KR102331046B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 기록 매체 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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

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코스케 타카기
아츠시 히라노
류이치 나카가와
노리유키 이소베
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

복수의 기판에 대하여, 원료 가스와 반응 가스를 교호적으로 공급하여 기판 상에 막을 형성하는 경우에 가스의 분해에 의해 원료 가스를 공급하는 노즐의 내벽에 퇴적물이 부착되는 것을 억제한다.
복수의 기판의 적재 영역에 대응하는 위치에 개구되는 복수의 가스 공급공을 포함하는 원료 가스 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정과, 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 공정을 교호적으로 1회씩 수행하는 것을 1사이클로 하여 1 또는 복수 회 수행하고, 다음의(1) 내지 (4)의 조건을 만족시켜서 복수의 기판 상에 막을 형성하는 기술이 제공된다.
(1) 각 사이클의 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스의 공급 시간: 20초 이하
(2) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스 노즐 내의 상기 원료 가스의 압력: 50Pa 이하
(3) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 처리실 내의 온도: 500℃ 이하
(4) 상기 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수: 100회 이하

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기록 매체 및 기판 처리 장치{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, NON-TRANSITORY COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시(開示)는 반도체 장치의 제조 방법, 기록 매체 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 처리실 내에 수용된 기판 상에 막을 형성하는 성막 처리가 수행되는 경우가 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).
1. 일본 특개 2014-67877호 공보
길이가 긴 노즐로부터 원료 가스 등을 공급하는 종형(縱型) 장치를 이용하여 복수의 기판이 적재된 처리실 내에 노즐로부터 가스를 공급하여 성막 처리를 수행할 때, 성막에 사용하는 가스가 노즐 내에서 열분해하여 노즐 내벽에 퇴적물이 부착되는 경우가 있다. 이 경우, 노즐의 클리닝이나 교환 등의 메인터넌스가 필요해진다. 또한 노즐 내에 부착된 퇴적물이 성막 처리 중에 벗겨지면 파티클이 되어[즉 발진(發塵)하여] 처리실 내에 수용된 기판 상에 확산되어 막 중에 불순물로서 취입(取入)되는 경우가 있다.
본 개시의 목적은 복수의 기판에 대하여 원료 가스와 반응 가스를 교호(交互)적으로 공급하여 기판 상에 막을 형성하는 경우에 가스의 분해에 의해 원료 가스를 공급하는 노즐의 내벽에 퇴적물이 부착되는 것을 억제하는 기술을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단은 다음과 같다. 본 개시의 일 형태에 따르면, 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 처리실 내를 가열하면서, 상기 처리실에 상기 복수의 기판의 적재 방향으로 연재되는 노즐로서 상기 복수의 기판의 적재 영역에 대응하는 위치에 개구(開口)되는 복수의 가스 공급공을 포함하는 원료 가스 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정; 및 상기 처리실에 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 공정을 포함하고, 상기 원료 가스 공급 공정과 상기 반응 가스 공급 공정을 교호적으로 1회씩 수행하는 것을 1사이클로 하여 1회 또는 복수 회 수행하고, 다음 (1) 내지 (4)의 조건을 만족시켜서 상기 복수의 기판 상에 막을 형성하는 기술이 제공된다.
(1) 각 사이클의 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스의 공급 시간: 20초 이하
(2) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스 노즐 내의 상기 원료 가스의 압력: 50Pa 이하
(3) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 처리실 내의 온도: 500℃ 이하
(4) 상기 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수: 100회 이하
본 개시에 따르면, 복수의 기판에 대하여 원료 가스와 반응 가스를 교호적으로 공급하여 기판 상에 막을 형성하는 경우에 가스의 분해에 의해 원료 가스를 공급하는 노즐의 내벽에 퇴적물이 부착되는 것을 억제하는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면(縱斷面)으로 도시하는 도면.
도 2는 본 개시의 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 도 1의 A-A선 단면으로 도시하는 도면.
도 3은 본 개시의 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 도시하는 블록도.
도 4는 본 개시의 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면으로 도시하는 도면.
도 5는 본 개시의 제3 실시 형태에서의 성막 시퀀스를 도시하는 도면.
도 6은 본 개시의 제4 실시 형태에서의 성막 시퀀스를 도시하는 도면.
도 7은 원료 가스 공급 공정에서의 원료 가스의 공급 시간 및 희석용 불활성 가스의 유량과, 원료 가스 노즐 내벽의 부착물에 의한 흑색화(黑色化)의 관계를 도시하는 도면.
도 8은 원료 가스 공급 공정에서의 원료 가스의 공급 시간, 연속 사이클 수 및 연속해서 수행하는 기판 처리의 횟수와, 원료 가스 노즐 내벽의 부착물에 의한 흑색화의 관계를 도시하는 도면.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한 본 명세서에서 「내지」를 이용하여 나타내어지는 수치 범위는 「내지」의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다. 예컨대 10sccm 내지 500sccm이란 10sccm 이상 500sccm 이하를 의미한다. 유량뿐만 아니라, 압력, 시간, 온도 등 본 명세서에 기재되는 모든 수치 범위에 대해서 마찬가지이다. 또한 본 명세서의 「공정」이라는 용어는 독립된 공정뿐만 아니라, 다른 공정과 명확히 구별하지 못하는 경우에도 그 공정의 원하는 목적이 달성되면 본 용어에 포함된다.
원료 가스 및 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 기판에 교호(交互)적으로 공급하여 기판 상에 막을 형성하는 경우, 복수의 기판을 기판 지지 부재에 지지해서 처리실 내에 수용하고, 기판의 적재 방향을 따라 처리실의 하부 영역으로부터 상부 영역까지 연재하고 각 기판에 대하여 가스를 분출하기 위한 복수의 가스 공급공이 개구된 롱 노즐을 구비한 기판 처리 장치를 이용하면, 복수 매의 기판을 동시에 처리할 수 있다. 하지만 성막 처리 시는 통상적으로 가스의 반응성을 높이기 위해서 처리실 내를 고온으로 하고 있으며, 이에 따라 노즐 내에서도 가스의 자기분해(自己分解)가 진행되어 노즐 내벽에 퇴적물이 부착되기 쉬워진다. 또한 노즐에 복수의 공이 개구되는 다공(多孔) 노즐의 경우, 노즐의 상류측(하부)일수록 압력이 높아지기 때문에 가스의 자기분해가 일어나기 쉬워진다. 노즐 내벽에 퇴적물이 부착되어 흑색화한 경우, 노즐의 클리닝이나 교환이 필요해진다. 또한 노즐 내벽의 퇴적물은 퇴적물이 가지는 밀착성에 따라서는 성막 사이클 중에 박리된다. 성막 처리 중에 박리되면 퇴적물은 파티클이 되어(즉 발진하여) 처리실 내에 수용된 기판 상에 공급되고, 막 중에 불순물로서 취입된다. 따라서 노즐 내벽에 부착되는 퇴적물에 대한 대책(노즐 내에서 발생하는 발진원에 대한 대책)이 필요해지는 경우가 있다.
노즐 내벽에 퇴적물이 부착되는 원인에 대해서 본 발명자들은 예의 연구하여, 각 사이클의 원료 가스 공급 공정에서의 원료 가스의 공급 시간, 원료 가스 공급 공정에서의 원료 가스 노즐 내의 원료 가스의 압력, 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수 및 처리실 내의 온도가 원료 가스의 분해, 노즐 내벽으로의 부착에 크게 영향을 미치고 있음을 발견했다. 그리고 노즐 내벽에 원료 가스의 자기분해에 기인하는 퇴적물이 부착되기 어려운 조건에 대해 실험, 고찰을 거듭하여 본 개시의 완성에 이르렀다.
[기판 처리 장치의 구성]
본 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법의 실시에 이용할 수 있는 기판 처리 장치의 일례에 대해서 설명한다. 다음의 설명에서는 도 1 내지 도 3을 참조하면서 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례에 대해서 설명한다. 또한 본 명세서에서 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우는 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 단어를 사용한 경우는 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층을 형성한다」라고 기재했을 경우는 웨이퍼 그 자체의 표면상에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되는 층 등의 상에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 사용한 경우도 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우와 같은 의미다.
<제1 실시 형태>
도 1에 도시하는 기판 처리 장치(10)는 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정에서 사용할 수 있는 장치의 구성의 일례다. 기판 처리 장치(10)는 웨이퍼(200)를 수용하는 처리실(201), 가열부로서 처리실(201) 내를 가열하는 히터(207), 원료 가스 공급부로서 처리실(201) 내에 원료 가스를 공급하는 가스 공급관(310), 노즐(410) 및 가스 공급공(410a), 반응 가스 공급부로서 처리실(201) 내에 반응 가스를 공급하는 가스 공급관(320), 노즐(420) 및 가스 공급공(420a), 히터(207)에 의한 가열 온도, 각 가스 공급공(410a, 420a)으로부터 공급되는 가스종, 가스 공급량(가스 유속), 가스 공급 시간, 1뱃치(batch) 처리에서 웨이퍼(200) 상에 막을 형성하기 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수(연속 사이클 수), 연속해서 기판을 처리하는 횟수(연속 기판 처리 횟수) 등을 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 제어부로서의 컨트롤러(121) 등을 구비한다.
도 1에 도시하는 바와 같이 처리로(202)는 가열부(온도 조정부)로서의 히터(207)를 포함한다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보지판(保持板)으로서의 히터 베이스(미도시)에 지지되는 것에 의해 수직으로 설치된다. 히터(207)는 후술하는 처리실(201) 내를 소정 온도로 가열한다. 히터(207)는 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 재료에 의해 구성되고, 상단이 폐색(閉塞)되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성된다. 반응관(203)의 하방(下方)에는 반응관(203)과 동심원 형상으로, 매니폴드(인렛 플랜지)(209)가 배설된다. 매니폴드(209)는 예컨대 스텐레스(SUS) 등의 금속에 의해 구성되고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성된다. 매니폴드(209)의 상단부는 반응관(203)의 하단부에 계합(係合)되고, 반응관(203)을 지지하도록 구성된다. 매니폴드(209)와 반응관(203) 사이에는 씰 부재로서의 O링(220a)이 설치된다. 매니폴드(209)가 히터 베이스에 의해 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 방향에 다단으로 적재한 상태로 수용 가능하도록 구성된다.
처리실(201) 내에는 노즐(410, 420)이 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치된다. 노즐(410, 420)에는 가스 공급 라인으로서의 가스 공급관(310, 320)이 각각 접속된다. 노즐 등의 개수는 필요에 따라서 적절히 변경된다.
가스 공급관(310, 320)에는 상류 방향부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(312, 322) 및 개폐 밸브인 밸브(314, 324)가 각각 설치된다. 또한 가스 공급관(310, 320)의 밸브(314, 324)보다 하류측에는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(510, 520)이 각각 접속된다. 가스 공급관(510, 520)에는 상류 방향부터 순서대로 MFC(512, 522) 및 밸브(514, 524)가 각각 설치된다.
가스 공급관(310, 320)의 선단부(先端部)에는 노즐(410, 420)이 각각 접속된다. 또한 편의상 도 1에는 1개의 노즐(410)을 도시하지만, 실제로는 도 2에 도시하는 바와 같이 2개의 노즐(410, 420)이 설치된다. 노즐(410, 420)은 L자형의 노즐로서 구성되고, 그 수평부는 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치된다. 노즐(410, 420)의 수평부는 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에서의 평면시에서 원환 형상의 공간에 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향하여 상승하여 연재하도록 각각 설치된다.
노즐(410, 420)은 처리실(201)의 하부 영역으로부터 처리실(201)의 상부 영역까지 연재하도록 설치되고, 웨이퍼(200)와 대향하는 위치에 각각 복수의 가스 공급공[원료 가스 공급공(410a), 반응 가스 공급공(420a)]이 설치된다. 도 2에 도시하는 바와 같이 가스 공급공(410a, 420a)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되고, 보트(217)에 적재된 상태에서 처리실(201) 내에 수용된 웨이퍼(200)를 향하여 가스를 공급하는 것이 가능하도록 이루어진다.
가스 공급공(410a, 420a)은 각각이 동일한 개구 면적을 가지고, 또한 같은 개구 피치로 설치된다. 단, 가스 공급공(420a)은 전술한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 노즐(420)의 하부(상류측)로부터 상부(하류측)를 향하여 개구 면적을 서서히 크게 해도 좋다. 이에 의해 가스 공급공(420a)으로부터 공급되는 가스의 유량을 보다 균일화하는 것이 가능해진다.
이와 같이 본 실시 형태에서는 반응관(203)의 측벽의 내벽과 반응관(203) 내에 배열된 복수 매의 웨이퍼(200)의 단부(주연부)로 정의되는 평면시에서 원환 형상[圓環狀]의 세로로 긴 공간 내, 즉 원통 형상의 공간 내에 배치한 노즐(410, 420)을 경유해서 가스가 반송된다. 그리고 노즐(410, 420)에 각각 개구된 가스 공급공(410a, 420a)로부터 웨이퍼(200)의 근방에서 반응관(203) 내에 가스를 분출시킨다. 그리고 반응관(203) 내에서의 가스의 주된 흐름을 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉 수평 방향으로 한다.
이러한 구성으로 하는 것에 의해 각 웨이퍼(200)에 거의 균일하게 가스를 공급할 수 있고, 각 웨이퍼(200)에 형성되는 막의 막 두께의 면간(面間) 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
가스 공급관(310)으로부터는 처리 가스로서 금속 원소를 포함하는 원료 가스(금속 함유 가스, 원료 가스)가 MFC(312), 밸브(314), 노즐(410), 가스 공급공(410a)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 원료 가스로서는 예컨대 금속 원소인 알루미늄(Al)을 포함하는 금속 함유 가스인 알루미늄 함유 원료(Al 함유 원료 가스, Al 함유 가스)로서의 트리메틸알루미늄[Al(CH3)3, 약칭: TMA]이 이용된다. TMA는 유기계 원료이며, 알루미늄에 리간드로서 알킬기(基)가 결합된 알킬알루미늄이다. 본 명세서에서 노즐(410)을 「원료 가스 노즐」이라고 부르는 경우가 있다.
원료 가스란 기체 상태의 원료, 예컨대 상온 상압 하에서 기체 상태인 기체 원료나, 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 기화하는 것에 의해 얻어지는 가스 등을 말한다. 본 명세서에서 「원료」라는 단어를 사용한 경우는 「액체 상태인 원료」를 의미하는 경우, 「기체 상태인 원료(원료 가스)」를 의미하는 경우, 또는 그것들의 양방(兩方)을 의미하는 경우가 있다.
가스 공급관(310)으로부터 소정 온도에서 자기분해하는 원료 가스를 공급하는 경우, 주로 가스 공급관(310), MFC(312), 밸브(314)에 의해 원료 가스 공급부가 구성된다. 노즐(410)을 원료 가스 공급부에 포함시켜서 생각해도 좋다.
가스 공급관(320)으로부터는 처리 가스로서 반응 가스가 MFC(322), 밸브(324), 노즐(420), 가스 공급공(420a)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 반응 가스, 즉 원료 가스와는 화학 구조(분자 구조)가 다른 것인 반응 가스로서는, 산소(O)를 포함하고 Al과 반응하는 반응 가스(리액턴트)로서의 산소 함유 가스(산화 가스, 산화제)를 이용할 수 있다. 산소 함유 가스로서는 예컨대 오존(O3) 가스를 이용할 수 있다.
가스 공급관(320)으로부터 반응 가스(리액턴트)를 공급하는 경우, 주로 가스 공급관(320), MFC(322), 밸브(324)에 의해 반응 가스 공급부(리액턴트 공급부)가 구성된다. 노즐(420)을 반응 가스 공급부에 포함시켜서 생각해도 좋다. 본 명세서에서는 노즐(420)을 「반응 가스 노즐」이라고 부르는 경우가 있다.
또한 가스 공급관(510, 520)으로부터는 불활성 가스로서 예컨대 N2 가스가 각각 MFC(512, 522), 밸브(514, 524), 가스 공급관(310, 320), 노즐(410, 420)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급할 수 있도록 구성된다.
주로 가스 공급관(510, 520), MFC(512, 522), 밸브(514, 524)에 의해 불활성 가스 공급부가 구성된다.
원료 가스 공급부, 반응 가스 공급부를 합쳐서 가스 공급부라고도 부르는 수 있다. 불활성 가스 공급부를 가스 공급부에 포함시켜서 생각해도 좋다.
반응관(203)에는 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기 유로로서의 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(243)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속된다. APC 밸브(243)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 구성된다. 주로 배기관(231), APC 밸브(243), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 배기관(231)은 반응관(203)에 설치하는 경우에 한정되지 않고, 도 1에 도시되게 노즐(410, 420)과 마찬가지로 매니폴드(209)에 설치해도 좋다.
매니폴드(209)의 하방에는 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구(爐口) 개체(蓋體)로서의 씰 캡(219)이 설치된다. 씰 캡(219)은 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 당접되도록 구성된다. 씰 캡(219)은 예컨대 SUS 등의 금속에 의해 구성되고, 원반 형상으로 형성된다. 씰 캡(219)의 상면에는 매니폴드(209)의 하단과 당접(當接)하는 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 방향에 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. 보트 엘리베이터(115)는 보트(217), 즉 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성된다. 또한 매니폴드(209)의 하방에는 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)을 강하시키는 동안에 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(回動) 동작 등]은 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 제어된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는 복수 매, 예컨대 25매 내지 200매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로, 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향에 정렬시켜서 다단으로 지지하도록, 즉 간격을 두고 배열시키도록 구성된다. 보트(217)는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성된다. 보트(217)의 하부에는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되는 미도시의 단열판이 다단으로 지지된다. 이 구성에 의해 히터(207)로부터의 열이 씰 캡(219)측에 전달되기 어렵도록 이루어진다. 단, 본 실시 형태는 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 보트(217)의 하부에 단열판을 설치하지 않고, 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되는 통 형상의 부재로서 구성된 단열통(218)을 설치해도 좋다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 반응관(203) 내에는 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 된다. 온도 센서(263)는 노즐(410, 420)과 마찬가지로 L자형으로 구성되고, 반응관(203)의 내벽을 따라 설치된다.
도 3에 도시하는 바와 같이 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는 CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는 내부 버스를 개재하여 CPU(121a)과 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 공정(스텝)을 컨트롤러(121)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 사용한 경우는 프로세스 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 프로세스 레시피 단체와 제어 프로그램 단체의 조합을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은 CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(121d)는 전술한 MFC(512, 522, 312, 322), 밸브(514, 524, 314, 324), 압력 센서(245), APC 밸브(243), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 히터(207), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 셔터 개폐 기구(115s) 등에 접속된다.
CPU(121a)은 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하도록 구성된다. CPU(121a)은 판독한 레시피의 내용을 따르도록 MFC(312, 322, 512, 522)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(314, 324, 514, 524)의 개폐 동작, APC 밸브(243)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(243)에 의한 압력 조정 동작, 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[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리](123)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 부른다. 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그것들의 양방을 포함하는 경우가 있다. 또한 컴퓨터로의 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(123)를 이용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.
[기판 처리 공정(성막 공정)]
다음으로 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 웨이퍼(200) 상에 막을 형성하는 공정의 일 예에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서 기판 처리 장치를 구성하는 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
예컨대 본 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 의해 웨이퍼(200) 상에 막을 형성하기 위한 각 공정(순서)을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램을 준비하고, 피처리 기판으로서의 복수의 웨이퍼(200)가 적재된 상태에서 수용된 처리실(201) 내를 히터(207)에 의해 소정 온도로 가열하면서 처리실(201)에 노즐(410)에 개구하는 복수의 가스 공급공(410a)으로부터 원료 가스로서 TMA 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정과, 노즐(420)에 개구하는 복수의 가스 공급공(420a)으로부터 반응 가스로서 O3 가스를 공급하는 반응 가스 공급 공정을 교호적으로 1회씩 수행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에, Al 및 O를 포함하는 막으로서 알루미늄산화막(AlO막)을 형성한다. 이하, 구체적으로 설명한다.
(웨이퍼 차지·보트 로드)
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(裝塡)(웨이퍼 차지)되고, 도 1에 도시하는 바와 같이 복수 매의 웨이퍼(200)가 수용된 보트(217)는 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 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·온도 조정)
처리실(201) 내, 즉 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이때 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(243)가 피드백 제어된다(압력 조정). 진공 펌프(246)는 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 상시 작동시킨 상태를 유지한다. 또한 처리실(201) 내가 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)로의 통전량이 피드백 제어된다(온도 조정). 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다. 계속해서 회전 기구(267)에 의해 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 완료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다.
(성막 스텝)
그 후, 원료 가스 공급 스텝(원료 가스를 공급하는 공정), 잔류 가스 제거 스텝(잔류 가스를 제거하는 공정), 반응 가스 공급 스텝(반응 가스를 공급하는 공정), 잔류 가스 제거 스텝(잔류 가스를 제거하는 공정)을 이 순서로 소정 횟수 수행한다.
〔원료 가스 공급 스텝〕
밸브(314)를 열고 가스 공급관(310)에 TMA 가스를 흘린다. TMA 가스는 MFC(312)에 의해 유량 조정되고, 노즐(410)에 개구하는 가스 공급공(410a)으로부터 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 즉 웨이퍼(200)는 TMA 가스에 폭로된다. 가스 공급공(410a)으로부터 공급된 TMA 가스는 처리실(201) 내를 통과하여 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한 원료 가스 공급 스텝에서는 밸브(314)를 열고 가스 공급관(310) 내에 TMA 가스(원료 가스)를 공급하고, 노즐(410)에 TMA 가스만 공급해도 좋지만, 밸브(514)도 열고 가스 공급관(310) 내에 캐리어 가스로서 N2 가스를 흘려서 TMA 가스와 N2 가스와의 혼합 가스로서 노즐(410)에 공급해도 좋다.
(1) 각 사이클의 원료 가스 공급 공정에서의 원료 가스의 공급 시간: 20초 이하
원료 가스 공급 스텝에서 노즐(410)의 가스 공급공(410a)을 통해서 TMA 가스를 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 공급할 때, 1사이클에서의 TMA 가스의 공급 시간은 20초 이하로 제한한다. 1사이클에서의 원료 가스의 공급 시간을 짧게 하는 것에 의해 노즐(410) 내에서의 원료 가스의 체류 시간이 짧아져, TMA 가스가 자기분해하는 전에 노즐(410) 외로 분출시키는 것이 가능해진다. 본 발명자들의 실험에 따르면, 각 사이클의 원료 가스 공급 스텝에서의 원료 가스 공급 시간을 20초 이내로 억제하는 것에 의해 TMA 분자의 분해 성분이 서로 결합하여 노즐(410) 내벽에 부착되는 것을 억제할 수 있다. 노즐(410) 내에서 TMA 가스가 분해하여 노즐(410)의 내벽에 부착되는 것을 억제하는 관점에서 각 사이클의 원료 가스 공급 스텝에서의 TMA 가스의 공급 시간은 20초 이하가 바람직하고, 12초 이하가 보다 바람직하다. 한편, 1사이클에서의 TMA 가스의 공급 시간을 짧게 할수록 웨이퍼(200) 상에 원하는 막 두께를 형성하기 위한 사이클 수가 증대하여 생산성의 저하로 이어진다. 그렇기 때문에 1사이클에서의 TMA 가스의 공급 시간은 2초 이상으로 하는 것이 바람직하고, 5초 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
(2) 원료 가스 공급 공정에서의 원료 가스 노즐 내의 원료 가스의 압력: 50Pa 이하
원료 가스 공급 스텝에서 노즐(410)의 가스 공급공(410a)을 통해서 TMA 가스를 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 공급할 때, 원료 가스 노즐(410) 내의 원료 가스의 압력을 50Pa 이하로 제한한다. 또한 「원료 가스 노즐(410) 내의 원료 가스의 압력」이란 원료 가스 노즐(410) 내에 원료 가스만을 공급하는 경우에는 노즐(410)의 내압(內壓)을 의미하고, 원료 가스 노즐(410) 내에 원료 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 공급하는 경우에는 원료 가스의 분압(分壓)을 의미한다. 또한 원료 가스 노즐(410) 내에 원료 가스 단독으로 공급하는 경우에도, 원료 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 공급하는 경우에도, 원료 가스 노즐 내의 원료 가스에 의한 노즐(410) 내에서의 최대 압력을 50Pa 이하로 제한한다. 예컨대 원료 노즐(410)의 가스 공급공(410a)의 크기가 모두 같고 등간격으로 설치되는 경우에는 노즐(410)의 최하부에서의 내압이 최대가 된다. 이하, 원료 가스 공급 공정에서의 원료 가스 노즐 내의 원료 가스의 압력을 「노즐(410) 내의 원료 가스압」, 「노즐(410) 내의 TMA 가스압」이라고 부르는 경우가 있다.
노즐(410) 내에서 TMA 가스가 체류하면, 시간이 경과함에 따라, TMA 분자가 분해되어(CH3이 제거되어) 노즐(410)의 내벽에 흡착하기 쉬워진다. 또한 노즐(410) 내의 TMA 가스의 분압이 높으면, 가스 공급공(410a)으로부터 방출되기 전에 TMA 분자가 분해된 성분(이하, 「TMA 성분」이라고 부르는 경우가 있다.)이 서로 결합되고, 노즐(410)의 내벽으로의 흡착이 보다 촉진된다. 하지만 TMA 가스를 공급할 때, 노즐(410) 내의 TMA 가스압을 50Pa 이하로 제한하는 것에 의해 TMA 가스의 농도가 저하되고, TMA 가스가 자기분해하여 노즐(410)의 내벽에 퇴적하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. TMA 성분끼리의 결합에 의한 노즐(410) 내벽으로의 퇴적을 억제하는 관점에서 노즐(410) 내의 TMA 가스압은 45Pa 이하로 하는 것이 바람직하고, 30Pa 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
한편, 원료 가스 공급 시에서의 노즐(410) 내의 TMA 가스압을 낮게 할수록 TMA 가스의 농도가 낮아지고, 웨이퍼(200) 상에 원하는 막 두께를 형성하기 위한 성막 시간이나 사이클 수가 증대하여 생산성의 저하로 이어진다. 실용적인 성막 속도를 얻는 관점에서 원료 가스 공급 스텝에서의 노즐(410) 내의 TMA 가스압은 10Pa 이상으로 하는 것이 바람직하고, 20Pa 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
원료 가스 공급 스텝에서의 노즐(410) 내의 TMA 가스압은 노즐(410)의 내지름, 노즐(410)의 가스 공급공(410a)의 크기 및 수 등에 따라 다르지만, 예컨대 MFC(312)에 의해 TMA 가스의 유량을 조정하는 것에 의해 제어할 수 있다. 즉 TMA 가스의 공급 유량을 많게 할수록 노즐(410) 내의 TMA 가스압은 상승하고, TMA 가스의 공급 유량을 적게 할수록 노즐(410) 내의 TMA 가스압은 저하하는 경향이 있어, 노즐(410) 내의 TMA 가스압이 50Pa 이하가 되도록 TMA 가스의 유량을 제어하면 좋다.
또한 예컨대 노즐(410)의 가장 아래로 위치하는 가스 공급공(410a)보다 하방에 감압을 위한 감압공을 설치한 노즐을 이용하여, 원료 가스 공급 시에서의 노즐(410) 내의 TMA 가스압을 50Pa 이하로 제한할 수도 있다.
또한 원료 가스 공급 스텝에서는 APC 밸브(243)를 적절히 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 예컨대 1Pa 내지 1,000Pa, 바람직하게는 1Pa 내지 100Pa, 보다 바람직하게는 10Pa 내지 50Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 1000Pa 이하로 하는 것에 의해 후술하는 잔류 가스 제거를 바람직하게 수행할 수 있고, 동시에 노즐(410) 내에서 TMA 가스가 자기분해하여 노즐(410)의 내벽에 퇴적되는 것을 한층 더 억제할 수 있다. 처리실(201) 내의 압력을 1Pa 이상으로 하는 것에 의해 웨이퍼(200) 표면에서의 TMA 가스의 반응 속도를 높일 수 있고, 실용적인 성막 속도를 얻는 것이 가능해진다.
(3) 원료 가스 공급 공정에서의 처리실 내의 온도: 500℃ 이하
히터(207)는 처리실(201) 내의 온도(처리 온도)가 500℃ 이하가 되도록 가열한다. 처리 온도를 500℃ 이하로 억제하여 성막을 수행하면 TMA 가스의 과잉 열분해가 억제되고, 분해에 의해 발생하는 TMA 성분이 노즐(410)의 내벽에 부착되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 노즐(410)의 메인터넌스 주기를 늘릴 수 있다. TMA 가스의 과잉 열분해를 억제하는 관점에서 처리 온도는 500℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한 효율적으로 박막을 형성한다는 관점으로부터 처리 온도는 200℃ 이상, 보다 바람직하게는 400℃이상으로 하는 것이 바람직하다. 처리 온도를 400℃ 이상으로 하는 것에 의해, 반응성이 높고 효율적인 박막 형성이 가능해진다.
전술한 조건 하에서 처리실(201) 내에 TMA 가스를 공급하는 것에 의해 웨이퍼(200)의 최표면(最表面) 상에 Al 함유층이 형성된다. Al 함유층은 Al 외에 C 및 H를 포함할 수 있다. Al 함유층은 웨이퍼(200)의 최표면에 TMA가 물리흡착하거나, TMA의 일부가 분해한 물질이 화학흡착하거나, TMA가 열분해하는 것에 의해Al이 퇴적하는 것 등에 의해 형성된다. 즉 Al 함유층은 TMA나 TMA의 일부가 분해한 물질의 흡착층(물리 흡착층이나 화학 흡착층)이어도 좋고, Al 퇴적층(Al층)이어도 좋다.
〔잔류 가스 제거 스텝〕
Al 함유층이 형성된 후, 밸브(314)를 닫고 TMA 가스의 공급을 정지한다. 이때 APC 밸브(243)는 연 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Al 함유층 형성에 기여한 후의 TMA 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 또한 밸브(514, 524)를 열고 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급한다. 또한 원료 공급 스텝에서 밸브(514)를 이미 열어서 N2 가스를 TMA 가스와의 혼합 가스로서 처리실(201) 내에 공급하는 경우에는 밸브(524)를 열고 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Al 함유층 형성에 기여한 후의 TMA 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 향상시킬 수 있다. 또한 밸브(514, 524)로부터의 N2 가스는 잔류 가스 제거 스텝 동안 상시 계속해서 흘려도 좋고, 단속적(펄스적)으로 공급해도 좋다.
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 스텝에서 악영향은 거의 발생하지 않는다. 처리실(201) 내에 공급하는 불활성 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예컨대 반응관(203)[처리실(201)]의 용적과 같은 정도의 양을 공급하는 것에 의해 그 후의 스텝에서 악영향이 거의 발생하지 않는 정도의 퍼지를 수행할 수 있다. 이와 같이 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않는 것에 의해 퍼지 시간을 단축하고, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한 불활성 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
〔반응 가스 공급 스텝〕
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 밸브(514, 524)를 닫는 것과 함께 밸브(324)를 열고 가스 공급관(320) 내에 반응 가스인 O3 가스를 흘린다. O3 가스는 MFC(322)에 의해 유량 조정되고, 노즐(420)의 가스 공급공(420a)으로부터 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 즉 웨이퍼(200)는 O3 가스에 폭로된다. 또한 밸브(514)는 닫지 않고 N2 가스의 유량을 MFC(512)에 의해 조정하여 가스 공급관(310) 내를 흐르는 N2 가스의 유량을 저하시켜도 좋다. N2 가스가 가스 공급관(310)을 거쳐서 노즐(410)의 가스 공급공(410a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되는 것에 의해 노즐(410) 내로의 O3 가스의 침입(역류)을 방지할 수 있다.
이때 APC 밸브(243)를 적절히 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 예컨대 1Pa 내지 1,000Pa, 바람직하게는 50Pa 내지 500Pa, 보다 바람직하게는 50Pa 내지 200Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(322)에서 제어하는 O3 가스의 공급 유량은 예컨대 5slm 내지 40slm, 바람직하게는 5slm 내지 30slm, 보다 바람직하게는 10slm 내지 20slm의 범위 내의 유량으로 한다. O3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은 예컨대 1초 내지 120초, 바람직하게는 5초 내지 90초, 보다 바람직하게는 10초 내지 60초의 범위 내로 한다.
원료 가스 공급 스텝에서 원료 가스 노즐(410)의 가스 공급공(410a)으로부터 TMA 가스를 공급하는 것에 대신하여 반응 가스 공급 스텝에서는 반응 가스 공급 노즐(420)의 가스 공급공(420a)으로부터 O3 가스를 공급하는 것 이외의 처리 조건(예컨대 처리 온도)은 전술한 원료 가스 공급 스텝과 마찬가지의 처리 조건을 채택할 수 있다.
처리실(201) 내에 공급된 O3 가스는 원료 가스 공급 스텝에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 Al 함유층의 적어도 일부와 반응한다. Al 함유층은 산화되어 금속산화층으로서 Al과 O를 포함하는 알루미늄산화층(AlO층)이 형성된다. 즉 Al 함유층은 AlO층으로 개질된다.
〔잔류 가스 제거 스텝〕
AlO층이 형성된 후, 밸브(324)를 닫고 O3 가스의 공급을 정지하는 한편, 밸브(514, 524)를 열고 노즐(410, 420)의 가스 공급공(410a, 420a)으로부터 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급한다. 이때 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 공급량은 예컨대 원료 가스 공급 스텝후의 잔류 가스 제거 스텝과 마찬가지의 공급량으로 하면 좋다. 가스 공급공(410a, 420a)으로부터 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하는 것에 의해 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 AlO층의 형성에 기여한 후의 O3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배제하지 않아도 좋은 점은 원료 가스 공급 스텝 후의 잔류 가스 제거 스텝과 마찬가지이다.
(4) 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수: 100회 이하
전술한 원료 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝, 반응 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝을 순서대로 수행하는 사이클을 연속해서 1회 이상(소정 횟수) 수행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 AlO막이 형성된다. 1뱃치 처리에서 각 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수(연속 사이클 수)는 최종적으로 형성하는 AlO막에서 필요로 되는 막 두께에 따라 적절히 선택되지만, 본 실시 형태에서는 100사이클(100회) 이하로 제한한다. 전술한 바와 같이 각 사이클의 원료 가스 공급 스텝에서의 원료 가스의 공급 시간을 20초 이하, 원료 가스 노즐(410) 내의 원료 가스압을 50Pa 이하, 처리 온도를 500℃ 이하로 제한하는 것에 의해 노즐(410)의 내벽에 TMA 성분의 부착을 억제할 수 있지만, 1뱃치 처리에서 사이클 수(연속 사이클 수)가 늘어날수록 TMA 성분이 노즐(410)의 내벽에 부착되기 쉬워진다. 본 실시 형태에서는 연속 사이클 수를 100사이클 이하로 제한하는 것에 의해 TMA 성분이 노즐(410)의 내벽에 부착되는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한 웨이퍼(200)의 표면에 형성하는 AlO막의 두께(막 두께)는 예컨대 0.1nm 내지 100nm, 바람직하게는 0.1nm 내지 10nm, 보다 바람직하게는 1nm 내지 5nm이다.
(애프터 퍼지·대기압 복귀)
성막 스텝(1뱃치 처리에서의 최후의 반응 가스 공급 스텝)이 종료되면, 밸브(514, 524)를 열고 가스 공급관(310, 320)의 각각으로부터 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기관(231)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 N2 가스로 치환되고(N2 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력은 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드·웨이퍼 디스차지)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)이 하강되어 매니폴드(209)의 하단이 개구되는 것과 함께, 처리 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부에 반출(보트 언로드)된다. 보트 언로드 후는 셔터(219s)가 이동되고, 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(220c)을 개재하여 셔터(219s)에 의해 밀봉된다(셔터 클로즈). 처리 완료된 웨이퍼(200)는 반응관(203)의 외부에 반출된 후, 보트(217)로부터 취출(取出)된다(웨이퍼 디스차지).
(연속 기판 처리 횟수: 4회 이하)
본 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법에서는 전술한 바와 같이, (1) 각 사이클의 원료 가스 공급 스텝에서의 원료 가스의 공급 시간을 20초 이하, (2) 원료 가스 노즐(410) 내의 원료 가스압을 50Pa 이하, (3) 처리 온도를 500℃ 이하 및 (4) 연속 사이클 수를 100회 이하로 제한하는 것에 의해 TMA 가스의 분해에 의해 발생하는 TMA 성분이 노즐(410)의 내벽에 부착되는 것이 억제된다. 그 결과, 노즐(410) 내의 퇴적물이 파티클이 되어(즉 발진하여) 처리실(201) 내에 수용된 웨이퍼(200) 상에 부착되고, 막 중에 불순물로서 취입되는 것을 억제할 수 있고, 또한 노즐(410)의 메인터넌스 주기를 늘릴 수 있다.
전술한 조건 (1) 내지 (4)를 만족시켜 성막 처리한 후, 처리 완료된 웨이퍼(200)를 적재한 보트(217)를 반응관(203)의 외부에 반출하고, 다음으로 처리하는 웨이퍼(200)를 적재한 보트를 처리실(201)에 반입해서 계속해서 기판 처리를 수행할 수 있지만, 기판 처리를 연속해서 반복 수행하면 TMA 가스의 자기분해에 의한 노즐(410) 내벽에 부착되기 쉬워진다. 그렇기 때문에 연속해서 기판[웨이퍼(200)]을 처리하는 횟수(연속 기판 처리 횟수)를 4회 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 연속 기판 처리 횟수를 4회 이하로 제한하는 것에 의해 노즐(410)의 메인터넌스 주기를 한층 더 늘릴 수 있다.
<제2 실시 형태>
도 4는 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도로 도시한다. 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(20)는 반응 가스를 공급하는 노즐(420)에 통하는 가스 공급관(320)과는 별도로 반응 가스를 공급하는 가스 공급관(610)이 원료 가스를 공급하는 가스 공급관(310)에 접속한다.
가스 공급관(610)에는 가스 공급관(310)과의 접속부(합류부)보다 상류측에 상류 방향부터 순서대로 MFC(612) 및 밸브(614)가 설치된다. 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(20)는 도 1에 도시하는 기판 처리 장치(10)에서 가스 공급관(310)을 통해서 불활성 가스를 공급하는 가스 공급 라인으로서의 가스 공급관(510), MFC(512), 밸브(514)에 대신하여, 가스 공급관(310)을 통해서 반응 가스를 공급하는 가스 공급 라인으로서의 가스 공급관(610), MFC(612), 밸브(614)를 구비하는 것 외에는 도 1에 도시하는 기판 처리 장치(10)와 마찬가지의 구성을 포함한다.
이러한 구성을 포함하는 기판 처리 장치(20)를 이용하여 본 실시 형태에 반도체 장치의 제조 방법을 실시하는 경우, 원료 가스 공급 스텝 후, 반응 가스 공급 스텝 전에 원료 가스 노즐(410) 내에 O3 가스를 공급하여 원료 가스 노즐(410)의 내벽을 프리코팅 할 수 있다. 원료 가스 공급 스텝에서 밸브(314)를 열고 가스 공급관(310)에 TMA 가스를 흘리고, 노즐(410)의 가스 공급공(410a)을 통해서 처리실(201) 내에 TMA 가스를 공급한다. 이때 O3 가스를 공급하기 위한 밸브(614)는 닫은 상태로 한다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, (1) 각 사이클의 원료 가스 공급 스텝에서의 원료 가스의 공급 시간을 20초 이하, (2) 원료 가스 노즐(410) 내의 원료압을 50Pa 이하, (3) 처리 온도를 500℃ 이하 및 (4) 연속 사이클 수를 100회 이하로 제한한다.
그리고 원료 가스 공급 스텝을 정지할 때, 밸브(314)를 닫고 노즐(410)로의 TMA 가스의 공급을 정지한 후, 밸브(614)을 열어 가스 공급관(310)에 O3 가스를 흘리고, 노즐(410)에 공급하는 O3 가스의 유량을 MFC(612)에 의해 조정한다. 여기서 노즐(410)에 공급하는 O3 가스의 유량은 예컨대 5slm 내지 30slm의 범위 내로 한다. 이에 의해 노즐(410) 내에 O3 가스가 공급되고, 노즐(410) 내에 잔류하는 TMA 가스와 반응하여 노즐(410)의 내벽이 AlO막으로 프리코팅 된다. 이렇게 가스 공급관(420)과는 별도로 설치한 가스 공급관(610)을 통해서 노즐(410) 내에 O3 가스를 공급하고, 노즐(410)의 내벽을 AlO막으로 프리코팅 하는 것에 의해 노즐(410)의 내벽에 TMA 성분이 부착되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
제2 실시 형태에서의 원료 가스 공급 스텝후의 잔류 가스 제거 스텝, 반응 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝은 제1 실시 형태와 마찬가지의 조건을 채택할 수 있다.
<제3 실시 형태>
도 5은 제3 실시 형태에서의 성막 시퀀스를 도시한다. 제3 실시 형태는 도 1에 도시하는 구성을 포함하는 기판 처리 장치(10)를 이용해서 실시할 수 있다. 제3 실시 형태에서는 원료 가스 공급 스텝 및 잔류 가스 제거 스텝을, 제1 실시 형태에서의 원료 가스 공급 스텝 및 잔류 가스 제거 스텝과 각각 마찬가지로 수행한다. 즉 원료 가스 공급 스텝 후의 잔류 가스 제거 스텝에서는 제1 실시 형태와 마찬가지로 밸브(514, 524)를 열고 가스 공급관(310, 320) 및 노즐(410, 420)을 통해서 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급한다. 그리고 잔류 가스 제거 스텝으로부터 반응 가스 공급 스텝으로 이행할 때, 밸브(524)를 닫고 노즐(420)로부터의 N2 가스의 공급은 정지하지만 밸브(514)는 닫지 않고 N2 가스의 공급을 계속한다. 그리고 반응 가스 공급 스텝에서는 N2 가스의 유량을 MFC(512)에 의해 조정하여 도 5에 도시하는 바와 같이 가스 공급관(310) 내를 흐르는 N2 가스의 유량을 저하시킨다. 한편, 노즐(420)의 가스 공급공(420a)으로부터는 O3 가스가 처리실(201) 내에 공급되지만, N2 가스가 가스 공급관(310)을 거쳐서 노즐(410)의 가스 공급공(410a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되는 것에 의해 처리실(201) 내의 O3 가스가 가스 공급공(410a)으로부터 노즐(410) 내에 침입(역류)을 조정할 수 있다. 또한 반응 가스 공급 스텝에서는 밸브(514)도 닫아서 N2 가스의 공급을 정기적으로 정지해도 좋다. 반응 가스 공급 스텝에서 밸브(514)를 닫아서 N2 가스의 공급을 정지한 경우, 처리실(201) 내에 공급된 O3 가스가 가스 공급공(410a)을 통해서 노즐(410) 내에 침입(역류)하게 된다.
그리고 O3가스를 역류시키는 스텝을 추가하고, 가스 공급관(510, 310)을 통해서 노즐(410) 내에 흐르는 N2가스(역류 조정 N2가스)와 처리실(201) 내로부터 역류하는O3가스(역류O3가스)와의 유량비를 조정한다. 역류 O3가스는 역류를 용이하게 시키는 관점으로부터 1slm 내지 50slm인 것이 바람직하고, 10slm 내지 30slm이 보다 바람직하다. 그 때의 노즐(410) 내에서의 역류 조정 N2가스는, 공급되는 역류 O3가스의 유량보다 저하 또는 정지시킨다. 이에 의해 처리실(201) 내의 압력 평형에 의해 노즐(410)로 역류 O3가스가 공급된다. 이와 같이 하는 것에 의해, 반응 가스 공급 스텝에서 원료 가스 노즐(410) 내에 잔류하는 TMA와 역류 O3이 반응하여 노즐(410)의 내벽이 AlO막으로 프리코팅되고, 노즐(410)의 내벽에 TMA성분이 부착되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
<제4 실시 형태>
도 6은 제4 실시 형태에서의 성막 시퀀스를 도시한다. 제4 실시 형태는 제3 실시 형태의 변형예이며, 매회 사이클의 잔류 가스 제거 스텝에서 밸브(514)를 닫고 노즐(410)로부터 처리실(201) 내로의 N2 가스의 공급을 정지시킨다. 또한 제4 실시 형태도 도 1에 도시하는 구성을 포함하는 기판 처리 장치(10)를 이용해서 실시할 수 있다. 제4 실시 형태에서는 원료 가스 공급 스텝 및 잔류 가스 제거 스텝을 제1 실시 형태에서의 원료 가스 공급 스텝 및 잔류 가스 제거 스텝과 각각 마찬가지로 수행한다. 그리고 잔류 가스 제거 스텝으로부터 반응 가스 공급 스텝으로 이행할 때, 밸브(324)를 열고 가스 공급관(320)에 O3 가스를 흘려서 노즐(420)의 가스 공급공(420a)으로부터 O3 가스를 처리실(201) 내에 공급하는 것과 함께, 밸브(514, 524)를 닫고 노즐(410)로부터 처리실(201) 내에의 N2 가스의 공급을 정지한다. 이에 의해 처리실(201)에 공급된 O3 가스가 가스 공급공(410a)을 통해서 노즐(410) 내에 침입(역류)된다. 노즐(410) 내에 잔류하는 TMA와 역류 O3이 반응해서 노즐(410)의 내벽이 AlO막으로 프리코팅 되어, 노즐(410)의 내벽에 TMA 성분이 부착되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
이상, 본 개시의 실시 형태에 대해서 구체적으로 설명했다. 하지만 본 개시는 전술한 각 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 갖가지 변경이 가능하다.
예컨대 전술한 실시 형태에서는 원료 가스의 일례인 Al 함유 가스로서 TMA 가스를 이용하는 예에 대해서 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 원료 가스로서는 예컨대 염화알루미늄(AlCl3) 등을 이용해도 좋다. 또한 불활성 가스로서는 N2 가스를 이용하는 예에 대해서 설명했지만 이에 한정되지 않고, 예컨대 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 이용해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는 기판 상에 AlO막을 형성하는 예에 대해서 설명했다. 하지만 본 개시는 이 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 처리 온도로 노즐 내에서 자기분해하여 노즐 내벽에 퇴적물로서 부착되고, 또한 퇴적물이 성막 사이클 중에 박리되는 듯한 밀착성을 가지는 막종에 대하여 유효하다. 또한 원료 가스를 공급할 때 동시에 불활성 가스 등으로 희석하는 원료 가스를 이용하여 막을 형성하는 막종에 대해서도 이용할 수 있으며, 예컨대 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 이트륨(Y), La(란탄), 스트론튬(Sr), 실리콘(Si)을 포함하는 막이며, 이들의 원소의 적어도 1개를 포함하는 질화막, 탄질화막, 산화막, 산탄화 막, 산질화막, 산탄질화막, 붕질화막, 붕탄질화막, 금속 원소 단체막 등에도 적용 가능하다.
성막 처리에 이용되는 레시피(처리 순서나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)는 처리 내용(형성, 또는 제거하는 막의 종류, 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 격납해두는 것이 바람직하다. 그리고 처리를 시작할 때, CPU(121a)이 기억 장치(121c) 내에 격납된 복수의 레시피 중에서 처리 내용에 따라 적절한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해 1대(臺)의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 막을 재현성 좋게 형성할 수 있게 되고, 각각의 경우에 적절한 처리를 수행할 수 있게 된다. 또한 오퍼레이터의 부담(처리 순서나 처리 조건 등의 입력 부담 등)을 저감할 수 있고, 조작 미스를 회피하면서 처리를 신속히 시작할 수 있게 된다.
전술한 레시피는 새로 작성하는 경우에 한정되지 않고, 예컨대 기판 처리 장치에 이미 인스톨된 기존의 레시피를 변경하는 것에 의해 준비해도 좋다. 레시피를 변경하는 경우에는 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 조작하여 기판 처리 장치에 이미 인스톨된 기존의 레시피를 직접 변경해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태나 변형예 등은 적절히 조합해서 이용할 수 있다. 또한 이때의 처리 순서 처리 조건은 전술한 실시 형태나 변형예 등의 처리 순서, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
[실시예]
이하에 실시예에 의해 본 개시를 보다 구체적으로 설명하지만 본 개시는 이러한 실시예에 의해 제한되지 않는다.
도 1에 도시하는 구성을 포함하는 기판 처리 장치를 이용하여 원료 가스로서 TMA 가스를 공급하는 공정과, 반응 가스로서 O3 가스를 공급하는 공정을 교호적으로 수행하여 웨이퍼의 표면에 AlO막을 형성했다. 성막 시, 1사이클에서의 원료 가스의 공급 시간, 원료 가스 노즐 내의 내압, 연속 사이클 수, 연속해서 수행하는 기판 처리의 횟수, 처리 온도를 다양하게 변경해서 성막을 수행하고, 성막 조건과, 원료 가스를 공급하는 노즐(원료 가스 노즐)의 내벽으로의 부착물의 양의 관계를 조사했다.
(처리 온도, 원료 가스 공급 시간, 원료 가스 노즐 내의 원료 가스압의 영향)
원료 가스 공급 공정에서의 원료 가스의 공급량을 200sccm, 처리 온도를 500℃로 설정하고, 1사이클당의 원료 가스의 공급 시간 및 원료 가스 노즐 내의 원료 가스의 압력을 변화시켜서 성막을 수행했다. 또한 원료 가스 노즐 내의 원료 가스의 분압을 조정하기 위해서 원료 가스와 함께 N2 가스를 가스 공급관 내에 흘려서 혼합 가스로 하고, N2 가스의 유량을 조정하는 것에 의해 원료 가스 노즐 내의 내압(원료 가스의 분압)을 조정했다. 또한 원료 가스 노즐 내의 내압으로서 가장 부착물이 부착되기 쉬운 노즐 최하부에서의 내압을 측정했다.
도 7은 하기 조건에서의 원료 가스 공급 공정에서의 원료 가스의 공급 시간 및 희석용 불활성 가스의 유량과, 원료 가스 노즐 내벽의 부착물에 의한 흑색화의 관계를 나타낸다.
· 처리 온도: 500℃
· TMA 가스 공급량: 200sccm
또한 N2 가스는 TMA 가스와 혼합해서 원료 가스 노즐에 공급했다. 원료 가스 노즐로의 원료 가스의 공급 시간이 증가할수록, 또한 원료 가스 노즐 내의 원료 가스의 압력을 높게 할수록, 노즐 내에서의 원료 가스의 분해에 의한 노즐 내벽으로의 부착물의 양이 많아지는 경향이 있었다. 이 실험 결과로부터, 처리 온도를 500℃ 이하로 하고, 각 사이클에서의 원료 가스의 공급 시간은 20초 이하, 원료 가스 노즐 내의 TMA 가스의 분압은 50Pa 이하로 제한하면, 원료 가스 노즐 내에 원료 가스의 자기분해에 기인하는 부착물의 부착량을 효과적으로 억제할 수 있다는 것을 알았다.
(원료 가스 공급 시간, 연속 사이클 수 및 연속 기판 처리 횟수의 영향)
처리 온도를 500℃, 원료 가스의 공급량을 200sccm, 원료 가스 공급 노즐 내의 N2 가스의 분압을 50Pa로 설정하고, 1사이클당의 원료 가스 공급 시간 및 연속 사이클 수를 변화시켜서 성막을 수행하고, 또한 성막 처리 후에는 새로운 웨이퍼를 처리실에 반입하여 연속 처리(기판 처리)를 수행하고, 원료 가스 노즐의 부착물의 부착량(착색 정도)을 평가했다. 도 8은 원료 가스 공급 공정에서 원료 가스 노즐로부터 처리실 내에 공급하는 원료 가스 공급 시간, 연속 사이클 수 및 연속해서 수행하는 기판 처리의 횟수와, 원료 가스 노즐 내벽의 부착물에 의한 흑색화의 관계를 도시한다. 원료 가스 공급 시간을 9초로 하여 성막을 수행한 경우, 100사이클까지 원료 가스 노즐의 흑색화는 발견되지 않았다. 또한 기판 처리를 연속해서 4회 수행해도 원료 가스 노즐의 흑색화는 발견되지 않았다. 한편, 원료 가스 공급 시간을 11초로 하여 성막을 수행한 경우, 100사이클까지 원료 가스 노즐의 흑색화는 발견되지 않았다.
이상, 본 개시의 각종 전형적인 실시 형태 및 실시예를 설명해왔지만, 본 개시는 그러한 실시 형태 및 실시예에 한정되지 않는다. 전술한 실시 형태나 변형예등은 적절히 조합해서 이용할 수 있다.
10, 20: 기판 처리 장치 121: 컨트롤러(제어부의 일례)
200: 웨이퍼(기판의 일례) 201: 처리실
202: 처리로 310, 320, 510, 520, 610: 가스 공급관
312, 322, 512, 522, 612: MFC 314, 324, 514, 524, 614: 밸브
410, 420: 노즐 410a, 420a: 가스 공급공(가스 공급부의 일례)

Claims (19)

  1. 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 처리실 내를 가열하면서, 상기 처리실에 상기 복수의 기판의 적재 방향으로 연재되는 노즐로서 상기 복수의 기판의 적재 영역에 대응하는 위치에 개구(開口)되는 복수의 가스 공급공을 포함하는 원료 가스 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정;
    상기 원료 가스 노즐 내에 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하여 상기 원료 가스 노즐의 내벽을 프리코팅하는 프리코팅 공정; 및
    상기 처리실에 상기 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 공정;
    을 포함하고,
    상기 원료 가스 공급 공정과 상기 프리코팅 공정과 상기 반응 가스 공급 공정을 순서대로 1회씩 수행하는 것을 1사이클로 하여 1회 또는 복수 회 수행하고, 다음 (1) 내지 (4)의 조건을 만족시켜서 상기 복수의 기판 상에 막을 형성하는 반도체 장치의 제조 방법.
    (1) 각 사이클의 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스의 공급 시간: 20초 이하
    (2) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스 노즐 내의 상기 원료 가스의 압력: 50Pa 이하
    (3) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 처리실 내의 온도: 500℃ 이하
    (4) 상기 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수: 100회 이하
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반응 가스의 유량은 30slm 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 처리실 내를 가열하면서, 상기 처리실에 상기 복수의 기판의 적재 방향으로 연재되는 노즐로서 상기 복수의 기판의 적재 영역에 대응하는 위치에 개구되는 복수의 가스 공급공을 포함하는 원료 가스 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정; 및
    상기 처리실에 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 공정;
    을 포함하고,
    상기 반응 가스 공급 공정은, 상기 원료 가스 노즐 내에 불활성 가스를 공급하고 상기 처리실에 공급된 상기 반응 가스를 상기 원료 가스 노즐의 상기 복수의 가스 공급공으로부터 상기 원료 가스 노즐 내에 역류시키는 공정을 포함하고,
    상기 원료 가스 공급 공정과 상기 반응 가스 공급 공정을 교호적으로 1회씩 수행하는 것을 1사이클로 하여 1회 또는 복수 회 수행하고, 다음 (1) 내지 (4)의 조건을 만족시켜서 상기 복수의 기판 상에 막을 형성하는 반도체 장치의 제조 방법.
    (1) 각 사이클의 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스의 공급 시간: 20초 이하
    (2) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스 노즐 내의 상기 원료 가스의 압력: 50Pa 이하
    (3) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 처리실 내의 온도: 500℃ 이하
    (4) 상기 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수: 100회 이하
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반응 가스 공급 공정에서 상기 원료 가스 노즐 내에 공급하는 상기 불활성 가스의 유량과, 상기 원료 가스 노즐 내에 역류시키는 상기 반응 가스의 유량의 비율을 조정하는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 처리실 내를 가열하면서, 상기 처리실에 상기 복수의 기판의 적재 방향으로 연재되는 노즐로서 상기 복수의 기판의 적재 영역에 대응하는 위치에 개구되는 복수의 가스 공급공을 포함하는 원료 가스 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정; 및
    상기 처리실에 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 공정;
    을 포함하고,
    상기 반응 가스 공급 공정은, 상기 원료 가스 노즐 내에 공급하는 불활성 가스의 공급을 정지하고 상기 원료 가스 노즐 내에 상기 반응 가스를 역류시키는 공정을 포함하고,
    상기 원료 가스 공급 공정과 상기 반응 가스 공급 공정을 교호적으로 1회씩 수행하는 것을 1사이클로 하여 1회 또는 복수 회 수행하고, 다음 (1) 내지 (4)의 조건을 만족시켜서 상기 복수의 기판 상에 막을 형성하는 반도체 장치의 제조 방법.
    (1) 각 사이클의 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스의 공급 시간: 20초 이하
    (2) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스 노즐 내의 상기 원료 가스의 압력: 50Pa 이하
    (3) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 처리실 내의 온도: 500℃ 이하
    (4) 상기 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수: 100회 이하
  7. 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 처리실 내를 가열하면서, 상기 처리실에 상기 복수의 기판의 적재 방향으로 연재되는 노즐로서 상기 복수의 기판의 적재 영역에 대응하는 위치에 개구되는 복수의 가스 공급공을 포함하는 원료 가스 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정; 및
    상기 처리실에 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 공정;
    을 포함하고,
    상기 반응 가스 공급 공정은, 상기 원료 가스 노즐에 공급하는 불활성 가스의 유량을 상기 원료 가스 노즐 내에 역류시키는 상기 반응 가스의 유량보다 저하시키는 공정을 포함하고,
    상기 원료 가스 공급 공정과 상기 반응 가스 공급 공정을 교호적으로 1회씩 수행하는 것을 1사이클로 하여 1회 또는 복수 회 수행하고, 다음 (1) 내지 (4)의 조건을 만족시켜서 상기 복수의 기판 상에 막을 형성하는 반도체 장치의 제조 방법.
    (1) 각 사이클의 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스의 공급 시간: 20초 이하
    (2) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스 노즐 내의 상기 원료 가스의 압력: 50Pa 이하
    (3) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 처리실 내의 온도: 500℃ 이하
    (4) 상기 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수: 100회 이하
  8. 제1항에 있어서,
    (1) 각 사이클의 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스의 공급 시간은 2초 이상이며,
    (2) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스 노즐 내의 상기 원료 가스의 압력은 10Pa 이상이며,
    (3) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 처리실 내의 온도는 400℃ 이상이며,
    (4) 상기 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수는 1회 이상인 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 원료 가스는 금속 함유 가스이며, 상기 반응 가스는 산소 함유 가스인 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 기판 처리 장치의 처리실 내를 가열하면서, 상기 처리실에 상기 복수의 기판의 적재 방향으로 연재되는 노즐로서 상기 복수의 기판의 적재 영역에 대응하는 위치에 개구되는 복수의 가스 공급공을 포함하는 원료 가스 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 순서;
    상기 원료 가스 노즐 내에 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하여 상기 원료 가스 노즐의 내벽을 프리코팅하는 프리코팅 순서; 및
    상기 처리실에 상기 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 순서;
    를 포함하고,
    상기 원료 가스 공급 순서와 상기 프리코팅 순서와 상기 반응 가스 공급 순서를 순서대로 1회씩 수행하는 것을 1사이클로 하여 1회 또는 복수 회 수행하고, 다음 (1) 내지 (4)의 조건을 만족시켜서 상기 복수의 기판 상에 막을 형성하는 순서를 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
    (1) 각 사이클의 상기 원료 가스 공급 순서에서의 상기 원료 가스의 공급 시간: 20초 이하
    (2) 상기 원료 가스 공급 순서에서의 상기 원료 가스 노즐 내의 상기 원료 가스의 압력: 50Pa 이하
    (3) 상기 원료 가스 공급 순서에서의 상기 처리실 내의 온도: 500℃ 이하
    (4) 상기 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수: 100회 이하
  11. 삭제
  12. 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 기판 처리 장치의 처리실 내를 가열하면서, 상기 처리실에 상기 복수의 기판의 적재 방향으로 연재되는 노즐로서 상기 복수의 기판의 적재 영역에 대응하는 위치에 개구되는 복수의 가스 공급공을 포함하는 원료 가스 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 순서; 및
    상기 처리실에 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 순서;
    를 포함하고,
    상기 반응 가스 공급 순서는, 상기 원료 가스 노즐 내에 불활성 가스를 공급하고 상기 처리실에 공급된 상기 반응 가스를 상기 원료 가스 노즐의 상기 복수의 가스 공급공으로부터 상기 원료 가스 노즐 내에 역류시키는 순서를 포함하고,
    상기 원료 가스 공급 순서와 상기 반응 가스 공급 순서를 교호적으로 1회씩 수행하는 것을 1사이클로 하여 1회 또는 복수 회 수행하고, 다음 (1) 내지 (4)의 조건을 만족시켜서 상기 복수의 기판 상에 막을 형성하는 순서를 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
    (1) 각 사이클의 상기 원료 가스 공급 순서에서의 상기 원료 가스의 공급 시간: 20초 이하
    (2) 상기 원료 가스 공급 순서에서의 상기 원료 가스 노즐 내의 상기 원료 가스의 압력: 50Pa 이하
    (3) 상기 원료 가스 공급 순서에서의 상기 처리실 내의 온도: 500℃ 이하
    (4) 상기 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수: 100회 이하
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반응 가스 공급 순서에서 상기 원료 가스 노즐 내에 공급하는 상기 불활성 가스의 유량과, 상기 원료 가스 노즐 내에 역류시키는 상기 반응 가스의 유량의 비율을 조정하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  14. 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 기판 처리 장치의 처리실 내를 가열하면서, 상기 처리실에 상기 복수의 기판의 적재 방향으로 연재되는 노즐로서 상기 복수의 기판의 적재 영역에 대응하는 위치에 개구되는 복수의 가스 공급공을 포함하는 원료 가스 노즐로부터 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 순서; 및
    상기 처리실에 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 순서;
    를 포함하고,
    상기 반응 가스 공급 순서는, 상기 원료 가스 노즐 내에 공급하는 불활성 가스의 공급을 정지하고 상기 원료 가스 노즐 내에 상기 반응 가스를 역류시키는 순서를 포함하고,
    상기 원료 가스 공급 순서와 상기 반응 가스 공급 순서를 교호적으로 1회씩 수행하는 것을 1사이클로 하여 1회 또는 복수 회 수행하고, 다음 (1) 내지 (4)의 조건을 만족시켜서 상기 복수의 기판 상에 막을 형성하는 순서를 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
    (1) 각 사이클의 상기 원료 가스 공급 순서에서의 상기 원료 가스의 공급 시간: 20초 이하
    (2) 상기 원료 가스 공급 순서에서의 상기 원료 가스 노즐 내의 상기 원료 가스의 압력: 50Pa 이하
    (3) 상기 원료 가스 공급 순서에서의 상기 처리실 내의 온도: 500℃ 이하
    (4) 상기 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수: 100회 이하
  15. 복수의 기판을 적재한 상태에서 수용하는 처리실;
    상기 처리실 내를 가열하는 가열부;
    상기 처리실의 상기 복수의 기판의 적재 방향으로 연재되는 노즐로서 상기 복수의 기판의 적재 영역에 대응하는 위치에 개구되는 복수의 가스 공급공을 포함하는 원료 가스 노즐을 포함하고, 상기 원료 가스 노즐로부터 상기 처리실에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부; 및
    상기 처리실에 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부;
    상기 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 상기 처리실 내를 가열하면서 상기 처리실에 상기 원료 가스 노즐로부터 상기 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정과, 상기 원료 가스 노즐 내에 상기 반응 가스를 공급하여 상기 원료 가스 노즐의 내벽을 프리코팅하는 프리코팅 공정과, 상기 처리실에 상기 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 공정을 포함하고, 상기 원료 가스 공급 공정과 상기 프리코팅 공정과 상기 반응 가스 공급 공정을 순서대로 1회씩 수행하는 것을 1사이클로 하여 1회 또는 복수 회 수행하고, 다음 (1) 내지 (4)의 조건을 만족시켜서 상기 가열부, 상기 원료 가스 공급부 및 상기 반응 가스 공급부를 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 제어부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
    (1) 각 사이클의 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스의 공급 시간: 20초 이하
    (2) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스 노즐 내의 상기 원료 가스의 압력: 50Pa 이하
    (3) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 처리실 내의 온도: 500℃ 이하
    (4) 상기 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수: 100회 이하
  16. 삭제
  17. 복수의 기판을 적재한 상태에서 수용하는 처리실;
    상기 처리실 내를 가열하는 가열부;
    상기 처리실의 상기 복수의 기판의 적재 방향으로 연재되는 노즐로서 상기 복수의 기판의 적재 영역에 대응하는 위치에 개구되는 복수의 가스 공급공을 포함하는 원료 가스 노즐을 포함하고, 상기 원료 가스 노즐로부터 상기 처리실에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부;
    상기 처리실에 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부; 및
    상기 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 상기 처리실 내를 가열하면서 상기 처리실에 상기 원료 가스 노즐로부터 상기 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정과, 상기 처리실에 상기 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 공정을 포함하고,
    상기 반응 가스 공급 공정은, 상기 원료 가스 노즐 내에 불활성 가스를 공급하고 상기 처리실에 공급된 상기 반응 가스를 상기 원료 가스 노즐의 상기 복수의 가스 공급공으로부터 상기 원료 가스 노즐 내에 역류시키는 공정을 포함하고, 상기 원료 가스 공급 공정과 상기 반응 가스 공급 공정을 교호적으로 1회씩 수행하는 것을 1사이클로 하여 1회 또는 복수 회 수행하고, 다음 (1) 내지 (4)의 조건을 만족시키도록 상기 가열부, 상기 원료 가스 공급부 및 상기 반응 가스 공급부를 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 제어부;를 포함하는 기판 처리 장치.
    (1) 각 사이클의 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스의 공급 시간: 20초 이하
    (2) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스 노즐 내의 상기 원료 가스의 압력: 50Pa 이하
    (3) 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 처리실 내의 온도: 500℃ 이하
    (4) 상기 기판 상의 막의 형성을 위해서 연속해서 수행하는 사이클 수: 100회 이하
  18. 제17항에 있어서,
    상기 반응 가스 공급 공정에서 상기 원료 가스 노즐 내에 공급하는 상기 불활성 가스의 유량과, 상기 원료 가스 노즐 내에 역류시키는 상기 반응 가스의 유량의 비율을 조정하는 기판 처리 장치.
  19. 복수의 기판을 적재한 상태에서 수용하는 처리실;
    상기 처리실 내를 가열하는 가열부;
    상기 처리실의 상기 복수의 기판의 적재 방향으로 연재되는 노즐로서 상기 복수의 기판의 적재 영역에 대응하는 위치에 개구되는 복수의 가스 공급공을 포함하는 원료 가스 노즐을 포함하고, 상기 원료 가스 노즐로부터 상기 처리실에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부;
    상기 처리실에 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부; 및
    상기 복수의 기판이 적재된 상태에서 수용된 상기 처리실 내를 가열하면서 상기 처리실에 상기 원료 가스 노즐로부터 상기 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 공정과, 상기 처리실에 상기 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 공정을 포함하고,
    상기 반응 가스 공급 공정은, 상기 원료 가스 노즐 내에 공급하는 불활성 가스의 공급을 정지하고 상기 원료 가스 노즐 내에 상기 반응 가스를 역류시키는 공정을 포함하고, 상기 원료 가스 공급 공정과 상기 반응 가스 공급 공정을 교호적으로 1회씩 수행하는 것을 1사이클로 하여 1회 또는 복수 회 수행하고, 다음 (1) 내지 (4)의 조건을 만족시키도록 상기 가열부, 상기 원료 가스 공급부 및 상기 반응 가스 공급부를 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 제어부;를 포함하는 기판 처리 장치.
    (1) 각 사이클의 상기 원료 가스 공급 공정에서의 상기 원료 가스의 공급 시간: 20초 이하
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