KR20170095749A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 원료 가스 노즐 - Google Patents

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

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Abstract

본 발명은, 노즐의 흑색화를 억제하고, 막질의 면간의 균일성을 개선하는 것이 가능한 기술을 제공한다. 복수의 기판을 적재해서 수용하는 처리실과, 처리실을 소정 온도에서 가열하는 가열계와, 처리실에, 처리실의 기판의 적재 방향으로 연장되는 원료 가스 노즐이며, 기판의 적재 영역에 대응하는 높이에 개구되는 복수의 공급 구멍과, 복수의 공급 구멍보다 하부이며 원료 가스 노즐 내가 소정 온도보다 낮아지는 위치에 개구되어, 원료 가스 노즐 내의 압력을 저감하는 복수의 감압 구멍을 갖는 원료 가스 노즐을 갖고, 원료 가스 노즐로부터 처리실에, 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계와, 처리실에, 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급계와, 가열계, 원료 가스 공급계, 반응 가스 공급계를 제어하여, 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 처리실을 소정 온도에서 가열하면서, 처리실에 원료 가스 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 처리와, 처리실에 반응 가스를 공급하는 처리를 교대로 행하여, 기판 상에 막을 형성하도록 구성되는 제어부를 갖는다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 원료 가스 노즐{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, PROGRAM AND PRECURSOR GAS NOZZLE}
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 원료 가스 노즐에 관한 것이다.
반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 처리실 내에 수용된 기판 상에 막을 형성하는 성막 처리가 행하여지는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1을 참조).
일본 특허 공개 제2014-67877
성막 처리를 행할 때, 사용되는 가스가 노즐 내에서 열분해하여, 노즐 내벽에 퇴적물이 부착되는 경우가 있다. 이 퇴적물이 성막 처리 중에 박리되면 파티클이 되어(즉, 발진되어), 처리실 내에 수용된 기판 상에 공급되어, 막 중에 불순물로서 도입되어버리는 경우가 있다. 또한, 노즐을 사용해서 가스를 공급하는 종형 장치에서는, 복수의 기판이 적재된 처리실에 노즐로부터 가스를 공급하기 때문에, 기판면간의 균일성이 악화하는 경우가 있다. 본 발명의 목적은, 가스의 공급을 균일화함으로써, 기판면간의 막 두께 균일성을 향상시키면서, 성막 처리 중에, 가스의 열분해에 의해 노즐 내벽에 퇴적물이 부착되는 것을 억제함으로써, 막 중으로의 불순물의 도입을 억제하고, 막질 및 기판 면내의 막 두께 균일성을 향상시키는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
복수의 기판을 적재해서 수용하는 처리실과,
상기 처리실을 소정 온도에서 가열하는 가열계와,
상기 처리실의 상기 기판의 적재 방향으로 연장되는 원료 가스 노즐이며, 상기 기판의 적재 영역에 대응하는 높이에 개구하는 복수의 공급 구멍과, 상기 복수의 공급 구멍보다 하부이며 상기 원료 가스 노즐 내가 상기 소정 온도보다 낮아지는 위치에 개구되어, 상기 원료 가스 노즐 내의 압력을 저감하는 복수의 감압 구멍을 갖는 원료 가스 노즐을 갖고, 상기 원료 가스 노즐로부터 상기 처리실에, 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계와,
상기 처리실에, 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급계와,
상기 가열계, 상기 원료 가스 공급계, 상기 반응 가스 공급계를 제어하여, 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 상기 처리실을 상기 소정 온도에서 가열하면서, 상기 처리실에 상기 원료 가스 노즐로부터 상기 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리실에 상기 반응 가스를 공급하는 처리를 교대로 행하여, 상기 기판 상에 막을 형성하도록 구성되는 제어부,
를 갖는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면, 기판면간의 막 두께 균일성을 향상시키면서, 막질 및 기판 면내의 막 두께 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 흑색화 리스크 지수를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분을 도 2의 A-A선 단면도로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에서의 성막 시퀀스를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제7 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐을 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제8 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐을 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제9 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐을 도시하는 도면이다.
도 15의 (a)는 비교를 위한 본 발명의 제2 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐을 도시하는 도면이며, (b)는 본 발명의 제10 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐을 도시하는 도면이다.
도 16의 (a)는 본 발명의 제11 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐의 일례를 도시하는 도면이며, (b)는 본 발명의 제11 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 17의 (a)는 본 발명의 제12 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐의 일례를 도시하는 도면이며, (b)는 본 발명의 제12 실시 형태에서의 원료 가스를 공급하는 노즐의 다른 예를 나타내는 도면이다.
성막 처리를 행할 때, 사용되는 가스가 노즐 내에서 열분해하여, 노즐 내벽에 퇴적물이 부착되는 경우가 있다. 이 퇴적물은, 퇴적물이 갖는 밀착성에 따라서는, 성막 사이클 내에서 박리되어버린다. 성막 처리 중에 박리되면, 퇴적물은 파티클이 되어서(즉, 발진되어) 처리실 내에 수용된 기판 상에 공급되어, 막 중에 불순물로서 도입되어버리는 경우가 있다. 따라서, 노즐 내벽에 부착되는 퇴적물에 대한 대책(노즐 내에서 발생하는 발진원에의 대책)이 필요해지는 경우가 있다.
성막 처리 시는 가스의 반응성을 높이기 위해서 처리실 내를 고온으로 하고 있으며, 이에 수반하여, 노즐 내에서도 가스의 자기분해가 진행되어버려, 노즐 내벽에 퇴적물이 부착되기 쉬워진다. 또한, 노즐에 복수의 구멍이 개구되는 다공 노즐의 경우, 노즐의 상류측(하부)일수록 압력이 높아지기 때문에, 보다 가스의 자기분해가 일어나기 쉬워진다. 또한, 노즐의 상류측은, 처리실을 가열하는 히터의 균열장(균열 영역)의 경계 부근으로 되는 경우가 많아， 급격한 온도 변화가 일어난다고 생각된다. 그 때문에, 노즐의 하부(예를 들어, 제품 기판보다 아래의 부분)에서는 고압과 급격한 온도 변화에 의한 가스의 자기분해가 일어나, 노즐 내벽에 퇴적물이 부착되어 흑색화해버린다고 생각된다.
발명자들은 예의 연구를 행하여, 노즐 내벽에 퇴적물이 부착되는 원인으로서, 노즐 내의 온도 및 압력의 관계성이 관련하고 있음을 알아내었다. 온도를 낮추면 퇴적물은 부착되지 않고, 가스가 적으면 퇴적물은 부착되지 않는다. 따라서, 퇴적물이 부착되어 있는 부분(예를 들어, 노즐의 하부, 히터의 균열장의 경계 부근, 제품 기판보다 아래의 부분) 등에, 감압 구멍(압력 저감용 구멍, 압력 제거용 구멍)을 형성해서 노즐 내의 압력을 낮춤으로써, 노즐 내에서의 가스의 열분해를 억제하는 것을 고안하였다. 즉, 처리실 내에, 기판의 적재 영역에 대응하는 높이(기판이 존재하는 위치)에 개구되는 복수의 공급 구멍(제1 원료 가스 공급 구멍)과, 복수의 공급 구멍보다 하부이며 원료 가스 노즐 내가 소정 온도보다 낮아지는 위치에 개구되는 복수의 감압 구멍(제2 원료 가스 공급 구멍)을 갖는 원료 가스 노즐을 설치한다. 이에 의해 노즐 내벽의 흑색화의 원인이라 생각되는 퇴적물의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 1과 같이, 노즐 내의 온도, 압력, 가스 밀도의 곱을 비율로 나타내어 흑색화 리스크를 지수화하고, 기판에 가스를 공급하는 공급 구멍(제1 원료 가스 공급 구멍)과 감압 구멍(제2 원료 가스 공급 구멍)과의 밸런스(총 개구 면적 값의 비율, 유량 밸런스 등)를 흑색화하지 않는 범위에 들어가도록 최적화한다. 즉, 원료 가스 노즐 내의 온도, 압력, 가스 밀도의 곱이, 원료 가스 노즐 내에 원료 가스가 자기분해해서 생성되는 퇴적물이 부착되지 않는 값(또는 원료 가스가 자기분해하지 않는 값)이 되도록 총 개구 면적 값 및 복수의 공급 구멍(제1 원료 가스 공급 구멍)의 총 개구 면적과 복수의 감압 구멍(제2 원료 가스 공급 구멍)의 총 개구 면적과의 비율이 설정되어 있는 총 개구 면적을 각각 갖도록 최적화한다. 온도, 압력, 가스 밀도의 파라미터 중, 보다 영향이 높은 것은 온도, 압력이다. 노즐을 사용해서 가스를 공급하는 종형 장치에서는, 복수의 기판이 적재된 처리실에 노즐로부터 가스를 공급하기 때문에, 기판면간의 균일성이 악화하는 경우가 있는데, 이에 의해, 노즐 내벽에의 퇴적물 부착의 억제뿐만 아니라, 적재된 복수의 기판에 형성되는 막의 면간 막 두께 균일성을 확보하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 노즐의 각 높이에서 구멍 직경이나 구멍 수를 변경하여, 도 1의 흑색화하지 않는 노즐의 값(옅은 점선)과 흑색화하는 노즐의 값(짙은 점선)과의 사이가 되도록 균형을 잡음으로써, 공급 구멍과 감압 구멍과의 총 개구 면적의 비율을 최적화할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 의해, 기판면간의 막 두께 균일성을 향상시키면서, 막질 및 기판 면내의 막 두께 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
<제1 실시 형태>
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 2에 도시한 바와 같이, 처리 로(202)는, 가열계(온도 조정부)로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보유 지지판으로서의 히터 베이스(도시하지 않음)에 지지됨으로써 수직으로 설치되어 있다. 히터(207)는, 후술하는 처리실(201) 내를 소정 온도에서 가열한다. 히터(207)는, 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원 형상으로 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)과 동심원 형상으로, 매니폴드(인렛 플랜지)(209)가 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스(SUS) 등의 금속으로 이루어지고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)의 상단부는, 반응관(203)의 하단부에 걸림 결합하고 있어, 반응관(203)을 지지하도록 구성되어 있다. 매니폴드(209)와 반응관(203)과의 사이에는, 시일 부재로서의 O링(220)이 설치되어 있다. 매니폴드(209)가 히터 베이스에 지지됨으로써, 반응관(203)은 수직으로 설치된 상태가 된다. 주로, 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성되어 있다. 처리실(201)은, 복수매의 기판으로서의 웨이퍼(200)를, 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 방향으로 다단으로 적재한 상태에서 수용 가능하게 구성되어 있다.
처리실(201) 내에는, 노즐(410, 420)이 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치되어 있다. 노즐(410, 420)에는, 가스 공급 라인으로서의 가스 공급관(310, 320)이 각각 접속되어 있다. 이와 같이, 처리 용기(매니폴드(209))에는 2개의 노즐(410, 420)과, 2개의 가스 공급관(310, 320)이 접속되어 있어, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다.
가스 공급관(310, 320)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(312, 322) 및 개폐 밸브인 밸브(314, 324)가 각각 설치되어 있다. 가스 공급관(310, 320)의 밸브(314, 324)보다도 하류측에는, 불활성 가스를 공급하는 가스 공급 라인으로서의 가스 공급관(510, 520)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(510, 520)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(512, 522) 및 개폐 밸브인 밸브(514, 524)가 각각 설치되어 있다.
가스 공급관(310, 320)의 선단부에는, 노즐(410, 420)이 각각 접속되어 있다. 노즐(410, 420)은, 도 2, 3에 도시한 바와 같이, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에서의 평면에서 보아 원환 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향해서 상승되어, 연장되도록 각각 설치되어 있다. 즉, 노즐(410, 420)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 설치되어 있다. 즉, 노즐(410, 420)은, 처리실(201) 내에 반입된 각 웨이퍼(200)의 단부(주연부)의 측방에 웨이퍼(200)의 표면(평탄면)과 수직으로 각각 설치되어 있다. 노즐(410, 420)은, L자형의 롱 노즐로서 각각 구성되어 있고, 그러한 각 수평부는 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치되어 있고, 그러한 각 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향해서 상승되도록 설치되어 있다.
노즐(410, 420)의 측면의 웨이퍼(200)와 대응하는 높이(웨이퍼(200)으로서의 기판의 적재 영역에 대응하는 높이)에는, 가스를 공급하는 복수의 공급 구멍(410a(제1 가스 공급 구멍, 제1 원료 가스 공급 구멍)), 420a(제2 가스 공급 구멍))이 각각 형성되어 있다. 공급 구멍(410a, 420a)은, 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 공급 구멍(410a, 420a)은, 반응관(203)의 웨이퍼(200)가 존재하는 영역, 즉, 기판 지지구로서의 보트(217)와 대향하는 위치, 환언하면, 히터(207)의 하단부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되어 있다.
노즐(410)의 공급 구멍(410a)보다 하부이며, 예를 들어 후술하는 도시하지 않은 단열판이나 단열 통(218) 등에 대향하는 위치에는, 노즐 내의 압력을 저감하기 위한 감압 구멍(압력 저감용 구멍, 제2 원료 가스 공급 구멍)(410b)이 형성되어 있다. 감압 구멍(410b)의 위치는, 보트(217)보다 하방이며, 히터(207)의 하단인 파선 L보다 대략 하방에 형성되어 있다. 이 파선 L은, 히터(207)로부터의 열이 영향을 미치기 시작하는 부분(균열장의 경계)이며, 예를 들어 히터(207)를 550℃로 가열하는 경우에는, 350℃ 내지 550℃ 정도로 상승하기 시작하는 위치 부근이다. 파선 L보다 하측으로 감에 따라서, 노즐(410) 내의 온도는 낮아져, 가스가 자기분해하는 소정 온도보다 낮아져 간다(균열 영역외). 또한, 히터(207)의 하단보다 위의 위치, 즉, 보트(217)의 위치로부터 위에는, 예를 들어 550℃로 되어 있다(균열 영역내). 감압 구멍(410b)의 개구 면적은, 공급 구멍(410a)의 개구 면적보다 크게 구성되어 있다. 도 2에서는 감압 구멍(410b)을 5개 형성하는 예를 나타내고 있지만, 구멍을 추가해도 되고 감소시켜도 된다. 필요한 개구 면적을 갖고 있으면, 감압 구멍은 1개이어도 된다. 또한, 둥근 구멍 형상이어도 되고, 타원 형상이어도 되고, 슬릿 형상이어도 된다.
도 4에, 노즐(410)의 제1 실시 형태를 나타낸다. 히터(207) 및 보트(217)의 하단인 파선 L보다 상측 부근에 공급 구멍(410a)이 형성되어 있다. 공급 구멍(410a)의 구멍 직경(개구 면적)은, 노즐(410)의 상류측으로부터 하류측을 향해서 서서히 커지도록 형성된다. 이에 의해, 공급 구멍(410a)으로부터 공급되는 가스의 유량을 보다 균일화하는 것이 가능하게 된다. 공급 구멍(410a)보다 하부에는, 감압 구멍(410b)이 복수(여기서는 3개), 인접하는 공급 구멍(410a)의 개구 면적보다 큰 개구 면적이 되는 구멍 직경으로 개구되도록 형성된다.
공급 구멍(410a) 및 감압 구멍(410b)의 개구 면적, 즉 각 구멍의 구멍 직경, 수는, 도 1에 도시하는 지수화된 흑색화 리스크에 기초하여, 노즐(410) 내의 온도 및 압력을 고려해서, 바람직하게는 온도 및 압력 외에도 가스 밀도를 고려하여, 공급 구멍과 감압 구멍과의 밸런스(총 개구 면적 값의 비율, 유량 밸런스 등)가 노즐(410)의 내벽이 흑색화하지 않는 범위에 들어가도록 최적화해서 형성한다.
노즐(420)에 형성되는 복수의 공급 구멍(420a)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 갖고, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다. 단, 공급 구멍(420a)은, 상술한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 노즐(420)의 하부(상류측)로부터 상부(하류측)를 향해서 개구 면적을 서서히 크게 해도 된다. 이에 의해, 공급 구멍(420a)으로부터 공급되는 가스의 유량을 보다 균일화하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 반응관(203)의 측벽의 내벽과, 반응관(203) 내에 배열된 복수매의 웨이퍼(200)의 단부(주연부)로 정의되는 평면에서 보아 원환 형상의 세로로 긴 공간 내, 즉, 원통 형상의 공간 내에 배치한 노즐(410, 420)을 경유해서 가스를 반송하고 있다. 그리고, 노즐(410, 420)에 각각 개구된 공급 구멍(410a, 420a)으로부터, 웨이퍼(200)의 근방에서 반응관(203) 내에 가스를 분출시키고 있다. 그리고, 반응관(203) 내에서의 가스의 주된 흐름을, 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉, 수평 방향으로 하고 있다. 감압 구멍(410b)으로부터 웨이퍼(200)의 영역보다 하방에 있어서, 처리실(201) 내에 가스를 공급하고 있다. 이 감압 구멍(410b)이 있음으로써, 노즐(410) 내의 압력을 낮출 수 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 각 웨이퍼(200)에 균일하게 가스를 공급할 수 있어, 각 웨이퍼(200)에 형성되는 막의 막 두께의 면간 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 됨과 함께, 노즐 내에서의 가스의 자기분해를 억제할 수 있어, 노즐 내벽에의 퇴적물 부착을 억제하고, 성막 처리 중에 부착물이 박리되어 파티클로 되어서 막 중에 불순물로서 도입되어버리는 것을 억제하여, 막질을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 웨이퍼(200)의 표면 상을 흐른 가스, 즉, 반응 후의 잔류 가스는, 배기구, 즉, 후술하는 배기관(231)의 방향을 향해서 흐른다. 단, 이 잔류 가스의 흐름의 방향은, 배기구의 위치에 따라 적절히 특정되며, 수직 방향에 한한 것은 아니다.
가스 공급관(310)으로부터는, 처리 가스(원료 가스)가 MFC(312), 밸브(314), 노즐(410)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 원료 가스로서는, 예를 들어 금속 원소인 알루미늄(Al)을 포함하는 금속 함유 가스인 알루미늄 함유 원료(Al 함유 원료 가스, Al 함유 가스)로서의 트리메틸알루미늄(Al(CH3)3, 약칭: TMA)이 사용된다. TMA는 유기계 원료이며, 알루미늄에 리간드로서 알킬기가 결합한 알킬알루미늄이다. 노즐(410)로부터 원료 가스를 흘리는 경우, 노즐(410)을 원료 가스 노즐이라고 칭해도 된다.
원료 가스란, 기체 상태의 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 기체 상태인 기체 원료나, 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스 등을 말한다. 본 명세서에서 「원료」라는 말을 사용한 경우에는, 「액체 상태인 원료」를 의미하는 경우, 「기체 상태인 원료(원료 가스)」를 의미하는 경우, 또는 그들의 양쪽을 의미하는 경우가 있다.
가스 공급관(320)으로부터는, 처리 가스(반응 가스)로서, 예를 들어 산소(O)를 포함하고, Al과 반응하는 반응 가스(리액턴트)로서의 산소 함유 가스(산화 가스, 산화제)가, MFC(322), 밸브(324), 노즐(420)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. O 함유 가스로서는, 예를 들어 오존(O3) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(510, 520)으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들어 N2 가스가, 각각 MFC(512, 522), 밸브(514, 524), 가스 공급관(310, 320), 노즐(410, 420)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(310)으로부터 소정 온도에서 자기분해하는 원료 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(310), MFC(312), 밸브(314)에 의해, 원료 가스 공급계가 구성된다. 노즐(410)을 원료 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 원료 가스 공급계를 원료 공급계라고 칭할 수도 있다. 가스 공급관(310)으로부터 금속 함유 가스를 공급하는 경우, 원료 가스 공급계를 금속 함유 가스 공급계라고 칭할 수도 있다. 금속 함유 가스로서 알루미늄 함유 원료(Al 함유 원료 가스, Al 함유 가스)를 사용하는 경우, 금속 함유 가스 공급계를 알루미늄 함유 원료(Al 함유 원료 가스, Al 함유 가스) 공급계라고 칭할 수도 있다. 알루미늄 함유 원료로서 TMA를 사용하는 경우, 알루미늄 함유 원료 공급계를 TMA 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(320)으로부터 반응 가스(리액턴트)를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(320), MFC(322), 밸브(324)에 의해, 반응 가스 공급계(리액턴트 공급계)가 구성된다. 노즐(420)을 반응 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 반응 가스로서 산소 함유 가스(산화 가스, 산화제)를 공급하는 경우, 반응 가스 공급계를, 산소 함유 가스(산화 가스, 산화제) 공급계라고 칭할 수도 있다. 산소 함유 가스로서 O3을 사용하는 경우, 산소 함유 가스 공급계를 O3 공급계라고 칭할 수도 있다. 노즐(420)로부터 반응 가스를 흘리는 경우, 노즐(420)을 반응 가스 노즐이라고 칭해도 된다.
주로, 가스 공급관(510, 520), MFC(512, 522), 밸브(514, 524)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다.
원료 가스 공급계, 반응 가스 공급계를 합쳐서 가스 공급계라고 칭할 수도 있다. 불활성 가스 공급계를 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다.
반응관(203)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기 유로로서의 배기관(231)이 설치되어 있다. 배기관(231)에는, 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 배기 밸브(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(243)를 통해서, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있다. APC 밸브(243)는, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있고, 또한 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있는 밸브이다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(243), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함해서 생각해도 된다. 배기관(231)은, 반응관(203)에 설치하는 경우에 한하지 않고, 노즐(410, 420)과 마찬가지로 매니폴드(209)에 설치해도 된다.
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)은, 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 맞닿아지도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은, 시일 캡(219)을 관통해서 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 수직으로 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 보트(217)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 보트(217), 즉 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성되어 있다. 또한, 매니폴드(209)의 하방에는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)을 강하시키고 있는 동안에, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 셔터(219s)가 설치되어 있다. 셔터(219s)는, 예를 들어 SUS 등의 금속에 의해 구성되고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 셔터(219s)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220c)이 설치되어 있다. 셔터(219s)의 개폐 동작(승강 동작이나 회동 동작 등)은, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 제어된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 복수매, 예를 들어 25 내지 200매의 웨이퍼(200)를 수평 자세이면서 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜서 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두고 배열시키도록 구성되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 도시하지 않은 단열판이 다단으로 지지되어 있다. 이 구성에 의해, 히터(207)로부터의 열이 시일 캡(219)측에 전해지기 어렵게 되어 있다. 단, 본 실시 형태는 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 보트(217)의 하부에 단열판을 설치하지 않고, 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 통 형상의 부재로서 구성된 단열 통(218)을 설치해도 된다.
반응관(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 된다. 온도 센서(263)는, 노즐(410, 420)과 마찬가지로 L자형으로 구성되어 있고, 반응관(203)의 내벽을 따라 설치되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는 내부 버스(121e)를 통해서, CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피나, 후술하는 클리닝 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 클리닝 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 성막 처리에 있어서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 클리닝 레시피는, 후술하는 클리닝 처리에 있어서의 각 수순을, 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 클리닝 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히, 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피, 클리닝 레시피를, 간단히, 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 클리닝 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 중 임의의 조합을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크 에리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(512, 522, 312, 322), 밸브(514, 524, 314, 324), 압력 센서(245), APC 밸브(243), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 히터(207), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 셔터 개폐 기구(115s) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 레시피의 내용을 따르도록, MFC(512, 522, 312, 322)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(514, 524, 314, 324)의 개폐 동작, APC 밸브(243)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(243)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작, 셔터 개폐 기구(115s)에 의한 셔터(219s)의 개폐 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는, 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히, 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들의 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
(2) 성막 처리
상술한 기판 처리 장치(10)를 사용하여, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 막을 형성하는 시퀀스 예에 대해서, 도 6을 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에서는, 기판으로서의 복수의 웨이퍼(200)가 적재된 상태에서 수용된 처리실(201)을 소정 온도에서 가열하면서, 처리실(201)에, 노즐(410)에 개구되는 복수의 공급 구멍(410a) 및 감압 구멍(410b)으로부터 원료 가스로서 TMA 가스를 공급하는 공정과, 노즐(420)에 개구되는 복수의 공급 구멍(420a)으로부터 반응 가스로서 O3 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수(n회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 Al 및 O를 포함하는 막으로서 알루미늄 산화막(AlO막)을 형성한다.
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 용어는, 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나, 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층, 막 등과의 적층체(집합체)」를 의미하는 경우(즉, 표면에 형성된 소정의 층, 막 등을 포함해서 웨이퍼라 칭하는 경우)가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 용어는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)」을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성된 소정의 층, 막 등의 표면, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면」을 의미하는 경우가 있다.
따라서, 본 명세서에서 「웨이퍼에 대하여 소정의 가스를 공급한다」라고 기재한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 직접 공급한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등에 대하여, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등의 위, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에서 「웨이퍼」는 「기판」의 일례이다. 이하, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 대해서, 상세하게 설명한다.
(웨이퍼 차지·보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되고, 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 그 후, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)가 수용된 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은 O링(220b)을 개재해서 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태가 된다.
(압력·온도 조정)
처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은, 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여, APC 밸브(243)가 피드백 제어된다(압력 조정). 진공 펌프(246)는, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 항상 작동시킨 상태를 유지한다. 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도로 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전량이 피드백 제어된다(온도 조정). 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속해서 행하여진다. 계속해서, 회전 기구(267)에 의해 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은, 적어도, 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속해서 행하여진다.
(성막 스텝)
그 후, 원료 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝, 반응 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝을 이 순서대로 소정 횟수 행한다.
〔원료 가스 공급 스텝〕
밸브(314)를 개방하고, 가스 공급관(310)에 TMA 가스를 흘린다. TMA 가스는, MFC(312)에 의해 유량 조정되어, 노즐(410)에 개구되는 감압 구멍(410b)으로부터 처리실(201) 내에 공급된 후, 감압된 상태에서 공급 구멍(410a)으로부터 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 즉, 웨이퍼(200)는 TMA 가스에 폭로된다. 공급 구멍(410a) 및 감압 구멍(410b)으로부터 공급된 TMA 가스는, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 동시에, 밸브(514)를 개방하고, 가스 공급관(510) 내에 캐리어 가스로서 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, MFC(512)에 의해 유량 조정되어, TMA 가스와 함께 노즐(410)의 공급 구멍(410a) 및 감압 구멍(410b)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
또한, 노즐(420)에의 TMA 가스의 침입을 방지(역류를 방지)하기 위해서, 밸브(524)를 개방하고, 가스 공급관(520) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 가스 공급관(520), 노즐(420)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(243)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 1000Pa, 바람직하게는 1 내지 100Pa, 보다 바람직하게는 10 내지 50Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 1000Pa 이하로 함으로써, 후술하는 잔류 가스 제거를 적합하게 행할 수 있음과 함께, 노즐(410) 내에서 TMA 가스가 자기분해해서 노즐(410)의 내벽에 퇴적되어버리는 것을 억제할 수 있다. 처리실(201) 내의 압력을 1Pa 이상으로 함으로써 웨이퍼(200) 표면에서의 TMA 가스의 반응 속도를 높일 수 있어, 실용적인 성막 속도를 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 명세서에서는, 수치의 범위로서, 예를 들어 1 내지 1000Pa이라 기재한 경우에는, 1Pa 이상 1000Pa 이하를 의미한다. 즉, 수치의 범위 내에는 1Pa 및 1000Pa이 포함된다. 압력뿐만 아니라, 유량, 시간, 온도 등, 본 명세서에 기재되는 모든 수치에 대해서 마찬가지이다.
MFC(312)로 제어하는 TMA 가스의 공급 유량은, 예를 들어 10 내지 2000sccm, 바람직하게는 50 내지 1000sccm, 보다 바람직하게는 100 내지 500sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 유량을 2000sccm 이하로 함으로써, 후술하는 잔류 가스 제거를 적합하게 행할 수 있음과 함께, 노즐(410) 내에서 TMA 가스가 자기분해해서 노즐(410)의 내벽에 퇴적되어버리는 것을 억제할 수 있다. 유량을 10sccm 이상으로 함으로써 웨이퍼(200) 표면에서의 TMA 가스의 반응 속도를 높일 수 있는, 실용적인 성막 속도를 얻는 것이 가능하게 된다.
MFC(512)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 30slm, 바람직하게는 1 내지 20slm, 보다 바람직하게는 1 내지 10slm의 범위 내의 유량으로 한다.
TMA 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은, 예를 들어 1 내지 60초, 바람직하게 1 내지 20초, 보다 바람직하게는 2 내지 15초의 범위 내로 한다.
히터(207)는, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 400 내지 600℃, 바람직하게는 400 내지 550℃, 보다 바람직하게는 450 내지 550℃의 범위 내가 되도록 가열한다. 온도를 600℃ 이하로 함으로써, TMA 가스의 과잉의 열분해를 억제하면서 성막 속도를 적절하게 얻을 수 있고, 불순물이 막내에 도입되어 저항률이 높아지는 것이 억제된다. 또한, TMA 가스의 열분해는, 당해 처리에 가까운 조건 하에서는 450℃ 정도에서 개시하기 때문에, 550℃ 이하의 온도로 가열된 처리실(201) 내에서 본 발명을 사용하면 더욱 유효하다. 한편, 온도가 400℃ 이상임으로써, 반응성이 높고, 효율적인 막 형성이 가능하다.
상술한 조건 하에서 처리실(201) 내에 TMA 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면 상에, 예를 들어 1 원자층 미만 내지 수 원자층 정도의 두께의 C 및 H를 포함하는 Al 함유층이 형성된다. C 및 H를 포함하는 Al 함유층은, C 및 H를 포함하는 Al층이어도 되고, TMA의 흡착층이어도 되고, 그것들의 양쪽을 포함하고 있어도 된다. TMA의 흡착층은, TMA의 물리 흡착층이어도 되고, TMA의 화학 흡착층이어도 되고, 그것들의 양쪽을 포함하고 있어도 된다. 여기서, 1 원자층 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 원자층을 의미하고 있고, 1 원자층의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 원자층을 의미하고 있다.
〔잔류 가스 제거 스텝〕
Al 함유층이 형성된 후, 밸브(314)를 폐쇄하고, TMA 가스의 공급을 정지한다. 이때, APC 밸브(243)는 개방한 채 그대로 두고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Al 함유층 형성에 기여한 후의 TMA 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 밸브(514, 524)는, 개방한 상태에서 N2 가스의 처리실(201) 내에의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Al 함유층 형성에 기여한 후의 TMA 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다. 또한, 밸브(514, 524)로부터의 N2 가스는 잔류 가스 제거 스텝 동안에, 항상 계속해서 흘려도 되고, 단속적(펄스식)으로 공급해도 된다.
이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행하여지는 스텝에서 악영향은 거의 발생하지 않는다. 처리실(201) 내에 공급하는 불활성 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없으며, 예를 들어 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 그 후의 스텝에서 악영향이 거의 발생하지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하고, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 불활성 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다.
〔반응 가스 공급 스텝〕
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 밸브(324)를 개방하고, 가스 공급관(320) 내에 반응 가스인 O3 가스를 흘린다. O3 가스는, MFC(322)에 의해 유량 조정되어, 노즐(420)의 공급 구멍(420a)으로부터 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 즉, 웨이퍼(200)는 O3 가스에 폭로된다. 이때, 밸브(524)를 개방하고, 가스 공급관(520) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, MFC(522)에 의해 유량 조정되어, O3 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 노즐(410) 내에의 O3 가스의 침입을 방지(역류를 방지)하기 위해서, 밸브(514)를 개방하고, 가스 공급관(510) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 가스 공급관(510), 노즐(410)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(243)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 1000Pa, 바람직하게는 1 내지 100Pa, 보다 바람직하게는 10 내지 40Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(322)로 제어하는 O3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 5 내지 40slm, 바람직하게는 5 내지 30slm, 보다 바람직하게는 10 내지 20slm의 범위 내의 유량으로 한다. O3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은, 예를 들어 1 내지 60초, 바람직하게는 1 내지 30초, 보다 바람직하게는 5 내지 25초의 범위 내로 한다. 그 밖의 처리 조건은, 상술한 원료 가스 공급 스텝과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
이때 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는, O3 가스와 불활성 가스(N2 가스)만이다. O3 가스는, 원료 가스 공급 스텝에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 Al 함유층의 적어도 일부와 반응한다. Al 함유층은 산화되어, 금속 산화층으로서 Al과 O를 포함하는 알루미늄 산화층(AlO층)이 형성된다. 즉 Al 함유층은 AlO층으로 개질된다.
〔잔류 가스 제거 스텝〕
AlO층이 형성된 후, 밸브(324)를 폐쇄하고, O3 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 원료 가스 공급 스텝 후의 잔류 가스 제거 스텝과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 AlO층의 형성에 기여한 후의 O3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배제하지 않아도 되는 점은, 원료 가스 공급 스텝 후의 잔류 가스 제거 스텝과 마찬가지이다.
〔소정 횟수 실시〕
상술한 원료 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝, 반응 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝을 순서대로 행하는 사이클을 1회 이상(소정 횟수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 AlO막이 형성된다. 이 사이클의 횟수는, 최종적으로 형성하는 AlO막에 있어서 필요해지는 막 두께에 따라서 적절히 선택되지만, 이 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. AlO막의 두께(막 두께)는, 예를 들어 10 내지 150nm, 바람직하게는 40 내지 100nm, 보다 바람직하게는 60 내지 80nm로 한다. 150nm 이하로 함으로써 표면 조도를 작게 할 수 있고, 10nm 이상으로 함으로써 하지막과의 응력 차에 기인하는 막 박리의 발생을 억제할 수 있다.
(애프터 퍼지·대기압 복귀)
성막 스텝이 종료되면, 밸브(514, 524)를 개방하고, 가스 공급관(310, 320) 각각으로부터 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하여, 배기관(231)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 N2 가스로 치환되고(N2 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력은 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드·웨이퍼 디스차지)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되고, 매니폴드(209)의 하단이 개구됨과 함께, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 보트 언로드 후에는 셔터(219s)가 이동되고, 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(220c)을 개재해서 셔터(219s)에 의해 시일된다(셔터 클로즈). 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 반응관(203)의 외부로 반출된 후, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(4) 본 실시 형태에 의한 효과
상술한 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 상술한 바와 같이, TMA 가스를 공급하는 노즐(410)의 상부(웨이퍼(200)의 적재 영역에 대응하는 높이)에 복수의 공급 구멍(410a)을 형성하고, 하부(히터(207)의 균열장의 경계 부근, 노즐(410) 내가 소정 온도보다 낮아지는 위치, 제품 기판보다 아래의 부분, 감압 구멍(410b)을 형성하지 않은 경우에 퇴적물이 부착되는 부분)에 감압 구멍(410b)을 형성함으로써, 노즐(410) 내의 압력을 낮출 수 있고, 노즐(410) 내에서의 가스의 열분해를 억제하여, 노즐(410) 내벽의 흑색화의 원인이라 생각되는 퇴적물의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 나아가, 노즐(410) 내벽의 흑색화에 수반하는 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
(b) 노즐(410) 내의 온도, 압력, 가스 밀도의 곱을 비율로 나타내어 흑색화 리스크를 지수화하고, 기판에 가스를 공급하는 공급 구멍과 감압 구멍과의 밸런스(총 개구 면적 값의 비율, 유량 밸런스 등)를 흑색화하지 않는 범위에 들어가도록(노즐(410) 내에 TMA 가스가 부착되지 않는 값이 되도록) 최적화함으로써, 노즐(410) 내벽에의 퇴적물 부착의 억제뿐만 아니라, 적재된 복수의 기판에 형성되는 막의 면간 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(c) 복수의 공급 구멍(410a)의 구멍 직경(개구 면적)이, 노즐(410)의 상류측으로부터 하류측을 향해서 서서히 커지도록 형성됨으로써, 공급 구멍(420a)으로부터 공급되는 가스의 유량을 보다 균일화하는 것이 가능하게 되고, 복수의 웨이퍼(200)에 형성되는 AlO막의 면간의 막 두께 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(d) 공급 구멍과 감압 구멍과의 밸런스를 최적화함으로써, 적재된 웨이퍼(200)의 각 적재 영역(각 존)에서의 TMA 가스의 공급 유량을 단일의 노즐에서 조정(컨트롤, 튜닝)하는 것이 가능하게 된다. 그 때문에, 예를 들어 예비 노즐을 설치하거나, 다른 가스를 공급하는 노즐을 더 추가하는 등, 빈 스페이스를 유효 활용해서 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(5) 그 밖의 실시 형태
노즐(410)의 형상, 공급 구멍 및 감압 구멍의 위치, 구멍 직경, 개구 면적 등은, 제1 실시 형태에서 설명한 도 4에 도시하는 형태에 한정되지 않고, 도 1에 도시하는 흑색화하지 않는 범위에 들어가도록 공급 구멍과 감압 구멍과의 밸런스(총 개구 면적 값의 비율 등)를 최적화한 형태라면, 예를 들어 이하에 기재하는 실시 형태와 같이 변경하는 것도 가능하다. 이하에서는, 주로, 제1 실시 형태와 상이한 개소에 대해서 기재한다. 이하의 실시 형태에 의해서도, 적어도 상술한 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(제2 실시 형태)
도 7에 도시한 바와 같이, 노즐(410)의 최상부는 상향으로 개구되도록 해도 된다. 노즐(410)의 최상부를 상향으로 개구시킴으로써, 상부에서의 개구 면적을 크게 할 수 있어, 보다 적재된 웨이퍼(200)의 상층 부분에 다량의 원료 가스를 공급할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 8에 도시한 바와 같이, 노즐(410)의 하부이며, 예를 들어 히터(207)의 하단인 파선 L보다 더 하측에 감압 구멍(410b)을 형성하고, 노즐(410)의 상부이며, 예를 들어 파선 L보다 위에 공급 구멍(410a)을 형성해도 된다. 공급 구멍(410a)과 감압 구멍(410b)간의 거리는, 적어도 최하단의 공급 구멍(410a)의 구멍 직경보다 크게 이격시킨다. 바람직하게는 최하단의 공급 구멍(410a)의 구멍 직경의 몇배의 거리를 이격시킨다.
(제4 실시 형태)
도 9에 도시한 바와 같이, 노즐(410)의 하부이며, 예를 들어 히터(207)의 하단인 파선 L보다 더 하측인, 노즐(410)의 수직 부분의 최상류측에 감압 구멍(410b)을 형성하고, 노즐(410)의 상부이며, 예를 들어 파선 L보다 상측에 공급 구멍(410a)을 형성해도 된다. 공급 구멍(410a)과 감압 구멍(410b)간의 거리는, 적어도 최하단의 공급 구멍(410a)의 구멍 직경의 몇 배의 거리를 이격시킨다. 바람직하게는, 도시하지 않은 단열판 또는 단열 통(218)에 대응하는 높이에 감압 구멍(410b)을 형성한다.
(제5 실시 형태)
도 10에 도시한 바와 같이, 노즐(410)의 하부이며, 예를 들어 히터(207)의 하단인 파선 L보다 더 하측인, 노즐의 수직 부분의 최상류측 보다 상측에 감압 구멍(410b)을 형성하고, 노즐(410)의 상부이며, 예를 들어 파선 L보다 상측에 공급 구멍(410a)을 형성해도 된다. 공급 구멍(410a)과 감압 구멍(410b)간의 거리는, 적어도 최하단의 공급 구멍(410a)의 구멍 직경의 몇 배의 거리를 이격시킨다.
(제6 실시 형태)
도 11에 도시한 바와 같이, 노즐(410)의 하부이며, 예를 들어 히터(207)의 하단인 파선 L보다 하측에 감압 구멍(410b)을 형성하고, 노즐(410)의 상부이며, 예를 들어 파선 L보다 상측부에 공급 구멍(410a)을 형성해도 된다.
(제7 실시 형태)
도 12에 도시한 바와 같이, 노즐(410)의 최상부는 비스듬히 개구되어도 된다. 비스듬히 개구되는 방향에 대해서는, 웨이퍼(200)에의 영향(성막에의 영향)을 고려하여, 최적화를 행한다. 노즐(410)의 최상부를 비스듬히 개구함으로써, 상부에서의 개구 면적을 크게 할 수 있어, 보다 적재된 웨이퍼(200)의 상층 부분에 다량의 원료 가스를 공급할 수 있다. 또한, 개구 각도를 바꿈으로써 요구되는 원료 가스의 유량에 따라서 개구 면적(노즐(410)의 단면적)을 조정할 수 있다.
(제8 실시 형태)
도 13에 도시한 바와 같이, 노즐(410)을 노즐의 도중에 유턴하는(꺾는) 형상으로 해도 된다. 노즐(410)의 하부(상류측)이며, 예를 들어 히터(207)의 하단인 파선 L보다 더 하측인, 노즐(410)의 수직 부분의 최상류측 보다 상측에 감압 구멍(410b)을 형성하고, 노즐(410)의 상부이며, 예를 들어 파선 L보다 상측(하류측)에 공급 구멍(410a)을 형성한다. 공급 구멍(410a)의 구멍 직경은, 노즐(410)의 상부를 향해서 서서히 커지는 개구 면적을 갖고 있다. 즉, 노즐(410)의 상류측에서부터 유턴 부분까지는 서서히 크게 개구되고, 유턴 부분에서부터 노즐(410)의 선단까지(하류측)는 서서히 작게 개구되도록 한다.
(제9 실시 형태)
도 14에 도시한 바와 같이, 노즐(410)보다 짧은 노즐(저두 노즐)(410')을 병용하여, TMA 가스를 길이가 상이한 2개의 노즐(410, 410')로부터 공급하도록 해도 된다. 노즐(410, 410')의 하부이며, 예를 들어 히터(207)의 하단인 파선 L보다 하측에 감압 구멍(410b, 410b')을 각각 형성하고, 노즐(410, 410')의 상부이며, 예를 들어 파선 L보다 상측에 공급 구멍(410a, 410a')을 각각 형성한다. 공급 구멍(410a, 410a')의 구멍 직경은, 노즐(410, 410')의 상류로부터 하류를 향해서 서서히 커지는 개구 면적을 갖는다. 여기에서는, 감압 구멍(410b, 410b')을 각각 동일한 높이에, 동일한 구멍 직경으로, 동일 수만큼 형성하는 예를 나타낸다. 즉, 감압 구멍(410, 410b')의 총 개구 면적은 각 노즐간에서 동일하게 하고 있다. 단, 이에 한정하지 않고, 감압 구멍(410, 410b')의 총 개구 면적은, 각 노즐(410)의 길이에 따라 최적화하는 것이 바람직하다. 또한, 도 14에서는 노즐(410')의 최상부가 폐색되는 형상을 예로서 나타냈지만, 이에 한정하지 않고, 상향으로 개구되어 있어도 되고, 노즐(410)과의 원료 가스의 공급 밸런스에 따라, 공급 구멍(410a')은 노즐(410)의 측벽에는 형성하지 않고 상향으로 개구되는 1개의 구멍으로 해도 된다.
(제10 실시 형태)
도 15에, 비교예로서의 제2 실시 형태에서의 노즐(410)((a))과 본 실시 형태에서의 노즐(410')((b))을 나타낸다. 도 15의 (b)와 같이, 공급 구멍(410a')의 구멍 직경을 감압 구멍(410b')의 구멍 직경보다 작고, 또한 복수의 공급 구멍(410a')의 구멍 직경이 모두 동일하도록 형성하고, 구멍수의 변경에 의해, 각 높이에서의 공급 구멍(410a')으로부터 공급되는 원료 가스의 유량을, 노즐(410)의 공급 구멍(410a)으로부터 공급되는 원료 가스의 유량과, 각각 동등해지도록 해도 된다. 공급 구멍(410a)은, 노즐(410')의 상류로부터 하류를 향해서 서서히 커지는 개구 면적을 갖고, 공급 구멍(410a')은, 대응하는 높이에서의 개구 면적(공급되는 원료 가스의 유량)이 공급 구멍(410a)과 동등해지도록, 구멍수를, 노즐(410')의 상류로부터 하류를 향해서 서서히 많게 한다. 또한, 웨이퍼(200) 상에 성막한 후, 처리실(201) 내를 가스 클리닝하는 경우가 있는데, 클리닝의 관점에서는 노즐의 구멍 직경은 작은 것이 더 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 비교예로서 제2 실시 형태를 나타냈지만, 이에 한정하지 않고, 그 밖의 실시 형태에 대해서도 마찬가지의 관계이다. 감압 구멍(410b')은, 제2 실시 형태와 마찬가지의 형상을 예로서 나타냈지만, 이에 한정하지 않고, 다른 실시 형태의 형상으로 해도 된다.
(제11 실시 형태)
도 16에 도시한 바와 같이, 적재된 웨이퍼(200)의 중앙부(센터부)에 많은 원료 가스를 공급하는 경우에는, 노즐(410((a)), 410'((b)))의 중앙 부근에서의 공급 구멍(410a, 410a')의 개구 면적을 크게 해도 된다. 공급 구멍(410a, 410a')의 개구 면적은, 노즐(410, 410')의 상류로부터 하류를 향해서 중앙 부근까지 서서히 커지고, 중앙 부근부터 더 하류를 향해서 서서히 작아진다. 개구 면적의 상하 방향의 밸런스는, 각 노즐의 높이에서 요구되는 원료 가스의 유량에 따라 적절히 변경한다. 노즐(410)은, 상하 방향으로 1개씩 동일한 구멍수로 공급 구멍(410a)이 개구되고, 구멍 직경을 변경함으로써 각 높이에서의 개구 면적을 조정한다. 공급 구멍(410a')은, 구멍 직경을 감압 구멍(410b')의 구멍 직경보다 작고, 또한 복수의 공급 구멍(410a')의 구멍 직경이 모두 동일하도록 형성하고, 구멍수를 변경함으로써 각 높이에서의 개구 면적을 조정한다. 감압 구멍(410b, 410b')은, 제2 실시 형태와 마찬가지의 형상을 예로서 나타냈지만, 이에 한정하지 않고, 다른 실시 형태의 형상으로 해도 된다.
(제12 실시 형태)
도 17에 도시한 바와 같이, 적재된 웨이퍼(200)의 하부(보텀부)에 많은 원료 가스를 공급하는 경우에는, 노즐(410((a)), 410'((b)))의 하부 부근에서의 공급 구멍(410a, 410a')의 개구 면적을 크게 해도 된다. 공급 구멍(410a, 410a')의 개구 면적은, 노즐(410, 410')의 상류로부터 하류를 향해서 서서히 작아진다. 개구 면적의 상하 방향의 밸런스는, 각 노즐의 높이에서 요구되는 원료 가스의 유량에 따라 적절히 변경한다. 노즐(410)은, 상하 방향으로 1개씩 동일한 구멍수로 공급 구멍(410a)이 개구되고, 구멍 직경을 변경함으로써 각 높이에서의 개구 면적을 조정한다. 공급 구멍(410a')은, 구멍 직경을 감압 구멍(410b')의 구멍 직경보다 작고, 또한 복수의 공급 구멍(410a')의 구멍 직경이 모두 동일하도록 형성하고, 구멍수를 변경함으로써 각 높이에서의 개구 면적을 조정한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 가스 유량 밸런스를 고려하여, 원하는 가스 유량이 되도록, 공급 구멍(410a, 410a')은, 적절히 구멍 직경이나 구멍수의 조정을 행한다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, Al 함유 가스로서 TMA 가스를 사용하는 예에 대해서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 염화알루미늄(AlCl3) 등을 사용해도 된다. O 함유 가스로서는, O3 가스를 사용하는 예에 대해서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 산소(O2), 물(H2O), 과산화수소(H2O2), O2 플라즈마와 수소(H2) 플라즈마의 조합 등도 적용 가능하다. 불활성 가스로서는, N2 가스를 사용하는 예에 대해서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 기판 상에 AlO막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 처리 온도에서 노즐 내에서 자기분해하여 노즐 내벽에 퇴적물로서 부착되고, 또한 퇴적물이 성막 사이클 내에서 박리되어버리는 밀착성을 갖는 막종에 대하여 유효하다. 또한, 원료 가스를 공급할 때, 동시에 불활성 가스 등으로 희석하는 원료 가스를 사용해서 막을 형성하는 막종에 대해서도 사용되며, 예를 들어 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 이트륨(Y), La(란탄), 스트론튬(Sr), 실리콘(Si)을 포함하는 막이며, 이들 원소 중 적어도 1개를 포함하는 질화막, 탄질화막, 산화막, 산탄화막, 산질화막, 산탄질화막, 붕질화막, 붕탄질화막, 금속 원소 단체 막 등에도 적용 가능하다.
성막 처리에 사용되는 레시피(처리 수순이나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)는, 처리 내용(형성, 또는, 제거하는 막의 종류, 조성비, 막질, 막 두께, 처리 수순, 처리 조건 등)에 따라서 개별로 준비하여, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 통해서 기억 장치(121c) 내에 저장해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 처리를 개시할 때, CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서, 처리 내용에 따라 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 1대의 기판 처리 장치에서 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 막을, 재현성 좋게 형성할 수 있게 되고, 각각의 경우에 적정한 처리를 행할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 부담(처리 수순이나 처리 조건 등의 입력 부담 등)을 저감할 수 있어, 조작 미스를 회피하면서, 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 레시피는, 새롭게 작성하는 경우에 한하지 않고, 예를 들어 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 변경함으로써 준비해도 된다. 레시피를 변경하는 경우에는, 변경 후의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체를 통해서, 기판 처리 장치에 인스톨해도 된다. 또한, 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여, 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 직접 변경하도록 해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태는, 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 또한, 이때의 처리 수순, 처리 조건은, 상술한 실시 형태의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
121 : 컨트롤러(제어부) 200 : 웨이퍼(기판)
201 : 처리실 202 : 처리 로
207 : 히터 231 : 배기관
410 : 가스 공급 노즐 410a : 공급 구멍
410b : 감압 구멍 420 : 가스 공급 노즐
420a : 공급 구멍

Claims (11)

  1. 복수의 기판을 적재해서 수용하는 처리실과,
    상기 처리실을 미리 정해진 온도에서 가열하는 가열계와,
    상기 처리실의 상기 기판의 적재 방향으로 연장되는 원료 가스 노즐이며, 상기 기판의 적재 영역에 대응하는 높이에 개구되는 복수의 공급 구멍과, 상기 복수의 공급 구멍보다 하부이며 상기 원료 가스 노즐 내가 상기 미리 정해진 온도보다 낮아지는 위치에 개구되어, 상기 원료 가스 노즐 내의 압력을 저감하는 복수의 감압 구멍을 갖는 원료 가스 노즐을 포함하고, 상기 원료 가스 노즐로부터 상기 처리실에, 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계와,
    상기 처리실에, 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급계와,
    상기 가열계, 상기 원료 가스 공급계, 상기 반응 가스 공급계를 제어하여, 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 상기 처리실을 상기 미리 정해진 온도에서 가열하면서, 상기 처리실에 상기 원료 가스 노즐로부터 상기 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리실에 상기 반응 가스를 공급하는 처리를 교대로 행하여, 상기 기판 상에 막을 형성하도록 구성되는 제어부,
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 공급 구멍 및 상기 복수의 감압 구멍은, 상기 원료 가스 노즐 내의 온도 및 압력의 곱이, 상기 원료 가스 노즐 내에서 상기 원료 가스가 자기분해하지 않는 값이 되도록, 각각의 총 개구 면적 값 및 상기 복수의 공급 구멍의 총 개구 면적과 상기 복수의 감압 구멍의 총 개구 면적과의 비율이, 설정되어 있는 총 개구 면적을 각각 갖는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 공급 구멍은, 상기 원료 가스 노즐의 상류로부터 하류를 향해서 서서히 커지는 개구 면적을 갖는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 감압 구멍은, 각각 동일한 개구 면적을 갖는, 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 공급 구멍 중 최하단의 공급 구멍과, 상기 복수의 감압 구멍 중 최상단의 감압 구멍과의 사이의 거리가, 상기 최하단의 공급 구멍의 구멍 직경보다 큰, 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스 노즐은, 최상부가 상향으로 개구되도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 원료 가스 노즐은, 최상부가 비스듬히 개구되도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스는 유기계 원료이며, 상기 미리 정해진 온도는 400℃ 이상 600℃ 이하인, 기판 처리 장치.
  9. 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 처리실을 미리 정해진 온도에서 가열하면서, 상기 처리실에, 상기 기판의 적재 방향으로 연장되는 원료 가스 노즐이며, 상기 기판의 적재 영역에 대응하는 높이에 개구되는 복수의 공급 구멍과, 상기 복수의 공급 구멍보다 하부이며 상기 원료 가스 노즐 내가 상기 미리 정해진 온도보다 낮아지는 위치에 개구되어, 상기 원료 가스 노즐 내의 압력을 저감하는 복수의 감압 구멍을 갖는 원료 가스 노즐로부터, 원료 가스를 공급하는 공정과,
    상기 처리실에, 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 공정,
    을 포함하고,
    상기 원료 가스를 공급하는 공정과 상기 반응 가스를 공급하는 공정을 교대로 행하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 기판 처리 장치의 처리실을 미리 정해진 온도에서 가열하면서, 상기 처리실에, 상기 기판의 적재 방향으로 연장되는 원료 가스 노즐이며, 상기 기판의 적재 영역에 대응하는 높이에 개구되는 복수의 공급 구멍과, 상기 복수의 공급 구멍보다 하부이며 상기 원료 가스 노즐 내가 상기 미리 정해진 온도보다 낮아지는 위치에 개구되어, 상기 원료 가스 노즐 내의 압력을 저감하는 복수의 감압 구멍을 갖는 원료 가스 노즐로부터, 원료 가스를 공급하는 단계와,
    상기 처리실에, 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 단계,
    를 포함하고,
    상기 원료 가스를 공급하는 단계와 상기 반응 가스를 공급하는 단계를 교대로 행하여, 상기 기판 상에 막을 형성하는 단계를 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 기록 매체에 기록된 프로그램.
  11. 처리실의 복수의 기판의 적재 방향으로 연장되는 원료 가스 노즐로서,
    상기 복수의 기판의 적재 영역에 대응하는 높이에 개구되는 복수의 공급 구멍과,
    상기 복수의 공급 구멍보다 하부이며 상기 원료 가스 노즐 내가 미리 정해진 온도보다 낮아지는 위치에 개구되어, 상기 원료 가스 노즐 내의 압력을 저감하는 복수의 감압 구멍을 포함하는, 원료 가스 노즐.
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