기판 보지구를 상기 이너 튜브 내로부터 반출하는 공정을 갖고, 상기 성막 공정에서는, 상기 기판이 적층되는 상기 기판 보지구의 영역보다 하방측의 상기 기판 보지구의 영역의 외주가 둘러싸여 수행되는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 반도체 장치 제조 방법에 의하면, 기판 보지구에 의해 보지되는 복수 매의 기판 중 상부 또는 하부에 보지된 기판에 있어서, 면내 중앙부에 공급되는 원료 가스의 유속이 저하되어 버리는 것을 억제하고, 기판 면내 및 기판 간에 있어서 기판 처리의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
<제1 실시 형태>
이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 처리로(處理爐)의 종단면도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 처리로의 변형예이다. 도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 프로세스 튜브의 횡단면도이다. 도 6은 본 발명의 제1 실시 형태 에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 이너 튜브의 사시도이며, 가스 배기구가 구멍 형상인 경우를 나타내고 있다. 도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 이너 튜브의 변형예이다. 도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 보트의 사시도이다. 도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 플로우도이다. 도 11은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 공정에 있어서 가스 공급의 시퀀스도이다. 도 13은 본 발명 제1 실시 형태에 따른 성막 공정의 처리 조건을 예시하는 테이블이다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
먼저, 본 발명 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(101)의 구성예에 대하여, 도 1을 사용하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(101)는 광체(筐體; case, 111)를 구비하고 있다. 실리콘 등으로 이루어지는 웨이퍼(기판)(200)를 광체(111) 내외로 반송하기 위해서는, 복수의 웨이퍼(200)를 수납하는 웨이퍼 캐리어(기판 수납 용기)로서의 카세트(110)가 사용된다. 광체(111) 내측의 전방(前方)(도면 우측)에는 카세트 스테이지[기판 수납 용기 수도대(受渡臺)](114)가 설치되어 있다. 카세트(110)는, 도시하지 않은 공정 내 반송 장치에 의해 카세트 스테이지(114) 상에 재치(載置)되고, 또한, 카세트 스테이지(114) 상으로부터 광체(111) 밖으로 반출되도록 구성되어 있다.
카세트(110)는 공정 내 반송 장치에 의해, 카세트(110) 내의 웨이퍼(200)가 수직 자세로 되고, 카세트(110)의 웨이퍼 출입구가 상방향을 향하도록, 카세트 스 테이지(114) 상에 재치된다. 카세트 스테이지(114)는 카세트(110)를 광체(111)의 후방을 향하여 종방향(縱方向)으로 90° 회전시켜, 카세트(110) 내의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 하고, 카세트(110)의 웨이퍼 출입구를 광체(111) 내의 후방을 향하게 하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
광체(111) 내의 전후 방향의 실질적으로 중앙부에는 카세트 선반(기판 수납 용기 재치 선반)(105)이 설치되어 있다. 카세트 선반(105)에는 복수 단(段), 복수 열(列)로 복수 개의 카세트(110)가 보관되도록 구성되어 있다. 카세트 선반(105)에는 후술하는 웨이퍼 이재 기구(125)의 반송 대상이 되는 카세트(110)가 수납되는 이재 선반(123)이 설치되어 있다. 또한, 카세트 스테이지(114)의 상방에는 예비 카세트 선반(107)이 설치되고, 예비적으로 카세트(110)를 보관하도록 구성되어 있다.
카세트 스테이지(114)와 카세트 선반(105) 사이에는 카세트 반송 장치(기판 수납 용기 반송 장치)(118)가 설치되어 있다. 카세트 반송 장치(118)는 카세트(110)를 보지한 상태로 승강 가능한 카세트 엘리베이터(기판 수납 용기 승강 기구)(118a)와, 카세트(110)를 보지한 상태로 수평 이동 가능한 반송 기구로서의 카세트 반송 기구(기판 수납 용기 반송 기구)(118b)를 구비하고 있다. 이들 카세트 엘리베이터(118a)와 카세트 반송 기구(118b)의 연계 동작에 의해, 카세트 스테이지(114), 카세트 선반(105), 예비 카세트 선반(107), 이재 선반(123)의 사이에서, 카세트(110)를 반송하도록 구성되어 있다.
카세트 선반(105)의 후방(後方)에는 웨이퍼 이재 기구(기판 이재 기구)(125)가 설치되어 있다. 웨이퍼 이재 기구(125)는, 웨이퍼(200)를 수평 방향으로 회전 내지 직동(直動) 가능한 웨이퍼 이재 장치(기판 이재 장치)(125a)와, 웨이퍼 이재 장치(125a)를 승강시키는 웨이퍼 이재 장치 엘리베이터(기판 이재 장치 승강 기구)(125b)를 구비하고 있다. 한편, 웨이퍼 이재 장치(125a)는 웨이퍼(200)를 수평 자세에서 보지하는 트위저[tweezer, 기판 이재(移載)용 치구(治具)](125c)를 구비하고 있다. 이들 웨이퍼 이재 장치(125a)와 웨이퍼 이재 장치 엘리베이터(125b)의 연계 동작에 의해, 웨이퍼(200)를 이재 선반(123) 상의 카세트(110) 내로부터 픽업(pickup)하고 후술하는 보트(기판 보지구)(217)에 장전(charging)하거나, 웨이퍼(200)를 보트(217)로부터 탈장(discharging)하여 이재 선반(123) 상의 카세트(110) 내에 수납하도록 구성되어 있다.
광체(111)의 후부(後部) 상방에는 처리로(202)가 설치되어 있다. 처리로(202)의 하단에는 개구[노구(爐口)]가 설치되고, 이러한 개구는 노구 셔터(노구 개폐 기구)(147)에 의해 개폐되도록 구성되어 있다. 한편, 처리로(202)의 구성에 대해서는 후술한다.
처리로(202)의 하방에는 보트(217)를 승강시켜 처리로(202) 내외로 반송하는 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(기판 보지구 승강 기구)(115)가 설치되어 있다. 보트 엘리베이터(115)의 승강대에는 연결구로서의 암(128)이 설치되어 있다. 암(128) 상에는 보트(217)가 수직으로 지지됨과 함께, 보트 엘리베이터(115)가 상승했을 때 처리로(202)의 하단을 기밀(氣密)하게 폐색하는 개체(蓋體)로서의 원판 형상의 씰 캡(219)이 수평 자세로 설치되어 있다.
보트(217)는 복수 개의 보지 부재를 구비하고 있고, 복수 매(예를 들면, 50 매~150매 정도)의 웨이퍼(200)를 수평 자세이면서 중심을 가지런히 맞춘 상태에서 수직 방향으로 적층(정렬)시켜 다단으로 보지하도록 구성되어 있다. 보트(217)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
카세트 선반(105)의 상방에는 공급 팬과 방진 필터를 구비한 클린 유닛(134a)이 설치되어 있다. 클린 유닛(134a)은 청정화된 분위기인 클린 에어를 광체(111)의 내부에 유통시키도록 구성되어 있다.
또한, 웨이퍼 이재 장치 엘리베이터(125b) 및 보트 엘리베이터(115)측과 반대측인 광체(111)의 좌측 단부(端部)에는 클린 에어를 공급하도록 공급 팬과 방진 필터를 구비한 클린 유닛(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 도시하지 않은 상기 클린 유닛으로부터 취출(吹出)된 클린 에어는 웨이퍼 이재 장치(125a) 및 보트(217)의 주위를 유통한 후에, 도시하지 않은 배기 장치에 흡입되고, 광체(111)의 외부로 배기되도록 구성되어 있다.
(2) 기판 처리 장치의 동작
다음에, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(101)의 동작에 대해서 설명한다.
먼저, 카세트(110)가 도시하지 않은 공정 내 반송 장치에 의해, 웨이퍼(200)가 수직 자세로 되고 카세트(110)의 웨이퍼 출입구가 상방향을 향하도록, 카세트 스테이지(114) 상에 재치(載置)된다. 그 후, 카세트(110)는 카세트 스테이지(114)에 의해, 광체(111)의 후방을 향하여 종방향으로 90° 회전된다. 그 결과, 카세트(110) 내의 웨이퍼(200)는 수평 자세로 되고, 카세트(110)의 웨이퍼 출입구는 광 체(111) 내의 후방을 향한다.
카세트(110)는 카세트 반송 장치(118)에 의해, 카세트 선반(105) 내지 예비 카세트 선반(107)의 지정된 선반 위치에 자동적으로 반송되고 수도되어 일시적으로 보관된 후, 카세트 선반(105) 또는 예비 카세트 선반(107)으로부터 이재 선반(123)에 이재되거나, 또는 직접 이재 선반(123)에 반송된다.
카세트(110)가 이재 선반(123)에 이재되면, 웨이퍼(200)는 웨이퍼 이재 장치(125a)의 트위저(125c)에 의해, 웨이퍼 출입구를 통하여 카세트(110)로부터 픽업되고, 웨이퍼 이재 장치(125a)와 웨이퍼 이재 장치 엘리베이터(125b)의 연속 동작에 의해 이재실의 후방에 있는 보트(217)에 장전(charging)된다. 보트(217)에 웨이퍼(200)를 수도한 웨이퍼 이재 기구(125)는 카세트(110)로 되돌아오고, 다음의 웨이퍼(200)를 보트(217)에 장전한다.
미리 지정된 매수의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전되면, 노구 셔터(147)에 의해 닫혀져 있던 처리로(202)의 하단이 노구 셔터(147)에 의해 개방된다. 이어서, 씰 캡(219)이 보트 엘리베이터(115)에 의해 상승됨으로써, 웨이퍼(200) 군(群)을 보지한 보트(217)가 처리로(202) 내로 반입(loading)된다. 로딩 후에는, 처리로(202)에서 웨이퍼(200)에 임의의 처리가 실시된다. 이러한 처리에 대해서는 후술한다. 처리 후에는, 웨이퍼(200) 및 카세트(110)는 상술한 순서와 반대의 순서로 광체(111)의 외부에 불출(拂出)된다.
(3) 처리로의 구성
이어서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 처리로(202)의 구성에 대하여, 도 2, 도 3, 도 5~도 8을 참조하면서 설명한다.
<처리실>
본 발명의 일 실시 형태에 따른 처리로(202)는, 반응관으로서의 프로세스 튜브(205)와 매니폴드(209)를 구비하고 있다. 프로세스 튜브(205)는 후술하는 보트(217)가 수용되는 이너 튜브(204)와, 이너 튜브(204)를 둘러싸는 아우터 튜브(203)로 구성된다. 이너 튜브(204) 및 아우터 튜브(203)는 각각 예를 들면 석영(SiO2)이나 탄화규소(SiC) 등의 내열성(耐熱性)을 가지는 비(非)금속 재료로 구성되고, 상단이 폐색(閉塞)되고 하단이 개방된 원통 형상으로 되어 있다. 매니폴드(209)는 예를 들면 SUS(스테인리스 스틸, 일본 JIS 규격) 등의 금속 재료로 구성되고, 상단 및 하단이 개방된 원통 형상으로 되어 있다. 이너 튜브(204) 및 아우터 튜브(203)는 매니폴드(209)에 의해 하단측으로부터 종방향으로 각각 지지되고 있다. 이너 튜브(204), 아우터 튜브(203) 및 매니폴드(209)는 서로 동심원 형상으로 배치되어 있다. 매니폴드(209)의 하단(노구)은 상술한 보트 엘리베이터(115)가 상승했을 때, 씰 캡(219)에 의해 기밀하게 봉지(封止)되도록 구성되어 있다. 매니폴드(209)의 하단과 씰 캡(219) 사이에는 이너 튜브(204) 내를 기밀하게 봉지하는 O링 등의 봉지 부재(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이너 튜브(204)의 내부에는 웨이퍼(200)를 처리하는 처리실(201)이 형성되어 있다.
프로세스 튜브(205)[아우터 튜브(203)]의 외주에는 프로세스 튜브(205)와 동심원 형상으로 가열 유닛으로서의 히터(207)가 설치되어 있다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보지판(保持板)으로서의 히터 베이스(도시하지 않음)에 지지됨으로써 수직으로 설치되어 있다. 히터(207)의 외주 및 상단에는 단열재(207a)가 설치되어 있다.
<기판 보지구>
이너 튜브(204) 내[처리실(201) 내]에는 복수 매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 적층한 상태에서 보지하는 기판 보지구로서의 보트(217)가 하방으로부터 삽입되도록 구성되어 있다.
기판 보지구로서의 보트(217)는 상하로 한 쌍의 단판(端板, 217c) 및 단판(217d)과, 이들 사이에 수직으로 가설(架設)된 복수 개(예를 들면 3개)의 지주(217a)를 구비하고 있다. 각 지주(217a)에는 복수의 보지홈(保持溝, 217b)이 지주(217a)의 길이 방향을 따라 등간격(等間隔)으로 배열하도록 각각 형성되어 있다. 각 지주(217a)는 보지홈(217b)이 서로 대향하도록 각각 배치되어 있다. 대향하도록 배치된 각 보지홈(217b)에 웨이퍼(200)의 외주부를 삽입함으로써, 복수 매(예를 들면, 50매~150매 정도)의 웨이퍼(200)가, 실질적으로 수평 자세로 소정 간격(기판 피치 간격)으로 적층한 상태에서 보지되도록 구성되어 있다.
보트(217)에 있어서 웨이퍼(200)가 적층되는 영역[보지홈(217b)이 형성된 영역]보다 하방측의 영역의 외주는 원통 형상으로 형성된 가스 침입 억제통(gas penetration preventing cylinder; 217f)에 의해 둘러싸여 있다. 가스 침입 억제통(217f)의 상단 개구 및 하단 개구는 각각 덮개판(蓋板, 217e) 및 단판(217d)에 의해 각각 기밀하게 폐색되어 있다. 한편, 가스 침입 억제통(217f)의 측벽 하부에 는 적어도 1 개 이상의 통기구(通氣口, 217g)가 설치되어 있다.
단판(217c), 단판(217d), 지주(217a), 가스 침입 억제통(217f), 덮개판(217e)은 석영이나 탄화규소 등의 내열성을 가지는 비금속 재료로 각각 구성되어 있다.
보트(217)가 이너 튜브(204) 내에 수용된 상태에 있어서, 가스 침입 억제통(217f)의 적어도 일부는 히터(207)에 의한 가열 영역보다 하방측에 배치되도록 구성되어 있다. 즉, 히터(207)에 의해 프로세스 튜브(205) 내를 가열한 경우에, 가스 침입 억제통(217f)의 적어도 일부 측면의 온도가 웨이퍼(200)가 적층되는 영역의 온도보다 저온이 되도록 구성되어 있다.
또한, 보트(217)가 이너 튜브(204) 내에 수용된 상태에 있어서, 보트(217)의 상단의 단판(217c)과, 이너 튜브(204)의 천판(天板) 사이의 거리가 예를 들면 적층되는 웨이퍼(200) 간의 거리(적층 피치)보다 짧게 되도록 구성되어 있다. 즉, 단판(217c)과 이너 튜브(204)의 천판 사이의 공간의 컨덕턴스(conductance)가 웨이퍼(200)가 적층된 영역에 있어서 컨덕턴스보다 작게 되고, 단판(217c)과 이너 튜브(204)의 천판 사이의 공간에 가스가 흐르기 어렵도록 구성되어 있다.
또한, 보트(217)가 이너 튜브(204) 내에 수용된 상태에 있어서, 이너 튜브(204) 내벽과 가스 침입 억제통(217f) 간의 거리가 예를 들면 적층되는 웨이퍼(200) 사이의 거리보다 짧게 되도록 구성되어 있다. 즉, 이너 튜브(204) 내벽과 가스 침입 억제통(217f) 간의 공간의 컨덕턴스가 웨이퍼(200)가 적층된 영역에 있어서 컨덕턴스보다 작게 되고, 이너 튜브(204) 내벽과 가스 침입 억제통(217f) 간 의 공간에 가스가 흐르기 어렵도록 구성되어 있다.
보트(217)는 회전축(255)에 의해 하방으로부터 지지되고 있다. 회전축(255)은 씰 캡(219)의 중심부를 관통하도록 설치되어 있다. 씰 캡(219)의 하방에는 회전축(255)을 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)에 의해 회전축(255)을 회전시킴으로써, 이너 튜브(204) 내에서 복수 매의 웨이퍼(200)를 탑재(搭載)한 보트(217)를 회전시킬 수 있도록 구성되어 있다.
한편, 본 발명에 따른 가스 침입 억제통(217f)은 반드시 이러한 형태에 국한되지 않는다.
예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 가스 침입 억제통(217f)의 상단 개구 및 하단 개구를 덮개판(217e) 및 단판(217d)에 의해 각각 기밀하게 폐색하면서, 가스 침입 억제통(217f)의 내부를 미리 진공 배기함으로써, 가스 침입 억제통(217f)을 진공 캡 형상으로 구성해도 좋다. 가스 침입 억제통(217f)을 진공 캡 형상으로 구성한 경우에는, 가스 침입 억제통(217f)의 측벽, 덮개판(217e), 단판(217d)에는 통기구(217g)를 설치하지 않는 것으로 한다.
<가스 노즐>
이너 튜브(204)의 측벽에는 웨이퍼(200)가 적재되는 방향[연직(鉛直) 방향]을 따라, 이너 튜브(204)의 측벽보다 이너 튜브(204)의 직경 방향 외측[아우터 튜브(203)의 측벽측]으로 돌출한 예비실(201a)이 설치되어 있다. 예비실(201a)과 처리실(201) 사이에는 격벽이 설치되어 있지 않고, 예비실(201a) 내와 처리실(201) 내는 가스의 유통이 가능하도록 연통(連通)하고 있다.
예비실(201a) 내에는 제1 가스 노즐로서의 기화 가스 노즐(233a)과, 제2 가스 노즐로서의 반응 가스 노즐(233b)이 이너 튜브(204)의 원주 방향을 따라 각각 배설(配設)되어 있다. 기화 가스 노즐(233a) 및 반응 가스 노즐(233b)은 수직부와 수평부를 가지는 L자형 형상으로 구성되어 있다. 기화 가스 노즐(233a) 및 반응 가스 노즐(233b)의 수직부는 웨이퍼(200)가 적층되는 방향을 따라, 예비실(201a) 내에 각각 배설[연재(延在)]되어 있다. 기화 가스 노즐(233a) 및 반응 가스 노즐(233b)의 수평부는 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 각각 설치되어 있다.
기화 가스 노즐(233a) 및 반응 가스 노즐(233b)의 수직부 측면에는 기화 가스 분출구(248a) 및 반응 가스 분출구(248b)가 웨이퍼(200)가 적층되는 방향(연직 방향)을 따라 각각 복수 개씩 개설되어 있다. 따라서, 기화 가스 분출구(248a) 및 반응 가스 분출구(248b)는 이너 튜브(204)의 측벽보다 이너 튜브(204)의 직경 방향 외측으로 돌출한 위치에 개설되어 있다. 또한, 기화 가스 분출구(248a) 및 반응 가스 분출구(248b)는 복수 매의 웨이퍼(200)가 각각 대응하는 위치(높이 위치)에 개설되어 있다. 또한, 기화 가스 분출구(248a) 및 반응 가스 분출구(248b)의 개구 직경은 이너 튜브(204) 내의 가스의 유량 분포나 속도 분포를 적정화(滴正化)하도록 적절히 조정할 수 있고, 하부에서 상부에 걸쳐 동일하게 해도 좋으며, 하부에서 상부에 걸쳐 서서히 크게 해도 좋다.
한편, 본 발명은 이너 튜브(204)에 예비실(201a)이 설치되는 경우에 국한되지 않는다. 예를 들면, 이너 튜브(204)에 예비실(201a)이 설치되지 않고, 기화 가스 노즐(233a) 및 반응 가스 노즐(233b)이 이너 튜브(204) 내에 직접 설치되는 것 으로 해도 좋다.
<기화 가스 공급 유닛>
매니폴드(209)의 측벽으로부터 돌출한 기화 가스 노즐(233a)의 수평단(상류측)에는 기화 가스 공급관(240a)이 접속되어 있다. 기화 가스 공급관(240a)의 상류측에는 액체 원료를 기화하여 제1 원료 가스로서의 기화 가스를 생성하는 기화기(260)가 접속되어 있다. 기화 가스 공급관(240a)에는 개폐 밸브(241a)가 설치되어 있다. 개폐 밸브(241a)를 개방함으로써, 기화기(260) 내에서 생성된 기화 가스가 기화 가스 노즐(233a)을 개재하여 이너 튜브(204) 내로 공급되도록 구성되어 있다.
기화기(260)의 상류측에는 기화기(260) 내에 액체 원료를 공급하는 액체 원료 공급관(240c)의 하류측과, 기화기(260) 내에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급관(240f)의 하류측이 각각 접속되어 있다.
액체 원료 공급관(240c)의 상류측은 예를 들면 TEMAZr 등의 액체 원료를 저장하는 액체 원료 공급 탱크(266)에 접속되어 있다. 액체 원료 공급관(240c)의 상류측은 액체 원료 공급 탱크(266) 내에 저장된 액체 원료 내에 잠겨 있다. 액체 원료 공급관(240c)에는 상류측으로부터 순서대로, 개폐 밸브(243c), 액체 유량 컨트롤러(LMFC, 242c), 개폐 밸브(241c)가 설치되어 있다. 액체 원료 공급 탱크(266)의 상면부에는, N2 가스 등의 불활성 가스(압송 가스)를 공급하는 압송 가스 공급관(240d) 하류측이 접속되어 있다. 압송 가스 공급관(240d)의 상류측은 압송 가스 로서의 He 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 도시하지 않은 압송 가스 공급원에 접속되어 있다. 압송 가스 공급관(240d)에는 개폐 밸브(241d)가 설치되어 있다. 개폐 밸브(241d)를 개방함으로써 액체 원료 공급 탱크(266) 내에 압송 가스가 공급되고, 또한 개폐 밸브(243c), 개폐 밸브(241c)를 개방함으로써, 액체 원료 공급 탱크(266) 내의 액체 원료가 기화기(260) 내로 압송(공급)되고, 기화기(260) 내에서 기화 가스가 생성되도록 구성되어 있다. 한편, 기화기(260) 내로 공급되는 액체 원료의 공급 유량[즉, 기화기(260) 내에서 생성되고 이너 튜브(204) 내로 공급되는 기화 가스의 유량]은 액체 유량 컨트롤러(242c)에 의해 제어 가능하도록 구성되어 있다.
캐리어 가스 공급관(240f)의 상류측은, N2 가스 등의 불활성 가스(캐리어 가스)를 공급하는 도시하지 않은 캐리어 가스 공급원에 접속되어 있다. 캐리어 가스 공급관(240f)에는 상류부터 순서대로, 유량 컨트롤러(MFC, 242f), 개폐 밸브(241f)가 설치되어 있다. 개폐 밸브(241f) 및 개폐 밸브(241a)를 개방함으로써 기화기(260) 내에 캐리어 가스가 공급되고, 기화기(260) 내에서 생성된 기화 가스와 캐리어 가스의 혼합 가스가 기화 가스 공급관(240a) 및 기화 가스 노즐(233a)을 개재하여 이너 튜브(204) 내에 공급되도록 구성되어 있다. 캐리어 가스를 기화기(260) 내에 공급함으로써, 기화기(260) 내로부터의 기화 가스의 배출 및 이너 튜브(204) 내로의 기화 가스의 공급을 촉진하는 것이 가능하게 된다. 기화기(260) 내로의 캐리어 가스의 공급 유량[즉, 이너 튜브(204) 내로의 캐리어 가스의 공급 유량]은 유 량 컨트롤러(242f)에 의해 제어 가능하도록 구성되어 있다.
주로, 기화 가스 공급관(240a), 기화기(260), 개폐 밸브(241a), 액체 원료 공급관(240c), 개폐 밸브(243c), 액체 유량 컨트롤러(242c), 개폐 밸브(241c), 액체 원료 공급 탱크(266), 압송 가스 공급관(240d), 도시하지 않은 압송 가스 공급원, 개폐 밸브(241d), 캐리어 가스 공급관(240f), 도시하지 않은 캐리어 가스 공급원, 유량 컨트롤러(242f), 개폐 밸브(241f)에 의해, 기화 가스 노즐(233a)을 개재하여 이너 튜브(204) 내에 기화 가스(제1 원료 가스)를 공급하는 기화 가스 공급 유닛이 구성된다.
<반응 가스 공급 유닛>
매니폴드(209)의 측벽으로부터 돌출한 반응 가스 노즐(233b)의 수평단(상류측)에는 반응 가스 공급관(240b)이 접속되어 있다. 반응 가스 공급관(240b)의 상류측에는 제2 원료 가스로서의 오존(O3) 가스(산화제)를 생성하는 오조나이저(ozonizer, 270)가 접속되어 있다. 반응 가스 공급관(240b)에는 상류부터 순허대로, 유량 컨트롤러(MFC, 242b), 개폐 밸브(241b)가 설치되어 있다. 오조나이저(270)에는 산소 가스 공급관(240e)의 하류측이 접속되어 있다. 산소 가스 공급관(240e)의 상류측은 산소(O2) 가스를 공급하는 도시하지 않은 산소 가스 공급원에 접속되어 있다. 산소 가스 공급관(240e)에는 개폐 밸브(241e)가 설치되어 있다. 개폐 밸브(241e)를 개방함으로써 오조나이저(270)에 산소 가스가 공급되고, 개폐 밸브(241b)를 개방함으로써 오조나이저(270)에서 생성된 오존 가스가 반응 가스 공급 관(240b)을 개재하여 이너 튜브(204) 내로 공급되도록 구성되어 있다. 한편, 이너 튜브(204) 내로의 오존 가스의 공급 유량은 유량 컨트롤러(242b)에 의해 제어하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
주로, 반응 가스 공급관(240b), 오조나이저(270), 유량 컨트롤러(MFC, 242b), 개폐 밸브(241b), 산소 가스 공급관(240e), 도시하지 않은 산소 가스 공급원, 개폐 밸브(241e)에 의해, 반응 가스 노즐(233b)을 개재하여 이너 튜브(204) 내에 오존 가스(제2 원료 가스)를 공급하는 반응 가스 공급 유닛이 구성된다.
<벤트관>
기화 가스 공급관(240a)에 있어서 기화기(260)와 개폐 밸브(241a) 사이에는 기화 가스 벤트관(240i)의 상류측이 접속되어 있다. 기화 가스 벤트관(240i)의 하류측은 후술하는 배기관(231)의 하류측[후술하는 APC 밸브(231a)와 진공 펌프(231b) 사이]에 접속되어 있다. 기화 가스 벤트관(240i)에는 개폐 밸브(241i)가 설치되어 있다. 개폐 밸브(241a)를 닫고, 개폐 밸브(241i)를 개방함으로써, 기화기(260)에 있어서 기화 가스의 생성을 계속한 상태로, 이너 튜브(204) 내에의 기화 가스의 공급을 정지하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 기화 가스를 안정적으로 생성하기 위해서는 소정의 시간을 필요로 하는데, 개폐 밸브(241a), 개폐 밸브(241i)의 절환(切換) 동작에 의해, 이너 튜브(204) 내에의 기화 가스의 공급·정지를 극히 단(短)시간에 절환하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
마찬가지로, 반응 가스 공급관(240b)에 있어서 오조나이저(270)와 유량 컨트롤러(242b) 사이에는 반응 가스 벤트관(240j)의 상류측이 접속되어 있다. 반응 가 스 벤트관(240j)의 하류측은 배기관(231)의 하류측[후술하는 APC 밸브(231a)와 진공 펌프(231b) 사이]에 접속되어 있다. 반응 가스 벤트관(240j)에는 상류부터 순서대로, 개폐 밸브(241j), 오존 제외 장치(미도시)가 설치되어 있다. 개폐 밸브(241b)를 닫고, 개폐 밸브(241j)를 개방함으로써, 오조나이저(270)에 의한 오존 가스의 생성을 계속한 상태로, 이너 튜브(204) 내로의 오존 가스의 공급을 정지하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 오존 가스를 안정적으로 생성하기 위해서는 소정의 시간을 필요로 하는데, 개폐 밸브(241b), 개폐 밸브(241j)의 변환 동작에 의해, 이너 튜브(204) 내로의 오존 가스의 공급·정지를 극히 단시간에 변환하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
<불활성 가스 공급관>
기화 가스 공급관(240a)에 있어서 개폐 밸브(241a)의 하류측에는 제1 불활성 가스 공급관(240g)의 하류측이 접속되어 있다. 제1 불활성 가스 공급관(240g)에는 상류측부터 순서대로, N2 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 도시하지 않은 불활성 가스 공급원, 유량 컨트롤러(MFC, 242g), 개폐 밸브(241g)가 설치되어 있다. 마찬가지로, 반응 가스 공급관(240b)에 있어서 개폐 밸브(241b)의 하류측에는 제2 불활성 가스 공급관(240h)의 하류측이 접속되어 있다. 제2 불활성 가스 공급관(240h)에는 상류측부터 순서대로, N2 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 도시하지 않은 불활성 가스 공급원, 유량 컨트롤러(MFC, 242h), 개폐 밸브(241h)가 설치되어 있다.
제1 불활성 가스 공급관(240g) 및 제2 불활성 가스 공급관(240h)으로부터의 불활성 가스는 캐리어 가스로서 기능하거나, 퍼지 가스(purge gas)로서 기능하도록 구성되어 있다.
예를 들면, 개폐 밸브(241i)를 닫고, 개폐 밸브(241a) 및 개폐 밸브(241g)를 개방함으로써, 기화기(260)로부터의 가스(기화 가스와 캐리어 가스의 혼합 가스)를, 제1 불활성 가스 공급관(240g)으로부터의 불활성 가스(캐리어 가스)에 의해 희석되면서 이너 튜브(204) 내에 공급하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 마찬가지로, 개폐 밸브(241j)를 닫고, 개폐 밸브(241b) 및 개폐 밸브(241h)를 개방함으로써, 오조나이저(270)로부터의 반응 가스를, 제2 불활성 가스 공급관(240h)으로부터의 불활성 가스(캐리어 가스)에 의해 희석하면서 이너 튜브(204) 내에 공급하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
한편, 가스의 희석은 예비실(201a) 내에서 수행하는 것도 가능하다. 즉, 개폐 밸브(241i)를 닫고, 개폐 밸브(241a) 및 개폐 밸브(241h)를 개방함으로써, 기화기(260)로부터의 가스(기화 가스와 캐리어 가스의 혼합 가스)를 제2 불활성 가스 공급관(240h)으로부터의 불활성 가스(캐리어 가스)에 의해 예비실(201a) 내에서 희석하면서 이너 튜브(204) 내에 공급하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 마찬가지로, 개폐 밸브(241j)를 닫고, 개폐 밸브(241b) 및 개폐 밸브(241g)를 개방함으로써, 오조나이저(270)로부터의 오존 가스를, 제1 불활성 가스 공급관(240g)으로부터의 불활성 가스(캐리어 가스)에 의해 예비실(201a) 내에서 희석하면서 이너 튜브(204) 내에 공급하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
또한, 개폐 밸브(241a)를 닫고 개폐 밸브(241i)를 개방함으로써, 기화 기(260)에 의한 기화 가스의 생성을 계속한 상태로 이너 튜브(204) 내로의 기화 가스의 공급을 정지함과 함께, 개폐 밸브(241g) 및 개폐 밸브(241h)를 개방함으로써, 제1 불활성 가스 공급관(240g) 및 제2 불활성 가스 공급관(240h)으로부터의 불활성 가스(퍼지 가스)를 이너 튜브(204) 내에 공급하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 마찬가지로, 개폐 밸브(241b)를 닫고 개폐 밸브(241j)를 개방함으로써, 오조나이저(270)에 의한 오존 가스의 생성을 계속한 상태로 이너 튜브(204) 내로의 오존 가스의 공급을 정지함과 함께, 개폐 밸브(241g) 및 개폐 밸브(241h)를 개방함으로써, 제1 불활성 가스 공급관(240g) 및 제2 불활성 가스 공급관(240h)으로부터의 불활성 가스(퍼지 가스)를 이너 튜브(204) 내에 공급하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 이와 같이, 이너 튜브(204) 내에 불활성 가스(퍼지 가스)를 공급함으로써, 이너 튜브(204) 내로부터의 기화 가스 또는 오존 가스의 배출이 촉진된다.
<가스 배기부 및 가스 배기구>
이너 튜브(204)의 측벽에는 웨이퍼(200)가 적재(積載)되는 방향을 따라, 이너 튜브(204)의 측벽의 일부를 구성하는 가스 배기부(204b)가 설치되어 있다. 가스 배기부(204b)는 웨이퍼(200)를 사이에 두고 기화 가스 노즐(233a) 및 반응 가스 노즐(233b)과 대향하는 위치[기화 가스 노즐(233a) 및 반응 가스 노즐(233b)과 180°반대측의 위치]에 설치되어 있다. 또한, 이너 튜브(204)의 원주 방향에 있어서 가스 배기부(204b)의 폭은 기화 가스 노즐(233a)과 반응 가스 노즐(233b) 사이의 거리보다 넓게 되도록 구성되어 있다.
가스 배기부(204b) 측벽에는 가스 배기구(204a)가 개설되어 있다. 가스 배기 구(204a)는 웨이퍼(200)를 사이에 두고 기화 가스 분출구(248a) 및 반응 가스 분출구(248b)와 대향하는 위치[기화 가스 분출구(248a) 및 반응 가스 분출구(248b)와 180° 반대측의 위치]에 개설되어 있다. 본 실시 형태에 따른 가스 배기구(204a)는 구멍 형상으로서, 복수 매의 웨이퍼(200)의 각각에 대응하는 위치(높이 위치)에 개설되어 있다. 따라서, 아우터 튜브(203)와 이너 튜브(204) 사이에 낀 공간(203a)은 가스 배기구(204a)를 개재하여 이너 튜브(204) 내의 공간에 연통하게 된다. 한편, 가스 배기구(204a)의 구멍 직경은 이너 튜브(204) 내의 가스의 유량 분포나 속도 분포를 적정화하도록 적절히 조정할 수 있고, 하부로부터 상부에 걸쳐 동일하게 해도 되며, 하부에서 상부에 걸쳐 서서히 크게 해도 좋다.
한편, 본 발명에 따른 가스 배기구(204a)는 반드시 도 6에 나타내는 구멍 형상인 경우에 국한되지 않고, 또한, 복수 매의 웨이퍼(200)의 각각에 대응하는 위치(높이 위치)에 개설되는 경우로 국한되지 않는다. 예를 들면, 도 7에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(200)가 적층되는 방향을 따라 개설되는 슬릿(slit) 형상이어도 좋다. 슬릿의 폭은 이너 튜브(204) 내의 가스 유량 분포나 속도 분포를 적정화하도록 적절히 조정할 수 있고, 하부로부터 상부에 걸쳐 동일하게 해도 되며, 하부로부터 상부에 걸쳐 서서히 작게 해도 좋다.
또한, 도 5에 프로세스 튜브(205)의 횡단면도에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 이너 튜브(204)의 측벽은 이너 튜브(204) 내에 수납된 웨이퍼(200)의 외연(外緣)과 가스 배기구(204a) 사이의 거리 L2가 이너 튜브(204) 내에 수납된 웨이퍼(200)의 외연과 기화 가스 분출구(248a) 사이의 거리 L1보다 길게 되도록 되 어 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 이너 튜브(204)의 측벽은 이너 튜브(204) 내에 수납된 웨이퍼(200)의 외연과 가스 배기구(204a) 사이의 거리 L2가 이너 튜브(204) 내에 수납된 웨이퍼(200)의 외연과 반응 가스 분출구(248b) 사이의 거리 L1보다 길어지도록 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 이너 튜브(204)의 주방향(周方向)에 있어서 가스 배기부(204b)의 폭은 기화 가스 노즐(233a)과 반응 가스 노즐(233b) 사이의 거리보다 넓게 되도록 구성되어 있다. 단, 본 발명은 반드시 이러한 형태에 국한되지 않는다.
<배기 유닛>
매니폴드(209)의 측벽에는 배기관(231)이 접속되어 있다. 배기관(231)에는 상류측부터 순차적으로, 압력 검출기로서의 압력 센서(245), 압력 조정기로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(231a), 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(231b), 배기 가스 중에서 유해 성분을 제거하는 제해(除害) 설비(231c)가 설치되어 있다. 진공 펌프(231b)를 작동시키면서, APC 밸브(231a)의 개폐 밸브의 개방도를 조정함으로써, 이너 튜브(204) 내를 원하는 압력으로 하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 주로, 배기관(231), 압력 센서(245), APC 밸브(231a), 진공 펌프(231b), 제해 설비(231c)에 의해, 배기 유닛이 구성된다.
상술한 바와 같이, 아우터 튜브(203)와 이너 튜브(204) 사이에 끼는 공간(203a)은 가스 배기구(204a)를 개재하여 이너 튜브(204) 내의 공간에 연통하고 있다. 그 때문에, 기화 가스 노즐(233a) 또는 반응 가스 노즐(233b)을 개재하여 이너 튜브(204) 내에 가스를 공급하면서, 배기 유닛에 의해 아우터 튜브(203)와 이너 튜브(204) 사이에 끼는 공간(203a)을 배기함으로써, 기화 가스 분출구(248a) 및 반응 가스 분출구(248b)로부터 가스 배기구(204a)로 향하는 수평 방향의 가스류(10)가 이너 튜브(204) 내에 생성된다.
<컨트롤러>
제어부인 컨트롤러(280)는 히터(207), APC 밸브(231a), 진공 펌프(231b), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 개폐 밸브(241a, 241b, 241c, 243c, 241d, 241e, 241f, 241g, 241h, 241i, 241j), 액체 유량 컨트롤러(242c), 유량 컨트롤러(242b, 242f, 242g, 242h) 등에 각각 접속되어 있다. 컨트롤러(280)에 의해, 히터(207)의 온도 조정 동작, APC 밸브(231a)의 개폐 및 압력 조정 동작, 진공 펌프(231b)의 기동·정지, 회전 기구(267)의 회전 속도 조절, 보트 엘리베이터(115)의 승강 동작, 개폐 밸브(241a, 241b, 241c, 243c, 241d, 241e, 241f, 241g, 241h, 241i, 241j)의 개폐 동작, 액체 유량 컨트롤러(242c), 유량 컨트롤러(242b, 242f, 242g, 242h)의 유량 조정 등의 제어가 이루어진다.
한편, 컨트롤러(280)는 적어도 2 종류의 가스를 서로 혼합시키지 않고 이너 튜브(204) 내에 교대로 공급하도록, 가스 공급 유닛 및 배기 유닛을 제어한다. 그리고, 컨트롤러(280)는 이너 튜브(204) 내에 가스를 공급할 때, 이너 튜브(204) 내의 압력이 10Pa 이상 700Pa 이하로 되도록, 각 가스 공급 유닛 및 배기 유닛을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(280)는 이너 튜브(204) 내에 기화 가스를 공급할 때, 이너 튜브(204) 내의 압력이 예를 들면 10Pa 이상 700Pa 이하(바람직하게는 250Pa)가 되도록, 기화 가스 공급 유닛 및 배기 유닛을 제어한다. 또한, 컨트롤 러(280)는 이너 튜브(204) 내에 반응 가스를 공급할 때, 이너 튜브(204) 내의 압력이 예를 들면 10Pa 이상 300Pa 이하(바람직하게는 100Pa)가 되도록, 반응 가스 공급 유닛 및 배기 유닛을 제어한다.
(4) 기판 처리 공정
이어서, 본 발명 일 실시 형태로서의 기판 처리 공정에 있어서, 도 9, 도 11을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태는 제1 원료 가스로서 TEMAZr 가스(tetrakis-ethylmethylaminozirconium, 기화 가스)를, 제2 원료 가스로서 오존 가스(반응 가스)를 사용하여, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 중 하나인 ALD(Atomic Layer Deposition)법에 의해, 웨이퍼(200) 상에 고유전율막(ZrO2 막)을 성막하는 방법으로서, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서 실시된다. 한편, 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치(101)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
<기판 반입 공정(S10)>
먼저, 복수 매의 웨이퍼(200)를 보트(217)에 장전(wafer charge)한다. 그리하고, 복수 매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 적층한 상태에서 보지한 보트(217)를 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어올려, 이너 튜브(204) 내에 반입(boat loading)한다. 이 상태에서, 씰 캡(219)은 O링(220b)을 개재하여 매니폴드(209)의 하단 개구(노구)를 씰(seal)한 상태가 된다. 한편, 기판 반입 공정(S10)에 있어서는 개폐 밸브(241g), 개폐 밸브(241h)를 개방하여, 이너 튜브(204) 내에 퍼지 가스를 계속 공급하는 것이 바람직하다.
<감압 및 승온(昇溫) 공정(S20)>
이어서, 개폐 밸브(241g), 개폐 밸브(241h)를 닫고, 이너 튜브(204) 내[처리실(201) 내]가 원하는 처리 압력(진공도)이 되도록, 진공 펌프(231b)에 의해 배기한다. 이 때, 압력 센서(245)로 측정한 압력에 근거하여, APC 밸브(231a)의 개방도를 피드백 제어한다. 또한, 웨이퍼(200)의 표면이 원하는 온도(처리 온도)가 되도록 히터(207)에의 통전량(通電量)을 조정한다. 이 때, 온도 센서가 검출한 온도 정보에 근거하여, 히터(207)에의 통전 상태를 피드백 제어한다. 그리고, 회전 기구(267)에 의해, 보트(217) 및 웨이퍼(200)를 회전시킨다.
한편, 감압 및 승온 공정(S20) 종료 시의 조건으로서는, 예를 들면,
처리 압력:10~1000Pa, 바람직하게는 50Pa,
처리 온도:180~250, 바람직하게는 220가 예시된다.
<성막 공정(S30)>
이어서, 후술하는 기화 가스 공급 공정(S31)~퍼지 공정(S34)을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 소정 회수 반복함으로써, 웨이퍼(200) 상에 원하는 두께의 고유전율막(ZrO2 막)을 형성한다. 도 11에, 기화 가스 공급 공정(S31)~퍼지 공정(S34)의 각 공정에 있어서 가스의 공급 시퀀스를 예시한다.
<기화 가스 공급 공정(S31)>
먼저, 개폐 밸브(241d)를 개방하여 액체 원료 공급 탱크(266) 내에 압송 가 스를 공급한다. 그리고, 개폐 밸브(243c, 241c)를 개방하고, 액체 원료로서의 TEMAZr를 액체 원료 공급 탱크(266) 내로부터 기화기(260) 내로 압송(공급)하고, 기화기(260) 내에서 TEMAZr를 기화시켜 TEMAZr 가스(기화 가스)를 생성한다. 또한, 개폐 밸브(241f)를 개방하고, 기화기(260) 내에 N2 가스(캐리어 가스)를 공급한다. TEMAZr 가스가 안정적으로 생성될 때까지는, 개폐 밸브(241a)를 닫고, 개폐 밸브(241i)를 개방하여, TEMAZr 가스와 N2 가스의 혼합 가스를 기화 가스 벤트관(240i)으로부터 배출해 둔다.
TEMAZr 가스가 안정적으로 생성되게 되면, 개폐 밸브(241i)를 닫고, 개폐 밸브(241a)를 개방하여, TEMAZr 가스와 N2 가스의 혼합 가스를, 기화 가스 노즐(233a)을 개재하여 이너 튜브(204) 내에 공급한다. 이 때, 개폐 밸브(241g)를 개방하고, 기화기(260)로부터의 혼합 가스를 제1 불활성 가스 공급관(240g)으로부터의 N2 가스(캐리어 가스)에 의해 희석하면서 이너 튜브(204) 내에 공급한다. 이 때, TEMAZr 가스의 유량을 예를 들면 0.35g/min로 하고, 캐리어 가스 공급관(240f)으로부터의 N2 가스 유량을 예를 들면 1slm로 하며, 제1 불활성 가스 공급관(240g)으로부터의 N2 가스의 유량을 예를 들면 8slm로 하고, 제2 불활성 가스 공급관(240h)으로부터의 N2 가스의 유량을 예를 들면 2slm로 한다.
기화 가스 노즐(233a)로부터 이너 튜브(204) 내에 공급된 혼합 가스는 기화 가스 분출구(248a)로부터 가스 배기구(204a)로 향하는 수평 방향의 가스류(10)로 되어, 배기관(231)으로부터 배기된다. 그 때, 적층된 각 웨이퍼(200)의 표면에 TEMAZr 가스가 각각 공급되고, 각 웨이퍼(200) 상에 TEMAZr 가스의 가스 분자가 각각 흡착한다.
소정 시간(예를 들면 120초) 계속한 후, 개폐 밸브(241a)를 닫고, 개폐 밸브(241i)를 개방하여, TEMAZr 가스의 생성을 계속한 상태로 이너 튜브(204) 내에의 TEMAZr 가스의 공급을 정지한다. 한편, 개폐 밸브(241f)는 개방한 상태로 하고, 기화기(260) 내에의 N2 가스의 공급은 계속한다.
<퍼지 공정(S32)>
이어서, 개폐 밸브(241g) 및 개폐 밸브(241h)를 개방하여, 이너 튜브(204) 내에 N2 가스(퍼지 가스)를 공급한다. 이 때, 제1 불활성 가스 공급관(240g)으로부터의 N2 가스의 유량을 예를 들면 5slm로 하고, 제2 불활성 가스 공급관(240h)으로부터의 N2 가스의 유량을 예를 들면 4slm로 한다. 이에 의해, 이너 튜브(204) 내로부터의 TEMAZr 가스의 배출이 촉진된다. 소정 시간(예를 들면 20초) 경과하여 이너 튜브(204) 내의 분위기가 N2 가스로 치환되면, 개폐 밸브(241g) 및 개폐 밸브(241h)를 닫아 이너 튜브(204) 내에 N2 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 이너 튜브(204) 내를 소정 시간(예를 들면 20초) 배기한다.
<반응 가스 공급 공정(S33)>
이어서, 개폐 밸브(241e)를 개방하여 오조나이저(270)에 산소 가스를 공급하 고, 반응 가스로서의 오존 가스(산화제)를 생성한다. 오존 가스가 안정적으로 생성될 때까지는, 개폐 밸브(241b)를 닫고, 개폐 밸브(241j)를 개방하여, 오존 가스를 반응 가스 벤트관(240j)으로부터 배출해 둔다.
오존 가스가 안정하게 생성되면, 개폐 밸브(241j)를 닫고, 개폐 밸브(241b)를 개방하여, 반응 가스 노즐(233b)을 개재하여 이너 튜브(204) 내에 오존 가스를 공급한다. 이 때, 개폐 밸브(241g)를 개방하여 반응 가스 노즐(233b)로부터의 오존 가스를, 제1 불활성 가스 공급관(240g)로부터의 N2 가스(캐리어 가스)에 의해 예비실(201a) 내에서 희석하면서 이너 튜브(204) 내에 공급한다. 이 때, 오존 가스의 유량을 예를 들면 6slm, 제1 불활성 가스 공급관(240g)으로부터의 N2 가스의 유량을 예를 들면 2slm로 한다.
반응 가스 노즐(233b)로부터 이너 튜브(204) 내에 공급된 오존 가스는 반응 가스 분출구(248b)로부터 가스 배기구(204a)로 향하는 수평 방향의 가스류(10)로 되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 그 때, 적층된 각 웨이퍼(200)의 표면에 오존 가스가 각각 공급되고, 웨이퍼(200) 상에 흡착하고 있는 TEMAZr 가스의 가스 분자와 오존 가스가 화학 반응하고, 웨이퍼(200) 상에 1 개 원자층부터 몇 개의 원자층의 고유전율막(ZrO2 막)이 생성된다.
반응 가스의 공급을 소정 시간 계속하면, 개폐 밸브(241b)를 닫고, 개폐 밸브(241j)를 개방하여, 오존 가스의 생성을 계속한 상태로 이너 튜브(204) 내에의 반응 가스의 공급을 정지한다.
<퍼지 공정(S34)>
이어서, 개폐 밸브(241g) 및 개폐 밸브(241h)를 개방하여, 이너 튜브(204) 내에 N2 가스(퍼지 가스)를 공급한다. 이 때, 제1 불활성 가스 공급관(240g) 및 제2 불활성 가스 공급관(240h)으로부터의 N2 가스의 유량을 각각 예를 들면 4slm로 한다. 이에 의해, 이너 튜브(204) 내로부터 오존 가스 및 반응 생성물의 배출이 촉진된다. 소정 시간(예를 들면 10초) 경과하여 이너 튜브(204) 내의 분위기가 N2 가스로 치환되면, 개폐 밸브(241g) 및 개폐 밸브(241h)를 닫아 이너 튜브(204) 내에의 N2 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 이너 튜브(204) 내를 소정 시간(예를 들면 15초) 배기한다.
이후, 기화 가스 공급 공정(S31)~퍼지 공정(S34)을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 소정 회수 반복함으로써, TEMAZr 가스 및 오존 가스를 서로 혼합시키지 않고 이너 튜브(204) 내에 교대로 공급하고, 웨이퍼(200) 상에 원하는 두께의 고유전율막(ZrO2 막)을 형성한다[성막 공정(S30)]. 한편, 각 공정의 처리 조건으로서는 반드시 상기에 국한되지 않고, 예를 들면 도 13에 나타내는 조건으로 할 수 있다.
<기화 가스 공급 공정(S31)의 처리 조건>
처리 압력 : 10~700Pa, 바람직하게는 250Pa,
TEMAZr 가스의 유량 : 0.01~0.35g/min, 바람직하게는 0.3g/min,
N2 가스의 유량 : 0.1~1.5slm, 바람직하게는 1.0slm,
처리 온도 : 180~250℃, 바람직하게는 220℃,
실시 시간 : 30~180초, 바람직하게는 120초
<퍼지 공정(S32)의 처리 조건>
처리 압력 : 10~100Pa, 바람직하게는 70Pa,
N2 가스의 유량 : 0.5~20slm, 바람직하게는 12slm,
처리 온도 : 180~250℃, 바람직하게는 220℃,
실시 시간 : 30~150초, 바람직하게는 60초
<반응 가스 공급 공정(S33)의 처리 조건>
처리 압력 : 10~300Pa, 바람직하게는 100Pa,
오존 가스의 유량 : 6~20slm, 바람직하게는 17slm,
N2 가스의 유량 : 0~2slm, 바람직하게는 0.5slm,
처리 온도 : 180~250℃, 바람직하게는 220℃,
실시 시간 : 10~300초, 바람직하게는 120초
<퍼지 공정(S34)의 처리 조건>
처리 압력 : 10~100Pa, 바람직하게는 70Pa,
N2 가스의 유량 : 0.5~20slm, 바람직하게는 12slm,
처리 온도 : 180~250℃, 바람직하게는 220℃,
실시 시간 : 10~90초, 바람직하게는 60초
<대기압 복귀 공정(S40), 기판 반출 공정(S50)>
웨이퍼(200) 상에 원하는 두께의 고유전율막(ZrO2 막)을 형성한 후, APC 밸브(231a)의 개방도를 작게 하고, 개폐 밸브(241g), 개폐 밸브(241h)를 개방하여, 프로세스 튜브(205) 내[이너 튜브(204) 내 및 아우터 튜브(203) 내]의 압력이 대기압이 될 때까지 이너 튜브(204) 내에 퍼지 가스를 공급한다(S40). 그리고, 기판 반입 공정(S10)과 반대의 순서에 의해, 성막이 완료된 웨이퍼(200)를 이너 튜브(204) 내로부터 반출한다(S50). 한편, 기판 반출 공정(S50)에 있어서는, 개폐 밸브(241g), 개폐 밸브(241h)를 개방하여, 이너 튜브(204) 내에 퍼지 가스를 계속 공급하는 것이 바람직하다.
(5) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태에 따르면, 보트(217)에 있어서 웨이퍼(200)가 적층되는 영역보다 하방측의 영역의 외주는 원통으로 형성된 가스 침입 억제통(217f)에 의해 둘러싸여 있다. 그 때문에, 이너 튜브(204) 내에 공급된 가스가 웨이퍼(200) 간의 공간에 흐르지 않고, 보트(217)에 있어서 웨이퍼(200)가 적층되는 영역보다 하방측의 영역으로 흘러 버리는 것을 억제할 수 있다. 즉, 보트(217)에 의해 보지되는 복수 매의 웨이퍼(200) 중 하부에 보지된 웨이퍼(200) 간에의 TEMAZr 가스나 오존 가스의 공급을 촉진할 수 있고, 하부에 보지된 웨이퍼(200)의 면내 중앙부에 공급되는 TEMAZr 가스나 오존 가스의 유속이 저하되어 버리는 것을 억제할 수 있어, 웨이 퍼(200) 면내 및 웨이퍼(200) 간에 있어서 기판 처리의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
참고로, 종래의 기판 처리 장치의 처리로(202')의 구성에 대해서 도 17에 나타낸다. 도 17에 의하면, 종래의 기판 처리 장치에 있어서 보트(217')는 웨이퍼(200)가 적층되는 영역보다 하방측의 영역에, 예를 들면 석영이나 탄화규소로 이루어지는 복수 매의 원판 형상의 단열판(斷熱板, 217g')이, 각각 수평 자세에서 적층된 상태로 보지되고 있었다. 그리고, 종래의 기판 처리 장치의 보트(217')에 있어서는 웨이퍼(200)가 적층되는 영역보다 하방측의 영역에 가스 침입 억제통(217f)이 설치되어 있지 않았다. 그 때문에, 이너 튜브(204') 내에 공급된 가스가 웨이퍼(200) 간의 공간에 흐르지 않고, 보트(217')에 있어서 웨이퍼(200)가 적층되는 영역보다 하방측의 영역으로 흘러 버리고, 하부에 보지된 웨이퍼(200)에 공급되는 가스의 유속이 저하되어 버려(가스의 공급량이 감소해 버려), 웨이퍼(200) 면내 및 웨이퍼(200) 간에 있어서 기판 처리의 균일성이 저하되는 경우가 있었다.
(b) 본 실시 형태에 따르면, 보트(217)가 이너 튜브(204) 내에 수용된 상태에 있어서, 보트(217)의 상단의 단판(端板, 217c)과, 이너 튜브(204)의 천판 사이의 거리가 적층되는 웨이퍼(200) 간의 거리(적층 피치)보다 짧게 되도록 구성되어 있다. 즉, 단판(217c)과 이너 튜브(204)의 천판 사이의 공간의 컨덕턴스가 웨이퍼(200)가 적층된 영역에 있어서 컨덕턴스보다 작게 되어, 단판(217c)과 이너 튜브(204)의 천판 사이의 공간에 가스가 흐르기 어렵도록 구성되어 있다. 그 때문에, 이너 튜브(204) 내에 공급된 TEMAZr 가스나 오존 가스가 웨이퍼(200) 간의 공간에 흐르지 않고 단판(217c)과 이너 튜브(204) 천판 사이의 공간에 흐르는 것을 억제할 수 있어, 상부에 보지된 웨이퍼(200) 간에 TEMAZr 가스나 오존 가스의 공급을 촉진할 수 있어 상부에 보지된 웨이퍼(200)의 면내 중앙부에 공급되는 TEMAZr 가스나 오존 가스의 유속이 저하하는 것을 억제할 수 있어 웨이퍼(200) 면내 및 웨이퍼(200) 간에 있어서 기판 처리의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이에 반해, 종래의 기판 처리 장치에서는 도 17에 나타내는 바와 같이, 보트(217') 상단의 단판(217c')과, 이너 튜브(204')의 천판 사이의 거리가 적층되는 웨이퍼(200) 간의 거리(적층 피치)보다 길게 구성되어 있었다. 즉, 단판(217c')과 이너 튜브(204')의 천판 사이의 공간의 컨덕턴스가 웨이퍼(200)가 적층된 영역에 있어서 컨덕턴스보다 크게 되도록 구성되어 있었다. 그 때문에, 이너 튜브(204') 내에 공급된 가스가 웨이퍼(200) 간의 공간으로 흐르지 않고, 단판(217c')과 이너 튜브(204')의 천판 사이의 공간에 흘러 버려, 상부에 보지된 웨이퍼(200)에 공급되는 가스의 유속이 저하되어 버리고(가스의 공급량이 감소되어 버리고), 웨이퍼(200)의 면내 및 웨이퍼(200) 간에 있어서 기판 처리의 균일성이 저하되어 버리는 경우가 있었다.
(c) 본 실시 형태에 따르면, 보트(217)가 이너 튜브(204) 내에 수용된 상태에 있어서, 이너 튜브(204) 내벽과 가스 침입 억제통(217f) 사이의 거리가 적층되는 웨이퍼(200) 간의 거리보다 짧아지도록 구성되어 있다. 즉, 이너 튜브(204) 내벽과 가스 침입 억제통(217f) 사이의 공간의 컨덕턴스가 웨이퍼(200)가 적층된 영역에 있어서 컨덕턴스보다 작게 되고, 이너 튜브(204) 내벽과 가스 침입 억제 통(217f) 사이의 공간에 가스가 흐르기 어렵도록 구성되어 있다. 그 때문에, 이너 튜브(204) 내에 공급된 TEMAZr 가스나 오존 가스가 웨이퍼(200) 간의 공간에 흐르지 않고, 이너 튜브(204) 내벽과 가스 침입 억제통(217f) 사이의 공간에 흘러 버리는 것을 억제할 수 있고, 하부에 보지된 웨이퍼(200) 간에의 TEMAZr 가스나 오존 가스의 공급을 촉진할 수 있어, 하부에 보지된 웨이퍼(200)의 면내 중앙부에 공급되는 TEMAZr 가스나 오존 가스의 유속이 저하되어 버리는 것을 억제할 수 있고, 웨이퍼(200) 면내 및 웨이퍼(200) 간에 있어서 기판 처리의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이에 반해, 종래의 기판 처리 장치에서는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 이너 튜브(204')의 내벽과, 보트(217')에 보지된 단열판(217g')의 외연의 거리가 적층되는 웨이퍼(200) 간의 거리(적층 피치)보다 길게 구성되어 있었다. 즉, 이너 튜브(204')의 내벽과 단열판(217g')의 외연 사이의 공간의 컨덕턴스가, 웨이퍼(200)가 적층된 영역에 있어서 컨덕턴스보다 커지도록 구성되어 있었다. 그 때문에, 이너 튜브(204') 내에 공급된 가스가 웨이퍼(200) 간의 공간에 흐르지 않고, 이너 튜브(204')의 내벽 하부와 단열판(217g')의 외연 사이의 공간에 흘러 버리고, 하부에 보지된 웨이퍼(200) 간에의 공급되는 가스 유속이 저하되어 버려(가스의 공급량이 감소되어 버려), 웨이퍼(200) 면내 및 웨이퍼(200) 간에 있어서 기판 처리의 균일성이 저하하는 경우가 있었다.
여기에서, 이상의 (a)~(c)에 나타내는 효과를 도 15에 나타낸다. 도 15의 횡축은 보트 내에 있어서 웨이퍼의 보지 위치를 나타내고, 좌측이 보트 내 하부를, 우측이 보트 내 상부를 각각 나타내고 있다. 종축은 각 웨이퍼(200) 면내 중앙에 공급되는 가스의 유속의 측정치를 나타내고 있다. ■표시로 나타낸 곡선(a)는 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 사용한 경우의 측정치(실시예)를 나타내고, ◇표시로 나타낸 곡선(b)는 종래의 기판 처리 장치를 사용한 경우의 측정치(비교예)를 나타내고 있다. 도 15에 의하면, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 사용한 경우[곡선(a)]에는 종래의 기판 처리 장치를 사용한 경우[곡선(b)]와 비교하여, 상부 또는 하부에 보지된 웨이퍼(200)의 면내 중앙부에 공급되는 가스의 유속의 저하가 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 가스의 유속을 전체적으로 높일 수 있고, 기판 처리의 효율을 향상시키는 것이 가능한 것을 알 수 있다.
(d) 본 실시 형태에 따르면, 가스 침입 억제통(217f)의 상단 개구 및 하단 개구는 각각 덮개판(217e) 및 단판(217d)에 의해 기밀하게 폐색되어 있다. 그 때문에, 가스 침입 억제통(217f)의 내부에의 TEMAZr 가스나 오존 가스의 침입을 억제하고, 가스 침입 억제통(217f)의 내부에 있어서 TEMAZr 가스나 오존 가스의 가스 고임이 발생하는 것을 억제하고, 기판 처리의 품질을 저하시키는 파티클(particle)의 생성을 억제할 수 있다. 이에 반해, 도 17에 나타내는 종래의 기판 처리 장치에서는 보트(217')에 있어서 웨이퍼(200)가 적층되는 영역보다 하방측의 영역[단열판(217g')이 적층되는 영역]에 TEMAZr 가스나 오존 가스가 침입하기 쉽고, TEMAZr 가스나 오존 가스의 가스 고임에 의해 파티클이 생성되기 쉬웠다.
(e) 본 실시 형태에 따르면, 가스 침입 억제통(217f)의 측벽 하부에는 적어도 1 개 이상의 통기구(217g)가 설치되어 있다. 이와 같이, 가스 침입 억제 통(217f)의 측벽에 통기구(217g)를 설치함으로써, 이너 튜브(204) 내의 배기(압력 조정)를 신속하고 안정적으로 수행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 통기구(217g)를 가스 침입 억제통(217f)의 측벽의 상부가 아니라 하부에 설치함으로써, 가스 침입 억제통(217f)의 내부에의 TEMAZr 가스나 오존 가스의 침입을 억제할 수 있고, 가스 침입 억제통(217f)의 내부에서 원료 가스의 가스 고임이 발생하고, 기판 처리의 품질을 저하시키는 파티클이 생성되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
한편, 도 3에 나타내는 바와 같이 가스 침입 억제통(217f)의 상단 개구 및 하단 개구를 덮개판(217e) 및 단판(217d)에 의해 각각 기밀하게 폐색하면서, 가스 침입 억제통(217f)의 내부를 미리 진공 배기해 두는 것으로 한 경우[가스 침입 억제통(217f)을 진공 캡 형상으로 구성한 경우]에는 가스 침입 억제통(217f)의 내외에의 가스의 유통이 발생하지 않게 되기 때문에, 이너 튜브(204) 내의 배기(압력 조정)를 더욱 신속하고 안정적으로 수행하는 것이 가능하게 된다. 가스 침입 억제통(217f)의 내부에 있어서 가스의 고임을 방지하고, 파티클의 생성을 더욱 억제할 수 있다.
(f) 본 실시 형태에 따른 이너 튜브(204)의 측벽은 도 5에 나타내는 바와 같이, 이너 튜브(204) 내에 수납된 웨이퍼(200)의 외연과 가스 배기구(204a) 사이의 거리 L2가 이너 튜브(204) 내에 수납된 웨이퍼(200)의 외연과 기화 가스 분출구(248a) 사이의 거리 L1보다 길어지도록 구성되어 있다. 또한 마찬가지로, 이너 튜브(204)의 측벽은 이너 튜브(204) 내에 수납된 웨이퍼(200)의 외연과 가스 배기구(204a) 사이의 거리 L2가 이너 튜브(204) 내에 수납된 웨이퍼(200)의 외연과 반 응 가스 분출구(248b) 사이의 거리 L1보다 길어지도록 구성되어 있다. 이와 같이, 웨이퍼(200)의 외연과 가스 배기구(204a) 사이의 거리를 길게 확보한 경우에는, 가스류(10)의 속도가 증대하고 있는 영역을 웨이퍼(200)로부터 멀리하여, 웨이퍼(200) 상에 있어서 가스류(10)의 속도를 균일화시킬 수 있다. 그리고, 웨이퍼(200)에 공급되는 가스의 유량을 균일화시켜, 막 두께의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
<제2 실시 형태>
이하, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 처리로의 종단면도이다. 도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 플로도(flow diagram)이다. 도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 클리닝 공정에 있어서 가스 공급의 시퀀스도이다. 도 14는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 클리닝 공정의 처리 조건을 예시하는 테이블이다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는 보트(217)가 이너 튜브(204) 내에 수용된 상태에 있어서, 이너 튜브(204) 내벽과 가스 침입 억제통(217f) 사이의 공간에 불활성 가스를 공급하는 배리어 가스 공급 유닛을 추가로 구비하는 점이 상술한 실시 형태와 다르다. 또한, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는 기화 가스 노즐(233a) 및 반응 가스 노즐(233b)을 개재하여 이너 튜브(204) 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급 유닛을 추가로 구비하는 점이 상술한 실시 형태와 다르 다. 기타의 구성은 제1 실시 형태와 동일하다.
<배리어 가스 공급 유닛>
배리어 가스 공급 유닛은 예를 들면 씰 캡(219)과 회전축(255) 사이의 극간(隙間)으로부터 이너 튜브(204) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 배리어 가스 공급관(240k)을 구비하고 있다. 배리어 가스 공급관(240k)에는 상류측부터 순서대로, N2 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 도시하지 않는 배리어 가스 공급원, 유량 컨트롤러(MFC, 242k), 개폐 밸브(241k)가 설치되어 있다.
보트(217)가 이너 튜브(204) 내에 수용된 상태에 있어서 개폐 밸브(241k)를 개방함으로써, 이너 튜브(204) 내의 하방으로부터 상방을 향하여 불활성 가스가 공급되고, 이너 튜브(204) 내벽과 가스 침입 억제통(217f) 사이의 공간이 불활성 가스에 의해 채워지도록 구성되어 있다. 그 결과, 이너 튜브(204) 내벽과 가스 침입 억제통(217f) 사이의 공간에의 TEMAZr 가스나 오존 가스의 침입이 억제되고, 이너 튜브(204) 내벽 하부나 가스 침입 억제통(217f)의 측벽 등에의 성막을 억제할 수 있도록 구성되어 있다.
<클리닝 가스 공급 유닛>
클리닝 가스 공급 유닛은 제1 클리닝 가스로서 예를 들면 3염화 붕소(BCl3) 가스를 공급하는 제1 클리닝 가스관(240m)과, 제2 클리닝 가스로서 예를 들면 산소(O2) 가스를 공급하는 제2 클리닝 가스관(240n)을 구비하고 있다. 제1 클리닝 가스관(240m)의 하류측은 기화 가스 공급관(240a)에 있어서 개폐 밸브(241a)의 하류 측에 접속되어 있다. 제2 클리닝 가스관(240n)의 하류측은 반응 가스 공급관(240b)에 있어서 개폐 밸브(241b)의 하류측에 접속되어 있다. 제1 클리닝 가스관(240m)에는 상류측으로부터 순서대로, BCl3 가스를 공급하는 도시하지 않은 제1 클리닝 가스 공급원, 유량 컨트롤러(MFC, 242m), 개폐 밸브(241m)가 설치되어 있다. 제2 클리닝 가스관(240n)에는, 상류측으로부터 순서대로, O2 가스를 공급하는 도시하지 않은 제2 클리닝 가스 공급원, 유량 컨트롤러(MFC, 242n), 개폐 밸브(241n)가 설치되어 있다.
개폐 밸브(241a)를 닫고, 개폐 밸브(241m)를 개방함으로써, 기화 가스 노즐(233a)을 개재하여 이너 튜브(204) 내에 BCl3 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 개폐 밸브(241b)를 닫고, 개폐 밸브(241n)를 개방함으로써, 반응 가스 노즐(233b)을 개재하여 이너 튜브(204) 내에 O2 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다. BCl3 가스 및 O2 가스는 이너 튜브(204) 내에 동시에 공급하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
(2) 기판 처리 공정
본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정은 상술한 성막 공정(S30)에 있어서, 이너 튜브(204)와 가스 침입 억제통(217f) 사이의 공간에 불활성 가스를 공급하는 점이, 상술한 실시 형태와 다르다. 아울러 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정은 상술한 성막 공정(S30)~기판 반출 공정(S50)을 실시한 후, 이너 튜브(204) 내벽 등에 퇴적한 박막 등을 제거하는 클리닝 공정(S80)을 실시하는 점이 상술한 실시 형태와 다르다.
<기판 반입 공정(S10)~기판 반출 공정(S50)>
상술한 실시 형태와 마찬가지로, 기판 반입 공정(S10)~기판 반출 공정(S50)을 실시한다. 한편, 본 실시 형태에 있어서는, 기화 가스 공급 공정(S31)~퍼지 공정(S34)을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 소정 회수 반복할 때, 개폐 밸브(241k)를 열고, 이너 튜브(204) 내의 하방으로부터 상방을 향하여 N2 가스(불활성 가스)를 공급한다.
<보트 반입 공정(S60)>
이어서, 웨이퍼(200)를 보지하지 않은 빈 보트(217)를 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어올리고, 이너 튜브(204) 내에 반입(boat loading)한다. 이 상태에서, 씰 캡(219)은 O링(220b)을 개재하여 매니폴드(209)의 하단을 씰한 상태가 된다. 한편, 보트 반입 공정(S60)에 있어서는, 개폐 밸브(241g), 개폐 밸브(241h)를 개방하여, 이너 튜브(204) 내에 퍼지 가스를 계속 공급하는 것이 바람직하다.
<감압 및 승온 공정(S70)>
이어서, 개폐 밸브(241g), 개폐 밸브(241h)를 닫아, 이너 튜브(204) 내[처리실(201) 내]가 원하는 처리 압력(진공도)이 되도록, 진공 펌프(231b)에 의해 배기한다. 이 때, 압력 센서(245)로 측정한 압력에 근거하여, APC 밸브(231a)의 개방도를 피드백 제어한다. 또한, 이너 튜브(204) 내가 원하는 온도(처리 온도)가 되도록 히터(207)에의 통전량을 조정한다. 이 때, 온도 센서가 검출한 온도 정보에 근거하여, 히터(207)에의 통전 상태를 피드백 제어한다. 그리고, 회전 기구(267)에 의해, 보트(217)를 회전시킨다.
한편, 감압 및 승온 공정(S70) 종료 시의 조건으로서는, 예를 들면,
처리 압력 : 1330~26600Pa, 바람직하게는 1330Pa,
처리 온도 : 300~700℃, 바람직하게는 540℃
가 예시된다.
<클리닝 공정(S80)>
이어서, 후술하는 클리닝 가스 공급 공정(S81)~배기 공정(S83)을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 소정 회수 반복함으로써, 이너 튜브(204) 내벽이나 가스 침입 억제통(217f)의 측벽 등에 형성된 박막을 제거한다. 도 12에, 클리닝 가스 공급 공정(S81)~배기 공정(S83)의 각 공정에 있어서 가스 공급 시퀀스를 예시한다.
<클리닝 가스 공급 공정(S81)>
먼저, 개폐 밸브(241a), 개폐 밸브(241g, 241b, 241h)를 닫은 상태로, 개폐 밸브(241m, 241n)를 개방함으로써, 보트(217)를 반입한 이너 튜브(204) 내에 기화 가스 노즐(233a)을 개재하여 BCl3 가스(제1 클리닝 가스)를 공급함과 동시에, 반응 가스 노즐(233b)을 개재하여 O2 가스(제2 클리닝 가스)를 공급한다. 또한, 개폐 밸브(241k)를 개방하고, 이너 튜브(204) 내의 하방으로부터 상방을 향하여 N2 가스(불활성 가스)를 공급한다. 이 때, 제1 클리닝 가스관(240m)으로부터의 BCl3 가스의 유 량을 예를 들면 1slm으로 하고, 제2 클리닝 가스관(240n)으로부터의 O2 가스의 유량을 예를 들면 0.02slm로 하며, 배리어 가스 공급관(240k)으로부터의 N2 가스의 유량을 예를 들면 0.25slm로 한다.
소정 시간(예를 들면 270sec) 경과하여, 이너 튜브(204) 내가 소정의 처리 압력(예를 들면 100Torr)에 도달하면, 개폐 밸브(241m, 241n, 241k)를 닫아, 이너 튜브(204) 내에의 BCl3 가스, O2 가스, N2 가스의 공급을 정지한다.
또한, 예를 들면 APC 밸브(231a)를 닫음으로써, 배기 라인에 의한 프로세스 튜브(205) 내[이너 튜브(204) 내]의 배기를 실질적으로 정지한다.
<봉지 공정(S82)>
이어서, 프로세스 튜브(205) 내[이너 튜브(204) 내]의 배기를 실질적으로 정지한 상태로, 이너 튜브(204) 내에 BCl3 가스(제1 클리닝 가스) 및 O2 가스(제2 클리닝 가스)를 소정 압력(100Torr)의 상태로 소정 시간(예를 들면 180sec) 봉입(封入)한다. 그 결과, 이너 튜브(204) 내벽이나 가스 침입 억제통(217f)의 측벽 등에 성막되어 있던 박막이 에칭(etching)되고, 예를 들면 염화 Zr이나 염화 Hf 등의 가스가 발생한다.
<배기 공정(S83)>
이어서, 이너 튜브(204) 내로부터 클리닝 가스를 배기한다. 즉, 개폐 밸브(241a, 241g, 241b, 241h, 241m, 241n, 241k)를 닫은 상태로, APC 밸브(231a)를 개방함으로써, 프로세스 튜브(205) 내의 잔류 가스(클리닝 가스나 염화 Zr이나 염 화 Hf 등의 가스)를 배기한다. 이 때, 개폐 밸브(241g, 241h)를 개방하여, 이너 튜브(204) 내에 불활성 가스(퍼지 가스)를 공급함으로써, 이너 튜브(204) 내로부터의 잔류 가스의 배출을 촉진하도록 해도 된다.
이후, 클리닝 가스 공급 공정(S81)~배기 공정(S83)을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 소정 회수 반복함으로써, 이너 튜브(204) 내벽이나 가스 침입 억제통(217f)의 측벽 등에 성막되고 있던 박막의 에칭을 진행시킨다(S80). 한편, 클리닝 가스 공급 공정(S81)의 처리 조건으로서는 반드시 상기에 국한되지 않고, 예를 들면 도 14에 나타내는 바와 같은 조건으로 할 수 있다.
<클리닝 가스 공급 공정(S81)의 처리 조건>
처리 압력:1330~26600Pa, 바람직하게는 13300Pa,
BCl3 가스의 유량 : 0.001~5slm, 바람직하게는 1slm,
O2 가스의 유량 : 0~0.05slm, 바람직하게는 1slm,
N2 가스의 유량:0.1~1slm, 바람직하게는 0.15slm,
처리 온도:300~700℃, 바람직하게는 540℃
그 후, APC 밸브(231a)의 개방도를 작게 하고, 개폐 밸브(241g), 개폐 밸브(241h)를 개방하여, 프로세스 튜브(205) 내[이너 튜브(204) 내 및 아우터 튜브(203) 내]의 압력이 대기압(大氣壓)이 될 때까지 이너 튜브(204) 내에 퍼지 가스를 공급한다(S90).
(3) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태에 있어서는, 기화 가스 공급 공정(S31)~퍼지 공정(S34)을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 소정 회수 반복할 때, 개폐 밸브(241k)를 개방하고, 이너 튜브(204) 내의 하방으로부터 상방을 향하여 N2 가스(불활성 가스)를 공급한다. 그 결과, 이너 튜브(204) 내벽과 가스 침입 억제통(217f) 사이의 공간이 N2 가스에 의해 채워지고, 이너 튜브(204) 내벽과 가스 침입 억제통(217f) 사이의 공간에의 TEMAZr 가스나 오존 가스의 침입이 억제되며, 이너 튜브(204) 내벽 하부나 가스 침입 억제통(217f)의 측벽 등에의 성막이 억제된다.
(b) 본 실시 형태에 있어서는, 이너 튜브(204) 내벽 하부나 가스 침입 억제통(217f)의 측벽 등에의 성막을 억제할 수 있는 것으로부터, 상술한 클리닝 공정(S80)을 실시함으로써, 이너 튜브(204) 내벽 하부나 가스 침입 억제통(217f)의 측면에 성막되고 있던 박막의 에칭을, 보다 신속하고 완전하게 수행하는 것이 가능하게 된다.
상술한 바와 같이, 도 17에 나타내는 종래의 기판 처리 장치에서는, 이너 튜브(204') 내에 공급된 가스가 웨이퍼(200) 간의 공간에 흐르지 않고, 이너 튜브(204')의 내벽 하부와 단열판(217g')의 외연 사이의 공간에 흘러 버리는 경우가 있었다. 그 때문에, 이너 튜브(204) 내벽 하부나 단열판(217g')에 막이 두껍게 성막되어 버리는 경우가 있었다.
또한, 이너 튜브(204')의 하부나 단열판(217g')은 보트(217')가 이너 튜브(204') 내에 수용된 상태에 있어서, 히터(207')에 의한 가열 영역보다 하방측에 배치되도록 구성되어 있었다. 그 때문에, 이너 튜브(204') 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 공정을 실시했다 하더라도, 이너 튜브(204')의 하부나 단열판(217g')의 온도가 충분히 오르지 않고, 에칭 레이트가 저하되어 버리고, 이너 튜브(204')의 내벽 하부나 단열판(217g')에 에칭 잔재(모두 제거할 수 없었던 박막)가 발생해 버리는 경우가 있다. 도 16(a)는 종래의 기판 처리 장치에 있어서 에칭 잔재의 발생 개소를 나타내는 모식도이며, 도 16(b)는 에칭 잔재가 발생한 개소의 온도 분포를 나타내는 그래프도이다. 도 16(a)에 따르면, 이너 튜브(204')의 내벽 하부나 단열판(217g')(도면의 영역 a1)에 에칭 잔재가 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 16(b)에 따르면, 에칭 잔재가 발생하고 있는 영역 a1에서는 하방측으로 감에 따라 서서히 온도가 저하되어 있는 것을 알 수 있고, 하방측으로 감에 따라 에칭 레이트가 저하되어 있는 것이 시사되어 있다.
한편, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치도 보트(217)가 이너 튜브(204) 내에 수용된 상태에 있어서, 가스 침입 억제통(217f)의 적어도 일부가 히터(207)에 의한 가열 영역보다 하방측에 배치되도록 구성되어 있다. 그 때문에, 클리닝 공정(S80)을 실시할 때에는 가스 침입 억제통(217f)의 측면의 온도나, 가스 침입 억제통(217f)과 대향하는 이너 튜브(204) 내벽 하부의 온도가 웨이퍼(200)가 적층되는 영역의 온도보다 저온이 되어 버린다. 그러나, 본 실시 형태에 있어서는, 이너 튜브(204) 내벽이나 가스 침입 억제통(217f)의 측벽 등에의 성막을 억제할 수 있는 것으로부터, 가스 침입 억제통(217f)이 히터(207)에 의한 가열 영역보다 하방측에 배치되도록 구성되어 있었다 하더라도, 즉 에칭 레이트가 저하되어 있다고 하더라도, 상술한 과제를 해결하는 것이 가능하게 된다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
상술한 실시 형태에서는 액체 원료로서 예를 들면 TEMAZr를 사용했는데, 본 발명은 이러한 형태에 국한되지 않는다. 즉, 액체 원료로서 TEMAH[Tetrakis ethylmethylamino hafnium)를 사용해도 좋고, 또한, Si 원자, Hf 원자, Zr 원자, Al 원자, Ti 원자, Ta 원자, Ru 원자, Ir 원자, Ge 원자, Sb 원자, Te 원자 중 어느 하나를 포함하는 다른 유기 화합물 또는 염화물을 사용해도 좋다. 또한, 제1 원료 가스로서 TEMAZr를 기화시킨 TEMAZr 가스를 사용하는 경우에 국한하지 않고, TEMAH를 기화시킨 TEMAH 가스나, Si 원자, Hf 원자, Zr 원자, Al 원자, Ti 원자, Ta 원자, Ru 원자, Ir 원자, Ge 원자, Sb 원자, Te 원자 중 어느 하나를 포함하는 유기 화합물 또는 염화물을 기화 또는 분해시킨 다른 가스를 사용해도 좋다.
상술한 실시 형태에서는, 반응 가스로서 오존 가스(산화제)를 사용했는데, 오존 가스 이외의 산화제를 사용해는 것으로 해도 좋다. 또한, 반응 가스로서 예를 들면 암모니아 등의 질화제를 사용해도 좋다.
상술한 실시 형태에서는, 웨이퍼(200) 상에 ZrO2 막을 형성하는 경우에 대해서 설명했는데, 기타, Hf 산화막, Si 산화막, Al 산화막, Ti 산화막, Ta 산화막, Ru 산화막, Ir 산화막, Si 질화막, Al 질화막, Ti 질화막, GeSbTe 막 중 어느 하나 를 형성하는 경우에도 본 발명은 알맞게 적용 가능하다.
상술한 실시 형태에서는, 제1 원료 가스로서의 기화 가스와 제2 원료 가스로서의 반응 가스를 웨이퍼(200) 상에 교대로 공급하는 ALD법을 사용하는 경우에 대해서 설명했는데, 본 발명은 이러한 구성에 국한되지 않는다. 즉, 제1 원료 가스와 제2 원료 가스를 웨이퍼(200) 상에 동시에 공급하는 CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등의 다른 방법을 실시하는 경우에도 알맞게 적용 가능하다. 또한, 웨이퍼(200) 상에 2 종류의 가스를 공급하는 경우에 국한하지 않고, 한 종류의 가스를 공급하는 경우라 하더라도. 그리고 3 종류 이상의 가스를 공급하는 경우라도 알맞게 적용 가능하다.
<본 발명의 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 모양에 대하여 부기한다.
본 발명의 하나의 형태에 따르면,
복수 매의 기판을 수평 자세로 적층한 상태에서 보지하는 기판 보지구와,
상기 기판 보지구가 수용되는 이너 튜브와,
상기 이너 튜브를 둘러싸는 아우터 튜브와,
상기 이너 튜브 내에 배설된 가스 노즐과,
상기 가스 노즐에 개설된 가스 분출구와,
상기 가스 노즐을 개재하여 상기 이너 튜브 내에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 유닛과,
상기 이너 튜브의 측벽에 개설된 가스 배기구와,
상기 아우터 튜브와 상기 이너 튜브 사이에 낀 공간을 배기하여 상기 가스 분출구로부터 상기 가스 배기구로 향하는 가스류를 상기 이너 튜브 내에 생성하는 배기 유닛과,
상기 기판 보지구에 있어서 상기 기판이 적층되는 영역보다 하방측의 영역의 외주를 둘러싸는 가스 침입 억제통을 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
바람직하게는,
상기 아우터 튜브 외주를 둘러싸도록 설치된 가열 유닛을 구비하고,
상기 기판 보지구가 상기 이너 튜브 내에 수용된 상태에 있어서, 상기 가스 침입 억제통의 적어도 일부는, 상기 가열 유닛에 의한 가열 영역보다 하방측에 설치된다.
바람직하게는,
상기 가스 침입 억제통의 상하단은 각각 기밀하게 폐색되어 있고,
상기 가스 침입 억제통의 측벽 하부에는 적어도 1 개 이상의 통기구가 설치된다.
바람직하게는,
상기 가스 침입 억제통의 상하단은 각각 기밀하게 폐색되어 있고,
상기 가스 침입 억제통의 내부는 진공 배기되어 있다.
바람직하게는,
상기 가스 침입 억제통은 석영 또는 탄화규소로 이루어진 원통으로서 구성된다.
바람직하게는,
상기 기판 보지구는 상단에 단판을 구비하고 있고,
상기 이너 튜브의 상단은 천판에 의해 폐색되어 있으며,
상기 기판 보지구가 상기 이너 튜브 내에 수용된 상태에 있어서, 상기 기판 보지구의 상단의 단판과, 상기 이너 튜브의 천판 사이의 거리가, 상기 적층되는 기판 간의 거리보다 짧다.
바람직하게는,
상기 이너 튜브 내벽과 상기 가스 침입 억제통 사이의 거리가, 상기 적층되는 기판 간의 거리보다 짧다.
바람직하게는,
상기 기판 보지구가 상기 이너 튜브 내에 수용된 상태에 있어서, 상기 이너 튜브 내벽과 상기 가스 침입 억제통 사이의 공간에 불활성 가스를 공급하는 배리어 가스 공급 유닛을 구비한다.
바람직하게는,
상기 아우터 튜브의 하방 개구를 기밀하게 봉지하는 개체(蓋體)와,
상기 개체를 관통하여 상기 기판 보지구를 하방으로부터 지지하는 회전축과,
상기 회전축을 회전시키는 회전 유닛을 구비하고,
상기 배리어 가스 공급 유닛은, 상기 개체와 상기 회전축 사이의 극간에 불활성 가스를 공급한다.
바람직하게는,
상기 이너 튜브 내에 원료 가스를 공급할 때, 상기 이너 튜브 내벽과 상기 가스 침입 억제통 사이의 공간에 불활성 가스를 공급시키도록 상기 원료 가스 공급 유닛 및 상기 배리어 가스 공급 유닛을 제어하는 제어부를 구비한다.
바람직하게는,
상기 가스 노즐을 개재하여 상기 이너 튜브 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급 유닛을 구비한다.
바람직하게는,
상기 이너 튜브 내에 클리닝 가스를 공급할 때, 상기 이너 튜브 내벽과 상기 가스 침입 억제통 사이의 공간에 불활성 가스를 공급시키도록 상기 클리닝 가스 공급 유닛 및 상기 배리어 가스 공급 유닛을 제어하는 제어부를 구비한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면,
복수 매의 기판을 수평 자세로 적층한 상태에서 보지한 기판 보지구를 이너 튜브 내에 반입하는 공정과,
상기 이너 튜브 내에 원료 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 성막 공정과,
상기 기판 보지구를 상기 이너 튜브 내로부터 반출하는 공정을 갖고,
상기 성막 공정에서는, 상기 기판 보지구에 있어서 상기 기판이 적층되는 영역보다 하방측의 영역의 외주를 가스 침입 억제통으로 둘러싸는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
바람직하게는,
상기 성막 공정에서는, 상기 이너 튜브와 상기 가스 침입 억제통 사이의 공간에 불활성 가스를 공급한다.
바람직하게는,
상기 성막 공정은,
상기 이너 튜브 내에 제1 원료 가스를 공급하는 공정과,
상기 이너 튜브 내로부터 상기 제1 원료 가스를 배기하는 공정과,
상기 이너 튜브 내에 제2 원료 가스를 공급하는 공정과,
상기 이너 튜브 내로부터 상기 제 2의 원료 가스를 배기하는 공정을 1 사이클로 하고 이 사이클을 반복한다.
바람직하게는,
상기 기판 보지구를 반입한 상기 이너 튜브 내에 클리닝 가스를 공급하는 공정과,
상기 이너 튜브 내의 배기를 실질적으로 중지하고, 상기 이너 튜브 내에 상기 클리닝 가스를 소정 시간 봉입하는 공정과,
상기 이너 튜브 내로부터 상기 클리닝 가스를 배기하는 공정을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 반복하는 클리닝 공정을 가진다.
바람직하게는,
상기 클리닝 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 이너 튜브와 상기 가스 침입 억제통 사이의 공간에 불활성 가스를 공급한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 처리로의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 처리로의 변형예이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 처리로의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 프로세스 튜브의 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 이너 튜브의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 이너 튜브의 변형예이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 보트의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 플로우도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 플로우도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 공정에 있어서 가스 공급 시퀀스도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 클리닝 공정에 있어서 가스 공급 시퀀스도이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 공정의 처리 조건을 예시하는 테이블이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 클리닝 가스 공급 공정의 처리 조건을 예시하는 테이블이다.
도 15는 각 웨이퍼 면내 중앙부에 공급되는 가스의 유속 분포의 측정 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 16은 (a)는 종래의 기판 처리 장치에 대하여 에칭 잔재의 발생 개소를 나타내는 모식도이며, (b)는 에칭 잔재가 발생하는 개소의 온도 분포를 나타내는 그래프도이다.
도 17은 종래의 기판 처리 장치가 구비하는 처리로의 종단면도이다..
<도면 주요 부호의 설명>
101 : 기판 처리 장치 200 : 웨이퍼(기판)
201 : 처리실 202 : 처리로
203 : 아우터 튜브 204 : 이너 튜브
204a : 가스 배기구 204b : 가스 배기부
207 : 히터(가열 유닛) 217 : 보트(기판 보지구)
217c : 상단의 단판 217d : 하단의 단판
217e : 덮개판 217f : 가스 침입 억제통
217g : 통기구 233a : 기화 가스 노즐
233b :반응 가스 노즐 248a : 기화 가스 분출구
248b : 반응 가스 분출구 255 : 회전축
280 : 컨트롤러(제어부)

Claims (10)

  1. 복수 매의 기판을 수평 자세로 적층한 상태에서 보지하는 기판 보지구(保持 具)와,
    상기 기판 보지구가 수용되는 이너 튜브와,
    상기 이너 튜브를 둘러싸는 아우터 튜브와,
    상기 이너 튜브 내에 배설된 가스 노즐과,
    상기 가스 노즐에 개설(開設)된 가스 분출구와,
    상기 가스 노즐을 개재하여 상기 이너 튜브 내에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 유닛과,
    상기 이너 튜브의 측벽에 개설된 가스 배기구와,
    상기 아우터 튜브와 상기 이너 튜브 사이에 낀 공간을 배기하여 상기 가스 분출구로부터 상기 가스 배기구로 향하는 가스류를 상기 이너 튜브 내에 생성하는 배기 유닛과,
    상기 기판 보지구에 있어서 상기 기판이 적층되는 영역보다 하방(下方)측의 영역의 외주를 둘러싸는 가스 침입 억제통(抑制筒)을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아우터 튜브의 외주를 둘러싸도록 설치된 가열 유닛을 더 포함하되,
    상기 기판 보지구가 상기 이너 튜브 내에 수용된 상태에 있어서, 상기 가스 침입 억제통의 적어도 일부는, 상기 가열 유닛에 의한 가열 영역보다 하방측에 설치되는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 침입 억제통의 상하단은 각각 기밀하게 폐색(閉塞)되며, 상기 가스 침입 억제통의 측벽 하부에는 적어도 １개 이상의 통기구가 설치되는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 침입 억제통의 상하단은 각각 기밀하게 폐색되며, 상기 가스 침입 억제통의 내부는 진공 배기되는 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 침입 억제통은 석영 또는 탄화규소로 이루어진 원통을 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 보지구는 상단에 단판(端板; end plate)을 구비하고 있고, 상기 이너 튜브의 상단은 천판(天板; top plate)에 의해 폐색되되,
    상기 기판 보지구가 상기 이너 튜브 내에 수용된 상태에 있어서, 상기 기판 보지구의 상단의 단판과 상기 이너 튜브의 천판 사이의 거리가 상기 적층되는 기판 간의 거리보다 짧은 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이너 튜브 내벽과 상기 가스 침입 억제통 사이의 거리가 상기 적층되는 기판들 간의 거리보다 짧은 기판 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 보지구가 상기 이너 튜브 내에 수용된 상태에 있어서, 상기 이너 튜브 내벽과 상기 가스 침입 억제통 사이의 공간에 불활성 가스를 공급하도록 설정되는 배리어(barrier) 가스 공급 유닛을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 아우터 튜브의 하방 개구를 기말하게 봉지하는 개체(蓋體)와,
    상기 개체를 관통하여 상기 기판 보지구를 하방으로부터 지지하는 회전축과,
    상기 회전축을 회전시키는 회전 유닛을 구비하되,
    상기 배리어 가스 공급 유닛은 상기 개체와 상기 회전축 사이의 극간(隙間)에 불활성 가스를 공급하는 기판 처리 장치.
  10. 복수 매의 기판을 수평 자세로 적층한 상태에서 보지한 기판 보지구를 이너 튜브 내에 반입하는 공정과,
    상기 이너 튜브 내에 원료 가스를 공급하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 성막 공정과,
    상기 기판 보지구를 상기 이너 튜브 내로부터 반출하는 공정을 포함하되,
    상기 성막 공정에서는 상기 기판이 적층되는 상기 기판 보지구의 영역보다 하방측의 상기 기판 보지구의 영역의 외주가 가스 침입 억제통에 의해 둘러싸여 수행되는 반도체 장치의 제조 방법.
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