KR20230043711A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents

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

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KR20230043711A
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타츠키 진덴
유사쿠 오카지마
유지 타케바야시
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

기판을 처리하는 데 있어서 상기 기판의 면내에 균일하게 가스를 공급하는 것을 가능하게 한다.
기판을 지지하는 기판 지지구를 수용하는 반응관; 및 반응관에 수용된 기판 지지구에 지지되는 기판에 대하여 반응관의 측방으로부터 기판의 면내 방향을 따라 가스를 공급하는 가스 공급 노즐을 구비하고, 가스 공급 노즐은, 상기 기판의 면내 방향의 단연 근방부와 중앙부에서, 상기 단연 근방부에서의 상기 면내 방향의 직교 방향의 개구 치수가 상기 중앙부에서의 상기 면내 방향의 직교 방향의 개구 치수보다 크게 형성된 가스 분출구를 포함하는 기술이 제공된다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND PROGRAM}
본 개시(開示)는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정에서 이용되는 기판 처리 장치로서 뱃치(batch)식 종형(縱型) 처리 장치가 있다. 뱃치식 종형 처리 장치는 복수 매의 기판(웨이퍼)을 기판 지지구(보트)에 지지한 상태에서 처리로 내에 수용하고, 그 처리로 내의 기판에 대하여 상기 기판의 면내 방향을 따라 가스를 공급하면서 상기 기판에 대한 처리(예컨대 성막 처리나 열처리 등)를 수행하도록 구성된다(예컨대 특허문헌 1 참조).
1. 일본 특개 2006-173531호 공보
본 개시는 기판을 처리하는 데 있어서 상기 기판의 면내에 균일하게 가스를 공급하는 것을 가능하게 하는 기술을 제공한다.
일 형태에 따르면, 기판을 지지하는 기판 지지구를 수용하는 반응관; 및 상기 반응관에 수용된 상기 기판 지지구에 지지되는 상기 기판에 대하여 상기 반응관의 측방으로부터 상기 기판의 면내 방향을 따라 가스를 공급하는 가스 공급 노즐을 구비하고, 상기 가스 공급 노즐은 상기 기판의 면내 방향의 단연(端緣) 근방부와 중앙부에서, 상기 단연 근방부에서의 상기 면내 방향의 직교(直交) 방향의 개구(開口) 치수가 상기 중앙부에서의 상기 면내 방향의 직교 방향의 개구 치수보다 크게 형성된 가스 분출구를 포함하는 기술이 제공된다.
본 개시에 따르면, 기판을 처리하는 데 있어서 상기 기판의 면내에 균일하게 가스를 공급할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 주요부의 구성을 도시하는 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 가스 공급 노즐의 일 구성예를 도시하는 설명도이며, 도 2a는 도 1에서의 A-A 단면을 도시하는 도면, 도 2b는 도 2a에서의 B 단면의 일례를 도시하는 도면, 도 2c는 도 2a에서의 B 단면의 다른 예를 도시하는 도면.
도 3a 내지 도 3c는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 가스 공급 노즐의 다른 구성예를 도시하는 설명도이며, 도 3a는 도 1에서의 A-A 단면을 도시하는 도면, 도 3b는 도 3a에서의 C 단면의 일례를 도시하는 도면, 도 3c는 도 3a에서의 C 단면의 다른 예를 도시하는 도면.
도 4는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 제어부의 구성예를 도시하는 블록도.
도 5는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 흐름을 도시하는 흐름도.
도 6은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 가스 공급 노즐로부터의 가스의 흐름을 도시하는 설명도이며, 도 6의 (a)는 가스 공급 노즐의 1구성예에서의 가스의 흐름을 도시하는 도면, 도 6의 (b)는 비교예에서의 가스의 흐름을 도시하는 도면.
이하, 본 개시의 일 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
이하의 설명으로 예로 드는 기판 처리 장치는 반도체 장치의 제조 공정에서 이용되는 것으로, 처리 대상이 되는 기판에 대하여 소정의 프로세스 처리를 수행하도록 구성된 것이다. 처리 대상이 되는 기판은 예컨대 반도체 장치(반도체 디바이스)가 제작되는 반도체 기판으로서의 실리콘 웨이퍼(이하, 단순히 「웨이퍼」라고 부른다)다. 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 포함시켜서 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. 본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 사용한 경우도 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우와 같은 의미다. 웨이퍼에 대하여 수행하는 소정의 프로세스 처리(이하, 단순히 「처리」라고 부르는 경우도 있다)로서는 예컨대 성막 처리, 어닐링 처리(개질 처리), 산화 처리, 확산 처리, 에칭 처리, 프리클리닝 처리, 챔버 클리닝 처리 등이 있다. 본 실시 형태에서는 특히 성막 처리를 수행하는 경우를 예로 든다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
우선 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성에 대해서 주로 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한다. 또한 이하의 설명에서 이용되는 도면은 모두 모식적인 것이며, 도면상의 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은 현실의 것과 반드시 일치하지 않는다. 또한 복수의 도면의 상호간에서도 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은 반드시 일치하지 않는다.
(처리실)
도 1에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)는 반응관(120)을 구비하여 구성된다.
반응관(120)의 외측에는 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(110)가 배설(配設)된다. 히터(110)는 반응관(120)의 내부, 특히 후술하는 이너 튜브(130)의 내부를 가열하는 것이다. 히터(110)는 상하 방향으로 복수의 블록으로 나눈 존 히터[도 1의 예에서는 3개의 존 히터(111, 112, 113)]로 분할되어도 좋다. 그 경우, 각 존 히터(111, 112, 113)는 후술하는 온도 센서(191, 192, 193)의 데이터에 기초하여 가열 상태를 개별로 제어하는 것이 가능해진다.
반응관(120)의 내측에는 이너 튜브(130)가 배설된다. 이너 튜브(130)는 예컨대 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 구성되고, 상단이 폐색(閉塞)되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성된다. 이너 튜브(130)의 통 내에는 웨이퍼(101)를 처리하기 위한 처리실이 형성된다.
이너 튜브(130)는 통 내에 기판 지지구(보트)(140)를 수용 가능하도록 구성된다. 기판 지지구(140)는 복수 매(예컨대25매 내지 200매)의 웨이퍼(101)를 수평 자세로, 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시킨 상태에서지지[보지(保持)]하도록 구성된다. 즉 기판 지지구(140)는 복수 매의 웨이퍼(101)를 각각의 간격을 두고 다단으로 배열시킨 상태에서 지지하기 위한 것이다. 기판 지지구(140)는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 형성된다. 이러한 기판 지지구(140)에서 복수 매의 웨이퍼(101)는 칸막이판 지지부(141)에 의해 지지되는 복수의 칸막이판(142)에 의해 각각의 사이가 구분되도록 이루어진다. 칸막이판(142)의 맨 위에는 천판(天板)(143)이 있다.
기판 지지구(140)는 지주(144)를 개재하여 반응관(120)의 외부에 설치된 보트 엘리베이터(160)와 접속된다. 보트 엘리베이터(160)는 이너 튜브(130)에 대한 기판 지지구(140)의 출입을 수행하기 위한 것이다. 즉 보트 엘리베이터(160)는 기판 지지구(140)를 이너 튜브(130)의 내부로부터 외부[이너 튜브(130)의 하부]로 취출(取出)하거나 또는 그 반대로 기판 지지구(140)를 이너 튜브(130)의 외부[이너 튜브(130)의 하부]로부터 내부에 삽입하도록 이루어진다. 또한 보트 엘리베이터(160)는 이너 튜브(130)의 내부에 삽입한 기판 지지구(140)를 필요에 따라 회전시키도록 이루어진다.
이를 위해서 보트 엘리베이터(160)는 지주(144)를 지지하는 테이블(164), 테이블(164)에 탑재된 상(上) 테이블(168), 테이블(164)에 고정되어 지주(144)를 회전 구동(驅動)하는 회전 구동 모터(161), 테이블(164)을 상하 방향으로 구동하는 상하 구동 모터(162), 상하 구동 모터(162)와 접속하는 볼 나사(163), 테이블(164)에 고정되어 볼 나사(163)와 나합(螺合)되는 볼 너트(165), 테이블(164)의 상하 방향의 움직임을 가이드 하는 가이드 축(166), 테이블(164)에 고정되어 테이블(164)의 가이드 축(166)을 따른 상하 방향의 움직임을 받는 볼 축받이(167)를 구비한다. 그리고 보트 엘리베이터(160)는 상하 구동 모터(162)를 구동시켜서 상 테이블(168)이 가대(架臺) 프레임(171)의 상면(1711)에 당접(當接)할 때까지 상승시키는 것에 의해 기판 지지구(140)에 지지된 웨이퍼(101)를 이너 튜브(130)의 내부에 배치시킬 수 있다. 이 상태에서 상 테이블(168)이 가대 프레임(171)의 상면(1711)에 당접하고, 이에 의해 반응관(120)의 내부의 기밀이 유지되기 때문에 미도시의 진공 배기 수단(진공 펌프)에 의해 배기관(121)으로부터 진공 배기하면 반응관(120)의 내부를 진공 상태로 유지할 수 있다.
반응관(120)의 측방에는 이너 튜브(130)의 내부(즉 처리실이 되는 부분)에 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(150)가 배설된다. 가스 공급부(150)는 기판 지지구(140)에 지지되는 웨이퍼(101)의 상하 방향의 피치(간격)에 맞춰서 웨이퍼(101)마다 가스를 공급할 수 있도록, 도 1에 도시한 단면의 동일 면내에 복수 구비한 구성으로 이루어진다. 그리고 복수의 가스 공급부(150)는 모두 이너 튜브(130)의 내부에서 기판 지지구(140)에 지지되는 웨이퍼(101)의 표면에 대하여 그 웨이퍼(101)의 면내 방향을 따라 가스를 공급하기 위해서 대략 평행한 방향으로 설치된다. 또한 가스 공급부(150)의 구체적인 구성에 대해서는 상세를 후술한다.
이러한 가스 공급부(150)에 대응하여, 이너 튜브(130)에는 가스 공급부(150)의 선단(先端) 부분에 대향되는 개소(箇所)에 가스 공급부(150)로부터 공급되는 가스를 이너 튜브(130)의 내부에 도입하도록 복수의 가스 도입 구멍(131)이 형성된다.
한편, 가스 도입 구멍(131)이 형성된 개소에 대향되는 이너 튜브(130)의 벽면에는 슬릿(132)이 형성된다. 그리고 슬릿(132)을 통해서 복수의 가스 도입 구멍(131)으로부터 공급된 가스 중 기판 지지구(140)에 지지된 웨이퍼(101)의 표면을 포함하는 이너 튜브(130)의 내부에서의 반응에 기여하지 않은 가스가 이너 튜브(130)의 내부로부터 반응관(120)측에 배출되도록 이루어진다. 또한 슬릿(132)을 통해서 이너 튜브(130)의 내부에서 반응관(120)의 측에 배출된 가스는 배기관(121)을 통과하여 미도시의 배기 수단에 의해 반응관(120)의 외부에 배출된다.
반응관(120)의 내측에는 반응관(120)의 내벽의 측부의 온도를 측정하는 온도 측정부(190)가 배설된다. 온도 측정부(190)는 제1 내지 제3 존 히터(111, 112, 113)가 대응하는 위치에 각각 온도 센서(191, 192, 193)가 설치되고, 히터(110)로 가열 중인 반응관(120)의 내부의 온도를 계측하도록 이루어진다.
(가스 공급부)
가스 공급부(150)는 이너 튜브(130)의 내부에 가스를 공급하기 위한 것이지만, 이를 위해서 본체부(151)의 내부에 도입관(152)을 삽입한 구성을 가진다. 도입관(152)은 이너 튜브(130) 내의 기판 지지구(140)에 지지되는 웨이퍼(101)의 표면에 대하여 그 웨이퍼(101)의 면내 방향을 따라 가스를 공급하는 가스 공급 노즐로서 기능하는 것으로, 그 내부에 가스가 흐르는 가스 경로(153)가 형성된다.
도입관(152)에서의 이너 튜브(130)측의 단부는 가스 경로(153)를 흐른 가스가 분출되는 가스 분출구를 포함하고, 상기 이너 튜브(130)에 형성된 가스 도입 구멍(131)의 직전에 위치하도록 배치된다. 가스 분출구에 대해서는 상세를 후술한다. 한편, 도입관(152)에서의 가스 분출구와는 반대측에는 가스 도입부(154) 및 너트(156)가 장착된다. 가스 도입부(154)는 도입관(152)에 가스를 공급하기 위해서 상기 도입관(152)과 연통되는 가스 도입관(155)을 구비한다. 그리고 도입관(152)이 삽입된 본체부(151)에는 가스 도입부(154)의 측에 금속제의 돌기부 커버(157)가 설치된다.
도입관(152)과 연통되는 가스 도입관(155)은 미도시의 가스 공급원에 접속되고, 상기 가스 공급원으로부터의 가스가 공급되도록 이루어진다. 또한 가스 공급원으로부터는 미도시의 가스종 변경 수단에 의해 종류가 다른 가스가 절체(切替)되어 공급될 수 있도록 한다. 종류가 다른 가스로서는 예컨대 원료 가스와 반응 가스와 불활성 가스가 있다.
이러한 구성의 가스 공급부(150)는 가스 공급원에서 가스종이 절체되는 것에 의해 가스 도입관(155) 및 도입관(152)을 통해서 이너 튜브(130)의 내부에 원료 가스, 반응 가스 또는 불활성 가스를 선택적으로 공급할 수 있다.
(가스 공급 노즐)
여기서 가스 공급부(150)에서 가스 공급 노즐로서 기능하는 도입관(152)과, 그 도입관(152)이 포함하는 가스 분출구(158)에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다.
도 2a에 도시하는 바와 같이 도입관(152)에서의 이너 튜브(130)측의 단부에는 가스 경로(153)와 연통되는 가스 분출구(158)가 설치된다. 그리고 가스 분출구(158)로부터는 가스 경로(153)를 흐른 가스인 원료 가스, 반응 가스 또는 불활성 가스가 이너 튜브(130) 내의 기판 지지구(140)에 지지되는 웨이퍼(101)를 향하여 분출되도록 이루어진다.
가스 분출구(158)는 예컨대 도 2b에 도시하는 바와 같이 가스 분출처[즉 이너 튜브(130)의 측]에서 본 평면 형상이, 수평 자세로 지지되는 웨이퍼(101)의 면내 방향(즉 수평 방향)을 따라 연장되는 긴 변(邊)을 가지는 직사각형[矩] 형상으로 형성된다. 더욱 구체적으로는 가스 분출구(158)는 면내 방향(수평 방향)의 개구 치수(D1)가 상기 면내 방향의 직교 방향(수직 방향)의 개구 치수(D2)의 4배 이상 10배 이하로 형성된 직사각형 형상으로 이루어진다. 또한 개구 치수(D1)는 웨이퍼(101)의 지름보다 작은 치수로 형성된다. 또한 여기서의 개구 치수(D1, D2)는 각각 최대 치수인 것으로 한다.
단, 가스 분출구(158)는 직사각형 형상에 한정되지 않고, 예컨대 도 2c에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(101)의 면내 방향(즉 수평 방향)의 단연 근방부(158a)와 중앙부(158b)에서, 중앙부(158b)가 좁아지는 평면 형상으로 형성된 것이어도 좋다. 즉 가스 분출구(158)는 단연 근방부(158a)에서의 면내 방향의 직교 방향(수직 방향)의 개구 치수(D2)가 중앙부(158b)에서의 면내 방향의 직교 방향(수직 방향)의 개구 치수(D3)보다 크게 형성된 평면 형상인 것이어도 좋다. 그 경우에도 면내 방향(수평 방향)의 개구 치수(D1)는 그 직교 방향(수직 방향)의 개구 치수(D2)의 4배 이상 10배 이하로 형성된 것으로 한다.
또한 도입관(152)에는 예컨대 도 2a에 도시하는 바와 같이 가스 경로(153)의 도중의 가스 분출구(158)의 근방 부분에 가스 경로(153)를 좁혀서 단면적을 좁게 하는 협소부(159)가 설치되어도 좋다. 가스 경로(153)에 협소부(159)를 포함하는 도입관(152)은 이른바 라발 노즐을 구성하도록 이루어진다. 즉 도입관(152)은 가스 경로(153)에 협소부(159)를 포함하는 라발 노즐이어도 좋다.
이상으로, 도입관(152) 및 가스 분출구(158)의 구체예를 설명했지만, 도입관(152) 및 가스 분출구(158)는 이러한 구체예에 한정되지 않고, 예컨대 이하에 설명하는 것과 같은 구성의 것이어도 좋다. 구체적으로는 예컨대 도 3a에 도시하는 바와 같이, 가스 공급 노즐로서의 도입관(152)은 가스 경로(153)로서, 원료 가스 또는 반응 가스와 같은 처리 가스가 흐르는 가스 경로(153a)와, 불활성 가스가 흐르는 가스 경로(153b)를 각각 별도로 포함해도 좋다. 이 중, 처리 가스가 흐르는 가스 경로(153a)는 협소부(159)를 포함하는 라발 노즐이어도 좋다.
가스 경로(153a, 153b)를 별도로 포함하는 경우, 도입관(152)은 도 3a 및 도 3b에 도시하는 바와 같이 가스 분출구(158)로서 처리 가스를 분출하는 가스 분출구(158c)와, 불활성 가스를 분출하는 가스 분출구(158d)를 포함하도록 이루어진다. 이 중 처리 가스를 분출하는 가스 분출구(158c)에 대해서는 면내 방향(수평 방향)의 개구 치수(D1)는 그 직교 방향(수직 방향)의 개구 치수(D2)의 4배 이상 10배 이하로 형성된 것으로 한다.
또한 처리 가스를 분출하는 가스 분출구(158)는 예컨대 도 3c에 도시하는 바와 같이 단연 근방부(158a)와 중앙부(158b)를 포함하고, 단연 근방부(158a)에서의 면내 방향의 직교 방향(수직 방향)의 개구 치수가, 중앙부(158b)에서의 면내 방향의 직교 방향(수직 방향)의 개구 치수보다 크게 형성된 평면 형상인 것이어도 좋다. 그 경우의 평면 형상은 반드시 직선 형상의 구성편(片)에 의해서만 구성된 것일 필요는 없고, 도면예와 같이 원호 형상의 변 부분을 포함하는 형상인 것이어도 좋다. 이 점은 도 2에 도시한 구성예의 경우에서도 마찬가지다.
(컨트롤러)
또한 도 1에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)는 상기 기판 처리 장치(100) 전체를 제어하는 제어부(제어 수단)로서의 컨트롤러(180)를 구비하여 구성된다.
컨트롤러(180)는 도 4에 도시하는 바와 같이 CPU(Central Processing Unit)(180a,) RAM(Random Access Memory)(180b), 기억 장치(180c), 입출력 포트(I/O 포트)(180d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(180b), 기억 장치(180c), I/O 포트(180d)는 내부 버스(180e)를 개재하여 CPU(180a)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(180)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(181)나, 외부 기억 장치(182)가 접속하는 것이 가능하도록 구성된다.
RAM(180b)은 CPU(180a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
기억 장치(180c)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등의 기억 매체로 구성된다. 기억 장치(180c) 내에는 기판 처리 장치(100)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 및 데이터 베이스 등이 판독 가능하도록 격납된다. 또한 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(180)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로그램 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 사용한 경우는 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다.
I/O 포트(180d)는 히터(110)나, 보트 엘리베이터(160)의 상하 구동 모터(162), 회전 구동 모터(161), 미도시의 기판 반입구, 매스 플로우 컨트롤러, 진공 펌프 등에 접속된다.
또한 본 개시에서의 「접속」이란 각(各) 부(部)가 물리적인 케이블로 연결된다는 뜻도 포함하지만, 각 부의 신호(전자 데이터)가 직접 또는 간접적으로 송수신 가능하도록 이루어져 있다는 뜻도 포함한다. 예컨대 각 부 사이에 신호를 중계하는 기재나, 신호를 변환 또는 연산하는 기재가 설치되어도 좋다.
CPU(180a)는 기억 장치(180c)로부터의 제어 프로그램을 판독해서 실행 하는 것과 함께, 컨트롤러(180)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(180c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 그리고 CPU(180a)는 판독된 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 히터(110)로의 전력 공급 동작이나, 보트 엘리베이터(160)의 상하 구동 모터(162), 회전 구동 모터(161)의 회전 동작, 미도시의 기판 반입구의 개폐 동작 등을 제어하는 것이 가능하도록 구성된다.
또한 컨트롤러(180)는 전용의 컴퓨터로서 구성되는 경우에 한정되지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 격납한 외부 기억 장치[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](182)를 준비하고, 이러한 외부 기억 장치(182)를 이용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(180)를 구성할 수 있다.
컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(182)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 네트워크(183)(인터넷이나 전용 회선) 등의 통신 수단을 이용하여 외부 기억 장치(182)를 개재하지 않고 프로그램을 공급해도 좋다. 또한 기억 장치(180c)나 외부 기억 장치(182)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억 장치(180c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(182) 단체만을 포함하는 경우 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 전술한 구성의 기판 처리 장치(100)를 이용하여 웨이퍼(101)에 대한 처리를 수행하는 기판 처리 공정에 대해서 설명한다.
여기서는 기판 처리 공정으로서 웨이퍼(101) 상에 실리콘 함유막으로서의 SiO2(산화실리콘)막을 형성하는 성막 공정을 예로 든다. 이 공정은 전술한 기판 처리 장치(100)의 반응관(120)의 내부에서 실행된다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(180)의 기억 장치(180c)에 기억된 프로그램 실행에 의해 제어된다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 흐름을 도시하는 흐름도다.
(프로세스 조건 설정: S1101)
도 5에 도시하는 바와 같이 기판 처리 공정으로서의 성막 공정 시에, 우선 컨트롤러(180)의 CPU(180a)는 기억 장치(180c)에 격납된 프로세스 레시피 및 관련된 데이터베이스를 판독하여 프로세스 조건을 설정한다. 프로세스 레시피의 주된 항목으로서는 가스 유량, 온도 데이터, 처리 사이클 수 등이 있다.
(기판 반입: S1102)
프로세스 조건 설정 후에는 기판 지지구(140)에 새로운 웨이퍼(101)를 1매씩 탑재하여 지지한 상태에서 보트 엘리베이터(160)의 상하 구동 모터(162)를 구동해서 기판 지지구(140)를 상승시키고, 기판 지지구(140)를 반응관(120)의 내측에 설치된 이너 튜브(130)의 내부에 반입한다.
(압력 조정: S1103)
기판 지지구(140) 반입 후에는 그 기판 지지구(140)가 이너 튜브(130)의 내부에 반입된 상태에서 반응관(120)의 내부를 미도시의 진공 펌프에 의해 배기관(121)으로부터 진공 배기한다. 그리고 판독한 프로세스 레시피에 기초하여 반응관(120)의 내부가 원하는 압력(진공도)이 되도록 조정한다.
(온도 조정: S1104)
또한 반응관(120)의 내부가 진공 배기된 상태에서 반응관(120)의 내부를 히터(110)에 의해 가열한다. 이때 반응관(120)의 내부가 원하는 온도 분포가 되도록 온도 센서(191, 192, 193)로 계측한 온도 정보를 이용하여 히터(110)의 각 존 히터(111, 112, 113)의 통전량(인가 전압)이 피드백 제어된다. 이 온도 제어는 적어도 웨이퍼(101)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다.
또한 이때 보트 엘리베이터(160)의 회전 구동 모터(161)를 작동하여 기판 지지구(140)를 일정한 속도로 회전시킨다. 이때 온도 센서(191, 192, 193)로 계측한 온도 정보를 이용하여, 웨이퍼(101)의 표면 근방에서의 복수 개소의 예측 온도가 미리 설정한 온도보다 높은 경우에는 회전 구동 모터(161)의 작동을 제어해서 기판 지지구(140)의 회전 속도를 미리 설정한 회전 속도보다 올리고, 예측 온도가 미리 설정한 온도보다 낮은 경우에는 회전 구동 모터(161)의 작동을 제어해서 기판 지지구(140)의 회전 속도를 미리 설정한 회전 속도보다 낮추는 것을 수행해도 좋다.
(소정 층 형성 공정: S1105)
그 후, 제1층을 형성하기 위해서 다음과 같은 상세 스텝을 실행한다.
(원료 가스 공급: S11051)
우선 이너 튜브(130)의 내부에 수용된 웨이퍼(101)에 대하여 그 웨이퍼(101)를 지지하는 기판 지지구(140)의 회전 속도를 미리 설정한 속도로 유지한 상태에서 가스 공급부(150)의 도입관(152)으로부터 제1 가스로서의 원료 가스를 유량 조정된 상태에서 공급한다. 이때 원료 가스는 도입관(152)의 가스 분출구(158)로부터 분출되어 가스 도입 구멍(131)을 통해서 이너 튜브(130)의 내부에 도달한다. 이에 의해 기판 지지구(140)에 지지된 웨이퍼(101)에 대하여 Si2Cl6 가스가 공급된다. 공급하는 제1 가스의 유량은 일례로서 0.002slm 내지 1slm(Standard liter per minute)의 범위, 보다 바람직하게는 0.1slm 내지 1slm의 범위로 설정한다. 이때 제1 가스와 함께, 캐리어 가스로서의 불활성 가스를 공급해도 좋다. 캐리어 가스의 유량은 일례로서 0.01slm 내지 5slm의 범위, 보다 바람직하게는 0.5slm 내지 5slm의 범위로 설정한다.
이너 튜브(130)의 내부로의 제1 가스의 공급에 의해 웨이퍼(101)[표면의 하지막(下地膜)] 상에는 예컨대 1원자층 미만 내지 수 원자층 정도의 두께의 제1층이 형성된다.
또한 도입관(152)으로부터 공급된 원료 가스 및 캐리어 가스 중 웨이퍼(101)의 표면에서의 반응에 기여하지 않은 가스는 이너 튜브(130)에 형성된 슬릿(132)으로부터 반응관(120)의 측에 유출되어 배기관(121)으로부터 배기된다.
(원료 가스 배기: S11052)
원료 가스로서의 제1 가스의 공급을 소정 시간 수행하고 웨이퍼(101)의 표면에 제1층을 형성한 후에는 제1 가스의 공급을 정지한다. 그리고 미도시의 진공 펌프에 의해 반응관(120)의 내부를 진공 배기하고, 이너 튜브(130)를 포함한 반응관(120) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층 형성에 기여한 후의 제1 가스를 이너 튜브(130) 및 반응관(120)의 내부로부터 배제한다.
이때 도입관(152)으로부터의 불활성 가스의 공급을 유지한다. 불활성 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 반응관(120)의 내부에 잔류하는 미반응 또는 제1층 형성에 기여한 후의 제1 가스를 이너 튜브(130) 및 반응관(120)의 내부로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
(반응 가스 공급: S11053)
이너 튜브(130) 및 반응관(120)의 내부의 잔류 가스를 제거한 후에는 이너 튜브(130)의 내부에 수용된 웨이퍼(101)에 대하여 가스 공급부(150)의 도입관(152)으로부터 반응 가스인 제2 가스를 유량 조정된 상태에서 공급한다. 이때 제2 가스는 도입관(152)의 가스 분출구(158)로부터 분출되고, 가스 도입 구멍(131)을 통해서 이너 튜브(130)의 내부에 도달한다. 이에 의해 기판 지지구(140)에 지지된 웨이퍼(101)에 대하여 O2 가스가 공급된다. 공급하는 제2 가스의 유량은 일례로서 0.2slm 내지 10slm의 범위, 보다 바람직하게는 1slm 내지 5slm의 범위로 설정한다.
이때 도입관(152)으로부터의 캐리어 가스의 공급을 정지하여 캐리어 가스가 제2 가스와 함께 반응관(120)의 내부에 공급되지 않도록 한다. 즉 제2 가스는 캐리어 가스로 희석되지 않고 반응관(120) 및 이너 튜브(130)의 내부에 공급되도록 하여 형성되는 층의 성막 레이트를 향상시키는 것을 가능하게 한다. 이때의 히터(110)의 온도는 원료 가스 공급 스텝(S11051)과 마찬가지의 온도로 설정한다.
이에 의해 반응관(120) 및 이너 튜브(130)의 내부에 흐른 가스는 제2 가스만이 된다. 제2 가스는 원료 가스 공급 스텝(S11051)에서 웨이퍼(101) 상에 형성된 제1층의 적어도 일부와 치환 반응한다. 치환 반응 시에는 제1층에 포함되는 예컨대 Si와 제2 가스에 포함되는 O가 결합하여 웨이퍼(101) 상에 Si와 O를 포함하는 제2층으로서의 SiO2층이 형성된다.
(반응 가스 배기: S11054)
반응 가스인 제2 가스의 공급을 소정 시간 수행하고, 웨이퍼(101) 상에 제2층을 형성한 후에는 제2 가스의 공급을 정지한다. 그리고 원료 가스 배기(S11052)와 마찬가지의 처리 순서에 의해 반응관(120)의 내부 및 이너 튜브(130)의 내부에 잔류하는 미반응 또는 SiO2층의 형성에 기여한 후의 O2 가스나 반응 부생성물을 반응관(120)의 내부 및 이너 튜브(130)의 내부로부터 배제한다.
(소정 횟수 실시 판단: S11055)
이상과 같은 소정 층 형성 공정(S1105)을 구성하는 원료 가스 공급(S11051) 내지 반응 가스 배기(S11054)의 각 스텝을 순서대로 수행하는 사이클을 1회 이상이 되는 소정 횟수 수행하는 것에 의해 웨이퍼(101) 상에 소정의 두께(예컨대 0.1nm 내지 2nm)의 SiO2(산화실리콘)막을 형성한다. 전술한 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하며, 예컨대 10회 내지 80회 정도 수행하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10회 내지 15회 정도 수행하는 것에 의해 웨이퍼(101)의 표면에는 균일한 막 두께 분포를 포함하는 박막을 형성할 수 있다.
즉 전술한 일련의 각 스텝(S11051 내지 S11055)을 소정의 횟수 반복 실행하는 것에 의해 웨이퍼(101) 상에 소정의 두께의 막을 형성하고, 소정 층 형성 공정(S1105)을 종료한다.
(퍼지 및 대기압 복귀: S1106)
소정 층 형성 공정(S1105) 종료 후에는 도입관(152)으로부터 캐리어 가스로서의 불활성 가스를 반응관(120)의 내부 및 이너 튜브(130)의 내부에 공급하면서 배기관(121)으로부터 가스의 배기를 수행한다. 이때 불활성 가스는 퍼지 가스로서 작용한다. 이에 의해 반응관(120)의 내부 및 이너 튜브(130)의 내부는 불활성 가스로 퍼지되고, 잔류하는 가스나 부생성물 등이 반응관(120) 내로부터 제거된다. 또한 히터(110)의 블록화된 각 존 히터(111, 112, 113)로의 전력 인가를 정지하는 것에 의해 히터(110)에 의한 가열을 정지하고, 보트 엘리베이터(160)의 회전 구동 모터(161)의 작동을 정지하고, 기판 지지구(140)의 회전을 정지한다.
(기판 반출: S1107)
그 후는 보트 엘리베이터(160)의 상하 구동 모터(162)를 작동시켜서 기판 지지구(140)를 반응관(120)의 이너 튜브(130)로부터 하강시키고, 기판 지지구(140)로부터 표면에 소정의 두께의 박막이 형성된 웨이퍼(101)를 취출한다.
(강온: S1108)
그리고 히터(110)의 각 존 히터(111, 112, 113)로의 전력인가를 정지한 상태에서 히터(110)의 온도를 강하시켜서 웨이퍼(101)에 대한 처리, 즉 전술한 일련의 기판 처리 공정을 종료한다.
(3) 웨이퍼에 대한 가스의 흐름
다음으로 전술한 기판 처리 공정에서의 소정 층 형성 공정(S1105)에서 웨이퍼(101)에 대하여 가스(특히, 원료 가스 또는 반응 가스와 마찬가지의 처리 가스)를 공급할 때의 가스의 흐름에 대해서 설명한다.
도 6은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 가스 공급 노즐로부터의 가스의 흐름을 도시하는 설명도다.
여기서 본 실시 형태에서의 가스의 흐름을 설명하기에 앞서, 일반적인 노즐 구성에 의한 가스의 흐름에 대해서 간단히 설명한다.
일반적인 노즐 구성으로서는 예컨대 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 도입관(252)이 포함하는 가스 분출구(258)의 평면 형상이 환공(丸孔) 형상인 것을 들 수 있다. 이러한 환공 형상의 가스 분출구(258)로부터 처리 가스를 분출하면 노즐 중심 유속이 높은 철(凸) 형상의 유속 분포가 된다. 그렇기 때문에 가스 분출처의 웨이퍼 면상에서는 가스 흐름의 소용돌이가 생기고, 거기서 처리 가스가 체류할 우려가 있다. 처리 가스가 체류하면 그 체류 가스가 열에 노출되는 것에 의해, 예컨대 원료 가스라면 고(高)분해의 상태가 되고, 그 결과로서 웨이퍼 상에서 분해도의 차이(불균일)가 발생할 수 있다. 또한 노즐 중심에서 먼 곳에서는 가스 흐름이 저유속이 되고, 여기서도 분해도가 높아질 수 있다. 즉 도입관(252)이 포함하는 가스 분출구(258)가 환공 형상인 경우에는 웨이퍼의 면내에 균일하게 처리 가스를 공급하는 것이 곤란해질 우려가 있다.
이에 대하여 본 실시 형태에서 도입관(152)이 포함하는 가스 분출구(158)는 예컨대 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(101)의 면내 방향(수평 방향)의 개구 치수(D1)가 상기 면내 방향의 직교 방향(수직 방향)의 개구 치수(D2)의 4배 이상 10배 이하가 되는 형상으로 형성된다. 즉 세로 방향(수직 방향)에 대하여 가로 방향(수평 방향)을 4배 내지 10배 정도로 넓힌 폭이 넓은 형상으로 이루어진다. 이러한 폭이 넓은 형상의 가스 분출구(158)로부터 처리 가스를 분출하면, 가로 방향(수평 방향)에 폭넓게 가스를 공급하는 것이 가능해지므로, 전술한 환공 형상의 경우에 비해 노즐 중심 유속이 높아지는 것을 저감시킨 유속 분포, 즉 철 형상이 되는 정도를 억제한 유속 분포가 된다. 그렇기 때문에 가스 분출처의 웨이퍼(101)의 면상에서 가스 흐름의 소용돌이가 없는 층류(層流)를 만들어내는 것이 가능해지고, 처리 가스의 체류가 발생하지 않도록 할 수 있다. 즉 웨이퍼(101)의 면내에 균일하게 가스를 공급하여, 그 결과로서 상기 웨이퍼(101) 상에서의 분해도의 차이(불균일)를 억제하는 것이 가능해진다.
유속 분포가 철 형상이 되는 것을 억제하여 가스 흐름의 소용돌이가 없는 층류를 만들어내기 위해서는 가스 분출구(158)에서의 개구 치수(D1)가 개구 치수(D2)의 4배 이상 10배 이하, 바람직하게는 6배 이상 8배 이하인 것이 바람직하다. 개구 치수(D1)가 개구 치수(D2)의 4배 미만이면, 노즐 중심 유속의 저감에 충분하지 않고, 유속 분포가 철 형상이 되는 정도를 억제하지 못할 우려가 있다. 또한 개구 치수(D1)가 개구 치수(D2)의 10배를 초과하면, 도입관(152) 전체의 크기의 제약에서 개구 치수(D2)의 크기를 충분히 확보할 수 없고, 웨이퍼(101)에 대하여 필요 충분한 유량의 가스 공급을 수행하는 것이 곤란해질 우려가 있다.
또한 가스 분출구(158)가 단연 근방부(158a)와 중앙부(158b)를 포함하고, 단연 근방부(158a)의 개구 치수(D2)가 중앙부(158b)의 개구 치수(D3)보다 크게 형성되면, 웨이퍼(101)의 면내에서의 가스의 흐름의 컨덕턴스를 조정하는 데 있어서 바람직한 것이 된다. 구체적으로는 중앙부(158b)가 가스를 분출할 때의 저항(조임)이 되므로, 예컨대 단연 근방부(158a)로부터의 가스 유량의 증대에 의해 웨이퍼 중심으로부터 이격된 개소(예컨대 도면 중에서의 점E)에도 고유속의 가스를 공급하는 것 가능해진다. 따라서 웨이퍼(101)의 면내에 대하여 빈틈없이(균일하게) 가스를 분출하는 것이 가능해지고, 상기 웨이퍼(101)의 면내에 균일하게 가스를 공급하는 데 있어서 상당히 바람직한 것이 된다. 또한 개구 치수(D1)는 웨이퍼(101)의 지름보다 작은 치수로 형성된다.
또한 가스 경로(153) 도중에 협소부(159)가 설치되고, 이에 의해 도입관(152)이 라발 노즐을 구성하면, 협소부(159)로부터 가스 분출구(158)까지의 사이에 대해서, 가스 경로(153)가 서서히 폭이 넓어지는 테이퍼 형상으로서, 가스의 흐름의 박리, 흐름의 확대 손실을 억제한 구조로 할 수 있다. 즉 협소부(159)로부터 가스 분출구(158)까지의 사이에서의 가스 흐름의 에너지 손실을 억제하여 고유속을 얻을 수 있게 된다. 따라서 철 형상의 유속 분포를 억제해서 소용돌이가 없는 층류화를 도모하는 것이 가능해지고, 웨이퍼(101)의 면내에 균일하게 가스를 공급하는 데 있어서 상당히 바람직한 것이 된다.
또한 이상으로 설명한 가스의 흐름은 주로 처리 가스에 관한 것이며, 예컨대 퍼지 가스로서 작용하는 불활성 가스에 대해서는 적용 외이어도 좋다. 즉 처리 가스에 대해서는 웨이퍼(101)의 면내에 균일하게 가스를 공급하는 것이 소정층 형성 공정(S1105)에서의 원료 가스 공급(S11051) 및 반응 가스 공급(S11053)에서의 처리 결과에 큰 영향을 미치지만, 퍼지 가스로서 작용하는 불활성 가스에 대해서는 잔류 가스 등의 배제가 가능하면, 반드시 유속 분포가 철 형상이 되는 것을 억제할 필요는 없다. 따라서 도입관(152) 및 가스 분출구(158)는 도 3에 도시하는 바와 같이 처리 가스를 분출하는 가스 분출구(158c)와 불활성 가스를 분출하는 가스 분출구(158d)를 각각 별도로 포함해도 좋다.
또한 제1 가스(실리콘 함유 가스)로서는 예컨대 Si2Cl6(6염화2규소)가 이용되고, 제2 가스(산소 함유 가스)로서는 O2(산소)[또는 O3(오존) 또는 H2O(물)]가 이용되고, 캐리어 가스(불활성 가스)로서는 N2(질소) 가스 또는 Ar(아르곤) 가스 등이 이용된다.
전술한 예에서는 기판(101) 상에 예컨대 SiO2막을 형성하는 예에 대해서 설명했지만, 본 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예컨대 SiO2막 대신에 Si3N4(질화실리콘)막 또는 TiN(질화티타늄)막도 형성할 수 있다. 또한 이러한 막에 한정되지 않는다. 예컨대 W, Ta, Ru, Mo, Zr, Hf, Al, Si, Ge, Ga 등 또는 이들 원소와 동족의 원소로 구성되는 원소 단체의 막이나, 이들 원소와 질소의 화합물막(질화막), 이들 원소와 산소의 화합물막(산화막) 등에도 적용하는 것이 가능하다. 또한 이러한 막을 형성할 때는 전술한 할로겐 함유 가스나, 할로겐 원소, 아미노기(基), 시클로펜타기, 산소(O), 탄소(C), 알킬기 등의 적어도 어느 하나를 포함하는 가스를 이용할 수 있다.
(4) 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 갖는다.
(a) 본 실시 형태에서 가스 공급 노즐로서의 도입관(152)에서의 가스 분출구(158)는 웨이퍼(101)의 면내 방향의 개구 치수(D1)가 상기 면내 방향의 직교 방향의 개구 치수(D2)의 4배 이상 10배 이하로 형성된다. 그렇기 때문에 웨이퍼(101)의 면내 방향으로 폭넓게 가스를 공급하는 것이 가능해지고, 노즐 중심 유속이 높아지는 것을 저감시킨 유속 분포(즉 철 형상이 되는 정도를 억제한 유속 분포)로 할 수 있다. 따라서 본 실시 형태에 따르면, 가스 분출처의 웨이퍼(101)의 면상에서 가스 흐름의 소용돌이가 없는 층류를 만들어내는 것이 가능해지고, 처리 가스의 체류가 발생하지 않게 되므로, 웨이퍼(101)의 면내에 균일하게 가스를 공급해서 상기 웨이퍼(101) 상에서의 분해도의 차이(불균일)를 억제하는 것이 가능해진다. 즉 본 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(101)를 처리하는 데 있어서 상기 웨이퍼(101)의 면내에 균일하게 가스를 공급할 수 있고, 예컨대 웨이퍼(101)에 대한 처리가 성막 처리라면, 상기 웨이퍼(101) 상에 형성된 막의 면내 균일성 및 단차 피복성을 향상시킬 수 있다.
(b) 본 실시 형태와 같이, 가스 분출구(158)의 단연 근방부(158a)와 중앙부(158b)에서 단연 근방부(158a)의 개구 치수(D2)가 중앙부(158b)의 개구 치수(D3)보다 크게 형성되면, 중앙부(158b)가 가스를 분출할 때의 저항(조임)이 되므로, 웨이퍼 중심으로부터 이격된 개소에도 고유속의 가스를 공급하는 것 가능해진다. 따라서 본 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(101)의 면내에서의 가스 흐름의 컨덕턴스를 조정하여 웨이퍼(101)의 면내에 대하여 빈틈없이(균일하게) 가스를 분출하는 것이 가능해지고, 상기 웨이퍼(101)의 면내에 균일하게 가스를 공급하는 데 있어서 상당히 바람직한 것이 된다.
(c) 본 실시 형태와 같이, 가스 공급 노즐로서의 도입관(152)이 가스 경로(153)에 협소부(159)를 포함하는 라발 노즐이라면, 협소부(159)로부터 가스 분출구(158)까지 사이에 대해서 가스의 흐름의 박리, 흐름의 확대 손실을 억제한 구조로 할 수 있다. 따라서 본 실시 형태에 따르면, 협소부(159)로부터 가스 분출구(158)까지 사이에서의 가스 흐름의 에너지 손실을 억제해서 고유속을 얻을 수 있게 되고, 이에 의해 철 형상의 유속 분포를 억제해서 소용돌이가 없는 층류화를 도모하는 것이 가능해지므로, 웨이퍼(101)의 면내에 균일하게 가스를 공급하는 데 있어서 상당히 바람직한 것이 된다.
(5) 변형예 등
이상으로, 본 개시의 각 실시 형태를 구체적으로 설명했지만 본 개시는 전술한 각 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
예컨대 전술한 실시 형태에서는 가스 분출구(158)에서 도 2c 및 도 3c에 도시하는 바와 같이 단연 근방부(158a)와 중앙부(158b)로 중앙부(158b)가 좁게 조여진 경우를 예로 들었지만 본 개시는 이에 한정되지 않고, 도 2b 및 도 3b에 도시하는 바와 같이 평면 형상이 직사각형 형상으로 형성되어도 좋다. 또한 직사각형 형상에 한정되지 않고, 예컨대 타원 형상으로 형성되어도 좋다. 또한 예컨대 전술한 실시 형태에서는 도입관(152)이 라발 노즐일 경우를 예로 들었지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 즉 도입관(152)에서의 가스 분출구(158)의 근방은 협소부(159)나 테이퍼 형상의 부분 등이 없어도 상관없다. 또한 테이퍼 형상의 부분을 포함하는 경우에 그 부분은 매끄러운 면일 필요는 없고, 단(段) 형상의 면에 의해 구성되어도 좋다.
또한 예컨대 전술한 실시 형태에서는 웨이퍼(101) 상에 SiO2막을 형성하는 예에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 예컨대 SiO2막 대신에 Si3N4(질화실리콘)막 또는 TiN(질화티타늄)막도 형성할 수 있다. 또한 이들 막에 한정되지 않는다. 예컨대 W, Ta, Ru, Mo, Zr, Hf, Al, Si, Ge, Ga 등 또는 이것 원소와 동족의 원소로 구성되는 원소 단체의 막이나, 이들 원소와 질소의 화합물막(질화막), 이들 원소와 산소의 화합물막(산화막) 등에도 적용하는 것이 가능하다. 또한 이들 막을 형성할 때는 전술한 할로겐 함유 가스나, 할로겐 원소, 아미노기, 시클로펜타기, 산소(O), 탄소(C), 알킬기 등 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스를 이용할 수 있다.
또한 예컨대 전술한 실시 형태에서는 기판 처리 공정으로서 성막 처리를 예로 들었지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 즉 본 개시는 처리 대상의 기판에 가스를 공급해서 수행하는 처리라면, 성막 처리 외에 어닐링 처리, 확산 처리, 산화 처리, 질화 처리, 리소그래피 처리 등의 다른 기판 처리를 수행하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한 본 개시는 다른 기판 처리 장치, 예컨대 어닐링 처리 장치, 에칭 장치, 산화 처리 장치, 질화 처리 장치, 노광 장치, 도포 장치, 건조 장치, 가열 장치, 플라즈마를 이용한 처리 장치 등의 다른 기판 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또한 본 개시는 이들 장치가 혼재해도 좋다. 또한 어느 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한 어느 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한 각 실시 형태의 구성의 일부에 대해서 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것도 가능하다.
100: 기판 처리 장치 101: 기판
120: 반응관 140: 기판 지지구(보트)
150: 가스 공급부 158: 가스 분출구
158a: 단연 근방부 158b: 중앙부

Claims (16)

  1. 기판을 지지하는 기판 지지구를 수용하는 반응관; 및
    상기 반응관에 수용된 상기 기판 지지구에 지지되는 상기 기판에 대하여 상기 반응관의 측방으로부터 상기 기판의 면내 방향을 따라 가스를 공급하는 가스 공급 노즐
    을 구비하고,
    상기 가스 공급 노즐은, 상기 기판의 면내 방향의 단연(端緣) 근방부와 중앙부에서, 상기 단연 근방부에서의 상기 면내 방향의 직교(直交) 방향의 개구(開口) 치수가 상기 중앙부에서의 상기 면내 방향의 직교 방향의 개구 치수보다 크게 형성된 제1 가스 분출구를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스 분출구는 상기 기판의 면내 방향의 개구 치수가 상기 기판의 면내 방향의 직교 방향의 개구 치수의 4배 이상 10배 이하로 형성되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스 공급 노즐은 상기 제1 가스 분출구에 연통되는 가스 경로에 협소부를 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스 분출구는 가스 분출처에서 본 평면 형상이 상기 기판의 면내 방향을 따라 연장되는 긴 변(邊)을 가진 직사각형[矩] 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스 분출구는 상기 기판의 면내 방향의 단연 근방부와 중앙부에서, 상기 중앙부가 좁아지는 평면 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스 분출구의 개구 치수는 상기 기판의 지름보다 작게 형성된 기판 처리 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 가스 경로에 흐르는 가스는 처리 가스인 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 처리 가스는 원료 가스 또는 반응 가스인 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 가스 공급 노즐은 상기 가스 경로와는 다른 불활성 가스를 공급하는 가스 경로를 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가스 공급 노즐은 상기 불활성 가스를 분출하는 제2 가스 분출구를 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 가스 분출구는 상기 제1 가스 분출구의 양측에 설치되는 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지구는 상기 기판을 복수 지지하도록 구성되고,
    상기 가스 공급 노즐은 복수의 상기 기판 각각에 대하여 가스를 공급하도록 복수 설치되는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가스 공급 노즐은 상기 기판이 다단으로 배열되는 방향으로 복수 설치되는 기판 처리 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 반응관의 주위에 상기 기판을 가열하는 가열부를 구비하는 기판 처리 장치.
  15. 기판을 지지하는 기판 지지구를 반응관에 수용하는 공정; 및
    상기 반응관에 수용된 상기 기판 지지구에 지지되는 상기 기판에 대하여 상기 반응관의 측방으로부터 상기 기판의 면내 방향을 따라 가스를 공급하는 것과 함께, 상기 공급을 상기 기판의 면내 방향의 단연 근방부와 중앙부에서, 상기 단연 근방부에서의 상기 면내 방향의 직교 방향의 개구 치수가 상기 중앙부에서의 상기 면내 방향의 직교 방향의 개구 치수보다 크게 형성된 가스 분출구를 포함하는 가스 공급 노즐로부터 수행하여 상기 기판을 처리하는 공정
    을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 기판을 지지하는 기판 지지구를 반응관에 수용하는 단계; 및
    상기 반응관에 수용된 상기 기판 지지구에 지지되는 상기 기판에 대하여 상기 반응관의 측방으로부터 상기 기판의 면내 방향을 따라 가스를 공급 하는 것과 함께, 상기 공급을 상기 기판의 면내 방향의 단연 근방부와 중앙부에서, 상기 단연 근방부에서의 상기 면내 방향의 직교 방향의 개구 치수가 상기 중앙부에서의 상기 면내 방향의 직교 방향의 개구 치수보다 크게 형성된 가스 분출구를 포함하는 가스 공급 노즐로부터 수행하여 상기 기판을 처리하는 단계
    를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
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