KR20190035507A - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 - Google Patents

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 Download PDF

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KR20190035507A
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유지 타케바야시
마사노리 사카이
아츠시 히라노
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

본 발명은 처리실 내에 적층된 복수의 기판에서 각 기판의 면간의 막 두께 균형을 조정하는 것이 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
복수의 기판이 적층되어 수용된 처리실 내에 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 입설된 제1 노즐로부터 상기 복수의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정; 상기 처리실 내에 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 입설되고 상류측부터 하류측을 향하여 넓어지는 개구 면적을 가지는 개구부를 구비하는 제2 노즐로부터 상기 복수의 기판에 대하여 반응 가스를 공급하되, 상기 반응 가스의 분압 균형을 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 원하는 값이 되도록 조정하면서 상기 반응 가스를 공급하는 공정;을 포함하는 기술이 제공된다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND NON-TRANSITORY COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM}
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.
종형 성막 장치로 다공 노즐을 이용하여 가스를 공급해서 성막한 경우, 보트 상부측에 장전(裝塡)된 피처리 기판 상의 막 두께와, 보트 하부측에 장전된 피처리 기판 상의 막 두께에 차이가 발생해 기판 간 균일성이 악화되는 경우가 있다(특허문헌 1 등).
1. 일본 특개 2017-54925호 공보
본 발명은 처리실 내에 적층된 복수의 기판에서 각 기판의 면간(面間)의 막 두께 균형을 조정하는 것이 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 복수의 기판이 적층되어 수용된 처리실 내에 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 입설(立設)된 제1 노즐로부터 상기 복수의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정; 및 상기 처리실 내에 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 입설되고 상류측부터 하류측을 향하여 넓어지는 개구(開口) 면적을 가지는 개구부를 구비하는 제2 노즐로부터 상기 복수의 기판에 대하여 반응 가스를 공급하되, 상기 반응 가스의 분압 균형을 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 원하는 값이 되도록 조정하면서 상기 반응 가스를 공급하는 공정;을 포함하는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면, 처리실 내에 적층된 복수의 기판에서 각 기판의 면간의 막 두께 균형을 조정하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에서의 기판 처리 장치의 종형(縱型) 처리로의 개략을 도시하는 종단면도(縱斷面圖).
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에서의 노즐(420)의 가스 공급공(420a)의 구성을 개념적으로 도시하는 도면.
도 3은 도 1에서의 A-A선 개략 횡단면도(橫斷面圖).
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에서의 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에서의 기판 처리 장치의 동작을 도시하는 흐름도.
도 6은 NH3 가스의 유량을 비교적 소량으로 한 경우의 가스의 흐름을 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 6의 (a)는 노즐(420)로의 NH3 가스의 유량을 비교적 소량으로 한 경우의 처리실(201)의 가스의 흐름을 개념적으로 도시하는 도면, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 A-A'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시하는 도면, 도 6의 (c)는 도 6의 (a)의 B-B'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시하는 도면.
도 7은 NH3 가스의 유량을 비교적 다량으로 한 경우의 가스의 흐름을 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 7의 (a)는 노즐(420)로의 NH3 가스의 유량을 비교적 다량으로 한 경우의 처리실(201)의 가스의 흐름을 개념적으로 도시하는 도면, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 A-A'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시하는 도면, 도 7의 (c)는 도 7의 (a)의 B-B'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시하는 도면.
도 8은 TiN층의 성막 결과를 설명하기 위한 도면.
도 9는 TiN층의 성막 결과를 설명하기 위한 도면.
도 10은 N2 가스의 유량을 비교적 소량으로 한 경우의 가스의 흐름을 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 10의 (a)는 노즐(410)로의 N2 가스의 유량을 비교적 소량으로 한 경우의 처리실(201)의 가스의 흐름을 개념적으로 도시하는 도면, 도 10의 (b)는 도 10의 (a)의 A-A'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시하는 도면, 도 10의 (c)는 도 10의 (a)의 B-B'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시하는 도면.
도 11은 N2 가스의 유량을 비교적 다량으로 한 경우의 가스의 흐름을 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 11의 (a)는 노즐(410)로의 N2 가스의 유량을 비교적 다량으로 한 경우의 처리실(201)의 가스의 흐름을 개념적으로 도시하는 도면, 도 11의 (b)는 도 11의 (a)의 A-A'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시하는 도면, 도 11의 (c)는 도 11의 (a)의 B-B'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시하는 도면.
<제1 실시 형태>
이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해서 도 1 내지 도 5를 참조하면서 설명한다. 기판 처리 장치(10)는 반도체 장치의 제조 공정에서 사용되는 장치의 일례로서 구성된다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
기판 처리 장치(10)는 가열 수단(가열 기구, 가열계)로서의 히터(207)가 설치된 처리로(202)를 구비한다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보지판(保持板)으로서의 히터 베이스(미도시)에 지지되는 것에 의해 수직으로 설치된다.
히터(207)의 내측에는 히터(207)와 동심원 형상으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 아우터 튜브(203)가 배설(配設)된다. 아우터 튜브(203)는 예컨대 석영(SiO2), 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색(閉塞)되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성된다. 아우터 튜브(203)의 하방(下方)에는 아우터 튜브(203)와 동심원 형상으로 매니폴드(인렛 플랜지)(209)가 배설된다. 매니폴드(209)는 예컨대 스텐레스(SUS) 등의 금속으로 이루어지고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성된다. 매니폴드(209)의 상단부와 아우터 튜브(203) 사이에는 씰 부재로서의 O링(220a)이 설치된다. 매니폴드(209)가 히터 베이스에 의해 지지되는 것에 의해 아우터 튜브(203)는 수직으로 설치된 상태가 된다.
아우터 튜브(203)의 내측에는 반응 용기를 구성하는 이너 튜브(204)가 배설된다. 이너 튜브(204)는 예컨대 석영(SiO2), 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성된다. 주로 아우터 튜브(203)와 이너 튜브(204)와 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통중공부(筒中空部)[이너 튜브(204)의 내측]에는 처리실(201)이 형성된다.
처리실(201)은 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 연직 방향에 다단으로 배열된 상태에서 수용 가능하도록 구성된다. 처리실(201) 내에는 노즐(410)(제1 노즐), 노즐(420)(제2 노즐)이 매니폴드(209)의 측벽 및 이너 튜브(204)를 관통하도록 설치된다. 노즐(410, 420)에는 가스 공급 라인으로서의 가스 공급관(310, 320)이 각각 접속된다. 이와 같이 기판 처리 장치(10)에는 2개의 노즐(410, 420)과, 2개의 가스 공급관(310, 320)이 설치되고, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성된다. 단, 본 실시 형태의 처리로(202)는 전술한 형태에 한정되지 않는다.
가스 공급관(310, 320)에는 상류측부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(312, 322)가 각각 설치된다. 또한 가스 공급관(310, 320)에는 개폐 밸브인 밸브(314, 324)가 각각 설치된다. 가스 공급관(310, 320)의 밸브(314, 324)의 하류측에는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(510, 520)이 각각 접속된다. 가스 공급관(510, 520)에는 상류측부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(512, 522) 및 개폐 밸브인 밸브(514, 524)가 각각 설치된다.
가스 공급관(310, 320)의 선단부(先端部)에는 노즐(410, 420)이 각각 연결 접속된다. 노즐(410, 420)은 L자형의 노즐로서 구성되고, 그 수평부는 매니폴드(209)의 측벽 및 이너 튜브(204)를 관통하도록 설치된다. 노즐(410, 420)의 수직부는 이너 튜브(204)의 지름 방향 외향으로 돌출하고, 또한 연직 방향으로 연재되도록 형성되는 채널 형상(홈[溝] 형상)의 예비실(201a)의 내부에 설치되고, 예비실(201a) 내에서 이너 튜브(204)의 내벽을 따라 상방(上方)[웨이퍼(200)의 배열 방향 상방]을 향하여 설치된다.
노즐(410, 420)은 처리실(201)의 하부 영역으로부터 처리실(201)의 상부 영역까지 연재되도록 설치되고, 웨이퍼(200)와 대향하는 위치에 각각 복수의 가스 공급공(410a, 420a)이 설치된다. 이에 의해 노즐(410, 420)의 가스 공급공(개구부)(410a, 420a)으로부터 각각 웨이퍼(200)에 처리 가스를 공급한다. 이 가스 공급공(410a)은 이너 튜브(204)의 하부로부터 상부에 걸쳐서 복수 설치되고, 각각 동일한 개구 면적을 가지고, 또한 동일한 개구 피치로 설치된다. 단, 가스 공급공(410a)은 전술한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 이너 튜브(204)의 하부로부터 상부를 향하여 개구 면적을 서서히 크게 해도 좋다. 이에 의해 가스 공급공(410a)으로부터 공급되는 가스의 유량을 보다 균일화하는 것이 가능해진다. 노즐(420)의 가스 공급공(420a)의 구성에 대해서는 도 2를 이용하여 이하에 구체적으로 설명한다.
노즐(420)에 설치되는 복수의 가스 공급공(420a)은 웨이퍼(200)와 대향하는 위치에 노즐(420)의 하부(상류측)로부터 노즐(420)의 상부(하류측)에 걸쳐서 복수 설치된다. 노즐(420)에 설치되는 복수의 가스 공급공(420a)의 공 지름 φ(개구 면적)은 하부(상류측)의 공 지름이 작고, 상부(하류측)의 공 지름이 크게 된다. 즉 노즐(420)에 설치되는 복수의 가스 공급공(420a)의 공 지름은 노즐(420)의 상류측부터 하류측에 향하여 넓어지는 개구 면적을 구비한다.
노즐(420)의 하부(상류측)란 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)의 적층 방향을 따라 입설된 노즐(420)의 하부측, 노즐(420)로의 반응 가스의 공급원이 배치되는 측, 또는 노즐(420) 내에서 반응 가스가 흐르는 상류측을 의미한다. 노즐(420)의 상부(하류측)란 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)의 적층 방향을 따라 입설된 노즐(420)의 상부측 또는 노즐(420) 내에서 반응 가스가 흐르는 하류측을 의미한다.
노즐(420)의 복수의 가스 공급공(420a)이 설치되는 영역을 Y로 한 경우, 영역Y는 하부(상류측)로부터 상부(하류측)를 향하여 제1 영역(Y1), 제2 영역(Y2), 제3 영역(Y3) … 제(n-1) 영역(Yn-1) 및 제n 영역(Yn)을 포함한다. 제1 영역(Y1)에는 공 지름φ이 A1 mm, 피치가 X mm, 개수 Z1의 가스 공급공(420a)이 설치된다. 제2 영역(Y2)에는 공 지름φ이 A2 mm, 피치가 X mm, 개수 Z2의 가스 공급공(420a)이 설치된다. 제3 영역(Y3)에는 공 지름φ이 A3 mm, 피치가 X mm, 개수 Z3의 가스 공급공(420a)이 설치된다. 마찬가지로 제(n-1) 영역(Yn-1)에는 공 지름φ이 An-1 mm, 피치가 X mm, 개수 Zn-1의 가스 공급공(420a)이 설치된다. 제n 영역(Yn)에는 공 지름φ이 An mm, 피치가 X mm, 개수 Zn의 가스 공급공(420a)이 설치된다. X 및 A1 내지 An은 0보다 큰 실수이며, Z1 내지 Zn은 자연수이다. Z1 내지 Zn은 서로 동일할 수도 있으며, 다를 수도 있다.
각 영역[Y1 내지 Yn]에 설치되는 가스 공급공(420a)의 공 지름 φ의 관계는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
φ: An > A1, A2, A3 … An-1
즉 제n 영역(Yn)의 가스 공급공(420a)의 지름 An은 다른 영역의 가스 공급공(420a)의 지름, 즉 A1, A2, A3 … An-1보다 크다. 예컨대 공 지름φ의 절대값이 0.5mm 내지 3.0mm의 범위에서 An과 A1의 상대적인 비율은 1: 1.01-1: 6의 범위로 하는 것이 좋다.
이상의 구성으로 하는 것에 의해, 노즐(420)의 각 가스 공급공(420a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되는 처리 가스의 유량을 조정하는 것에 의해 처리실(201) 내에서의 처리 가스의 분압 균형이 원하는 분압 균형의 값이 되도록 조정 가능해진다. 본 실시 형태에서, 웨이퍼(200)의 적층 방향을 따른 분합 분포는 주로 처리실(201) 내의 분압 균형이라고도 지칭된다.
노즐(410, 420)의 가스 공급공(410a, 420a)은 후술하는 보트(217)의 하부로부터 상부까지의 높이의 위치에 복수 설치된다. 그렇기 때문에 노즐(410, 420)의 가스 공급공(410a, 420a)으로부터 처리실(201) 내에 공급된 처리 가스는 보트(217)의 하부로부터 상부까지 수용된 웨이퍼(200), 즉 보트(217)에 수용된 웨이퍼(200)의 모든 영역에 공급된다. 노즐(410, 420)은 처리실(201)의 하부 영역으로부터 상부 영역까지 연재되도록 설치되면 좋지만, 보트(217)의 천장 부근까지 연재되도록 설치되는 것이 바람직하다.
가스 공급관(310)으로부터는 처리 가스로서 제1 금속 원소를 포함하는 원료 가스(제1 금속 함유 가스, 제1 원료 가스)가 MFC(312), 밸브(314), 노즐(410)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 원료로서는 예컨대 제1 금속 원소로서의 티타늄(Ti)을 포함하고, 할로겐계 원료(할로겐 화물, 할로겐계 티타늄 원료라고도 부른다.)로서의 4염화티타늄(TiCl4)이 이용된다.
가스 공급관(320)으로부터는 처리 가스로서 반응 가스가 MFC(322), 밸브(324), 노즐(420)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 반응 가스로서는 예컨대 질소(N)를 포함하는 N 함유 가스로서의 예컨대 암모니아(NH3) 가스를 이용할 수 있다. NH3은 질화·환원제(질화·환원 가스)로서 작용한다.
가스 공급관(510, 520)으로부터는 불활성 가스로서 예컨대 질소(N2) 가스가 각각 MFC(512, 522), 밸브(514, 524), 노즐(410, 420)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 또한 이하, 불활성 가스로서 N2 가스를 이용하는 예에 대해서 설명하지만, 불활성 가스로서는 N2 가스 이외에 예컨대 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 크세논(Xe) 가스 등의 희가스를 이용해도 좋다.
주로 가스 공급관(310, 320), MFC(312, 322), 밸브(314, 324), 노즐(410, 420)에 의해 처리 가스 공급계가 구성되지만, 노즐(410, 420)만을 처리 가스 공급계라고 생각해도 좋다. 처리 가스 공급계를 단순히 가스 공급계라고도 부를 수 있다. 가스 공급관(310)으로부터 원료 가스를 흘리는 경우, 주로 가스 공급관(310), MFC(312), 밸브(314)에 의해 원료 가스 공급계가 구성되지만, 노즐(410)을 원료 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 원료 가스 공급계를 원료 공급계라고도 부를 수 있다. 원료 가스로서 금속 함유 원료 가스를 이용하는 경우, 원료 가스 공급계를 금속 함유 원료 가스 공급계라고도 부를 수 있다. 가스 공급관(320)으로부터 반응 가스를 흘리는 경우, 주로 가스 공급관(320), MFC(322), 밸브(324)에 의해 반응 가스 공급계가 구성되지만, 노즐(420)을 반응 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 가스 공급관(320)으로부터 반응 가스로서 질소 함유 가스를 공급하는 경우, 반응 가스 공급계를 질소 함유 가스 공급계라고도 부를 수 있다. 또한 주로 가스 공급관(510, 520), MFC(512, 522), 밸브(514, 524)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성된다. 불활성 가스 공급계를 퍼지 가스 공급계, 희석 가스 공급계, 또는 캐리어 가스 공급계라고도 부를 수 있다.
본 실시 형태에서의 가스 공급의 방법은 이너 튜브(204)의 내벽과, 복수 매의 웨이퍼(200)의 단부로 정의되는 원환 형상[圓環狀]의 세로로 긴 공간 내, 즉 원통 형상의 공간 내의 예비실(201a) 내에 배치된 노즐(410, 420)을 경유하여 가스를 반송한다. 그리고 노즐(410, 420)의 웨이퍼와 대향하는 위치에 설치된 복수의 가스 공급공(410a, 420a)으로부터 이너 튜브(204) 내에 가스를 분출시킨다. 보다 구체적으로는 노즐(410)의 가스 공급공(410a), 노즐(420)의 가스 공급공(420a)에 의해 웨이퍼(200)의 표면과 평행 방향, 즉 수평 방향을 향하여 원료 가스 등을 분출시킨다.
배기공(배기구)(204a)은 이너 튜브(204)의 측벽이자 노즐(410, 420)에 대향하는 위치, 즉 예비실(201a)과는 180° 반대측의 위치에 형성된 관통공이며, 예컨대 연직 방향으로 가늘고 길게 개설(開設)된 슬릿 형상의 관통공이다. 그렇기 때문에 노즐(410, 420)의 가스 공급공(410a, 420a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 웨이퍼(200)의 표면 상을 흐른 가스, 즉 잔류하는 가스(잔류 가스)는 배기공(204a)을 개재하여 이너 튜브(204)와 아우터 튜브(203) 사이에 형성된 극간(隙間)으로 이루어지는 배기로(206) 내에 흐른다. 그리고 배기로(206) 내에 흐른 가스는 배기관(231) 내에 흘러 처리로(202) 외로 배출된다.
배기공(204a)은 복수의 웨이퍼(200)와 대향하는 위치[바람직하게는 보트(217)의 상부에서 하부와 대향하는 위치]에 설치되고, 가스 공급공(410a, 420a)으로부터 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)의 근방에 공급된 가스는 수평 방향, 즉 웨이퍼(200)의 표면과 평행 방향을 향하여 흐른 뒤, 배기공(204a)을 개재하여 배기로(206) 내에 흐른다. 즉 처리실(201)에 잔류하는 가스는 배기공(204a)을 개재하여 웨이퍼(200)의 주면(主面)에 대하여 평행하게 배기된다. 또한 배기공(204a)은 슬릿 형상의 관통공으로서 구성되는 경우에 한정되지 않고, 복수 개의 공에 의해 구성되어도 좋다.
매니폴드(209)에는 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치된다. 배기관(231)에는 상류측부터 순서대로 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245), APC(Automatic Pressure Controller) 밸브(243), 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속된다. APC 밸브(243)는 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐하는 것에 의해 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 수행할 수 있고, 또한 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브 개도(開度)를 조절하는 것에 의해 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있다. 주로 배기공(204a), 배기로(206), 배기관(231), APC 밸브(243) 및 압력 센서(245)에 의해 배기계 즉 배기 라인이 구성된다. 또한 진공 펌프(246)를 배기계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
매니폴드(209)의 하방에는 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구(爐口) 개체(蓋體)로서의 씰 캡(219)이 설치된다. 씰 캡(219)은 매니폴드(209)의 하단에 연직 방향 하측으로부터 당접(當接)되도록 구성된다. 씰 캡(219)은 예컨대 SUS 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성된다. 씰 캡(219)의 상면에는 매니폴드(209)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링(220b)이 설치된다. 씰 캡(219)에서의 처리실(201)의 반대측에는 웨이퍼(200)를 수용하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치된다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은 씰 캡(219)을 관통하여 보트(217)에 접속된다. 회전 기구(267)는 보트(217)를 회전시키는 것에 의해 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성된다. 씰 캡(219)은 아우터 튜브(203)의 외부에 수직으로 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 연직 방향으로 승강되도록 구성된다. 보트 엘리베이터(115)는 씰 캡(219)을 승강시키는 것에 의해 보트(217)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출하는 것이 가능하도록 구성된다. 보트 엘리베이터(115)는 보트(217) 및 보트(217)에 수용된 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는 복수 매, 예컨대 25매 내지 200매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 연직 방향으로 정렬시켜서 다단으로 지지하도록, 즉 간격을 두고 배열하도록 구성된다. 보트(217)는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 보트(217)의 하부에는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열판(218)이 수평 자세로 다단(미도시)으로 지지된다. 이 구성에 의해 히터(207)로부터의 열이 씰 캡(219)측에 전달되기 어렵도록 이루어진다. 단, 본 실시 형태는 전술한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 보트(217)의 하부에 단열판(218)을 설치하지 않고, 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 통 형상의 부재로서 구성된 단열통을 설치해도 좋다.
도 3에 도시하는 바와 같이 이너 튜브(204) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되고, 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전량을 조정하는 것에 의해 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록 구성된다. 온도 센서(263)는 노즐(410 및 420)과 마찬가지로 L자형으로 구성되고, 이너 튜브(204)의 내벽을 따라 설치된다.
도 4에 도시하는 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 구성된다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는 내부 버스를 개재하여 CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(121)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속된다.
기억 장치(121c)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(121c) 내에는 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램, 후술하는 반도체 장치의 제조 방법의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하도록 격납된다. 프로세스 레시피는 후술하는 반도체 장치의 제조 방법에서의 각 공정(각 스텝)을 컨트롤러(121)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피, 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 사용한 경우는 프로세스 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 프로세스 레시피 및 제어 프로그램의 조합을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)는 CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(121d)는 전술한 MFC(312, 322, 512, 522), 밸브(314, 324, 514, 524), 압력 센서(245), APC 밸브(243), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115) 등에 접속된다.
CPU(121a)는 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(121c)로부터 레시피 등을 판독하도록 구성된다. CPU(121a)는 판독한 레시피의 내용을 따르도록 MFC(312, 322, 512, 522)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(314, 324, 514, 524)의 개폐 동작, APC 밸브(243)의 개폐 동작 및 APC 밸브(243)에 의한 압력 센서(245)에 기초하는 압력 조정 동작, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작, 보트(217)로의 웨이퍼(200)의 수용 동작 등을 제어하도록 구성된다.
컨트롤러(121)는 외부 기억 장치(123)[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리]에 격납된 전술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨하는 것에 의해 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 본 명세서에서 기록 매체는 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다. 또한 컴퓨터로의 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(123)를 이용하지 않고 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.
(2) 기판 처리 공정(성막 공정)
반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 웨이퍼(200) 상에 금속막을 형성하는 공정의 일례에 대해서 도 5를 이용하여 설명한다. 금속막을 형성하는 공정은 전술한 기판 처리 장치(10)의 처리로(202)를 이용하여 실행된다. 이하의 설명에서 기판 처리 장치(10)를 구성하는 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정(반도체 장치의 제조 공정)에서는,
(a) 처리실(201) 내에 수용된 웨이퍼(200)에 대하여 TiCl4 가스를 공급하는 공정;
(b) 처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거하는 공정;
(c) 처리실(201) 내에 수용된 웨이퍼(200)에 대하여 NH3을 공급하는 공정;
(d) 처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거하는 공정;
을 포함하고, 상기 (a) 내지 (d)를 복수 회 반복하여 TiN층을 형성하는 공정을 포함하고, TiN층을 웨이퍼(200) 상에 형성한다.
또한 본 명세서에서 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우는 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나, 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등과의 적층체(집합체)」를 의미하는 경우(즉 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함해서 웨이퍼라고 부르는 경우)가 있다. 또한 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 단어를 사용한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)」을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면(最表面)」을 의미하는 경우가 있다. 또한 본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 사용한 경우도 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우와 같은 의미다.
(웨이퍼 반입)
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지) 되면, 도 1에 도시되는 바와 같이 복수 매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서 씰 캡(219)은 O링(220b)을 개재하여 반응관(203)의 하단 개구를 폐색한 상태가 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)이 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 상시 작동시킨 상태를 유지한다. 또한 처리실(201) 내가 원하는 온도가 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포가 되도록 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전량이 피드백 제어된다(온도 조정). 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다.
[TiN층 형성 공정]
계속해서 제1 금속층으로서 예컨대 금속질화층인 TiN층을 형성하는 스텝을 실행한다.
[TiCl4 가스 공급(스텝 S10)]
밸브(314)를 열고 가스 공급관(310) 내에 원료 가스인 TiCl4 가스를 흘린다. TiCl4 가스는 MFC(312)에 의해 유량 조정되어 노즐(410)의 가스 공급공(410a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 웨이퍼(200)에 대하여 TiCl4 가스가 공급된다. 이때 동시에 밸브(514)를 열고 가스 공급관(510) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스를 흘린다. 가스 공급관(510) 내를 흐른 N2 가스는 MFC(512)에 의해 유량 조정되어 TiCl4 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한 이때 노즐(420) 내로의 TiCl4 가스의 침입을 방지하기 위해서 밸브(524)를 열고 가스 공급관(520) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 가스 공급관(320), 노즐(420)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때 APC 밸브(243)를 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 예컨대 0.1Pa 내지 6,650Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(312)로 제어하는 TiCl4 가스의 공급 유량은 예컨대 0.1slm 내지 2slm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(512, 522)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은 각각 예컨대 0.1slm 내지 30slm의 범위 내의 유량으로 한다. TiCl4 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은 예컨대 0.01초 내지 20초의 범위 내의 시간으로 한다. 이때 히터(207)의 온도는 웨이퍼(200)의 온도가 예컨대 250℃ 내지 550℃의 범위 내의 온도가 될 수 있는 온도로 설정한다.
처리실(201) 내에 흘리는 가스는 TiCl4 가스와 N2 가스뿐이며, TiCl4 가스의 공급에 의해 웨이퍼(200)[표면의 하지막(下地膜)] 상에 예컨대 1원자층 미만 내지 수원자층 정도의 두께의 Ti 함유층이 형성된다.
[잔류 가스 제거(스텝 S11)]
Ti 함유층이 형성된 후, 밸브(314)를 닫고 TiCl4 가스의 공급을 정지한다. 이때 배기관(231)의 APC 밸브(243)는 연 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Ti 함유층 형성에 기여한 후의 TiCl4 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때 밸브(514, 524)는 연 상태로 하여 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Ti 함유층 형성에 기여한 후의 TiCl4 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
(NH3 가스 공급(스텝 S12))
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 밸브(324)를 열고 가스 공급관(320) 내에 반응 가스로서 N 함유 가스인 NH3 가스를 흘린다. NH3 가스는 MFC(322)에 의해 유량 조정되고, 노즐(420)의 가스 공급공(420a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스가 공급된다. 이때 밸브(524)는 닫은 상태로 하여 N2 가스가 NH3 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되지 않도록 한다. 즉 NH3 가스는 N2 가스로 희석되지 않고 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 노즐(410) 내로의 NH3 가스의 침입을 방지하기 위해서 밸브(514)를 열고 가스 공급관(510) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 가스 공급관(310), 노즐(410)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이 경우, 반응 가스(NH3 가스)를 N2 가스로 희석하지 않고 처리실(201) 내에 공급하기 때문에 TiN층의 성막 레이트를 향상시키는 것이 가능하다. 또한 웨이퍼(200) 근방에서의 N2 가스의 분위기 농도도 조정 가능하다.
NH3 가스를 흘릴 때는 APC 밸브(243)를 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 예컨대 0.1Pa 내지 6,650Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(322)로 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은 예컨대 0.1slm 내지 20slm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(512)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은 각각 예컨대 0.1slm 내지 30slm의 범위 내의 유량으로 한다. NH3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은 예컨대 0.01초 내지 30초의 범위 내의 시간으로 한다. 이때의 히터(207)의 온도는 TiCl4 가스 공급 스텝과 마찬가지의 온도로 설정한다.
이때 처리실(201) 내에 흘리는 가스는 NH3 가스와 N2 가스뿐이다. NH3 가스는 TiCl4 가스 공급 스텝에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 Ti 함유층의 적어도 일부와 치환 반응한다. 치환 반응 시에는 Ti 함유층에 포함되는 Ti와, NH3 가스에 포함되는 N이 결합하여, 웨이퍼(200) 상에 Ti와 N을 포함하는 TiN층이 형성된다.
[잔류 가스 제거(스텝 S13)]
TiN층을 형성한 후, 밸브(324)를 닫고 NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고 스텝(S11)과 마찬가지의 처리 순서에 의해 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 TiN층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다.
(소정 횟수 실시)
상기한 스텝(S10) 내지 스텝(S13)을 순서대로 수행하는 사이클을 1회 이상[소정 횟수(n회)] 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정의 두께(예컨대 0.1nm 내지 2nm)의 TiN층을 형성한다. 전술한 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하고, 예컨대 10회 내지 80회 정도 수행하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10회 내지 15회 정도 수행한다.
(애프터 퍼지 및 대기압 복귀)
가스 공급관(510, 520) 각각으로부터 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기관(231)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해 처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지되어 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(웨이퍼 반출)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)이 하강되어 반응관(203)의 하단이 개구된다. 그리고 처리 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 반응관(203)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부에 반출(보트 언로드)된다. 그 후, 처리 완료된 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출(取出)된다(웨이퍼 디스차지).
다음으로 전술한 스텝(S12)에서 노즐(420)에 공급되는 NH3 가스의 유량의 조정과 그 효과를 도 6 및 도 7을 이용하여 설명한다.
도 6 및 도 7은 노즐(420)로부터 NH3 가스가 처리실(201) 내에 공급되고, 노즐(410)로부터 N2 가스가 처리실(201) 내에 공급되는 경우다. 노즐(420)의 가스 공급공(420a)은 도 2에서 설명된 노즐(420)의 가스 공급공(420a)의 구성을 이용한다. 또한 도 6 및 도 7에서 화살표의 방향은 가스가 흐르는 방향을 나타내고, 화살표의 길이는 가스의 분압을 나타내고, 화살표의 굵기는 가스의 유량을 나타낸다. 다른 구성은 도 1과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
도 6의 (a)는 노즐(420)로의 NH3 가스의 유량을 비교적 소량으로 한 경우의 처리실(201)의 가스의 흐름을 개념적으로 도시한다. 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 A-A'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시한다. 도 6의 (c)는 도 6의 (a)의 B-B'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시한다.
이 예에서는 노즐(420)의 하부 영역의 NH3 가스의 유량 및 분압이 노즐(420)의 상부 영역의 NH3 가스의 유량 및 분압과 비교하여 커진다. 즉 하부 영역의 NH3 가스의 공급량이 상부 영역의 그것보다 많아지고, 그에 따라 하부 영역의 NH3 가스의 분압이 상부 영역보다 높아지는 분압 균형을 만들 수 있다. 따라서 상부 영역에 위치하는 웨이퍼(200)에 형성되는 TiN층의 막 두께를 얇게, 하부 영역에 위치하는 웨이퍼(200)에 형성되는 TiN층의 막 두께를 두껍게 형성할 수 있다.
[도 6의 경우의 스텝(S12)의 조건예]
처리실 내 온도: 370℃ 내지 390℃
처리실 내 압력: 50Pa 내지 100Pa
NH3 가스 공급 유량: 5,000sccm 내지 7,500sccm
NH3 가스 조사(照射) 시간: 3초 내지 30초
도 7의 (a)는 노즐(420)로의 NH3 가스의 유량을 비교적 다량으로 한 경우의 처리실(201)의 가스의 흐름을 개념적으로 도시한다. 도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 A-A'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시한다. 도 7의 (c)는 도 7의 (a)의 B-B'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시한다.
이 예에서는 노즐(420)의 하부 영역의 NH3 가스의 유량 및 분압이 노즐(420)의 상부 영역의 NH3 가스의 유량 및 분압과 비교하여 적어진다. 즉 상부 영역의 NH3 가스 공급량이 하부 영역의 그것보다 많아지고, 그에 따른 상부 영역의 NH3 가스의 분압이 하부 영역보다 높아지는 분압 균형을 만들 수 있다. 따라서 하부 영역에 위치하는 웨이퍼(200)에 형성되는 TiN층의 막 두께를 얇게, 상부 영역에 위치하는 웨이퍼(200)에 형성되는 TiN층의 막 두께를 두껍게 형성할 수 있다.
[도 7의 경우의 스텝(S12)의 조건예]
처리실 내 온도: 370℃ 내지 390℃
처리실 내 압력: 50Pa 내지 100Pa
NH3 가스 공급 유량: 7,500sccm 내지 10,000sccm
NH3 가스 조사 시간: 3초 내지 30초
도 6 및 도 7로부터 알 수 있듯이, 도 2의 노즐(420)을 이용하여 노즐(420)에 공급되는 처리 가스(NH3 가스)의 유량을 조정하는 것에 의해 노즐(420)의 각 가스 공급공(420a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되는 처리 가스의 분압 균형이 원하는 분압 균형의 값이 되도록 조정하는 것이 가능하다는 것을 의미한다. 이에 의해 처리실(201) 내에 적층된 웨이퍼(200) 사이의 TiN층의 막 두께의 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
이하에 실험예 1을 설명하지만, 본 발명은 이와 같은 실험예에 의해 한정되지 않는다.
<실험예 1>
도 8은 도 2의 노즐(420)을 처리실(201) 내에 설치한 상태에서 반응 가스인 NH3 가스의 유량을 변화시켜서 얻어진 성막 결과다. 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량은 4가지 조건(경우 1: 5.0slm, 경우 2: 6.5slm, 경우 3: 8.5slm, 경우 4: 10slm)으로 한다. 또한 노즐(420)에는 N2 가스를 공급하지 않는다(N2 가스의 유량: 0slm).
도 8의 성막 결과는 처리실(201) 내의 3개의 영역에 TiN층의 막 두께를 확인하는 모니터를 삽입하여 막 두께를 모니터한 것이다. 처리실(201) 내의 3개의 영역은 도 6의 (a) 및 도 7의 (a)에 도시되는 바와 같이 처리실(201)의 상측으로부터 TOP(T), CTR(C), BTM(B)로 한 것이다.
도 8에 도시되는 그래프에서 횡축은 처리실(201) 내의 3개의 영역(T, C, B)을 나타내고, 종축은 BTM(B)에 대응하는 웨이퍼(200)에 형성된 TiN층의 막 두께를 기준으로 하여 TOP(T) 및 CTR(C)에 대응하는 웨이퍼(200)에 형성된 TiN층의 막 두께의 비율을 나타낸다.
도 8로부터 알 수 있이, 경우 2(NH3 가스의 유량: 6.5slm)의 유량의 부근에서 각 영역(T, C, B)의 막 두께가 거의 균일해진다는 것을 알 수 있다. 경우 2보다 유량이 적은 경우 1에서는 TOP(T) 영역의 막 두께가 BTM(B) 영역의 막 두께보다 얇아진다. 경우 2보다 유량이 많은 경우 3, 경우 4에서는 TOP(T) 영역의 막 두께가 BTM(B) 영역의 막 두께보다 두꺼워진다. 즉 NH3 가스의 유량을 변화시키는 것에 의해 처리실(201) 내에 적층된 웨이퍼(200) 사이의 TiN층의 막 두께의 균형(면간 막 두께 균형)을 변화 또는 조정할 수 있다는 것을 알 수 있다. TOP(T) 영역의 막 두께를 BTM(B) 영역의 막 두께보다 얇게 형성하는 것도 가능하며, 반대로 TOP측의 막 두께를 BTM측의 막 두께보다 두껍게 형성하는 것도 가능하다.
본 실험예의 NH3 가스의 공급 유량 이외의 조건은 다음과 같다.
(실험예의 조건)
(스텝 10)
처리실 내 온도: 370℃ 내지 390℃
처리실 내 압력: 30Pa 내지 50Pa
TiCl4 가스 공급 유량: 100sccm 내지 200sccm
TiCl4 가스 조사 시간: 3초 내지 30초
(스텝 S12)
처리실 내 온도: 370℃ 내지 390℃
처리실 내 압력: 50Pa 내지 100Pa
NH3 가스 조사 시간: 3초 내지 30초
이상 설명한 제1 실시 형태에 따르면, 이하의 1개 또는 복수의 효과를 얻을 수 있다.
1) 도 2에 도시되는 바와 같은 복수의 가스 공급공(420a)의 공 지름이 상류측부터 하류측을 향해 넓어지는 개구 면적을 구비하는 노즐(420)을 이용하여 노즐(420)에 공급하는 반응 가스(NH3 가스)의 유량을 조정하는 것에 의해 처리실(201) 내의 반응 가스(NH3 가스)의 분압 균형을 조정하는 것이 가능해진다.
2) 상기 1)에 의해 처리실 내에 적층된 복수의 기판에서 각 기판의 면간의 막 두께 균형을 조정하는 것이 가능해진다.
3) 상기 1)을 TiN층의 형성 공정에 이용한 경우, 반응 가스(NH3 가스)를 N2 가스로 희석하지 않고 처리실(201) 내에 공급하므로 TiN층의 성막 레이트를 향상시키는 것이 가능하다.
<제1 실시 형태의 변형예 1>
전술한 제1 실시 형태에서는 스텝(S12)에서 노즐(420)로부터 NH3 가스를 N2 가스로 희석하지 않고 처리실(201)에 흘려 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량을 조정한 예를 제시했다. 제1 실시 형태의 변형예 1에서는 노즐(420)로부터 NH3 가스를 N2 가스로 희석하고, 동시에 처리실(201)에 공급하는 예를 제시한다. 이때 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량은 고정하고, 노즐(420)에 공급하는 N2 가스의 유량만 변화시킨다.
[제1 실시 형태의 변형예 1: NH3 가스 공급(스텝 S12)]
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 밸브(324)를 열고 가스 공급관(320) 내에 반응 가스로서 N 함유 가스인 NH3 가스를 흘린다. NH3 가스는 MFC(322)에 의해 유량 조정되어 노즐(420)의 가스 공급공(420a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스가 공급된다. 이때 동시에 밸브(524)를 열고 가스 공급관(520) 내에 N2 가스를 흘린다. 가스 공급관(520) 내를 흐른 N2 가스는 MFC(522)에 의해 유량 조정된다. N2 가스는 NH3 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 노즐(410) 내로의 NH3 가스의 침입을 방지하기 위해서 밸브(514)를 열고 가스 공급관(510) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 가스 공급관(310), 노즐(410)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
NH3 가스를 흘릴 때는 APC 밸브(243)를 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 예컨대 0.1Pa 내지 6,650Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(322)로 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은 예컨대 0.1slm 내지 20slm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(512, 522)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은 각각 예컨대 0.1slm 내지 30slm의 범위 내의 유량으로 한다. NH3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은 예컨대 0.01초 내지 30초의 범위 내의 시간으로 한다. 이때의 히터(207)의 온도는 TiCl4 가스 공급 스텝과 마찬가지의 온도로 설정한다.
[제1 실시 형태의 변형예 1: 스텝(S12)의 조건예]
처리실 내 온도: 370℃ 내지 390℃
처리실 내 압력: 50Pa 내지 100Pa
NH3 가스 공급 유량: 7,000sccm 내지 8,000sccm
NH3 가스 조사 시간: 3초 내지 30초
N2 가스 공급 유량: 30sccm 내지 30,000sccm
이하에 실험예 2를 설명하지만, 본 발명은 이러한 실험예에 한정되지 않는다.
<실험예 2>
도 9에서는 도 2의 노즐(420)을 처리실(201) 내에 설치한 상태에서 노즐(420)에 공급하는 반응 가스(NH3 가스)의 유량을 고정하고, 노즐(420)에 공급하는 N2 가스의 유량을 변화시켜서 얻어진 성막 결과다.
노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량은 7.5slm으로 하고, 노즐(420)에 공급하는 N2 가스의 유량은 4가지 조건(경우 1: 0slm, 경우 2: 2.5slm, 경우 3: 10slm, 경우 4: 20slm)으로 한다.
도 9의 성막 결과는 도 8과 마찬가지로 처리실(201) 내의 3개의 영역에 TiN층의 막 두께를 확인하는 모니터를 삽입하여 막 두께를 모니터한 것이다. 처리실(201) 내의 3개의 영역은 도 6의 (a) 및 도 7의 (a)에 도시되는 바와 같이 처리실(201)의 상측으로부터 TOP(T), CTR(C), BTM(B)로 한 것이다.
도 9에 도시되는 그래프에서 횡축은 처리실(201) 내의 3개의 영역(T, C, B)을 나타내고, 종축은 BTM(B)에 대응하는 웨이퍼(200)에 형성된 TiN층의 막 두께를 기준으로 하여 TOP(T) 및 CTR(C)에 대응하는 웨이퍼(200)에 형성된 TiN층의 막 두께의 비율을 나타낸다.
도 9로부터 알 수 있듯이, 경우 2(N2 가스의 유량: 2.5slm)의 유량의 부근에서 각 영역(T, C, B)의 막 두께가 거의 균일해진다는 것을 알 수 있다. 경우 2보다 유량이 적은 경우 1에서는 TOP(T) 영역의 막 두께가 BTM(B) 영역의 막 두께보다 얇아진다. 경우 2보다 유량이 많은 경우 3, 4에서는 TOP(T) 영역의 막 두께가 BTM(B) 영역의 막 두께보다 두꺼워진다. 즉 N2 가스의 유량을 변화시키는 것에 의해 처리실(201) 내에 적층된 웨이퍼(200) 사이의 TiN층의 막 두께의 균형(면간 막 두께 균형)을 변화 또는 조정할 수 있다는 것 알 수 있다. TOP(T) 영역의 막 두께를 BTM(B) 영역의 막 두께보다 얇게 형성하는 것도 가능하며, 반대로 TOP측의 막 두께를 BTM측의 막 두께보다 두껍게 형성하는 것도 가능하다.
제1 실시 형태의 변형예 1의 스텝(S12)에서 노즐(420)로의 NH3 가스의 유량은 고정 또는 거의 일정하게 하고, 노즐(420)로의 N2 가스의 유량만 변화시킨다.
이와 같이 해도 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻는 것이 가능하다.
<제1 실시 형태의 변형예 2>
제1 실시 형태의 변형예 1에서는 노즐(420)로부터 NH3 가스를 N2 가스로 희석하여 NH3 가스와 N2 가스를 동시에 처리실(201)에 공급할 때 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량은 고정하고, 노즐(420)에 공급하는 N2 가스의 유량만 변화시키는 예를 제시했다. 제1 실시 형태의 변형예 2는 노즐(420)로부터 NH3 가스를 N2 가스로 희석하고, NH3 가스와 N2 가스를 동시에 처리실(201)에 공급할 때 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량 및 N2 가스의 유량의 양방을 조정 또는 변화시킨다.
NH3 가스의 유량 및 N2 가스의 유량의 양방을 변화시키는 것에 의해 처리실(201) 내의 반응 가스(NH3 가스)의 분압 균형을 미세조정(微調整)하는 것이 가능해진다.
<제2 실시 형태>
제2 실시 형태는 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량을 고정으로 하고, 노즐(410)로부터 처리실(201)에 공급하는 역류 방지용 N2 가스의 유량을 조정 또는 변화시킨다. 이 경우, 제1 실시 형태와 같이 노즐(420)로부터 NH3 가스를 N2 가스로 희석하지 않고 처리실(201)에 공급하는 경우, 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량만 고정한다. 또한 제1 실시 형태의 변형예 1과 같이 노즐(420)로부터 NH3 가스를 N2 가스로 희석하고, 동시에 처리실(201)에 공급하는 경우 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량과 희석용 N2 가스의 유량의 양방을 고정한다. 이 경우 노즐(410)의 가스 공급공(410a)의 구성은 도 2에서 설명된 노즐(420)의 가스 공급공(420a)의 구성과 마찬가지의 구성을 포함한다.
[제2 실시 형태: NH3 가스 공급(스텝 12)]
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 밸브(324)를 열고 가스 공급관(320) 내에 반응 가스로서 N 함유 가스인 NH3 가스를 흘린다. NH3 가스는 MFC(322)에 의해 유량 조정되어 노즐(420)의 가스 공급공(420a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스가 공급된다.
이때 동시에 밸브(524)를 열고 가스 공급관(520) 내에 N2 가스를 흘린다. 가스 공급관(520) 내를 흐른 N2 가스는 MFC(522)에 의해 유량 조정된다. N2 가스는 NH3 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또는 밸브(524)를 닫은 상태로서 NH3 가스만 처리실(201) 내에 공급한다.
또한 이때 노즐(410) 내로의 NH3 가스의 침입을 방지하기 위해서 밸브(514)를 열고 가스 공급관(510) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 가스 공급관(310), 노즐(410)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
NH3 가스를 흘릴 때는 APC 밸브(243)를 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 예컨대 0.1Pa 내지 6,650Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(322)로 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은 예컨대 0.1slm 내지 20slm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(512, 522)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은 각각 예컨대 0.1slm 내지 30slm의 범위 내의 유량으로 한다. NH3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은 예컨대 0.01초 내지 30초의 범위 내의 시간으로 한다. 이때의 히터(207)의 온도는 TiCl4 가스 공급 스텝과 마찬가지의 온도로 설정한다.
여기서 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량을 고정하고, 노즐(410)로부터 처리실(201)에 공급하는 역류 방지용 N2 가스의 유량을 조정한다. 노즐(420)로부터 NH3 가스를 N2 가스로 희석하고, 동시에 처리실(201)에 공급하는 경우 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량과 희석용 N2 가스의 유량의 양방을 고정한다.
다음으로 전술한 제2 실시 형태의 스텝(S12)에서 노즐(410)에 공급되는 N2 가스의 유량의 조정과 그 효과를 도 10 및 도 11을 이용하여 설명한다.
도 10 및 도 11에서 노즐(420)로부터 NH3 가스가 처리실(201) 내에 공급되고, 노즐(410)로부터 N2 가스가 처리실(201) 내에 공급되는 경우다. 노즐(410)의 가스 공급공(410a)의 구성은 도 2에서 설명된 노즐(420)의 가스 공급공(420a)의 구성과 마찬가지의 구성을 포함한다. 또한 도 10 및 도 11에서 화살표의 방향은 가스가 흐르는 방향을 나타내고, 화살표의 길이는 가스의 분압을 나타내고, 화살표의 굵기는 가스의 유량을 나타낸다. 다른 구성은 도 1과 마찬가지이며 설명을 생략한다.
도 10의 (a)는 노즐(410)로의 N2 가스의 유량을 비교적 소량으로 한 경우의 처리실(201)의 가스의 흐름을 개념적으로 도시한다. 도 10의 (b)는 도 19a의 A-A'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시한다. 도 10의 (c)는 도 10의 (a)의 B-B'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시한다.
이 예에서는 노즐(410)의 하부 영역의 N2 가스의 유량 및 분압이 노즐(410)의 상부 영역의 N2 가스의 유량 및 분압과 비교하여 커진다. 즉 상부 영역의 NH3 가스 공급량이 하부 영역의 그것보다 많아지고, 그에 따른 상부 영역의 NH3 가스의 분압이 하부 영역보다 높아지는 분압 균형을 만들 수 있다. 따라서 하부 영역에 위치하는 웨이퍼(200)에 형성되는 TiN층의 막 두께를 얇게, 상부 영역에 위치하는 웨이퍼(200)에 형성되는 TiN층의 막 두께를 두껍게 형성할 수 있다.
도 11의 (a)는 노즐(410)로의 N2 가스의 유량을 비교적 다량으로 한 경우의 처리실(201)의 가스의 흐름을 개념적으로 도시한다. 도 11의 (b)는 도 11의 (a)의 A-A'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시한다. 도 11의 (c)는 도 11의 (a)의 B-B'에 따른 횡단면도에서의 가스의 흐름을 개념적으로 도시한다.
이 예에서는 노즐(410)의 하부 영역의 N2 가스의 유량 및 분압이 노즐(410)의 상부 영역의 N2 가스의 유량 및 분압과 비교하여 작아진다. 즉 하부 영역의 NH3 가스의 공급량이 상부 영역의 그것보다 많아지고, 그에 따른 하부 영역의 NH3 가스의 분압이 상부 영역보다 높아지는 분압 균형을 만들 수 있다. 따라서 상부 영역에 위치하는 웨이퍼(200)에 형성되는 TiN층의 막 두께를 얇게, 하부 영역에 위치하는 웨이퍼(200)에 형성되는 TiN층의 막 두께를 두껍게 형성할 수 있다.
도 10 및 도 11로부터 알 수 있듯이, 도 2의 노즐(420)의 가스 공급공(420a)의 구성과 마찬가지의 구성의 노즐(410)의 가스 공급공(410a)을 이용하여, 노즐(420)에 공급되는 처리 가스(NH3 가스)의 유량을 고정 또는 일정하게 하고 노즐(410)에 공급하는 N2 가스의 유량을 조정하는 것에 의해서, 처리실(201) 내에서의 처리 가스의 분압 균형이 원하는 분압 균형의 값이 되도록 조정하는 것이 가능하다는 것을 의미한다. 이에 의해 처리실(201) 내에 적층된 웨이퍼(200) 사이의 TiN층의 막 두께의 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 웨이퍼(200) 근방에서의 N2 가스의 분위기 농도도 조정 가능하다.
제2 실시 형태에 따르면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
1) 처리실(201) 내에서의 처리 가스(NH3 가스)의 분압 균형에서 하부 영역의 NH3 가스의 분압이 상부 영역보다 높아지는 분압 균형을 용이하게 만드는 것이 가능하다.
2) N2 가스는 그 비용이 저렴하기 때문에 TiN층의 제조비, 또는 TiN층을 포함하는 반도체 장치(반도체 칩)의 비용도 저감하는 것이 가능하다.
3) 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량을 변화시키면 처리실(201) 내에서의 NH3의 농도에 영향을 미치지만, 노즐(410)로부터 흘리는 역류 방지용 N2 가스의 유량을 조정 또는 변화시키는 경우에는 경우는 처리실(201) 내에서의 NH3의 농도의 영향이 낮기 때문에 프로세스 레시피를 편성하기 쉽다.
<제3 실시 형태>
제3 실시 형태는 제1 실시 형태와 제2 실시 형태를 조합한 것이다.
즉 제3 실시 형태에서는 스텝(S12)에서 노즐(420)로부터 NH3 가스를 처리실(201)에 공급할 때 동시에 노즐(410)로부터 역류 방지용 N2 가스를 처리실(201)에 공급하지만, 이때 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량 및 노즐(410)에 공급하는 역류 방지용 N2 가스의 유량의 양방을 조정 또는 변화시킨다. 노즐(410)의 가스 공급공(410a)의 구성은 도 2에서 설명된 노즐(420)의 가스 공급공(420a)의 구성과 마찬가지의 구성을 포함한다.
이와 같이 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량 및 노즐(410)에 공급하는 역류 방지용 N2 가스의 유량의 양방을 조정하는 것에 의해 처리실(201)에서의 NH3 가스의 분압 균형을 보다 미세하게 조정하는 것이 가능하다. 또한 웨이퍼(200)근방에서의 N2 가스의 분위기 농도도 조정 가능하다.
<제3 실시 형태의 변형예 1>
제3 실시 형태의 변형예 1에서는 제1 실시 형태의 변형예 1과 같이 노즐(420)로부터 NH3 가스를 N2 가스로 희석해서 처리실(201)에 공급할 때 동시에 노즐(410)로부터 역류 방지용 N2 가스를 처리실(201)에 공급하지만, 이때 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량은 고정하고, 노즐(420)에 공급하는 희석용 N2 가스의 유량과 노즐(410)에 공급하는 역류 방지용 N2 가스의 유량의 양방을 조정 또는 변화시킨다. 노즐(410)의 가스 공급공(410a)의 구성은 도 2에서 설명된 노즐(420)의 가스 공급공(420a)의 구성과 마찬가지의 구성을 포함한다.
이와 같이 노즐(420)에 공급하는 희석용 N2 가스의 유량 및 노즐(410)에 공급하는 역류 방지용 N2 가스의 유량의 양방을 조정하는 것에 의해 처리실(201)에서의 NH3 가스의 분압 균형을 보다 미세하게 조정하는 것이 가능하다.
<제3 실시 형태의 변형예 2>
제3 실시 형태의 변형예 2에서는 제3 실시 형태의 변형예 1에서 고정으로 한 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량도 조정 또는 변화시킨다. 즉 노즐(420)로부터 NH3 가스를 N2 가스로 희석해서 처리실(201)에 공급할 때 동시에 노즐(410)로부터 역류 방지용 N2 가스를 처리실(201)에 공급하지만, 이때 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량, 노즐(420)에 공급하는 희석용 N2 가스의 유량 및 노즐(410)에 공급하는 역류 방지용 N2 가스의 유량을 모두 조정 또는 변화시킨다. 노즐(410)의 가스 공급공(410a)의 구성은 도 2에서 설명된 노즐(420)의 가스 공급공(420a)의 구성과 마찬가지의 구성을 포함한다.
이와 같이 노즐(420)에 공급하는 NH3 가스의 유량, 노즐(420)에 공급하는 희석용 N2 가스의 유량 및 노즐(410)에 공급하는 역류 방지용 N2 가스의 유량을 모두 조정하는 것에 의해 처리실(201)에서의 NH3 가스의 분압 균형을 보다 미세하게 조정하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시 형태 및 변형예에서는[NH3 가스 공급(스텝 S12)]에서의 NH3 가스, 희석용 N2 가스, 역류 방지용 N2 가스의 유량의 조정에 대해 설명했지만, [TiCl4 가스 공급(스텝 S10)]에서의 TiCl4 가스, 희석용 N2 가스, 역류 방지용 N2 가스의 유량의 조정에도 적용 가능하다.
본 발명의 실시 형태 및 변형예를 설명했지만, 본 발명은 종형 성막 장치로 형성 또는 사용되는 모든 막종, 가스종에 적용 가능하다.
이상, 본 발명의 다양한 전형적인 실시 형태 및 실시예를 설명했지만 본 발명은 그러한 실시 형태 및 실시예에 한정되지 않고, 적절히 조합하여 이용할 수도 있다.
10: 기판 처리 장치 121: 컨트롤러
200: 웨이퍼(기판) 201: 처리실
410: 노즐(제1 노즐) 420: 노즐(제2 노즐)

Claims (14)

  1. 복수의 기판이 적층되어 수용된 처리실 내에 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 입설(立設)된 제1 노즐로부터 상기 복수의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정; 및
    상기 처리실 내에 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 입설되고 상류측부터 하류측을 향하여 넓어지는 개구(開口) 면적을 가지는 개구부를 구비하는 제2 노즐로부터 상기 복수의 기판에 대하여 반응 가스를 공급하되, 상기 반응 가스의 분압 균형을 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 원하는 값이 되도록 조정하면서 상기 반응 가스를 공급하는 공정;
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는, 불활성 가스와 동시에 상기 제2 노즐로부터 상기 반응 가스를 공급하되, 상기 제2 노즐로부터 공급하는 상기 불활성 가스의 유량을 원하는 상기 반응 가스의 분압 균형에 따라 설정하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 반응 가스의 유량을 원하는 상기 반응 가스의 분압 균형에 따라 설정하는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스를 공급하는 공정에서는, 상류측부터 하류측을 향하여 넓어지는 개구 면적을 가지는 개구부를 구비하는 상기 제1 노즐로부터 상기 복수의 기판에 대하여 상기 원료 가스를 공급하고,
    상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 제2 노즐로부터 상기 반응 가스를 공급하는 것과 함께 상기 제1 노즐로부터 불활성 가스를 공급하되, 상기 제2 노즐로부터 공급하는 상기 불활성 가스의 유량을 원하는 상기 반응 가스의 분압 균형에 따라 설정하는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스를 공급하는 공정에서는, 상류측부터 하류측을 향하여 넓어지는 개구 면적을 가지는 개구부를 구비하는 상기 제1 노즐로부터 상기 복수의 기판에 대하여 상기 원료 가스를 공급하고,
    상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 제2 노즐로부터 상기 반응 가스를 공급하는 것과 함께 상기 제1 노즐로부터 불활성 가스를 공급하되, 상기 제1 노즐로부터 공급하는 상기 불활성 가스의 유량을 원하는 상기 반응 가스의 분압 균형에 따라 설정하는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스를 공급하는 공정에서는, 상류측부터 하류측을 향하여 넓어지는 개구 면적을 가지는 개구부를 구비하는 상기 제1 노즐로부터 상기 복수의 기판에 대하여 상기 원료 가스를 공급하고,
    상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 제2 노즐로부터 상기 반응 가스를 공급하는 것과 함께 상기 제1 노즐로부터 불활성 가스를 공급하되, 상기 제1 노즐로부터 공급하는 상기 불활성 가스의 유량 및 상기 제2 노즐로부터 공급하는 상기 불활성 가스의 유량을 원하는 상기 반응 가스의 분압 균형에 따라 각각 설정하는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스를 공급하는 공정에서는, 상류측부터 하류측을 향하여 넓어지는 개구 면적을 가지는 개구부를 구비하는 상기 제1 노즐로부터 상기 복수의 기판에 대하여 상기 원료 가스를 공급하고,
    상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 제2 노즐로부터 상기 반응 가스를 공급하는 것과 함께 상기 제1 노즐로부터 불활성 가스를 공급하되, 상기 반응 가스의 유량을 원하는 상기 반응 가스의 분압 균형에 따라 설정하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스를 공급하는 공정에서는, 상류측부터 하류측을 향하여 넓어지는 개구 면적을 가지는 개구부를 구비하는 상기 제1 노즐로부터 상기 복수의 기판에 대하여 상기 원료 가스를 공급하고,
    상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 제2 노즐로부터 상기 반응 가스를 공급하는 것과 함께 상기 제1 노즐로부터 불활성 가스를 공급하되, 상기 제1 노즐로부터 공급하는 상기 불활성 가스의 유량, 상기 제2 노즐로부터 공급하는 상기 불활성 가스의 유량 및 상기 반응 가스의 유량을 원하는 상기 반응 가스의 분압 균형에 따라 각각 설정하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 기판 처리 장치의 처리실 내에 적층되고 수용된 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 입설된 제1 노즐로부터 상기 복수의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 순서; 및
    상기 처리실 내에 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 입설되고 상류측부터 하류측을 향하여 넓어지는 개구 면적을 가지는 개구부를 구비하는 제2 노즐로부터 상기 복수의 기판에 대하여 반응 가스를 공급하되, 상기 반응 가스의 분압 균형을 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 원하는 값이 되도록 조정하면서 상기 반응 가스를 공급하는 순서;
    를 순서를 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반응 가스를 공급하는 순서에서는, 불활성 가스와 동시에 상기 제2 노즐로부터 상기 반응 가스를 공급하되, 상기 제2 노즐로부터 공급하는 상기 불활성 가스의 유량을 원하는 상기 반응 가스의 분압 균형에 따라 설정하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 반응 가스를 공급하는 순서에서는, 상기 반응 가스의 유량을 원하는 상기 반응 가스의 분압 균형에 따라 설정하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  12. 복수의 기판을 적층하여 수용하는 처리실;
    상기 처리실 내에 원료 가스 및 반응 가스를 공급하는 가스 공급계로서, 상기 처리실 내에 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 입설되고 상기 복수의 기판에 대하여 상기 원료 가스를 공급하는 제1 노즐과, 상기 처리실 내에 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 입설되고 상류측부터 하류측을 향하여 넓어지는 개구 면적을 가지는 개구부를 구비하고 상기 복수의 기판에 대하여 상기 반응 가스를 공급하는 제2 노즐을 포함하는 가스 공급계; 및
    상기 가스 공급계를 제어하여 상기 처리실 내에 수용된 상기 복수의 기판에 대해 상기 제1 노즐로부터 상기 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 제2 노즐로부터 상기 반응 가스를 공급하되 상기 반응 가스의 분압 균형을 상기 복수의 기판의 적층 방향을 따라 원하는 값이 되도록 조정하면서 상기 반응 가스를 공급하는 처리를 수행하도록 구성되는 제어부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반응 가스를 공급하는 처리에서는, 불활성 가스와 동시에 상기 제2 노즐로부터 상기 반응 가스를 공급하되, 상기 제2 노즐로부터 공급하는 상기 불활성 가스의 유량을 원하는 상기 반응 가스의 분압 균형에 따라 설정하는 기판 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 반응 가스를 공급하는 처리에서는, 상기 반응 가스의 유량을 원하는 상기 반응 가스의 분압 균형에 따라 설정하는 기판 처리 장치.
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