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KR101623740B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

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

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KR101623740B1
KR101623740B1 KR1020140065660A KR20140065660A KR101623740B1 KR 101623740 B1 KR101623740 B1 KR 101623740B1 KR 1020140065660 A KR1020140065660 A KR 1020140065660A KR 20140065660 A KR20140065660 A KR 20140065660A KR 101623740 B1 KR101623740 B1 KR 101623740B1
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코스케 타카기
나오노리 아카에
마사토 테라사키
미키오 오노
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

본 발명은 복수의 기판을 수용한 처리실 내에 수소 함유 가스 및 산소 함유 가스를 공급하여 기판을 처리할 때, 기판 처리의 생산성을 저하시키지 않고 기판 처리의 면간 균일성 및 면내 균일성을 향상시킨다.
간격을 두고 배열된 복수의 기판을 수용하여 처리하는 처리실; 상기 기판의 배열 방향을 따라 연재(延在)하도록 배설되고 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급하는 제1 노즐; 및 상기 기판의 배열 방향을 따라 연재하도록 배설되고 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 제2 노즐;을 구비하고, 상기 제1 노즐은 상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제1 가스 공급공을 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역에 대응하도록 상부로부터 하부에 걸쳐 복수 구비하고, 상기 제2 노즐은 상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급공을 상기 기판 배열 영역의 상단부로부터 1/4 내지 1/3의 상부 영역에 배열되는 기판 및 상기 기판 배열 영역의 하단부로부터 1/4 내지 1/3의 하부 영역에 배열되는 기판에만 대응하도록 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에만 각각 1개 이상 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND NON-TRANSITORY COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM}
본 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서 간격을 두고 배열된 복수의 기판을 수용한 처리실 내에 처리 가스를 공급하고, 복수의 기판을 일괄하여 처리[뱃치(batch) 처리]하는 기판 처리 공정이 수행되는 경우가 있다.
전술한 기판 처리 공정에서는 처리실 내로의 처리 가스의 공급을 복수의 기판 1매 1매에 대응하도록 복수의 가스 공급공을 구비한 다공 노즐을 이용하여 수행하는 기법이 알려져 있다. 다공 노즐을 이용하는 것에 의해 복수의 기판 1매 1매에 대하여 균등한 유량으로 처리 가스를 공급하는 것이 가능해지고, 또한 각 기판의 중심 부근으로의 처리 가스의 공급을 촉진하는 것이 가능해진다. 그 결과, 기판 처리의 기판 사이 균일성[면간(面間) 균일성]이나 면내(面內) 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
하지만 처리 가스의 종류에 따라서는 다공 노즐을 이용하여 가스의 공급을 수행하고 있음에도 불구하고 기판 처리의 면간 균일성이나 면내 균일성이 충분히 개선되지 않는 경우가 있다. 구체적으로는 처리 가스로서 수소 함유 가스 및 산소 함유 가스를 이용하면, 다공 노즐을 이용하여 가스의 공급을 수행하고 있음에도 불구하고 기판 처리의 면내 균일성이나 면간 균일성이 충분히 개선되지 않는 경우가 있다. 일괄하여 처리하는 기판의 수를 저감하는 것에 의해 면내 균일성이나 면간 균일성의 저하를 회피하는 것도 가능하지만, 이 경우, 기판 처리의 생산성 저하를 초래한다.
본 발명은 복수의 기판을 수용한 처리실 내에 수소 함유 가스 및 산소 함유 가스를 공급하여 기판을 처리할 때, 기판 처리의 생산성을 저하시키지 않고 기판 처리의 면간 균일성 및 면내 균일성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
간격을 두고 배열된 복수의 기판을 수용하여 처리하는 처리실;
상기 기판의 배열 방향을 따라 연재(延在)하도록 배설되고 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급하는 제1 노즐; 및
상기 기판의 배열 방향을 따라 연재하도록 배설되고 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 제2 노즐;
을 구비하고,
상기 제1 노즐은 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역에 대응하도록 복수의 제1 가스 공급공을 상부로부터 하부에 걸쳐 구비하고,
상기 제2 노즐은 상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급공을 상기 기판 배열 영역의 상단부로부터 1/4 내지 1/3의 상부 영역에 배열되는 기판 및 상기 기판 배열 영역의 하단부로부터 1/4 내지 1/3의 하부 영역에 배열되는 기판에만 대응하도록 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에만 각각 1개 이상 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면,
간격을 두고 배열된 복수의 기판을 처리실 내에 수용하는 공정; 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 수소 함유 가스와 산소 함유 가스를 공급하여 상기 복수의 기판을 처리하는 공정;
을 포함하고,
상기 기판을 처리하는 공정에서는,
상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제1 가스 공급공을 상기 복수의 기판이 배열된 기판 배열 영역에 대응하도록 상부로부터 하부에 걸쳐 복수 구비한 제1 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급하고,,
상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급공을 상기 기판 배열 영역의 상단부로부터 1/4 내지 1/3의 상부 영역에 배열된 기판 및 상기 기판 배열 영역의 하단부로부터 1/4 내지 1/3의 하부 영역에 배열된 기판에만 대응하도록 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에만 각각 1개 이상 구비한 제2 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
간격을 두고 배열된 복수의 기판을 처리실 내에 수용하는 순서; 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 수소 함유 가스와 산소 함유 가스를 공급하여 상기 복수의 기판을 처리하는 순서;
를 컴퓨터에 실행시키고,
상기 기판을 처리하는 순서에서는,
상기 복수의 기판이 배열된 기판 배열 영역에 대응하도록 복수의 제1 가스 공급공을 상부로부터 하부에 걸쳐 구비한 제1 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급시키고,
상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급공을 상기 기판 배열 영역의 상단부로부터 1/4 내지 1/3의 상부 영역에 배열된 기판 및 상기 기판 배열 영역의 하단부로부터 1/4 내지 1/3의 하부 영역에 배열된 기판에만 대응하도록 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에만 각각 1개 이상 구비한 제2 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 복수의 기판을 수용한 처리실 내에 수소 함유 가스 및 산소 함유 가스를 공급하여 기판을 처리할 때, 기판 처리의 생산성을 저하시키지 않고 기판 처리의 면간 균일성 및 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 종형(縱型) 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종(縱)단면도로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 제2 노즐의 개략 구성을 도시하는 도면이며, 도 4의 (b) 내지 도 4의 (e)는 그 변형예를 각각 도시하는 도면.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스에서의 가스 공급 타이밍을 도시하는 도면이며, 도 5의 (b) 및 도 5의 (c)는 본 발명의 다른 실시 형태의 성막 시퀀스에서의 가스 공급 타이밍을 각각 도시하는 도면.
도 6은 종래의 기판 처리 장치의 종형 처리로의 단면 구성도.
도 7은 종래의 기판 처리 장치를 이용하여 성막한 실리콘 산화막(SiO막)의 면간 막 두께 균일성을 도시하는 도면.
도 8은 종래의 기판 처리 장치의 종형 처리로내에서의 원자상 산소의 분포를 도시하는 도면.
도 9는 원자상 산소가 생성될 때까지의 거리(시간)를 분석하기 위한 해석 모델과 그 해석 결과를 도시하는 도면.
도 10은 SiO막의 면간 막 두께 균일성의 측정 결과를 도시하는 도면이며, 도 10의 (a)는 비교예를 도시하고, 도 10의 (b)는 실시예를 도시하는 도면.
도 11은 SiO막의 면내 막 두께 분포의 측정 결과를 도시하는 도면이며, 도 11의 (a)는 비교예를 도시하고, 도 11의 (b)는 실시예를 도시하는 도면.
도 12는 SiO막의 면내 평균 막 두께와 웨이퍼 위치의 관계를 도시하는 도면.
도 13의 (a) 내지 도 13의 (c)는 본 발명의 다른 실시 형태의 성막 시퀀스에서의 가스 공급 타이밍을 각각 도시하는 도면.
도 14의 (a) 내지 도 14의 (d)는 본 발명의 다른 실시 형태의 성막 시퀀스에서의 가스 공급 타이밍을 각각 도시하는 도면.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시하는 바와 같이 처리로(202)는 가열 수단(가열 기구)로서의 히터(207)를 포함한다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보지판(保持板)으로서의 히터 베이스(도시되지 않음)에 지지되는 것에 의해 수직으로 설치된다. 또한 히터(207)는 후술하는 바와 같이 가스를 열로 활성화[여기(勵起)]시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는 히터(207)와 동심원 형상으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관(210)(프로세스 튜브)이 배설(配設)된다. 반응관(210)은 내관(204)(이너 튜브)과, 이너 튜브(204)를 동심원 형상으로 둘러싸는 외관(203)(아우터 튜브)을 구비한 이중관 구성으로 이루어진다. 이너 튜브(204) 및 아우터 튜브(203)는 각각 예컨대 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색(閉塞)되고, 하단이 개구(開口)된 원통 형상으로 형성된다.
이너 튜브(204) 및 아우터 튜브(203)는 각각 매니폴드(209)에 의해 하방(下方)으로부터 지지된다. 매니폴드(209)는 예컨대 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료로 이루어지고, 상단 및 하단이 개방된 원통 형상으로 형성된다. 매니폴드(209) 내벽의 상단부에는 예컨대 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료로 이루어지고, 매니폴드(209)의 경방향 내측을 향하여 연출(延出)한 환 형상[環狀]의 플랜지부(209a)가 설치된다. 이너 튜브(204)의 하단은 플랜지부(209a)의 상면의 금속 부분에 당접(當接)한다. 우터 튜브(203)의 하단은 매니폴드(209)의 상단의 금속 부분에 당접한다. 아우터 튜브(203)와 매니폴드(209) 사이에는 씰 부재로서의 O링(220a)이 설치된다. 매니폴드(209)의 하단 개구는 처리로(202)의 노구(爐口)로서 구성되고, 후술하는 보트 엘리베이터(115)가 상승하였을 때에 개체(蓋體)로서의 원반 형상의 씰 캡(219)에 의해 기밀하게 봉지된다. 매니폴드(209)와 씰 캡(219) 사이에는 씰 부재로서의 O링(220b)이 설치된다.
이너 튜브(204)의 통중공부(筒中空部)에는 기판으로서의 웨이퍼(200)를 처리하는 처리실(201)이 형성된다. 처리실(201)은 복수의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 수직 방향에 간격을 두고 배열(정렬)시켜서 보지하는 후술하는 보트(217)를 수용하도록 구성된다.
이너 튜브(204)의 천정부(天井部)는 플랫 형상에 아우터 튜브(203)의 천정부는 돔 형상으로 형성된다. 이너 튜브(204)의 천정부를 돔 형상으로 하면, 처리실(201) 내에 공급한 가스가 복수의 웨이퍼(200) 사이에 흐르지 않고, 이너 튜브(204)의 천정부에 형성된 돔 부분의 내부 공간[후술하는 보트(217)의 천판(天板)보다 상방(上方)의 공간]에 유입되기 쉬워진다. 이너 튜브(204)의 천정부를 플랫 형상으로 하는 것에 의해 처리실(201) 내에 공급한 가스를 복수의 웨이퍼(200) 사이에 효율적으로 흘리는 것이 가능해진다. 또한 이 때 이너 튜브(204)의 천정부와 보트(217)의 천판의 클리어런스(공간)를 작게 하는 것에 의해, 예컨대 웨이퍼(200)의 배열 간격(웨이퍼 배열 피치)과 같은 정도의 크기로 하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 사이에 한층 더 효율적으로 가스를 흘리는 것이 가능해진다.
이너 튜브(204)의 측벽에는 도 2에 도시하는 바와 같이 노즐(233a 내지 233c)을 수용하는 노즐 수용실(204a)과, 노즐(233d, 233e)을 수용하는 노즐 수용실(204b)이 형성된다. 노즐 수용실(204a, 204b)은 각각 이너 튜브(204)의 측벽으로부터 이너 튜브(204)의 경방향 외향에 돌출하고, 수직 방향을 따라 연재하는 채널 형상으로 형성된다. 노즐 수용실(204a, 204b)의 내벽은 처리실(201)의 내벽의 일부를 구성한다. 또한 노즐 수용실(204a)과 노즐 수용실(204b)은 이너 튜브(204)의 내벽을 따라, 즉 처리실(201) 내에 수용된 웨이퍼(200)의 외주를 따라, 서로 소정 거리 격리된 위치에 각각 배치된다. 구체적으로는 노즐 수용실(204a, 204b)은 웨이퍼(200)의 중심과 노즐 수용실(204a)의 중심을 연결하는 직선과, 웨이퍼(200)의 중심과 노즐 수용실(204b)의 중심을 연결하는 직선이 이루는 중심각[노즐 수용실(204a, 204b)의 각 중심을 양단(兩端)으로 하는 호(弧)에 대한 중심각]이 예컨대 30° 내지 150°이 될 수 있는 위치에 각각 배치된다.
노즐(233a 내지 233e)은 각각 L자형의 롱 노즐로서 구성된다. 노즐(233a 내지 233e)의 각 수평부는 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치된다.
노즐(233a 내지 233c)의 각 수직부는 전술한 노즐 수용실(204a) 내에 노즐 수용실(204a)의 하부로부터 상부를 따라 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향하여 상승[立上]하도록 설치된다. 또한 노즐(233d, 233e)의 각 수직부는 전술한 노즐 수용실(204b) 내에 노즐 수용실(204b)의 하부로부터 상부를 따라 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향하여 상승하도록 설치된다. 즉 노즐(233a 내지 233e)의 각 수직부는 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에 웨이퍼 배열 영역에 따르도록 설치된다. 또한 노즐(233d, 233e)은 처리실(201) 내에 수용된 웨이퍼(200)의 외주를 따라 노즐(233a 내지 233c)로부터 소정 거리 격리된 위치에 설치된다. 또한 노즐(233a)은 노즐(233b, 233c) 사이에 설치된다. 즉 노즐(233a)은 웨이퍼(200)의 주방향(周方向)을 따라 한 쌍의 노즐(233b, 233c)에 의해 양측으로부터 개재된다.
노즐(233a 내지 233c)의 각 수직부의 측면에는 처리실(201) 내에 수용된 복수의 웨이퍼(200) 1매 1매에(각각에) 대응하도록 적어도 복수의 웨이퍼(200)의 수와 같은 수의 가스 공급공(248a 내지 248c)이 노즐(233a 내지 233c)의 상부로부터 하부에 걸친 모든 영역에 설치된다. 즉 노즐(233a 내지 233c)은 각각 다공 노즐로서 구성된다. 보트(217)가 예컨대 120매의 웨이퍼(200)를 보지하는 경우, 노즐(233a 내지 233c)의 각 수직부의 측면에는 각각 가스 공급공(248a 내지 248c)이 적어도 120개씩 설치된다. 또한 도 1에 도시하는 바와 같이 가스 공급공(233a 내지 233c)은 각각 웨이퍼 배열 영역뿐만 아니라 웨이퍼 배열 영역보다 하측에도 설치할 수 있다.
가스 공급공(248a 내지 248c)은 예컨대 각각이 처리실(201)의 중심을 향하도록 개구되고, 웨이퍼(200)의 중심을 향하여 가스를 공급하는 것이 가능하도록 구성된다. 또한 가스 공급공(248a 내지 248c)은 예컨대 각각이 동일한 개구 면적을 가지고, 또한 같은 개구 피치로 설치된다. 이들의 구성에 의해 각 웨이퍼(200)의 중심 부근으로의 가스의 공급을 촉진시키는 것이 가능해지고, 후술하는 기판 처리의 웨이퍼 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 각 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 가스의 유량이나 유속을 웨이퍼(200) 사이에서 균일화시키는 것이 용이해져 후술하는 기판 처리의 웨이퍼 면간 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
노즐(233d)의 수직부의 측면에는 처리실(201) 내에 수용된 복수의 웨이퍼(200) 중 상부에 배열한 웨이퍼(200)에만 대응하도록 1개 이상, 바람직하게는 복수의 가스 공급공(248d)이 노즐(233d)의 상부에만, 즉 노즐(233d)의 상단 부근에만 설치된다. 또한 노즐(233e)의 수직부의 측면에는 처리실(201) 내에 수용된 복수의 웨이퍼(200) 중 하부에 배열한 웨이퍼(200)에만 대응하도록 1개 이상, 바람직하게는 복수의 가스 공급공(248e)이 노즐(233e)의 하부에만, 즉 노즐(233e)의 하단 부근에만 설치된다. 또한 가스 공급공(248d)은 노즐(233d)의 중앙부 및 하부에는 설치되지 않는다. 또한 가스 공급공(248e)은 노즐(233e)의 상부 및 중앙부에는 설치되지 않는다. 도 4의 (a)는 처리실(201) 내에 수용된 웨이퍼(200)측에서 본 노즐(233d, 233e)의 측면 구성을 예시하는 도면이다. 보트(217)가 예컨대 120매의 웨이퍼(200)를 보지하는 경우, 노즐(233d)의 상부에는 예컨대 1개 내지 40개, 바람직하게는 30개 내지 40개의 가스 공급공(248d)이 상부에 배열된 웨이퍼(200) 1매 1매에 대응하도록 설치된다. 또한 노즐(233e)의 하부에는 예컨대 1개 내지 40개, 바람직하게는 30개 내지 40개의 가스 공급공(248e)이 하부에 배열된 웨이퍼(200) 1매 1매에 대응하도록 설치된다.
가스 공급공(248d, 248e)은 예컨대 각각이 처리실(201)의 중심을 향하도록 개구되고, 웨이퍼(200)의 중심을 향하여 가스를 공급하도록 구성된다. 또한 가스 공급공(248d, 248e)을 각각 복수, 예컨대 30개 내지 40개 설치하는 경우, 가스 공급공(248d, 248e)은 예컨대 각각이 동일한 개구 면적을 가지고, 또한 같은 개구 피치로 설치되도록 구성된다.
또한 노즐(233a 내지 233e)의 각 상단부에는 노즐(233a 내지 233e) 내에서의 가스의 장시간에 걸친 체류, 소위 가스의 잔류를 막기 위해서 도 4의 (a)에 예시하는 바와 같은 가스 제거 공(248h)을 설치하는 것이 바람직하다.
노즐(233a 내지 233e)에는 가스 공급관(232a 내지 232e)이 각각 접속된다. 가스 공급관(232a)에는 가스 공급관(232f)이 접속된다. 가스 공급관(232a 내지 232f)에는 상류 방향부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241a 내지 241f)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(243a 내지 243f)가 각각 설치된다. 가스 공급관(232a, 232d, 232e)의 밸브(243a, 243d, 243e)보다 하류측에는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(232g 내지 232i)이 각각 접속된다. 가스 공급관(232g 내지 232i)에는 상류 방향부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(241g 내지 241i) 및 개폐 밸브인 밸브(243g 내지 243i)가 각각 설치된다.
가스 공급관(232a)으로부터는 소정 원소를 포함하는 원료 가스로서 예컨대 소정 원소로서의 실리콘(Si)과 할로겐 원소로서의 염소(Cl)를 포함하는 클로로실란계 원료 가스가 MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(233a)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 여기서 클로로실란계 원료 가스란 기체 상태의 클로로실란계 원료, 예컨대 상온 상압 하에서 액체 상태인 클로로실란계 원료를 기화하는 것에 의해 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 클로로실란계 원료 등을 말한다. 또한 클로로실란계 원료린 할로겐기로서의 클로로기를 포함하는 실란계 원료이며, 적어도 Si 및 Cl을 포함하는 원료다. 즉 여기서 말하는 클로로실란계 원료는 할로겐화물의 일종이라고도 할 수 있다. 또한 본 명세서에서 「원료」라는 단어를 이용한 경우는 「액체 상태인 액체 원료」를 의미하는 경우, 「기체 상태인 원료 가스」를 의미하는 경우, 또는 그 양방(兩方)을 의미하는 경우가 있다. 따라서 본 명세서에서 「클로로실란계 원료」라는 단어를 이용한 경우는 「액체 상태인 클로로실란계 원료」를 의미하는 경우, 「기체 상태인 클로로실란계 원료 가스」를 의미하는 경우, 또는 그 양방을 의미하는 경우가 있다. 클로로실란계 원료로서는 예컨대 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS)을 이용할 수 있다. 또한 HCDS와 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 이용하는 경우는 액체 원료를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하고, 원료 가스(HCDS가스)로서 공급한다.
가스 공급관(232f)으로부터는 수소 함유 가스(환원성 가스)가 MFC(241f), 밸브(243f), 가스 공급관(232a), 노즐(233a)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 수소 함유 가스로서는 예컨대 수소(H2) 가스를 이용할 수 있다.
가스 공급관(232d, 232e)으로부터는 산소 함유 가스(산화성 가스)가 MFC(241d, 241e), 밸브(243d, 243e), 노즐(233d, 243e)을 각각 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 산소 함유 가스로서는 예컨대 산소(O2) 가스를 이용할 수 있다.
가스 공급관(232b, 232c)으로부터는 불활성 가스로서 예컨대 질소(N2) 가스가 MFC(241b, 241c), 밸브(243b, 243c), 노즐(233b, 233c)을 각각 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 또한 마찬가지로 가스 공급관(232g 내지 232i)으로부터는 불활성 가스로서 예컨대 N2가스가 MFC(241g 내지 241i), 밸브(243g 내지 243i), 가스 공급관(232a, 232d, 232e), 노즐(233a, 233d, 233e)을 각각 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다.
각 가스 공급관으로부터 전술과 같은 가스를 각각 흘리는 경우, 주로 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계, 즉 클로로실란계 원료 가스 공급계가 구성된다. 또한 노즐(233a)을 클로로실란계 원료 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한 원료 가스 공급계를 원료 공급계라고도 칭할 수 있고, 클로로실란계 원료 가스 공급계를 클로로실란계 원료 공급계라고도 칭할 수 있다.
또한 주로 가스 공급관(232f), MFC(241f), 밸브(243f)에 의해 수소 함유 가스 공급계가 구성된다. 또한 가스 공급관(232a)에서의 가스 공급관(232f)과의 접속부보다 하류측, 노즐(233a)을 수소 함유 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 노즐(233a)은 처리실(201) 내에 수소 함유 가스를 공급하는 제1 노즐로서 생각할 수 있다. 또한 가스 공급공(248a)은 제1 노즐에 설치된 제1 가스 공급공으로서 생각할 수 있다. 이와 같이 본 실시 형태에 따른 노즐(233a)은 원료 가스 공급계와 수소 함유 가스 공급계에 공용되도록 구성된다.
또한 주로 가스 공급관(232d, 232e), MFC(241d, 241e), 밸브(243d, 243e)에 의해 산소 함유 가스 공급계가 구성된다. 또한 노즐(233d, 233e)을 산소 함유 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 노즐(233d, 233e)은 처리실(201) 내에 산소 함유 가스를 공급하는 제2 노즐로서 생각할 수 있다. 또한 가스 공급공(248d, 248e)은 각각 제2 노즐에 설치된 제2 가스 공급공으로서 생각할 수 있다. 또한 노즐(233d)은 복수의 웨이퍼(200) 중 상부에 배열한 웨이퍼(200)에만 대응하도록 1개 이상의 제2 가스 공급공을 상부에만 구비하는 상부 개구 노즐로서 생각할 수 있다. 또한 노즐(233e)은 복수의 웨이퍼(200) 중 하부에 배열한 웨이퍼(200)에만 대응하도록 1개 이상의 제2 가스 공급공을 하부에만 구비하는 하부 개구 노즐로서 생각할 수 있다. 또한 산소 함유 가스 공급계는 가스 공급관(232d, 232e)의 각각 MFC를 구비하기 때문에 노즐(233d)로부터 공급하는 산소 함유 가스의 유량과, 노즐(233e)로부터 공급하는 산소 함유 가스의 유량을 각각 독립하여 제어하는 것이 가능하다. 즉 산소 함유 가스 공급계는 노즐(233d)로부터 공급하는 산소 함유 가스의 유량과, 노즐(233e)로부터 공급하는 산소 함유 가스의 유량의 비율(유량 균형)을 자유자재로 조정하는 것이 가능하다.
또한 주로 가스 공급관(232b, 232c, 232g 내지 232i), MFC(241b, 241c, 241g 내지 241i), 밸브(243b, 243c, 243g 내지 243i)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성된다. 또한 가스 공급관(232a, 232d, 232e)에서의 가스 공급관(232g 내지 232i)과의 접속부에서 하류측, 노즐(233a 내지 233e)을 불활성 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 불활성 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계로서도 기능한다. 또한 가스 공급관(232a)으로부터의 가스 공급과, 가스 공급관(232b, 232c)으로부터의 가스 공급을 동시에 수행하는 경우, 가스 노즐(233b, 233c)로부터 공급되는 불활성 가스는 노즐(233a)로부터 공급되는 원료 가스가 그들 사이에 개재하도록 흐르고, 처리실(201) 내에서의 원료 가스의 유로(流路), 확산 상태, 지향성 등을 제어하도록 작용한다. 이에 따라 가스 공급관(232b, 232c), MFC(241b, 241c), 밸브(243b, 243c)는 처리실(201) 내에서의 원료 가스의 유로 등을 제어하는 유로 제어 가스 공급계로서 생각할 수 있고, 또한 원료 가스 공급계의 일부로서 생각할 수도 있다. 이 경우, 노즐(233b, 233c)을 유로 제어 가스 공급계, 또는 원료 가스 공급계가 구비하는 한 쌍의 보조 노즐로서 생각할 수도 있다.
이너 튜브(204)의 측벽에는 슬릿 형상의 관통공인 배기공(204c)이 수직 방향으로 가늘고 길게 개설(開設)된다. 배기공(204c)은 정면시에서 직사각형[矩形]이며, 적어도 노즐(233a)의 가스 공급공(248a)이 설치되는 부분에 대응하도록 이너 튜브(204)의 측벽의 하부로부터 상부에 걸쳐서 설치된다. 또한 배기공(204c)은 노즐(233a)의 가스 공급공(248a)이 설치되는 부분에 대응하도록 설치할 뿐만 아니라 그 하방측에도 대응하도록 설치할 수 있다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 처리실(201) 내의 하방에서 파티클(이물)이 발생한 경우에도 그 파티클의 상방으로의 권상(卷上) 억제하기 쉬워진다.
처리실(201) 내와, 이너 튜브(204)와 아우터 튜브(203) 사이의 원환 형상의 공간인 배기 공간(205)은 배기공(204c)을 개재하여 연통(連通)한다. 또한 전술한 노즐(233a)은 이너 튜브(204) 내에 수용된 웨이퍼(200)의 중심을 개재하여 배기공(204c)과 대향하는 위치에 설치된다. 바꿔 말하면, 노즐(233a)과 배기공(204c)을 연결하는 직선, 즉 원료 가스의 주된 유로(부채형으로 확산하는 원료 가스의 흐름의 중심)는 이너 튜브(204) 내에 수용된 웨이퍼(200)의 중심 상부를 통과하도록 구성된다. 또한 노즐(233d, 233e)은 이너 튜브(204) 내에 수용된 웨이퍼(200)의 중심을 개재하여 배기공(204c)과 대향하지 않는 위치에 설치된다. 바꿔 말하면, 노즐(233d, 233e)은 이너 튜브(204) 내에 수용된 웨이퍼(200)의 중심과 배기공(204c)을 연결하는 직선 상에 배치되지 않고 노즐(233a)보다 배기공(204c)에 가까운 위치에 설치된다.
아우터 튜브(203)의 하부에는 배기 공간(205)을 개재하여 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치된다. 배기관(231)에는 배기 공간(205) 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(244)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속된다. 또한 APC밸브(244)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 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브의 개도(開度)를 조절하는 것에 의해 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성된 밸브다. 주로 배기관(231), APC밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 또한 배기공(204c), 배기 공간(205) 및 진공 펌프(246)를 배기계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
이와 같이 본 실시 형태에서는 이너 튜브(204)의 내벽과, 복수의 웨이퍼(200)의 단부(端部)[외주(外周)로 정의되는 원환 형상의 세로로 긴 공간, 즉 원통 형상의 공간에 연통(인접)하는 노즐 수용실(204a, 204b) 내에 배치한 노즐(233a 내지 233e)을 경유하여 가스를 반송한다. 그리고 노즐(233a 내지 233e)에 각각 개구된 가스 공급공(248a 내지 248e)으로부터 웨이퍼(200)의 근방에서 처음으로 처리실(201) 내에 가스를 분출시킨다. 그리고 웨이퍼(200)를 개재하여 노즐(233a 내지 233c)과 대향하는 위치에 개설된 배기공(204c)으로부터 이너 튜브(204) 내의 분위기를 배기한다. 이에 의해 이너 튜브(204) 내, 즉 처리실(201) 내에서의 가스의 주된 흐름을 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉 수평 방향으로 하는 것이 용이해진다. 그 결과, 각 웨이퍼(200)에 대하여 균일하게 가스를 공급하는 것이 가능해지고, 또한 각 웨이퍼(200)의 중심 부근으로의 가스 공급을 촉진시키는 것이 가능해진다. 또한 웨이퍼(200)의 표면 상부를 흐른 가스, 즉 반응 후의 잔류 가스는 배기공(204c)을 개재하여 배기 공간(205) 내에 흐르고, 그 후, 배기구, 즉 배기관(231)의 방향을 향하여 흐른다. 배기 공간(205) 내에서의 잔류 가스가 흐르는 방향은 배기구의 위치에 의해 적절히 특정되고, 수직 방향으로 한정되지 않는다.
매니폴드(209)의 하단 개구는 전술한 바와 같이 O링(220b)을 개재하여 씰 캡(219)에 의해 기밀하게 봉지된다. 씰 캡(219)은 예컨대 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료로 이루어지고, 원반 형상으로 형성된다. 씰 캡(219)의 매니폴드(209)와 반대측에는 후술하는 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 반응관(210)의 외부에 수직으로 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 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. 즉 보트 엘리베이터(115)는 보트(217) 즉 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는 복수, 예컨대 100매 내지 150매의 웨이퍼(200)를 수평 자세에서, 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜서 다단으로 지지하도록, 즉 간격을 두고 배열시키도록 구성된다. 보트(217)는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 또한 보트(217)의 하부에는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열판(218)이 수평 자세로 다단으로 지지되고, 히터(207)로부터의 열이 씰 캡(219)측에 전달되기 어렵도록 구성된다. 또한 보트(217)의 하부에 단열판(218)을 설치하지 않고, 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 통 형상의 부재로서 구성된 단열통을 설치해도 좋다.
아우터 튜브(203)와 이너 튜브(204) 사이에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치된다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태를 조정하는 것에 의해 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록 구성된다. 온도 센서(263)는 노즐(233a 내지 233e)과 마찬가지로 L자형으로 구성되고, 아우터 튜브(203)의 내벽을 따라 설치된다.
도 3에 도시하는 바와 같이 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는 CPU(121a)(Central Processing Unit), RAM(121b)(Random Access Memory), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는 내부 버스(121e)를 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 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하도록 격납된다. 또한 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(121)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 이용한 경우는 프로세스 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다. 또한 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(241a 내지 241i), 밸브(243a 내지 243i), 압력 센서(245), APC밸브(244), 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 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 그리고 CPU(121a)는 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 MFC(241a 내지 241i)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243i)의 개폐 동작, APC밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작 등을 제어하도록 구성된다.
또한 컨트롤러(121)는 전용의 컴퓨터로서 구성되는 경우에 한정되지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 격납한 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, USB메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리]를 준비하고, 이와 같은 외부 기억 장치(123)를 이용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(121)를 구성할 수 있다. 또한 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(123)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 외부 기억 장치(123)를 개재하지 않고 프로그램을 공급해도 좋다. 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 매체라는 단어를 이용한 경우는 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로 전술한 기판 처리 장치의 처리로를 이용하여 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 기판 상에 박막을 성막하는 시퀀스예에 대하여 설명한다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치를 구성하는 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에서는 간격을 두고 배열된 복수의 기판을 처리실 내에 수용하는 공정; 및 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 수소 함유 가스와 산소 함유 가스를 공급하여 복수의 기판을 처리하는 공정;을 순서대로 실시한다.
또한 복수의 기판을 처리하는 공정에서는 처리실 내에 원료 가스를 공급하는 공정; 및 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 처리실 내에 수소 함유 가스와 산소 함유 가스를 공급하는 공정;을 교호(交互)적으로 소정 횟수 수행하고, 복수의 기판 상에 산화막을 형성하는 공정을 실시한다.
이하, 본 실시 형태의 성막 시퀀스를 도 5의 (a)를 이용하여 구체적으로 설명한다. 도 5의 (a)는 본 실시 형태에 따른 성막 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
또한 여기서는 원료 가스로서 HCDS가스를, 산소 함유 가스로서 O2가스를, 수소 함유 가스로서 H2가스를 이용하는 예에 대하여 설명한다. 그리고 복수의 웨이퍼(200)를 수용한 처리실(201) 내에 HCDS가스를 공급하고, 복수의 웨이퍼(200) 상에 초기 층으로서 실리콘 함유층(Si함유층)을 형성하는 공정; 및 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 처리실(201) 내에 O2가스와 H2가스를 공급하여, 초기 층으로서의 Si함유층을 실리콘 산화층(SiO2층, 이하, SiO층이라고도 부른다)으로 변화시키는 공정;을 교호적으로 소정 횟수(1회 이상) 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 실리콘 산화막(SiO2막, 이하SiO막이라고도 부른다)을 형성하는 예에 대하여 설명한다. 또한 Si함유층을 SiO층으로 변화시키는 공정에서는 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 처리실(201) 내에서 O2가스와 H2가스를 반응시켜서 원자상 산소(atomic oxygen, O) 등의 산소를 포함하는 수분(H2O) 비함유의 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여 Si함유층을 SiO층으로 변화시키는 예에 대하여 설명한다.
또한 본 명세서에서 「웨이퍼」라는 단어를 이용한 경우는 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나, 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등의 적층체(집합체)」를 의미하는 경우(즉 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함시켜서 웨이퍼라고 칭하는 경우)가 있다. 또한 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 단어를 이용한 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.
따라서 본 명세서에서 「웨이퍼에 대하여 소정의 가스를 공급한다」고 기재한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 직접 공급한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되는 층이나 막 등에 대하여, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」고 기재한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되는 층이나 막 등의 상, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 이용한 경우도 「웨이퍼」라는 단어를 이용한 경우와 마찬가지이며, 그 경우, 상기 설명에서 「웨이퍼」를 「기판」으로 치환해서 생각하면 좋다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(裝塡)(웨이퍼 차지)되면, 도 1에 도시하는 바와 같이 복수의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어올려져 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서 씰 캡(219)은 O링(220b)을 개재하여 매니폴드(209)의 하단을 밀봉한 상태가 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내의 압력, 즉 웨이퍼(200)가 존재하는 공간의 압력이 원하는 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이 때 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC밸브(244)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한 진공 펌프(246)는 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료할 때까지의 사이는 상시 작동시킨 상태를 유지한다. 또한 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 온도가 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이 때 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포가 되도록 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태가 피드백 제어된다(온도 조정). 또한 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료할 때까지의 사이는 계속해서 수행된다. 계속해서 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 시작한다. 또한 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료할 때까지의 사이는 계속해서 수행된다.
(SiO막 형성 공정)
그 후, 이하의 스텝1 내지 스텝4를 순차 실행한다.
[스텝1]
밸브(243a)를 열고 가스 공급관(232a) 내에 HCDS가스를 흘린다. HCDS가스는 MFC(241a)에 의해 유량 조정되어 가스 공급공(248a)으로부터 가열된 감압 상태의 처리실(201) 내에 공급된다. 그 후, HCDS가스는 배기공(204c)을 개재하여 배기 공간(205) 내에 흐르고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이 때 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS가스가 공급된다(HCDS가스 공급). 이 때 동시에 밸브(243g)를 열고 가스 공급관(232g) 내에 N2가스를 흘린다. N2가스는 MFC(241g)에 의해 유량 조정되어 HCDS가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기공(204c), 배기 공간(205)을 개재하여 배기관(231)으로부터 배기된다.
또한 이 때 동시에 밸브(243b, 243c)를 열고 가스 공급관(232b, 232c) 내에 N2가스를 흘린다. N2가스는 MFC(241b, 241c)에 의해 유량 조정되어 가스 공급공(248b, 248c)으로부터 처리실(201) 내에 공급된다. 가스 공급공(248a)으로부터 공급된 HCDS가스는 가스 공급공(248b, 248c)으로부터 공급된 N2가스에 의해 양측으로부터 개재되어 그 유로가 제한된다. 예컨대 웨이퍼(200)의 외주와 처리실(201)의 내벽 사이의 영역[극간(隙間)]에 N2가스가 공급되면, 이 영역의 압력이 상대적으로 높아져 웨이퍼(200)의 외주와 처리실(201)의 내벽 사이의 영역으로의 HCDS가스의 유입(누설)이 억제된다. 그 결과, 각 웨이퍼(200)의 중심 부근으로의 HCDS가스의 공급이 촉진된다. 또한 웨이퍼(200)의 외주와 처리실(201)의 내벽 사이의 극간에서 HCDS가스가 N2가스에 의해 적절한 농도가 되도록 희석되는 것에 의해 웨이퍼(200)의 외주 부근에 형성되는 SiO막의 막 두께를 적절한 막 두께로 제어할 수 있다.
또한 이 때 노즐(233d, 233e) 내로의 HCDS가스의 침입을 방지하기 위해서 밸브(243h, 243i)를 열고 가스 공급관(232h, 232i) 내에 N2가스를 흘린다. N2가스는 가스 공급관(232d, 232e), 노즐(233d, 233e)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고, 배기공(204c), 배기 공간(205)을 개재하여 배기관(231)으로부터 배기된다.
이 때 APC밸브(244)를 적절히 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 예컨대 1Pa 내지 13,300Pa, 바람직하게는 10Pa 내지 1,330Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(241a)로 제어하는 HCDS가스의 공급 유량은 예컨대 1sccm 내지 1,000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241b, 241c, 241g 내지 241i)로 제어하는 N2가스의 공급 유량은 각각 예컨대 100sccm 내지 10,000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. HCDS가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간[조사(照射) 시간]은 예컨대 1초 내지 120초의 범위 내의 시간으로 한다. 이 때 히터(207)의 온도는 웨이퍼(200)의 온도가 예컨대 350℃ 내지 800℃, 바람직하게는 450℃ 내지 800℃, 보다 바람직하게는 550℃ 내지 750℃의 범위 내의 온도가 될 수 있는 온도로 설정한다.
또한 웨이퍼(200)의 온도가 350℃ 미만이 되면, 웨이퍼(200) 상에서 HCDS가 분해 및 흡착하기 어려워져 실용적인 성막 속도를 얻지 못하는 경우가 있다. 웨이퍼(200)의 온도를 350℃ 이상으로 하는 것에 의해 이를 해소하는 것이 가능해져 충분한 성막 속도를 얻을 수 있게 된다. 또한 웨이퍼(200)의 온도를 450℃ 이상으로 하는 것에 의해 후술하는 스텝3에서의 산화력 향상의 효과가 현저해진다. 또한 웨이퍼(200)의 온도를 550℃ 이상으로 하는 것에 의해 HCDS의 분해를 충분히 수행하는 것이 가능해진다.
또한 웨이퍼(200)의 온도가 750℃, 특히 800℃를 초과하면, CVD반응이 강해지는[기상(氣相) 반응이 지배적이게 되는] 것에 의해 막 두께 균일성이 악화되기 쉬워져 그 제어가 곤란해지는 경우가 있다. 웨이퍼(200)의 온도를 800℃ 이하로 하는 것에 의해 막 두께 균일성의 악화를 억제할 수 있고, 그 제어가 가능해진다. 특히 웨이퍼(200)의 온도를 750℃ 이하로 하는 것에 의해 막 두께 균일성을 확보하기 쉬워져 그 제어가 용이해진다. 따라서 웨이퍼(200)의 온도는 350℃ 내지 800℃로 하는 것이 바람직하고, 450℃ 내지 800℃로 하는 것이 보다 바람직하고, 550℃ 내지 750℃로 하는 것이 보다 바람직하다.
전술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS가스를 공급하는 것에 의해 웨이퍼(200)[표면의 하지막(下地膜)] 상에 예컨대 1원자층 미만 내지 수원자층 정도의 두께의 Si함유층이 형성된다. Si함유층은 HCDS가스의 흡착층이어도 좋고, Si층이어도 좋고, 그 양방을 포함해도 좋다. 단, Si함유층은 Si 및 Cl을 포함하는 층인 것이 바람직하다.
여기서 Si층이란 Si에 의해 구성되는 연속적인 층 외에 불연속적인 층이나, 이들이 중첩되어 이루어지는 Si박막도 포함하는 총칭이다. 또한 Si에 의해 구성되는 연속적인 층을 Si박막이라고 부르는 경우도 있다. 또한 Si층을 구성하는 Si는 Cl과의 결합이 완전히 끊이지 않은 것도 포함한다.
또한 HCDS가스의 흡착층은 HCDS가스의 가스 분자가 연속적인 화학 흡착층 외에 불연속적인 화학 흡착층도 포함한다. 즉 HCDS가스의 흡착층은 HCDS분자로 구성되는 1분자층 또는 1분자층 미만의 두께의 화학 흡착층을 포함한다. 또한 HCDS가스의 흡착층을 구성하는 HCDS분자는 Si와 Cl의 결합이 일부 끊긴 것도 포함한다.
또한 1원자층 미만의 두께의 층이란 불연속적으로 형성되는 원자층을 의미하고, 1원자층의 두께의 층과는 연속적으로 형성되는 원자층을 의미한다. 또한 1분자층 미만의 두께의 층이란 불연속적으로 형성되는 분자층을 의미하고, 1분자층의 두께의 층과는 연속적으로 형성되는 분자층을 의미한다.
HCDS가스가 자기분해(自己分解)(열분해)하는 조건 하, 즉 HCDS의 열분해 반응이 발생하는 조건 하에서는 웨이퍼(200) 상에 Si가 퇴적하는 것에 의해 Si층이 형성된다. HCDS가스가 자기분해(열분해)하지 않는 조건 하, 즉 HCDS의 열분해 반응이 발생하지 않는 조건 하에서는 웨이퍼(200) 상에 HCDS가스가 흡착하는 것에 의해 HCDS가스의 흡착층이 형성된다. 또한 웨이퍼(200) 상에 HCDS가스의 흡착층을 형성하는 것보다 웨이퍼(200) 상에 Si층을 형성하는 것이 성막 레이트를 더 높게 할 수 있어 바람직하다.
웨이퍼(200) 상에 형성되는 Si함유층의 두께가 수원자층을 초과하면, 후술하는 스텝3에서의 산화(개질)의 작용이 Si함유층 전체에 전달되지 않는다. 또한 웨이퍼(200) 상에 형성 가능한 Si함유층의 두께의 최소값은 1원자층 미만이다. 따라서 Si함유층의 두께는 1원자층 미만 내지 수원자층 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한 Si함유층의 두께를 1원자층 이하, 즉 1원자층 또는 1원자층 미만으로 하는 것에 의해 후술하는 스텝3에서의 산화 반응(개질 반응)의 작용을 상대적으로 높일 수 있어 스텝3에서의 산화 반응에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 스텝1에서의 Si함유층 형성에 소요되는 시간도 단축할 수 있다. 결과적으로 1사이클당의 처리 시간을 단축할 수 있고, 토탈에서의 처리 시간을 단축하는 것도 가능해진다. 즉 성막 레이트를 높게 하는 것도 가능해진다. 또한 Si함유층의 두께를 1원자층 이하로 하는 것에 의해 막 두께 균일성의 제어성을 높이는 것도 가능해진다.
원료 가스(실리콘 함유 가스)로서는 HCDS가스 외에 테트라클로로실란, 즉 실리콘테트라클로라이드(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스 등의 클로로실란계 원료 가스를 이용해도 좋다. 또한 (에틸메틸아미노)실란(SiH3[N(CH3)(C2H5)]) 가스, (디메틸아미노)실란(SiH3[N(CH3)2]) 가스, (디에틸피페리디노)실란(SiH3[NC5H8(C2H5)2]) 가스, 비스(디에틸아미노)실란(SiH2[N(C2H5)2]2, 약칭: BDEAS) 가스, 비스(터셔리부틸아미노)실란(SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭: BTBAS) 가스, 비스(디에틸피페리디노)실란(SiH2[NC5H8(C2H5)2]2, 약칭: BDEPS) 가스, 트리스(디에틸아미노)실란(SiH[N(C2H5)2]3, 약칭: 3DEAS) 가스, 트리스(디메틸아미노)실란(SiH[N(CH3)2]3, 약칭: 3DMAS) 가스, 테트라키스(디에틸아미노)실란(Si[N(C2H5)2]4, 약칭: 4DEAS) 가스, 테트라키스(디메틸아미노)실란(Si[N(CH3)2]4, 약칭: 4DMAS) 가스 등의 아미노실란계 원료 가스를 이용해도 좋다. 불활성 가스로서는 N2가스 외에 Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 좋다.
[스텝2]
Si함유층이 형성된 후, 밸브(243a)를 닫고, HCDS가스의 공급을 정지한다. 이 때 APC밸브(244)는 연 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Si함유층 형성에 기여한 후의 HCDS가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다(잔류 가스 제거). 또한 이 때 밸브(243b, 243c, 243g 내지 243i)는 연 상태로 하여 N2가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Si함유층 형성으로 기여한 후의 HCDS가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
또한 이 때 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 좋고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 좋다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 수행되는 스텝3에서 악영향이 발생하지 않는다. 이 때 처리실(201) 내에 공급하는 N2가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예컨대 처리실(201)의 용적과 같은 정도의 양을 공급하는 것에 의해 스텝3에서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 수행할 수 있다. 이와 같이 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않는 것에 의해 퍼지 시간을 단축하여 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한 N2가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
이 때의 히터(207)의 온도는 웨이퍼(200)의 온도가 HCDS가스의 공급 시와 마찬가지로, 예컨대 350℃ 내지 800℃, 바람직하게는 450℃ 내지 800℃, 보다 바람직하게는 550℃ 내지 750℃의 범위 내의 온도가 되도록 설정한다. 불활성 가스 공급계로부터 공급하는 퍼지 가스로서의 N2가스의 공급 유량은 각각 예컨대 100sccm 내지 10,000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 퍼지 가스로서는 N2가스 외에 Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 좋다.
[스텝3]
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 밸브(243d, 243e)를 열고 가스 공급관(232d, 232e) 내에 O2가스를 각각 흘린다. O2가스는 MFC(241d, 241e)에 의해 각각 유량 조정되어 가스 공급공(248d, 248e)으로부터 가열된 감압 상태의 처리실(201) 내에 공급된다. 이 때 동시에 밸브(243f)를 열고 가스 공급관(232f) 내에 H2가스를 흘린다. H2가스는 MFC(241f)에 의해 유량 조정되어 가스 공급관(232a) 내를 경유하고 가스 공급공(248a)으로부터 가열된 감압 상태의 처리실(201) 내에 공급된다. O2가스와 H2가스는 처리실(201) 내에서 혼합되고 배기공(204c)을 개재하여 배기 공간(205) 내에 흐르고, 배기관(231)으로부터 배기된다(O2가스+H2가스 공급). 이 때 동시에 밸브(243g 내지 243i)를 열고 가스 공급관(232g 내지 232i) 내에 N2가스를 흘린다. N2가스는 MFC(241g 내지 241i)에 의해 유량 조정되어 O2가스 및 H2가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기공(204c), 배기 공간(205)을 개재하여 배기관(231)으로부터 배기된다.
또한 이 때 노즐(233b, 233c) 내로의 O2가스나 H2가스 등의 침입을 방지하기 위해서 밸브(243b, 243c)를 열고 가스 공급관(232b, 232c) 내에 N2가스를 흘린다. N2가스는 노즐(233b, 233c)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고, 배기공(204c), 배기 공간(205)을 개재하여 배기관(231)으로부터 배기된다.
이 때, APC밸브(244)를 적절히 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 대기압 미만, 예컨대 1Pa 내지 1,330Pa의 범위 내의 압력으로 유지한다. MFC(241d, 241e)로 제어하는 O2가스의 공급 유량은 각각이 예컨대 400sccm 내지 6,000sccm의 범위 내, 합계로 예컨대 1,000sccm 내지 10,000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 즉 노즐(233d)로부터 공급하는 O2가스의 유량과, 노즐(233e)로부터 공급하는 O2가스의 유량의 비율(유량 밸런스)을 예컨대 4:6 내지 6:4의 범위 내의 값으로 한다. MFC(241f)로 제어하는 H2가스의 공급 유량은 예컨대 1,000sccm 내지 10,000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241b, 241c, 241g 내지 241i)로 제어하는 N2가스의 공급 유량은 각각 예컨대 100sccm 내지 10,000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. O2가스 및 H2가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은 예컨대 1초 내지 120초의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(207)의 온도는 웨이퍼(200)의 온도가 스텝1의 HCDS가스의 공급 시와 마찬가지의 온도대이며, 후술하는 산화력 향상의 효과가 현저해지는 온도대, 즉 예컨대 450℃ 내지 800℃, 바람직하게는 550℃ 내지 750℃의 범위 내의 온도가 되도록 설정한다. 또한 이 범위 내의 온도라면 감압 분위기 하에서의 O2가스로의 H2가스 첨가에 의한 산화력 향상의 효과(후술)가 현저해진다는 것을 확인하였다. 또한 웨이퍼(200)의 온도가 지나치게 낮으면 산화력 향상 효과를 얻지 못한다는 것도 확인하였다. 스루풋을 고려하면, 이와 같이 스텝1 내지 스텝3에서 처리실(201) 내의 온도를 마찬가지의 온도대로 보지하도록 히터(207)의 온도를 설정하는 것이 바람직하다. 또한 스텝1 내지 스텝4(후술)에 걸쳐서 처리실(201) 내의 온도를 마찬가지의 온도대로 보지하도록 히터(207)의 온도를 설정하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 스텝1 내지 스텝4(후술)에 걸쳐서 처리실(201) 내의 온도가 예컨대 450℃ 내지 800℃, 바람직하게는 550℃ 내지 750℃의 범위 내의 일정한 온도가 되도록 히터(207)의 온도를 설정한다.
전술한 조건 하에서 O2가스 및 H2가스를 처리실(201) 내에 공급하는 것에 의해 O2가스 및 H2가스는 가열된 감압 분위기 하에서 논 플라즈마로 열적으로 활성화(여기)되어 반응하고, 이에 의해 원자상 산소(O) 등의 산소를 포함하는 수분(H2O) 비함유의 산화종이 생성된다. 그리고 주로 이 산화종에 의해 스텝1에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 Si함유층에 대하여 산화 처리가 수행된다. 이 산화종이 가지는 에너지는 Si함유층 중에 포함되는 Si-N, Si-Cl, Si-H, Si-C의 결합 에너지보다 높기 때문에 이 산화종의 에너지를 Si함유층에 주는 것에 의해 Si함유층 중에 포함되는 Si-N, Si-Cl, Si-H, Si-C결합은 분리된다. Si와의 결합이 분리된 N, H, Cl, C는 막 중으로부터 제거되고, N2, H2, Cl2, HCl, CO2 등으로서 배출된다. 또한 N, H, Cl, C와의 결합이 분리되는 것에 의해 남은 Si의 결합수는 산화종에 포함되는 O와 결부되고 Si-O결합이 형성된다. 이와 같이 하여 Si함유층은 Cl 등의 불순물의 함유량이 적은 SiO층으로 변화시킬 수 있다(개질된다). 이 산화 처리에 의하면, O2가스를 단독으로 공급하는 경우나 수증기(H2O)를 공급하는 경우에 비해 산화력을 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 즉 감압 분위기 하에서 O2가스에 H2가스를 첨가하는 것에 의해 O2가스를 단독으로 공급하는 경우나 H2O가스를 공급하는 경우에 비해 대폭적인 산화력 향상 효과를 얻을 수 있다.
산소 함유 가스로서는 O2가스 외에 오존(O3) 가스 등을 이용해도 좋다. 한 전술한 온도대에서 일산화질소(NO) 가스나 아산화질소(N2O) 가스로의 수소 함유 가스 첨가 효과를 시험해 본 결과, NO가스 단독 공급이나 N2O가스 단독 공급에 비해 산화력 향상의 효과를 얻을 수 없다는 것을 확인하였다. 즉 산소 함유 가스로서는 질소 비함유의 산소 함유 가스(질소를 포함하지 않고 산소를 포함하는 가스)를 이용하는 것이 바람직하다. 수소 함유 가스로서는 H2가스 외에 중수소(D2) 가스 등을 이용해도 좋다. 또한 암모니아(NH3) 가스나 메탄(CH4) 가스 등을 이용하면, 질소(N) 불순물이나 탄소(C) 불순물이 막 중에 혼입될 수 있다. 즉 수소 함유 가스로서는 타원소 비함유의 수소 함유 가스(타원소를 포함하지 않고 수소 또는 중수소를 포함하는 가스)를 이용하는 것이 바람직하다. 즉 산소 함유 가스로서는 O2가스 및 O3가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 가스를 이용할 수 있고, 수소 함유 가스로서는 H2가스 및 D2가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 가스를 이용할 수 있다.
[스텝4]
Si함유층을 SiO층으로 변화시킨 후, 밸브(232d, 232e, 232f)를 닫고, O2가스 및 H2가스의 공급을 각각 정지한다. 이 때 APC밸브(244)는 연 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 O2가스나 H2가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다(잔류 가스 제거). 또한 밸브(243b, 243c, 243g 내지 243i)는 연 상태로 하여 N2가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 SiO층 형성에 기여한 후의 O2가스나 H2가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 한층 더 높일 수 있다.
또한 이 때 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 좋고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 좋다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 수행되는 스텝1에서 악영향이 발생하지 않는다. 이 때 처리실(201) 내에 공급하는 N2가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예컨대 처리실(201)의 용적과 같은 정도의 양을 공급하는 것에 의해 스텝1에서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 수행할 수 있다. 이와 같이 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않는 것에 의해 퍼지 시간을 단축하여 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한 N2가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
이 때의 히터(207)의 온도는 웨이퍼(200)의 온도가 O2가스 및 H2가스의 공급 시와 마찬가지로 예컨대 450℃ 내지 800℃, 바람직하게는 550℃ 내지 750℃의 범위 내의 온도가 되도록 설정한다. 각 불활성 가스 공급계로부터 공급하는 퍼지 가스로서의 N2가스의 공급 유량은 각각 예컨대 100sccm 내지 10,000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 퍼지 가스로서는 N2가스 외에 Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 좋다.
(소정 횟수 실시)
전술한 스텝1 내지 스텝4를 1사이클로 하여, 이 사이클을 소정 횟수, 바람직하게는 복수 회(n회) 반복하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 SiO막을 성막할 수 있다.
또한 사이클을 복수 회 수행하는 경우, 적어도 2사이클째 이후의 각 스텝에서 「웨이퍼(200)에 대하여 소정의 가스를 공급한다」고 기재한 부분은 「웨이퍼(200) 상에 형성되는 층에 대하여, 즉 적층체로서의 웨이퍼(200)의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」는 것을 의미하고, 「웨이퍼(200) 상에 소정의 층을 형성한다」고 기재한 부분은 「웨이퍼(200) 상에 형성되는 층 위, 즉 적층체로서의 웨이퍼(200)의 최표면 상에 소정의 층을 형성한다」는 것을 의미한다. 이 점은 전술한 바와 같다. 또한 이 점은 후술하는 다른 실시 형태에서도 마찬가지이다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
소정 막 두께의 SiO막이 성막되면, 밸브(243b, 243c, 243g 내지 243i)를 열고 가스 공급관(232b, 232c, 232g 내지 232i)의 각각으로부터 N2가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기공(204c), 배기 공간(205)을 개재하여 배기관(231)으로부터 배기한다. N2가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해 처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지되어 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 처리실(201) 내로부터 제거된다(퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되어 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)이 하강되어 매니폴드(209)의 하단이 개구되는 것과 함께, 처리 완료된 복수의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 보지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 처리실(201)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 그 후, 처리 완료된 복수의 웨이퍼(200)는 보트(217)에 의해 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 효과
본 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과를 갖는다.
(a) 본 실시 형태에 의하면, 스텝3에서 복수의 웨이퍼(200)가 배열된 기판 배열 영역에 대응하도록 적어도 복수의 가스 공급공(248a)을 상부로부터 하부에 걸쳐 구비한 노즐(233a)(제1 노즐)을 이용하여 처리실(201) 내에 H2가스를 공급한다. 또한 이 때 복수의 웨이퍼(200) 중 상부 및 하부에 배열된 웨이퍼(200)에만 대응하도록 각각 1개 이상의 가스 공급공(248d, 248e)을 상부 및 하부에만 구비한 노즐(233d, 233e)(제2 노즐)을 이용하여 처리실(201) 내에 O2가스를 공급한다. 이에 의해 O2가스와 H2가스가 반응하는 것에 의해 생성되는 산화종(원자상 산소)의 농도 분포를 웨이퍼 배열 영역의 모든 영역에 걸쳐, 특히 웨이퍼 배열 방향에 걸쳐 균일화하는 것이 가능해진다. 그 결과, 복수의 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiO막의 막 두께의 면간 균일성 및 면내 균일성을 각각 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 일괄하여 처리하는 웨이퍼(200)의 수를 저감할 필요가 없기 때문에 기판 처리의 생산성의 저하를 회피하는 것이 가능해진다.
또한 본 실시 형태와 같이, 스텝3에서 복수의 웨이퍼(200) 1매 1매에 대응하도록 적어도 복수의 웨이퍼(200)의 수와 같은 수의 가스 공급공(248a)을 상부로부터 하부에 걸쳐 구비한 노즐(233a)을 이용하여 처리실(201) 내에 H2가스를 공급하고, 또한 이 때 복수의 웨이퍼(200) 중 상부 및 하부에 배열된 웨이퍼(200) 1매 1매에만 대응하도록 각각 1개 이상의 가스 공급공(248d, 248e)을 상부 및 하부에만 구비한 노즐(233d, 233e)을 이용하여 처리실(201) 내에 O2가스를 공급하는 것에 의해 전술한 효과를 얻는 것이 용이해진다.
여기서 참고로 종래의 기판 처리 장치를 이용하여 SiO막을 형성하는 경우에 대하여 도 6을 이용하여 설명한다.
도 6에 도시하는 종래의 기판 처리 장치의 종형 처리로는 복수의 웨이퍼를 수평 자세로 수직 방향에 배열시켜서 수용하는 처리실과, 처리실 내에 HCDS가스 및 H2가스를 공급하는 노즐과, 처리실 내에 O2가스를 공급하는 노즐을 구비한다. 이들 2개의 노즐은 각각 웨이퍼의 배열 방향을 따라 연재하도록, 또한 웨이퍼의 외주를 따라 서로 소정 거리 격리된 위치에 설치된다. 또한 이들 2개의 노즐의 측부에는 각각 처리실 내에 수용되는 복수의 웨이퍼의 1매 1매에 대응하도록 적어도 복수의 웨이퍼의 수와 같은 수의 가스 공급공이 설치된다. 이 처리실 내에 수평 자세로 수직 방향에 간격을 두고 배열된 복수의 웨이퍼를 수용하고, 그 후, 처리실 내에 HCDS가스를 공급하는 공정과, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 처리실 내에 O2가스와 H2가스를 공급하는 공정을 이들의 공정의 사이에 처리실 내의 잔류 가스를 제거하는 퍼지 공정을 개재하여 교호적으로 소정 횟수 수행하는 것에 의해, 웨이퍼 상에 SiO막을 형성할 수 있다.
도 6에 도시하는 종형 처리로를 이용하여 형성한 SiO막의 면내 막 두께 분포를 조사한 결과, SiO막의 막 두께가 웨이퍼의 중심 부근에서 얇아지고, 외주 부근에서 두꺼워지는 경우가 있다는 것, 즉 면내 막 두께 분포가 원추형[요형(凹形)]이 되는 경우가 있다는 사실을 알았다. 이 현상을 웨이퍼 면내에서의 로딩 효과(Loading Effect)라고 한다(이하, 단순히 면내LE라고도 부른다). 면내LE의 발생 요인으로서는 예컨대 HCDS가스, O2가스, H2가스 등의 처리 가스가 웨이퍼의 외주 부근에서 소비되는 것 등에 의해 웨이퍼의 중심 부근에 대하여 충분히 공급되지 않는다는 것, 즉 처리 가스의 공급 부족을 들 수 있다. 또한 예컨대 전술한 퍼지 공정에서의 잔류 가스의 제거가 불충분(퍼지 부족)한 것도 하나의 요인으로서 들 수 있다. 잔류 가스의 제거가 불충분하면, 처리실 내에서 다른 복수의 처리 가스가 혼합되는 것에 의해 기상 반응이 발생하여, 그 결과, 웨이퍼의 외주 부근에서의 SiO막의 막 두께가 두꺼워지는 경우가 있다.
또한 도 6에 도시하는 종형 처리로를 이용하여 형성한 SiO막의 면간 막 두께 분포를 조사한 결과, 도 7에 도시하는 바와 같이 SiO막의 막 두께가 웨이퍼 배열 영역의 중앙부에서 얇아지고, 웨이퍼 배열 영역의 하부 및 상부에서 두꺼워진다는 것, 즉 면간 막 두께 분포가 웨이퍼 배열 방향을 따라 궁형(弓形)[아치(arch)형]이 되는 경우가 있다는 것을 알았다. 도 7의 횡축은 웨이퍼 상에 형성된 SiO막의 면내 평균 막 두께(Å)를 도시하고, 종축은 처리실 내(웨이퍼 배열 영역 내)에서의 웨이퍼의 위치를 도시한다. 도 7에 의하면, 웨이퍼 상에 형성된 SiO막의 면내 평균 막 두께는 웨이퍼 배열 영역의 중앙부(CEN)에서 80(Å)로 얇고, 웨이퍼 배열 영역의 하부(BTM) 및 상부(TOP)로 82(Å) 내지 84(Å)로 두껍다는 것을 알 수 있다. 이 현상을 웨이퍼 면간에서의 로딩 효과라고 한다(이하, 단순히 면간LE이라고도 부른다).
면간LE의 발생 요인은 면내LE의 발생 요인에 비해 복잡하다. 예컨대 도 6에 도시하는 종형 처리로를 이용하여 복수의 단결정(單結晶) Si웨이퍼(이하, 베어 웨이퍼라고도 부른다) 상에 SiO막을 형성한 경우, HCDS가스의 유량을 늘리거나, O2가스 및 H2가스의 유량을 늘리는 것에 의해 면내LE은 개선되지만, 면간LE은 충분히 개선되지 않는 경우가 있다. 따라서 면간LE의 발생 요인에는 면내LE의 발생 요인인 전술한 처리 가스의 공급 부족이나, 퍼지 공정에서의 퍼지 부족뿐만 아니라 다른 요인이 존재하고, 이들 복수의 요인이 복합적으로 작용하고 있는 것으로 생각된다. 발명자들은 면간LE을 발생시키는 다른 요인으로서 예컨대 O2가스와 H2가스의 반응 지연, 즉 처리실 내에서의 O2가스와 H2가스가 반응하는 것에 의해 산화종(원자상 산소)이 생성될 때까지의 거리(시간)나, 처리실 내에서의 압력 차이나, 웨이퍼의 피처리면, 즉 성막의 하지의 상태 등을 들어 예의 검토하였다.
도 9는 O2가스와 H2가스의 반응 지체, 즉 도 6에 예시하는 바와 같은 종형 처리로의 처리실 내에서 처리실 내에 O2가스와 H2가스가 공급되고나서 이들의 가스가 반응하는 것에 의해 산화종(원자상 산소)이 생성될 때까지의 거리(시간)를 분석하기 위한 해석 모델과 그 해석 결과를 도시하는 도면이다. 도 9에 의하면, 처리실 내의 온도를 예컨대 600℃로 한 경우, O2가스와 H2가스가 반응하여 원자상 산소가 생성 될 때까지 소정의 거리(시간)가 필요하다는 것을 알 수 있다. 도 8은 전술한 해석 결과를 기초로 얻은 처리실 내에서의 원자상 산소의 농도 분포를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도면 중 ●표시는 미반응의 O2가스 분자를 도시하고, △표시는 O2가스와 H2가스의 반응에 의해 생성된 원자상 산소를 도시한다. 도 8에 의하면, 처리실 내에서의 원자상 산소의 농도는 웨이퍼 배열 영역의 중앙부에서 낮아지고(작아지고), 웨이퍼 배열 영역의 하부 및 상부에서 높아진다(커진다)는 것을 알 수 있다. 또한 웨이퍼 배열 영역의 중앙부에서는 미반응의 O2가스가 대량 잔류한다는 사실도 알 수 있다. 또한 도 8에 도시하는 원자상 산소의 농도 분포는 도 7에 도시하는 SiO막의 면간 막 두께 분포와 일치한다. 즉 원자상 산소의 농도가 작은 웨이퍼 배열 영역의 중앙부에서는 SiO막의 막 두께가 얇아지고, 원자상 산소의 농도가 큰 웨이퍼 배열 영역의 하부 및 상부에서는 SiO막의 막 두께가 두꺼워진다. 즉 O2가스와 H2가스와의 반응 지체가 면간LE을 일으키는 주 요인 중 하나라는 것을 알 수 있다.
본 실시 형태에서는 복수의 웨이퍼(200) 중 상부 및 하부에 배열된 웨이퍼(200)에만 대응하도록 가스 공급공(248d, 248e)을 상부 및 하부에만 구비한 노즐(233d, 233e)을 이용하여 처리실 내에 O2가스를 공급하는 것에 의해 O2가스와 H2가스와의 반응 지체을 적절히 조정하는 것이 가능해진다. 즉 처리실(201) 내에 O2가스와 H2가스가 공급되고나서 이들의 가스가 반응하는 것에 의해 원자상 산소가 생성될 때까지의 거리(시간)를 적절하게 조정하는 것이 가능해진다. 또한 가스 공급공(248d, 248e)을 상부 및 하부에만 구비한 노즐(233d, 233e)을 이용하여 O2가스를 공급하는 것에 의해 처리실(201) 내에서의 O2가스의 배기 경로, 즉 O2가스가 처리실(201) 내에 공급되고나서 배기될 때까지의 경로를 길게 하는 것이 가능해진다. 이에 의해 O2가스와 H2가스가 처리실(201) 내에서 혼합된 상태에서 체재하는 거리(시간), 즉 이들의 가스가 혼합된 상태에서 이동하는 거리(시간)를 길게 하는 것이 가능해진다. 이 결과, 처리실 내에서의 원자상 산소의 농도를 웨이퍼 배열 영역의 모든 영역에 걸쳐, 특히 웨이퍼 배열 방향에 걸쳐 균일화시킬 수 있고, 이에 의해 전술한 작용 효과를 얻는 것이 가능해진다.
또한 도 6에 예시한 종래의 기판 처리 장치에서도 일괄하여 처리하는 웨이퍼의 매수를 예컨대 125매 내지 예컨대 50매로 저감하는 것에 의해 면내LE이나 면간LE의 발생을 억제하는 것은 가능하다. 단, 이 경우, 기판 처리의 생산성 저하를 초래한다. 본 실시 형태에 의하면, 일괄하여 처리하는 웨이퍼의 매수를 저감할 필요가 없기 때문에 기판 처리의 생산성 저하를 회피하는 것이 가능해진다.
(b) 본 실시 형태에서는 O2가스를 공급하는 노즐(233d, 233e)(제2 노즐)을 웨이퍼(200)의 주방향을 따라 H2가스를 공급하는 노즐(233a)(제1 노즐)로부터 소정 거리 격리된 위치에 설치한다. 즉 H2가스를 공급하는 노즐(233a)을 이너 튜브(204) 내에 수용된 웨이퍼(200)의 중심을 개재하여 배기공(204c)과 대향하는 위치에 설치하고, O2가스를 공급하는 노즐(233d, 233e)을 이너 튜브(204) 내에 수용된 웨이퍼(200)의 중심을 개재하여 배기공(204c)과 대향하지 않는 위치에 설치한다. 이에 의해 처리실(201) 내에 O2가스와 H2이 공급되고나서 이들의 가스가 반응하는 것에 의해 원자상 산소가 생성될 때까지의 거리(시간)를 적절하게 조정할 수 있다. 또한 처리실(201) 내에 O2가스와 H2이 공급되고나서 이들의 가스가 혼합된 상태에서 이동하는 거리(시간)를 길게 할 수 있다. 이 결과, 처리실(201) 내에서의 원자상 산소의 농도 분포를 균일화하는 것이 가능해지고, SiO막의 막 두께의 면간 균일성 및 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
(c) 본 실시 형태에서는 O2가스를 공급하는 제2 노즐을 노즐(233d, 233e)의 2개로 구성한다. 그리고 노즐(233d, 233e)에 접속된 가스 공급관(232d, 232e)의 각각에 MFC를 설치한다. 이에 의해 노즐(233d)로부터 공급하는 O2가스의 유량과, 노즐(233e)로부터 공급하는 O2가스의 유량을 독립하여 제어하는 것이 가능하다. 즉 노즐(233d)로부터 공급하는 산소 함유 가스의 유량과, 노즐(233e)로부터 공급하는 산소 함유 가스의 유량의 비율(유량 밸런스)을 자유자재로 조정하는 것이 가능하다. 이에 의해 처리실(201) 내에서의 원자상 산소의 농도 분포를 보다 정밀도 좋게 균일화시키는 것이 가능해지고, SiO막의 막 두께의 면간 균일성 및 면내 균일성을 보다 더 향상시키는 것이 가능해진다.
(d) 본 실시 형태에서는 노즐(233a)로부터 HCDS가스를 공급할 때, 웨이퍼(200)의 외주를 따라 노즐(233a)을 양측으로부터 개재하도록 설치된 노즐(233b, 233c)로부터 각각 N2가스를 공급한다. 이에 의해 처리실(201) 내에서의 HCDS가스의 유로 등을 제어하는 것이 가능해지고, SiO막의 막 두께의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
(e) 본 실시 형태에서는 HCDS가스의 공급과 H2가스의 공급을 함께 노즐(233a)을 이용하여 수행한다. 즉 HCDS가스를 공급하는 노즐과, H2가스를 공급하는 노즐을 공용한다. 이에 의해 기판 처리 장치의 구성을 간소화할 수 있어, 그 제조 비용이나 메인터넌스 비용을 저감하는 것이 가능해진다.
(f) 본 실시 형태에 의하면, 웨이퍼(200)를 수용한 처리실(201) 내에 HCDS가스를 공급하고, 웨이퍼(200) 상에 Si함유층을 형성하는 공정; 및 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 처리실(201) 내에 O2가스와 H2가스를 공급하고, Si함유층을 SiO층으로 변화시키는 공정;을 교호적으로 소정 횟수 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 SiO막을 형성한다. 이에 의해 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiO막의 면내 막 두께 균일성 및 단차 피복성을 일반적인 CVD법에 의해 SiO막을 형성하는 경우보다 더 향상시키는 것이 가능해진다.
(g) 본 실시 형태에 의하면, Si함유층을 SiO층으로 변화시키는 공정에서 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 처리실(201) 내에서 O2가스와 H2가스를 반응시켜서 원자상 산소 등의 산소를 포함하는 수분 비함유의 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여 Si함유층을 SiO층으로 변화시킨다. 이에 의해 Cl 등의 불순물의 함유량이 지극히 적고 지극히 양질의 SiO막을 형성하는 것이 가능해진다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 갖가지 변경이 가능하다.
예컨대 전술한 실시 형태에서는 가스 공급공(248d, 248e)의 각각이 처리실(201)의 중심을 향하도록 개구되고, 웨이퍼(200)의 중심을 향하여 O2가스를 공급하도록 구성된 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 가스 공급공(248d, 248e)의 각각이 웨이퍼(200)의 중심보다 H2가스의 흐름의 하류측에, 즉 가스 배기공(204c)측에 O2가스를 공급하도록 구성되어도 좋다. 또한 예컨대 가스 공급공(248d, 248e)의 각각이 웨이퍼(200)의 중심보다 H2가스의 흐름의 상류측에, 즉 가스 공급공(248a)측에 O2가스를 공급하도록 구성되어도 좋다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 가스 공급공(248d, 248e)으로부터 공급된 O2가스와, 가스 공급공(248a)으로부터 공급된 H2가스가 혼합될 때까지의 거리(시간)나 혼합된 상태에서 이동하는 거리(시간)를 길게 하거나 짧게 하는 것이 가능해진다. 그 결과, 처리실(201) 내에서의 원자상 산소의 농도 분포, 특히 웨이퍼 배열 방향에서의 농도 분포를 적절히 조정하는 것이 가능해진다.
또한 전술한 실시 형태에서는 가스 공급공(248d, 248e)을 각각 복수 마련하고, 또한 가스 공급공(248d, 248e)의 개구 면적 및 개구 피치를 각각 동일하게 하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다.
예컨대 가스 공급공(248d)을 복수 설치하는 경우, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이 노즐(233d)의 상단으로부터 그 하방을 향함에 따라 가스 공급공(248d)의 개구 면적을 서서히 작게 해도 좋다. 또한 가스 공급공(248e)을 복수 설치하는 경우, 노즐(233e)의 하단으로부터 그 상방을 향함에 따라 가스 공급공(248e)의 개구 면적을 서서히 작게 해도 좋다.
또한 예컨대 가스 공급공(248d)을 복수 설치하는 경우, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이 노즐(233d)의 상단으로부터 그 하방을 향함에 따라 가스 공급공(248d)의 개구 피치를 서서히 크게 해도 좋다. 또한 가스 공급공(248e)을 복수 설치하는 경우, 노즐(233e)의 하단으로부터 그 상방을 향함에 따라 가스 공급공(248e)의 개구 피치를 서서히 크게 해도 좋다.
이와 같이 구성하는 것에 의해 처리실(201) 내에서의 원자상 산소의 농도 분포, 특히 웨이퍼 배열 방향에서의 농도 분포를 보다 완만하게(단차 없이 연속적으로) 조정하는 것이 가능해진다.
또한 전술한 실시 형태에서는 산소 함유 가스를 공급하는 제2 노즐을 상부 개구 노즐로서의 노즐(233d)과, 하부 개구 노즐로서의 노즐(233e)의 2개의 노즐에 의해 구성하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 도 4의 (d)에 도시하는 바와 같이 제2 노즐을 각각 1개 이상의 가스 공급공(248d')을 상부 및 하부에만 구비하는 1개의 노즐(233d')로서 구성해도 좋다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 기판 처리 장치의 구성을 간소화할 수 있어, 그 제조 비용이나 메인터넌스 비용을 저감하는 것이 가능해진다. 또한 도 4의 (d)에서는 상부의 가스 공급공(248d')의 개구 면적이 노즐(233d')의 상단으로부터 그 하방으로 향함에 따라 서서히 작아지고, 하부의 가스 공급공(248d')의 개구 면적이 노즐(233d')의 하단으로부터 그 상방으로 향함에 따라 서서히 작아지는 예를 제시한다.
또한 전술한 실시 형태에서는 상부 개구 노즐로서의 노즐(233d)의 길이와, 하부 개구 노즐로서의 노즐(233e)의 길이를 동일하게 하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 하부 개구 노즐로서의 노즐(233e)의 길이를 도 4의 (e)에 도시하는 바와 같이 상부 개구 노즐로서의 노즐(233d)의 길이보다 짧게 구성해도 좋다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 노즐의 제조 비용, 즉 기판 처리 장치의 제조 비용을 저감하는 것이 가능해진다. 단, 이 경우, 가스가 이동하는 공간의 체적이 노즐(233e)이 존재하는 부분과, 노즐(233e)이 존재하지 않는 노즐(233e)의 상방의 부분에서 차이가 발생할 수 있어, 노즐(233e)의 상방의 공간에 보다 많은 가스가 유입될 수 있다. 이 점에서 도 4의 (a) 내지 도 4의 (c)에 예시한 바와 같이 상부 개구 노즐로서의 노즐(233d)의 길이와, 하부 개구 노즐로서의 노즐(233e)의 길이를 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 가스가 이동하는 공간의 체적을 웨이퍼(200)의 배열 방향에 걸쳐 균일화시킬 수 있어, 기판 처리의 면간 균일성을 보다 더 향상시키는 것이 가능해진다.
또한 전술한 실시 형태에서는 가스 공급공(248a 내지 248c)을 처리실(201) 내에 수용된 복수의 웨이퍼(200) 1매 1매에(각각에) 대응하도록 적어도 복수의 웨이퍼(200)의 수와 같은 수 설치하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 가스 공급공(248a 내지 248c)을 처리실(201) 내에 수용된 복수의 웨이퍼(200) 중 여러 매의 웨이퍼(200)에 대하여 1개씩, 예컨대 2매의 웨이퍼(200)에 대하여 1개씩 설치해도 좋다. 또한 예컨대 가스 공급공(248a 내지 248c)을 복수의 웨이퍼(200) 1매 1매에 대응하도록 각각 몇 개씩, 예컨대 1매의 웨이퍼(200)에 대하여 2개씩 설치해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는 가스 공급공(248d, 248e)을 처리실(201) 내의 상부 또는 하부에 배열한 복수의 웨이퍼(200) 1매 1매에(각각에) 대응하도록 적어도 상부 또는 하부에 배열된 복수의 웨이퍼(200)의 수와 같은 수 설치하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 가스 공급공(248d, 248e)을 처리실(201) 내의 상부 또는 하부에 수용된 복수의 웨이퍼(200) 가운데, 수 매의 웨이퍼(200)에 대응하여 1개씩, 예컨대 2매의 웨이퍼(200)에 대하여 1개씩 설치해도 좋다. 또한 예컨대 가스 공급공(248d, 248e)을 처리실(201) 내의 상부 또는 하부에 수용된 복수의 웨이퍼(200) 1매 1매에 대응하도록 각각 몇 개씩, 예컨대 2개씩 설치해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는 HCDS가스의 공급과 H2가스의 공급을 모두 노즐(233a)을 이용하여 수행하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 HCDS가스의 공급을 노즐(233a)을 이용하여 수행하고, H2가스의 공급을 노즐(233b, 233c) 중 어느 일방(一方) 또는 양방을 이용하여 수행해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는 HCDS가스의 공급을 노즐(233a)을 이용하여 수행하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 HCDS가스의 공급을 노즐(233a)을 이용하지 않고 노즐(233b, 233c) 중 어느 하나를 이용하여 수행해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는 O2가스의 공급을 노즐(233d, 233e)만을 이용하여 수행하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 O2가스의 공급을 노즐(233d, 233e)을 이용하여 수행하면서, 또한 노즐(233a 내지 233c) 중 어느 하나를 이용하여 수행해도 좋다. 예컨대 HCDS가스 및 H2가스의 공급을 노즐(233c)을 이용하여 수행하고, O2가스의 공급을 노즐(233b, 233d, 233e)을 이용하여 수행해도 좋다.
즉 HCDS가스의 공급을 노즐(233a 내지 233c) 중 어느 하나를 이용하여 수행해도 좋다. 또한 H2가스의 공급을 노즐(233a 내지 233c) 중 어느 하나를 이용하여 수행해도 좋다. 또한 O2가스의 공급을 노즐(233d, 233e)을 이용하여 또는 노즐(233d, 233e) 및 노즐(233a 내지 233c) 중 어느 하나를 이용하여 수행해도 좋다. 또한 HCDS가스를 공급하는 노즐과, H2가스를 공급하는 노즐은 공용으로 해도 좋다. 또한 O2가스를 공급하는 노즐과, H2가스를 공급하는 노즐은 공용으로 해도 좋다. 복수 종류의 가스로 노즐을 공용으로 하는 것이 기판 처리 장치의 구성을 간소화할 수 있어, 그 제조 비용이나 메인터넌스 비용을 저감하는 것이 가능해진다. 단, 전술한 온도 조건 하에서는 HCDS가스와 H2가스는 반응하지 않지만, HCDS가스와 O2가스는 반응할 것으로 생각되기 때문에 HCDS가스를 공급하는 노즐과, O2가스를 공급하는 노즐은 별도로 구비하는 것이 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는 노즐(233a)로부터 HCDS가스를 공급할 때, 웨이퍼(200)의 외주를 따라 노즐(233a)을 양측으로부터 개재하도록 설치된 노즐(233b, 233c)로부터 각각 N2가스를 공급하고, 이에 의해 HCDS가스의 유로 등을 제어하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 노즐(233a)로부터 HCDS가스를 공급할 때, 노즐(233b, 233c) 중 어느 일방으로부터만 N2가스를 공급하고, 이에 의해 HCDS가스의 유로 등을 제어해도 좋다. 또한 노즐(233a)로부터 HCDS가스를 공급할 때, 노즐(233b, 233c)로부터 N2가스를 공급하지 않는 경우나, 노즐(233b, 233c) 및 이들의 노즐에 접속되는 유로 제어 가스 공급계를 구비하지 않는 경우에 대해서도 본 발명은 바람직하게 적용 가능하다.
또한 전술한 실시 형태에서는 복수의 웨이퍼(200)를 수용한 처리실(201) 내에 HCDS가스를 공급하는 공정; 및 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 처리실(201) 내에 H2가스와 O2가스를 공급하는 공정;을 교호적으로 소정 횟수(1회 이상) 수행하고, 복수의 웨이퍼(200) 상에 SiO막을 형성(퇴적)하는 성막 시퀀스에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 도 5의 (b)에 가스 공급 타이밍을 도시하는 바와 같이 이들의 공정을 동시에 소정 횟수(1회 이상) 수행하는 것에 의해 복수의 웨이퍼(200) 상에 SiO막을 형성(퇴적)하는 성막 시퀀스에도 본 발명은 바람직하게 적용 가능하다. 또한 예컨대 도 5의 (c)에 가스 공급 타이밍을 도시하는 바와 같이 복수의 웨이퍼(200)를 수용한 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 처리실(201) 내에 H2가스와 O2가스를 공급하는 것에 의해 복수의 웨이퍼(200)의 표면을 각각 산화시켜서 SiO막을 형성하는 성막 시퀀스에도 본 발명은 바람직하게 적용 가능하다. 여기서의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 전술한 실시 형태에서는 처리실(201) 내로의 H2가스 및 O2가스의 공급을 동시에 시작하고, 그 후, 처리실(201) 내로의 H2가스 및 O2가스의 공급을 동시에 정지하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 도 13의 (a)에 가스 공급 시퀀스(타이밍)를 도시하는 바와 같이 처리실(201) 내로의 H2가스의 공급 시작을 O2가스의 공급 시작보다 먼저 수행하거나, 처리실(201) 내로의 H2가스의 공급 정지를 O2가스의 공급 정지보다 나중에 수행해도 좋다. 즉 스텝3에서는 H2가스의 공급 시작을 선행시켜도 좋고, 또한 O2가스의 공급 정지를 선행시켜도 좋다. 또한 예컨대 도 13의 (b)에 가스 공급 시퀀스를 도시하는 바와 같이 처리실(201) 내에 공급하는 H2가스의 유량을 처리실(201) 내에 공급하는 O2가스의 유량보다 크게 해도 좋다. 즉 스텝3에서의 O2가스 및 H2가스의 공급 조건을 수소 리치의 조건으로서도 좋다. 또한 도 13의 (c)에 가스 공급 시퀀스를 도시하는 바와 같이 도 13의 (a) 및 도 13의 (b)에 도시하는 가스 공급 시퀀스를 조합해도 좋다.
도 13의 (a) 내지 도 13의 (c)에 도시하는 가스 공급 시퀀스에 의하면, 성막의 하지를 산화시키지 않고 SiO막을 형성하는 것이 가능해진다. 이는 성막의 하지가 메탈(금속막)일 경우에 특히 유효하다. O2가스와 H2가스를 반응시켜서 생성한 원자상 산소를 이용하는 경우, 원자상 산소의 산화력이 강하기 때문에 성막 중에 성막의 하지가 산화되는 경우가 있다. 이에 대하여 도 13의 (a) 내지 도 13의 (c)에 도시하는 바와 같이 스텝3에서 H2가스의 공급 시작을 선행시키거나, O2가스의 공급 정지를 선행시키거나, 가스의 공급 조건을 수소 리치의 조건으로 하거나, 이들의 기법을 조합하는 것에 의해, 환원(H2) 분위기 하에서 원자상 산소를 이용하여 산화를 수행할 수 있게 되어, 성막의 하지의 산화를 억제할 수 있다. 도 13의 (a) 내지 도 13의 (c)에 도시하는 가스 공급 시퀀스에서도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한 전술한 실시 형태에서는 HCDS가스, O2가스, H2가스를 이용하여 웨이퍼(200) 상에 SiO막을 형성하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다.
예컨대 도 14의 (a)에 가스 공급 시퀀스를 도시하는 바와 같이 복수의 웨이퍼(200)를 수용한 처리실(201) 내로의 HCDS가스의 공급과, 처리실(201) 내로의 질화 가스로서의 암모니아(NH3) 가스의 공급과, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 처리실(201) 내로의 O2가스와 H2가스와의 공급을 1사이클로 하여, 이 사이클을 소정 횟수 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 실리콘 산질화막(SiON막)을 형성해도 좋다. 또한 도 14의 (a)에 도시하는 가스 공급 시퀀스에서는 처리실(201) 내로의 O2가스의 공급을 수행하지 않아도 좋다. 이 경우, 웨이퍼(200) 상에는 실리콘 질화막(SiN막)이 형성된다.
또한 예컨대 도 14의 (b)에 가스 공급 시퀀스를 도시하는 바와 같이 복수의 웨이퍼(200)를 수용한 처리실(201) 내로의 HCDS가스의 공급과, 처리실(201) 내로의 NH3가스의 공급과, 처리실(201) 내로의 O2가스의 공급을 1사이클로 하여, 이 사이클을 소정 횟수 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 SiON막을 형성해도 좋다. 또한 도 14의 (b)에 도시하는 가스 공급 시퀀스에서는 처리실(201) 내로의 O2가스의 공급을 수행하지 않아도 좋다. 이 경우, 웨이퍼(200) 상에는 SiN막이 형성된다.
또한 예컨대 도 14의 (c)에 가스 공급 시퀀스를 도시하는 바와 같이 도 5의 (a)에 도시하는 가스 공급 시퀀스에 의해 SiO막을 형성한 후, 도 14의 (b)에 도시하는 가스 공급 시퀀스에 의해 SiON막을 형성하고, 웨이퍼(200) 상에 SiO막과 SiON막이 적층하여 이루어지는 적층막을 인시츄로 형성해도 좋다. 또한 SiON막을 형성한 후, SiO막을 형성하고, 웨이퍼(200) 상에 SiON막과 SiO막이 적층하여 이루어지는 적층막을 인시츄로 형성해도 좋다. 또한 SiO막의 형성과 SiON막의 형성을 교호적으로 소정 횟수 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 SiO막과 SiON막이 교호적으로 적층하여 이루어지는 적층막을 인시츄로 형성해도 좋다.
또한 도 14의 (d)에 가스 공급 시퀀스를 도시하는 바와 같이 도 5의 (a)에 도시하는 가스 공급 시퀀스에 의해 SiO막을 형성한 후, 도 14의 (b)에 도시하는 가스 공급 시퀀스에 의해 SiON막을 형성하고, 그 후, 처리실(201) 내로의 HCDS가스의 공급과, 처리실(201) 내로의 NH3가스의 공급을 1사이클로 하여, 이 사이클을 소정 횟수 수행하는 것에 의해 SiN막을 형성하고, 웨이퍼(200) 상에 SiO막, SiON막, SiN막이 적층하여 이루어지는 적층막을 인시츄로 형성해도 좋다. 또한 전술한 SiO막, SiON막, SiN막의 형성 순서는 임의로 변경해도 좋다. 예컨대 SiO막을 형성한 후, SiN막, SiON막의 순서로 형성하고, 웨이퍼(200) 상에 SiO막, SiN막, SiON막이 적층하여 이루어지는 적층막을 인시츄로 형성해도 좋다. 또한 예컨대 SiON막을 형성한 후, SiO막, SiN막의 순서로 형성하거나, SiN막, SiO막의 순서로 형성하여 웨이퍼(200) 상에 SiON막, SiO막, SiN막이 적층하여 이루어지는 적층막이나, SiON막, SiN막, SiO막이 적층하여 이루어지는 적층막을 인시츄로 형성해도 좋다. 또한 예컨대 SiN막을 형성한 후, SiON막, SiO막의 순서로 형성하거나, SiO막, SiON막의 순서로 형성하거나 하여 웨이퍼(200) 상에 SiN막, SiON막, SiO막이 적층하여 이루어지는 적층막이나, SiN막, SiO막, SiON막이 적층하여 이루어지는 적층막을 인시츄로 형성해도 좋다. 또한 SiO막의 형성, SiON막의 형성, SiN막의 형성을 포함하는 사이클을 소정 횟수 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 SiO막, SiON막, SiN막이 임의의 순서로 적층하여 이루어지는 적층막을 인시츄로 형성해도 좋다.
또한 이 경우, NH3가스는 가스 공급관(233a 내지 233c) 중 어느 하나로부터 공급해도 좋다. 이 경우, NH3가스를 공급하는 노즐과, H2가스를 공급하는 노즐을 공용으로 해도 좋다. 노즐의 개수를 저감하는 것에 의해 기판 처리 장치의 제조 비용이나 메인터넌스 비용을 저감하는 것이 가능해진다. 단, 전술한 온도 조건 하에서는 HCDS가스와 NH3가스가 반응할 것으로 생각되기 때문에 HCDS가스를 공급하는 노즐과, NH3가스를 공급하는 노즐은 별도로 구비하는 것이 좋다. 예컨대 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(233b)을 개재하여 처리실(201) 내에 NH3가스를 공급해도 좋다. 이 경우, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해 질화 가스(질소 함유 가스) 공급계가 구성된다. 또한 노즐(233b)을 질화 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는 스텝3에서 처리실(201) 내에 H2가스를 공급하는 사이, 즉 H2가스의 공급 기간에 처리실(201) 내로의 O2가스의 공급을 연속적으로 수행하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 스텝3에서 처리실(201) 내에 H2가스를 공급하는 사이에 처리실(201) 내로의 O2가스의 공급을 간헐적으로 복수 회 수행해도 좋다. 또한 스텝3에서 처리실(201) 내에 H2가스를 공급하는 사이에 노즐(233d)을 이용한 처리실(201) 내로의 O2가스의 공급과, 노즐(233e)을 이용한 처리실(201) 내로의 O2가스의 공급을 교호적으로 복수 회 수행해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는 박막으로서 반도체 원소인 Si를 포함하는 반도체계 박막을 형성하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 경우에 한정되지 않는다. 즉 본 발명은 박막으로서 예컨대 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 등의 금속 원소를 포함하는 금속계 박막을 형성하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
예컨대 Ti를 포함하는 금속계 박막으로서 티타늄산화막(TiO막)을 형성하는 경우는 원료 가스로서 티타늄테트라클로라이드(TiCl4) 등의 Ti 및 클로로기를 포함하는 가스나, 티타늄테트라플루오라이드(TiF4) 등의 Ti 및 플루오르기를 포함하는 가스나, 테트라키스에틸메틸아미노티타늄(Ti[N(C2H5)(CH3)]4, 약칭: TEMAT) 등의 Ti 및 아미노기를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스로서는 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 이용할 수 있다. 또한 이 때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예컨대 Zr을 포함하는 금속계 박막으로서 지르코늄산화막(ZrO막)을 형성하는 경우는 원료 가스로서 지르코늄테트라클로라이드(ZrCl4) 등의 Zr 및 클로로기를 포함하는 가스나, 지르코늄테트라플루오라이드(ZrF4) 등의 Zr 및 플루오르기를 포함하는 가스나, 테트라키스에틸메틸아미노지르코늄(Zr[N(C2H5)(CH3)]4, 약칭: TEMAZ) 등의 Zr 및 아미노기를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스로서는 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 이용할 수 있다. 또한 이 때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예컨대 Hf를 포함하는 금속계 박막으로서 하프늄산화막(HfO막)을 형성하는 경우는 원료 가스로서 하프늄테트라클로라이드(HfCl4) 등의 Hf 및 클로로기를 포함하는 가스나, 하프늄테트라플루오라이드(HfF4) 등의 Hf 및 플루오르기를 포함하는 가스나, 테트라키스에틸메틸아미노하프늄(Hf[N(C2H5)(CH3)]4, 약칭: TEMAH) 등의 Hf 및 아미노기를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스로서는 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 이용할 수 있다. 또한 이 때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예컨대 Ta를 포함하는 금속계 박막으로서 탄탈산화막(TaO막)을 형성하는 경우는 원료 가스로서 탄탈펜타클로라이드(TaCl5) 등의 Ta 및 클로로기를 포함하는 가스나, 탄탈펜타플루오라이드(TaF5) 등의 Ta 및 플루오르기를 포함하는 가스나, 펜타에톡시탄탈(Ta(OC2H5)5, 약칭: PET) 등의 Ta 및 에톡시기를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스로서는 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 이용할 수 있다. 또한 이 때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예컨대 Al을 포함하는 금속계 박막으로서 알루미늄산화막(AlO막)을 형성하는 경우는 원료 가스로서 알루미늄트리클로라이드(AlCl3) 등의 Al 및 클로로기를 포함하는 가스나, 알루미늄트리플루오라이드(AlF3) 등의 Al 및 플루오르기를 포함하는 가스나, 트리메틸알루미늄(Al(CH3)3, 약칭: TMA) 등의 Al 및 메틸기를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스로서는 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 이용할 수 있다. 또한 이 때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예컨대 Mo를 포함하는 금속계 박막으로서 몰리브덴산화막(MoO막)을 형성하는 경우는 원료 가스로서 몰리브덴펜타클로라이드(MoCl5) 등의 Mo 및 클로로기를 포함하는 가스나, 몰리브덴펜타플로라이드(MoF5) 등의 Mo 및 플루오르기를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스로서는 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 이용할 수 있다. 또한 이 때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 반도체계 박막뿐만 아니라 금속계 박막의 성막에도 적용할 수 있고, 이 경우에도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다. 즉 본 발명은 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 처리실 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 동시에 공급하는 공정을 포함하는 기판 처리 전반에 적용 가능하다.
또한 전술한 기판 처리에 이용되는 프로세스 레시피(처리 순서나 처리 조건이 기재된 프로그램)는 기판 처리의 내용(막종, 조성, 막질, 막 두께 등)에 따라 각각 개별로 준비(복수 준비)하는 것이 바람직하다. 그리고 기판 처리를 시작할 때, 기판 처리의 내용에 따라 복수의 프로세스 레시피 중에서 적절한 프로세스 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 기판 처리의 내용에 따라 개별로 준비된 복수의 프로세스 레시피를 전기 통신 회선이나 상기 프로세스 레시피를 기록한 기록 매체[외부 기억 장치(123)]를 개재하여 기판 처리 장치가 구비하는 기억 장치(121c) 내에 미리 격납(인스톨)하는 것이 바람직하다. 그리고 기판 처리를 시작할 때, 기판 처리 장치가 구비하는 CPU(121a)가 기억 장치(121c) 내에 격납된 복수의 프로세스 레시피 중에서 기판 처리의 내용에 따라 적절한 프로세스 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 1대(臺)의 기판 처리 장치에서 각종 기판 처리를 범용적으로 또한 재현성 좋게 수행하는 것이 가능해진다. 또한 오퍼레이터의 조작 부담(처리 순서나 처리 조건의 입력 부담 등)을 저감할 수 있어, 조작 미스를 회피하면서 기판 처리를 신속히 시작할 수 있다.
전술한 프로세스 레시피는 신규 작성하는 경우에 한정되지 않고, 예컨대 기판 처리 장치에 이미 인스톨된 기존의 프로세스 레시피를 변경하는 것에 의해 준비해도 좋다. 프로세스 레시피를 변경하는 경우는 변경 후의 프로세스 레시피를 전기 통신 회선이나 상기 프로세스 레시피를 기록한 기록 매체를 개재하여 기판 처리 장치에 인스톨해도 좋다. 또한 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여 기판 처리 장치에 이미 인스톨된 기존의 프로세스 레시피를 직접 변경해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는 핫 월형의 처리로를 포함하는 기판 처리 장치를 이용하여 복수의 기판을 일괄하여 처리하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 콜드 월형의 처리로를 포함하는 기판 처리 장치를 이용하여 복수의 기판을 일괄하여 처리하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 전술한 각 실시 형태는 적절히 조합하여 이용할 수 있다.
[실시예]
(실시예1)
실시예1로서 전술한 실시 형태에서의 기판 처리 장치를 이용하여 전술한 도 5의 (a)에 도시한 성막 시퀀스에 의해 복수의 웨이퍼 상에 SiO막을 형성하였다. 원료 가스로서는 HCDS가스를, 산소 함유 가스로서는 O2가스를, 수소 함유 가스로서는 H2가스를 이용하였다. O2가스의 공급은 도 4의 (b)에 도시하는 타입의 노즐(233d, 233e)을 이용하여 수행하였다. 성막 중에는 보트, 즉 웨이퍼를 회전시켰다. 처리 조건은 전술한 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 소정의 값으로 설정하였다. 또한 비교예1로서 도 6에 도시한 종형 처리로를 이용하여 복수의 웨이퍼 상에 SiO막을 형성하였다. 비교예1에서 이용한 가스종, 성막 시퀀스, 처리 조건은 실시예1과 마찬가지로 하였다.
도 10의 (a)는 비교예1에 따른 SiO막의 면간 막 두께 균일성을 도시하는 그래프이며, 도 10의 (b)는 실시예1에 따른 SiO막의 면간 막 두께 균일성을 도시하는 그래프다. 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)의 횡축은 웨이퍼 상에 형성된 SiO막의 면내 평균 막 두께(Å)를 도시하고, 종축은 처리실 내(웨이퍼 배열 영역 내)에서의 웨이퍼의 위치를 도시한다. 도 10에 의하면, 비교예1에 따른 SiO막의 면내 평균 막 두께는 웨이퍼 배열 영역의 중앙부에서 얇아지고, 웨이퍼 배열 영역의 하부 및 상부에서 두꺼워지고 있어, 그 차이는 최대 3.6(Å)이라는 것을 알 수 있다. 또한 실시예1에 따른 SiO막의 면내 평균 막 두께는 웨이퍼 배열 영역의 하부, 중앙부, 상부에서 동등하며, 면내 평균 막 두께의 차이는 최대 1.1(Å)이라는 것을 알 수 있다. 즉 실시예1에 따른 SiO막의 면내 평균 막 두께는 비교예1에 따른 SiO막의 면내 평균 막 두께에 비해 균일화된다는 것을 알 수 있다. 따라서 복수의 웨이퍼 중 상부 및 하부에 배열한 웨이퍼에만 대응하도록 가스 공급공을 상부 및 하부에만 구비한 노즐을 이용하여 처리실 내에 O2가스를 공급하는 것에 의해 SiO막의 면간 막 두께 균일성을 향상할 수 있다는 것을 알 수 있다.
(실시예2)
실시예2로서 전술한 실시 형태에서의 기판 처리 장치를 이용하여 전술한 도 5의 (a)에 도시한 성막 시퀀스에 의해 복수의 웨이퍼 상에 SiO막을 형성하였다. 실시예2에서 이용한 가스종, 성막 시퀀스, 처리 조건은 실시예1과 마찬가지로 하였다. O2가스의 공급은 도 4의 (b)에 도시하는 타입의 노즐(233d, 233e)을 이용하였다. HCDS가스의 공급 및 H2가스의 공급은 노즐(233b)을 이용하였다. 성막 중에는 보트, 즉 웨이퍼를 회전시키지 않았다.
또한 비교예2로서 전술한 실시 형태에서의 기판 처리 장치를 이용하여 전술한 도 5의 (a)에 도시한 성막 시퀀스에 의해 복수의 웨이퍼 상에 SiO막을 형성하였다. 비교예2에서 이용한 가스종, 성막 시퀀스, 처리 조건은 실시예2와 마찬가지로 하였다. O2가스의 공급은 노즐(233c)을 이용하여 수행하고, HCDS가스의 공급 및 H2가스의 공급은 노즐(233b)을 이용하였다. 노즐(233d, 233e)로부터는 O2가스를 공급하지 않았다. 성막 중에는 보트, 즉 웨이퍼를 회전시키지 않았다.
도 11의 (a)는 비교예2에 따른 SiO막의 면내 막 두께 분포를 도시하는 도면이며, 도 11의 (b)는 실시예2에 따른 SiO막의 막 두께 분포를 도시하는 도면이다. 도 11에 도시하는 각 처리로 단면도에서 상부 3개의 ○표시는 오른쪽부터 순서대로 노즐(233b, 233a, 233c)을 나타내고, 왼쪽 밑의 2개의 ○표시는 위부터 순서대로 노즐(233d, 233e)을 나타낸다. 또한 도면의 「BTM」, 「CEN」, 「TOP」은 각각 웨이퍼의 위치, 즉 웨이퍼 배열 영역의 하부, 중앙부, 상부를 각각 나타낸다. 또한 도면의 「박(薄)」은 SiO막의 막 두께가 비교적 얇다는 것을 나타내고, 「후(厚)」는 SiO막의 막 두께가 비교적 두껍다는 것을 나타낸다.
도 11의 (a)에 의하면, 비교예2에 따른 SiO막은 웨이퍼 배열 영역의 하부, 중앙부, 상부 모두 HCDS가스, H2가스, O2가스를 공급하는 측으로부터 그 반대측을 향함에 따라, 즉 배기공을 향함에 따라 막 두께가 두꺼워진다는 것을 알 수 있다. 또한 웨이퍼 배열 영역의 하부, 상부에서는 SiO막의 면내 평균 막 두께는 동등하다는 것을 알 수 있다. 또한 웨이퍼 배열 영역의 중앙부에서는 웨이퍼 배열 영역의 하부, 상부에 비해 SiO막의 면내 평균 막 두께가 얇아진다는 것을 알 수 있다.
또한 도 11의 (b)에 의하면, 실시예2에 따른 SiO막은 웨이퍼 배열 영역의 하부, 상부에서는 각각 O2가스를 공급하는 측으로부터 그 반대측을 향함에 따라, 즉 O2가스를 공급하는 측으로부터 격리됨에 따라 막 두께가 두꺼워진다는 것을 알 수 있다. 이에 대하여 웨이퍼 배열 영역의 중앙부에서는 HCDS가스, H2가스를 공급하는 측으로부터 그 반대측을 향함에 따라, 즉 배기공을 향함에 따라 막 두께가 두꺼워진다는 것을 알 수 있다. 즉 SiO막의 면내 막 두께 분포에 대하여 웨이퍼 배열 영역의 중앙부에서는 웨이퍼 배열 영역의 하부, 상부와 비교해서 다른 경향을 나타내고 있다는 것을 알 수 있다. 하지만 실시예2에 따른 SiO막의 면내 평균 막 두께는 웨이퍼 배열 영역의 하부, 중앙부, 상부에서 동등하며, 비교예2에 따른 SiO막에 비해 균일화된다는 것을 알 수 있다. 따라서 복수의 웨이퍼 중 상부 및 하부에 배열한 웨이퍼에만 대응하도록 가스 공급공을 상부 및 하부에만 구비한 노즐을 이용하여 처리실 내에 O2가스를 공급하는 것에 의해 SiO막의 면간 막 두께 균일성을 향상할 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 12은 실시예2 및 비교예2에 따른 SiO막의 면간 막 두께 균일성을 도시하는 그래프다. 도 12의 횡축은 웨이퍼 상에 형성된 SiO막의 면내 평균 막 두께(Å)를 나타내고, 종축은 처리실 내(웨이퍼 배열 영역 내)에서의 웨이퍼의 위치를 나타낸다. 도면의 ▲표시는 비교예2를 나타고, ■표시는 실시예2를 나타낸다. 도 12에 의하면, 비교예2에 따른 SiO막의 면내 평균 막 두께는 웨이퍼 배열 영역의 중앙부에서 얇아지고, 웨이퍼 배열 영역의 하부, 상부에서 두꺼워지고 있어, 면간LE에 의한 영향이 크다는 것을 알 수 있다. 또한 실시예2에 따른 SiO막의 면내 평균 막 두께는 웨이퍼 배열 영역의 하부, 중앙부, 상부에서 동등하켜, 비교예2에 비해 균일화 되어 있어, 면내LE의 발생을 억제할 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 복수의 웨이퍼 중 상부 및 하부에 배열한 웨이퍼에만 대응하도록 가스 공급공을 상부 및 하부에만 구비한 노즐을 이용하여 처리실 내에 O2가스를 공급하는 것에 의해 SiO막의 면간 막 두께 균일성을 향상할 수 있다는 것을 알 수 있다.
<본 발명이 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 부기(附記)한다.
(부기1)
본 발명의 일 형태에 의하면,
간격을 두고 배열된 복수의 기판을 수용하여 처리하는 처리실;
상기 기판의 배열 방향을 따라 연재하도록 배설되고 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급하는 제1 노즐; 및
상기 기판의 배열 방향을 따라 연재하도록 배설되고 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 제2 노즐;
을 구비하고,
상기 제1 노즐은 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역에 대응하도록 복수의 제1 가스 공급공을 상부로부터 하부에 걸쳐 구비하고,
상기 제2 노즐은 상기 복수의 기판 중 상부 및 하부에 배열되는 기판에만 대응하도록 각각 1개 이상의 제2 가스 공급공을 상부 및 하부에만 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기2)
부기1의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제1 노즐에 접속되고 상기 제1 노즐을 개재하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계;
상기 제2 노즐에 접속되고 상기 제2 노즐을 개재하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계;
상기 처리실 내를 가열하는 히터;
상기 처리실 내의 압력을 조정하는 압력 조정기; 및
복수의 기판을 수용한 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하여 상기 복수의 기판을 처리하도록 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정기를 제어하도록 구성되는 제어부;
를 더 구비한다.
(부기3)
부기2의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제어부는 복수의 기판을 수용한 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고, 이들을 상기 처리실 내에서 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여 상기 복수의 기판을 처리하도록 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정기를 제어하도록 구성된다.
(부기4)
부기1의 기판 처리 장치로서,
상기 처리실 내에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
상기 제1 노즐에 접속되고 상기 제1 노즐을 개재하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계;
상기 제2 노즐에 접속되고 상기 제2 노즐을 개재하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계;
상기 처리실 내를 가열하는 히터;
상기 처리실 내의 압력을 조정하는 압력 조정기; 및
복수의 기판을 수용한 상기 처리실 내에 원료 가스를 공급하는 처리와, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하는 처리를 교호적으로 소정 횟수 수행하고, 상기 복수의 기판 상에 산화막을 형성하는 처리를 수행하도록 상기 원료 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정기를 제어하도록 구성되는 제어부;
를 더 구비한다.
(부기5)
부기4의 기판 처리 장치로서,
상기 제어부는,
복수의 기판을 수용한 상기 처리실 내에 원료 가스를 공급하고, 초기 층을 형성하는 처리; 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고, 이들을 상기 처리실 내에서 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여 상기 초기 층을 산화층으로 변화시키는 처리;
를 교호적으로 소정 횟수 수행하고, 상기 복수의 기판 상에 산화막을 형성하는 처리를 수행하도록 상기 원료 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정기를 제어하도록 구성된다.
(부기6)
부기1 내지 부기5 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제2 노즐은 상기 기판의 주방향을 따라 상기 제1 노즐로부터 소정 거리 격리된 위치에 설치된다.
(부기7)
부기1 내지 부기6 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 처리실 내를 배기하는 배기공을 더 구비하고,
상기 제1 노즐은 상기 처리실 내에 수용된 상기 기판의 중심을 개재하여 상기 배기공과 대향하는 위치에 설치되고,
상기 제2 노즐은 상기 처리실 내에 수용된 상기 기판의 중심을 개재하여 상기 배기공과 대향하지 않는 위치에 설치된다.
(부기8)
부기1 내지 부기7 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 처리실 내를 배기하는 배기공을 더 구비하고,
상기 제2 노즐은 상기 제1 노즐보다 상기 배기공에 가까운 위치에 설치된다(상기 제2 노즐과 상기 배기공의 거리는 상기 제1 노즐과 상기 배기공의 거리보다 짧다).
(부기9)
부기1 내지 부기8 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제2 노즐은,
상기 복수의 기판 중 상부에 배열한 기판에만 대응하도록 1개 이상의 상기 제2 가스 공급공을 상부에만 구비하는 상부 개구 노즐; 및
상기 복수의 기판 중 하부에 배열한 기판에만 대응하도록 1개 이상의 상기 제2 가스 공급공을 하부에만 구비하는 하부 개구 노즐;
를 구비한다.
(부기10)
부기2 내지 부기9 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제2 노즐은,
상기 복수의 기판 중 상부에 배열한 기판에만 대응하도록 1개 이상의 상기 제2 가스 공급공을 상부에만 구비하는 상부 개구 노즐; 및
상기 복수의 기판 중 하부에 배열한 기판에만 대응하도록 1개 이상의 상기 제2 가스 공급공을 하부에만 구비하는 하부 개구 노즐;
을 구비하고,
상기 산소 함유 가스 공급계는 상기 상부 개구 노즐과 상기 하부 개구 노즐에 각각 접속되고, 상기 상부 개구 노즐로부터 공급하는 산소 함유 가스의 유량과, 상기 하부 개구 노즐로부터 공급하는 산소 함유 가스의 유량을 각각 독립하여 제어하는 것이 가능하도록 구성된다.
(부기11)
부기4 내지 부기10 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 원료 가스 공급계는 상기 제1 노즐에 접속된다.
(부기12)
부기4 내지 부기10 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역에 대응하도록 복수의 제3 가스 공급공을 상부로부터 하부에 걸쳐 구비한 제3 노즐을 더 구비하고, 상기 원료 가스 공급계는 상기 제3 노즐에 접속된다.
(부기13)
부기1 내지 부기12 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 처리실이 내부에 형성된 이너 튜브;
상기 이너 튜브를 둘러싸는 아우터 튜브;
상기 이너 튜브의 측벽에 개설된 배기공; 및
상기 아우터 튜브와 상기 이너 튜브와에 개재되는 공간을 배기하는 배기계;
를 구비한다.
(부기14)
본 발명의 다른 형태에 의하면,
간격을 두고 배열된 복수의 기판을 수용하여 처리하는 이너 튜브;
상기 이너 튜브를 둘러싸는 아우터 튜브;
상기 기판의 배열 방향을 따라 연재하도록 배설되고 상기 이너 튜브 내에 수소 함유 가스를 공급하는 제1 노즐;
상기 기판의 배열 방향을 따라 연재하도록 배설되고 상기 이너 튜브 내에 산소 함유 가스를 공급하는 제2 노즐;
상기 이너 튜브의 측벽에 개설된 배기공; 및
상기 아우터 튜브와 상기 이너 튜브와에 개재되는 공간을 배기하는 배기계;
를 구비하고,
상기 제1 노즐은 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역에 대응하도록 복수의 제1 가스 공급공을 상부로부터 하부에 걸쳐 구비하고,
상기 제2 노즐은 상기 복수의 기판 중 상부 및 하부에 배열되는 기판에만 대응하도록 각각 1개 이상의 제2 가스 공급공을 상부 및 하부에만 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기15)
부기13 또는 부기14에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제1 노즐은 상기 이너 튜브 내에 수용된 상기 기판의 중심을 개재하여 상기 배기공과 대향하는 위치에 설치되고,
상기 제2 노즐은 상기 이너 튜브 내에 수용된 상기 기판의 중심을 개재하여 상기 배기공과 대향하지 않는 위치에 설치된다.
(부기16)
부기13 내지 부기15 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제2 노즐은 상기 제1 노즐보다 상기 배기공에 가까운 위치에 설치된다.
(부기17)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
간격을 두고 배열된 복수의 기판을 처리실 내에 수용하는 공정; 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 수소 함유 가스와 산소 함유 가스를 공급하여 상기 복수의 기판을 처리하는 공정;
을 포함하고,
상기 기판을 처리하는 공정에서는,
상기 복수의 기판이 배열된 기판 배열 영역에 대응하도록 복수의 제1 가스 공급공을 상부로부터 하부에 걸쳐 구비한 제1 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급하고,
상기 복수의 기판 중 상부 및 하부에 배열된 기판에만 대응하도록 각각 1개 이상의 제2 가스 공급공을 상부 및 하부에만 구비한 제2 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
(부기18)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
간격을 두고 배열된 복수의 기판을 처리실 내에 수용하는 공정; 및
상기 처리실 내에 원료 가스를 공급하는 공정과, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 수소 함유 가스와 산소 함유 가스를 공급하는 공정을 교호적으로 소정 횟수 수행하여, 상기 복수의 기판 상에 산화막을 형성하는 공정;
을 포함하고,
상기 기판 상에 산화막을 형성하는 공정에서는,
상기 복수의 기판이 배열된 기판 배열 영역에 대응하도록 복수의 제1 가스 공급공을 상부로부터 하부에 걸쳐 구비한 제1 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급하고,
상기 복수의 기판 중 상부 및 하부에 배열된 기판에만 대응하도록 각각 1개 이상의 제2 가스 공급공을 상부 및 하부에만 구비한 제2 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
(부기19)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
간격을 두고 배열된 복수의 기판을 처리실 내에 수용하는 순서; 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 수소 함유 가스와 산소 함유 가스를 공급하여 상기 복수의 기판을 처리하는 순서;
를 컴퓨터에 실행시키고,
상기 기판을 처리하는 순서에서는,
상기 복수의 기판이 배열된 기판 배열 영역에 대응하도록 복수의 제1 가스 공급공을 상부로부터 하부에 걸쳐 구비한 제1 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급시키고,
상기 복수의 기판 중 상부 및 하부에 배열된 기판에만 대응하도록 각각 1개 이상의 제2 가스 공급공을 상부 및 하부에만 구비한 제2 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 프로그램 및 상기 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
(부기20)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
간격을 두고 배열된 복수의 기판을 처리실 내에 수용하는 순서;
상기 처리실 내에 원료 가스를 공급하는 순서와, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 수소 함유 가스와 산소 함유 가스를 공급하는 순서를 교호적으로 소정 횟수 수행하여, 상기 복수의 기판 상에 산화막을 형성하는 순서;
를 컴퓨터에 실행시키고,
상기 기판 상에 산화막을 형성하는 순서에서는,
상기 복수의 기판이 배열된 기판 배열 영역에 대응하도록 복수의 제1 가스 공급공을 상부로부터 하부에 걸쳐 구비한 제1 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급시키고,
상기 복수의 기판 중 상부 및 하부에 배열된 기판에만 대응하도록 각각 1개 이상의 제2 가스 공급공을 상부 및 하부에만 구비한 제2 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 프로그램 및 상기 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
121: 컨트롤러 200: 웨이퍼(기판)
201: 처리실 202: 처리로
203: 아우터 튜브 204: 이너 튜브
209: 매니폴드 210: 반응관
207: 히터 231: 배기관
233a: 노즐(제1 노즐) 233d: 노즐(제2 노즐)
233e: 노즐(제2 노즐) 232a 내지 232e: 가스 공급관

Claims (19)

  1. 간격을 두고 배열된 복수의 기판을 수용하여 처리하는 처리실;
    상기 기판의 배열 방향을 따라 연재(延在)하도록 배설되고 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급하는 제1 노즐; 및
    상기 기판의 배열 방향을 따라 연재하도록 배설되고 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 제2 노즐;
    을 구비하고,
    상기 제1 노즐은 상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제1 가스 공급공을 상기 복수의 기판이 배열되는 기판 배열 영역에 대응하도록 상부로부터 하부에 걸쳐 복수 구비하고,
    상기 제2 노즐은 상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급공을 상기 기판 배열 영역의 상단부로부터 1/4 내지 1/3의 상부 영역에 배열되는 기판 및 상기 기판 배열 영역의 하단부로부터 1/4 내지 1/3의 하부 영역에 배열되는 기판에만 대응하도록 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에만 각각 1개 이상 구비하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 노즐에 접속되고 상기 제1 노즐을 개재하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계;
    상기 제2 노즐에 접속되고 상기 제2 노즐을 개재하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계;
    상기 처리실 내를 가열하는 히터;
    상기 처리실 내의 압력을 조정하는 압력 조정기; 및
    복수의 기판을 수용한 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하여 상기 복수의 기판을 처리하도록 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정기를 제어하도록 구성되는 제어부;
    를 더 구비하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 복수의 기판을 수용한 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고, 이들을 상기 처리실 내에서 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여 상기 복수의 기판을 처리하도록 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정기를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리실 내에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
    상기 제1 노즐에 접속되고 상기 제1 노즐을 개재하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계;
    상기 제2 노즐에 접속되고 상기 제2 노즐을 개재하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계;
    상기 처리실 내를 가열하는 히터;
    상기 처리실 내의 압력을 조정하는 압력 조정기; 및
    복수의 기판을 수용한 상기 처리실 내에 원료 가스를 공급하는 처리와, 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하는 처리를 교호(交互)적으로 소정 횟수 수행하고, 상기 복수의 기판 상에 산화막을 형성하는 처리를 수행하도록 상기 원료 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정기를 제어하도록 구성되는 제어부;
    를 더 구비하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    복수의 기판을 수용한 상기 처리실 내에 원료 가스를 공급하고 초기 층을 형성하는 처리; 및
    가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고, 이들을 상기 처리실 내에서 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여 상기 초기 층을 산화층으로 변화시키는 처리;
    를 교호적으로 소정 횟수 수행하고, 상기 복수의 기판 상에 산화막을 형성하는 처리를 수행하도록 상기 원료 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정기를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 노즐은 상기 기판의 주방향(周方向)을 따라 상기 제1 노즐로부터 소정 거리 격리된 위치에 설치되는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 처리실 내를 배기하는 배기공을 더 구비하고,
    상기 제1 노즐은 상기 처리실 내에 수용된 상기 기판의 중심을 개재하여 상기 배기공과 대향하는 위치에 설치되고,
    상기 제2 노즐은 상기 처리실 내에 수용된 상기 기판의 중심을 개재하여 상기 배기공과 대향하지 않는 위치에 설치되는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 처리실 내를 배기하는 배기공을 더 구비하고,
    상기 제2 노즐은 상기 제1 노즐보다 상기 배기공에 가까운 위치에 설치되는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 노즐은,
    상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 상기 제2 가스 공급공을 상기 복수의 기판 중 상기 상부 영역에만 대응하도록 상기 상부 영역에만 1개 이상 구비하는 상부 개구(開口) 노즐; 및
    상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 상기 제2 가스 공급공을 상기 하부 영역에만 대응하도록 상기 하부 영역에만 1개 이상 구비하는 하부 개구 노즐;
    을 구비하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 노즐은,
    상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 상기 제2 가스 공급공을 상기 상부 영역에만 대응하도록 상기 상부 영역에만 1개 이상 구비하는 상부 개구 노즐; 및
    상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 상기 제2 가스 공급공을 상기 하부 영역에만 대응하도록 상기 하부 영역에만 1개 이상 구비하는 하부 개구 노즐;
    을 구비하고,
    상기 산소 함유 가스 공급계는 상기 상부 개구 노즐과 상기 하부 개구 노즐에 각각 접속되고, 상기 상부 개구 노즐로부터 공급하는 산소 함유 가스의 유량과, 상기 하부 개구 노즐로부터 공급하는 산소 함유 가스의 유량을 각각 독립하여 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 원료 가스 공급계는 상기 제1 노즐에 접속되는 기판 처리 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제3 가스 공급공을 상기 기판 배열 영역에 대응하도록 상부로부터 하부에 걸쳐서 복수 구비한 제3 노즐을 더 구비하고,
    상기 원료 가스 공급계는 상기 제3 노즐에 접속되는 기판 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 처리실이 내부에 형성된 이너 튜브;
    상기 이너 튜브를 둘러싸는 아우터 튜브;
    상기 이너 튜브의 측벽에 개설(開設)된 배기공; 및
    상기 아우터 튜브와 상기 이너 튜브와에 개재되는 공간을 배기하는 배기계;
    를 더 구비하는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 노즐은 상기 이너 튜브 내에 수용된 상기 기판의 중심을 개재하여 상기 배기공과 대향하는 위치에 설치되고,
    상기 제2 노즐은 상기 이너 튜브 내에 수용된 상기 기판의 중심을 개재하여 상기 배기공과 대향하지 않는 위치에 설치되는 기판 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 노즐은 상기 제1 노즐보다 상기 배기공에 가까운 위치에 설치되는 기판 처리 장치.
  16. 간격을 두고 배열된 복수의 기판을 처리실 내에 수용하는 공정; 및
    가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 수소 함유 가스와 산소 함유 가스를 공급하여 상기 복수의 기판을 처리하는 공정;
    을 포함하고,
    상기 기판을 처리하는 공정에서는,
    상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제1 가스 공급공을 상기 복수의 기판이 배열된 기판 배열 영역에 대응하도록 상부로부터 하부에 걸쳐 복수 구비한 제1 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급하고,
    상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급공을 상기 기판 배열 영역의 상단부로부터 1/4 내지 1/3의 상부 영역에 배열된 기판 및 상기 기판 배열 영역의 하단부로부터 1/4 내지 1/3의 하부 영역에 배열된 기판에만 대응하도록 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에만 각각 1개 이상 구비한 제2 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 간격을 두고 배열된 복수의 기판을 처리실 내에 수용하는 순서; 및
    가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 수소 함유 가스와 산소 함유 가스를 공급하여 상기 복수의 기판을 처리하는 순서;
    를 컴퓨터에 실행시키고,
    상기 기판을 처리하는 순서에서는,
    상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제1 가스 공급공을 상기 복수의 기판이 배열된 기판 배열 영역에 대응하도록 상부로부터 하부에 걸쳐 복수 구비한 제1 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급시키고,
    상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급공을 상기 기판 배열 영역의 상단부로부터 1/4 내지 1/3의 상부 영역에 배열된 기판 및 상기 기판 배열 영역의 하단부로부터 1/4 내지 1/3의 하부 영역에 배열된 기판에만 대응하도록 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에만 각각 1개 이상 구비한 제2 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  18. 간격을 두고 배열된 복수의 기판을 처리실 내에 수용하는 공정; 및
    가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 원료 가스를 공급하는 공정과 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하는 공정을 교호적으로 소정 횟수 수행하고, 상기 복수의 기판 상에 산화막을 형성하는 처리를 수행하는 공정;
    을 포함하고,
    상기 처리를 수행하는 공정에서는,
    상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제1 가스 공급공을 상기 복수의 기판이 배열된 기판 배열 영역에 대응하도록 상부로부터 하부에 걸쳐 복수 구비한 제1 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급하고,
    상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급공을 상기 기판 배열 영역의 상단부로부터 1/4 내지 1/3의 상부 영역에 배열된 기판 및 상기 기판 배열 영역의 하단부로부터 1/4 내지 1/3의 하부 영역에 배열된 기판에만 대응하도록 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에만 각각 1개 이상 구비한 제2 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 간격을 두고 배열된 복수의 기판을 처리실 내에 수용하는 순서; 및
    가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 원료 가스를 공급하는 순서와 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리실 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하는 순서를 교호적으로 소정 횟수 수행하고, 상기 복수의 기판 상에 산화막을 형성하는 처리를 수행하는 순서;
    를 컴퓨터에 실행시키고,
    상기 처리를 수행하는 순서에서는,
    상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제1 가스 공급공을 상기 복수의 기판이 배열된 기판 배열 영역에 대응하도록 상부로부터 하부에 걸쳐 복수 구비한 제1 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 수소 함유 가스를 공급시키고,
    상기 기판을 향하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급공을 상기 기판 배열 영역의 상단부로부터 1/4 내지 1/3의 상부 영역에 배열된 기판 및 상기 기판 배열 영역의 하단부로부터 1/4 내지 1/3의 하부 영역에 배열된 기판에만 대응하도록 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에만 각각 1개 이상 구비한 제2 노즐을 이용하여 상기 처리실 내에 산소 함유 가스를 공급시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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