KR20210129167A - 기판 처리 장치, 반응 용기, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

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

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KR20210129167A
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가즈키 노노무라
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

기판을 지지하는 기판 지지 영역을 갖는 기판 지지구와 기판 지지 영역의 하부에 마련된 단열부가 삽입되는 반응 용기이며, 반응 용기의 내벽의 기판 지지 영역과 대향하는 부분보다도 하측에 반응 용기의 내측을 향해서 돌출되는 돌출부의 단부가 배치되는 반응 용기와, 기판에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부를 갖는다.

Description

기판 처리 장치, 반응 용기, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체
본 개시는, 기판 처리 장치, 반응 용기, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 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 제2018-166142호 공보
반도체 디바이스의 제조 공정의 일 공정을 행하는 기판 처리 장치에서는, 제조 스루풋을 향상시킬 것이 요구되고 있다.
본 개시의 목적은, 기판 처리 장치의 제조 스루풋을 향상시키는 기술을 제공하는 데 있다.
본 개시의 일 양태에 의하면, 기판을 지지하는 기판 지지 영역을 갖는 기판 지지구와 상기 기판 지지 영역의 하부에 마련된 단열부가 삽입되는 반응 용기이며, 상기 반응 용기의 내벽의 상기 기판 지지 영역과 대향하는 부분보다도 하측에 상기 반응 용기의 내측을 향해서 돌출부의 단부가 배치되는 반응 용기와, 상기 기판에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부를 갖는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 기판 처리 장치의 제조 스루풋을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 가스 공급 계통의 개략 구성도이다.
도 4의 (a)는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도로 나타내는 도면이며, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 B-B선 단면도이다.
도 5의 (a)는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 변형예의 개략 구성도이며, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 B-B선 단면도이다.
도 6의 (a)는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 다른 변형예의 개략 구성도이며, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 B-B선 단면도이다.
도 7의 (a)는 도 4의 (a) 중에 일점쇄선으로 나타내는 영역(Z)의 확대 개략도이며, 도 7의 (b)는 도 5의 (a) 중에 일점쇄선으로 나타내는 영역(Z)의 확대 개략도이며, 도 7의 (c)는 도 6의 (a) 중에 일점쇄선으로 나타내는 영역(Z)의 확대 개략도이다.
도 8의 (a)는 가스 유로의 변형예를 도시하는 도면이며, 도 8의 (b)는 가스 유로의 다른 변형예를 도시하는 도면이며, 도 8의 (c)는 가스 유로의 다른 변형예를 도시하는 도면이며, 도 8의 (d)는 가스 유로의 다른 변형예를 도시하는 도면이며, 도 8의 (e)는 가스 유로의 다른 변형예를 도시하는 도면이며, 도 8의 (f)는 가스 유로의 다른 변형예를 도시하는 도면이다.
도 9의 (a)는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 다른 변형예의 개략 구성도이며, 도 9의 (b)는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 다른 변형예의 개략 구성도이다.
도 10은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 다른 변형예의 개략 구성도이다.
도 11은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 다른 변형예의 개략 구성도이다.
도 12는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 다른 변형예의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 횡단면으로 나타내는 도면이다.
도 13은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 나타내는 도면이다.
도 14는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 동작을 나타내는 흐름도의 일례이다.
도 15는 본 개시의 일 양태에서의 성막 시퀀스의 일례를 도시하는 도면이다.
도 16은 저온 영역에의 Gas 유입량의 시뮬레이션 결과의 일례를 도시하는 도면이다.
이하, 본 개시의 일 양태에 대해서, 도 1 내지 도 3, 도 4의 (a), 도 4의 (b), 도 7의 (a) 및 도 13을 참조하면서 설명한다. 기판 처리 장치(10)는, 반도체 장치의 제조 공정에서 사용되는 장치의 일례로서 구성되어 있다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(10)는, 가열 수단(가열 기구, 가열계)으로서의 히터(207)가 마련된 처리로(202)를 구비한다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보유 지지판으로서의 히터 베이스(도시하지 않음)에 지지됨으로써 수직으로 거치되어 있다. 히터(207)는, 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원형으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관이 배치되어 있다. 반응관은, 이너 튜브(내통, 내부관)(204)와, 이너 튜브(204)를 동심원형으로 둘러싸는 아우터 튜브(외통, 외부관)(203)를 구비한 2중관 구성을 갖고 있다. 이너 튜브(204) 및 아우터 튜브(203)는 각각, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료에 의해 구성되고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다.
이너 튜브(204)의 통 중공부(반응 용기의 내측)에는, 기판으로서의 웨이퍼(200)에 대한 처리가 행하여지는 처리실(201)이 형성된다. 처리실(201)은, 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내의 일단측(하방측)으로부터 타단측(상방측)을 향해서 배열시킨 상태에서 수용 가능하게 구성되어 있다. 처리실(201) 내는, 복수의 영역으로 나누어서 생각할 수 있다. 본 양태에서는, 처리실(201) 내에서 복수매의 웨이퍼(200)가 배열되는 영역을, 기판 배열 영역(웨이퍼 배열 영역)이라고도 칭한다. 웨이퍼 배열 영역을, 기판 처리 영역(T2)(웨이퍼 처리 영역), 기판 보유 지지 영역(웨이퍼 보유 지지 영역)이라고도 칭한다. 웨이퍼 배열 영역은, 히터(207)에 의해 온도가 균일하게 유지되는 영역이므로, 본 개시에서는, 웨이퍼 배열 영역을 균열 영역(T1)이라고도 칭한다. 또한, 처리실(201) 내에서, 웨이퍼 배열 영역을 포함하는 영역이며 히터(207)에 의해 둘러싸이는 영역, 즉, 처리실(201) 내에서의 비교적 온도가 높은 영역을, 고온 영역이라고도 칭한다. 또한, 처리실(201) 내에서, 웨이퍼 배열 영역을 포함하지 않는 영역이며 히터(207)에 의해 둘러싸이지 않은 영역(후술하는 단열부(218) 주변의 영역), 즉, 처리실(201) 내에서의 비교적 온도가 낮은 영역을, 저온 영역이라고도 칭한다. 구체적으로는, 저온 영역은, 단열부(218)의 상면보다도 하방측의 처리실(201) 내의 영역이다. 또한, 처리실(201) 내에서 웨이퍼(200)가 배열되는 방향을, 기판 배열 방향(웨이퍼 배열 방향)이라고도 칭한다.
아우터 튜브(203)의 하방에는, 아우터 튜브(203)와 동심원형으로 매니폴드(인렛 플랜지)(209)가 배치되어 있다. 이너 튜브(204) 및 아우터 튜브(203)는 각각, 매니폴드(209)에 의해 하방으로부터 지지되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 매니폴드(209)의 내벽에는, SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 매니폴드(209)의 직경 방향 내측을 향해서 연장 돌출된 환형의 플랜지부(209a)가 마련되어 있다. 이너 튜브(204)의 하단은, 플랜지부(209a)의 상면에 맞닿아 있다. 아우터 튜브(203)의 하단은, 매니폴드(209)의 상단에 맞닿아 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 매니폴드(209)와 아우터 튜브(203)의 사이에는, 시일 부재로서의 O링(220a)이 마련되어 있다. 매니폴드(209)가 히터 베이스에 지지됨으로써, 아우터 튜브(203)는 수직으로 거치된 상태로 된다. 주로, 아우터 튜브(203)와, 이너 튜브(204)와, 매니폴드(209)에 의해 반응 용기가 구성된다.
이너 튜브(204)의 통 중공부에는, 예비실(노즐 수용실)(201a)이 형성되어 있다. 예비실(201a)은, 이너 튜브(204)의 측벽으로부터 이너 튜브(204)의 직경 방향 외향으로 돌출되어, 수직 방향을 따라 연장되는 채널 형상(홈 형상)으로 형성되어 있다. 예비실(201a)의 내벽은, 처리실(201)의 내벽의 일부를 구성하고 있다. 또한, 평면으로 보아, 예비실(201a)과 처리실(201)은, 이너 튜브(204)에 마련된 개구(201b)를 통해서 서로 연통되어 있다고도 할 수 있다. 개구(201b)는, 슬릿형의 관통 구멍으로서 구성되어 있다.
예비실(201a) 내에는, 가스 공급부로서의 노즐(410, 420)이 각각 수용되어 있다. 노즐(410, 420)은 각각이, 예를 들어 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되고, 각각이 L자형의 롱 노즐로서 구성되어 있다. 노즐(410, 420)의 수평부는 매니폴드(209)의 측벽 및 이너 튜브(204)의 측벽 하부를 관통하도록 마련되어 있다. 노즐(410, 420)의 수직부는, 예비실(201a)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼 배열 방향 상방을 향해서 직립되도록 각각 마련되어 있다. 즉, 도 2에 도시하는 바와 같이, 노즐(410, 420)은, 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 마련되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 노즐(410, 420)은, 그것들의 상단부의 높이 위치가 후술하는 보트(217)의 천장 부근의 높이 위치까지 달하도록 마련되어 있다. 본 개시에서는, 노즐(410, 420)을 각각, 제1 노즐, 제2 노즐이라고도 칭한다.
노즐(410, 420)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(개구부)(410a, 420a)이 각각 마련되어 있다. 노즐(410, 420)에서의 가스 공급 구멍(410a, 420a)은 각각, 웨이퍼(200)와 대향하는 위치에, 즉, 웨이퍼 배열 영역의 웨이퍼 배열 방향에서의 전역에 대응하도록, 노즐(410, 420)의 상부로부터 하부에 걸쳐 복수 마련되어 있다. 즉, 가스 공급 구멍(410a, 420a)은, 후술하는 보트(217)의 하부로부터 상부까지의 높이의 위치에 복수 마련되어 있어, 보트(217)에 수용된 모든 웨이퍼(200)에 가스를 분출하는 것이 가능하게 되어 있다.
가스 공급 구멍(410a, 420a)은, 각각이 처리실(201)의 중심을 향하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 분출하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 가스 공급 구멍(410a, 420a)은 각각 동일한 개구 면적을 갖고, 또한 동일한 개구 피치로 마련되어 있다. 단, 가스 공급 구멍(410a, 420a)은 이러한 양태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 가스 공급 구멍(410a, 420a)의 개구 면적을 상류측(이너 튜브(204)의 하부)으로부터 하류측(이너 튜브(204)의 상부)을 향해서 점점 크게 하거나, 가스 공급 구멍(410a, 420a)의 개구 피치를 상류측으로부터 하류측을 향해서 점점 작게 하거나 해도 된다. 이에 의해, 가스 공급 구멍(410a, 420a) 각각으로부터, 유량이 거의 동량인 가스를 분출시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 가스 공급 구멍(410a, 420a) 각각으로부터 공급되는 가스의 유량을 균일화하는 것이 가능하게 된다.
본 양태에서는, 원통형의 공간인 예비실(201a) 내에 배치한 노즐(410, 420)을 경유해서 가스를 반송하고 있다. 그리고, 노즐(410, 420)에 각각 개구된 가스 공급 구멍(410a, 420a)으로부터 처리실(201) 내에 가스를 분출시키고 있다. 그리고, 이너 튜브(204) 내에서의 가스의 주된 흐름을, 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉 수평 방향으로 하고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 각 웨이퍼(200)에 균일하게 가스를 공급하는 것이 가능하게 된다. 웨이퍼(200)의 표면 상을 흐른 가스는, 후술하는 배기 구멍(204a)의 방향을 향해서 흐른다. 단, 이 가스의 흐름의 방향은, 배기 구멍(204a)의 위치에 따라 적절히 특정되며, 수평 방향에 한한 것은 아니다.
노즐(410, 420)에는 가스 공급관(310, 320)이 접속되어 있다. 이와 같이, 이너 튜브(204)에는 2개의 노즐(410, 420)과, 2개의 가스 공급관(310, 320)이 각각 접속되어 있어, 처리실(201) 내에 복수 종류, 여기에서는 2종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
매니폴드(209)의 하방에는 가스 공급관(350)이 접속되어 있다. 가스 공급관(350)은, 매니폴드(209) 및 이너 튜브(204)의 측벽 하부를 관통하도록 마련되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 가스 공급관(310, 320, 350)에는, 가스류의 상류측부터 차례로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(312, 322, 352), 개폐 밸브인 밸브(314, 324, 354)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(310, 320)의 밸브(314, 324)보다도 하류측에는, 가스 공급관(510, 520)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(510, 520)에는, 가스류의 상류측부터 차례로 MFC(512, 522) 및 밸브(514, 524)가 각각 마련되어 있다.
가스 공급관(310)으로부터는, 처리 가스인 원료 가스로서, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막을 구성하는 주 원소(소정 원소, 금속 원소)로서의 알루미늄(Al)을 포함하는 가스, 즉, Al 함유 가스(금속 함유 가스, 금속 함유 원료 가스, Al 함유 원료 가스)를, MFC(312), 밸브(314), 노즐(410)을 통해서 처리실(201) 내의 웨이퍼 처리 영역에 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 원료 가스란, 기체 상태의 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 원료 등을 말한다. Al 함유 가스는, 성막 가스, 즉, Al 소스로서 작용한다. Al 함유 가스로서는, 예를 들어 Al과 탄소(C)를 포함하는 유기계 원료 가스를 사용할 수 있다. Al 함유 가스로서는, 예를 들어 트리메틸알루미늄(Al(CH3)3, 약칭: TMA) 가스를 사용할 수 있다. TMA 가스는, Al에 알킬기가 결합한 알킬알루미늄을 포함하는 유기계 원료 가스이다.
가스 공급관(320)으로부터는, 처리 가스인 반응 가스(리액턴트)로서 산소(O) 함유 가스를, MFC(322), 밸브(324), 노즐(420)을 통해서 처리실(201) 내의 웨이퍼 처리 영역에 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. O 함유 가스는, 성막 가스, 즉, O 소스(산화 가스, 산화제)로서 작용한다. O 함유 가스로서는, 예를 들어 오존(O3) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(510, 520)으로부터는, 불활성 가스로서 예를 들어 질소(N2) 가스를, 각각 MFC(512, 522), 밸브(514, 524), 노즐(410, 420)을 통해서 처리실(201) 내의 웨이퍼 처리 영역에 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. N2 가스는, 퍼지 가스, 희석 가스, 혹은 캐리어 가스로서 작용한다.
가스 공급관(350)으로부터는, 불활성 가스로서 N2 가스를, MFC(352), 밸브(354)를 통해서 처리실(201) 내의 저온 영역에 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용한다.
주로, 가스 공급관(310), MFC(312), 밸브(314)에 의해, 원료 가스 공급계(금속 함유 원료 가스 공급계)가 구성된다. 노즐(410)을 원료 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 주로, 가스 공급관(320), MFC(322), 밸브(324)에 의해, 반응 가스 공급계(산소 함유 가스 공급계)가 구성된다. 노즐(420)을 원료 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 원료 가스 공급계 및 반응 가스 공급계를 통합해서 처리 가스 공급계(가스 공급계)라고 생각해도 된다. 또한, 원료 가스 공급계 또는 반응 가스 공급계의 적어도 어느 것을 처리 가스 공급부로서 생각해도 된다. 주로, 가스 공급관(510, 520), MFC(512, 522), 밸브(514, 524)에 의해, 제1 불활성 가스 공급계(퍼지 가스 공급계, 희석 가스 공급계, 캐리어 가스 공급계)가 구성된다. 주로, 가스 공급관(350), MFC(352), 밸브(354)에 의해, 제2 불활성 가스 공급계(퍼지 가스 공급계)가 구성된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 이너 튜브(204)의 측벽에는, 예를 들어 슬릿형의 관통 구멍으로서 구성된 배기 구멍(배기 슬릿)(204a)이, 수직 방향으로 가늘고 길게 개설되어 있다. 배기 구멍(204a)은, 정면으로 보아 예를 들어 직사각형이며, 이너 튜브(204)의 측벽의 하부로부터 상부에 걸쳐, 웨이퍼 배열 영역의 웨이퍼 배열 방향에서의 전역에 대응하도록 마련되어 있다. 또한, 배기 구멍(204a)은, 슬릿형의 관통 구멍으로서 구성되는 경우에 한하지 않고, 복수개의 구멍에 의해 구성되어 있어도 된다. 처리실(201) 내와, 이너 튜브(204)와 아우터 튜브(203)의 사이의 원환형의 공간(간극)에 의해 구성되는 배기로(206)는, 배기 구멍(204a)을 통해서 연통되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 평면으로 보아, 예비실(201a)과 배기 구멍(204a)은, 처리실(201) 내에 수용된 웨이퍼(200)의 중심을 사이에 두고 대향하고 있다(180도 반대측의 위치에 있음). 또한, 노즐(410, 420)과 배기 구멍(204a)은, 처리실(201) 내에 수용된 웨이퍼(200)의 중심을 사이에 두고 대향하고 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 매니폴드(209)에는, 배기로(206)를 통해서 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 접속되어 있다. 배기관(231)에는, 배기로(206) 내, 즉, 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(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 있다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(243), 압력 센서(245)에 의해, 배기계 즉 배기 라인이 구성된다. 배기 구멍(204a), 배기로(206), 진공 펌프(246)를 배기계에 포함해서 생각해도 된다.
매니폴드(209)의 하단 개구는, 처리로(202)의 노구로서 구성되어 있고, 후술하는 보트 엘리베이터(115)에 의해 보트(217)가 상승되었을 때, O링(220b)을 통해서 덮개로서의 시일 캡(219)에 의해 기밀하게 밀봉된다. 시일 캡(219)은 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 원반형으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 하방에는, 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, 아우터 튜브(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)에 의해 지지된 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출(반송)하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성되어 있다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 복수매, 예를 들어 25 내지 200매의 웨이퍼(200)를 수평 자세이면서 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두고 배열시키도록 구성된 기판 지지 영역을 갖고 있다. 또한, 보트(217)는, 기판 지지 영역의 하부(하방)에 단열부(218)를 지지하는 단열부 지지 영역을 갖고 있다. 보트(217)의 기판 지지 영역에는, 웨이퍼(200)로서, 제품 웨이퍼, 더미 웨이퍼, 필 더미 웨이퍼 등이 지지되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성된다. 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 보트(217)의 단열부 지지 영역에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 원통 형상의 부재로서 구성되는 단열부(218)로서의 단열 통(218a)이 마련되어 있다. 단열 통(218a)의 외경(직경)은 보트(217)의 외경(직경)보다도 크다. 즉, 평면으로 보아, 단열 통(218a)의 외주부는, 보트(217)(의 지주)로부터 직경 방향 외측으로(이너 튜브(204)의 내벽을 향해서) 비어져 나와 있다. 단열 통(218a)에 의해, 히터(207)로부터의 열이 시일 캡(219)측에 전해지기 어렵게 되어 있다. 단열 통(218a)은, 그 내부에 공간을 갖고 있어도 되고, 그 내부 공간에 히터(도시하지 않음)가 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 단열 통(218a)을 보온통이라고 칭할 수도 있다. 단열 통(218a)의 외경(직경)을 보트(217)의 외경(직경)보다도 크게 구성함으로써, 단열 통(218a)과 이너 튜브(204)의 내벽의 사이의 거리가 짧아져, 이너 튜브(204)의 내벽 중, 단열 통(218a)의 측면과 대향하는 부분에의 막의 부착을 억제시킬 수 있다.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 이너 튜브(204)의 내벽에는, 이너 튜브(204)의 직경 방향 내측을 향해서 돌출된 돌출부(500)로서의 플랜지부(500a)가 마련되어 있다. 플랜지부(500a)는, 보트(217)의 기판 지지 영역과 대향하는 부분보다도 하측에 마련되어 있다. 구체적으로는, 플랜지부(500a)는, 웨이퍼 배열 영역보다도 하방이며, 단열 통(218a)의 상면의 높이 위치보다도 상방의 위치에 마련되어 있다. 플랜지부(500a)는, 그 저면(하단 저면이라고도 칭함)의 내주부가 단열 통(218a)의 상면의 외주부(외측 상면이라고도 칭함)와 대향하도록 마련되어 있다. 즉, 플랜지부(500a)는, 평면으로 보아, 플랜지부(500a)의 저면의 내주부와 단열 통(218a)의 상면의 외주부가 겹치도록 구성되어 있다. 또한, 플랜지부(500a)는, 보트(217) 및 단열 통(218a)에 접촉하지 않도록 마련되어 있다. 또한, 플랜지부(500a)는, 이너 튜브(204)와 일체로 구성된 것이어도 되고, 별체로 구성된 것이어도 된다.
플랜지부(500a)를 마련함으로써, 플랜지부(500a)의 저면과 단열 통(218a)의 상면의 사이의 공간에 의해, 컨덕턴스가 작은(흐름 저항이 큰) 가스 유로(501)가 구성된다. 이에 의해, 웨이퍼 배열 영역에 공급된 처리 가스 중 저온 영역(예를 들어 단열 통(218a)의 측면(외주면)을 수평하게 둘러싸는 영역)에 침입하는 처리 가스의 양을 저감하는 것이 가능하게 된다. 즉, 저온 영역에의 처리 가스의 침입을 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 처리실(201) 내에 마련된 부재(「처리실(201) 내의 부재」라고도 칭함) 중 특히, 처리실(201) 내의 저온 영역에 마련된 부재(「저온 영역 내의 부재」라고도 칭함)의 표면, 예를 들어 이너 튜브(204)의 내벽의 하방 부분, 매니폴드(209)의 내벽, 시일 캡(219)의 상면, 회전축(255)의 측면, 단열 통(218a)의 상면 및 측면 등에, 박막이나 반응 부생성물 등이 퇴적(누적)되는, 즉, 부생성물이 부착되는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 가스 유로(501)를 구성함으로써, 가스 공급관(350)으로부터 저온 영역 내에 공급된 불활성 가스 중 웨이퍼 처리 영역에 확산(침입)하는 불활성 가스의 양을 저감하는 것도 가능하게 된다. 즉, 웨이퍼 처리 영역에의 불활성 가스의 확산을 억제하는 것도 가능하게 된다. 이에 의해, 후술하는 성막 처리에 있어서, 웨이퍼 배열 영역 중 웨이퍼 배열 방향에서의 하부측의 영역(Bottom존)에 배치된 웨이퍼(200)에 대하여 공급되는 처리 가스가, 웨이퍼 처리 영역에 확산한 불활성 가스에 의해 희석되어, 그 농도가, 웨이퍼 배열 영역 중 웨이퍼 배열 방향에서의 중앙부의 영역(Center존)이나 상부측의 영역(Top존)에 배치된 웨이퍼(200)에 대하여 공급되는 처리 가스의 농도보다도 낮아지는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 각 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 처리 가스의 농도를, 웨이퍼(200)간에서 균일화시키는 것이 용이하게 되어, 성막 처리의 웨이퍼간 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, Bottom존에 배치된 웨이퍼(200)에 대하여 공급되는 처리 가스의 농도가 낮아져(공급량이 부족하여), 이 웨이퍼(200) 상에 형성되는 박막의 면내 막 두께 균일성이 저하되는 것을 억제하는 것도 가능하게 된다. 또한, 본 개시에 있어서 「성막 처리의 균일성」이라는 문언을 사용하는 경우에는, 「성막 처리의 웨이퍼간 균일성」을 의미하는 경우, 「웨이퍼(200) 상에 형성되는 박막의 면내 막 두께 균일성」을 의미하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
플랜지부(500a)의 저면은, 단열 통(218a)의 상면과 평행해지도록 마련되어 있다. 이에 의해, 가스 유로(501)의 폭을 가능한 한 작게 하여, 가스 유로(501)의 컨덕턴스를 극히 작게(흐름 저항을 극히 크게) 하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 저온 영역에의 처리 가스의 침입, 웨이퍼 처리 영역에의 불활성 가스의 확산을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 플랜지부(500a)는, 저온 영역을 둘러싸는 둘레 방향으로 연속하도록 이너 튜브(204)의 내벽에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 플랜지부(500a)는, 이너 튜브(204)의 내벽의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 저온 영역에의 처리 가스의 침입을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다. 단, 개구(201b) 부근의 영역은, 노즐(410, 420)로부터 분출된 직후의 비교적 유속이 큰 가스가 통과하므로, 부생성물이 부착되기 어려운 영역이다. 또한, 예비실(201a) 내의 영역도 처리실(201) 내보다도 부생성물이 부착되기 어려운 영역이다. 이 때문에, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 개구(201b), 예비실(201a) 내에는, 플랜지부(500a)를 마련하지 않아도 된다.
본 개시에 있어서, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 플랜지부(500a)의 저면과 단열 통(218a)의 상면의 사이의 거리(X), 즉 가스 유로의 폭은, 예를 들어 0.01 내지 8mm, 바람직하게는 0.01 내지 5mm, 보다 바람직하게는 2mm로 할 수 있다.
또한, 거리(X)는, 보트(217)와 플랜지부(500a)의 내면(내측 단부면)의 사이의 거리(D1)보다도 짧게(거리(X)<거리(D1)) 할 수 있다. 이에 의해, 가스 유로(501)의 컨덕턴스를, 보트(217)와 플랜지부(500a)의 사이의 공간의 컨덕턴스보다도 작게 할 수 있어, 저온 영역에의 처리 가스의 침입을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다. 거리(D1)는, 보트(217)의 회전 시에 있어서의 보트(217)와 플랜지부(500a)의 접촉을 회피하는 관점에서, 예를 들어 5 내지 10mm, 바람직하게는 7mm로 할 수 있다.
또한, 거리(X)는, 플랜지부(500a)의 내면과 단열 통(218a)의 측면의 사이의 거리(Y)보다도 짧게(거리(X)<거리(Y)) 할 수 있다. 즉, 거리(Y)는 거리(X)보다도 길다. 이에 의해, 가스 유로(501)의 길이를 충분히 확보할 수 있어, 가스 유로(501)의 컨덕턴스를 극히 작게 하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 저온 영역에의 처리 가스의 침입을 더욱 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다. 거리(Y)는, 예를 들어 2 내지 15mm, 바람직하게는 4 내지 10m로 할 수 있다.
또한, 거리(X)는, 단열 통(218a)의 측면과 이너 튜브(204)의 내벽(플랜지부(500a)보다도 하측에 위치하는 이너 튜브(204)의 내벽)의 사이의 거리(D2)보다도 짧게(거리(X)<거리(D2)) 할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼 처리 영역에의 불활성 가스의 확산을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 성막 처리의 균일성을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 개시에 있어서, 거리(D2)는, 거리(D1)와 거의 동등하게(동등하게)(거리(D1)≒거리(D2)) 할 수 있다. 거리(D2)는, 거리(D1)와 마찬가지로, 보트(217)의 회전 시에 있어서의 단열 통(218a)과 이너 튜브(204)의 접촉을 회피하는 관점에서, 예를 들어 5 내지 10mm, 바람직하게는 7mm로 할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 이너 튜브(204) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에 대한 통전량을 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 된다. 온도 센서(263)는, 노즐(410, 420)과 마찬가지로 L자형으로 구성되어 있고, 이너 튜브(204)의 내벽을 따라 마련되어 있다.
도 13에 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 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통해서 CPU(121a)와 데이터 교환 가능하게 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), SSD(Solid State Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 반도체 장치의 제조 방법의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 반도체 장치의 제조 방법에서의 각 공정(각 스텝, 각 수순, 각 처리)을 컨트롤러(121)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 단순히 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피를, 단순히 레시피라고도 한다. 본 개시에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(312, 322, 352, 512, 522), 밸브(314, 324, 354, 514, 524), 압력 센서(245), APC 밸브(243), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115) 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(312, 322, 352, 512, 522)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(314, 324, 354, 514, 524)의 개폐 동작, APC 밸브(243)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(243)에 의한 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)에의 웨이퍼(200)의 수용 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는, 외부 기억 장치(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 외부 기억 장치(123)는, 예를 들어 HDD 등의 자기 디스크, CD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리 등의 반도체 메모리를 포함한다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 단순히 기록 매체라고도 한다. 본 개시에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 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) 기판 처리 공정(반도체 디바이스의 제조 공정)
상술한 기판 처리 장치(10)를 사용하여, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 웨이퍼(200) 상에 금속 산화막을 형성하는 기판 처리 시퀀스, 즉, 성막 시퀀스의 일례에 대해서, 도 14, 도 15를 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치(10)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 14, 도 15에 도시하는 성막 공정(성막 시퀀스)에서는,
처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스로서 TMA 가스를 공급하는 스텝(스텝 A)과,
처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 반응 가스로서 O3 가스를 공급하는 스텝(스텝 C)
을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수(n회, n은 1 이상의 정수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 금속 산화막으로서 Al 및 O를 포함하는 막(알루미늄 산화막(AlO막))을 형성하는 스텝을 행한다.
본 개시에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 개시에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 개시에서 「웨이퍼 상에 소정의 층을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면 상에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되어 있는 층 등의 위에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 개시에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 동의이다.
(기판 반입 공정: S301)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 도 1에 도시하는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 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 상태로 된다. 또한 이 상태에서, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 플랜지부(500a)의 저면(단부)과 단열 통(218a)의 상면이 근접하여, 플랜지부(500a)의 저면과 단열 통(218a)의 상면의 사이의 공간에 의해, 컨덕턴스가 작은 가스 유로(501)가 구성된 상태로 된다.
(분위기 조정 공정: S302)
처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)으로 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(243)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 처리 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)에 대한 통전 정도가 피드백 제어된다(온도 조정). 또한, 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 처리실(201) 내의 배기, 웨이퍼(200)의 가열 및 회전은 모두, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다. 이때, 밸브(354)를 개방하여, 가스 공급관(350) 내에 N2 가스를 흘려도 된다. N2 가스는, MFC(352)에 의해 유량 조정되어, 처리실(201) 내의 저온 영역(예를 들어 단열 통(218a)의 저면보다도 하방의 영역)에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배출된다. 이때의 N2 가스의 유량은, 예를 들어 0.1 내지 2slm, 바람직하게는 0.3 내지 0.5slm의 범위 내의 유량으로 할 수 있다.
(성막 공정: S300)
그 후, 다음의 4개의 스텝, 즉 스텝 A 내지 스텝 D를 순차 실시한다.
[제1 공정: S303(스텝 A)]
이 스텝에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 TMA 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(314)를 개방하여, 가스 공급관(310) 내에 TMA 가스를 흘린다. TMA 가스는, MFC(312)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급 구멍(410a)으로부터 처리실(201) 내의 웨이퍼 처리 영역에 공급된다. TMA 가스는, 배기 구멍(204a)을 통해서 배기로(206) 내에 흘러, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 TMA 가스가 공급된다(TMA 가스 공급). 이때, 밸브(514)를 개방하여, 가스 공급관(510) 내에 N2 가스를 흘려도 된다. 가스 공급관(510) 내를 흐른 N2 가스는, MFC(512)에 의해 유량 조정되어, TMA 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배출된다. 이때, 노즐(420) 내에의 TMA 가스의 침입을 방지(역류를 방지)하기 위해서, 밸브(524)를 개방하여, 가스 공급관(520) 내에 N2 가스를 흘려도 된다. N2 가스는, MFC(522)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급관(320), 노즐(420)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배출된다.
이때, 밸브(354)를 개방하여, 가스 공급관(350) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, MFC(352)에 의해 유량 조정되어, 처리실(201) 내의 저온 영역에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배출된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
처리 압력: 1 내지 1000Pa, 바람직하게는 1 내지 100Pa, 보다 바람직하게는 10 내지 50Pa
TMA 가스 공급 유량: 10 내지 2000sccm, 바람직하게는 50 내지 1000sccm, 보다 바람직하게는 100 내지 500sccm
TMA 가스 공급 시간: 1 내지 60초, 바람직하게 1 내지 20초, 보다 바람직하게는 2 내지 15초
N2 가스 공급 유량(가스 공급마다): 1 내지 30slm, 바람직하게는 1 내지 20slm, 보다 바람직하게는 1 내지 10slm
처리 온도: 실온(25℃) 내지 600℃, 바람직하게는 90 내지 550℃, 보다 바람직하게는 450 내지 550℃
가 예시된다. 본 스텝에서의 처리 온도의 하한값은, 후술하는 스텝 C에서 사용하는 O 함유 가스의 종류에 따라 적절히 변경할 수 있다.
또한, 본 개시에서의 「1 내지 1000Pa」과 같은 수치 범위의 표기는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어 「1 내지 1000Pa」이란 「1Pa 이상 1000Pa 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지이다.
본 스텝에서의 처리 압력을 1000Pa 이하로 하거나, TMA 가스의 공급 유량을 2000sccm 이하로 하거나 함으로써, 후술하는 스텝 B를 적합하게 행하는 것이 가능하게 됨과 함께, 노즐(410) 내에서 TMA 가스가 자기분해하여 노즐(410)의 내벽에 퇴적되는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다. 본 스텝에서의 처리 압력을 1Pa 이상으로 하거나, TMA 가스의 공급 유량을 10sccm 이상으로 하거나 함으로써, 웨이퍼(200)의 표면에서의 TMA 가스의 반응 속도를 높일 수 있어, 실용적인 성막 속도를 얻는 것이 가능하게 된다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 TMA 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면 상에 제1층으로서 Al 함유층이 형성된다. Al 함유층은, Al 외에 C 및 수소(H)를 포함할 수 있다. Al 함유층은, 웨이퍼(200)의 표면에의, TMA의 화학 흡착이나 물리 흡착, TMA의 일부가 분해한 물질(Al(CHx)y)의 화학 흡착, TMA의 열분해에 의한 Al의 퇴적 등에 의해 형성된다. Al 함유층은, TMA나 TMA의 일부가 분해한 물질의 흡착층(물리 흡착층이나 화학 흡착층)이어도 되고, Al의 퇴적층(Al층)이어도 된다.
또한, 처리실(201) 내에 공급된 TMA 가스는, 웨이퍼(200)에 대하여 공급될 뿐만 아니라, 처리실(201) 내의 부재의 표면, 즉, 이너 튜브(204)의 내벽, 노즐(410, 420)의 표면, 보트(217)의 표면, 매니폴드(209)의 내벽, 시일 캡(219)의 상면, 회전축(255)의 측면, 단열부(218)의 상면 및 측면 등에 대해서도 공급되게 된다. 처리실(201) 내에 공급된 TMA 가스가, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 접촉함으로써, 상술한 Al 함유층은, 웨이퍼(200) 상뿐만 아니라, 처리실(201) 내의 부재의 표면에도 형성되게 된다. 또한, 처리실(201) 내의 부재의 표면에는, 반응 부생성물이 퇴적되기도 한다. 이와 같이, 처리실(201) 내의 부재의 표면에는, 후술하는 클리닝 처리의 대상인 부생성물이 부착되게 된다.
처리실(201) 내에 가스 유로(501)가 구성됨으로써, 웨이퍼 처리 영역으로부터 저온 영역에의 TMA 가스의 침입, 저온 영역으로부터 웨이퍼 처리 영역에의 N2 가스의 확산을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 저온 영역 내의 부재의 표면에의 부생성물의 부착을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, Bottom존에서의 TMA 가스의 희석을 억제하여, 성막 처리의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 가스 공급관(350)으로부터 저온 영역에 N2 가스를 공급함으로써, 저온 영역에의 TMA 가스의 침입을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 저온 영역 내의 부재의 표면에의 부생성물의 부착을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다.
제1층이 형성된 후, 밸브(314)를 닫아, 처리실(201) 내에의 TMA 가스의 공급을 정지한다. 이때, APC 밸브(243)는 개방한 채로 둔다.
원료 가스로서는, TMA 가스 외에 염화알루미늄(AlCl3) 가스 등을 사용할 수 있다.
불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 크세논(Xe) 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다. 이 점은, 후술하는 스텝 B 내지 스텝 D 등에서도 마찬가지이다.
[퍼지 공정: S304(스텝 B)]
스텝 A가 종료된 후, APC 밸브(243)는 개방한 채, 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(잔류 가스 제거). 이때, 밸브(514, 524)를 개방하여, 노즐(410, 420)로부터 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하도록 해도 된다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용한다. 또한, 본 스텝에서는, N2 가스를 상시 계속해서 흘려도 되고(연속적으로 공급해도 되고), 단속적(펄스식)으로 공급해도 된다.
이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 되며, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행하여지는 공정에서 악영향은 거의 생기지 않는다. 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없으며, 예를 들어 이너 튜브(204)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 그 후의 공정에서 악영향이 거의 생기지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제할 수 있다.
[제2 공정: S305(스텝 C)]
스텝 B가 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층에 대하여 O3 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(324)를 개방하여, 가스 공급관(320) 내에 O3 가스를 흘린다. O3 가스는, MFC(322)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급 구멍(420a)으로부터 처리실(201) 내의 웨이퍼 처리 영역에 공급되어, 배기 구멍(204a)을 통해서 배기로(206) 내에 흘러, 배기관(231)으로부터 배출된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 O3 가스가 공급된다(O3 가스 공급). 이때, 밸브(524)를 개방하여, 가스 공급관(520) 내에 N2 가스를 흘려도 된다. 가스 공급관(520) 내를 흐른 N2 가스는, MFC(522)에 의해 유량 조정되어, O3 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배출된다. 이때, 노즐(410) 내에의 O3 가스의 침입을 방지하기 위해서, 밸브(514)를 개방하여, 가스 공급관(510) 내에 N2 가스를 흘려도 된다. N2 가스는, MFC(512)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급관(310), 노즐(410)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배출된다.
이때, 밸브(354)를 개방하여, 가스 공급관(350) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, MFC(352)에 의해 유량 조정되어, 처리실(201) 내의 저온 영역에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배출된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
O3 가스 공급 유량: 0.01 내지 40slm, 바람직하게는 5 내지 30slmm, 더욱 바람직하게는 20 내지 20slm
O3 가스 공급 시간: 0.01 내지 90초, 바람직하게는 0.01 내지 30초, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 20초
처리 압력: 1 내지 1000Pa, 바람직하게는 1 내지 100Pa, 더욱 바람직하게는 10 내지 50Pa
이 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 A에서의 처리 조건과 마찬가지로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 O3 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층(Al 함유층)의 적어도 일부가 O3 가스와 반응하여, 제1층의 적어도 일부가 산화(개질)된다. 제1층이 개질됨으로써, 웨이퍼(200) 상에 제2층(금속 산화층)으로서 Al 및 O를 포함하는 층, 즉, 알루미늄 산화층(AlO층)이 형성된다. 제2층을 형성할 때, 제1층에 포함되어 있었던 C나 H 등의 불순물은, O3 가스에 의한 제1층의 개질 반응의 과정에서, 적어도 C 또는 H를 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 이에 의해, 제2층은, 제1층에 비하여 C나 H 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
또한, 처리실(201) 내에 공급된 O3 가스는, 웨이퍼(200)에 대하여 공급될 뿐만 아니라, 처리실(201) 내의 부재의 표면에도 공급되게 된다. 처리실(201) 내에 공급된 O3 가스가, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 형성된 Al 함유층과 접촉함으로써, Al 함유층의 일부는, 웨이퍼(200) 상에 형성된 Al 함유층과 마찬가지로, AlO층으로 산화(개질)된다.
처리실(201) 내에 가스 유로(501)가 구성됨으로써, 웨이퍼 처리 영역으로부터 저온 영역에의 O3 가스의 침입, 저온 영역으로부터 웨이퍼 처리 영역에의 O3 가스의 확산을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 본 스텝에서도, 저온 영역 내의 부재의 표면에의 부생성물의 부착을 억제하는 것이 가능하게 됨과 함께, Bottom존에서의 O3 가스의 희석을 억제하여, 성막 처리의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
제2층이 형성된 후, 밸브(324)를 닫아, 처리실(201) 내에의 O3 가스의 공급을 정지한다. 이때, APC 밸브(243)는 개방한 채로 둔다.
O 함유 가스로서는, O3 가스 외에, 산소(O2) 가스, 수증기(H2O 가스), 플라스마 여기된 O2 가스(O2 *), 과산화수소(H2O2) 가스, O2 *+H2 *(플라스마 여기된 수소(H2) 가스) 등을 사용할 수 있다.
[퍼지 공정: S306(스텝 D)]
스텝 C가 종료된 후, 스텝 B와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 AlO층의 형성에 기여한 후의 O3 가스나 반응 부생성물 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배제하지 않아도 되는 점은, 상술한 스텝 B와 마찬가지이다.
[소정 횟수 실시]
스텝 A 내지 스텝 D를 차례로(비동시에), 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 1회 이상(n회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 원하는 막 두께, 원하는 조성의 AlO막을 형성할 수 있다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1사이클당 형성되는 제2층의 두께를 원하는 막 두께보다도 작게 하여, 제2층을 적층함으로써 형성되는 AlO막의 막 두께가 원하는 막 두께로 될 때까지, 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다. AlO막의 막 두께는, 예를 들어 10 내지 150nm, 바람직하게는 40 내지 100nm, 보다 바람직하게는 60 내지 80nm로 할 수 있다. AlO막의 막 두께를 150nm 이하로 함으로써, 표면 조도를 작게 하는 것이 가능하게 된다. AlO막의 막 두께를 10nm 이상으로 함으로써, 하지막과의 응력 차에 기인하는 막 박리의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 상술한 사이클의 반복 횟수는 최종적으로 형성하는 AlO막의 막 두께에 따라서 적절히 선택된다. 판정 공정(S307)에서는, 상술한 사이클이 소정 횟수 실시되었는지 여부를 판정한다. 상술한 사이클이 소정 횟수 실시되었으면, "예"(Y)라고 판정하고, 성막 공정(S300)을 종료한다. 상술한 사이클이 소정 횟수 실시되지 않았으면, "아니오"(N)라고 판정하고, 성막 공정(S300)을 다시 행한다.
(분위기 조정 공정: S308)
성막 공정(S300)이 종료된 후, 노즐(410, 420) 각각으로부터 퍼지 가스로서의 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하여, 배기 구멍(204a), 배기로(206)를 통해서 배기관(231)으로부터 배출한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물 등이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스(N2 가스)로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(기판 반출 공정: S309)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 매니폴드(209)의 하단이 개구된다. 그리고, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서, 매니폴드(209)의 하단으로부터 이너 튜브(204)(반응관)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 이너 튜브(204)의 외부로 반출된 후, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
또한, 상술한 성막 처리를 행함으로써 처리실(201) 내의 부재의 표면에 부착된 부생성물은, 성막 처리 후에 행하여지는 클리닝 처리에 의해 제거된다. 클리닝 처리는, 예를 들어 노즐(410, 420) 중 적어도 어느 것으로부터 클리닝 가스를 처리실(201) 내에 공급함으로써 행할 수 있다. 클리닝 처리에서는, 클리닝 처리의 온도를 높게 해서 클리닝 가스를 활성화시켜, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 부착된 부생성물을 제거한다.
(3) 본 양태에 의한 효과
상술한 양태에 의하면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 플랜지부(500a)를 마련하여, 컨덕턴스가 작은 가스 유로(501)를 구성함으로써, 성막 처리에 있어서, 처리실(201) 내의 웨이퍼 처리 영역으로부터 저온 영역에의 처리 가스(TMA 가스, O3 가스)의 침입을 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 저온 영역 내의 부재의 표면에의 부생성물의 부착을 억제하는 것이 가능하게 된다.
저온 영역은, 히터(207)에 의해 가열되기 어려운 영역, 즉 온도를 충분히 높게 하는 것이 어려운 영역이므로, 저온 영역에 공급된 클리닝 가스는 활성화하기 어렵다. 또한, 처리실(201)의 저온 영역의 온도는 고온 영역의 온도와 다르므로, 저온 영역 내의 부재의 표면에 부착된 부생성물은, 처리실(201)의 저온 영역 이외의 영역 내에 마련된 부재(「고온 영역 내의 부재」라고도 칭함)의 표면에 부착된 부생성물과는 성질이 다르다. 그 결과, 클리닝 처리에 있어서, 저온 영역 내의 부재의 표면에 부착된 부생성물은, 고온 영역 내의 부재의 표면에 부착된 부생성물보다도 제거되기 어렵다. 이 때문에, 고온 영역 내의 부재의 표면에 부착된 부생성물이 제거된 시점에서 클리닝 처리를 종료하면, 저온 영역 내의 부재의 표면에는 완전히 제거하지 못한 부생성물이 잔존하고 있을 경우가 있다. 또한, 저온 영역 내의 부재의 표면에 부착된 부생성물을 클리닝 처리에 의해 완전히 제거하려고 하면, 고온 영역 내의 부재가 클리닝 가스에 의해 에칭되어버리는 경우가 있다. 저온 영역 내의 부재의 표면에의 부생성물의 부착을 억제함으로써, 고온 영역 내의 부재의 에칭을 억제하면서, 저온 영역 내의 부재의 표면에 부생성물이 잔존하는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 클리닝 처리의 시간을 단축할 수 있어, 기판 처리 장치의 다운 타임을 단축시키는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 반도체 제조 장치의 제조 스루풋을 향상시켜, 반도체 디바이스의 생산성을 향상시키는 것도 가능하게 된다.
또한, 가스 유로(501)를 구성함으로써, 가스 공급관(350)으로부터 저온 영역 내에 공급된 N2 가스의 웨이퍼 처리 영역에의 확산을 억제하는 것도 가능하게 된다. 이에 의해, 성막 처리의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
여기서, 플랜지부(500a)를 마련하지 않고, 상술한 거리(D2)를 작게 함으로써, 저온 영역에의 처리 가스의 침입을 억제하는 방법도 생각할 수 있다. 그러나, 기판 처리 장치(10)에서는, 설계 공차를 고려하면, 거리(D2)는 5mm 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 보트(217)의 회전 시에 있어서의 단열 통(218a)과 이너 튜브(204)의 접촉을 회피하는 관점에서도, 거리(D2)는 5mm 이상으로 할 필요가 있다. 즉, 거리(D2)를 5mm 미만으로 하는 것은 어렵다. 이 때문에, 이 방법에서는, 저온 영역에의 처리 가스의 침입, 웨이퍼 처리 영역에의 불활성 가스의 확산을 충분히 억제할 수 없는 경우가 있다.
또한, 플랜지부(500a)를 마련하지 않고, 가스 공급관(350)으로부터 처리실(201) 내의 저온 영역에 대유량의 불활성 가스를 공급함으로써, 저온 영역 내에의 처리 가스의 침입을 억제하는 방법도 생각할 수 있다. 그러나, 이 방법에서는, 가스 공급관(350)으로부터 불활성 가스를 대유량(예를 들어 처리 가스의 공급량보다도 큰 공급량)으로 공급하므로, 웨이퍼 처리 영역에 확산하는 불활성 가스의 양이 많아진다. 이 때문에, Bottom존에 배치된 웨이퍼(200)에 대하여 공급되는 처리 가스의 농도와, Center존이나 Top존에 배치된 웨이퍼(200)에 대하여 공급되는 처리 가스의 농도의 차가, 본 개시의 양태의 경우보다도 커진다. 그 결과, 성막 처리의 균일성이 저하되는 경우가 있다.
(b) 플랜지부(500a)의 저면과 단열 통(218a)의 상면을 서로 평행하게 함으로써, 거리(X)를 가능한 한 작게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 가스 유로(501)의 컨덕턴스를 더욱 작게 하는 것이 가능하게 되고, 그 결과, 저온 영역에의 처리 가스의 침입, 웨이퍼 처리 영역에의 불활성 가스의 확산을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다.
(c) 거리(X)를 거리(Y)보다도 짧게 하여, 즉, 거리(Y)를 거리(X)보다도 길게 하여, 가스 유로(501)의 길이를 충분히 확보함으로써, 가스 유로(501)의 컨덕턴스를 더욱 작게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 저온 영역에의 처리 가스의 침입, 웨이퍼 처리 영역에의 불활성 가스의 확산을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다.
(d) 거리(X)를 거리(D2)보다도 짧게 함으로써, 웨이퍼 처리 영역에의 불활성 가스의 확산을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 성막 처리의 균일성을 더욱 높이는 것이 가능하게 된다.
(e) 상술한 효과는, TMA 가스 이외의 원료 가스를 사용하는 경우나, O3 가스 이외의 반응 가스를 사용하는 경우나, N2 가스 이외의 불활성 가스를 사용하는 경우에도 마찬가지로 얻을 수 있다.
(4) 변형예
본 개시는, 상술한 양태에 한정되지 않고, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다. 이들 변형예는, 기판 처리 장치(10)의 구성 등에 따라, 임의로 조합할 수 있다.
(변형예 1)
도 5의 (a), 도 5의 (b) 및 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 돌출부(500)가 위치하는 이너 튜브(204)의 벽의 두께를, 돌출부(500)보다도 하측에 위치하는 이너 튜브(204)의 벽의 두께보다도 두껍게 해도 된다. 즉, 고온 영역을 수평하게 둘러싸는 이너 튜브(204)의 측벽(204b)의 두께를, 저온 영역을 수평하게 둘러싸는 이너 튜브(204)의 측벽(204c)의 두께보다도 두껍게 해도 된다. 구체적으로는, 이너 튜브(204)는, 측벽(204b)을 측벽(204c)보다도 직경 방향 내측을 향해서 내뻗도록(돌출시켜) 구성해도 된다. 본 변형예에서는, 측벽(204b)에 의해, 돌출부(500)로서의 장출부(500b)가 구성된다. 본 변형예에서는, 장출부(500b)의 저면(측벽(204b)의 저면)과 단열부(218)의 상면의 사이의 공간에 의해 가스 유로(501)가 구성된다. 본 변형예에서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
본 변형예에서는, 돌출부(500)가 위치하는 이너 튜브(204)의 외벽과 돌출부(500)보다도 하측의 이너 튜브(204)의 외벽은, 동일한 면으로 구성되어 있다. 즉, 측벽(204b)의 외주면과 측벽(204c)의 외주면에 의해 구성되는 이너 튜브(204)의 외주측면은, 단차를 갖지 않는 동일면(곡면)으로 되어 있다. 본 변형예에서는, 측벽(204b)과 측벽(204c)은 대략 동등한 외경(직경)을 갖고 있다. 본 개시에 있어서, 「대략 동등한 외경」이란, 측벽(204b)의 외경과 측벽(204c)의 외경의 차가 예를 들어 약 ±3％의 범위 내(설계 공차 내)에 있는 것을 의미한다. 또한, 측벽(204b)은, 측벽(200c)보다도 직경 방향 내측을 향해서 돌출되어 있으므로, 측벽(204b)의 내경은, 측벽(204c)의 내경보다도 작아진다. 이렇게 구성함으로써, 이너 튜브(204)의 제조가 용이하게 된다. 또한, 이너 튜브(204)의 외벽에서의 히터(207)로부터의 방사열의 난반사를 억제할 수 있어, 복수의 웨이퍼(200)간에서의 웨이퍼(200)의 온도의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이너 튜브(204)의 외주측면이 단차를 갖지 않는 동일면임으로써, 배기 구멍(204a)으로부터 배기되는 가스의 배기 속도(배기 컨덕턴스)를, 배기 구멍(204a)의 상부로부터 하부에 걸쳐 균일하게 유지하는 것이 가능하게 된다. 즉, 웨이퍼 처리 영역의 배기 특성을 보트(217)의 상부로부터 하부에 걸쳐 균일하게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 성막 처리에서의 처리실(201) 내의 압력의 균일화를 도모할 수 있어, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 박막의 면내 막 두께 균일성을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 변형예에서는, 처리실(201) 내의 용적을, 상술한 양태의 처리실(201)의 용적과 동일하게 하기 위해서는, 측벽(204b)의 외경을 상술한 양태에서의 이너 튜브(204)의 외경보다도 크게 할 필요가 있다. 또한, 본 변형예에서는, 아우터 튜브(203)는 상술한 양태의 구성과 동일하다. 이 때문에, 본 변형예에서 형성되는 배기로(206)의 용적(체적)(즉, 이너 튜브(204)와 아우터 튜브(203)의 사이의 공간의 용적(체적))이 상술한 양태보다도 작아진다. 그 결과, 본 변형예에서는, 상술한 양태보다도 가스의 치환 효율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 변형예에서는, 상술한 양태보다도, 측벽(204b)이 웨이퍼(200)의 모서리에 근접하고 있다. 즉, 측벽(204b)의 내면과 웨이퍼(200)의 모서리의 사이의 거리가 상술한 양태에서의 이너 튜브(204)의 내면과 웨이퍼(200)의 모서리의 사이의 거리보다도 작다. 따라서, 측벽(204b)의 내면과 웨이퍼(200)의 모서리의 사이의 공간의 용적이 상술한 양태보다도 작아진다. 이에 의해, 측벽(204b)의 내면과 웨이퍼(200)의 모서리의 사이의 공간에 확산하는 처리 가스의 양이 저감되어, 웨이퍼(200)의 표면에 대하여 보다 많은 처리 가스를 공급하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 박막의 면내 막 두께 균일성을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
본 변형예의 이너 튜브(204)는, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상의 부재이며, 측벽의 두께가 측벽(204b)의 두께인 부재를 준비하여, 이 부재의 측벽 중 저온 영역을 수평하게 둘러싸는 부분의 측벽(측벽(204c)이 되는 부분의 측벽)을 내주면으로부터 직경 방향 외측을 향해서 절삭함으로써 제조할 수 있다. 이와 같이, 본 변형예의 이너 튜브(204)는, 절삭 가공만으로 용이하게 제조할 수 있고, 그 결과, 제조 상의 치수 오차도 ±1％ 이하 범위 내로 억제하는 것, 즉, 고정밀도로 제조하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 변형예의 이너 튜브(204)를 절삭 가공에 의해 제조한 경우, 측벽(204b), 측벽(204c) 및 천장부는 동일 부재에 의해 일체로 형성되게 된다.
본 변형예의 이너 튜브(204)는, 측벽(204b)을 구성하는 제1 부재와, 측벽(204c)을 구성하는 제2 부재와, 천장부를 구성하는 제3 부재를 용접함으로써 제조할 수도 있다. 제1 부재 및 제2 부재는 각각, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상의 부재이며, 대략 동등한 외경을 갖고 있다. 제1 부재는, 제2 부재의 내경보다도 작은 내경을 갖고 있다. 본 변형예의 이너 튜브(204)를 용접에 의해 제조하는 경우에는, 예를 들어 측벽(204b)의 외경과 측벽(204c)의 외경이 동등해지도록 제1 부재 및 제2 부재를 각각 설계했다고 해도, 제조 상의 정밀도에 따라, 측벽(204b)의 외경과 측벽(204c)의 외경의 사이에 약 ±3％의 차가 생기는 경우가 있다.
(변형예 2)
도 6의 (a), 도 6의 (b) 및 도 7의 (c)에 도시하는 바와 같이, 측벽(204b)은, 수직부와, 수직부의 하단으로부터 이너 튜브(204)의 직경 방향 외향으로 연장 돌출되는 수평부를 갖는 구성으로 하고, 측벽(204b)에 의해 돌출부(500)로서의 장출부(500c)를 구성해도 된다. 본 변형예에서는, 측벽(204b)의 수평부의 저면과 측벽(204c)의 상단부가 맞닿아 있다. 또한, 측벽(204b)의 수직부 및 수평부, 측벽(204c)은 각각, 대략 동등한 두께를 갖고 있다. 또한, 측벽(204b)의 수직부의 외경은 측벽(204c)의 외경보다도 작고, 측벽(204b)의 수평부의 외경은, 측벽(204c)의 외경과 동등하다. 본 변형예에서는, 장출부(500c)의 저면(즉, 측벽(204b)의 수평부의 저면)과 단열 통(218a)의 상면에 의해 가스 유로(501)가 구성된다.
본 변형예에 의해서도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 본 변형예는, 상술한 변형예 1과 마찬가지로, 측벽(204b)의 수직부는 웨이퍼(200)의 모서리에 근접하고 있다. 이에 의해, 본 변형예에서도, 측벽(204b)의 수직부가 웨이퍼(200)의 모서리에 근접하고 있음으로써 얻어지는 변형예 1에 기재된 효과와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(변형예 3)
도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 보트(217)에 대하여 볼록 형상을 갖는 단열 통(218b)이 마련되어 있어도 된다. 즉, 단열부(218)로서, 보트(217)의 외경과 대략 동등한 외경을 갖는 상단부와, 상단부의 외경보다도 큰 외경을 갖는 하단부의 2단 구성을 갖는 단열 통(218b)이 마련되어 있어도 된다. 본 변형예에서는, 돌출부(500)(플랜지부(500a), 장출부(500b, 500c))는, 단열 통(218b)의 하단부의 노출된 상면(단차 부분, 이하, 「노출 상면」이라고도 칭함)과 대향하도록 마련되어 있다. 또한, 돌출부(500)의 저면과 단열 통(218b)의 하단부의 노출 상면의 사이의 공간에 의해 가스 유로(501)가 구성된다. 본 변형예에 의해서도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(변형예 4)
도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 단열부(218)로서, 복수의 단열판(218c)이 마련되어 있어도 된다. 단열판(218c)은, 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성된다. 본 변형예에서는, 돌출부(500)는, 최상단에 배치된 단열판(218c)의 상면과 대향하도록 마련되어 있다. 본 변형예에서는, 돌출부(500)의 저면과 최상단에 배치된 단열판(218c)의 상면의 사이의 공간에 의해 가스 유로(501)가 형성된다. 본 변형예에 의해서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(변형예 5, 6)
변형예 5, 6에서는, 도 8의 (a), 도 8의 (b)에 각각 예시한 바와 같이, 가스 유로(501)에 래비린스 구조(미궁 구조)가 마련되어 있다. 구체적으로는, 돌출부(500)의 저면으로부터 가스 유로(501)를 향해서 돌출되는 볼록부(204d)와, 단열부(218)의 상면으로부터 가스 유로(501)를 향해서 돌출되는 볼록부(218d)가, 서로 접촉하지 않도록 교대로 마련되어 있다. 즉, 볼록부(204d, 218d)는 각각, 평면으로 보아 서로 겹치지 않도록 교대로 마련되어 있다. 볼록부(204d, 218d)의 높이는, 각각 가스 유로(501)를 막지 않는 높이, 즉, 거리(X) 미만의 높이이다. 또한, 가스 유로(501)에 마련하는 볼록부(204d, 218d)의 수는 특별히 한정되지 않는다.
이들 변형예에 의해서도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 이들 변형예에 의하면, 가스 유로(501)의 컨덕턴스를 더욱 작게 하는 것이 가능하게 되어, 저온 영역에의 처리 가스의 침입, 웨이퍼 처리 영역에의 불활성 가스의 확산을 더욱 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다.
(변형예 7, 8)
변형예 7, 8에서는, 도 8의 (c), 도 8의 (d)에 각각 예시하는 바와 같은, 가스 유로(501)와 배기로(206)를 연통시키는 가스 배출 구멍(204e)을 돌출부(500)에 마련하고 있다. 가스 배출 구멍(204e)은, 예를 들어 슬릿형의 관통 구멍으로서 형성되어 있다. 가스 배출 구멍(204e)은 복수개의 구멍에 의해 구성되어 있어도 된다.
이들 변형예에 의해서도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 이들 변형예에 의하면, 가스 유로(501) 내의 가스를, 가스 배출 구멍(204e)을 통해서 배기로(206)에 배출하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 저온 영역 내에서도 특히 온도가 낮은 노구 부근의 영역에의 처리 가스의 침입을 억제하는 것이 가능하게 되고, 그 결과, 노구 부근의 영역에 마련된 부재의 표면, 예를 들어 시일 캡(219)의 상면, 회전축(255)의 측면에 부생성물이 부착되는 것을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제2 불활성 가스 공급계로부터 공급되는 불활성 가스의 공급량을 증가시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 노구 부근의 영역에의 처리 가스의 침입을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 되고, 그 결과, 노구 부근의 영역에 마련된 부재의 표면에 부생성물이 부착되는 것을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 저온 영역 내에 공급하는 불활성 가스의 공급량을 증가시킨 경우에도, 저온 영역으로부터 웨이퍼 처리 영역에의 불활성 가스의 확산을 억제하는 것이 가능하게 된다.
(변형예 9)
변형예 9에서는, 도 8의 (e)에 예시한 바와 같이, 가스 유로(501)를 예를 들어 계단형으로 구성하여, 컨덕턴스가 작은 가스 유로를 복수 구성하고 있다. 본 변형예에서는, 예를 들어 2개의 가스 유로(501a, 501b)를 구성하고 있다. 구체적으로는, 본 변형예에서는, 상단부의 외경이 보트(217)의 외경보다도 큰 2단 구성을 갖는 단열 통(218b)을 마련하고 있다. 또한, 변형예 2와 마찬가지로, 측벽(204b)은 수직부와 수평부를 갖는 구성으로 하고, 측벽(204b)에 의해 돌출부(500)로서의 장출부(500c)(제1 돌출부)를 구성하고 있다. 또한, 수직부와, 수직부의 하단으로부터 이너 튜브(204)의 직경 방향 외향으로 연장 돌출되는 수평부를 갖는 측벽(204f)을, 측벽(204b)과 측벽(204c)의 사이에 마련하여, 측벽(204f)에 의해 돌출부(500)로서의 장출부(500d)(제2 돌출부)를 구성하고 있다. 또한, 측벽(204f)의 수직부의 외경은 측벽(204b)의 수평부의 외경과 동등하고, 측벽(204f)의 수평부의 외경은 측벽(204c)의 외경과 동등하다. 본 변형예에서는, 장출부(500c)의 저면(측벽(204b)의 수평부의 저면)과 단열 통(218b)의 상단부의 상면의 외주부의 사이의 공간에 의해 가스 유로(501a)가 구성되고, 장출부(500d)의 저면(측벽(204f)의 수평부의 저면)과 단열 통(218b)의 하단부의 노출 상면의 사이의 공간에 의해 가스 유로(501b)가 구성된다.
장출부(500c)의 저면과 단열 통(218b)의 상단부의 상면의 사이의 거리(Xa) 및 장출부(500d)의 저면과 단열 통(218b)의 하단부의 상면의 사이의 거리(Xb)는, 각각 상술한 거리(X)와 마찬가지의 범위로 할 수 있다. 장출부(500c)의 내면(측벽(204b)의 수직부의 내면)과 단열 통(218b)의 상단부의 측면의 사이의 거리(Ya) 및 장출부(500d)의 내면(측벽(204f)의 수직부의 내면)과 단열 통(218b)의 하단부의 측면의 사이의 거리(Yb)는, 각각 상술한 거리(Y)와 마찬가지의 범위로 할 수 있다. 단열 통(218b)의 상단부의 측면과 측벽(204f)의 수직부의 사이의 거리(D2a) 및 단열 통(218b)의 하단부의 측면과 측벽(204c)의 사이의 거리(D2b)는, 각각 상술한 거리(D2)와 마찬가지의 범위로 할 수 있다. 본 변형예에서도, 상술한 양태와 마찬가지로, 거리(Xa)는 거리(Ya)보다도 짧고(거리(Xa)<거리(Ya)), 거리(Xb)는 거리(Yb)보다도 짧고(거리(Xb)<거리(Yb)), 거리(Xa)는 거리(D2a)보다도 짧고(거리(Xa)<거리(D2a)), 거리(Xb)는 거리(D2b)보다도 짧은(거리(Xb)<거리(D2b)) 것이 바람직하다. 또한, 거리(Xa)와 거리(Xb)는 동일하여도 달라도 되며, 거리(Ya)와 거리(Yb)는 동일하여도 달라도 되며, 거리(D2a)와 거리(D2b)는 동일하여도 달라도 된다.
본 변형예에 의해서도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 본 변형예에 의하면, 복수의 가스 유로를 마련하고 있으므로, 저온 영역에의 처리 가스의 침입을 더욱 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 컨덕턴스가 작은 가스 유로를 2개 이상 마련해도 된다.
또한, 본 변형예에서는, 측벽(204f)의 수직부에, 단열 통(218b)의 상단부의 측면과 측벽(204f)의 수직부에 의해 구성되는 공간(502)과, 배기로(206)와 연통하는 가스 배출 구멍(204g)을 마련해도 된다. 이에 의해, 공간(502) 내를 배기하는 것이 가능하게 되어, 가스 유로(501b)에 유입되는 가스의 양을 저감하는 것이 가능하게 된다. 즉, 노구 부근의 영역에의 처리 가스의 침입을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 되고, 그 결과, 노구 부근의 영역에 마련된 부재의 표면에 부생성물이 부착되는 것을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 변형예에서 측벽(204c)에 가스 배출 구멍(204g)을 마련해도 되며, 이 경우에도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(변형예 10)
변형예 10에서는, 도 8의 (f)에 도시하는 바와 같이, 컨덕턴스가 작은 가스 유로를 복수 구성하고 있다. 본 변형예에서는, 단열부(218)로서 복수의 단열판(218c)이 마련되어 있고, 최상단에 배치되는 단열판(218c)은, 보트(217)의 외경보다도 큰 직경이며 다른 단열판(218c)의 직경보다도 작은 직경을 갖고 있다. 본 변형예에서는, 장출부(500c)의 저면과, 최상단에 배치된 단열판(218c)의 상면의 외주부의 사이의 공간에 의해 가스 유로(501a)가 구성된다. 또한, 장출부(500d)의 저면과, 위에서부터 2단째에 배치된 단열판(218c)의 상면의 외주부의 사이의 공간에 의해 가스 유로(501b)가 구성된다. 그 밖의 구성은 상술한 변형예 9와 마찬가지로 할 수 있다. 본 변형예에 의해서도, 상술한 양태나 변형예 9와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(변형예 11)
예비실(201a)은, 복수의 가스 공급 슬릿(가스 공급 구멍)(400a)이 상부로부터 하부에 걸쳐 복수 마련된 격벽(204h)을 통해서 처리실(201)과 연통되어 있어도 된다. 변형예에서는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 돌출부(500)로서, 이너 튜브(204)의 내주에 마련되는 제1 돌출부와, 처리실(201)과 예비실(201a)을 연통하는 개구(201b)에 마련되는 제2 돌출부를 형성해도 된다. 구체적으로는, 변형예 2와 마찬가지의 수직부와 수평부를 갖는 측벽(204b)을 마련함과 함께, 격벽(204h)의 배치 위치를 조정하여, 측벽(204b)에 의해 돌출부(500)로서의 장출부(500c)(제1 돌출부)와, 격벽(204h)과 측벽(204b)의 수평부에 의해 돌출부(500)로서의 장출부(500f)(제2 돌출부)를 구성해도 된다. 본 변형예에서는, 가스 공급 구멍(410a, 420a)으로부터 예비실(201a) 내에 분출된 가스는, 가스 공급 슬릿(400a) 각각으로부터 처리실(201) 내에 분출된다. 본 변형예에 의해서도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한 본 변형예에서는, 예비실(201a) 내의 처리 가스가 처리실(201)의 저온 영역 내에 침입하는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.
(변형예 12)
도 11에 도시한 바와 같이, 시일 캡(219)을 마련하지 않고, 처리실(201)과 이동 탑재실(600)이 연통하고 있어도 된다. 본 변형예에서도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 즉, 돌출부(500)를 마련함으로써, 처리실(201)의 저온 영역 및 이동 탑재실(600) 내에의 처리 가스의 침입을 억제하는 것이 가능하게 되어, 저온 영역 내의 부재의 표면 및 이동 탑재실(600) 내에 부생성물이 부착되는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 변형예에서는, 웨이퍼(200)의 처리 시의 보트(217)의 높이 방향의 위치 조정이 용이하게 된다. 또한, 본 변형예에서는, 파티클의 발생을 억제하는 것도 가능하게 된다. 또한, 본 변형예는, 도 11에 도시하는 경우에 한하지 않고, 상술한 양태나 변형예 1 내지 11에 나타내는 어느 양태에도 적합하게 적용할 수 있다.
(변형예 13)
돌출부(500)를 복수의 다른 부재에 의해 구성해도 된다. 예를 들어, 도 12에 도시하는 바와 같이, 상술한 양태의 플랜지부(500a)(제1 돌출부)와, 노즐 커버에 의해 형성되는 장출부(500e)(제2 돌출부)에 의해 돌출부(500)를 구성해도 된다. 노즐 커버는, 노즐(410, 420)을 덮음과 함께 개구(201b)를 막도록 마련되어 있다. 본 변형예에 의해서도, 상술한 양태나 변형예 등과 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(변형예 14)
보트(217)를 회전시키지 않고 기판 처리를 행하는 경우에는, 대기압 분위기 하에서의 거리(X)를 0(제로)로 해도 된다. 즉, 대기압 분위기에 있어서, 돌출부(500)의 저면과 단열부(218)의 상면(노출 상면)을 접촉시켜도 된다. 대기압 분위기에서는 돌출부(500)의 저면과 단열부(218)의 상면이 접촉하고 있는 경우에도, 감압 분위기에서는, 이들 사이에 미소한 간극이 생겨서, 가스 유로(501)가 구성된다. 본 변형예에서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(변형예 15)
예비실(201a) 내에는, 노즐(410, 420)에 더하여, 제3 노즐, 제4 노즐(도시하지 않음)이 수용되어 있어도 된다. 제3 노즐 및 제4 노즐은 각각, 노즐(410, 420)과 마찬가지의 구성으로 할 수 있다. 제3 노즐, 제4 노즐에는, 예를 들어 도 3에 파선으로 나타내는 가스 공급관(330, 340)이 접속된다. 가스 공급관(330, 340)에는, 가스류의 상류측부터 차례로 MFC(332, 342), 밸브(334, 344)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(330)으로부터는, 예를 들어 클리닝 가스를, MFC(332), 밸브(334), 제3 노즐을 통해서 처리실(201) 내에 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급관(340)으로부터는, 예를 들어 불활성 가스를, MFC(342), 밸브(344), 제4 노즐을 통해서 처리실(201) 내에 공급하는 것이 가능하게 되어 있다.
(변형예 16)
도 3에 점선으로 나타내는 바와 같이, 가스 공급관(320)의 MFC(322)와 밸브(324)의 사이에 플러쉬 탱크(가스 저류부)(321)를 마련하여, 플러쉬 탱크(321) 내에 저류한 고압의 O3 가스를 처리실(201) 내에 단번에 공급해도 된다. 이 경우에는, 밸브(324)를 닫은 상태에서, 플러쉬 탱크(321) 내에 O3 가스를 저류한다. 그리고, 플러쉬 탱크(321) 내에 소정압, 소정량의 O3 가스가 고이면, 밸브(324)를 개방한다. 이에 의해, 플러쉬 탱크(321) 내에 저류된 고압의 O3 가스가 처리실(201) 내에 단번에(펄스식으로) 공급된다.
본 변형예에 의해서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, O3 가스를 처리실(201) 내에 단번에 공급함으로써, 처리실(201) 내에 공급되는 O3 가스의 유속이 빨라져, O3 가스가 웨이퍼(200)의 중앙부까지 효율적으로 공급되게 된다. 그 결과, 웨이퍼(200)의 면내 막 두께 균일성이나 막질 균일성을 향상시킬 수 있다.
(변형예 17)
제2 불활성 가스 공급부로부터 저온 영역 내에 불활성 가스를 공급하지 않아도 된다. 이 경우에도 돌출부(500)를 마련함으로써, 웨이퍼 처리 영역으로부터 저온 영역 내에의 처리 가스의 침입을 억제하는 것이 가능하게 된다.
(변형예 18)
웨이퍼 배열 영역(웨이퍼 처리 영역)이 균열 영역(T1)인 경우에 한하지 않으며, 균열 영역(T1)은, 웨이퍼 처리 영역을 포함하는 영역이면 된다. 즉, 웨이퍼 배열 방향에서의 웨이퍼 처리 영역의 길이는 웨이퍼 배열 방향에서의 균열 영역(T1)의 길이 이하이면 된다.
<본 개시의 다른 양태>
이상, 본 개시의 양태를 구체적으로 설명했지만, 본 개시는 상술한 양태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
상술한 양태에서는, 반응관이 아우터 튜브(203)와 이너 튜브(204)를 갖는 예를 나타냈지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반응관은 이너 튜브(204)를 갖지 않고 아우터 튜브(203)만을 갖는 구성이어도 된다. 이 경우, 웨이퍼 배열 영역보다도 하방의 아우터 튜브(203)에 돌출부(500)를 마련하면 된다. 본 양태에서는, 저온 영역보다도 상측의 영역, 즉 고온 영역을 수평하게 둘러싸는 아우터 튜브(203)에 배기관(231)을 접속하는 것이 바람직하다. 또한, 본 양태에서는, 가스 배출 구멍(204e)은 가스 유로(501)로부터 배기관(231)에 가스를 배출할 수 있도록 구성한다. 본 양태에 의해서도, 상술한 양태나 변형예 등과 마찬가지의 효과가 얻어진다.
상술한 양태에서는, 원료 가스와 반응 가스를 비동시에 교대로 공급하는 예를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 원료 가스와 반응 가스를 동시에 공급해도 된다. 이 경우, 성막 레이트를 대폭 상승시키는 것이 가능하게 되어, 성막 처리의 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 반도체 제조 장치의 제조 스루풋을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한 이 경우, 처리 가스가 저온 영역에 침입하기 쉬워지지만, 상술한 바와 같이 돌출부(500)를 마련함으로써, 저온 영역에의 처리 가스의 침입을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 저온 영역 내의 부재의 표면에 부착되는 부생성물의 양을 저감하는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 클리닝 처리의 시간을 단축할 수 있어, 기판 처리 장치의 다운 타임을 단축시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상술한 양태에서는, 웨이퍼 상에 주 원소로서의 Al을 포함하는 막을 형성하는 예에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이러한 양태에 한정되지 않는다. 즉, 본 개시는, Al 외에, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 이트륨(Y), 란탄(La), 스트론튬(Sr) 등의 금속 원소나, 실리콘(Si) 등의 반금속 원소(반도체 원소)를 주 원소로서 포함하는 막을 기판 상에 형성하는 경우에도 적합하게 적용할 수 있다. 즉, 상술한 기판 처리 장치는, 웨이퍼 상에, 상기 금속 원소나 반금속 원소를 포함하는 질화막, 탄질화막, 산화막, 산탄화막, 산질화막, 산탄질화막, 붕질화막, 붕탄질화막, 금속 원소 단체막 등을 형성할 경우에도 적합하게 적용하는 것이 가능하게 된다.
예를 들어, 스텝 A에서, 원료 가스로서, TMA 가스 등의 Al 함유 가스 외에, Si 함유 가스, Ti 함유 가스, Ta 함유 가스, Zr 함유 가스, Hf 함유 가스, W 함유 가스, Nb 함유 가스, Mo 함유 가스, W 함유 가스, Y 함유 가스, La 함유 가스, Sr 함유 가스 등을 사용하도록 해도 된다. 또한 예를 들어, 반응 가스로서, O3 가스 등의 O 함유 가스 외에, 암모니아(NH3) 가스 등의 질소(N) 함유 가스, 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA) 가스 등의 수소(H) 함유 가스, 프로필렌(C3H6) 가스 등의 탄소(C) 함유 가스, 트리클로로보란(BCl3) 가스 등의 붕소(B) 함유 가스, 포스핀(PH3) 가스 등의 인(P) 함유 가스 등을 사용하도록 해도 된다. 이들 가스를 사용한 경우에도, 상술한 양태나 변형예 등과 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 양태에서는, 기판 처리 장치가 행하는 처리로서, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서 행하는 성막 처리를 예로 들었지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 즉, 성막 처리 외에, 산화 처리, 질화 처리 등의 원료 가스를 공급하지 않고 반응 가스를 공급하는 처리 등의 다른 기판 처리에도 적합하게 적용할 수 있다. 또한 예를 들어, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서 행하는 처리 외에, 디스플레이 장치(표시 장치)의 제조 공정의 일 공정으로서 행하는 처리, 세라믹 기판 제조 공정의 일 공정으로서 행하는 처리 등에도 적합하게 적용할 수 있다. 본 양태에 의해서도, 상술한 양태나 변형예 등과 마찬가지의 효과가 얻어진다. 예를 들어, 저온 영역 내의 부재의 열화(산화)를 억제하는 것이 가능하게 된다.
각 처리에 사용되는 레시피는, 처리 내용에 따라 개별로 준비하여, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 통해서 기억 장치(121c) 내에 저장해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 각 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 된다. 또한, 오퍼레이터의 부담을 저감할 수 있어, 조작 미스를 회피하면서 각 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 레시피는, 새롭게 작성하는 경우에 한하지 않고, 예를 들어 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있었던 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 있었던 기존의 레시피를 직접 변경해도 된다.
상술한 양태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 매엽식 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 양태에서는, 핫월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 콜드월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도 적합하게 적용할 수 있다.
이러한 기판 처리 장치를 사용하는 경우에도 상술한 양태와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에서 각 처리를 행할 수 있고, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 양태나 변형예 등은 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 이때의 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 양태나 변형예 등의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
[실시예]
도 6에 도시하는 기판 처리 장치, 돌출부(500)를 마련하지 않은 기판 처리 장치를 사용하여, 도 14, 도 15에 도시하는 성막 처리를 행했을 때, 처리실(201)의 저온 영역에 침입하는 가스의 양에 대해서 각각 시뮬레이션을 행하였다. 구체적으로는, 단열부(218)의 측면과 측벽(204c)(이너 튜브의 내벽)의 사이의 공간에 유입되는 가스의 양(Gas 유입량)에 대해서 시뮬레이션을 행하였다. 도 16에 그것들의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도면 중 ●, ◇ 표시는 각각 도 6에 도시하는 기판 처리 장치(신규 구조)의 평가 결과, 돌출부(500)를 마련하지 않은 기판 처리 장치(종래 구조)의 평가 결과를 나타내고 있다. 도 16에 의하면, 신규 구조는, 종래 구조보다도 저온 영역에의 가스의 침입을 억제할 수 있음을 알 수 있다.
10: 기판 처리 장치
121: 컨트롤러
200: 웨이퍼(기판)
204: 이너 튜브
218: 단열부
500: 돌출부

Claims (19)

  1. 기판을 지지하는 기판 지지 영역을 갖는 기판 지지구와 상기 기판 지지 영역의 하부에 마련된 단열부가 삽입되는 반응 용기이며, 상기 반응 용기의 내벽의 상기 기판 지지 영역과 대향하는 부분보다도 하측에 상기 반응 용기의 내측을 향해서 돌출되는 돌출부의 단부가 배치되는 반응 용기와,
    상기 기판에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부를 갖는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는, 상기 돌출부의 하단 저면이, 상기 단열부의 외측 상면과 대향하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌출부의 하단 저면은, 상기 단열부의 외측 상면과 평행하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단열부의 직경은, 상기 기판 지지구의 직경보다도 크게 구성되는, 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부의 하단 저면과 상기 단열부의 외측 상면의 사이의 공간에 의해 가스 유로를 구성하도록, 상기 돌출부와 상기 단열부가 구성되는, 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부의 하단 저면과 상기 단열부의 외측 상면의 사이의 거리는,
    상기 돌출부의 내면과 상기 단열부의 측면의 사이의 거리보다도 짧게 구성되는, 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부의 하단 저면과 상기 단열부의 외측 상면의 사이의 거리는,
    상기 단열부의 측면과 상기 반응 용기의 상기 돌출부보다도 하측의 내벽의 사이의 거리보다도 짧게 구성되는, 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부의 하단 저면과 상기 단열부의 외측 상면의 사이의 공간에 의해 구성되는 가스 유로에는 래비린스 구조가 마련되어 있는, 기판 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부가 위치하는 상기 반응 용기의 외벽과 상기 돌출부보다도 하측의 상기 반응 용기의 외벽은, 동일한 면으로 구성되는, 기판 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부가 위치하는 상기 반응 용기의 외경과 상기 돌출부보다도 하측의 상기 반응 용기의 외경이 동등한, 기판 처리 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부가 위치하는 상기 반응 용기의 벽의 두께는, 상기 돌출부보다도 하측의 상기 반응 용기의 벽의 두께보다도 두꺼운, 기판 처리 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부가 위치하는 상기 반응 용기의 내벽은, 상기 돌출부보다도 하측의 상기 반응 용기의 내벽보다도 상기 기판의 모서리에 근접하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  13. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부가 위치하는 상기 반응 용기의 외경은, 상기 돌출부보다도 하측의 상기 반응 용기의 외경보다도 작은, 기판 처리 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부는, 상기 반응 용기의 내벽의 전체 둘레에 걸쳐 마련되어 있는, 기판 처리 장치.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응 용기 내에는, 기판을 처리하는 처리실과, 상기 가스 공급부가 배치되는 예비실이 형성되어 있고,
    상기 돌출부는, 상기 반응 용기의 내주에 마련되는 제1 돌출부와,
    상기 처리실과 상기 예비실을 연통하는 개구에 마련되는 제2 돌출부를 갖는, 기판 처리 장치.
  16. 제5항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응 용기는, 상기 기판 지지구가 삽입되는 내통과, 상기 내통의 외측에 배치되고, 일단이 폐색된 외통으로 구성되고,
    상기 돌출부에는, 상기 가스 유로와, 상기 내통과 상기 외통의 사이의 공간의 사이를 연통하는 가스 배출 구멍이 형성되어 있는, 기판 처리 장치.
  17. 기판을 지지하는 기판 지지 영역을 갖는 기판 지지구와 상기 기판 지지 영역의 하부에 마련된 단열부가 삽입되는 반응 용기이며,
    상기 반응 용기의 내벽의 상기 기판 지지 영역과 대향하는 부분보다도 하측에 돌출부의 단부가 배치되어 구성되는 반응 용기.
  18. 기판 지지 영역을 갖는 기판 지지구에 기판을 지지시키는 공정과,
    상기 기판 지지구를 반응 용기에 삽입하여, 상기 기판 지지구의 하부에 마련된 단열부의 외측 상면과 상기 반응 용기의 내벽의 상기 기판 지지 영역과 대향하는 부분보다도 하측에 마련된 돌출부의 단부를 근접시켜서 상기 반응 용기 내의 상기 기판에 대하여 처리 가스를 공급하는 공정과,
    상기 반응 용기 내의 분위기를 배기하는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 기판 지지 영역을 갖는 기판 지지구에 기판을 지지시키는 수순과,
    상기 기판 지지구를 반응 용기에 삽입하여, 상기 기판 지지구의 하부에 마련된 단열부의 외측 상면과 상기 반응 용기의 내벽의 상기 기판 지지 영역과 대향하는 부분보다도 하측에 마련된 돌출부의 단부를 근접시켜서 상기 반응 용기 내의 상기 기판에 대하여 처리 가스를 공급시키는 수순과,
    상기 반응 용기 내의 분위기를 배기시키는 수순을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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