KR101786889B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

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

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Abstract

본 발명은 처리 용기 내에서의 이물의 발생을 억제한다.
처리 용기 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정; 및 상기 기판에 대하여 반응 가스를 공급하는 공정;을 포함하고, 상기 처리 용기의 개구부(開口部)에는 내부에 환 형상(環狀) 공간을 포함하며 상기 개구부의 내벽과 동심원 형상으로 형성된 환 형상 부재가 설치되고, 상기 원료 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 개구부의 내벽과 대향하는 상기 환 형상 부재의 외주면에 개설(開設)되고 상기 원료 가스를 공급하는 공급공 및 상기 반응 가스를 공급하는 공급공 중의 어느 하나와도 다른 불활성 가스 공급공을 개재하여, 제1 유량으로 상기 처리 용기의 개구부(開口部)의 내벽에 대하여 상기 환 형상 공간 내에 공급된 불활성 가스를 공급하고, 상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는 상기 불활성 가스 공급공을 개재하여, 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량으로 상기 처리 용기의 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 환 형상 공간 내에 공급된 상기 불활성 가스를 공급한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 프로그램{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND COMPUTER PROGRAM}
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 하나로서 처리 용기 내에 수용된 기판에 대하여 원료 가스나 반응 가스를 공급하여 기판 상에 막을 형성하는 처리가 수행된다. 이때 처리 용기 내에 부착된 반응 부생성물에 기인하여 이물(파티클)이 발생하여 성막 처리의 품질이 저하되는 경우가 있다.
본 발명은 처리 용기 내에서의 이물의 발생을 억제하는 것이 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 처리 용기 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정; 및 상기 기판에 대하여 반응 가스를 공급하는 공정;을 포함하고, 상기 처리 용기의 개구부(開口部)에는 내부에 환 형상(環狀) 공간을 포함하며 상기 개구부의 내벽과 동심원 형상으로 형성된 환 형상 부재가 설치되고, 상기 원료 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 개구부의 내벽과 대향하는 상기 환 형상 부재의 외주면에 개설(開設)되고 상기 원료 가스를 공급하는 공급공 및 상기 반응 가스를 공급하는 공급공 중의 어느 하나와도 다른 불활성 가스 공급공을 개재하여, 제1 유량으로 상기 처리 용기의 개구부(開口部)의 내벽에 대하여 상기 환 형상 공간 내에 공급된 불활성 가스를 공급하고, 상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는 상기 불활성 가스 공급공을 개재하여, 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량으로 상기 처리 용기의 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 환 형상 공간 내에 공급된 상기 불활성 가스를 공급하는 기술이 제공된다.
본 발명에 의하면 처리 용기 내에서의 파티클의 양을 저감시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형(縱型) 처리로의 개략 구성도이며 처리로 부분을 종단면도(縱斷面圖)로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며 처리로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태의 기판 처리 시퀀스를 도시하는 도면.
도 6은 처리 용기 내에서의 파티클의 수(數)의 평가 결과를 도시하는 도면.
도 7a는 개구부 퍼지 처리에서 제1 유량을 0.5slm으로 한 경우에서의 막 두께의 평가 결과를 도시하는 도면이며, 도 7b는 개구부 퍼지 처리에서 제1 유량을 1slm으로 한 경우에서의 막 두께의 평가 결과를 도시하는 도면이며, 도 7c는 개구부 퍼지 처리에서 제1 유량을 2slm으로 한 경우에서의 막 두께의 평가 결과를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 처리로의 개략 구성도이며 처리로 부분을 종단면도로 도시하는 도면.
도 9a는 처리 용기 내에 원료의 흡착층이 형성되는 모습을, 도 9b는 처리 용기 내에 형성된 원료의 흡착층에 산화종이 공급되는 모습을, 도 9c는 처리 용기 내의 저온 영역에 형성된 원료의 흡착층이 산화되지 않고 잔류하는 모습을, 도 9d는 처리 용기 내의 저온 영역에 형성된 원료의 흡착층에 대기(大氣) 중의 수분이 공급되는 모습을, 도 9e는 처리 용기 내의 저온 영역에 반응 부생성물이 퇴적(堆積)하여 이루어지는 퇴적막이 형성되는 모습을, 도 9f는 퇴적막으로부터 이물이 발생하는 모습을 각각 도시하는 도면.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시되듯이 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. 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 반응관(203)이 배설(配設)된다. 반응관(203)은 예컨대 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성(耐熱性) 재료로 이루어지고 상단이 폐색(閉塞)되고 하단이 개구한 원통 형상으로 형성된다. 반응관(203)의 하방에는 반응관(203)과 동심원 형상으로 매니폴드(인렛 플랜지, 209)가 배설된다. 매니폴드(209)는 예컨대 스텐레스(SUS) 등의 금속으로 이루어지고 상단 및 하단이 개구한 원통 형상으로 형성된다. 매니폴드(209)의 상단부는 반응관(203)의 하단부에 연결되고 반응관(203)을 지지하도록 구성된다. 매니폴드(209)와 반응관(203)의 사이에는 밀봉 부재로서의 O링(220a)이 설치된다. 매니폴드(209)가 히터 베이스로 지지되는 것에 의해 반응관(203)은 수직으로 설치된 상태가 된다. 주로 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통중공부(筒中空部)에는 처리실(201)이 형성된다. 처리실(201)은 복수 매의 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 방향으로 다단으로 배열한 상태에서 수용 가능하도록 구성된다.
처리실(201) 내에는 제1 노즐로서의 노즐(249a), 제2 노즐로서의 노즐(249b), 노구(爐口) 노즐로서의 노즐(249e, 249f)이 매니폴드(209)를 관통하도록 설치된다. 노즐(249a, 249b, 249e, 249f)은 각각 예컨대 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 노즐(249a, 249b, 249e, 249f)에는 각각 가스 공급관(232a, 232b, 232e, 232f)이 접속된다. 이와 같이 처리 용기에는 4개의 노즐(249a, 249b, 249e, 249f)과 4개의 가스 공급관(232a, 232b, 232e, 232f)이 설치되어 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성된다.
가스 공급관(232a, 232b, 232e, 232f)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC) (241a, 241b, 241e, 241f) 및 개폐 밸브인 밸브(243a, 243b, 243e, 243f)가 각각 설치된다. 가스 공급관(232a, 232b)의 밸브(243a, 243b)보다 하류측에는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(232c, 232d)이 각각 접속된다. 가스 공급관(232c, 232d)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어기인 MFC(241c, 241d) 및 개폐 밸브인 밸브(243c, 243d)가 각각 설치된다.
가스 공급관(232a, 232b)의 선단부(先端部)에는 노즐(249a, 249b)이 각각 접속된다. 노즐(249a, 249b)은 도 2에 도시되듯이 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이의 평면시(平面視)에서 원환 형상의 공간에 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향하여 상승[立上]하도록 각각 설치된다. 즉 노즐(249a, 249b)은 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 설치된다. 즉 노즐(249a, 249b)은 처리실(201) 내에 반입된 각 웨이퍼(200)의 단부[주연부(周緣部)]의 측방에 웨이퍼(200)의 표면(평탄면)과 수직으로 각각 설치된다. 노즐(249a, 249b)은 L자형(型)의 롱 노즐로서 각각 구성되고, 그들의 각 수평부는 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치되고, 그들의 각 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측(一端側)으로부터 타단측(他端側)을 향하여 상승하도록 설치된다. 노즐(249a, 249b)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급공(孔)(250a, 250b)이 각각 설치된다. 가스 공급공(250a, 250b)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 각각 개구하고 웨이퍼(200)를 향하여 가스를 공급하는 것이 가능하다. 가스 공급공(250a, 250b)은 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 설치되고 각각이 동일한 개구 면적을 가지고, 또한 같은 개구 피치로 설치된다.
이와 같이 본 실시 형태에서는, 반응관(203)의 측벽의 내벽과 반응관(203) 내에 배열된 복수 매의 웨이퍼(200)의 단부에 의해 정의되는 평면시에서 원환 형상의 세로로 긴 공간 내, 즉 원통 형상의 공간 내에 배치한 노즐(249a, 249b)을 경유하여 가스를 반송한다. 그리고 노즐(249a, 249b)에 각각 개구된 가스 공급공(250a, 250b)으로부터 웨이퍼(200)의 근방에서 처음으로 반응관(203) 내에 가스를 분출시킨다. 그리고 반응관(203) 내에서의 가스의 주된 흐름을 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉 수평 방향으로 한다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해 각 웨이퍼(200)에 균일하게 가스를 공급할 수 있고 각 웨이퍼(200)에 형성되는 박막의 막 두께 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 웨이퍼(200)의 표면 상을 흐른 가스, 즉 반응 후의 잔류 가스는 배기구, 즉 후술하는 배기관(231)의 방향을 향하여 흐른다. 단, 이 잔류 가스의 흐름의 방향은 배기구의 위치에 따라 적절히 특정되고 수직 방향으로 한정한 것이 아니다.
가스 공급관(232e, 232f)의 선단부에는 노즐(249e, 249f)이 접속된다. 노즐(249e, 249f)은 매니폴드(209)의 내주 방향을 따라 등간격으로 설치된다. 노즐(249e, 249f)은 도 1에 도시되듯이 매니폴드(209)의 내벽과 후술하는 커버(209a)의 극간(隙間)에 형성된 평면시에서 원환 형상의 공간, 즉 원통 형상의 공간(201a, 이하 퍼지 공간이라고도 한다) 내, 즉 매니폴드(209)의 내벽에 대하여 가스를 분출시키도록 구성된다. 노즐(249e, 249f)의 선단부에는 가스 공급공이 설치된다. 이 가스 공급공은 노즐(249e, 249f)의 측면에 설치돼도 좋다.
가스 공급관(232a)으로부터 소정 원소를 포함하는 원료 가스로서 예컨대 소정 원소로서의 실리콘(Si) 및 할로겐 원소를 포함하는 할로실란 원료 가스가 MFC(241a), 밸브(243a) 및 노즐(249a)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다.
할로실란 원료 가스는 기체 상태의 할로실란 원료, 예컨대 상온 상압 하에서 액체 상태인 할로실란 원료를 기화하는 것에 의해 얻을 수 있는 가스나 상온 상압 하에서 기체 상태인 할로실란 원료 등이다. 할로실란 원료는 할로겐기(基)를 포함하는 실란 원료다. 할로겐기는 클로로기, 플루오로기, 브로모기 및 요오드기 등을 포함한다. 즉 할로겐기는 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br) 및 요오드(I) 등의 할로겐 원소를 포함한다. 할로실란 원료는 할로겐화물의 1종이라고도 말할 수 있다. 본 명세서에서 「원료」라는 단어를 이용한 경우는 「액체 상태인 액체 원료」를 의미하는 경우, 「기체상태인 원료 가스」를 의미하는 경우 또는 그 양방(兩方)을 의미하는 경우가 있다.
할로실란 원료 가스로서 예컨대 Si 및 Cl을 포함하는 원료 가스, 즉 클로로실란 원료 가스를 이용할 수 있다. 클로로실란 원료 가스로서 예컨대 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭:HCDS)가스를 이용할 수 있다. HCDS와 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 이용하는 경우는 액체 원료를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여 원료 가스(HCDS가스)로서 공급한다.
가스 공급관(232b)으로부터 원료 가스와 화학 구조(분자 구조)가 다른 반응 가스로서 예컨대 산소(O) 함유 가스가 MFC(241b), 밸브(243b) 및 노즐(249b)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. O 함유 가스는 후술하는 성막 처리에서 산화 가스, 즉 O소스로서 작용한다. O 함유 가스로서 예컨대 산소(O2)가스를 이용할 수 있다.
가스 공급관(232a)으로부터 원료 가스와 화학 구조가 다른 반응 가스로서 예컨대 수소(H) 함유 가스가 MFC(241a), 밸브(243a) 및 노즐(249a)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. H 함유 가스는 그 단체(單體)로는 산화 작용은 얻을 수 없지만, 후술하는 성막 처리에서 특정한 조건 하에서 O 함유 가스와 반응하는 것에 의해 원자상 산소(atomic oxygen, O) 등의 산화종을 생성하여 산화 처리의 효율을 향상시키도록 작용한다. 그렇기 때문에 H 함유 가스는 O 함유 가스와 마찬가지로 산화 가스에 포함시켜 생각할 수 있다. H 함유 가스로서 예컨대 수소(H2)가스를 이용할 수 있다.
가스 공급관(232c, 232d)으로부터 불활성 가스로서 예컨대 질소(N2)가스가 각각 MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 243d), 가스 공급관(232a, 232b) 및 노즐(249a, 249b)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(232e, 232f)으로부터 불활성 가스로서 예컨대 질소(N2)가스가 각각 MFC(241e, 241f), 밸브(243e, 243f), 노즐(249e, 249f)을 개재하여 후술하는 커버(209a)보다 내측의 퍼지 공간(201a) 내에 공급된다.
가스 공급관(232a)으로부터 원료 가스를 공급하는 경우, 주로 가스 공급관(232a), MFC(241a) 및 밸브(243a)에 의해 원료 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249a)을 원료 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 좋다. 원료 가스 공급계를 원료 공급계라고 부를 수도 있다. 가스 공급관(232a)으로부터 할로실란 원료 가스를 공급할 경우, 원료 가스 공급계를 할로실란 원료 가스 공급계 또는 할로실란 원료 공급계라고 부를 수도 있다.
가스 공급관(232b)으로부터 O 함유 가스를 공급하는 경우, 주로 가스 공급관(232b), MFC(241b) 및 밸브(243b)에 의해 O 함유 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249b)을 O 함유 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 좋다. O 함유 가스 공급계를 산화 가스 공급계 또는 산화제 공급계라고 부를 수도 있다.
가스 공급관(232a)으로부터 H 함유 가스를 공급하는 경우, 주로 가스 공급관(232a), MFC(241a) 및 밸브(243a)에 의해 H 함유 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249a)을 H 함유 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 좋다. H 함유 가스 공급계를 전술한 산화 가스 공급계(산화제 공급계)에 포함시켜 생각할 수도 있다.
전술한 원료 가스 공급계, O 함유 가스 공급계 및 H 함유 가스 공급계 중 어느 하나 또는 모든 가스 공급계를 성막 가스 공급계라고 부를 수도 있다. 또한 O 함유 가스 공급계 및 H 함유 가스 공급계 중 어느 하나 또는 양방의 가스 공급계를 반응 가스 공급계라고 부를 수도 있다.
또한 주로 가스 공급관(232c 내지 232f), MFC(241c 내지 241f) 및 밸브(243c 내지 243f)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성된다. 가스 공급관(232a)에서의 가스 공급관(232c)과의 접속부보다 하류측, 가스 공급관(232b)에서의 가스 공급관(232d)과의 접속부보다 하류측 및 노즐(249a, 249b, 249e, 249f)을 불활성 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 좋다. 불활성 가스 공급계를 퍼지 가스 공급계, 희석 가스 공급계 또는 캐리어 가스 공급계라고 부를 수도 있다. 또한 가스 공급관(232e, 232f), MFC(241e, 241f), 밸브(243e, 243f)에 의해 구성되는 가스 공급계를 개구부 퍼지 가스 공급계, 배리어 가스 공급계 또는 확산 방지 가스 공급계라고 부를 수도 있다. 커버(209a)를 개구부 퍼지 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 좋다.
반응관(203)에는 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치된다. 배기관(231)에는 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 배기 밸브(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller)밸브(244)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)이 접속된다. APC 밸브(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 밸브 개도(開度)를 조절하는 것에 의해 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되는 밸브다. 주로 배기관(231), APC 밸브(244) 및 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함시켜 생각해도 좋다. 배기관(231)은 반응관(203)에 설치하는 경우에 한하지 않고 노즐(249a, 249b, 249e, 249f)과 마찬가지로 매니폴드(209)에 설치해도 좋다.
매니폴드(209)의 하방에는 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색(閉塞) 가능한 노구 개체(蓋體)로서의 씰 캡(219)이 설치된다. 씰 캡(219)은 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 당접(當接)되도록 구성된다. 씰 캡(219)은 예컨대 SUS 등의 금속으로 이루어지고 원반 형상으로 형성된다. 씰 캡(219)의 상면에는 매니폴드(209)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링(220b)이 설치된다. 씰 캡(219)의 처리실(201)과 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(203)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) 내외에 반입 및 반출하는 것이 가능하도록 구성된다. 즉 보트 엘리베이터(115)는 보트(217) 및 보트(217)에 지지되는 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외에 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성된다. 매니폴드(209)의 하방에는 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)을 강하시키는 동안 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 개체로서의 셔터(219s)가 설치된다. 셔터(219s)는 예컨대 SUS 등의 금속에 의해 구성되고 원반 형상으로 형성된다. 셔터(219s)의 상면에는 매니폴드(209)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링(220c)이 설치된다. 셔터(219s)의 개폐 동작(승강 동작이나 회동 동작 등)은 셔터 개폐 기구 (115s)에 의해 제어된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는 복수 매, 예컨대 25 내지 200장의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜 다단으로 지지하도록, 즉 간격을 비워서 배열 시키도록 구성된다. 보트(217)는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 보트(217)의 하부에는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열판(218)이 수평 자세로 다단으로 지지된다. 이 구성에 의해 히터(207)로부터의 열이 씰 캡(219)측에 전해지기 어려워진다. 단, 본 실시 형태는 전술한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 보트(217)의 하부에 단열판(218)을 설치하지 않고 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 통 형상의 부재로서 구성된 단열통을 설치해도 좋다.
매니폴드(209)의 내주에는 커버(209a)가 설치된다. 커버(209a)는 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되고 매니폴드(209)의 내벽을 따라 매니폴드(209)의 내벽을 피복하도록 설치된다. 전술한 바와 같이 커버(209a)와 매니폴드(209)의 극간에는 원통 형상의 퍼지 공간(201a)이 형성된다. 매니폴드(209)의 하단 개구가 씰 캡(219)에 의해 봉지된 상태에서 씰 캡(219)과 커버(209a) 사이에는 소정의 폭의 극간[가스 유통 슬릿(slit)(209s)]이 형성된다. 가스 유통 슬릿(209s)은 커버(209a)의 주(周)방향을 따라 환 형상[環狀]으로 형성된다. 커버(209a)는 매니폴드(209)의 내주가 아니고 반응관(203)의 내벽 하부나 씰 캡(219)의 상면 등에 설치해도 좋다.
가스 유통 슬릿(209s)은 처리실(201) 내와 퍼지 공간(201a) 사이의 가스의 유통을 실현하도록 구성된다. 예컨대 가스 유통 슬릿(209s)은 후술하는 성막 처리의 스텝 1에서 노즐(249e, 249f)로부터 공급된 불활성 가스를 퍼지 공간(201a) 내로부터 처리실(201) 내에 분출시키도록 기능한다. 또한 예컨대 가스 유통 슬릿(209s)은 후술하는 성막 처리의 스텝 2에서 처리실(201) 내에 공급된 반응 가스를 처리실(201) 내뿐만 아니라 퍼지 공간(201a) 내에도 침입시키도록 기능한다.
반응관(203) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치된다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에 대한 통전 상태를 조정하는 것에 의해 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 된다. 온도 센서(263)는 노즐(249a, 249b)과 마찬가지로 L자형으로 구성되고 반응관(203)의 내벽을 따라 설치된다.
도 3에 도시되듯이 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는 CPU(Central Processing Unit, 121a), RAM(Random Access Memory, 121b), 기억 장치(121c) 및 I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(121b), 기억 장치(121c) 및 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. 프로세스 레시피는 후술하는 성막 처리에서의 각 순서를 컨트롤러(121)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며 프로그램으로서 기능한다. 이하 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하고 단순히 프로그램이라고도 한다. 또한 프로세스 레시피를 단순히 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라고 하는 말을 이용한 경우는 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함할 경우 또는 이들의 양방을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)는 CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(121d)는 전술한 MFC(241a 내지 241f), 밸브(243a 내지 243f), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 셔터 개폐 기구(115s) 등에 접속된다.
CPU(121a)는 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행하는 것과 함께 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 응하여 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하도록 구성된다. CPU(121a)는 판독한 레시피의 내용을 따르도록 MFC(241a 내지 241f)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243f)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작, 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(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, 셔터 개폐 기구 (115s)에 의한 셔터(219s)의 개폐 동작 등을 제어하도록 구성된다.
컨트롤러(121)는 외부 기억 장치[(123)예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리]에 격납된 전술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨하는 것에 의해 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 한다. 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. 또한 컴퓨터에 대한 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(123)를 이용하지 않고 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.
(2) 기판 처리
전술한 기판 처리 장치를 이용하고 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 기판 상에 막을 형성하는 시퀀스예에 대해서 도 4를 이용하여 설명한다. 이하 설명에서 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 4에 도시하는 성막 시퀀스에서는, 처리 용기 내[처리실(201) 내]에 수용된 기판으로서의 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스로서 HCDS가스를 공급하는 스텝 1과 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 처리 용기 내에 O 함유 가스로서의 O2가스와 H 함유 가스로서의 H2가스를 공급하는 스텝 2를 비동시에, 즉 동기시키지 않고 수행하는 사이클을 소정 횟수(n회 이상) 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 O 함유 막으로서 실리콘 산화막(SiO2 막, 이하 단순히 SiO막이라고도 한다)을 형성한다.
본 명세서에서는 전술한 성막 처리를 편의상 아래와 같이 표시하는 경우도 있다. 또한 이하 다른 실시 형태의 설명에서도 마찬가지인 표기를 이용하는 것으로 한다.
〔HCDS→(O2+H2)〕×n ⇒ SiO
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 단어를 이용한 경우는 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등과의 적층체(집합체)」를 의미하는 경우, 즉 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함시켜 웨이퍼라고 부르는 경우가 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」라고 기재한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 직접 공급한다」라는 것을 의미하는 경우나 「웨이퍼 상에 형성되는 층이나 막 등에 대하여, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」라는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」라고 기재한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다」라는 것을 의미하는 경우나 「웨이퍼 상에 형성되는 층이나 막 등의 상, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」라는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 이용한 경우도 「웨이퍼」라는 단어를 이용한 경우와 마찬가지이다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(裝塡)(웨이퍼 차지)된다. 그 후, 도 1에 도시되듯이 복수 매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어올려져서 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 및 온도 조정)
처리실(201) 내, 즉 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다. 진공 펌프(246)는 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료할 때까지는 상시 작동시킨 상태를 유지한다. 또한 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 온도가 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포가 되도록 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에 대한 통전 상태가 피드백 제어된다. 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료할 때까지는 계속해서 수행된다. 또한 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 시작한다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료할 때까지는 계속해서 수행된다.
(성막 처리)
그 후, 이하 스텝 1 및 2를 순차 실행한다. 또한 성막 처리를 실시할 때의 노즐(249e, 249f)을 개재한 N2가스의 공급 제어에 대해서는 후술한다.
[스텝 1]
이 스텝에서는 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS가스를 공급한다.
밸브(243a)를 열고 가스 공급관(232a) 내에 HCDS가스를 흘린다. HCDS가스는 MFC(241a)에 의해 유량 조정되고 노즐(249a)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS가스가 공급된다. 이때 동시에 밸브(243c)를 열고 가스 공급관(232c) 내에 N2가스를 흘린다. N2가스는 MFC(241c)에 의해 유량 조정되고 HCDS가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고 배기관(231)으로부터 배기된다.
또한 노즐(249b) 내에 대한 HCDS가스의 침입을 방지하기 위해 밸브(243d)를 열고 가스 공급관(232d) 내에 N2가스를 흘린다. N2가스는 가스 공급관(232b) 및 노즐(249b)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때 APC 밸브(244)를 적절히 조정하고 처리실(201) 내의 압력을 예컨대 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 67 내지 2666Pa, 보다 바람직하게는 133 내지 1333Pa의 범위 내의 압력으로 한다.
MFC(241a)로 제어하는 HCDS가스의 공급 유량은 예컨대 1 내지 2000sccm, 바람직하게는 10 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241c, 241d)로 제어하는 N2가스의 공급 유량은 각각, 예컨대 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. HCDS가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은 예컨대 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다.
히터(207)의 온도는 웨이퍼(200)의 온도가 예컨대 250 내지 700℃, 바람직하게는 350 내지 650℃, 보다 바람직하게는 450 내지 600℃의 범위 내의 온도가 되도록 설정한다.
전술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS가스를 공급하는 것에 의해 웨이퍼(200)의 최표면 상에 제1층으로서 예컨대 1원자층 미만부터 수원자층 정도의 두께의 Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은 Cl을 포함하는 Si층이여도 좋고 HCDS의 흡착층이여도 좋고 그 양방을 포함해도 좋다. HCDS의 흡착층은 HCDS의 물리 흡착층이여도 좋고 HCDS의 화학 흡착층이여도 좋고 그 양방을 포함해도 좋다.
여기서 1원자층 미만의 두께의 층은 불연속적으로 형성되는 원자층을 의미하고, 1원자층의 두께의 층은 연속적으로 형성되는 원자층을 의미한다. 1분자층 미만의 두께의 층은 불연속적으로 형성되는 분자층을 의미하고, 1분자층의 두께의 층은 연속적으로 형성되는 분자층을 의미한다. Cl을 포함하는 Si 함유층은 Cl을 포함하는 Si층과 HCDS의 흡착층의 양방을 포함할 수 있다. 단, 전술한 바와 같이 Cl을 포함하는 Si 함유층에 대해서는 「1원자층」 및 「수원자층」 등의 표현을 이용하여 표시하는 것으로 한다.
HCDS가스가 자기(自己)분해(열분해)하는 조건 하, 즉 HCDS가스의 열분해 반응이 발생하는 조건 하에서는 웨이퍼(200) 상에 Si가 퇴적하는 것에 의해 Cl을 포함하는 Si층이 형성된다. HCDS가스가 자기 분해(열분해)하지 않는 조건 하, 즉 HCDS가스의 열분해 반응이 발생하지 않는 조건 하에서는 웨이퍼(200) 상에 HCDS가 흡착하는 것에 의해 HCDS의 흡착층이 형성된다. 웨이퍼(200) 상에 HCDS의 흡착층을 형성하는 것보다 웨이퍼(200) 상에 Cl을 포함하는 Si층을 형성하는 것이 성막 레이트를 높일 수 있는 관점에서는 바람직하다. 이하 Cl을 포함하는 Si 함유층을 편의상 단순히 Si 함유층이라고도 부르도록 한다.
제1층의 두께가 수원자층을 초과하면 후술하는 스텝 2에서의 개질의 작용이 제1층의 전체(全體)로 전달되지 않는다. 또한 제1층의 두께의 최소값은 1원자층 미만이다. 따라서 제1층의 두께는 1원자층 미만부터 수원자층 정도로 하는 것이 바람직하다. 제1층의 두께를 1원자층 이하, 즉 1원자층 또는 1원자층 미만으로 하는 것에 의해 후술하는 스텝 2에서의 개질의 작용을 상대적으로 높일 수 있고 스텝 2에서의 개질에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 스텝 1에서의 제1층의 형성에 요하는 시간도 단축할 수 있다. 결과적으로 1사이클 당의 처리 시간을 단축할 수 있고 토탈에서의 처리 시간을 단축하는 것도 가능해진다. 즉 성막 레이트를 높이는 것도 가능해진다. 또한 제1층의 두께를 1원자층 이하로 하는 것에 의해 막 두께 균일성의 제어성을 높이는 것도 가능해진다.
또한 처리실(201) 내에 공급된 HCDS가스는 웨이퍼(200)에 대하여 공급될 뿐만 아니라 처리실(201) 내의 부재의 표면, 즉 반응관(203)의 내벽, 노즐(249a, 249b, 249e, 249f)의 표면, 보트(217)의 표면, 매니폴드(209)의 내벽, 커버(209a)의 표면, 씰 캡(219)의 상면, 회전축(255)의 측면, 단열판(218)의 표면 및 배기관(231)의 내벽 등에도 공급된다. 처리실(201) 내에 공급된 HCDS가스가 처리실(201) 내의 부재의 표면에 접촉하는 것에 의해 전술한 Si 함유층은 웨이퍼(200) 상뿐만 아니라 처리실(201) 내의 부재의 표면에도 형성된다. 처리실(201) 내의 부재의 표면에 형성되는 Si 함유층도 웨이퍼(200) 상에 형성되는 Si 함유층과 마찬가지로 HCDS의 흡착층을 포함하는 경우나 Si층(Cl을 포함하는 Si층)을 포함하는 경우나 그 양방을 포함하는 경우가 있다.
단, 처리실(201) 내에서의 비교적 온도가 낮은 영역(이하 단순히 저온 영역이라고도 한다)에서는 처리실(201) 내에서의 비교적 온도가 높은 영역(이하 단순히 고온 영역이라고도 한다)에 비해 HCDS가스가 열분해하기 어렵고 HCDS의 흡착층이 형성되기 쉬워진다. 여기서 저온 영역은 예컨대 히터(207)에 의해 둘러싸지지 않는 처리 용기의 개구부의 주변의 영역이고 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역 이외의 영역을 말한다. 또한 고온 영역은 히터(207)에 의해 둘러싸지는 영역이고 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역을 말한다. 따라서 처리실(201) 내의 부재 중 특히 저온 영역에 설치된 부재의 표면, 예컨대 반응관(203) 내벽의 하방 부분, 매니폴드(209)의 내벽, 커버(209a)의 표면, 노즐(249a, 249b)의 하부, 노즐(249e, 249f)의 표면, 씰 캡(219)의 상면, 회전축(255)의 측면, 단열판(218)의 표면 및 배기관(231)의 내벽 등에서는 HCDS의 흡착층이 형성되기 쉬워진다. 또한 저온 영역에서는 고온 영역에 비해 HCDS의 흡착이 일어나기 쉽고 HCDS의 흡착층이 두껍게 형성되기 쉽다. 또한 매니폴드(209), 씰 캡(219) 및 회전축(255) 등의 금속 부재에서는 다른 비금속 부재에 비해 HCDS의 흡착이 일어나기 쉽고 HCDS의 흡착층이 두껍게 형성되기 쉽다.
제1층이 형성된 후, 밸브(243a)를 닫고 HCDS가스의 공급을 정지한다. 이때 APC 밸브(244)가 열린 상태에서 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층 형성에 기여한 후의 HCDS가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때 밸브(243c, 243d)는 열린 상태에서 N2가스의 처리실(201) 내에 대한 공급을 유지한다. N2가스는 퍼지 가스로서 작용하고 이에 의해 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
이때 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 스텝 2에서 악영향이 발생하지 않는다. 처리실(201) 내에 공급하는 N2가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예컨대 반응관(203)[처리실(201)]의 용적과 같은 정도의 양을 공급하는 것에 의해 스텝 2에서 악영향이 발생하지 않는 정도의 퍼지를 수행할 수 있다. 이와 같이 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않는 것에 의해 퍼지 시간을 단축하여 스루풋을 향상시킬 수 있다. N2가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
원료 가스로서 HCDS가스 외에 예컨대 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭:DCS)가스, 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭:MCS)가스, 테트라클로로실란, 즉 실리콘테트라클로라이드(SiCl4, 약칭:STC)가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭:TCS)가스, 트리실란(Si3H8, 약칭:TS)가스, 디실란(Si2H6, 약칭:DS)가스, 모노실란(SiH4, 약칭:MS)가스 등의 무기 원료 가스나 테트라키스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]4, 약칭:4DMAS)가스, 트리스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]3H, 약칭:3DMAS)가스, 비스디에틸아미노실란(Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭:BDEAS)가스, 비스타샤리부치루아미노실란(SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭:BTBAS)가스 등의 유기 원료 가스를 이용할 수 있다.
불활성 가스로서 N2가스 외에 예컨대 Ar가스, He가스, Ne가스, Xe가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
[스텝 2]
스텝 1이 종료한 후, 처리실(201) 내에 O2가스와 H2가스를 각각 공급하고 이들의 가스를 처리실(201) 내에서 혼합시켜서 반응시킨다.
이 스텝에서는 밸브(243b, 243a)를 열고 가스 공급관(232b) 내에 O2가스를, 가스 공급관(232a) 내에 H2가스를 각각 흘린다. 가스 공급관(232b) 내를 흐른 O2가스는 MFC(241b)에 의해 유량 조정되고 노즐(249b)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 가스 공급관(232a) 내를 흐른 H2가스는 MFC(241a)에 의해 유량 조정되고 노즐(249a)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. O2가스와 H2가스는 처리실(201) 내에서 처음으로 혼합하여 반응하고, 그 후 배기관(231)으로부터 배기된다. 밸브(243c, 243d)의 개폐 제어는 스텝 1에서의 밸브(243c, 243d)의 개폐 제어와 마찬가지의 순서로 수행한다.
이때 APC 밸브(244)를 적절히 조정하고 처리실(201) 내의 압력을 대기압 미만, 예컨대 1 내지 1333Pa의 범위 내의 압력으로 한다.
MFC(241b)로 제어하는 O2가스의 공급 유량은 예컨대 1000 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241a)로 제어하는 H2가스의 공급 유량은 예컨대 1000 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. O2가스 및 H2가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은 예컨대 1 내지 120초의 범위 내의 시간으로 한다.
기타의 처리 조건은 스텝 1에서의 처리 조건과 마찬가지인 조건으로 한다.
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, 그것에 의해 원자상 산소(O) 등의 산소를 포함하는 수분(H2O) 비함유의 산화종이 생성된다. 그리고 주로 이 산화종에 의해 스텝 1에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층(Si 함유층)에 대하여 산화 처리가 수행된다. 이 산화종이 가지는 에너지는 Si 함유층 중에 포함되는 Si-Cl 및 Si-H 등의 결합 에너지보다 높기 때문에 이 산화종의 에너지를 Si 함유층에 주는 것에 의해 Si 함유층 중에 포함되는 Si-Cl 및 Si-H 결합 등은 분리된다. Si와의 결합이 분리된 H 및 Cl 등은 막 중에서 제거되어 Cl2 및 HCl 등으로서 배출된다. 또한 H, Cl 등과의 결합이 분리되는 것에 의해 남은 Si의 결합수는 산화종에 포함되는 O와 결부되어 Si-O 결합이 형성된다.
이와 같이 하여 Si 함유층은 제2층, 즉 Cl 등의 불순물의 함유량이 적은 SiO층으로 변화시킨다(개질된다). 이 산화 처리에 의하면 O2가스를 단독으로 공급하는 경우나 수증기(H2O가스)를 공급하는 경우에 비해 산화력을 대폭 향상시킬 수 있다. 즉 감압 분위기 하에서 O2가스에 H2가스를 첨가하는 것에 의해 O2가스 단독 공급의 경우나 H2O가스를 공급하는 경우에 비해 대폭적인 산화력 향상 효과를 얻을 수 있다.
또한 처리실(201) 내에서 생성되는 산화종은 웨이퍼(200)에 대하여 공급될 뿐만 아니라 처리실(201) 내의 부재의 표면에도 공급된다. 처리실(201) 내에서 생성된 산화종이 처리실(201) 내의 부재의 표면에 형성된 Si 함유층과 접촉하는 것에 의해 Si 함유층의 일부는 웨이퍼(200) 상에 형성된 Si 함유층과 마찬가지로 SiO층으로 변화시킨다(개질된다).
단, 처리실(201) 내에서의 저온 영역에서는 고온 영역에 비해 산화종의 공급량이 적어진다. 또한 전술한 바와 같이 저온 영역에서는 고온 영역에 비해 HCDS의 흡착층이 두껍게 형성되기 쉬워진다. 그 결과 저온 영역에 형성된 Si 함유층(HCDS의 흡착층을 많이 포함하는 층)은 미반응 또는 일부가 반응하는 것뿐이고 산화 불충분인 상태로 잔류하기 쉬워진다.
제1층(Si 함유층)을 제2층(SiO층)으로 변화시킨 후, 밸브(243b, 243a)를 닫고 O2가스 및 H2가스의 공급을 각각 정지한다. 그리고 스텝 1과 같은 처리 순서 및 처리 조건에 의해 처리실(201) 내에 잔류하는 O2가스나 H2가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배제하지 않아도 좋은 점은 스텝 1과 마찬가지이다.
O 함유 가스로서 O2가스 외에 오존(O3)가스 등을 이용할 수 있다. H 함유 가스로서 H2가스 외에 중수소(D2)가스 등을 이용할 수 있다. 또한 원료 가스로서 4DMAS 가스나 3DMAS 가스 등의 아미노실란 원료 가스를 이용하는 경우는 O 함유 가스로서 O3가스를 이용하면 H 함유 가스를 이용하지 않고도 충분한(동등한) 성막 레이트로 성막할 수도 있다.
불활성 가스로서 N3가스 외에 예컨대 스텝 1에서 예시한 각종 희가스를 이용할 수 있다.
(소정 횟수 실시)
전술한 스텝 1 및 2를 비동시에 즉 동기시키지 않고 수행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 SiO막을 형성할 수 있다. 전술한 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하다. 즉 전술한 사이클을 1회 수행할 때에 형성되는 SiO층의 두께를 원하는 막 두께보다 작게 하고 SiO층을 적층하는 것에 의해 형성되는 SiO막의 막 두께가 원하는 막 두께가 될 때까지 전술한 사이클을 복수 회 반복하는 것이 바람직하다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
SiO막의 형성이 완료한 후, 밸브(243c, 243d)를 열고 가스 공급관(232c, 232d)의 각각으로부터 N3가스를 처리실(201) 내에 공급하고 배기관(231)으로부터 배기한다. N3가스는 퍼지 가스로서 작용한다. 이에 의해 처리실(201) 내가 퍼지되고 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스에 치환되어(불활성 가스 치환) 처리실(201) 내의 압력이 상압에 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)이 하강되고 매니폴드(209)의 하단이 개구된다. 그리고 처리 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부에 반출된다(보트 언로드). 처리 완료된 웨이퍼(200)는 보트(217)보다 취출된다(웨이퍼 디스차지).
또한 보트 언로드를 실시하면 처리 용기 내의 압력이 외기압(대기압)을 초과하는 압력[양압(陽壓)]이더라도 수분을 포함하는 외기(대기)가 매니폴드(209)의 하단 개구, 즉 처리 용기의 개구부(노구부)를 개재하여 처리실(201) 내에 침입하는 경우가 있다. 또한 씰 캡(219)의 상면, 회전축(255)의 측면 및 단열판(218)의 표면은 수분을 포함하는 대기에 노출된다. 전술한 바와 같이 처리실(201) 내의 부재 중 저온 영역에 설치된 부재(개구부의 주변의 부재)의 표면에는 HCDS의 흡착층이 형성되어 산화 불충분한 상태에서 잔류하는 경우가 있다. 이 상태에서 보트 언로드를 실시하면 HCDS의 흡착층이 대기 중의 수분에 의해 산화되어 Cl을 포함하는 반응 부생성물로 변화되는 경우가 있다. 이 반응 부생성물이 퇴적하여 이루어지는 막(퇴적막)은 비교적 무르고 쉽게 박리되는 경향이 있어 이물(파티클)을 발생시키기 쉽다.
이하 처리실(201) 내의 부재의 표면에 형성된 HCDS의 흡착층이 대기 중의 수분과 반응하여 Cl을 포함하는 반응 부생성물로 변화되고 그 반응 부생성물이 퇴적하여 이루어지는 퇴적막의 일부가 박리하여 이물을 발생시키는 모습을 도 9a 내지 도 9f를 이용하여 설명한다.
전술한 스텝 1(HCDS가스 공급)을 실시하면 도 9a에 도시되듯이 처리실(201) 내의 부재의 표면, 예컨대 반응관(203)의 내벽이나 매니폴드(209)의 내벽 등에 Si 함유층이 형성된다. 전술한 바와 같이 고온 영역에서는 HCDS의 흡착층이나 Si층이나 그 양방이 형성되는 경우가 있다. 또한 저온 영역에서는 HCDS가스가 열분해하기 어렵고 HCDS의 흡착층이 형성되기 쉬워진다. 도 9a에서는 일 예로서 고온 영역 및 저온 영역의 양방에서 HCDS의 흡착층이 형성된 모습을 도시한다.
그 후, 전술한 스텝 2(O2가스+H2가스 공급)를 실시하면 도 9b에 도시되듯이 고온 영역에 형성된 HCDS의 흡착층에 대하여 원자상 산소 등의 산소를 포함하는 수분 비함유의 산화종이 공급된다. 처리실(201) 내의 고온 영역에 형성된 HCDS의 흡착층은 산화종에 의해 산화되어 SiO층으로 변화된다. 이 SiO층은 전술한 웨이퍼(200)의 온도와 같은 정도의 고온 조건 하에서, 또한 산화력이 강한 산화종에 의해 HCDS의 흡착층이 산화되는 것에 의해 형성된 층이며, Cl 등의 불순물이 적고 안정하며 그 구조 중의 결합력(조성 물질 간의 결합력)이 강하고 치밀한 층이다.
그 후, 전술한 사이클을 소정 횟수 실시하면 도 9c에 도시되듯이 고온 영역에 SiO층이 적층되어 이루어지는 박리하기 어려운 강고(强固)한 SiO막(100a)이 형성된다. 이 강고한 SiO막(100a)은 저온 영역에는 형성되기 어렵다. 저온 영역에 형성된 HCDS의 흡착층은 도 9c에 도시되듯이 미반응 또는 일부가 반응하는 것뿐이고 산화 불충분한 상태에서 잔류하기 쉬워진다. 이는 이 영역의 온도가 저온인 것 뿐만 아니라, 산화종의 공급량이 고온 영역에 비해 적고 또한 저온 영역에서는 고온 영역에 비해 HCDS의 흡착층이 두껍게 형성되기 쉽기 때문이다.
성막 처리를 실시한 후, 보트 언로드를 실시하면 처리실(201) 내(특히 개구부의 부근)에 상온의 대기가 침입하는 경우가 있다. 그리고 도 9d에 도시되듯이 산화 불충분인 상태로 잔류하는 HCDS의 흡착층에 대하여 대기 중의 수분이 공급되는 경우가 있다. HCDS의 흡착층은 대기 중에 포함되는 수분에 의해 산화되어 반응 부생성물로 변화된다. 이 반응 부생성물은 상온의 대기 중에 포함되는 산화력이 약한 수분에 의해 산화되어 생성되기 때문에 Cl 등의 불순물을 많이 포함하고 활성(산화성)의 성질을 가지는 불안정한 물질이다.
그 후, 전술한 웨이퍼 차지에서 웨이퍼 디스차지까지의 일련의 처리[이하 뱃치(batch) 처리라고도 한다]가 소정 횟수 실시되는 것에 의해 도 9e에 도시되듯이 저온 영역에는 반응 부생성물이 퇴적하여 이루어지는 퇴적막(100b)이 형성된다. 퇴적막(100b)은 불안정한 물질이 퇴적하여 이루어지는 막이며, 그 구조 중의 결합력은 약하고 밀도가 낮은 막이다. 따라서 퇴적막(100b)은 고온 영역에 형성된 SiO막(100a)보다 무르고 박리하기 쉬운 성질을 가진다. 퇴적막(100b)은 커버(209a)의 표면, 노즐(249a, 249b)의 하부, 노즐(249e, 249f)의 표면, 씰 캡(219)의 상면, 회전축(255)의 측면, 단열판(218)의 표면 및 배기관(231)의 내벽 등에도 생성된다.
도 9f는 퇴적막(100b)이 박리하는 것에 의해 처리실(201) 내에 이물(100p)이 발생하는 모습을 도시한다. 이물(100p)은 처리실(201) 내를 부유하고 웨이퍼(200) 상에 형성하는 SiO막 중에 취입(取入)되어 SiO막의 막질을 저하시키는 경우가 있다. 그리고 웨이퍼(200) 상에 제작하는 반도체 장치(디바이스)의 품질을 저하시키는 경우가 있다. 이물(100p)의 발생을 억제하기 위해 처리실(201) 내의 클리닝을 높은 빈도로 수행하는 것도 생각된다. 하지만 이 경우, 기판 처리 장치의 메인터넌스 시간, 즉 다운타임이 증가하여 생산성이 저하되는 경우가 있다.
또한 퇴적막(100b)을 구성하는 반응 부생성물은 Cl을 많이 포함하기 때문에 유해 가스를 발생시키기 쉬운 성질을 갖는다. 또한 반응 부생성물에 포함되는 Cl은 매니폴드(209), 씰 캡(219) 및 회전축(255) 등의 금속 부재에 대하여 부식 등의 대미지를 주는 경우가 있다. 그 결과 기판 처리 장치의 메인터넌스 빈도가 증가하여 생산성이 저하하거나 대미지를 받은 금속 부재로부터의 이물의 발생에 의해 디바이스의 품질이 저하하는 경우가 있다.
(3) 개구부에 대한 퍼지 처리
전술한 과제를 해결하기 위해 본 실시 형태에서는 처리 용기의 개구부에 대하여 불활성 가스로서 N2가스를 직접적으로 공급하는 퍼지 처리를 실시한다. 이하 이 처리(개구부 퍼지 처리라고도 한다)의 상세에 대하여 설명한다.
(성막 처리의 실시 중）
도 4에 도시되듯이 처리 용기 내의 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS가스를 공급하는 스텝 1에서는 소정의 제1 유량으로 매니폴드(209)의 내벽, 즉 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 직접적으로 공급한다.
이 스텝에서는 밸브(243e, 243f)를 열고 가스 공급관(232e, 232f) 내에 N2가스를 흘린다. N2가스는 MFC(241e, 241f)에 의해 유량 조정되고 노즐(249e, 249f) 및 퍼지 공간(201a)을 개재하여 매니폴드(209)의 내벽에 대하여 공급되고 그 후, 가스 유통 슬릿(209s)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고 배기관(231)으로부터 배기된다. 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 공급하는 것에 의해 개구부의 내벽에 대하여 HCDS가스가 공급되는 것을 억제하고 개구부의 내벽에서의 HCDS의 흡착층의 형성을 억제할 수 있다. 또한 노즐(249e, 249f)로부터 공급하는 N2가스의 유량을 소정의 제1 유량까지 높이는 것에 의해 개구부의 근방에 예컨대 가스 커튼(침입 장벽)을 형성할 수 있고 개구부의 주변에 대한 HCDS가스의 침입(확산)을 억제하는 것이 가능해진다. 또한 개구부의 주변에 침입한 HCDS가스의 농도를 충분히 저하시키는 것도 가능해진다. 결과적으로 개구부의 주변의 저온 영역에서의 HCDS의 흡착층의 형성을 억제하는 것이 가능해진다.
제1 유량은 성막 처리의 스텝 1에서 처리실(201) 내에 공급하는 HCDS가스의 유량(이하 원료 가스 유량이라고도 한다)보다 큰 유량으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 제1 유량은 원료 가스 유량의 예컨대 2.5 내지 10배, 바람직하게는 2.5 내지 7.5배, 보다 바람직하게는 2.5 내지 5배의 범위 내의 유량으로 하는 것이 바람직하다. 원료 가스 유량을 전술한 처리 조건 범위 내의 유량으로 하는 경우, 제1 유량은, 예컨대 0.5 내지 2slm, 바람직하게는 0.5 내지 1.5slm, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1slm의 범위 내의 유량으로 한다.
제1 유량이 원료 가스 유량의 2.5배 미만, 예컨대 0.5slm 미만의 유량이 되면 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 공급하는 것에 의한 전술한 작용을 얻기 어려워져 개구부의 주변의 저온 영역에 HCDS의 흡착층이 형성되기 쉬워진다. 제1 유량을 원료 가스 유량의 2.5배 이상, 예컨대 0.5slm 이상의 유량으로 하는 것에 의해 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 공급하는 것에 의한 전술한 작용을 충분히 얻을 수 있고 개구부의 주변의 저온 영역에서의 HCDS의 흡착층의 형성을 충분히 억제하는 것이 가능해진다.
제1 유량이 원료 가스 유량의 10배 이상, 예컨대 2slm을 초과하는 유량이 되면 성막 처리의 균일성이 저하하는 경우가 있다. 예컨대 개구부의 내벽에 대하여 공급된 N2가스가 처리실(201) 내에 다량하게 확산하는 것에 의해 특히, 보트(217)의 하부에 보지된 웨이퍼(200)에 대하여 공급되는 HCDS가스가 희석되고 그 농도가 보트(217)의 중앙부나 상부에 보지된 웨이퍼(200)에 대하여 공급되는 HCDS가스의 농도보다 낮아지는 경우가 있다. 이에 의해 SiO막의 웨이퍼 간 막 두께 균일성이 저하하는 경우가 있다. 또한 보트(217)의 하부에 보지된 웨이퍼(200)에 대하여 공급되는 HCDS가스의 농도가 낮아져(공급량이 부족되어), 이 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiO막의 웨이퍼의 면내(面內) 막 두께 균일성이 저하하는 경우도 있다. 제1 유량을 원료 가스 유량의 10배 이하, 예컨대 2slm 이하의 유량으로 하는 것에 의해 이것을 해결하는 것이 가능해진다. 제1 유량을 원료 가스 유량의 7.5배 이하, 예컨대 1.5slm 이하의 유량으로 하는 것에 의해 성막 처리의 균일성을 더 향상시키는 것이 가능해진다. 제1 유량을 원료 가스 유량의 5배 이하, 예컨대 1slm 이하의 유량으로 하는 것에 의해 성막 처리의 균일성을 더 확실하게 향상시키는 것이 가능해진다.
단, 스텝 1에서 개구부 퍼지 처리를 전술한 처리 조건으로 실시해도 처리 용기의 개구부의 주변에 HCDS가스가 근소하게 침입하고 개구부의 내벽에 접촉하는 경우가 있다. 그리고 개구부의 내벽에 HCDS의 흡착층이 근소하게 형성되는 경우가 있다. 개구부의 내벽에 형성된 HCDS의 흡착층은 전술한 바와 같이 이물(100p)의 발생 요인이 된다.
그래서 도 4에 도시되듯이 처리 용기 내의 웨이퍼(200)에 대하여 O2 및 H2가스를 공급하는 스텝 2에서는 전술한 제1 유량보다 작은 제2 유량으로 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 공급한다.
도 4는 제2 유량을 0으로 한 예, 즉 밸브(243e, 243f)를 닫고 개구부의 내벽에 대한 N2가스의 공급을 정지한 예를 제시한다. N2가스의 공급 유량을 이와 같은 유량에 설정하는 것에 의해 처리실(201) 내에 공급된 O2가스 및 H2가스, 즉 이들의 가스가 반응하는 것에 의해 발생한 강한 산화력을 가지는 원자상 산소를 포함하는 산화종을 개구부의 주변에 공급하는(확산시키는) 것이 가능해진다. 그리고 개구부의 내벽에 HCDS의 흡착층이 근소하게 형성된 경우이여도 이 층을 강한 산화력을 가지는 산화종에 의해 적극적으로 산화시켜 Cl 등의 불순물이 적고 안정하며 치밀한 SiO층으로 변화시키는 것이 가능해진다.
또한 제2 유량은 제1 유량보다 작은 유량이며, 예컨대 0.5slm 미만, 바람직하게는 0.2slm 이하의 유량으로 할 수 있다. 제2 유량을 제1 유량보다 작은 유량으로 하는 것에 의해 전술한 효과를 얻을 수 있다. 단, 산화종을 개구부의 주변에 효율적으로 확산시키기 위해서는 제2 유량을 될 수 있는 한 작게, 예컨대 0.1slm 이하로 하는 것이 바람직하고, 도 4에 도시되듯이 0으로 하는 것이 더 바람직하다.
스텝 1 및 2의 어느 하나에서도 개구부의 내벽에 대하여 공급하는 불활성 가스로서 N2가스 외에 예컨대 전술한 성막 처리에서 예시한 각종 희가스를 이용할 수 있다.
(기타의 처리의 실시 중）
보트 로드 처리나 보트 언로드 처리의 실시 중에는 처리 용기의 개구부가 개방된 상태, 즉 수분을 포함하는 대기가 개구부를 개재하여 처리 용기 내에 침입하기 쉬운 상태가 된다.
그래서 본 실시 형태에서는 보트 로드 처리 및 보트 언로드 처리 중 적어도 1개의 처리의 실시 중에 전술한 제1 유량보다 큰 제3 유량으로 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 공급한다. 도 5는 보트 로드 처리 및 보트 언로드 처리의 양방의 처리의 실시 중에 개구부 퍼지 처리를 각각 실시하는 예를 제시한다. 도 5의 종축은 개구부의 내벽에 대하여 공급하는 N2가스의 유량(a.u.)을, 횡축은 경과 시간을 각각 표시한다.
개구부 퍼지 처리를 전술한 바와 같이 실시하는 것에 의해 개방된 개구부의 주변에 가스 커튼을 형성할 수 있고 개구부의 주변에 수분을 포함하는 대기의 침입, 즉 개구부의 내벽에 대한 수분을 포함하는 대기의 접촉을 억제하는 것이 가능해진다. 결과적으로 개구부의 내벽에 HCDS의 흡착층이 근소하게 형성된 경우이여도 이 층이 대기 중에 포함되는 수분에 의해 산화되는 것, 즉 Cl 등의 불순물을 많이 포함하는 불안정한 물질로 변화되는 것을 억제할 수 있다.
제3 유량은 제1 유량보다 큰 유량이며, 예컨대 2 내지 10slm, 바람직하게는 3 내지 5slm의 범위 내의 유량으로 한다.
제3 유량이 2slm 미만이 되면 개방된 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 공급하는 것에 의한 전술한 작용을 얻기 어려워져 개구부의 내벽에 수분을 포함하는 대기가 접촉하기 쉬워진다. 제3 유량을 2slm 이상으로 하는 것에 의해 개방된 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 공급하는 것에 의한 전술한 작용이 충분히 얻을 수 있고 개구부의 내벽에 대한 수분을 포함하는 대기의 접촉을 억제할 수 있다. 제3 유량을 3slm 이상으로 하는 것에 의해 전술한 작용을 더 확실하게 얻을 수 있고 개구부의 내벽에 대한 수분을 포함하는 대기의 접촉을 더 확실하게 억제할 수 있다.
제3 유량이 10slm을 초과하면 개구부의 주변에 존재하는 이물이 처리실(201)의 내부에 들어가거나 보트(217)에 지지되는 웨이퍼(200)가 반송 중에 위치 어긋남을 일으키는 경우가 있다. 제3 유량을 10slm 이하로 하는 것에 의해 이들을 해결하는 것이 가능해진다. 제3 유량을 5slm 이하로 하는 것에 의해 전술한 과제를 더 확실하게 해소하는 것이 가능해진다.
개구부 퍼지 처리는 보트 로드 처리의 실시 중에만 수행하도록 해도 좋고 보트 언로드 처리의 실시 중에만 수행하도록 해도 좋다. 단, 개구부 퍼지 처리를 보트 로드 처리 및 보트 언로드 처리의 양방의 처리의 실시 중에 수행하는 것이 전술한 효과를 확실하게 얻는 것이 가능해지는 관점에서 바람직하다.
기타의 처리, 즉 웨이퍼 차지 처리, 압력 및 온도 조정 처리, 퍼지 및 대기압 복귀 처리 및 웨이퍼 디스차지 처리는 모두 처리 용기의 개구부가 셔터(219s)나 씰 캡(219)에 의해 봉지된 상태에서 실시된다. 그렇기 때문에 이들의 처리의 실시 중은 도 5에 도시되듯이 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 불활성 가스로서의 N2가스를 전술한 제3 유량 이하의 유량으로 공급하면 좋다.
예컨대 웨이퍼 차지 처리나 웨이퍼 디스차지 처리를 실시할 때는 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 전술한 제3 유량 미만의 제4 유량으로 공급하면 좋다. 제4 유량은, 예컨대 0.1 내지 0.5slm의 범위 내의 유량으로 할 수 있다. 또한 제4 유량을 0으로 하여 개구부의 내벽에 대한 N2가스의 공급을 정지할 수도 있다.
또한 예컨대 압력 및 온도 조정 처리에서는 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 전술한 제3 유량 이하의 제5 유량으로 공급하면 좋다. 제5 유량은 0.5 내지 10slm의 범위 내의 유량이며, 예컨대 3slm으로 할 수 있다. 이와 같이 하는 것에 의해 처리 용기의 개구부의 내벽에 HCDS의 흡착층이 잔류하는 경우이여도 이 잔류한 HCDS의 흡착층과 대기 중에 포함되는 수분의 접촉을 방지할 수 있다.
또한 퍼지 및 대기압 복귀 처리에서는 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 전술한 제3 유량 이하의 제6 유량으로 공급하면 좋다. 제6 유량은 0.5 내지 10slm의 범위 내의 유량이며, 예컨대 3slm으로 할 수 있다. 이와 같이 하는 것에 의해 성막 처리의 실시 중에 처리 용기의 개구부에 부착된 미반응의 HCDS 등의 일부를 개구부의 내벽으로부터 이탈시켜 처리 용기 내로부터 배출하는 것이 가능해진다.
도 5에 도시하는 어느 처리에서도 개구부의 내벽에 대하여 공급하는 불활성 가스로서 N2가스 외에 예컨대 전술한 성막 처리에서 예시한 각종 희가스를 이용할 수 있다.
(4) 본 실시 형태에 의한 효과
본 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 얻을 수 있다.
HCDS가스를 공급하는 스텝 1을 실시할 때, 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 제1 유량으로 공급하는 것에 의해 개구부의 주변에 대한 HCDS가스의 확산을 억제하는 것이 가능해진다. 결과적으로 개구부의 주변의 저온 영역에서 HCDS의 흡착층의 형성을 억제하는 것이 가능해진다.
O2가스 및 H2가스를 공급하는 스텝 2를 실시할 때, 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 제1 유량보다 작은 제2 유량으로 공급하는 것에 의해 개구부의 주변에 대한 산화종의 확산을 촉진시키는(허용하는) 것이 가능해진다. 결과적으로 개구부의 주변의 저온 영역에 HCDS의 흡착층이 간신히 형성된 경우이여도 이 HCDS의 흡착층을 산화시켜 Cl 등의 불순물이 적고 안정하며 치밀한 SiO층으로 변화시키는 것이 가능해진다.
보트 로드 처리 및 보트 언로드 처리 중 적어도 1개의 처리를 실시할 때, 전술한 제1 유량보다 큰 제3 유량으로 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 N2가스를 공급하는 것에 의해 개구부의 주변에의 수분을 포함하는 대기의 침입을 억제하는 것이 가능해진다. 결과적으로 개구부의 내벽에 HCDS의 흡착층이 근소하게 형성된 경우이여도 이 층이 불안정한 물질로 변화되는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
이들에 의해 처리 용기 내에서의 이물(100p)의 발생을 억제할 수 있고 성막 처리의 품질을 향상시켜 수율을 개선하는 것이 가능해진다. 또한 처리실(201) 내의 클리닝 빈도를 저감시켜 기판 처리 장치의 생산성을 높이는 것이 가능해진다. 또한 매니폴드(209) 등의 금속 부재의 부식 등을 억제할 수 있고 기판 처리 장치의 메인터넌스 빈도를 저감시켜 생산성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 금속 부재로부터의 이물의 발생을 억제할 수 있고 성막 처리의 품질을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 개구부의 주변에서의 유해 가스의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
이들의 효과는 원료 가스로서 HCDS가스 이외의 가스를 이용하는 경우나 O 함유 가스로서 O2가스 및 H2가스 이외의 가스를 이용하는 경우나 H 함유 가스로서 H2가스 이외의 가스를 이용하는 경우에서도 마찬가지로 얻을 수 있다. 또한 불활성 가스로서 N2가스 이외의 가스를 이용하는 경우에서도 마찬가지로 얻을 수 있다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였다. 하지만 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니고 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 갖가지 변경 가능하다.
예컨대 개구부의 내벽에 대하여 N2가스의 공급을 노즐(249e, 249f)이 아니고 도 8에 도시하는 퍼지 링(249r, 링 노즐]을 이용하여 수행해도 좋다. 퍼지 링(249r)은 예컨대 석영이나 SiC 등으로 이루어지고 내부에 환 형상 공간(버퍼 공간)을 포함하는 환 형상 부재로서 구성된다. 퍼지 링(249r)은 매니폴드(209)의 내벽에 대면하는 위치에 배치되고 매니폴드(209)와 동심원 형상으로 설치된다. 퍼지 링(249r)의 외주면(外周面), 즉 매니폴드(209)의 내벽과 대향하는 면에는 가스 공급공(250r)이 복수 개설(開設)된다. 가스 공급공(250r)은 매니폴드(209)의 내벽을 향하여 수평 방향으로 또는 매니폴드(209)의 내벽을 향하여 대각선 상 방향[매니폴드(209)의 내벽의 하방 내측으로부터 대각선 상방 외측의 방향]에 가스를 분출시키도록 구성된다. 가스 공급공(250r)을 매니폴드(209)의 내벽과 대향하는 면뿐만 아니라 씰 캡(219)과 대향하는 면에도 설치하도록 해도 좋다. 복수의 가스 공급공(250r)은 매니폴드(209)의 내주 방향을 따라 등간격으로 설치된다. 퍼지 링(249r) 내의 환 형상 공간에는 전술한 실시 형태의 불활성 가스 공급계나 개구부 퍼지 가스 공급계와 마찬가지인 가스 공급계로부터 N2가스 등의 불활성 가스가 공급된다. 개구부 퍼지 처리를 퍼지 링(249r)을 이용하여 실시하는 경우, 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 그 대면(對面)측으로부터 불활성 가스를 더 직접적으로 공급하는 것이 가능해진다. 개구부의 내벽에 대하여 불활성 가스를 더 직접적으로 공급하는 것에 의해 개구부의 내벽에서의 HCDS의 흡착층의 형성을 보다 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다. 또한 매니폴드(209)의 내벽의 하방 내측으로부터 대각선 상방 외측의 방향으로 N2가스를 분출하는 것에 의해 개구부의 주변에 대한 HCDS가스의 확산을 보다 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.
또한 예컨대 처리 용기 내의 웨이퍼(200)에 대하여 O2가스 및 H2가스를 공급하는 스텝 2에서는 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 O2가스 및 H2가스 등의 산화 가스를 직접적으로 공급하도록 해도 좋다. 이 경우, 예컨대 개구부 퍼지 가스 공급계보다 노즐(249e, 249f)을 개재하여 퍼지 공간(201a) 내에 산화 가스를 공급하도록 해도 좋다. 또한 예컨대 개구부 퍼지 가스 공급계보다 퍼지 링(249r)을 개재하여 매니폴드(209)의 내벽에 대하여 산화 가스를 공급하도록 해도 좋다. 개구부의 내벽에 대하여 산화 가스를 직접 공급하는 것에 의해 개구부의 내벽에 근소하게 형성된 HCDS의 흡착층을 보다 확실하게 산화시켜 안정하며 치밀한 SiO막으로 변화시키는 것이 용이해진다.
또한 예컨대 전술한 실시 형태에서는 원료 가스를 공급한 후에 반응 가스를 공급하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않고 원료 가스와 반응 가스의 공급 순서는 반대이여도 좋다. 즉 반응 가스를 공급한 후에 원료 가스를 공급하도록 해도 좋다. 공급 순서를 바꾸는 것에 의해 형성되는 막의 막질이나 조성비를 변화시키는 것이 가능해진다.
또한 예컨대 전술한 실시 형태에서는 원료 가스로서 클로로실란 원료 가스를 이용하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 이 형태에 한정되지 않고 클로로실란 원료 가스 이외의 할로실란 원료 가스, 예컨대 플루오로실란 원료 가스, 브로모 실란 원료 가스, 요오드 실란 원료 가스를 이용해도 좋다. 또한 원료 가스로서, 게르마늄(Ge) 등의 Si 이외의 반도체 원소를 포함하는 가스를 이용해도 좋다. 또한 원료 가스로서 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 알루미늄(Al) 등의 금속 원소를 포함하는 가스를 이용해도 좋다. 이때 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지인 처리 조건으로 할 수 있다.
성막 처리에 이용되는 레시피(처리 순서, 처리 조건 등이 기재된 프로그램)는 처리 내용(형성하는 박막의 막종, 조성비, 막질, 막 두께, 처리 순서, 처리 조건 등)에 따라 개별로 준비하고 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 개재하여 기억 장치(121c) 내에 격납해 두는 것이 바람직하다. 그리고 각종 처리를 시작할 때, CPU(121a)가 기억 장치(121c) 내에 격납된 복수의 레시피 중에서 처리 내용에 따라 적절한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해 1대의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질 및 막 두께의 박막을 범용적으로 또한 재현성 좋게 형성할 수 있다. 또한 오퍼레이터의 부담(처리 순서나 처리 조건 등의 입력 부담 등)을 저감할 수 있고 조작 미스를 회피하면서 각종 처리를 신속히 시작할 수 있다.
전술한 레시피는 새롭게 작성하는 경우에 한하지 않고 예컨대 기판 처리 장치에 이미 인스톨된 기존의 레시피를 변경하는 것에 의해 준비해도 좋다. 레시피를 변경하는 경우는 변경 후의 레시피를 전기 통신 회선이나 상기 레시피를 기록한 기록 매체를 개재하여 기판 처리 장치에 인스톨해도 좋다. 또한 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하고 기판 처리 장치에 이미 인스톨된 기존의 레시피를 직접 변경하도록 해도 좋다.
또한 전술한 각종의 실시 형태는 적절히 조합하여 이용할 수 있다. 또한 이때의 처리 조건은 예컨대 전술한 실시 형태와 마찬가지인 처리 조건으로 할 수 있다.
[실시예]
이하 전술한 실시 형태에서 얻을 수 있는 효과를 뒷받침하는 실험 결과에 대해서 설명한다.
(파티클 수에 관한 평가)
제1 평가로서 도 1에 도시하는 기판 처리 장치를 이용하여 도 4에 도시하는 성막 시퀀스에 의해 복수 매의 웨이퍼 상에 800Å의 막 두께의 SiO막을 형성하는 처리를 복수 회 수행하였다. 원료 가스로서 HCDS가스를 반응 가스로서 O2가스 및 H2가스를 이용하였다. 성막 처리의 처리 조건은 전술한 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건으로 하였다. 성막 처리를 실시할 때는 전술한 실시 형태와 같은 처리 순서로 개구부 퍼지 처리를 실시하였다. 개구부 퍼지 처리의 처리 조건은 전술한 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건으로 하였다. 그리고 성막 처리를 수행할 때마다 성막 처리 후의 웨이퍼 상에 부착된 이물(지름 0.08μm 이상)의 수를 측정하였다.
제2 평가로서 도 1에 도시하는 기판 처리 장치를 이용하여 제1 평가와 마찬가지인 처리 순서 및 처리 조건에 의해 복수 매의 웨이퍼 상에 800Å의 막 두께의 SiO막을 형성하는 처리를 복수 회 수행하였다. 성막 처리를 실시할 때는 전술한 개구부 퍼지 처리를 불실시로 하였다. 즉 웨이퍼에 대하여 HCDS가스를 공급하는 스텝에서 또한 웨이퍼에 대하여 O2가스 및 H2가스를 공급하는 스텝에서도 개구부의 내벽에 대한 N2가스의 공급을 불실시로 하였다. 그리고 성막 처리를 수행할 때마다 성막 처리 후의 웨이퍼 상에 부착된 이물(지름0 .08μm 이상)의 수를 측정하였다.
도 6은 파티클 수의 평가 결과를 설명하는 도면이다. 도 6의 횡축은 성막 처리의 실시 횟수를, 종축은 웨이퍼 상에서 검출된 이물의 개수를 표시한다. 도 6에 의하면 개구부 퍼지 처리를 불실시로 한 제2 평가(△표시)에서는 성막 처리를 반복하는 것에 의해 웨이퍼에 부착되는 파티클의 개수가 증가한다는 것을 알 수 있다. 이것에 대하여 개구부 퍼지 처리를 실시한 제1 평가(○표시)에서는 성막 처리를 반복해도 웨이퍼에 대한 파티클의 부착을 억제할 수 있다는 것을 알 수 있다. 즉 처리 용기 내에서의 파티클의 발생을 억제할 수 있다는 것을 알 수 있다.
(면내 막 두께 균일성 등에 관한 평가)
도 1에 도시하는 기판 처리 장치를 이용하여 도 4에 도시하는 성막 시퀀스에 의해 복수 매 웨이퍼 상에 SiO막을 형성하고 샘플 1 내지 3을 제작하였다. 샘플들에서 원료 가스로서 HCDS가스를 반응 가스로서 O2가스 및 H2가스를 이용하였다. 성막 처리의 처리 조건은 전술한 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건으로 하였다. 샘플들을 제작할 때에 전술한 실시 형태와 마찬가지인 처리 순서로 개구부 퍼지 처리를 실시하였다. 불활성 가스로서 N2가스를 이용하였다. 샘플 1 내지 3을 제작할 때에서의 개구부 퍼지 처리의 처리 조건으로서는 제1 유량을 각각 0.5slm, 1slm 및 2slm으로 하고 제2 유량을 각각 0slm(N2가스의 공급을 불실시)으로 하였다.
그리고 샘플 1 내지 3에서의 SiO막의 평균 막 두께 및 웨이퍼의 면내 막 두께 균일성(이하 WiW라고도 한다)을 평가하였다. WiW(±%)라는 {(웨이퍼의 면내에서의 막 두께 최대값-웨이퍼의 면내에서의 막 두께 최소값)/(2×웨이퍼의 면내에서의 막 두께 평균값)}×100으로 정의되는 값이며, 그 값이 작을수록 웨이퍼의 면내에서의 막 두께가 균일한 것을 나타낸다. 이 평가에서는 SiO막의 막 두께를 웨이퍼의 면내의 49개소(箇所)에서 측정하고 그 측정값을 바탕으로 평균 막 두께와 WiW를 산출하였다.
도 7a 내지 도 7c에 샘플 1 내지 3에서의 SiO막의 막 두께 맵, 평균 막 두께(Å) 및 WiW(±%)의 평가 결과를 각각 도시한다. 도면 중에서의 「TOP」이라는 보트의 상부에 배치된 웨이퍼에서의 측정 결과를, 「CEN」이라는 보트의 중앙부에 배치된 웨이퍼에서의 측정 결과를, 「BTM」이라는 보트의 하부에 배치된 웨이퍼에서의 측정 결과를 각각 나타낸다. 이 도면들에 의하면 어느 샘플 1 내지 3에서도 평균 막 두께(Å)는 같은 정도이며 WiW(±%)는 양호하다는 것을 알 수 있다. 즉 제1 유량을 0.5 내지 2slm의 범위 내의 유량에 설정하면, 성막 레이트의 저하를 막을 수 있고 또한 면내 막 두께 균일성의 악화를 회피하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.
<본 발명의 바람직한 형태>
이하 본 발명이 바람직한 형태에 대해서 부기(附記)한다.
(부기1)
본 발명의 일 형태에 의하면,
처리 용기 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정; 및
상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대하여 반응 가스를 공급하는 공정;
을 포함하고,
상기 원료 가스를 공급하는 공정에서는 제1 유량으로 상기 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 (직접) 불활성 가스를 공급하고, 상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량으로 상기 처리 용기의 상기 개구부의 내벽에 대하여 (직접) 불활성 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법 또는 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기2)
부기1에 기재된 방법으로서 바람직하게는,
상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 개구부의 내벽에 대한 상기 불활성 가스의 공급을 정지한다. 즉 상기 제2 유량을 0으로 한다.
(부기3)
부기1 또는 부기2에 기재된 방법으로서 바람직하게는,
상기 처리 용기 내에 상기 기판을 반입하는 공정; 및
상기 처리 용기 내로부터 상기 기판을 반출하는 공정;
을 더 포함하고,
상기 기판을 반입하는 공정 및 상기 기판을 반출하는 공정 중 적어도 1개에서는 상기 제1 유량보다 큰 제3 유량으로 상기 개구부의 내벽에 대하여 불활성 가스를 공급한다.
(부기4)
부기1 내지 부기3의 중 어느 하나에 기재된 방법으로서 바람직하게는,
상기 처리 용기는 반응관과 상기 반응관을 지지하는 매니폴드에 의해 구성된다.
(부기5)
부기4에 기재된 방법으로서 바람직하게는,
상기 개구부는 상기 매니폴드에 의해 구성된다.
(부기6)
부기1 내지 부기5의 중 어느 하나에 기재된 방법으로서 바람직하게는,
상기 개구부의 내벽을 피복하도록 설치된 커버와 상기 개구부의 내벽의 간극(間隙)에 불활성 가스를 공급하는 것에 의해 상기 개구부의 내벽에 대한 불활성 가스의 공급을 수행한다. 상기 커버는 예컨대 석영에 의해 구성된다.
(부기7)
부기1 내지 부기5 중 어느 하나에 기재된 방법으로서 바람직하게는,
상기 개구부의 내벽에 대면하는 방향으로부터 상기 개구부의 내벽을 향하여 직접 불활성 가스를 공급하는 것에 의해 상기 개구부의 내벽에 대한 불활성 가스의 공급을 수행한다.
(부기8)
부기1 내지 부기7의 중 어느 하나에 기재된 방법으로서 바람직하게는,
상기 원료 가스는 소정 원소와 할로겐 원소를 포함한다. 상기 소정 원소는 실리콘이나 게르마늄 등의 반도체 원소 또는 금속 원소를 포함한다. 상기 할로겐 원소는 염소, 불소, 브롬 또는 요오드를 포함한다.
(부기9)
부기1 내지 부기8의 중 어느 하나에 기재된 방법으로서 바람직하게는,
상기 원료 가스는 할로실란을 포함한다. 상기 할로실란은 클로로실란, 플루오로실란, 브로모 실란 또는 요오드 실란을 포함한다.
(부기10)
부기1 내지 부기9 중 어느 하나에 기재된 방법으로서 바람직하게는,
상기 반응 가스는 산소 함유 가스를 포함한다.
(부기11)
부기 10에 기재된 방법으로서 바람직하게는,
상기 반응 가스는 수소 함유 가스를 포함한다.
(부기12)
부기1 내지 부기11 중 어느 하나에 기재된 방법으로서 바람직하게는,
상기 개구부(상기 매니폴드)는 금속 부재에 의해 구성된다.
(부기13)
부기1 내지 부기12 중 어느 하나에 기재된 방법으로서 바람직하게는,
상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 반응 가스를 (직접) 공급한다. 이에 의해 상기 개구부의 내벽에 상기 반응 가스를 접촉시킨다.
(부기14)
본 발명의 다른 형태에 의하면,
처리 용기 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정; 및
상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대하여 반응 가스를 공급하는 공정;
을 포함하고,
상기 원료 가스를 공급하는 공정과 상기 반응 가스를 공급하는 공정으로 상기 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 (직접) 공급하는 불활성 가스의 유량을 변화시키는 반도체 장치의 제조 방법 또는 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기15)
부기 14에 기재된 방법으로서 바람직하게는,
상기 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정에서는 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 불활성 가스를 공급하고 상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는 상기 개구부의 내벽에 대한 상기 불활성 가스의 공급을 정지한다.
(부기16)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
처리 용기 내에 기판을 반입하는 공정;
상기 처리 용기 내에 처리 가스(원료 가스 및 반응 가스)를 공급하고 상기 기판을 처리하는 공정; 및
상기 처리 용기 내로부터 상기 기판을 반출하는 공정;
을 포함하고,
상기 기판을 반입하는 공정 및 상기 기판을 반출하는 공정 중 적어도 1개에서는 상기 기판을 처리하는 공정으로 상기 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 (직접) 공급하는 불활성 가스의 공급 유량보다 큰 공급 유량으로 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 불활성 가스를 (직접) 공급하는 반도체 장치의 제조 방법 또는 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기17)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리 용기;
상기 처리 용기 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
상기 처리 용기 내의 기판에 대하여 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급계;
상기 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급계; 및
상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대하여 상기 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대하여 상기 반응 가스를 공급하는 처리를 수행시키고, 상기 원료 가스를 공급하는 처리에서는 제1 유량으로 상기 처리 용기의 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 불활성 가스를 공급하고, 상기 반응 가스를 공급하는 처리에서는 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량으로 상기 처리 용기의 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 불활성 가스를 공급하도록 상기 원료 가스 공급계, 상기 반응 가스 공급계 및 상기 불활성 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부;
를 가지는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기18)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
처리 용기 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 단계; 및
상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대하여 반응 가스를 공급하는 단계;
를 컴퓨터에 실행시키고,
상기 원료 가스를 공급하는 단계에서는 제1 유량으로 상기 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 불활성 가스를 공급하고, 상기 반응 가스를 공급하는 단계에서는 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량으로 상기 처리 용기의 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 불활성 가스를 공급하는 프로그램 또는 상기 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
200: 웨이퍼(기판) 201: 처리실
203: 반응관 206: 히터
209: 매니폴드 232a 내지 232f: 가스 공급관
249a, 249b, 249e, 249f: 노즐 121: 컨트롤러

Claims (18)

  1. 처리 용기 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정; 및
    상기 기판에 대하여 반응 가스를 공급하는 공정;
    을 포함하고,
    상기 처리 용기의 개구부(開口部)에는 내부에 환 형상(環狀) 공간을 포함하며 상기 개구부의 내벽과 동심원 형상으로 형성된 환 형상 부재가 설치되고,
    상기 원료 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 개구부의 내벽과 대향하는 상기 환 형상 부재의 외주면에 개설(開設)되고 상기 원료 가스를 공급하는 공급공 및 상기 반응 가스를 공급하는 공급공 중의 어느 하나와도 다른 불활성 가스 공급공을 개재하여, 제1 유량으로 상기 처리 용기의 개구부(開口部)의 내벽에 대하여 상기 환 형상 공간 내에 공급된 불활성 가스를 공급하고, 상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는 상기 불활성 가스 공급공을 개재하여, 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량으로 상기 처리 용기의 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 환 형상 공간 내에 공급된 상기 불활성 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는 상기 불활성 가스 공급공을 개재한 상기 개구부의 내벽에 대한 상기 불활성 가스의 공급을 정지하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 처리 용기 내에 상기 기판을 반입하는 공정; 및
    상기 처리 용기 내로부터 상기 기판을 반출하는 공정;
    을 더 포함하고,
    상기 기판을 반입하는 공정 및 상기 기판을 반출하는 공정 중 적어도 1개에서는 상기 제1 유량보다 큰 제3 유량으로 상기 불활성 가스 공급공을 개재하여 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 불활성 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 처리 용기는 반응관과 상기 반응관을 지지하는 매니폴드에 의해 구성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 매니폴드에 의해 구성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 개구부의 내벽에 대면하는 방향에서 상기 환 형상 부재의 외주면에 복수 개설된 상기 불활성 가스 공급공을 개재하여 상기 개구부의 내벽을 향하여 직접 상기 불활성 가스를 분출시키도록 공급하는 것에 의해 상기 개구부의 내벽에 대한 상기 불활성 가스의 공급을 수행하는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 환 형상 부재의 외주면에 복수 개설된 상기 불활성 가스 공급공은 상기 개구부의 내벽의 내주 방향을 따라 등간격으로 설치되는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스는 소정 원소와 할로겐 원소를 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 소정 원소는 실리콘이나 게르마늄 등의 반도체 원소 또는 금속 원소를 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 반응 가스는 산소 함유 가스를 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 반응 가스는 수소 함유 가스를 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는 금속 부재에 의해 구성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 반응 가스를 공급하는 공정에서는, 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 반응 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    처리 용기 내에 기판을 반입하는 공정;
    상기 처리 용기 내에 상기 원료 가스 및 상기 반응 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하고 상기 기판을 처리하는 공정; 및
    상기 처리 용기 내로부터 상기 기판을 반출하는 공정
    을 더 포함하고,
    상기 기판을 반입하는 공정 및 상기 기판을 반출하는 공정 중 적어도 1개에서는 상기 기판을 처리하는 공정에서 상기 불활성 가스 공급공을 개재하여 상기 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 직접 공급하는 상기 불활성 가스의 공급 유량보다 큰 공급 유량으로 상기 불활성 가스 공급공을 개재하여 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 불활성 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 기판을 수용하는 처리 용기;
    상기 처리 용기 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
    상기 처리 용기 내의 기판에 대하여 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급계;
    상기 처리 용기의 개구부에 설치되고 내부에 환 형상 공간을 포함하는 상기 개구부의 내벽과 동심원 형상으로 형성된 환 형상 부재와, 상기 개구부의 내벽과 대향하는 상기 환 형상 부재의 외주면에 개설되고 상기 원료 가스를 공급하는 공급공 및 상기 반응 가스를 공급하는 공급공 중의 어느 하나와도 다른 불활성 가스 공급공을 구비하고, 상기 불활성 가스 공급공을 개재하여 상기 환 형상 공간 내에 공급된 불활성 가스를 상기 개구부의 내벽에 대하여 공급하는 불활성 가스 공급계; 및
    상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대하여 상기 원료 가스를 공급하는 처리와 상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대하여 상기 반응 가스를 공급하는 처리를 수행시키고, 상기 원료 가스를 공급하는 처리에서는 상기 불활성 가스 공급공을 개재하여 제1 유량으로 상기 처리 용기의 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 불활성 가스를 공급하고, 상기 반응 가스를 공급하는 처리에서는 상기 불활성 가스 공급공을 개재하여 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량으로 상기 처리 용기의 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 불활성 가스를 공급하도록 상기 원료 가스 공급계, 상기 반응 가스 공급계 및 상기 불활성 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  16. 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 소정의 단계를 실행시키는 기록 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 기판 처리 장치의 처리 용기의 개구부에는 내부에 환 형상 공간을 포함하는 상기 개구부의 내벽과 동심원 형상으로 형성된 환 형상 부재가 설치되고,
    상기 소정의 단계는,
    상기 처리 용기 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하고, 상기 개구부의 내벽과 대향하는 상기 환 형상 부재의 외주면에 개설되고 상기 원료 가스를 공급하는 공급공 및 반응 가스를 공급하는 공급공 중의 어느 하나와도 다른 불활성 가스 공급공을 개재하여 제1 유량으로 상기 처리 용기의 개구부의 내벽에 대하여 상기 환 형상 공간 내에 공급된 불활성 가스를 공급하는 단계; 및
    상기 처리 용기 내의 상기 기판에 대하여 상기 반응 가스를 공급하고, 상기 불활성 가스 공급공을 개재하여 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량으로 상기 처리 용기의 상기 개구부의 내벽에 대하여 상기 불활성 가스를 공급하는 단계;
    를 포함하는 것인 기록 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 불활성 가스 공급공으로부터 상기 개구부의 내벽을 향하여 수평 방향으로 상기 불활성 가스를 분출시키도록 공급하는 것에 의해 상기 개구부의 내벽에 대한 상기 불활성 가스의 공급을 수행하는 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 불활성 가스 공급공으로부터 상기 개구부의 내벽을 향하여 대각선 상 방향으로 상기 불활성 가스를 분출시키도록 공급하는 것에 의해 상기 개구부의 내벽에 대한 상기 불활성 가스의 공급을 수행하는 반도체 장치의 제조 방법.
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