KR101132233B1 - 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

본 발명은 처리실 내의 복수 매의 기판이 배열되는 기판 배열 영역의 일단측으로부터 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 혼합부를 개재하여 공급하고 그 타단측을 향해 흘림과 동시에, 처리실 내의 기판 배열 영역에 대응하는 도중의 복수 개소로부터 수소 함유 가스를 공급하여 타단측을 향해 흘림으로써 복수 매의 기판을 산화 처리하는 공정을 갖고, 혼합부 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜 원자 형상 산소를 포함하는 산화종을 생성시키고, 산화종을 혼합부 내로부터 처리실 내에 분출시키는 분출구의 위치에서 산화종의 농도가 최대가 되도록 하는 것이다. 예컨대, 500℃ 이상 700℃ 이하의 저온에 있어서, 원자 형상 산소 O의 농도를 웨이퍼 적층 방향에 걸쳐 컨트롤하고, 산화막의 막두께 분포를 웨이퍼 적층 방향에 걸쳐 균등화하는 것이 가능하다.

Description

반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 상기 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 기판의 표면을 산화 처리하는 산화 장치 및 상기 산화 장치를 이용하여 기판을 산화 처리하는 공정을 갖는 IC 등의 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
도 1에 종래의 기판 처리 장치로서의 반도체 장치(디바이스)의 제조 장치(반도체 제조 장치)의 전체 도면을 도시한다. 종래의 장치는, 웨이퍼 카세트를 탑재(搭載)하는 카세트 스톡커(1＇)와, 보트(3＇)와, 카세트 스톡커(1＇)에 탑재된 웨이퍼 카세트와 보트(3＇)와의 사이에서 웨이퍼의 이재(移載)를 수행하는 웨이퍼 이재 수단(이재기)(2＇)과, 보트(3＇)를 열처리로(熱處理爐, 5＇) 내에 삽입 및 인출하는 보트 승강 수단(보트 엘리베이터)(4＇)과, 가열 수단(히터)을 구비한 열처리로(5＇)로 구성되어 있다.
종래 기술을 설명하기 위해서, 도 2와 같은 구조를 갖는 반도체 제조 장치의 열처리로(5＇)를 예로 든다. 도 2에 도시되는 장치는, 100~150 매 정도의 적층된 웨이퍼(6＇)를 지지하는 보트(3＇), 메인 노즐(7＇), 다단으로 배치된 서브 노즐(8＇), 히터(9＇), 반응관(10＇) 및 가스 배기구(11＇)로 이루어진다. 이 장치에서는, 예컨대 850~950℃ 정도의 온도, 0.5Torr(67Pa) 정도의 저압 환경 하에 있어서, 메인 노즐(7＇)로부터 수 천sccm의 O2 가스와, 그보다 적은 유량(流量), 예컨대 수 백sccm의 H2 가스를 공급하고, 또한 적층 웨이퍼 전체에 걸쳐 균일하게 산화막을 형성할 목적으로, 동시에 서브 노즐(8＇)로부터 비교적 적은 유량의 H2 가스를 어시스트 공급함으로써, 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(6＇) 상에 산화막으로서의 실리콘 산화막을 형성한다. 한편, 도 3에 도시되는 구성은, 샤워판(12＇)을 구비하고 있다. 다만, 수소를 공급하는 노즐이, 샤워판(12＇)을 관통하여 반응관(10＇) 내에 직접 수소를 공급하도록 구성되어 있기 때문에, 도 3에 도시되는 구성은 실질적으로는 도 2에 도시되는 구성과 동일하다(예컨대 특허 문헌 1 참조).
산화막의 성장에는 O2를 필요로 하는데, 50Pa 정도의 저압 환경 하에 있어서 O2 단체(單體)의 원료 가스에서는 산화막의 성장 속도가 극단적으로 늦어진다는 것을 알 수 있고, 이에 H2 가스를 첨가함으로써 산화막의 성장 속도가 빠르게 된다(예컨대 특허 문헌 2 참조). 또한 H2 단체에서는 산화막은 형성되지 않는다. 즉, 산화막 성장은, 총괄적으로 파악하면 O2와 H2와의 양쪽 모두의 농도[혹은 유량, 혹은 분압(分壓)]에 의존한다.
<특허 문헌 1> 일본 특허 공개 제2007－81147호 공보 <특허 문헌 2> 국제 공개 WO2005/020309 팸플릿
도 4에, 종래의 장치에 있어서의 가장 특징적인 막두께 분포를 도시한다. 이것은 상술한 압력?온도대(溫度帶)에 있어서, 메인 노즐(7＇)로만 원료 가스로서 수 천sccm의 O2 가스와 수 백sccm의 H2 가스를 공급했을 경우의 웨이퍼에 형성되는 산화막의 막두께 분포이다. 도 4의 그래프에 의하면, 상단(Top)에서 하단(Bottom)에 걸쳐 웨이퍼에 형성되는 산화막의 막두께가 얇아지고 있다. 본 출원인이 일본 특허 출원 제2008－133772호로 출원된 명세서에 기재한 바와 같이, 산화막의 성장에는 중간 생성물인 원자 형상 산소 O가 기여(寄與)한다. 메인 노즐(7＇)로부터 공급된 O2 가스와 H2 가스는, 상단의 영역에서 일시적으로 화학 평형에 가까운 상태에 도달하고, 그 이후에는 각 중간 생성물의 몰(mole) 분율(分率)을 일정하게 유지한 상태로, 웨이퍼 주연부(周緣部)와 반응관 내벽과의 사이를 흘러 떨어지는 거동(擧動)을 도시한다.
이 때, 원료 가스와 중간 생성물과의 혼합 가스는 유동 저항을 받기 때문에, 상단에 있어서의 혼합 가스의 밀도는 높고, 하단에 있어서의 혼합 가스의 밀도는 낮아져, 그에 따라 원자 형상 산소 O의 몰 밀도가 상하단에서 변화한다. 이에 의해, 상하단에 있어서 웨이퍼에 형성되는 산화막의 막두께에 차이가 생긴다.
또한, 산화막이 형성되면 웨이퍼 표면에서는, 주로 원자 형상 산소 O가 소비된다. 웨이퍼 1 매마다, 산화막의 성장에 필요한 소정량의 원자 형상 산소 O가 소비된다. 예컨대 웨이퍼가 100 매 정도 적층되어 있는 경우, 메인 노즐(7＇)로부터 공급된 O2 가스와 H2 가스는, 상술한 바와 같이 웨이퍼(6＇) 주연부와 반응관(10＇) 내벽과의 사이를 흘러 떨어지는 거동을 도시되는 것으로부터, 원자 형상 산소 O의 농도는, 웨이퍼(6＇)표면에 있어서의 소비에 의해 상단에서 하단에 걸쳐 누적적으로 감소해 간다.
이와 같이, 흘러 떨어지는 유동 저항에 기인하는 상하 방향의 전체적인 압력차에 의한 원자 형상 산소 O의 농도차와, 웨이퍼 표면에 있어서의 소비에 의한 상단에서 하단에 걸친 원자 형상 산소 O의 농도에의 직접적 영향의 2 개의 요인에 의해, 도 4에 도시되는 바와 같이 프로덕트 영역의 상단과 하단에 있어서 비교적 큰 막두께 차이가 발생한다. 이 현상은, 로딩 효과라고 불리고 있고, 도 3에 도시되는 바와 같이 샤워판(12＇)을 갖는 구조에서도 마찬가지로 발생한다. 종래의 구조에서는, 로딩 효과를 없애기 위해서, H2 가스 공급용의 서브 노즐(8＇)을 다단으로 배치하고(도 2, 도 3의 경우에서는 4 단), 각각의 서브 노즐(8＇)에 대해 독립적으로 제어된 매스 플로우 컨트롤러를 개재하여 적정량의 H2 가스를 공급하고, 웨이퍼(6＇)간의 막두께 균일성을 보정하고 있다(예컨대 상술한 특허 문헌 2 참조).
한편, 출원인이 일본 특허 출원 제2008－133772호로 출원된 명세서에 도시되는 바와 같이, 원자 형상 산소 O의 소비량은, 웨이퍼 표면에 형성된 IC 패턴에 의존한다. 그 때문에, IC 패턴을 변경할 때, 서브 노즐(8＇)의 높이 방향의 최적 유량을 조정하는 것이 필요했다. 이에 대해서는, 출원인이 상술한 명세서에서 도시되는 바와 같이, 반응실 내의 산화막 형성 상태를 데이터베이스화해 두고, 1 회의 테스트 형성만으로 서브 노즐(8＇)로부터의 H2 가스의 최적 유량(보조 유량)을 추정 가능하게 하는 방법이 있다.
그러나, 발명자 등이 열심히 연구한 결과, 특히 500℃ 이상 700℃ 이하, 예컨대 600℃ 정도의 저온에서는, 프로덕트 영역의 상단으로부터 하단에 걸쳐 막두께가 서서히 두꺼워지는 현상이 생겨버리는 경우가 있는 것이 판명되었다. 이러한 현상은, 상술한 로딩 효과와는 반대의 경향을 도시되는 것으로부터, 이하에서는 역(逆)로딩 효과라고도 부른다. 그리고, 발명자 등이 열심히 연구한 결과, 상술한 방법과 동일한 방법[서브 노즐(8＇)로부터 H2 가스를 보조적으로 공급하는 방법]에서는, 원자 형상 산소 O의 농도를 웨이퍼 적층 방향에 걸쳐 컨트롤하는 것은 어렵고, 역로딩 효과의 발생을 억제하는 것이 어렵다는 것이 판명되었다.
본 발명의 주된 목적은, 예컨대 500℃ 이상 700℃ 이하의 저온에 있어서, 원자 형상 산소 O의 농도를 웨이퍼 적층 방향에 걸쳐 컨트롤할 수 있고, 산화막의 막두께 분포를 웨이퍼 적층 방향에 걸쳐 균등화할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법 및 상기 방법을 실시하는 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 복수 매의 기판을 처리실 내에 반입하는 공정과, 상기 처리실 내의 상기 복수 매의 기판이 배열되는 기판 배열 영역의 일단(一端)측으로부터 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 혼합부를 개재하여 공급하고 그 타단측을 향해 흘림과 동시에, 상기 처리실 내의 상기 기판 배열 영역에 대응하는 도중(途中)의 복수 개소로부터 수소 함유 가스를 공급하여 상기 외단 측을 향해 흘림으로써 상기 복수 매의 기판을 산화 처리하는 공정과, 상기 산화 처리 후의 상기 복수 매의 기판을 상기 처리실 내부로부터 반출하는 공정을 갖고, 상기 산화 처리하는 공정에서는, 상기 혼합부 내 및 상기 처리실 내의 온도를 500℃ 이상 700℃ 이하의 온도로 설정함과 동시에, 상기 혼합부 내의 압력을 대기압 미만의 제1 압력으로 설정하고, 상기 처리실 내의 압력을 상기 제1 압력보다 작은 제2 압력으로 설정하며, 상기 혼합부 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜 원자 형상 산소를 포함하는 산화종을 생성시키고, 상기 산화종을 상기 혼합부 내로부터 상기 처리실 내에 분출시키는 분출구의 위치에서 상기 산화종의 농도가 최대가 되도록 하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 복수 매의 기판을 산화 처리하는 처리실과, 상기 처리실 내에서 상기 복수 매의 기판을 보지(保持)하는 보지구와, 상기 처리실 내의 상기 복수 매의 기판이 배열되는 기판 배열 영역의 일단측으로부터 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 혼합하여 공급하는 혼합부와, 상기 처리실 내의 상기 기판 배열 영역에 대응하는 도중의 복수 개소로부터 수소 함유 가스를 공급하는 노즐과, 상기 처리실 내에 공급된 각 가스가 상기 기판 배열 영역의 타단측을 향해 흐르도록 상기 처리실 내를 배기하는 배기구와, 상기 혼합부 내 및 상기 처리실 내의 온도를 500℃ 이상 700℃ 이하의 온도로 설정하는 온도 제어부와, 상기 혼합부 내의 압력을 대기압 미만의 제1 압력으로 설정함과 동시에, 상기 처리실 내의 압력을 상기 제1 압력보다 작은 제2 압력으로 설정하는 압력 제어부를 포함하고, 상기 혼합부는, 상기 혼합부 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜 원자 형상 산소를 포함하는 산화종을 생성시켜, 상기 산화종을 상기 혼합부 내로부터 상기 처리실 내에 분출시키는 분출구의 위치에서 상기 산화종의 농도가 최대가 되도록 구성되어 있는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 예컨대 500℃ 이상 700℃ 이하의 저온에 있어서, 원자 형상 산소 O의 농도를 웨이퍼 적층 방향에 걸쳐 컨트롤할 수 있고, 산화막의 막두께 분포를 웨이퍼 적층 방향에 걸쳐 균등화할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법 및 상기 방법을 실시하는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 반도체 제조 장치의 전체도를 예시하는 사시 투시도이다.
도 2는 반도체 제조 장치의 열처리로의 구성을 예시하는 단면 개략도이다.
도 3은 반도체 제조 장치의 열처리로의 다른 구성을 예시하는 단면 개략도이다.
도 4는 로딩 효과가 발생했을 때의 막두께 분포를 예시하는 그래프이다.
도 5는 로딩 효과 및 역로딩 효과가 발생했을 때의 막두께 분포를 각각 예시하는 그래프이다.
도 6은 역로딩 효과가 발생했을 때의 막두께 분포를 예시하는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리로의 구성을 예시하는 단면 개략도이다.
도 8은 CFD 해석으로 이용한 계산 모델을 도시하는 도면이며, 도 8의 (a)는 반응실부로 이루어지는 계산 모델을 도시하고, 도 8의 (b)는 샤워 헤드부와 반응부로 이루어지는 계산 모델을 각각 도시하고 있다.
도 9는 CFD 해석으로 이용한 수소?산소의 대표적인 기초반응식 세트를 도시하는 표이다.
도 10은 반응실부로 이루어지는 계산 모델에 대한 CFD 해석 결과이며, 원자 형상 산소 O의 농도 분포를 도시하는 도면이다.
도 11은 샤워 헤드부와 반응실부로 이루어지는 계산 모델에 대한 CFD 해석 결과이며, 원자 형상 산소 O의 농도 분포를 도시하는 도면이다(샤워 헤드부의 압력 약 10torr).
도 12는 샤워 헤드부와 반응실부로 이루어지는 계산 영역에 대한 CFD 해석 결과이며, 원자 형상 산소 O의 농도 분포를 도시하는 도면이다(샤워 헤드부의 압력 약 13torr).
도 13의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 버퍼실의 종단면도이며, 도 13의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 버퍼실의 횡단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 버퍼실의 변형예를 도시하는 단면 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리로를 이용한 산화막 형성의 실험 결과를 도시하는 그래프이다.
도 16의 (a)는 플래쉬 메모리가 구비하는 게이트 구조체를 예시하는 종단면도이며, 도 16의 (b)는 측벽에 산화막이 형성된 게이트 구조체를 예시하는 종단면도이다.
도 17은 플래쉬 메모리가 구비하는 게이트 구조체의 3차원 구조를 예시하는 사시도이다.
도 18의 (a)는 종래의 건식 산화에 의해 형성된 보호 산화막의 TEM 화상이며, 도 18의 (b)는 저온에 있어서 원자 형상 산소 O의 표면 산화력을 이용하여 형성된 보호 산화막의 TEM 화상이다.
＜발명자 등이 얻은 지견(知見)＞
이하, 본 발명의 실시예의 설명에 앞서, 발명자 등이 얻은 지견에 대해 설명한다.
(산화막 형성 온도의 저온화)
반도체 디바이스의 미세화(微細化)가 진행됨에 따라, 산화막의 형성 온도의 저온화의 요구가 높아지고 있다. 도 16에, 대표적인 플래쉬 메모리의 게이트 구조를 도시한다. 최근의 반도체 디바이스의 미세화에 의해, 채널폭 Leff가 좁아지고 있다. 도 16의 (a)에 도시되는 바와 같이 게이트 구조체가 형성된 후의 공정에서, 예컨대 900℃ 이상의 어닐(anneal) 처리나 산화막 형성 처리를 수행하면, 소스(Source)부와 드레인(Drain)부에 각각 도핑(doping)되어 있는 불순물 이온이, 열확산에 의해 실리콘으로 이루어진 기판 내에 퍼져버리고, 소스부와 드레인부가 연결되어 쇼트(short)되어 버리는 경우가 있다. 어닐 처리에 대해서는, 고온에서 단(短)시간의 어닐(스파이크 어닐)을 수행함으로써 불순물 이온의 열확산을 억제하는 것이 가능하다. 그러나, 산화막의 형성 처리에 대해서는, 고온 단시간에 처리를 수행하는 경우, 막의 성장 속도에 한계가 있다. 그 때문에, 처리 시간이 장(長)시간으로 되어도 불순물 이온의 확산을 억제할 수 있도록, 형성 온도의 저온화가 요구되고 있다.
또한, 채널폭 Leff가 좁아지면, 배선이 가늘어지고, 전기 저항이 커진다. 이에 의해, 배선 지연(遲延)이 생기거나 배선에서의 발열이 증대한다. 전기 저항의 증대를 억제하는 대책으로서, 컨트롤 게이트부의 전극 소재를 메탈 실리사이드화하는 방법이 있다. 메탈 실리사이드화의 재료로서는, 예컨대 MoSi2, WSi2, TiSi2, CoSi2, NiSi 등이 있고, 각각의 형성 온도는, 예컨대 1000℃, 950℃, 750℃, 550℃ 등으로 낮아지고 있다.
또한, 도 16의 (a)에 도시되는 바와 같은 게이트 구조체의 형성 후에는, 도 16의 (b)에 도시되는 바와 같이, 게이트 구조체의 측벽에, 보호막으로서의 보호 산화막(17)을 형성할 필요가 있다. 보호 산화막(17)의 형성 온도는, 실리사이드 전극(CoSi2)(16) 등을 열부하로부터 지키기 위해, 적어도 실리사이드 전극(16) 등의 형성 온도 이하로 할 필요가 있다. 또한, 도 16의 (a)에 도시되는 바와 같이, 게이트 구조체 형성 직후의 에칭(etching)에 의해, 소스부나 드레인부에 데미지(19)가 생기거나 측벽에 데미지(20)가 생기는 경우가 있다. 보호 산화막(17)은, 이러한 데미지(19)나 측벽의 데미지(20)를 회복할 목적으로도 형성되는 경우가 있다. 이 경우도, 이미 성막(成膜)된 실리사이드 전극(16) 등에 대해 열부하가 없는 상태로 처리를 수행할 필요가 있다. 또한, 도 17에 도시되는 바와 같이 게이트 구조체의 3차원 구조를 형성한 후, 동일 칩 내의 다른 장소에 게이트(Gate) Ox막(산화막)을 형성하는 경우에 있어서도, 실리사이드 전극(CoSi2)을 열부하로부터 지키기 위해, 저온에 있어서의 산화 처리가 필요하게 된다.
또한, 횡방향으로의 산소 확산을 억제하기 위해서, 보호 산화막(17)의 형성 온도의 저온화가 요구되고 있다. 종래 방법의 건식?습식(dry?wet) 산화에 의해 보호 산화막(17)을 게이트 구조체의 측벽에 형성하려고 했을 경우, 터널(Tunnel)　Ox막과 Poly－Si막과의 사이나, ONO막과 Poly－Si막과의 사이의 각 위치 18[도 16의 (b) 참조]에 있어서, 횡방향으로의 산소 확산이 일어나고, 버즈 비크(bird's beak)로 불리는 형상의 산화막이 형성되어 버리는 경우가 있다.
도 18의 (a)는, 종래의 건식 산화에 의해 형성된 보호 산화막의 TEM 화상이며, 도 18의 (b)는, 저온에 있어서 원자 형상 산소 O의 표면 산화력을 이용하여 형성된 보호 산화막의 TEM 화상이다. 도 18의 (a)에 도시되는 바와 같이, 종래의 건식 산화에 의해 형성된 보호 산화막에는, 버즈 비크 형상의 산화 이상(異常)(21)을 볼 수 있다. 이에 반해, 도 18의 (b)에 도시되는 바와 같이, 저온에 있어서 원자 형상 산소 O의 강한 표면 산화력을 이용하면, 횡방향의 확산이 진행되기 전에 측벽 표면에 산화막을 형성할 수 있고, 버즈 비크 형상의 산화 이상(21)의 발생을 억제할 수 있다. 저온에 있어서 원자 형상 산소 O의 강한 표면 산화력을 이용하는 산화막의 형성 방법에 대해서는 후술한다.
(종래 기술의 과제)
상술한 바와 같이, 산화막의 형성 온도의 저온화에 대한 요구가 높아지고 있다. 그러나, 종래의 기술에서는, 이러한 온도를 예컨대 500℃ 이상 700℃ 이하의 범위로 저온화하면, 서브 노즐로부터 H2 가스를 공급하더라도 막두께의 균일성을 향상시키는 것이 곤란한 경우가 있었다.
도 5에, 도 3에서 도시되는 열처리로(5＇)를 이용하고, 메인 노즐(7＇)로부터 O2 가스와 H2 가스를 공급하고, 온도 조건을 950℃, 600℃으로 바꾸어 각각 산화막 형성을 수행했을 경우의 막두께 분포를 도시한다. 도 5의 횡축은 웨이퍼(6＇)의 보지 위치를, 종축은 웨이퍼(6＇)에 형성된 산화막의 막두께를 도시하고 있다. 한편, 도 5의 종축은, 각각 전체의 막두께 평균치를 기준으로 하여 정규화되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 보트(3＇) 내의 최상단의 웨이퍼 지지 위치를 ＃120으로 하고, 최하단의 웨이퍼 지지 위치를 ＃1로 도시한다. 또한, 보트(3＇) 내의 최하단으로부터 n단의 지지 위치에 보지되는 웨이퍼(6＇)를 웨이퍼＃n으로 도시한다.
도 5의 실선으로 도시되는 바와 같이, 온도가 높은 상태(950℃)에서 산화막을 형성하면, ＃110 부근에 있어서 산화막의 막두께가 피크로 되고, 그보다 하단측에서는 균일하게 막두께가 얇아지는 분포로 되어 있다. 온도가 높은 상태에 있어서의 수소와 산소와의 반응계에서는, O2와 H2가 혼합된 순간부터 반응이 시작되고, 어느 시간이 지나면 중간 생성물이 풍부하게 존재하는 상태로 되며, 그 이후는 재결합에 의해 중간 생성물은 소멸해 간다. 저압장(低壓場)에 있어서의 수소와 산소와의 반응에 관한 상세한 설명은 후술하는데, 0.5torr 정도의 저압에 있어서는 재결합의 반응의 진행은 비교적 늦고, 원자 형상 산소 O를 포함하는 중간 생성물이 풍부하게 존재하는 상태는 비교적 길게 계속된다. 고온 환경 하의 막두께 분포에서, ＃120에서 ＃110에 걸쳐 막두께가 상승하는 이유는, 수소와 산소가 저압의 반응관(10＇) 내에서 혼합하여 반응을 개시(開始)하고, 웨이퍼(6＇) 주연부와 반응관(10＇) 내벽과의 사이에 있어서 중간 생성물이 풍부한 상태로 천이(遷移)하며, ＃110에 대응하는 개소(個所)에서 원자 형상 산소 O의 농도가 충분히 증대하기 때문이다. ＃110보다 하단측의 위치에서 산화막의 막두께가 점점 내려가는 이유는, 상술한 로딩 효과의 발생 이유에서 설명한 바와 같다.
이에 반해, 도 5의 파선으로 도시되는 바와 같이, 온도를 내린 상태(600℃)에서 산화막을 형성하면, ＃120부터 하단으로 진행됨에 따라 산화막의 막두께가 서서히 상승하고, ＃60 부근에 있어서 막두께가 피크로 되는 상술한 역로딩 효과가 발생한다. 발명자 등이 열심히 연구한 결과, 역로딩 효과의 발생 이유는, 형성 온도가 낮음으로써 수소와 산소와의 반응속도가 극단적으로 늦어지고, 중간 생성종이 비교적 풍부한 상태가 되기까지 시간이 걸린다는 것이 하나의 요인이다. 즉, 형성 온도가 낮아지면, 상단에 있어서는, 수소와 산소와의 분해 반응이 불충분하게 되고, 산화막의 형성에 주로 기여하는 원자 형상 산소 O의 농도가 낮은 상태로 된다. 그리고, 하단으로 진행됨에 따라, 수소와 산소와의 분해 반응이 서서히 진행되고, 원자 형상 산소 O의 농도가 증대하여 막두께가 증가하는 분포가 된다.
이 현상에 관해서, 화학 반응 해석 소프트웨어를 이용하여 수소와 산소와의 기초반응 해석(CFD 해석)을 수행한 바, 그것을 설명한다. 도 8의 (a)는, 반응실부로 이루어지는 CFD 해석의 계산 모델을 도시하고 있다. 이 계산 모델은, 예컨대 인렛(Inlet)(가스 입구)로부터 아웃렛(Outlet)(가스 출구)까지의 거리가 1000mm이며, 내경이φ350mm인 원통 형상의 가스 유로(流路)(반응실부) 내에, H2 가스와 O2 가스를 동시에 흘렸을 경우에, 인렛으로부터의 거리, 즉 가스의 체류 시간에 따라 가스의 조성이 어떻게 변화하는지에 대해서 시뮬레이션하는 것을 목적으로 하고 있다. 도 8의 (a)의 계산 모델에 있어서는, 인렛으로부터 아웃렛까지 가스가 도달할 때까지의 체류 시간은 약 0.136초로 매우 짧고, 가스는 일순간으로 계산 모델 내를 빠져나가는 상태이다.
출원인이 일본 특허 출원 제2008－133772호로 출원된 명세서에 기재한 바와 같이, 원자 형상 산소 O의 농도와 막두께 분포와는 직접적으로 관련하는 것이 명백하기 때문에, 여기에서는 원자 형상 산소의 농도 분포에 주목한다. 도 9에, CFD 해석으로 이용한 수소?산소의 대표적인 기초반응식 세트를 도시한다. 이러한 식은, 수소와 산소와의 연소(燃燒)를 표현하는 반응식이며, H2와 O2가 반응하여 주된 성분이 H2O가 되는 과정에서, 23단의 기초반응이 존재하는 것을 도시하고 있다. 예컨대, 대기압 정도의 압력 하에서는 H2와 O2와의 연소 반응은 단시간에 종료하고, 최종적으로는 H2O가 생성되는데, 그 과정에서는 O, H, OH, H2O2, HO2 등의 다수의 중간 생성종이 존재하고, 각각 서로 반응하는 것을 도시하고 있다.
그런데, 이 기초반응식 세트를 이용하여, 도 8의 (a)에 도시되는 반응실부 내에 대해서 유량비가 O2：H2=10：1이 되도록 O2 가스와 H2 가스를 공급하고, 온도 조건을 고온(1000℃)으로부터 저온(600℃)까지 변화시켜 원자 형상 산소 O의 몰분율을 계산하면, 도 10에 도시되는 바와 같은 결과가 된다. 도 10은 도 8의 (a)에 도시된 계산 모델에 대한 CFD 해석 결과이며, 원자 형상 산소 O의 농도 분포를 도시하는 도면이다. 도 10의 횡축은 인렛으로부터의 거리(체류 시간과 동일한 의미), 종축은 원자 형상 산소 O의 몰분율을 도시하고 있다.
도 10에 의하면, 온도가 높은 경우(예컨대 1000℃ 참조)에는, 원자 형상 산소 O의 농도는 인렛에 가까운 장소에서 바로 높아지고, 몰분율로 약 5.5%에 도달한다. 그리고 그 후, 원자 형상 산소 O의 농도는 아웃렛까지 실질적으로 일정한 값을 유지하고 있다. 이 비교적 높은 원자 형상 산소 O의 농도는, 재결합에 의해 비로소 제로(zero)에 가까운 수준까지 내려가는데, 아웃렛까지의 짧은 거리에 있어서는 실질적으로 내려가지 않는다. 즉, 원자 형상 산소 O는, 그 농도가 저하하기 전에 아웃렛으로부터 배기된다. 도 10에는, 적층 웨이퍼의 영역에 상당하는 영역이 표기되어 있다. 도면의 “웨이퍼 영역”이 이러한 영역에 해당하고, 도면에서 “상단”이라고 기재한 위치가 최상단의 웨이퍼에 상당하며, “하단”이라고 기재한 위치가 최하단의 웨이퍼에 해당한다. 온도가 높은 경우의 원자 형상 산소 O의 농도 분포를 보면, 최상단의 웨이퍼에 상당하는 위치의 농도보다, 조금 하단측의 농도가 높아지고 있다. 이 거동은, 도 5의 950℃에 있어서 ＃120~＃110 근방까지의 막두께 분포와 매우 비슷하다. 실제의 산화막 형성 시에는, 웨이퍼 표면에 있어서 원자 형상 산소 O가 소비되기 때문에, 도 10의 계산 결과는 인렛으로부터 아웃렛으로 진행함에 따라서 원자 형상 산소 O의 농도가 저하하는 분포가 될 것이다. 그것을 고려하면, 도 10의“웨이퍼 영역”에 있어서의 원자 형상 산소 O의 농도 분포는, 도 5의 실선으로 도시되는 막두께 분포(950℃의 경우의 막두께 분포)와 잘 대응하고 있는 것을 알 수 있다.
이에 반해, 온도가 낮은 경우(예컨대 600℃ 참조)에는, 원자 형상 산소 O의 농도는 인렛에 가까운 장소에서 낮은 상태이고, 인렛으로부터 아웃렛으로 진행함에 따라서 서서히 높아지는 분포가 된다. 이 분포는, 도 5의 파선으로 도시되는 막두께 분포(600℃의 경우의 막두께 분포)와 잘 대응하고 있는 것을 알 수 있다.
즉, 반응실부 내부가 고온이면, 수소와 산소와의 기상(氣相) 반응이 빨라지고, 적층 웨이퍼의 상단에 있어서는, 원자 형상 산소 O가 풍부하게 발생하여 일시적으로 평형 상태가 된다. 그리고, 하단에 있어서는, 웨이퍼 표면에 있어서의 원자 형상 산소 O의 소비 및 압력 손실에 의해, 서서히 막두께가 감소하는 분포가 된다. 이에 반해, 반응실부 내부가 저온이면, 수소와 산소와의 기상 반응이 늦어지고, 적층 웨이퍼의 상단에 있어서는 원자 형상 산소 O가 부족하여 막두께가 얇아진다. 그리고, 하단으로 진행함에 따라서, 수소와 산소와의 반응이 서서히 진행하여 원자 형상 산소 O가 풍부하게 발생하고, 막두께가 서서히 증가하는 분포가 된다. 즉, 반응실부 내부는 원자 형상 산소 O의 농도가 서서히 높아지는 반응장이기 때문에, 산화막의 막두께도 원자 형상 산소 O의 농도에 따라 상단부터 하단에 걸쳐 서서히 높아지는 역로딩 효과가 발생한다. 한편, 저온에서도 웨이퍼 표면에 있어서 원자 형상 산소 O의 소비가 존재하는데, 하단으로 진행함에 따라서 그 소비를 상회할 정도의 기상 반응에 의한 원자 형상 산소 O의 농도 상승이 일어나고 있다.
발명자 등의 검토에 의하면, 이러한 저온에 있어서의 반응 형태로 되어 버리면, 다음에 설명하는 바와 같이, 서브 노즐로부터의 수소 보충에 의한 막두께 분포의 보정이 효과가 없게 되는 경우가 있다.
도 6에, 도 3에 도시되는 열처리로(5＇)를 이용하여 서브 노즐(8＇)로부터 수소를 공급하고, 메인 노즐(7＇)로부터의 가스 공급으로 얻은 막두께 분포를 균일한 것으로 보정하려고 하는 시도의 일례를 도시한다. 도 6의 횡축은 웨이퍼(6＇)의 보지 위치를 도시하고, 종축은 웨이퍼(6＇)에 형성된 산화막의 막두께를 도시하고 있다. 한편 도 6의 종축은, 각각 전체의 막두께 평균치를 기준으로서 정규화되어 있다.
도 6의 케이스(Case) 1(실선)에서는, 반응관(10＇) 내의 온도를 600℃로 하고, 메인 노즐(7＇)로부터 유량비가 O2：H2=10：1이 되도록 O2 가스와 H2 가스를 공급하고, 서브 노즐(8＇)로부터 H2 가스를 보충하지 않았다. 또한, 도 6의 케이스 2(파선)에서는, 반응관(10＇) 내의 온도를 600℃로 하고, 메인 노즐(7＇)로부터 유량비가 O2：H2=10：1이 되도록 O2 가스와 H2 가스를 공급함과 동시에, ＃90 부근의 막두께를 ＃60보다 하단의 막두께와 동일한 정도의 막두께로 보정하기 위해, 복수 개의 서브 노즐(8＇) 중 도 3의 부호 A의 서브 노즐(8＇)(도 6의 점선의 위치에 상당)로부터 H2 가스를 수 백sccm 보충했다.
그러나, 도 6의 케이스 2(파선)에 의하면, ＃90 근방의 막두께는 상승하지만, 동시에 하단의 막두께도 전체적으로 상승해버리고, ＃90의 막두께와 그보다 하단의 막두께를 상대적으로는 가지런히 할 수 없는 것을 알 수 있다. 즉, O2 가스와 H2 가스를 메인 노즐(7＇)로만 공급했을 경우(케이스 1)에 있어서, 상단에서 하단에 걸쳐 서서히 높아지는 역로딩 효과가 발생하고 있는 상태에서는, 서브 노즐(8＇)로부터 H2 가스를 보충하더라도, 막두께 분포의 보정이 효과가 없게 되는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6의 케이스 2(파선)에 의하면,＃90의 막두께는 상승하지만, ＃115 근방의 막두께는 거의 상승하지 않기 때문에, 반대로 웨이퍼 적층 방향의 막두께 분포를 악화시키는 방향으로 작용해버리고 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 본 출원인이 일본 특허 출원 제2008－133772호로 출원된 명세서에서 설명한 바와 같이, 상류측에 H2 가스를 공급하면, 그보다 하단측의 모든 적층 웨이퍼 영역에 대해 막두께가 상승하는 데 대해, 상류측으로의 영향은 작은 것이 하나의 요인이라고 생각할 수 있다. 한편, 이 작용은, 수소를 보조적으로 공급하는 서브 노즐(8＇)의 위치에 의존하지 않고 발생한다.
(발명자 등이 얻은 지견)
발명자 등은, 이러한 과제를 해결하는 방법에 대해 열심히 연구했다. 그 결과, 예컨대 500℃ 이상 700℃ 이하의 저온에 있어서, O2 가스와 H2 가스를 메인 노즐(7＇)로만 공급했을 경우에, 예컨대 도 5의 실선(950℃)으로 도시하는 산화막의 형성 결과와 같이 상단에서 하단으로 걸쳐 막두께가 서서히 얇아지는 경향(로딩 효과가 생겼을 경우와 유사한 경향)을 만들어 둠으로써, 상술한 과제를 해결할 수 있다는 지견을 얻었다. 즉, 이러한 경향을 만들어 둠으로써, 서브 노즐(8＇)로부터의 H2 가스의 보충에 의한 막두께 분포의 보정을 유효하게 기능시킬 수 있다는 지견을 얻었다. 그리고, 이러한 경향을 실현하기 위해서는, 가스류의 상류측, 즉 메인 노즐(7＇) 근방에서, 가스 분해를 촉진시킬 필요가 있다는 지견을 얻었다. 본 발명은, 발명자 등이 얻은 이러한 지견에 의해 이루어진 발명이다.
＜본 발명의 일 실시예＞
이하, 상술한 지견에 근거하여 이루어진 본 발명의 일 실시예를, 도면을 참조하여 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
우선, 본 발명의 일 실시예에 있어서의 기판 처리 장치로서의 뱃치(batch)식 종형 반도체 제조 장치(산화 장치)의 구성을, 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 7은, 본 실시예에 따른 열처리로(산화로)의 구성을 예시하는 단면 개략도이다. 도 7에는, 웨이퍼의 최대 적재수가 예컨대 120 매인 경우의 기판 처리 장치의 열처리로(5)의 장치 구성예를 도시하고 있다.
도 7에 도시되는 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치의 열처리로(5)는, 가열원으로서의 히터(9)를 포함하고 있다. 히터(9)는 원통 형상이며, 보지판으로서의 히터 베이스(도시하지 않음)에 지지됨으로써 수직으로 설치되어 있다. 히터(9)의 내측에는, 히터(9)와 동심원 형상으로 반응관(10)이 배설(配說)되어 있다. 반응관(10) 내에는, 복수 매의 기판을 산화 처리하는 처리실(반응실)(4)이 형성되어 있다. 처리실(4) 내에는, 보지구로서의 보트(3)가 반입되도록 구성되어 있다. 보트(3)는, 복수 매의 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(6)를 실질적으로 수평 상태에서 극간(隙間)[기판 피치(pitch) 간격]을 가지고 복수 단으로 유지하도록 구성되어 있다. 이하의 설명에서는, 보트(3) 내의 최상단의 웨이퍼 지지 위치를 ＃120으로 하고, 최하단의 웨이퍼 지지 위치를 ＃1로 표시한다. 또한, 보트(3) 내의 최하단으로부터 n단의 지지 위치에 보지되는 웨이퍼(6)를 웨이퍼＃n으로 표시한다.
반응관(10)의 하방은, 보트(3)를 삽입하기 위해서 개방되어 있다. 반응관(10)의 개방 부분은, 씰 캡(seal cap, 13)에 의해 밀폐되도록 구성되어 있다. 씰 캡(13) 상에는, 보트(3)를 하방(下方)으로부터 지지하는 단열 캡(12c)이 설치되어 있다. 단열 캡(12c)은 씰 캡(13)을 관통하도록 설치된 회전축(도시하지 않음)을 개재하여 회전 기구(14)에 장착되어 있다. 회전 기구(14)는, 회전축을 개재하여, 단열 캡(12c), 보트(3)를 회전시킴으로써 보트(3)에 지지된 웨이퍼(6)를 회전시키도록 구성되어 있다.
반응관(10)의 천정벽에는 샤워판(12)이 장착되어 있고, 반응관(10)의 천정벽과 샤워판(12)에 의해 믹싱 공간으로서의 버퍼실(12a)이 형성되어 있다. 반응관(10)의 상부에는, 산소 함유 가스로서의 산소(O2) 가스를 처리실(4) 내의 상방(上方)으로부터 웨이퍼(6)에 대해서 공급하는 산소 공급 노즐(7a)과, 수소 함유 가스로서의 수소(H2) 가스를 처리실(4) 내의 상방으로부터 웨이퍼(6)에 대해서 공급하는 수소 공급 노즐(7b)이, 버퍼실(12a) 내에 연통(連通)하도록 접속되어 있다. 산소 공급 노즐(7a)의 가스 분사구는 하방을 향하고 있고, 처리실(4) 내의 상방으로부터 하방을 향해(웨이퍼의 적재 방향을 따라) 산소 가스를 분사(噴射)하도록 구성되어 있다. 수소 공급 노즐(7b)의 가스 분사구는 하방을 향하고 있고, 처리실(4) 내의 상방으로부터 하방을 향해(웨이퍼의 적재 방향을 따라) 수소 가스를 분사하도록 구성되어 있다. 산소 공급 노즐(7a)로부터 공급된 O2 가스와 수소 공급 노즐(7b)로부터 공급된 H2 가스는, 버퍼실(12a) 내에서 일단 혼합되고 나서, 샤워판(12)을 개재하여 처리실(4) 내에 공급되게 된다. 즉, 버퍼실(12a)은 처리실(4) 내의 복수 매의 웨이퍼(6)가 배열되는 기판 배열 영역의 일단측으로부터 산소 함유 가스로서의 O2 가스와, 수소 함유 가스로서의 H2 가스를 혼합하여 공급하는 혼합부로서 구성되어 있다. 또한, 산소 공급 노즐(7a)과 수소 공급 노즐(7b)에 의해 메인 노즐(7)이 구성되어 있다. 또한, 샤워판(12)에 의해, 복수 매의 웨이퍼(6)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향해 O2 가스와 H2 가스를 샤워 형상으로 공급하는 가스 공급구가 구성되어 있다.
산소 공급 노즐(7a)에는, 산소 가스 공급 라인으로서의 산소 공급관(70a)이 접속되어 있다. 산소 공급관(70a)에는, 상류측부터 차례로, 산소 가스 공급원(도시하지 않음), 개폐 밸브(93a), 유량 제어 수단(유량 제어기)으로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(92a) 및 개폐 밸브(91a)가 설치되어 있다. 또한, 수소 공급 노즐(7b)에는, 수소 가스 공급 라인으로서의 수소 공급관(70b)이 접속되어 있다. 수소 공급관(70b)에는, 상류측부터 차례로, 수소 가스 공급원(도시하지 않음), 개폐 밸브(93b), 유량 제어 수단(유량 제어기)으로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(92b) 및 개폐 밸브(91b)가 설치되어 있다.
반응관(10)의 측방 하부에는, 수소 함유 가스로서의 수소(H2) 가스를 처리실(4) 내의 측방으로부터 웨이퍼(6)에 대해 공급하는 수소 공급 노즐(8b)이, 반응관(10)의 측벽을 관통하도록 접속되어 있다. 수소 공급 노즐(8b)은, 웨이퍼 배열 영역에 대응하는 영역, 즉 반응관(10) 내에 있어서 웨이퍼 배열 영역과 대향하고, 웨이퍼 배열 영역을 둘러싸는 원통 형상의 영역에 배치되어 있다. 수소 공급 노즐(8b)은, 길이가 다른 복수 개(본 실시예에서는 4 개)의 L자형의 노즐에 의해 구성되어 있다. 수소 공급 노즐(8b)을 구성하는 복수 개의 노즐은, 각각이 반응관(10) 내에 있어서 반응관(10)의 측벽의 내벽을 따라 입상(立上)하고 있다. 수소 공급 노즐(8b)을 구성하는 복수 개의 노즐은, 웨이퍼 배열 방향에 대해서 길이가 각각 차이가 난다. H2 가스는, 웨이퍼 배열 영역에 대응하는 영역의 복수 개소(箇所)(본 실시예에서는 7 개소)로부터 반응관(10) 내에 공급된다. 그리고, 웨이퍼 배열 방향(수직 방향)의 처리실(4) 내의 수소 농도가 각각 조절된다. 한편, 수소 공급 노즐(8b)은, 웨이퍼(6)보다 반응관(10)의 측벽의 내벽에 가까운 측으로 내벽을 따라 설치되어 있다. 수소 공급 노즐(8b)에 의해 수소용의 서브 노즐이 구성되어 있다. 또한, 수소 공급 노즐(8b)에 의해 제1 노즐이 구성되어 있다.
수소 공급 노즐(8b)을 구성하는 복수 개의 노즐의 선단(先端)의 상면은, 각각 폐색(閉塞)하고 있다. 수소 공급 노즐(8b)을 구성하는 복수 개의 노즐의 선단부 측면에는, 각각 적어도 1 개의 가스 분출공(噴出孔)이 설치되어 있다. 도 7에 있어서, 수소 공급 노즐(8b)로부터 웨이퍼(6)측으로 연장되는 화살표가, 각 가스 분출공으로부터의 H2 가스의 분출 방향을 도시하고 있다. 또한, 각 화살표의 근원 부분이, 각 가스 분출공을 도시하고 있다. 즉, 가스 분출공은 웨이퍼측을 향하고 있고, 처리실(4) 내의 측방으로부터 수평 방향으로[웨이퍼의 주면(主面)을 따르는 방향으로] 웨이퍼(6)를 향해 H2 가스를 분출하도록 구성되어 있다. 한편, 본 실시예의 경우, 가장 긴 노즐, 두 번째로 긴 노즐, 세 번째로 긴 노즐에는, 각각 2 개의 가스 분출공이 설치되어 있고, 가장 짧은 노즐에는, 1 개의 가스 분출공이 설치되어 있다. 이들 복수(본 실시예에서는 7 개)의 가스 분출공은 각각 등간격(等間隔)으로 설치되어 있다. 한편, 가장 긴 노즐의 하부 가스 분출공은, 가장 긴 노즐의 상부 가스 분출공과 두 번째로 긴 노즐의 상부 가스 분출공과의 중간 위치에 설치되어 있다. 또한, 두 번째로 긴 노즐의 하부 가스 분출공은, 두 번째로 긴 노즐의 상부 가스 분출공과 세 번째로 긴 노즐의 상부 가스 분출공과의 중간 위치에 설치되어 있다. 또한, 세 번째로 긴 노즐의 하부 가스 분출공은, 세 번째로 긴 노즐의 상부 가스 분출공과 가장 짧은 노즐의 가스 분출공과의 중간 위치에 설치되어 있다. 가스 분출공을 이와 같이 설치함으로써, 웨이퍼 배열 방향에 있어서 치밀하게 제어된 H2 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있고, 수소 농도를 치밀하게 조절하는 것이 가능하게 되어 있다. 이들 가스 분출공에 의해, 제1 가스 분출공이 구성되어 있다.
수소 공급 노즐(8b)에는, 수소 가스 공급 라인으로서의 수소 공급관(80b)이 접속되어 있다. 수소 공급관(80b)은 복수 개(본 실시예에서는 4개)의 배관에 의해 구성되어 있고, 수소 공급 노즐(8b)을 구성하는 복수 개의 노즐의 각각에 접속되어 있다. 수소 공급관(80b)에는, 상류측부터 차례로, 수소 가스 공급원(도시하지 않음), 개폐 밸브(96b), 유량 제어 수단(유량 제어기)으로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(95b) 및 개폐 밸브(94b)가 설치되어 있다. 한편, 개폐 밸브(96b), 매스 플로우 컨트롤러(95b) 및 개폐 밸브(94b)는, 수소 공급관(80b)을 구성하는 복수 개의 배관의 각각에 설치되어 있고, 수소 공급 노즐(8b)을 구성하는 복수 개의 노즐마다 독립하여 H2 가스의 유량을 제어할 수 있도록 되어 있다.
반응관(10)의 측방 하부에는, 산소 함유 가스로서의 산소(O2) 가스를 처리실(4) 내의 측방으로부터 웨이퍼(6)에 대해 공급하는 산소 공급 노즐(8a)이, 반응관(10)의 측벽을 관통하도록 접속되어 있다. 산소 공급 노즐(8a)은, 웨이퍼 배열 영역에 대응하는 영역, 즉 반응관(10) 내에 있어서 웨이퍼 배열 영역과 대향하여 웨이퍼 배열 영역을 둘러싸는 원통 형상의 영역에 배치되어 있다. 산소 공급 노즐(8a)은, 복수의 가스 분출공을 갖는 단일의 노즐[다공(多孔) 노즐]에 의해 구성되어 있고, 반응관(10)의 측벽의 내벽을 따라, 최상단의 처리 웨이퍼에 도달할 때까지 입상되어 있다. 즉, 산소 공급 노즐(8a)은, 웨이퍼 배열 영역 전역(全域)에 걸쳐 입상되어 있다. 산소 공급 노즐(8a)에 의해 제2 노즐이 구성된다.
도 7에 있어서, 산소 공급 노즐(8a)로부터 웨이퍼(6)측으로 연장되는 화살표가 각 가스 분출공으로부터의 O2 가스의 분출 방향을 도시하고 있고, 각 화살표의 근원 부분이 각 가스 분출공을 도시하고 있다. 즉, 산소 공급 노즐(8a)에는, 전체 처리 웨이퍼의 한 매 한 매에 대해서 균등하게 O2 가스를 공급할 수 있도록, 복수 매의 처리 웨이퍼의 한 매 한 매에 대응하도록 적어도 처리 웨이퍼의 매수와 동일한 수의 가스 분출공이 설치되어 있다. 예컨대, 처리 웨이퍼의 매수가 120 매인 경우, 가스 분출공은 각각의 처리 웨이퍼에 대응하도록 적어도 120 개 설치된다. 또한, 예컨대, 처리 웨이퍼의 상방 및 하방에 사이드 더미 웨이퍼(side dummy wafer)가 배열되고, 상부 더미 웨이퍼, 처리 웨이퍼, 하부 더미 웨이퍼의 매수가 각각 10 매, 100 매, 10 매인 경우, 가스 분출공은 적어도 100 매의 처리 웨이퍼의 각각에 대응하도록 적어도 100 개 설치된다.
한편, 가스 분출공은, 각 처리 웨이퍼에 대응하도록 처리 웨이퍼와 동일한 수를 설치하는 것 이외에, 더욱이 처리 웨이퍼에 대응하지 않는 개소에, 즉 웨이퍼 배열 영역 이외의 영역에 대응하는 영역에 설치하도록 해도 좋다. 예컨대, 상술한 사이드 더미 웨이퍼가 배열되는 더미 웨이퍼 배열 영역에 대응하는 영역이나, 그것보다 상방 또는 하방의 영역에 설치하도록 해도 좋다. 한편, 가스 분출공을 더미 웨이퍼 배열 영역에 대응하는 영역에 설치하는 경우, 적어도 처리 웨이퍼와 인접하는 부분에 있어서의 더미 웨이퍼의 한 매 한 매에 대응하도록, 그들 더미 웨이퍼의 매수와 동일한 수의 가스 분출공을 설치하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 처리 웨이퍼와 인접하는 부분에 있어서의 더미 웨이퍼로의 O2 가스의 흐름을, 처리 웨이퍼로의 O2 가스의 흐름과 동일하게 할 수 있고, 더미 웨이퍼 부근의 처리 웨이퍼로의 가스의 흐름을 흐뜨러지지 않도록 할 수 있다.
각 처리 웨이퍼에 대해서 균등한 유량의 O2 가스를 분출할 수 있도록, 가스 분출공은 비교적 작은 구멍에 의해 구성되어 있다. 산소 공급 노즐(8a)은, 예컨대, φ10~20mm 정도의 관에, φ0.5~1mm 정도의 구멍을 전체 처리 웨이퍼 매수와 동일한 수로 설치하여 이루어지는 다공 노즐에 의해 구성된다. 한편, 산소 공급 노즐(8a)은 전체 처리 웨이퍼에 대해서 균등하게 O2 가스를 공급할 수 있으면 좋고, 수소 공급 노즐(8b)과 같이 길이가 다른 복수 개의 노즐에 의해 구성해도 좋다. 산소 공급 노즐(8a)에 설치된 복수의 가스 분출공에 의해, 제2 가스 분출공이 구성된다.
한편, 본 실시예에서는, 산소 공급 노즐(8a)에 설치된 가스 분출공의 배열 피치는, 웨이퍼의 배열 피치와 동일하게 되도록 설정되어 있다. 또한, 산소 공급 노즐(8a)에 설치된 각각의 가스 분출공과, 각각의 가스 분출공에 대응하는 각각의 웨이퍼와의 웨이퍼 배열 방향에 있어서의 각각의 거리가 동일하게 되도록 설정되어 있다. 또한, 수소 공급 노즐(8b)에 설치된 가스 분출공의 구멍 수는, 산소 공급 노즐(8a)에 설치된 가스 분출공의 구멍 수보다 적게 되도록 설정되어 있다.
산소 공급 노즐(8a)에는, 산소 가스 공급 라인으로서의 산소 공급관(80a)이 접속되어 있다. 산소 공급관(80a)에는, 상류측부터 차례로, 산소 가스 공급원(도시하지 않음), 개폐 밸브(96a), 유량 제어 수단(유량 제어기)으로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(95a) 및 개폐 밸브(94a)가 설치되어 있다.
주로, 산소 공급 노즐(7a), 산소 공급관(70a), 개폐 밸브(91a), 매스 플로우 컨트롤러(92a), 개폐 밸브(93a)에 의해 메인 산소 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로 산소 공급 노즐(8a), 산소 공급관(80a), 개폐 밸브(94a), 매스 플로우 컨트롤러(95a), 개폐 밸브(96a)에 의해 서브 산소 가스 공급계가 구성된다. 또한, 메인 산소 가스 공급계와 서브 산소 가스 공급계에 의해 산소 가스 공급계가 구성된다.
또한, 주로, 수소 공급 노즐(7b), 수소 공급관(70b), 개폐 밸브(91b), 매스 플로우 컨트롤러(92b), 개폐 밸브(93b)에 의해 메인 수소 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로 수소 공급 노즐(8b), 수소 공급관(80b), 개폐 밸브(94b), 매스 플로우 컨트롤러(95b), 개폐 밸브(96b)에 의해 서브 수소 가스 공급계가 구성된다. 또한, 메인 수소 가스 공급계와 서브 수소 가스 공급계에 의해 수소 가스 공급계가 구성된다.
한편, 산소 가스 공급계, 수소 가스 공급계에는 질소 가스 공급계(도시하지 않음)가 접속되어 있고, 질소 가스 공급계는, 불활성 가스로서의 질소(N2) 가스를 산소 공급관(70a, 80a), 수소 공급관(70b, 80b)을 개재하여 처리실(4) 내에 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 주로, 질소 공급관(도시하지 않음), 개폐 밸브(도시하지 않음), 매스 플로우 컨트롤러(도시하지 않음)에 의해 질소 가스 공급계가 구성된다.
반응관(10)의 측방 하부에는, 처리실 내를 배기하는 가스 배기구(11)가 설치되어 있다. 가스 배기구(11)에는, 가스 배기 라인으로서의 가스 배기관(50)이 접속되어 있다. 가스 배기관(50)에는, 상류측부터 차례로, 반응관(10) 내의 압력이 대기압보다 낮은 압력이 되도록 제어하는 압력 조정 수단(압력 제어기)으로서의 APC(Auto　Pressure　Controller)(51)와, 배기 수단(배기 장치)으로서의 진공 펌프(52)가 설치되어 있다. 주로, 가스 배기구(11), 가스 배기관(50), APC(51), 진공 펌프(52)에 의해 배기계가 구성된다.
히터(9), 매스 플로우 컨트롤러(92a, 92b, 95a, 95b), 개폐 밸브(91a, 91b, 93a, 93b, 94a, 94b, 96a, 96b), APC(51), 진공 펌프(52) 및 회전 기구(14) 등의 기판 처리 장치의 각 부는, 제어 수단(제어부)로서의 컨트롤러(100)에 접속되어 있고, 컨트롤러(100)는 기판 처리 장치의 각 부의 동작을 제어하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(100)는, CPU, 메모리, HDD 등의 기억 장치, FPD 등의 표시 장치, 키보드나 마우스 등의 입력 장치를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. 한편, 컨트롤러(100)는 히터(9)의 온도를 조절하여 버퍼실(12a) 내 및 처리실(4) 내의 온도를 소정 온도(예컨대 500℃ 이상 700℃ 이하)로 제어하는 온도 제어부로서도 기능한다.
(2) 기판 처리 공정
다음에, 상술한 산화 장치의 열처리로(5)를 사용하여, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판으로서의 웨이퍼(6)에 산화 처리를 실시하는 방법에 대해 설명한다. 한편, 이하의 설명에 있어서, 산화 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(100)에 의해 제어된다.
기판 이재기에 의해 1 뱃치분(예컨대 120 매)의 웨이퍼(6)를 보트(3)에 이재(wafer charge)한다. 그리고, 히터(9)에 의해 가열 상태가 유지된 열처리로(5)의 처리실(4) 내에 복수 매의 웨이퍼(6)를 장전한 보트(3)를 반입(boat load)하고, 씰 캡(13)에 의해 반응관(10) 내를 밀폐한다. 다음에, 진공 펌프(52)에 의해 반응관(10) 내를 진공 배기하고, APC(51)에 의해, 버퍼실(12a) 내의 압력이 대기압보다 낮은 제1 압력으로 되고, 반응관(10) 내의 압력[노내(爐內) 압력]이 제1 압력보다 낮은 제2 압력이 되도록 제어한다. 그리고, 회전 기구(14)에 의해 보트(3)가 소정의 회전 속도로 회전하도록 한다. 또한, 처리실(4) 내의 온도(노내 온도)를 상승시켜, 노내 온도가 소정의 처리 온도가 되도록 제어한다.
그 후, 산소 공급 노즐(7a), 수소 공급 노즐(7b)로부터, 처리실(4) 내에 O2 가스, H2 가스를 각각 공급한다. 즉, 개폐 밸브(91a, 93a)를 개방함으로써, 매스 플로우 컨트롤러(92a)로 유량 제어된 O2 가스를, 산소 공급관(70a)을 개재하여 산소 공급 노즐(7a)로부터 처리실(4) 내에 공급한다. 또한, 개폐 밸브(91b, 93b)를 개방함으로써, 매스 플로우 컨트롤러(92b)로 유량 제어된 H2 가스를, 수소 공급관(70b)을 개재하여 수소 공급 노즐(7b)로부터 처리실(4) 내에 공급한다.
또한, 동시에, 산소 공급 노즐(8a), 수소 공급 노즐(8b)로부터도 처리실(4) 내에 O2 가스, H2 가스를 각각 공급한다. 즉, 개폐 밸브(94a, 96a)를 개방함으로써, 매스 플로우 컨트롤러(95a)로 유량 제어된 O2 가스를, 산소 공급관(80a)을 개재하여 산소 공급 노즐(8a)로부터 처리실(4) 내에 공급한다. 또한, 개폐 밸브(94b, 96b)를 개방함으로써, 매스 플로우 컨트롤러(95b)로 유량 제어된 H2 가스를, 수소 공급관(80b)을 개재하여 수소 공급 노즐(8b)로부터 처리실(4) 내에 공급한다. 산소 공급 노즐(8a)로부터 공급된 O2 가스와 수소 공급 노즐(8b)로부터 공급된 H2 가스는, 웨이퍼 배열 영역에 대응하는 영역의 복수 개소로부터 처리실(4) 내에 공급된다.
이와 같이, O2 가스와 H2 가스는, 처리실(4) 내에 있어서의 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터[즉 버퍼실(12a)을 개재하여] 공급됨과 동시에, 처리실(4) 내에 있어서의 웨이퍼 배열 영역에 대응하는 영역의 복수 개소로부터도 공급된다. 처리실(4) 내에 공급된 O2 가스와 H2 가스는, 처리실(4)내를 흘러내리고, 웨이퍼 배열 영역의 타단측에 설치된 가스 배기구(11)로부터 배기된다.
산소 공급 노즐(7a)로부터 공급된 O2 가스와, 수소 공급 노즐(7b)로부터 공급된 H2가스는, 버퍼실(12a) 내에서 일단 혼합되어 반응한다. 이에 의해, H, O, OH 등의 중간 생성물이 발생한다. 그리고, 중간 생성물을 포함하는 O2 가스와 H2 가스와의 혼합 가스는, 샤워판(12)을 개재하여 처리실(4) 내에 샤워 형상으로 공급된다. 본 출원인이 일본 특허 출원 제2008－133772호로 출원된 명세서에 기재한 바와 같이, 이들 중간 생성물 중, 산화막 형성에 직접 기여하는 대표적인 중간 생성물은 원자 형상 산소 O이며, H, OH 등의 중간 생성물은 산화막 성장에 관한 표면 반응에는 직접 관여하지 않는다. 즉, O2 가스와 H2 가스가 반응함으로써 발생한 중간 생성물 중, 원자 형상 산소 O가 반응종(산화종)으로서 작용함으로써 웨이퍼(6)에 산화 처리가 실시되고, 웨이퍼(6) 표면에 산화막으로서의 실리콘 산화막(SiO2막)이 형성된다.
상기에 있어서는, 버퍼실(12a) 내 및 처리실(4) 내의 온도를 500℃ 이상 700℃ 이하의 온도로 설정한다. 그리고 버퍼실(12a) 내의 압력을 대기압 미만의 제1 압력으로 설정하고, 처리실(4) 내의 압력을 제1 압력보다 작은 제2 압력으로 설정한다. 그리고, 버퍼실(12a) 내에서 O2 가스와 H2 가스를 반응시켜 산화종(원자 형상 산소 O)을 생성시키고, 원자 형상 산소 O를 버퍼실(12a)로부터 처리실(4) 내에 분출시키는 분출구의 위치에서, 원자 형상 산소 O의 농도가 최대가 되도록 한다. 즉, 원자 형상 산소 O를 버퍼실(12a) 내로부터 처리실(4) 내에 분출시키는 분출구의 위치에서, 원자 형상 산소 O의 농도가 최대가 되도록, 버퍼실(12a) 내의 압력과 버퍼실(12a) 내에 있어서의 각 가스의 체류 시간을 설정한다. 그리고, O2 가스와 H2 가스가 버퍼실(12a)의 분출구를 나오면, 분출구를 나온 각 가스끼리의 반응에 의한 산화종(원자 형상 산소 O)의 생성이 발생하지 않게 되도록, 처리실(4) 내의 압력을 설정한다.
이와 같이 구성함으로써, O2 가스와 H2 가스를 산소 공급 노즐(7a), 수소 공급 노즐(7b)로만 공급했다고 가정(假定)했을 경우(메인 노즐로만 공급했다고 가정했을 경우)에, 예컨대 도 5의 실선으로 도시되는 바와 같이 상단부터 하단에 걸쳐서 산화막의 막두께가 서서히 얇아지는 경향(로딩 효과가 생겼을 경우와 유사한 경향)을 만들어낼 수 있다. 그리고, 이러한 경향을 만들어냄으로써, H2 가스를 수소 공급 노즐(8b)로부터 보충 공급하는 것에 의한 웨이퍼 간의 막두께 분포의 보정을, 유효하게 기능시킬 수 있게 된다.
즉, 원자 형상 산소 O의 농도를 웨이퍼(6)의 적층 방향에 걸쳐 컨트롤할 수 있고, 산화막의 막두께 분포의 보정을 유효하게 기능시켜, 산화막의 막두께 분포를 웨이퍼 적층 방향에 걸쳐 균등화시킬 수 있다. 한편, 산소 공급 노즐(8a)로부터 처리 웨이퍼의 한 매 한 매에 대해서 O2 가스를 공급하고 있는 것은, 각 처리 웨이퍼(6) 상에서의 원자 형상 산소 O의 면내 농도 분포를 각각 동일하게 하고, 각 처리 웨이퍼의 막두께 면내 분포를 균등하게 개선하기 위한 것이다. 산소 공급 노즐(8a)로부터의 O2 가스의 공급은 필요에 따라서 이루어지는데, 특히, 패턴 부착 웨이퍼 등의 원자 형상 산소 O의 소비가 큰 웨이퍼에 대해서 산화 처리하는 경우나, 100Pa 정도 이상의 고압 조건 하에서 산화 처리하는 경우 등, 형성되는 산화막의 웨이퍼 면내에서의 막두께 분포가 절구통 경향이 되는 경우에 유효하게 된다. 한편, 제1 압력이란, O2와 H2의 분해에 적절한 압력이다. 버퍼실(12a) 내의 압력이나 버퍼실(12a) 내에 있어서의 각 가스의 체류 시간은, 버퍼실(12a)의 용적, 샤워판(12)에 설치하는 분출구의 개수나 구경(口徑), 샤워판(12)의 두께 등에 의해 조정할 수 있다.
또한, 웨이퍼를 산화 처리하는 공정의 처리 조건으로서는,
버퍼실(12a) 내의 온도：500~700℃,
처리실(4) 내의 온도：500~700℃,
제1 압력[버퍼실(12a) 내의 압력]：1000~2000Pa,
제2 압력[처리실(4) 내의 압력]：1~1000Pa,
메인 노즐로부터 공급하는 산소 가스 공급 유량：2000~4000sccm,
메인 노즐로부터 공급하는 수소 가스 공급 유량：200~500 sccm,
서브 노즐로부터 공급하는 산소 가스 공급 유량(합계 유량)：0~3000sccm,
서브 노즐로부터 공급하는 수소 가스 공급 유량(합계 유량)：1500~2000sccm,
가 예시되고, 각각의 처리 조건을, 각각의 범위 내의 어떤 값으로 일정하게 유지함으로써 웨이퍼(6)에 산화 처리가 이루어진다.
웨이퍼(6)의 산화 처리가 종료하면, 개폐 밸브(91a, 91b, 93a, 93b, 94a, 94b, 96a, 96b)를 닫고, 처리실(4) 내로의 O2 가스, H2 가스의 공급을 정지하여, 반응관(10) 내에 대해 진공 배기나 불활성 가스에 의한 퍼지 등을 수행함으로써 반응관(10) 내의 잔류 가스를 제거한다. 그 후, 노내 압력을 대기압으로 되돌리고, 노내 온도를 소정의 온도까지 강온(降溫)한 후, 처리 완료된 웨이퍼(6)를 지지한 보트(3)를 처리실(4) 내로부터 반출(boat unload)하고, 보트(3)에 지지된 처리 완료된 모든 웨이퍼(6)가 냉각될 때까지, 보트(3)를 소정 위치에서 대기(待機)시킨다. 대기시킨 보트(3)에 보지된 처리 완료된 웨이퍼(6)가 소정 온도까지 냉각되면, 기판 이재기에 의해 처리 완료된 웨이퍼(6)를 회수(wafer discharge)한다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(6)에 대해 산화 처리를 실시하는 일련의 처리가 종료한다.
이하, 도 8의 (b), 도 11 내지 도 15를 이용하여 본 실시예의 작용에 대해 설명한다.
도 11은, 도 8의 (b)에 도시되는 계산 모델에 대한 CFD 해석 결과이며, 원자 형상 산소 O의 농도 분포를 도시하는 도면이다. 도 8의 (b)는, 샤워 헤드부[본 실시예의 버퍼실(12a)에 해당]와 반응실부[본 실시예의 처리실(4)에 상당]로 이루어지는 계산 모델을 도시하고 있다. 도 8의 (b)의 샤워 헤드부는, 내경이φ350mm, 길이가 25mm의 원통 형상으로 구성되어 있다. 도 8의 (b)의 반응실부의 구성은, 도 8의 (a)와 같다. 도 11의 횡축은 인렛으로부터의 거리(체류 시간과 동일한 의미), 종축은 각 가스종(H2, H2O, H, O, OH)의 몰분율을 도시하고 있다. 한편, O2는 몰분율의 값이 크기 때문에, 표시를 생략한다. 도 11에서는, 샤워 헤드부와 반응실부를, 각각 좌우로 나누어 표시하고 있다. 이 계산에서는, 웨이퍼 표면에서의 가스 소비는 고려하지 않고, 기상 반응만의 경우를 상정하고 있고, 가스는 완전하게 혼합하는 것으로 하고 있다.
도 11에는 복수의 화학종이 표기되어 있는데, 산화막의 형성에 직접 기여하는 가스종은 원자 형상 산소 O이기 때문에, 원자 형상 산소 O에 주목하여 설명한다. O2 가스 공급 유량을 수 천sccm, H2 가스 공급 유량을 수 백sccm, 샤워 헤드부 내 및 반응실부 내의 온도를 600℃, 샤워 헤드부의 압력을 약 10torr(1333Pa), 반응실부 내의 압력을 약 0.5torr(67Pa)으로 가정하여 반응 계산을 수행하면, 도 11에 도시되는 바와 같이, 인렛으로부터 약 15mm의 장소로부터 분해 반응이 활발하게 되기 시작하고, 인렛으로부터 약 25mm의 장소에 위치하는 샤워 헤드 출구[샤워판(12)에 설치하는 분출구에 해당] 부근에서 원자 형상 산소 O가 최대치에 도달하고 있는 것을 알 수 있다. 농도가 최대치에 도달한 상태에서 원자 형상 산소 O가 반응실부 내에 흐르면, 반응실부 내의 압력은 약 0.5torr의 저압이기 때문에, 반응실부 내에 있어서의 기상 반응의 진행은 근소하게 이루어지고, 그래프의 점선으로 도시되는 바와 같이 원자 형상 산소 O의 농도는 실질적으로 일정한 상태로 되는(다른 가스도 동일함) 것을 알 수 있다. 실제의 산화막 형성 시에는, 웨이퍼 표면에 있어서 원자 형상 산소 O가 소비되기 때문에, 인렛으로부터 아웃렛으로 진행됨에 따라서 원자 형상 산소 O의 농도가 서서히 저하하는 분포로 된다. 이러한 경우, H2 가스를 수소 공급 노즐(8b)로부터 보충 공급함으로써, 웨이퍼 간에 있어서의 막두께 분포의 보정을 유효하게 기능시킬 수 있다. 더욱이, O2 가스를 산소 공급 노즐(8a)로부터 보충 공급함으로써, 웨이퍼 면내에 있어서의 막두께 분포를 개선할 수 있다.
한편, 도 12는, 도 8(b)에 도시되는 계산 모델에 대한 CFD 해석 결과이며, 샤워 헤드부의 압력을 도 11의 경우보다 고압(약 13torr)으로 했을 때의 원자 형상 산소 O의 농도 분포를 도시하는 도면이다. 샤워 헤드부의 압력 이외의 조건은, 도 11의 조건과 동일하다. 도 12에 의하면, 샤워 헤드부의 압력이 너무 높은 것으로부터, 샤워 헤드부 내에서 기상 반응이 지나치게 진행되고, 원자 형상 산소 O의 재결합이 진행되어 버려, 도 11의 경우와 비교하면 원자 형상 산소 O의 농도가 저하되어 버리고 있는 것을 알 수 있다. 샤워 헤드부 내에 있어서 원자 형상 산소 O의 농 도가 저하되면, 반응실부 내에 있어서의 원자 형상 산소 O의 농도도 저하된 상태로 되어 버린다. 그리고, 산화막의 성장 속도가 늦어지고 생산성이 저하된다. 이로부터, 버퍼실(12a) 내의 압력 및 버퍼실(12a) 내에 있어서의 가스의 체류 시간의 제어가 중요한 것을 알 수 있다.
도 13의 (a)는, 본 실시예에 따른 버퍼실(12a)의 종단면도이며, 도 13의 (b)는 본 실시예에 따른 버퍼실(12a)의 횡단면도이다. 도 13에 도시되는 바와 같이 버퍼실(12a) 내에 O2 가스 및 H2 가스를 공급하는 형상으로 하면, 버퍼실(12a) 내를 고압으로 할 수 있고, 가스의 분해 반응을 촉진할 수 있으며, 예컨대 500℃ 이상 700℃ 이하의 저온에 있어서 원자 형상 산소 O를 비교적 풍부하게 발생시킬 수 있다. 한편, 버퍼실(12a) 내의 적절한 압력 및 버퍼실(12a)내에 있어서의 가스의 적절한 체류 시간은, 버퍼실(12a) 내에 공급하는 O2 가스 및 H2 가스의 유량에 의존하여 변동한다. 적어도, O2 가스의 유량이 수 천sccm이며, H2 가스의 유량이 수 백sccm인 경우에는, 버퍼실(12a) 내의 압력이 약 10torr 정도가 되도록 하면 좋다. 버퍼실(12a) 내의 압력 및 가스 체류 시간은, 버퍼실(12a)의 용적, 샤워판(12)에 설치하는 분출구의 개수나 구경, 샤워판(12)의 두께 등에 의해 조정할 수 있다.
도 14는, 본 실시예에 따른 버퍼실(12a)의 변형예를 도시하는 단면 사시도이다. 도 13의 형태에 따른 버퍼실(12a)에서 가스의 분해 반응이 불충분한 경우에는, 버퍼실(12a) 내의 압력 및 가스 체류 시간의 양쪽을 증대시키기 위해, 도 14에 도시되는 바와 같이 복수 매의 샤워판(15)을 추가하면 된다. 한편, 각 샤워판(15)에는, 복수의 관통공을 지그재그 모양으로 설치하면 된다. 그리고, 각 샤워판(15)에 설치되는 관통공을, 연직 방향에 대해서 겹치지 않도록 배치하는 것이 좋다. 이와 같이 구성함으로써, 상단의 샤워판(15)의 관통공을 빠져 나간 가스가, 하단의 샤워판(15)의 관통공으로 직접 나와버리는 것을 방지할 수 있고, 버퍼실(12a) 내의 압력 및 가스 체류 시간을 효과적으로 증가시키는 것이 가능하게 된다.
도 15는, 본 실시예에 따른 열처리로를 이용한 산화막 형성의 실험 결과와 종래의 열처리로를 이용한 산화막 형성의 실험 결과를 비교하는 그래프이다. 도 15의 횡축은 웨이퍼(6)의 보지 위치를, 종축은 막두께 분포를 도시하고 있다. 한편, 도 15의 종축은 각각 전체의 막두께 평균치에 의해 정규화된 값이다.
도 15에서 ◇표로 가리키는“노즐 직접(Nozzle　direct)”은, 도 2 혹은 도 3에 도시되는 기판 처리 장치를 이용하여 얻어진 산화막의 막두께 분포이며, 도 15에서 ○표로 도시되는 도시되는 “샤워 헤드(Shower　head)”는 도 7에 도시되는 기판 처리 장치를 이용하여 얻어진 산화막의 막두께 분포이다. 한편 “노즐 직접”및 “샤워 헤드”모두, H2 가스나 O2 가스의 보충 공급을 수행하지 않고 산화막을 형성했다.
“노즐 직접”(◇표)으로 도시되는 경우에는, 반응관(10＇) 내의 상단에 있어서 가스의 분해 반응이 충분히 진행하지 않고, 반응관(10＇) 내에서 가스의 분해 반응이 서서히 진행하기 때문에, 상단으로부터 하단을 향해 막두께가 서서히 상승하는 결과로 되고 있다. 이 경우, 서브 노즐(8＇)로부터의 수소 보충에 의한 막두께 분포의 보정은 어렵게 된다.
이에 반해, “샤워 헤드”(○표)로 도시되는 경우에는, 버퍼실(12a) 내에서 수소와 산소와의 분해 반응이 충분히 진행하고 있기 때문에, 상단에 있어서의 막두께 박화(薄化)가 개선되고, 도 5의 실선으로 도시되는 실험 결과와 같이, 상단에서 하단에 걸쳐 막두께가 서서히 얇아지는 경향(로딩 효과가 생겼을 경우와 유사한 경향)을 만들어 낼 수 있다. 그리고, 이러한 경향을 만들어 둠으로써, H2 가스를 수소 공급 노즐(8b)로부터 보충 공급하는 것에 의한 웨이퍼(6)의 적층 방향에 있어서의 막두께 분포의 보정을 유효하게 기능시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 원자 형상 산소 O의 농도를 웨이퍼(6)의 적층 방향에 걸쳐 컨트롤할 수 있고, 산화막의 막두께 분포의 보정을 유효하게 기능시키며, 산화막의 막두께 분포를 웨이퍼 적층 방향에 걸쳐 균등화시킬 수 있다. 더욱이, O2 가스를 산소 공급 노즐(8a)로부터 보충 공급함으로써, 각 웨이퍼(6)의 면내 방향에 있어서의 막두께 분포를 균등하게 개선하는 것이 가능하게 된다.
＜본 발명의 다른 실시예＞
이상, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명했는데, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
한편, 본 발명은, O2 가스와 H2 가스를 감압 하에서 반응시켜 발생시킨 원자 형상 산소 O에 의한 산화 반응이 생기는 온도대로서, 역로딩 효과가 발생하는 온도대에서 산화 처리를 수행하는 경우에 유효하게 된다. 즉, 기판 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향하여 O2 가스와 H2 가스를 흘렸을 경우에, 하류로 감에 따라서 O2 가스와 H2 가스와의 반응에 의해 생기는 원자 형상 산소의 농도가 증가하는 경향을 나타내는 바와 같은 온도대로 산화 처리를 수행하는 경우에 유효하게 된다. 여기서, O2 가스와 H2 가스를 감압 하에서 반응시켜 발생시킨 원자 형상 산소에 의한 산화 반응은, 500℃ 이상의 온도에서 발생하는 것이 확인되고 있다. 또한, 상술한 역로딩 효과, 즉 상단부터 하단에 걸쳐 막두께가 두꺼워지는 현상은, 700℃ 이하의 온도에서 발생하는 것이 확인되고 있고, 특히 600℃ 이하의 온도에서 현저하게 발생한다. 도 10의 계산 결과와도 잘 대응하고 있다. 이러한 것으로부터, 본 발명은 500℃ 이상 700℃ 이하, 바람직하게는, 500℃ 이상 600℃ 이하의 온도로 산화 처리를 수행하는 경우에 유효가 되는 것을 알 수 있다.
＜본 발명의 바람직한 형태＞
이하, 본 발명의 바람직한 형태에 대해 부기한다.
본 발명의 한 형태에 의하면, 복수 매의 기판을 처리실 내에 반입하는 공정과, 상기 처리실 내의 상기 복수 매의 기판이 배열되는 기판 배열 영역의 일단측으로부터 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 혼합부를 개재하여 공급하고 그 타단측을 향해 흘림과 동시에, 상기 처리실 내의 상기 기판 배열 영역에 대응하는 도중(途中)의 복수 개소로부터 수소 함유 가스를 공급하여 상기 타단측을 향해 흘림으로써 상기 복수 매의 기판을 산화 처리하는 공정과, 상기 산화 처리 후의 상기 복수 매의 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 공정을 포함하고, 상기 산화 처리하는 공정에서는, 상기 혼합부 내 및 상기 처리실 내의 온도를 500℃ 이상 700℃ 이하의 온도로 설정함과 동시에, 상기 혼합부 내의 압력을 대기압 미만의 제1 압력으로 설정하고, 상기 처리실 내의 압력을 상기 제1 압력보다 작은 제2 압력으로 설정하며, 상기 혼합부 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜 원자 형상 산소를 포함하는 산화종을 생성시키고, 상기 산화종을 상기 혼합부 내로부터 상기 처리실 내에 분출시키는 분출구의 위치에서 상기 산화종의 농도가 최대가 되도록 하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 산화 처리하는 공정에서는, 상기 분출구의 위치에서 상기 산화종의 농도가 최대가 되도록, 상기 혼합부 내의 압력과 상기 혼합부 내에 있어서의 각 가스의 체류 시간을 설정한다.
또한 바람직하게는, 상기 산화 처리하는 공정에서는, 산소 함유 가스와 수소 함유 가스가 상기 혼합부의 상기 분출구를 나오면, 상기 분출구를 나온 각 가스끼리의 반응에 의한 상기 산화종의 생성이 발생하지 않게 되도록, 상기 처리실 내의 압력을 설정한다.
또한 바람직하게는, 상기 산화 처리하는 공정에서는, 상기 처리실 내의 상기 기판 배열 영역에 대응하는 도중의 복수 개소로부터 산소 함유 가스를 공급한다.
또한 바람직하게는, 상기 산화 처리하는 공정에서는, 상기 처리실 내의 상기 기판 배열 영역에 대응하는 도중의 복수 개소로부터, 적어도 상기 복수 매의 기판의 한 매 한 매에 대응하도록 상기 복수 매의 기판의 매수와 동일한 수로 설치된 가스 분출공을 통해 산소 함유 가스를 공급한다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 복수 매의 기판을 산화 처리하는 처리실과, 상기 처리실 내에서 상기 복수 매의 기판을 보지하는 보지구와, 상기 처리실 내의 상기 복수 매의 기판이 배열되는 기판 배열 영역의 일단측으로부터 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 혼합하여 공급하는 혼합부와, 상기 처리실 내의 상기 기판 배열 영역에 대응하는 도중의 복수 개소로부터 수소 함유 가스를 공급하는 노즐과, 상기 처리실 내에 공급된 각 가스가 상기 기판 배열 영역의 타단측을 향해 흐르도록 상기 처리실 내를 배기하는 배기구와, 상기 혼합부 내부 및 상기 처리실 내의 온도를 500℃ 이상 700℃ 이하의 온도로 설정하는 온도 제어부와, 상기 혼합부 내의 압력을 대기압 미만의 제1 압력으로 설정함과 동시에, 상기 처리실 내의 압력을 상기 제1 압력보다 작은 제2 압력으로 설정하는 압력 제어부를 포함하고, 상기 혼합부는, 상기 혼합부 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜 원자 형상 산소를 포함하는 산화종을 생성시키고, 상기 산화종을 상기 혼합부 내부로부터 상기 처리실 내에 분출하게 하는 분출구의 위치에서 상기 산화종의 농도가 최대가 되도록 구성되어 있는 기판 처리 장치가 제공된다.
3 : 보트(보지구) 4 : 처리실
5 : 열처리로 6 : 웨이퍼(기판)
7 : 메인 노즐 7a : 산소 공급 노즐
7b : 수소 공급 노즐 8a : 산소 공급 노즐
8b : 수소 공급 노즐 11 : 배기구
12a : 버퍼실(혼합부)

Claims (14)

  1. 복수 매의 기판을 처리실 내에 반입하는 공정과,
    상기 처리실 내의 상기 복수 매의 기판이 배열되는 기판 배열 영역의 일단측으로부터 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 혼합부를 개재하여 공급하고 그 타단측을 향해 흘림과 동시에, 상기 처리실 내의 상기 기판 배열 영역에 대응하는 도중의 복수 개소로부터 수소 함유 가스를 공급하여 상기 타단측을 향해 흘림으로써 상기 복수 매의 기판을 산화 처리하는 공정과,
    상기 산화 처리 후의 상기 복수 매의 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 공정을 포함하고,
    상기 산화 처리하는 공정에서는, 상기 혼합부 내부 및 상기 처리실 내의 온도를 500℃ 이상 700℃ 이하의 온도로 설정함과 동시에, 상기 혼합부 내의 압력을 대기압 미만의 제1 압력으로 설정하고, 상기 처리실 내의 압력을 상기 제1 압력보다 작은 제2 압력으로 설정하고, 상기 혼합부 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜 원자 형상 산소를 포함하는 산화종을 생성시키고, 상기 산화종을 상기 혼합부 내로부터 상기 처리실 내에 분출시키는 분출구의 위치에서 상기 산화종의 농도가 최대가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 산화 처리하는 공정에서는, 상기 분출구의 위치에서 상기 산화종의 농도가 최대가 되도록, 상기 혼합부 내의 압력과 상기 혼합부 내에 있어서의 각 가스의 체류 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 산화 처리하는 공정에서는, 산소 함유 가스와 수소 함유 가스가 상기 혼합부의 상기 분출구를 나왔을 때, 상기 분출구를 나온 각 가스끼리의 반응에 의한 상기 산화종의 생성이 발생하지 않게 되도록, 상기 처리실 내의 압력을 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 산화 처리하는 공정에서는, 상기 처리실 내의 상기 기판 배열 영역에 대응하는 도중의 복수 개소로부터 산소 함유 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 산화 처리하는 공정에서는, 상기 처리실 내의 상기 기판 배열 영역에 대응하는 도중의 복수 개소로부터, 적어도 상기 복수 매의 기판의 한 매 한 매에 대응하도록 적어도 상기 복수 매의 기판의 매수와 동일한 수로 설치된 가스 분출공을 통해 산소 함유 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 복수 매의 기판을 산화 처리하는 처리실과,
    상기 처리실 내에서 상기 복수 매의 기판을 보지(保持)하는 보지구와,
    상기 처리실 내의 상기 복수 매의 기판이 배열되는 기판 배열 영역의 일단측으로부터 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 혼합하여 공급하는 혼합부와,
    상기 처리실 내의 상기 기판 배열 영역에 대응하는 도중의 복수 개소로부터 수소 함유 가스를 공급하는 노즐과,
    상기 처리실 내에 공급된 각 가스가 상기 기판 배열 영역의 타단측을 향해 흐르도록 상기 처리실 내를 배기하는 배기구와,
    상기 혼합부 내 및 상기 처리실 내의 온도를 500℃ 이상 700℃ 이하의 온도로 설정하는 온도 제어부와,
    상기 혼합부 내의 압력을 대기압 미만의 제1 압력으로 설정함과 동시에, 상기 처리실 내의 압력을 상기 제1 압력보다 작은 제2 압력으로 설정하는 압력 제어부를 포함하고,
    상기 혼합부는, 상기 혼합부 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜 원자 형상 산소를 포함하는 산화종을 생성시키고, 상기 산화종을 상기 혼합부 내로부터 상기 처리실 내에 분출시키는 분출구의 위치에서 상기 산화종의 농도가 최대가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 처리실 내의 상기 기판 배열 영역에 대응하는 도중의 복수 개소로부터 산소 함유 가스를 공급하는 노즐을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 노즐은, 적어도 상기 복수 매의 기판의 한 매 한 매에 대응하도록 적어도 상기 복수 매의 기판의 매수와 동일한 수로 설치된 가스 분출공을 통해 산소 함유 가스를 공급하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 산화 처리하는 공정에서는, 상기 산화종을 상기 혼합부로부터 상기 분출구를 개재하여 상기 처리실 내에 샤워 상으로 분출시키는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 혼합부에는, 제1 샤워판이 설치되고, 상기 제1 샤워판에는 상기 분출구가 설치되고,
    상기 산화 처리하는 공정에서는, 상기 산화종을, 상기 제1 샤워판을 개재하여 상기 처리실 내에 분출시키는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 혼합부 내에 제2 샤워판이 설치되고,
    상기 산화 처리하는 공정에서는, 상기 산화종을 상기 각 샤워판을 개재하여 상기 처리실 내에 분출시키는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 샤워판에 설치된 상기 분출구와, 상기 제2 샤워판에 설치된 분출구는, 각각 연직 방향에 대하여 겹치지 않도록 배치되는 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 샤워판에 설치된 상기 분출구와, 상기 제2 샤워판에 설치된 분출구는, 각각 교차된 모양으로 배치되는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 복수 매의 기판을 처리실 내에 반입하는 공정과,
    상기 처리실 내의 상기 복수 매의 기판이 배열되는 기판 배열 영역의 일단측으로부터 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 상기 처리실에 인접하여 설치되는 혼합부를 개재하여 공급하고 그 타단측을 향해 흘리는 것과 함께, 상기 처리실 내의 상기 기판 배열 영역에 대응하는 도중의 복수 개소로부터 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하여 상기 타단측을 향해 흘림으로써 상기 복수 매의 기판을 산화 처리하는 공정과.
    상기 산화 처리 후의 상기 복수 매의 기판을 상기 처리실 내로부터 반출하는 공정을 포함하고,
    상기 산화 처리하는 공정에서는, 상기 처리실 내의 상기 기판 배열 영역에 대응하는 도중의 복수 개소로부터, 적어도 상기 복수 매의 기판의 한 장 한 장에 대응하도록 적어도 상기 복수 매의 기판의 매수와 동일 수 설치된 가스 분출공을 통하여 산소 함유 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5383332B2 (ja) * 2008-08-06 2014-01-08 株式会社日立国際電気 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法
US8809206B2 (en) * 2011-02-07 2014-08-19 Spansion Llc Patterned dummy wafers loading in batch type CVD
CN102263028B (zh) * 2011-08-26 2016-02-24 上海华虹宏力半导体制造有限公司 晶圆的形成方法
JP2013197421A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP6354539B2 (ja) * 2014-11-25 2018-07-11 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理方法、記憶媒体
KR102354460B1 (ko) 2015-02-12 2022-01-24 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
CN106128990A (zh) * 2016-08-25 2016-11-16 深圳市捷佳伟创新能源装备股份有限公司 一种用于扩散炉内的石英舟传送机构
JP1582475S (ko) * 2016-10-14 2017-07-31
JP6773880B2 (ja) 2017-02-23 2020-10-21 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、半導体装置の製造方法、コンピュータプログラムおよび処理容器
TW202107528A (zh) * 2019-04-30 2021-02-16 美商得昇科技股份有限公司 氫氣輔助的大氣自由基氧化
CN115155417B (zh) * 2022-07-01 2023-08-18 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备的气体混合装置及半导体工艺设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009135546A (ja) * 2003-08-26 2009-06-18 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法および基板処理装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6407367B1 (en) * 1997-12-26 2002-06-18 Canon Kabushiki Kaisha Heat treatment apparatus, heat treatment process employing the same, and process for producing semiconductor article
JP3421660B2 (ja) * 2001-05-09 2003-06-30 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置及びその方法
US20040265215A1 (en) * 2003-06-26 2004-12-30 Decarli Don Method and system for generating water vapor
JP4238812B2 (ja) * 2003-11-20 2009-03-18 東京エレクトロン株式会社 被処理体の酸化装置
US6869892B1 (en) * 2004-01-30 2005-03-22 Tokyo Electron Limited Method of oxidizing work pieces and oxidation system
US20050211315A1 (en) * 2004-03-25 2005-09-29 Jorg Henderikus H Rotatable valve
JP3913244B2 (ja) * 2004-10-21 2007-05-09 松下電器産業株式会社 基板処理方法
JP2007081147A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法
JP4899744B2 (ja) * 2006-09-22 2012-03-21 東京エレクトロン株式会社 被処理体の酸化装置
US7534731B2 (en) * 2007-03-30 2009-05-19 Tokyo Electron Limited Method for growing a thin oxynitride film on a substrate
US7659214B2 (en) * 2007-09-30 2010-02-09 Tokyo Electron Limited Method for growing an oxynitride film on a substrate

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009135546A (ja) * 2003-08-26 2009-06-18 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法および基板処理装置

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