KR20230119595A - 가스 공급부, 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

가스 공급부, 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20230119595A
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겐타 가사마츠
아츠시 히라노
데츠오 야마모토
다카후미 사사키
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

본 발명은, 기판 상에 있어서, 처리 가스를 균등하게 흘릴 수 있는 기술을 얻는다. 본 개시의 기술은, 기판이 배치되어 있는 처리실에 가스를 각각 공급하는 제1 개구부와 제2 개구부를 갖는 가스 공급부이며, 제1 개구부와 제2 개구부는 상기 기판의 표면에 대하여 평행 방향으로 배열되어 있고, 제1 개구부로부터 공급되는 가스는 상기 기판의 중심 방향으로 공급되고, 제2 개구부로부터 공급되는 가스는 상기 기판의 주연 방향으로 공급되고, 제2 개구부로부터 공급되는 가스의 방향은, 제1 개구부로부터 공급되는 가스의 방향을 기준으로 해서 미리 정해진 각도를 이루도록 구성되어 있다.

Description

가스 공급부, 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법{GAS SUPPLIER, PROCESSING APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 개시는, 가스 공급부, 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 막을 형성하는 처리가 행하여지는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1 내지 3 참조). 이들 문헌에 의하면, 처리 가스를 공급하는 노즐과 불활성 가스를 공급하는 노즐을 마련하여, 처리 가스가 기판 상을 균등하게 흐르도록 기판의 처리에 기여하지 않는 불활성 가스를 공급하고 있다. 그러나, 여전히 처리 가스를 균등하게 흘리는 것이 곤란한 경우가 있다.
일본 특허 공개 제2019-062053호 공보 일본 특허 공개 제2019-203182호 공보 국제 공개 2021/020008호 공보
본 개시는, 처리 가스가 기판 상을 균등하게 흐르는 것을 가능하게 하는 기술을 제공한다.
본 개시의 제1 양태에 의하면,
기판이 배치되어 있는 처리실에 가스를 각각 공급하는 제1 개구부와 제2 개구부를 갖는 기술이며,
상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부는 상기 기판의 표면에 대하여 평행 방향으로 배열되어 있고,
상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스는 상기 기판의 중심 방향으로 공급되고,
상기 제2 개구부로부터 공급되는 가스는 상기 기판의 주연 방향으로 공급되고,
상기 제2 개구부로부터 공급되는 가스의 방향이 상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스의 방향을 기준으로 해서 미리 정해진 각도를 이루도록 구성되어 있는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 처리 가스가 기판 상을 균등하게 흐를 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다.
도 2는 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 가스 공급부 및 반응관 등을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 구비된 제어부를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 성막 시퀀스를 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부에 구비된 가스 노즐을 도시한 정면도 및 단면도이다.
도 6은 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부의 시뮬레이션 결과와, 종래의 가스 공급부의 시뮬레이션 결과를 표로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부의 평가 지수인 가스 분압(ΔPa)을 설명하는데 사용한 설명도이다.
도 8은 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부의 시뮬레이션 결과이며, 제2 개구부의 구멍 직경을 바꾸었을 경우의 가스 흐름 등을 표로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부의 시뮬레이션 결과이며, 제2 개구부의 구멍 직경을 바꾸었을 경우의 유량비 등을 표로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부의 시뮬레이션 결과이며, 제2 개구부의 경사 각도를 바꾸었을 경우의 가스 흐름 등을 표로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부의 시뮬레이션 결과이며, 가스 노즐을 흐르는 가스의 유량을 바꾸었을 경우의 유량비 등을 표로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부에 대한 제1 변형예를 도시한 정면도 및 단면도이다.
도 13은 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부에 대한 제2 변형예를 도시한 정면도 및 단면도이다.
도 14는 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부에 대한 제3 변형예를 도시한 정면도 및 단면도이다.
도 15는 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 가스 공급부 및 반응관 등을 도시한 다른 변형예이다.
도 16a는 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부의 일례를 도시하는 도면이다.
도 16b는 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부의 일례를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부의 시뮬레이션 결과이며, 제2 개구부의 구멍 직경을 바꾸었을 경우의 가스 분압(ΔPa)을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 18은 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급부의 시뮬레이션 결과이며, 제2 개구부의 구멍 직경을 바꾸었을 경우의 가스 흐름 등을 표로 나타낸 도면이다.
<본 개시의 실시 형태>
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서, 도 1 내지 도 18을 사용해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 도면은, 모두 모식적인 것이다. 또한, 도면에 도시되는, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실의 것과 반드시 일치하는 것은 아니다. 또한, 복수의 도면의 상호간에 있어서도, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은, 반드시 일치하는 것은 아니다. 또한, 도면 중에 나타내는 화살표 H는 장치 상하 방향(연직 방향)을 나타내고, 화살표 W는 장치 폭 방향(수평 방향)을 나타내고, 화살표 D는 장치 깊이 방향(수평 방향)을 나타낸다.
(기판 처리 장치(10)의 전체 구성)
기판 처리 장치(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 각 부를 제어하는 제어부(280) 및 처리로(202)를 구비하고 있다. 처리로(202)는, 가열 수단인 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는, 연직 방향으로 연장되는 원통 형상이며, 하단이 개방되어 있고, 도시하지 않은 히터 베이스에 지지되어 있다. 히터(207)는, 처리 가스를 열로 활성화시키는 활성화 기구로서도 기능한다. 또한, 제어부(280)에 대해서는, 상세를 후술한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원상으로 반응 용기를 구성하는 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료에 의해 형성되어 있다. 기판 처리 장치(10)는, 소위 핫월형이다.
반응관(203)은, 원통상의 내부관(12)과, 내부관(12)을 둘러싸도록 마련된 원통상의 외부관(14)을 갖고 있다. 내부관(12)은, 외부관(14)과 동심원상으로 배치되고, 내부관(12)과 외부관(14)의 사이에는, 간극(S)이 형성되어 있다.
내부관(12)은, 하단이 개방되고, 상단이 평탄상으로, 상단이 폐색된 원통상으로 되어 있다. 또한, 외부관(14)도, 하단이 개방되고, 상단이 평탄상으로, 상단이 폐색된 원통상으로 되어 있다. 또한, 내부관(12)과 외부관(14)의 사이에 형성된 간극(S)에는, 도 2에 도시하는 바와 같이 노즐실(222)이 형성되어 있다. 또한, 노즐실(222)에 대해서는, 상세를 후술한다.
이 내부관(12)의 내부에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 처리하는 처리실(201)이 형성되어 있다. 또한, 이 처리실(201)은, 웨이퍼(200)를 수평 자세로 연직 방향으로 다단으로 정렬한 상태에서 보유 지지 가능한 기판 보유 지지구의 일례인 보트(217)를 수용 가능하게 하고 있다. 그리고, 내부관(12)은, 수용된 웨이퍼(200)를 포위한다.
또한, 내부관(12)의 주위벽에는, 공급 슬릿(235a)과, 공급 슬릿(235a)과 대향하도록, 배출부의 일례인 제1 배기구(236)가 형성되어 있다. 공급 슬릿(235a)은, 수평 방향으로 연장되어 있고, 연직 방향으로 배열되어 복수 형성되어 있다. 또한, 내부관(12)의 주위벽에 있어서 제1 배기구(236)의 하방에는, 제1 배기구(236)보다 개구 면적이 작은 제2 배기구(237)가 형성되어 있다.
반응관(203)의 하단은, 원통상의 매니폴드(226)에 의해 지지되어 있다. 매니폴드(226)는, 예를 들어 니켈 합금이나 스테인리스 등의 금속으로 구성되거나, 또는 석영 혹은 SiC 등의 내열성 재료로 구성되어 있다. 매니폴드(226)의 상단부에는 플랜지가 형성되어 있고, 이 플랜지 상에 외부관(14)의 하단부가 설치되어 있다. 또한, 이 플랜지와 외부관(14)의 하단부의 사이에는, O링 등의 기밀 부재(220)가 배치되어 있어, 반응관(203)의 내부가 기밀 상태로 되어 있다.
매니폴드(226)의 하단 개구에는, 시일 캡(219)이 O링 등의 기밀 부재(220)를 개재해서 기밀하게 설치되어 있다. 그리고, 반응관(203)의 하단 개구가 기밀하게 막혀 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 니켈 합금이나 스테인리스 등의 금속으로 구성되고, 원반상으로 형성되어 있다. 또한, 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료가, 시일 캡(219)의 외측을 덮도록 해도 된다.
시일 캡(219) 상에는 보트(217)를 지지하는 보트 지지대(218)가 마련되어 있다. 보트 지지대(218)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 구성되어 있고, 단열부로서 기능한다.
보트(217)는, 보트 지지대(218) 상에 세워 설치되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 구성되어 있다. 보트(217)는, 보트 지지대(218)에 고정된 도시하지 않은 저판과 그 상방에 배치된 천장판을 갖고 있고, 저판과 천장판의 사이에 복수개의 지주(217a)(도 2 참조)가 가설되어 있다.
보트(217)에는, 내부관(12)의 내부의 처리실(201)에서 처리되는 복수매의 웨이퍼(200)가 보유 지지되어 있다. 복수매의 웨이퍼(200)는, 서로 일정한 간격을 두면서 수평 자세를 유지하고, 서로 중심을 맞춘 상태에서 보트(217)의 지주(217a)에 지지되어 있다. 바꾸어 말하면, 웨이퍼(200)는, 판 두께 방향을 연직 방향으로 해서 연직 방향으로 간격을 두고 배열되어 있다. 그리고, 웨이퍼(200)의 적재 방향이 반응관(203)의 축방향으로 되어 있다. 즉, 웨이퍼(200)의 중심이 보트(217)의 중심축에 맞추어지고, 보트(217)의 중심축은 반응관(203)의 중심축에 일치하고 있다.
시일 캡(219)의 하측에는, 보트를 회전시키는 회전 기구(267)가 마련되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(265)은, 시일 캡(219)을 관통해서 보트 지지대(218)에 접속되어 있고, 회전 기구(267)에 의해, 보트 지지대(218)를 통해서 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키는 구성으로 되어 있다.
시일 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 마련된 승강 기구로서의 엘리베이터(115)에 의해 연직 방향으로 승강된다. 이에 의해, 보트(217)가 처리실(201)에 대하여 반입 및 반출되도록 되어 있다.
매니폴드(226)에는, 처리실(201)의 내부에 가스를 공급하는 공급 배관(공급 배관부)으로서의 가스 노즐(340a)을 지지하는 노즐 지지부(350a)가, 매니폴드(226)를 관통하도록 해서 설치되어 있다. 노즐 지지부(350a)는, 예를 들어 니켈 합금이나 스테인리스 등의 재료에 의해 형성되어 있다.
노즐 지지부(350a)의 일단에는, 처리실(201)의 내부에 가스를 공급하는 가스 공급관(310a)이 각각 접속되어 있다. 또한, 노즐 지지부(350a)의 타단에는, 가스 노즐(340a)이 접속되어 있다. 가스 노즐(340a)은, 예를 들어 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료에 의해 형성되어 있다. 또한, 가스 노즐(340a) 및 가스 공급관(310a)에 대해서는, 상세를 후술한다.
한편, 반응관(203)의 외부관(14)에는, 배기구(230)가 형성되어 있다. 배기구(230)는, 제2 배기구(237)보다도 하방에 형성되어 있다. 또한, 이 배기구(230)에는, 배기관(231)이 접속되어 있다.
처리실(201)의 내부 압력을 검출하는 압력 센서(245) 및 압력 조정기로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 통해서 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가, 배기관(231)에 접속되어 있다. 진공 펌프(246)에 대하여 하류측의 배기관(231)은, 도시하지 않은 폐가스 처리 장치 등에 접속되어 있다. 이에 의해, 진공 펌프(246)의 출력 및 APC 밸브(244)의 개방도를 제어함으로써, 처리실(201)의 내부 압력이 소정의 압력(진공도)으로 되도록 진공 배기할 수 있게 구성되어 있다.
또한, 반응관(203)의 내부에는, 온도 검출기로서의 도시하지 않은 온도 센서가 설치되어 있고, 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여, 히터(207)에의 공급 전력을 조정함으로써, 처리실(201)의 내부 온도가 원하는 온도 분포로 되도록 구성되어 있다.
이 구성에 있어서, 처리로(202)에서는, 뱃치 처리되는 복수매의 웨이퍼(200)를 다단으로 적재하는 보트(217)가 보트 지지대(218)에 의해 처리실(201)의 내부에 반입된다. 그리고, 히터(207)가, 처리실(201)에 반입된 웨이퍼(200)를 소정의 온도로 가열한다. 이러한 처리로를 갖는 장치는, 종형 뱃치 장치라고 불린다.
〔노즐실(222)〕
노즐실(222)은, 연직 방향으로 연장되어 있고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 내부관(12)의 외주면(12c)과 외부관(14)의 내주면(14a)의 사이의 간극(S)에 형성되어 있다. 구체적으로는, 내부관(12)의 외주면(12c)으로부터 외부관(14)을 향해서 연장 돌출된 제1 칸막이(18a)와 내부관(12)의 외주면(12c)으로부터 외부관(14)을 향해서 연장 돌출된 제2 칸막이(18b)의 사이에서, 또한, 제1 칸막이(18a)의 선단과 제2 칸막이(18b)의 선단을 연결하는 원호상의 천장판(20)과 내부관(12)의 사이에, 노즐실(222)이 형성되어 있다.
〔가스 노즐(340a)〕
가스 노즐(340a)은, 연직 방향으로 연장되어 있고, 도 2에 도시한 바와 같이, 노즐실(222)에 배치되어 있다. 가스 노즐(340a)은, 처리 가스인 원료 가스 또는 반응 가스를 처리실(201)의 내부에 공급하는 처리 가스 노즐로서 사용된다. 가스 노즐(340a)은, I자형(I자상)의 롱 노즐로서 구성되어 있다. 또한, 가스 노즐(340a)의 둘레면에는, 공급 슬릿(235a)과 평행한 방향(즉 수평 방향)에서 각각 대향하도록 가스를 분사하는 가스 분출구로서의 개구부(234)가 형성되어 있다. 개구부(234)는, 제1 개구부(234a)와 제2 개구부(234b)를 포함하여 구성되어 있다. 이 가스 노즐(340a)을 포함해서 가스 공급부(342a)가 구성되어 있다. 또한, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)에 대해서는, 상세를 후술한다.
〔가스 공급관(310a, 310b)〕
가스 공급관(310a)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 노즐 지지부(350a)를 통해서 가스 노즐(340a)과 연통하고 있다.
가스 공급관(310a)에는, 가스의 흐름 방향에 있어서 상류 방향으로부터 순서대로, 처리 가스로서의 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급원(360a), 유량 제어기의 일례인 매스 플로 컨트롤러(MFC)(320a) 및 밸브(330a)가 각각 마련되어 있다.
또한, 원료 가스 공급원(360a), MFC(320a) 및 밸브(330a)에 의해 가스 공급계가 구성되어 있다.
또한, 가스 공급관(310a)의 밸브(330a)보다도 가스의 흐름 방향에 있어서 하류측에는, 처리 가스로서의 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(310b)이 접속되어 있다. 가스 공급관(310b)에는, 가스의 흐름 방향에 있어서 상류 방향으로부터 순서대로, 처리 가스로서의 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원(360b), MFC(320b) 및 밸브(330b)가 각각 마련되어 있다. 불활성 가스 공급원(360b), MFC(320b) 및 밸브(330b)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성되어 있다.
〔제어부(280)〕
도 3은, 기판 처리 장치(10)의 제어 구성을 도시하는 블록도이며, 기판 처리 장치(10)의 제어부(280)(소위 컨트롤러)는, 컴퓨터로서 구성되어 있다. 이 컴퓨터는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c) 및 I/O 포트(121d)를 구비하고 있다.
RAM(121b), 기억 장치(121c) 및 I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통해서 CPU(121a)와 데이터 교환 가능하게 구성되어 있다. 제어부(280)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c)의 내부에는, 기판 처리 장치(10)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다.
프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 수순을 제어부(280)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 단순히 프로그램이라고도 한다.
본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(320a, 320b), 밸브(330a, 330b), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서, 회전 기구(267) 및 엘리베이터(115) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 프로세스 레시피를 판독하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
CPU(121a)는, 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, MFC(320a, 320b)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(330a, 330b)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작을 제어하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 또한, CPU(121a)는, 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작을 제어하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 또한, CPU(121a)는, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작 등을 제어하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
제어부(280)는, 전용의 컴퓨터로서 구성되어 있는 경우에 한하지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 상술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(123)를 준비하여, 이 외부 기억 장치(123)를 사용해서 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해, 본 실시 형태의 제어부(280)를 구성할 수 있다. 외부 기억 장치로서는, 예를 들어 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리 등의 반도체 메모리 등을 들 수 있다.
〔기판 처리 장치의 동작 개요〕
이어서, 기판 처리 장치(10)의 동작 개요를, 제어부(280)가 행하는 제어 수순에 따라서 도 4에 도시하는 성막 시퀀스를 사용해서 설명한다. 도 4에는, 본 실시 형태에 관한 성막 시퀀스에서의 가스의 공급량(종축)과, 가스 공급의 타이밍(횡축)이 그래프로 나타내져 있다. 또한, 반응관(203)에는, 미리 소정 매수의 웨이퍼(200)가 적재된 보트(217)가 반입되어 있고, 시일 캡(219)에 의해 반응관(203)이 기밀하게 폐색되어 있다.
제어부(280)에 의한 제어가 개시되면, 제어부(280)는, 도 1에 도시하는 진공 펌프(246) 및 APC 밸브(244)를 작동해서 배기구(230)로부터 반응관(203)의 내부의 분위기를 배기한다. 또한, 제어부(280)는, 회전 기구(267)를 제어하여, 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 또한, 이 회전에 대해서는, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
도 4에 도시하는 성막 시퀀스에서는, 처리 공정 배출 공정을 1사이클로 하여, 이 1사이클을 소정 횟수 실행해서 웨이퍼(200)에 대한 성막이 완료된다. 그리고, 이 성막이 완료되면, 상술한 동작의 역 수순에 의해, 보트(217)가 반응관(203)의 내부로부터 반출된다. 또한, 웨이퍼(200)는, 도시하지 않은 웨이퍼 이동 탑재기에 의해, 보트(217)로부터 이동 탑재 선반의 포드에 이동 탑재되고, 포드는, 포드 반송기에 의해, 이동 탑재 선반으로부터 포드 스테이지에 이동 탑재된다. 또한, 웨이퍼(200)는, 외부 반송 장치에 의해 하우징의 외부로 반출된다.
이하, 성막 시퀀스의 1사이클에 대해서 설명한다. 또한, 성막 시퀀스가 실행되기 전의 상태에서는, 밸브(330a, 330b)는 폐쇄되어 있다.
[처리 공정]
제어부(280)에 의한 각 부의 제어에 의해, 배기구(230)로부터 반응관(203)의 내부의 분위기가 배기되면, 제어부(280)는, 밸브(330a)를 개방 작동하여, 가스 노즐(340a)의 개구부(234)로부터 원료 가스를 분사시킨다.
이때, 제어부(280)는, 압력 센서(245)로부터 얻어지는 압력이 일정해지도록 진공 펌프(246) 및 APC 밸브(244)를 작동해서 반응관(203)의 내부의 분위기를 배기구(230)로부터 배출하여, 반응관(203)의 내부를 부압으로 한다. 이에 의해, 원료 가스는, 웨이퍼(200) 상을 평행하게 흐른 후, 제1 배기구(236) 및 제2 배기구(237)를 통해서 간극(S)의 상부로부터 하부로 흘러, 배기구(230)를 통해서 배기관(231)으로부터 배기된다. 여기서, 제어부(280)는, MFC(320a)에 의해 가스의 공급량을 제어한다.
[배출 공정]
소정 시간 경과해서 제1 처리 공정이 완료되면, 제어부(280)는, 밸브(330a)를 폐쇄 작동하여, 가스 노즐(340a)로부터의 원료 가스의 공급을 정지한다. 또한, 제어부(280)는, 밸브(330b)를 개방 작동하여, 가스 노즐(340a)의 개구부(234)로부터 불활성 가스를 분사시킨다.
또한, 배출 공정에서는, 밸브(330b)를 폐쇄인 상태 그대로 두고 감압하는 공정(감압 공정)을 가져도 되고, 또한, 상술한 바와 같이 반응관(203)의 내부에 불활성 가스를 분사시키는 공정(퍼지 공정)과 감압 공정을 반복해서 행하도록 해도 된다.
이와 같이, 처리 공정, 배출 공정을 1사이클로 하여, 이것을 소정 횟수 실행함으로써, 웨이퍼(200)의 처리가 완료된다. 또한, 상기는 처리 가스가 1종류이었지만, 처리 가스가 2종류(예를 들어, 원료 가스와 반응 가스)인 경우는, 제1 처리 공정(원료 가스를 공급), 제1 배출 공정, 제2 처리 공정(반응 가스를 공급) 및 제2 배출 공정을 1사이클로 해도 된다. 이 경우, 상술한 가스 공급계를 원료 가스용뿐만 아니라, 원료 가스용과 반응 가스용으로 2개 마련해도 된다.
(주요부 구성)
이어서, 연직 방향으로 연장된 가스 노즐(340a)의 둘레면에 형성된 개구부(234) 및 가스 노즐(340a)의 선단에 형성된 방출 구멍(344)에 대해서 설명한다.
개구부(234)는, 상술한 바와 같이, 연직 방향으로 배열되어 형성된 공급 슬릿(235a)과 평행한 방향(즉 수평 방향)에서 대향하도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 1개의 공급 슬릿(235a)과 대향하도록, 개구부(234)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 수평 방향으로 배열되어 복수개(예를 들어, 3개) 형성되어 있다. 즉, 수평 방향으로 배열되어 형성된 복수의 개구부(234)의 구멍열이, 연직 방향으로 배열되어 있다. 환언하면, 복수의 개구부(234)의 구멍열은, 웨이퍼(200)의 표면에 대하여 평행한 방향으로 배열되도록 마련되어 있다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 개구부(234)는, 하방으로부터 상방을 향해서 가스가 흐르는 가스 노즐(340a)에 있어서, 가스가 흐르는 유로 도중에 형성되어 있다. 그리고, 연직 방향에 있어서 개구부(234)가 형성되어 있는 영역 내에, 복수매의 웨이퍼(200)가 모두 배치되도록 되어 있다.
또한, 처리실(201)에 적재된 상태로 배치되어 있는 웨이퍼(200)와 웨이퍼(200)의 사이에 가스가 공급되도록 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)가 형성되어 있다. 또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 수평 방향으로 배열된 3개의 개구부(234) 중, 중앙의 제1 개구부(234a)는, 웨이퍼(200)의 중심을 향해서 가스를 공급하도록 개구되어 있다. 또한, 제1 개구부(234a)와 가스 노즐(340a)의 중심(CP1)을 통과하는 기준선(CL1)을 사이에 두고 한 쌍의 제2 개구부(234b)가, 기준선(CL1)에 대하여 대칭으로 형성되어 있다. 또한, 이 기준선(CL1)이 연장되는 방향은, 제1 개구부(234a)로부터 가스가 공급되는 방향이다.
이 구성에 있어서, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)는, 가스 노즐(340a)의 내부를 흐르는 가스의 흐름 방향에 대하여 교차하는 방향(직교하는 방향)으로 가스를 분사한다. 구체적으로는, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)는, 수평 방향으로 가스를 분사한다. 그리고, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)로부터 분사되는 가스는, 처리실(201)에 적재된 웨이퍼(200)와 웨이퍼(200)의 사이에 공급된다.
또한, 제2 개구부(234b)와 중심(CP1)을 통과하는 기준선(CL2)이, 기준선(CL1)에 대하여 경사지는 각도를 경사 각도(도 5의 R1)로 하면, 경사 각도(R1)는, 미리 정해진 각도로 되어 있다. 즉, 제2 개구부(234b)로부터 공급되는 가스가 향하는 방향은, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스가 향하는 방향을 기준으로 해서 미리 정해진 경사 각도(R1)만큼 경사져 있다. 또한, 제1 개구부(234a), 제2 개구부(234b)는, 원 형상으로 되어 있고, 제1 개구부(234a), 제2 개구부(234b)의 구멍 직경은, 미리 정해진 값으로 되어 있다.
이 구성에 있어서, 제1 개구부(234a)로부터 분사되어 처리실(201)에 공급되는 가스는 웨이퍼(200)의 중심을 향하고, 제2 개구부(234b)로부터 분사되어 처리실(201)에 공급되는 가스는 웨이퍼(200)의 주연을 향한다. 여기서, 본 실시 형태에서의 개구부(234)의 형상은, 도시되어 있는 바와 같이 원 형상이지만, 이 형태에 한정되지 않고, 타원 형상, 삼각 형상, 슬릿 형상(사각 형상), 또한 오각 형상이어도 된다. 방출 구멍(344)의 형상에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 방출 구멍(344)은, 1개일 필요는 없고, 복수의 구멍이어도 된다. 이 경우, 방출 구멍(344)을 이루는 복수의 구멍의 전체 단면적이, 개구부(234)의 단면적보다 커지면 되는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 본 실시 형태의 가스 노즐(340a)은, 직관(스트레이트 노즐) 타입의 노즐이지만, 이 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 16에 도시하는 바와 같은 폴딩 타입(유턴 타입)의 노즐이어도 된다. 도 16a가, 폴딩부 뒤에 제1 개구부(234a), 제2 개구부(234b)가 각각 마련되어 있는 타입이며, 도 16b가 폴딩부 앞에 제1 개구부(234a), 제2 개구부(234b)가 각각 마련되어 있는 타입이다. 또한, 도 16에 도시하지 않지만, 폴딩부의 전후에 개구부(234)를 마련해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
도 16에 도시하는 바와 같이, 폴딩 타입(유턴 타입)의 노즐이라면, 개구부(234)로부터 공급되는 가스만 웨이퍼(200) 방향을 향해서 흐르게 된다. 즉, 후술하는 방출 구멍(344)으로부터 방출되는 가스는, 반응관(203)의 하방을 향하게 되므로, 웨이퍼(200)에 대한 처리에 영향을 주지 않는다.
여기서, 도 6을 사용하여, 종래의 가스 노즐과 같이 1개의 개구부가 연직 방향으로 배열되어 있을 경우의 가스 흐름과, 실시 형태의 가스 노즐(340a)과 같이 3개의 개구부(234)의 구멍열이 연직 방향으로 배열되어 있을 경우의 가스 흐름에 대해서 설명한다.
도 6에는, 종래의 가스 노즐의 가스 흐름에 대한 시뮬레이션 결과와, 본 실시 형태의 가스 노즐(340a)의 가스 흐름에 대한 시뮬레이션 결과가 나타내져 있다. 이 표에서 알 수 있는 바와 같이, 종래의 가스 노즐에서는, 복귀류가 발생하고, 실시 형태의 가스 노즐(340a)에서는, 복귀류가 발생하지 않았다. 여기서, 「복귀류」란, 개구부(234)로부터 분사된 가스의 일부가, 웨이퍼(200) 상에서 U자상으로 흘러, 웨이퍼(200)의 중심측으로부터 주연측으로 돌아가는 흐름을 말한다.
종래의 가스 노즐에서는, 1개의 개구부로부터 세차게 가스가 분사되기 때문에 복귀류가 발생하기 쉽다. 복귀류로 돌아가는 가스는 최종적으로는 웨이퍼 에지의 근방을 흘러서 배기된다. 복귀류는, 웨이퍼 에지부의 막 두께가 다른 부위에 비해서 두꺼워지는 요인의 하나이다. 바꾸어 말하면, 복귀류는, 웨이퍼면 내의 막 두께 균일성의 악화 요인의 하나이다.
한편, 실시 형태의 가스 노즐(340a)에서는, 3개의 개구부(234) 중, 제1 개구부(234a)는 웨이퍼(200)의 중심을 향하고 있고, 다른 2개의 제2 개구부(234b)는, 기준선(CL1)에 대하여 경사져 있다. 3개의 개구부(234) 각각으로부터 가스를 분산해서 분사시킴으로써, 복귀류의 발생이 억제되어 있다.
또한, 도 6에는, 종래의 가스 노즐의 가스 분압(ΔPa)의 시뮬레이션 결과와, 실시 형태의 가스 노즐(340a)의 가스 분압(ΔPa)의 시뮬레이션 결과가 나타내져 있다.
여기서, 「가스 분압(ΔP)」에 대해서 도 7을 사용해서 설명한다. 외경 300mm인 웨이퍼의 에지(반경 145mm의 영역)의 가스 분압의 원주 평균과, 센터(반경 7mm의 영역)의 가스 분압의 원주 평균을 산출하여, 그것들의 차분값이, 가스 분압(ΔPa)(이하, 「ΔPa」이라고 기재하는 경우가 있음)이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 종래의 가스 노즐의 ΔPa은 5.7Pa이고, 실시 형태의 가스 노즐(340a)의 ΔPa은 1.5Pa이다. 실시 형태의 가스 노즐(340a)의 ΔPa은, 종래의 가스 노즐의 ΔPa에 비해서 작게 되어 있다. 이 ΔPa의 결과로부터, 실시 형태의 가스 노즐(340a)은, 종래의 가스 노즐에 비해서 복귀류의 발생이 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 가스 노즐(340a)의 선단(상단)에는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)와는 다른 방향을 향해서 가스를 방출하는 방출 구멍(344)이 형성되어 있다. 이 방출 구멍(344)의 구멍 직경은, 제1 개구부(234a)의 구멍 직경 및 제2 개구부(234b)의 구멍 직경에 비해서 크고, 또는, 방출 구멍(344)의 단면적은, 제1 개구부(234a)의 단면적 및 제2 개구부(234b)의 단면적에 비해서 크게 되어 있다.
이 구성에 있어서, 이렇게 방출 구멍(344)을 형성시킴으로써, 가스 노즐(340a)의 내부를 흐르는 가스가 가스 노즐(340a)의 연직 방향에서 균등해진다. 이에 의해, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b) 각각으로부터 공급되는 가스의 유량이 연직 방향에서 균등해진다.
이어서, 가스 노즐(340a)의 개구부(234)의 구멍 직경을 바꾸어서 열 유체 시뮬레이션을 행한 결과에 대해서, 도 8, 도 9에 나타내는 표를 사용해서 설명한다. 또한, 구멍 직경 이외의 다른 사양에 대해서는 동일한 값이다. 또한, 제1 개구부(234a)의 구멍 직경을, 2.7mm로 일정하게 했다.
·평가예 1에서는, 제1 개구부(234a)의 구멍 직경과 제2 개구부(234b)의 구멍 직경의 비(구멍 직경비)를 1:1로 했다.
·평가예 2에서는, 제1 개구부(234a)의 구멍 직경과 제2 개구부(234b)의 구멍 직경의 비(구멍 직경비)를 1:0.85로 했다.
·평가예 3에서는, 제1 개구부(234a)의 구멍 직경과 제2 개구부(234b)의 구멍 직경의 비(구멍 직경비)를 1:0.75로 했다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200) 상의 가스 흐름에 대해서, 평가예 1, 2에 대해서는, 웨이퍼(200) 상에서 복귀류가 발생하지 않았다. 한편, 평가예 3에 대해서는, 웨이퍼(200) 상에서 복귀류가 발생하였다. 단, 평가예 3에서의 복귀류에 대해서는, 종래예의 복귀류(도 6 참조)에 비해서 정도가 억제되어 있다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 제1 개구부(234a)의 단면적에 대한 제2 개구부(234b)의 단면적의 비에 대해서는, 평가예 1에서는 1이 되고, 평가예 2에서는 0.7이 되고, 평가예 3에서는 0.5가 되었다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 유량에 대한 제2 개구부(234b)로부터 공급되는 가스의 유량의 비에 대해서는, 평가예 1에서는 거의 1이 되고, 평가예 2에서는 0, 69가 되고, 평가예 3에서는 0.49가 되었다.
여기서, 「거의 1」이란, 1에 대하여 ±5％ 이내인 것을 의미한다.
도 9의 표에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(200) 상의 ΔPa에 대해서는, 평가예 1에서는 1.5Pa이 되고, 평가예 2에서는 2.7Pa이 되고, 평가예 3에서는 4.0Pa이 되었다.
[웨이퍼 상의 가스의 흐름에 관한 고찰]
상술한 결과로부터, 복귀류가 발생하지 않기 위한 임계 조건은, 평가예 2의 사양이라고 생각된다. 평가예 2의 시뮬레이션의 가스 흐름을 보면, 웨이퍼의 단부에 복귀류가 발생하고 있는 것처럼 파악된다. 그러나, 웨이퍼의 단부의 수mm(3mm 내지 5mm)는, 미세 패턴이 만들어져 있지 않은 영역이기 때문에, 평가예 2의 사양이, 실질적으로 웨이퍼 상의 복귀류가 발생하지 않은 임계 조건이라고 간주할 수 있다.
즉, 복귀류가 발생하지 않기 위한 유량비는, 0.7 이상 1.0 이하이다. 복귀류가 발생하지 않기 위한 개구부의 단면적비는, 0.7 이상 1 이하이다. 그리고, 복귀류가 발생하지 않기 위한 ΔPa의 상한값은, 대략 3.0 이하이다.
이어서, 가스 노즐(340a)에 형성된 제2 개구부(234b)의 경사 각도(R1)를 바꾸어서 열 유체 시뮬레이션을 행한 결과에 대해서, 도 10에 나타내는 표를 사용해서 설명한다. 또한, 경사 각도(R1) 이외의 다른 사양에 대해서는, 동일한 값이다.
·평가예 4에서는, 경사 각도(R1)를 20도로 했다.
·평가예 5에서는, 경사 각도(R1)를 25도로 했다.
·평가예 6에서는, 경사 각도(R1)를 30도로 했다.
·평가예 7에서는, 경사 각도(R1)를 35도로 했다.
·평가예 8에서는, 경사 각도(R1)를 45도로 했다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 평가예 4, 5, 6에 대해서는 복귀류가 발생하지 않았다. 평가예 7, 8에 대해서는 복귀류가 발생하였다. 이에 의해, 경사 각도(R1)가 20도 이상 30도 이하이면 복귀류가 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 평가예 7, 8에서의 복귀류에 대해서는, 종래예의 복귀류(도 6 참조)에 비해서 정도가 억제되어 있다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 평가예 4에서는, ΔPa은 2.6Pa이 되고, 평가예 5에서는, ΔPa은 2.9Pa이 되고, 평가예 6에서는, ΔPa은 3.1Pa이 되고, 평가예 7에서는, ΔPa은 7.8Pa이 되고, 실시예 8에서는, ΔPa은 9.7Pa이 되었다. 이에 의해, 복귀류가 발생하지 않기 위한 ΔPa의 상한값은 3.1Pa 이하이다.
이어서, 가스 노즐(340a)을 흐르는 가스의 유량을 바꾸어서 열 유체 시뮬레이션을 행한 결과에 대해서, 도 11에 나타내는 표를 사용해서 설명한다. 또한, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)의 구멍 직경은 2.7mm로 되어 있고, 그 이외의 다른 사양에 대해서도 동일한 값이다.
·평가예 9에서는, 가스의 유량을 3slm으로 했다.
·평가예 10에서는, 가스의 유량을 5.9slm으로 했다.
·평가예 11에서는, 가스의 유량을 12slm으로 했다.
제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)로부터 각각 공급되는 가스의 유량의 유량 균일성에 대해서는, 도 11의 표에서 나타내는 바와 같이, 평가예 9에서는 ±1.2％가 되고, 평가예 10에서는 ±1.52％가 되고, 평가예 11에서는 ±0.81％가 되었다.
[개구부(234)에 관한 고찰]
도 11에 나타내는 표로부터, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 유량이, 제2 개구부(234b)로부터 공급되는 유량에 비해서 적은 경향으로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스 유량이 적은 쪽이, 유량 균일성이 높아, 복귀류의 억제에 대하여 바람직한 결과로 되어 있다.
즉, 제1 개구부(234a)보다도 제2 개구부(234b)의 구멍 직경 또는 단면적을 크게 함으로써, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스 유량이 많아져서, 복귀류의 억제에 대해서는 바람직하다고 생각된다.
도 17은, 개구부의 직경의 구멍 직경비(제1 개구부(234a)를 기준으로 하는 구멍 직경 비율)를 횡축에 취하고, 종축을 가스 분압(ΔPa)으로 하고 있다. 즉, 도 17은, 제1 개구부(234a)와 제2 개구부(234b)의 구멍 직경비에 대한 가스 분압(ΔPa)의 의존성을 나타낸다. 도 17에 의하면, 가스 분압(ΔPa)의 값이 약 3보다 작을 때 복귀류가 발생하지 않기 때문에, 구멍 직경비를 가장 크게 했을 경우(도 17에서는 구멍 직경비는 3.33)이어도 복귀류가 발생하지 않은 것을 알 수 있다.
여기서, 도 17에 도시하는 가스 분압(ΔPa)의 값이 2.7의 포인트는, 도 8에 도시하는 평가예 2의 조건이다. 또한, 가스 분압(ΔPa)의 값이 1.5의 포인트는, 도 8에 도시하는 평가예 1의 조건이다. 그리고, 구멍 직경비가 1보다 커짐에 따라서, 가스 분압(ΔPa)의 값이 작아져 가고, 구멍 직경비 1.85를 경계로 완만하다가 가스 분압(ΔPa)이 상승으로 전환하고 있다. 따라서, 이상적인 구멍 직경비의 최댓값은, 구멍 직경비 1.85일 때인 것을 알 수 있다.
계속해서, 도 17에서는, 구멍 직경비가 1.49 이상 1.85 이하에서, 가스 분압(ΔPa)의 값은, 1보다 작은 값에서 거의 일정(약 0.8)하게 되어 있고, 또한, 구멍 직경비가 1.2 이상 2.1 이하에서, 가스 분압(ΔPa)의 값은 약 0.9 이하로 되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 구멍 직경비가 1.2 이상 2.1 이하이면, 웨이퍼(200)의 표면 상을 가스가 균등하게 흐르고 있다고 판단할 수 있다. 이 조건이라면, 가스를 웨이퍼(200) 표면에 균등하게 공급할 수 있기 때문에, 예를 들어 성막에 기여하는 가스라면, 웨이퍼 면내의 성막 균일성의 향상을 기대할 수 있다.
도 18은, 도 17에 도시하는 12포인트의 시뮬레이션을 행한 것으로부터, 구멍 직경비가 1보다 큰 4점(평가예 12, 13, 14, 15)을 발췌한 것이다. 각각 좌측부터 순서대로 구멍 직경비가 1.19, 1.85, 2.41, 3.33이며, 도 18은, 도 8에 대하여 구멍 직경비가 1보다 큰 경우의 시뮬레이션 결과를 나타내는 것이다. 이들에 나타나는 바와 같이, 어느 조건에 의해서도 복귀류는 발생하지 않은 것을 알 수 있다.
한편, 제1 개구부(234a)의 유량보다 제2 개구부(234b)의 유량이 많으면 복귀류의 발생은 억제되는 것을 알았지만, 구멍 직경비가 1.85보다 커지면, ΔPa의 값이 상승으로 전환하고 있는 설명이 불명확하다. 그래서, 구멍 직경비가 2.41 및 3.33의 시뮬레이션 결과를 정밀히 조사한 결과, 제1 개구부(234a)로부터의 가스의 흐름에 정체가 생긴 것을 알았다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 구멍 직경비가 2.41 및 3.33의 시뮬레이션 결과로서, 제1 개구부(234a)의 유량에 대하여 제2 개구부(234b)의 유량(유량비)이, 각각 약 14, 약 50으로 되어 있어, 극단적으로 제1 개구부(234a)의 유량이 적어져 있다.
이 제2 개구부(234b)의 유량이 많아지고 제1 개구부(234a)의 유량이 적어지면, ΔPa의 값이 상승으로 전환되어 정체가 발생하는 현상으로서, 제2 개구부(234b)로부터 공급되는 가스의 복귀류가 원인이라고 생각된다. 지금까지는 제1 개구부(234a)의 가스의 흐름을 억제하기 위해서 제2 개구부(234b)로부터 가스를 공급해서 복귀류의 발생을 억제해 왔는데, 제2 개구부(234b)의 유량이 너무 많으면, 제2 개구부(234b)로부터 공급되는 가스의 복귀류가 발생해서 배기 방향으로 가스가 향하지 않고 중심 방향을 향하는 가스의 흐름이 발생하고, 이 복귀류에 대하여 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 유량이 적기 때문에 복귀류를 제거하기 어렵게 되어 있으므로, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스가 정체하고 있는 것으로 생각된다.
한편, 시뮬레이션 결과에서는 복귀류가 생기지 않은 이유는, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스에 의한 영향에 더하여, 제2 개구부(234b)가 제1 개구부(234a)를 사이에 두도록 2군데에 마련되어 있기 때문에, 제2 개구부(234b)로부터 공급되는 가스의 복귀류가 발생했다고 해도 중심 방향을 향하는 가스의 흐름에 대해서는 원활하게 상쇄되고 있는 것으로 생각된다. 한편, 복귀류가 발생해서 중심 방향을 향하지 않는 가스의 흐름에 대해서는, 제2 개구부(234b)가 애당초 웨이퍼(200)의 주연부를 향해서 마련되어 있기 때문에, 웨이퍼(200) 상의 가스의 흐름에의 영향은 거의 없는 것으로 생각된다.
이와 같이, 제2 개구부(234b)의 유량이 많아지고 제1 개구부(234a)의 유량이 적어지면 ΔPa의 값이 상승으로 전환되고 있는 이유는, 제2 개구부(234b)로부터 공급되는 가스의 복귀류에 기인하는 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 정체라고 생각된다. 한편, 이 제1 개구부(234a)의 유량이 많아지고 제2 개구부(234b)의 유량이 적어지면 ΔPa의 값이 상승하는 이유는, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 복귀류이다. 도 17로 돌아가서, 구멍 직경비가 1.19보다 작을 때는, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 복귀류가 발생하고, 그 영향에 의해 ΔPa이 급격하게 상승하고 있는 한편, 구멍 직경비가 2.1보다 클 때는, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 정체가 발생하고, 그 영향에 의해 ΔPa이 완만하게 상승하고 있다.
즉, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 복귀류가 웨이퍼(200) 상의 가스의 흐름에 미치는 영향이 크고, 한편, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 정체가 웨이퍼(200) 상의 가스의 흐름에 미치는 영향이 직선적으로 되어 있다. 이것은, 제2 개구부(234b)로부터 공급되는 가스의 복귀류의 영향이라고 하기보다는, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 유량에 영향을 미치고 있다고 생각된다. 즉, 웨이퍼(200)에, 예를 들어 성막 기여 가스를 공급하는 경우, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 복귀류의 영향이 큰 것을 알 수 있다.
도 18로 돌아가서, 예를 들어 구멍 직경비가 3.33이면 ΔPa이 2.1Pa이다. 또한, 시뮬레이션의 결과, 웨이퍼(200) 상에서는 복귀류의 발생이 나타나지 않았다(도 18에서 복귀류의 흐름을 나타내는 플로가 없음). 이것은, 제2 개구부(234b)로부터 각각 공급되는 가스의 복귀류가 상쇄되기 때문에, 복귀류의 ΔPa에의 영향이 제1 개구부(234a)에 비해서 상당히 작은 것으로 생각된다. 단, 제1 개구부(234a)에 대향하는 웨이퍼(200) 상에서의 정체의 영향이 크게 반영되어버렸다고 생각된다. 즉, 제2 개구부(234b)로부터 공급되는 가스의 복귀류의 영향은, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 정체의 요인으로 되어 있지만, ΔPa에의 영향이 간접적으로 되어 있다고 생각된다.
도 8로 돌아가서, 예를 들어 구멍 직경비가 0.85(평가예 2)이면 ΔPa이 2.7Pa로 되어, 실제로 시뮬레이션의 결과, 웨이퍼(200) 상에서는 복귀류의 발생이 나타나지 않았다(도 8에서 복귀류의 흐름을 나타내는 플로가 없음). 그래서 복귀류가 발생해도 웨이퍼(200) 상에서의 복귀류의 발생을 억제했다고 설명하고 있었지만, 엄밀하게는 웨이퍼(200) 상에서는 복귀류가 발생했지만 제거한 것이다.
도 17로 돌아가서, 구멍 직경비가 1.19 이상 2.1 이하일 때, ΔPa이, 0.8 이상 0.9 이하의 값으로 안정되어 있다. 따라서, 제1 개구부(234a)로부터도 제2 개구부로부터도 복귀류가 발생하지 않았다고 생각된다. 혹은, 복귀류가 발생했다고 해도 적절하게 상쇄되었다고 생각된다.
본 실시 형태에 따르면, 시뮬레이션 결과에서 복귀류의 발생이 나타나도 웨이퍼(200) 상의 처리에 대한 영향을 고려하면, ΔPa이 2.7 이하이면 되는 것을 알 수 있다. 즉, 도 17에 도시하는 바와 같이, 구멍 직경비로 나타내면, 0.85 이상 3.33 이하이면 된다. 이때, 단면적비는 0.7 이상 11.1 이하이다. 또한, 복귀류가 발생하고 있었던 경우라도, 시뮬레이션 결과에서는 복귀류가 억제되어 있는(제거되어 있는) 것으로 판단하면, 도 18에 도시하는 바와 같이, 가스 분압(ΔPa)이 2.1 이하이면 되고, 도 17에 도시하는 구멍 직경비가 0.93 이상 2.25이면 되며, 또한, 복귀류뿐만 아니라 정체의 영향이 없는 조건이 바람직하고, 예를 들어 가스 분압(ΔPa)이 0.9 이하이면 되므로, 구멍 직경비가 1.1 이상 2.1 이하이면 된다.
또한, 상술에서는, 구멍 직경비를 중심으로 상세하게 설명하고 있었지만, 이것은 하나의 지표이며, 가스 유량, 단면적비 등도 마찬가지이다.
(제1 변형예)
이어서, 제1 변형예에 대해서 도 12를 사용해서 설명한다. 제1 변형 형태의 가스 노즐(540a, 540b)은 한 쌍 마련되어 있고, 하방이 개방된 U자형(U자상)의 연결부(542)에 의해 가스 노즐(540a)의 상단과 가스 노즐(540b)의 상단이 연결되어 있다.
구체적으로는, 가스가 하방으로부터 상방으로 흐르는 가스 노즐(540a)과, 가스가 상방으로부터 하방으로 흐르는 가스 노즐(540b)이 마련되어 있다. 그리고, 가스 노즐(540a)과 가스 노즐(540b)은, 장치 깊이 방향으로 배열되어 있다. 또한, 가스 노즐(540a, 540b)의 외형 형상은, 장치 폭 방향으로 연장되는 타원상으로 되어 있다.
가스 노즐(540a)에는, 수평 방향으로 배열되어 형성된 한 쌍의 개구부(534)가, 연직 방향으로 배열되어 형성되어 있다. 개구부(534)는, 제1 개구부(534a)와 제2 개구부(534b)로 구성되어 있다. 제1 개구부(534a)와 제2 개구부(534b)는, 타원상의 가스 노즐(540a)의 길이 방향으로 연장되는 기준선(CL3)에 대하여 대칭으로 배치되어 있다. 그리고, 제1 개구부(534a)는, 가스 노즐(540b)측에서, 또한, 웨이퍼(200)의 중심측을 향해서 가스를 분사하도록 배치되어 있다.
마찬가지로, 가스 노즐(540b)에는, 수평 방향으로 배열되어 형성된 한 쌍의 개구부(534)가, 연직 방향으로 배열되어 형성되어 있다. 개구부(534)는, 제1 개구부(534c)와 제2 개구부(534d)로 구성되어 있다. 제1 개구부(534c)와 제2 개구부(534d)는, 타원상의 가스 노즐(540b)의 길이 방향으로 연장되는 기준선(CL4)에 대하여 대칭으로 배치되어 있다. 그리고, 제1 개구부(534c)는, 가스 노즐(540a)측에서, 또한, 웨이퍼(200)의 중심측을 향해서 가스를 분사하도록 배치되어 있다. 여기서, 중심측이라는 것은, 제1 개구부(534a)와 제1 개구부(534c)로부터 각각 공급되는 가스가, 웨이퍼(200)의 중심에서 혼합되는 방향뿐만 아니라, 웨이퍼(200) 상에서 혼합되는 방향이라면 포함한다. 또한, 웨이퍼(200)의 중심에 도달하기 전에 혼합되는 방향이 바람직하다.
또한, 가스 노즐(540a)에 형성되어 있는 제1 개구부(534a) 및 제2 개구부(534b)와, 가스 노즐(540b)에 형성되어 있는 제1 개구부(534c) 및 제2 개구부(534d)는, 동일한 평면 상에 마련되어 있다.
이 구성에 있어서, 가스 노즐(540a)의 제1 개구부(534a)로부터 분사되는 가스와, 가스 노즐(540b)의 제1 개구부(534c)로부터 분사되는 가스는, 웨이퍼(200)에 도달하기 전에 혼합되거나, 혹은 웨이퍼(200)의 중심부에 도달하기 전, 즉, 웨이퍼(200)의 주연부로부터 중심부까지의 사이에 혼합된다. 또한, 본 변형예에서는, 형상이 U자상인 노즐을 개시하고 있지만, 이 형상에 구애되지 않고, V자상의 노즐이어도 되고, 또한, N자상이나 W자상의 노즐이어도 된다. 또한, 본 변형예에서도 개구부(제1 개구부와 제2 개구부)의 수에 대해서는, 2개 이상이면 되며, 예를 들어, 실시 형태와 마찬가지로 3개이어도 된다.
(제2 변형예)
이어서, 제2 변형예에 대해서 도 13을 사용해서 설명한다. 제2 변형예의 가스 노즐(640a, 640b)은 한 쌍 마련되어 있고, 상방이 개방된 U자형(U자상)의 연결부(642)에 의해 가스 노즐(640a)의 하단과 가스 노즐(640b)의 하단이 연결되어 있다. 그리고, 가스 노즐(640a)과 가스 노즐(640b)은, 장치 깊이 방향으로 배열되어 있다. 또한, 가스 노즐(640a, 640b)의 외형 형상은, 장치 폭 방향으로 연장되는 타원상으로 되어 있다.
가스 노즐(640a)에는, 수평 방향으로 배열되어 형성된 한 쌍의 개구부(634)가, 연직 방향으로 배열되어 형성되어 있다. 개구부(634)는, 제1 개구부(634a)와 제2 개구부(634b)로 구성되어 있다. 제1 개구부(634a)와 제2 개구부(634b)는, 타원상의 가스 노즐(640a)의 길이 방향으로 연장되는 기준선(CL5)에 대하여 대칭으로 배치되어 있다. 그리고, 제1 개구부(634a)는, 가스 노즐(640b)측에서, 또한, 웨이퍼(200)의 중심측의 방향으로 가스를 분사하도록 배치되어 있다.
마찬가지로, 가스 노즐(640b)에는, 수평 방향으로 배열되어 형성된 한 쌍의 개구부(634)가, 연직 방향으로 배열되어 형성되어 있다. 개구부(634)는, 제1 개구부(634c)와 제2 개구부(634d)로 구성되어 있다. 제1 개구부(634c)와 제2 개구부(634d)는, 타원상의 가스 노즐(640b)의 길이 방향으로 연장되는 기준선(CL6)에 대하여 대칭으로 배치되어 있다. 그리고, 제1 개구부(634c)는, 가스 노즐(640a)측에서, 또한, 웨이퍼(200)의 중심을 향해서 가스를 분사하도록 배치되어 있다.
또한, 가스 노즐(640a)에 형성되어 있는 제1 개구부(634a) 및 제2 개구부(634b)와, 가스 노즐(640b)에 형성되어 있는 제1 개구부(634c) 및 제2 개구부(634d)는, 동일한 평면 상에 마련되어 있다.
이 구성에 있어서, 가스 노즐(640a)의 제1 개구부(634a)로부터 분사되는 가스와, 가스 노즐(640b)의 제1 개구부(634c)로부터 분사되는 가스는, 웨이퍼(200)에 도달하기 전에 혼합되거나, 웨이퍼(200) 상에서 혼합된다. 또한, 본 변형예에서는, U자상 노즐만을 개시하고 있지만, 이 형태에 구애되지 않고, Y자상이어도 되고, 개구부(634)가 마련되는 가스 노즐(640)이 오목형이어도 된다. 또한, 본 변형예에서도 개구부의 수에 대해서는, 2개 이상이면 되며, 예를 들어, 실시 형태와 마찬가지로 3개이어도 된다.
이어서, 제3 변형예에 대해서 도 14를 사용해서 설명한다. 제3 변형 형태는, 스트레이트 노즐(직관 노즐)이 복수 마련되는 구성이다. 도 14에 도시하는 바와 같이, 가스를 분사하는 I자형(I자상)의 가스 노즐(740a)과 가스 노즐(740b)이 개별로 마련되어 있다. 그리고, 가스 노즐(740a)과 가스 노즐(740b)은, 연결되어 있지 않고, 장치 깊이 방향으로 배열되어 있다. 또한, 가스 노즐(740a, 740b)의 외형 형상은, 장치 폭 방향으로 연장되는 타원상으로 되어 있다.
가스 노즐(740a)에는, 수평 방향으로 배열되어 형성된 한 쌍의 개구부(734)가, 연직 방향으로 배열되어 형성되어 있다. 개구부(734)는, 제1 개구부(734a)와 제2 개구부(734b)로 구성되어 있다. 제1 개구부(734a)와 제2 개구부(734b)는, 타원상의 가스 노즐(740a)의 길이 방향으로 연장되는 기준선(CL7)에 대하여 대칭으로 배치되어 있다. 그리고, 제1 개구부(734a)는, 가스 노즐(740b)측에서, 또한, 웨이퍼(200)의 중심측을 향해서 가스를 분사하도록 배치되어 있다.
마찬가지로, 가스 노즐(740b)에는, 수평 방향으로 배열되어 형성된 한 쌍의 개구부(734)가, 연직 방향으로 배열되어 형성되어 있다. 개구부(734)는, 제1 개구부(734c)와 제2 개구부(734d)로 구성되어 있다. 제1 개구부(734c)와 제2 개구부(734d)는, 타원상의 가스 노즐(740b)의 길이 방향으로 연장되는 기준선(CL8)에 대하여 대칭으로 배치되어 있다. 그리고, 제1 개구부(734c)는, 가스 노즐(740a)측에서, 또한, 웨이퍼(200)의 중심측을 향해서 가스를 분사하도록 배치되어 있다.
또한, 가스 노즐(740a)에 형성되어 있는 제1 개구부(734a) 및 제2 개구부(734b)와, 가스 노즐(740b)에 형성되어 있는 제1 개구부(734c) 및 제2 개구부(734d)는, 동일한 평면 상에 마련되어 있다.
이 구성에 있어서, 가스 노즐(740a)의 제1 개구부(734a)로부터 분사되는 가스와, 가스 노즐(740b)의 제1 개구부(634c)로부터 분사되는 가스는, 웨이퍼(200)에 도달하기 전에 혼합된다. 또한, 본 변형예에서도 개구부의 수에 대해서는, 2개 이상이면 되며, 예를 들어, 실시 형태와 마찬가지로 3개이어도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제2 개구부로부터 공급되는 가스의 유량, 제2 개구부의 구멍 직경, 및 제2 개구부의 단면적은, 각각 제1 개구부로부터 공급되는 가스의 유량, 제1 개구부의 구멍 직경, 및 제1 개구부의 단면적보다 크게 구성되어도 된다. 이에 의해, 제1 개구부로부터 공급되는 가스의 복귀류를 억제할 수 있다. 그리고, 제1 개구부 및 제2 개구부로부터 각각 공급되는 가스가 웨이퍼(200)의 면 내를 균등하게 흐르기 때문에, 웨이퍼(200)에서의 막 두께의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서, 2개 마련된 제2 개구부(234b)에 있어서, 2개의 제2 개구부(234b)로부터 각각 공급되는 가스의 유량, 2개의 제2 개구부(234b) 각각의 구멍 직경, 및 2개의 제2 개구부(234b)의 단면적이, 거의 동일하거나 또는 동일했지만, 적어도 하나가 거의 동일하거나 또는 동일해도 된다. 이에 의해, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 복귀류를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스가 향하는 방향을 기준으로 해서 제2 개구부(234b)가 경사지는 경사 각도는, 제1 개구부(234a)와 처리 대상물로서의 웨이퍼(200)의 배치 관계에 기초해서 정할 수 있다. 이에 의해, 제2 개구부(234b)로부터 공급되는 가스를 처리실(201)의 웨이퍼(200)의 주연을 향하는 방향으로 공급할 수 있다. 따라서, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 복귀류를 억제할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 이하에 기재된 (1) 내지 (12) 중 적어도 하나의 효과를 발휘할 수 있다.
(1) 본 실시 형태에 따르면, 각 열 유체 시뮬레이션의 결과로부터도 알 수 있는 바와 같이, 제2 개구부(234b)로부터 분사되어 처리실(201)에 공급되는 가스에 의해, 제1 개구부(234a)로부터 분사되어 처리실(201)에 공급되는 가스의 복귀류가 억제되어 있다. 이에 의해, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)로부터 각각 공급되는 가스가 웨이퍼(200)의 면 내를 균등하게 흐르기 때문에, 종래 구성에 비해서, 웨이퍼(200)의 면 내에서의 막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.
(2) 본 실시 형태에 따르면, 도 9 및 도 18의 표에 나타내지는 평가예 1, 2, 12, 13, 14, 15와 같이, 제2 개구부(234b)로부터 공급되는 가스의 유량을 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 유량에 대하여 0.7 이상 49.0 이하로 함으로써, 평가예 3에 비해서 가스의 복귀류를 억제할 수 있다. 이에 의해, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)로부터 각각 공급된 가스가 웨이퍼(200)의 면 내를 균등하게 흐르기 때문에, 평가예 3에 비해서, 웨이퍼(200)의 면 내에서의 막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.
(3) 본 실시 형태에 따르면, 도 9의 표에 나타내지는 평가예 1, 2, 12, 13, 14, 15와 같이, 제2 개구부의 단면적을, 제1 개구부의 단면적에 대하여 0.7 이상 11.1 이하로 함으로써, 평가예 3에 비해서 가스의 복귀류를 억제할 수 있다. 이에 의해, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)로부터 각각 공급된 가스가 웨이퍼(200)의 면 내를 균등하게 흐르기 때문에, 평가예 3에 비해서, 웨이퍼(200)의 면 내에서의 막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.
(4) 본 실시 형태에 따르면, 도 8의 표에 나타내지는 평가예 1, 2, 12, 13, 14, 15와 같이, 제2 개구부(234b)의 구멍 직경을, 제1 개구부(234a)의 구멍 직경에 대하여 구멍 직경비 0.85 이상 3.33 이하로 함으로써, 평가예 3에 비해서 가스의 복귀류를 억제할 수 있다. 이에 의해, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)로부터 각각 공급된 가스가 웨이퍼(200)의 면 내를 균등하게 흐르기 때문에, 평가예 3에 비해서, 웨이퍼(200)의 면 내에서의 막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.
(5) 본 실시 형태에 따르면, 도 10의 표에 나타내지는 평가예 4 내지 6과 같이, 제2 개구부(234b)의 경사 각도(R1)를 20도 이상 30도 이하로 함으로써, 평가예 7, 8에 비해서 가스의 복귀류를 억제할 수 있다. 이에 의해, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)로부터 각각 공급된 가스가 웨이퍼(200)의 면 내를 균등하게 흐르기 때문에, 평가예 7, 8에 비해서, 웨이퍼(200)의 면 내에서의 막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.
(6) 본 실시 형태에 따르면, 제2 개구부(234b)는 2개 마련되어 있고, 도 8, 도 9, 도 18의 표에 나타내지는 평가예 1, 2, 3, 12, 13, 14, 15에서는, 2개의 제2 개구부(234b)로부터 각각 공급되는 가스의 유량은, 거의 동일하거나 또는 동일해지도록 구성된다. 이에 의해, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 복귀류를 억제할 수 있다. 또한, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)로부터 각각 공급된 가스가 웨이퍼(200)의 면 내를 균등하게 흐르기 때문에, 종래 구성에 비해서, 웨이퍼(200)의 면 내에서의 막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 개시에 있어서 「거의 동일한」이란, 한쪽을 기준으로 해서, 다른 쪽이 한쪽의 ±95％ 이내이다.
(7) 본 실시 형태에 따르면, 제2 개구부(234b)는 2개 마련되어 있고, 도 8, 도 9, 도 18의 표에 나타내지는 평가예 1, 2, 3, 12, 13, 14, 15에서는, 2개의 제2 개구부(234b) 각각의 구멍 직경은, 동일해지도록 구성된다. 이에 의해, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 복귀류를 억제할 수 있다. 또한, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)로부터 각각 공급된 가스가 웨이퍼(200)의 면 내를 균등하게 흐르기 때문에, 종래 구성에 비해서, 웨이퍼(200)의 면 내에서의 막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.
(8) 본 실시 형태에 따르면, 제2 개구부(234b)는 2개 마련되어 있고, 도 8, 도 9, 도 18의 표에 나타내지는 평가예 1, 2, 3, 12, 13, 14, 15에서는, 2개의 제2 개구부(234b)의 단면적은, 동일해지도록 구성된다. 이에 의해, 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 복귀류를 억제할 수 있다. 또한, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)로부터 각각 공급된 가스가 웨이퍼(200)의 면 내를 균등하게 흐르기 때문에, 종래 구성에 비해서, 웨이퍼(200)의 면 내에서의 막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.
(9) 본 실시 형태에 따르면, 가스 노즐(340a)의 선단에 방출 구멍(344)이 형성되어 있다. 이 때문에, 가스 노즐(340a)의 내부를 흐르는 가스는, 가스 노즐(340a)의 연직 방향에서 균등해짐으로써, 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b) 각각으로부터 공급되는 가스의 유량을 연직 방향에서 균등하게 할 수 있다.
(10) 본 실시 형태에 따르면, 처리실(201)에 적재된 상태에서 배치되어 있는 웨이퍼(200)와 웨이퍼(200)의 사이에 가스가 공급되도록 제1 개구부(234a) 및 제2 개구부(234b)가 형성되어 있다. 이에 의해, 웨이퍼(200)의 사이에 공급되는 제1 개구부(234a)로부터의 가스의 유량을 제2 개구부(234b)로부터의 가스의 유량보다도 적게 함으로써, 웨이퍼(200)의 사이에 공급되는 가스를 균등하게 할 수 있다. 또한, 구멍 직경비(구멍 직경) 및 단면적비(단면적)에 대해서도 마찬가지이다.
(11) 본 실시 형태에 따르면, 한쪽의 가스 노즐(540a, 640a)의 제1 개구부(534a, 634a)로부터 공급되는 가스와, 다른 쪽의 가스 노즐(540b, 640b)의 제1 개구부(534c, 634c)로부터 공급되는 가스는 웨이퍼(200)에 도달하기 전에 혼합된다. 이에 의해, 각각의 제1 개구부(534a, 534c, 634a, 634c)로부터 공급되는 가스가 혼합된 후, 웨이퍼(200) 상에 균등하게 공급된다. 그래서, 웨이퍼(200) 상에서 복귀류가 발생하지 않고, 웨이퍼(200)의 면 내를 가스가 균등하게 흐르기 때문에, 막 두께의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.
(12) 본 실시 형태에 따르면, 한쪽의 가스 노즐(740a)의 제1 개구부(734a)로부터 공급되는 가스와, 다른 쪽의 가스 노즐(740b)의 제1 개구부(734c)로부터 공급되는 가스는 웨이퍼(200)에 도달하기 전에 혼합된다. 이에 의해, 각각의 제1 개구부(734a, 734c)로부터 공급되는 가스가 혼합된 후, 웨이퍼(200) 상에 균등하게 공급된다. 그래서, 웨이퍼(200) 상에서 복귀류가 발생하지 않고, 웨이퍼(200)의 면 내를 가스가 균등하게 흐르기 때문에, 웨이퍼(200)에서의 막 두께의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.
<다른 변형예>
이하, 본 개시의 다른 변형예에 대해서, 도 15를 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시 형태와 동일한 부분은 생략하고, 본 실시 형태와 다른 부분을 주로 설명한다.
반응관(203)의 둘레 방향에 있어서, 노즐실(222)의 양측에는, 도 15에 도시하는 바와 같이, 연직 방향으로 연장되는 한 쌍의 노즐실(822)이 마련되어 있다. 구체적으로는, 장치 깊이 방향의 안쪽에 노즐실(822a)이 마련되고, 장치 깊이 방향의 앞쪽에 노즐실(822b)이 마련되어 있다.
노즐실(822a)에는, 가스 노즐(840a)이 배치되어 있고, 가스 노즐(840a)은, I자형(I자상)의 롱 노즐로서 구성되어 있다. 노즐실(822b)에는, 가스 노즐(840b)이 배치되어 있고, 가스 노즐(840b)은, I자형(I자상)의 롱 노즐로서 구성되어 있다.
가스 노즐(840a, 840b)에는, 원 형상의 개구부(834a, 834b)가 연직 방향으로 배열되어 형성되어 있다. 그리고, 가스 노즐(840a, 840b)의 개구부(834a, 834b)로부터는, 불활성 가스가 처리실(201)을 향해서 분사되도록 되어 있다. 원 형상의 개구부(834a, 834b)가 형성된 가스 노즐(840a, 840b)을 포함해서 제2 가스 공급부(842)가 구성되어 있다.
이 구성에 있어서, 가스 노즐(840a, 840b)의 개구부(834a, 834b)로부터 공급되는 가스의 유량은, 제2 개구부(234b)로부터 공급되는 가스의 유량, 및 제1 개구부(234a)로부터 공급되는 가스의 유량과 다르다. 또한, 가스 노즐(340a)의 개구부(234)로부터 가스를 분사하고 있을 때, 가스 노즐(840a, 840b)의 개구부(834a, 834b)로부터 미소한 불활성 가스가 분사된다. 이에 의해, 역확산이 억제된다. 또한, 개구부(834a, 834b)로부터 분사되는 불활성 가스는, 개구부(234)로부터 분사되는 가스의 흐름에 기여하지 않을 정도의 유량으로 억제된다.
또한, 본 개시는 관한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 다른 다양한 실시 형태를 취하는 것이 가능한 것은 당업자에게 있어서 명확하다. 예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 특별히 설명하지 않았지만, 제2 개구부의 수가 제1 개구부의 수 보다 많이 구성되어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 제1 개구부와 제2 개구부가 개별로 마련되었다. 그러나, 예를 들어 제1 개구부로부터 분사되는 가스는 처리실의 웨이퍼(200)의 중심 방향으로 분사되도록 구성되고, 제2 개구부로부터 분사되는 가스는 처리실(201)의 웨이퍼(200)의 주연 방향으로 분사되도록 구성되어, 제1 개구부와 제2 개구부가 연속적으로 마련되어 있는 슬릿 타입이어도 된다.
또한, 기판 처리 장치(10, 810)는, 반도체 제조 장치뿐만 아니라, 예를 들어 LCD 장치와 같은 유리 기판을 처리하는 장치 등에 사용해도 된다.
또한, 성막 처리로서, 예를 들어 CVD, PVD, 산화막, 질화막, 또는 그 양쪽을 형성하는 처리, 금속을 포함하는 막을 형성하는 처리 등이어도 되고, 또한, 본 실시 형태는, 어닐 처리, 산화 처리, 질화 처리, 확산 처리 등의 처리에서도 적용할 수 있다.
10: 기판 처리 장치(처리 장치의 일례)
200: 웨이퍼(기판의 일례)
201: 처리실

Claims (20)

  1. 기판이 배치되어 있는 처리실에 가스를 각각 공급하는 제1 개구부와 제2 개구부를 갖는 가스 공급부이며,
    상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부는 상기 기판의 표면에 대하여 평행 방향으로 배열되어 있고,
    상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스는 상기 기판의 중심 방향으로 공급되고,
    상기 제2 개구부로부터 공급되는 가스는 상기 기판의 주연 방향으로 공급되고,
    상기 제2 개구부로부터 공급되는 가스의 방향이 상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스의 방향을 기준으로 해서 미리 정해진 각도를 이루도록 구성되어 있는,
    가스 공급부.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 개구부로부터 공급되는 가스의 유량은, 상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스의 유량에 대하여 0.7 이상 49.0 이하로 되도록 구성되어 있는, 가스 공급부.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 개구부의 면적은, 상기 제1 개구부의 면적에 대하여 0.7 이상 11.1 이하로 되도록 구성되어 있는, 가스 공급부.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부는, 원형으로 되어 있고,
    상기 제2 개구부의 구멍 직경은, 상기 제1 개구부의 구멍 직경에 대하여 0.85 이상 3.3 이하로 되도록 구성되어 있는, 가스 공급부.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스가 향하는 방향을 기준으로 해서, 상기 제2 개구부로부터 공급되는 가스가 향하는 방향이 이루는 각도는, 20도 이상 30도 이하로 되도록 구성되어 있는, 가스 공급부.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 개구부는 복수 마련되어 있고,
    복수의 상기 제2 개구부로부터 각각 공급되는 가스의 유량, 복수의 상기 제2 개구부 각각의 구멍 직경, 및 복수의 상기 제2 개구부의 면적 중 적어도 하나가 거의 동일해지도록 구성되어 있는, 가스 공급부.
  7. 제1항에 있어서, 상기 처리실에 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 연신되도록 배치되고,
    상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부는, 상기 수직 방향으로 가스가 흐르는 유로 도중에 마련되고,
    상기 수직 방향으로 가스가 흐르는 방향에 대하여 교차하는 방향으로 가스를 공급하도록 구성되어 있는, 가스 공급부.
  8. 제7항에 있어서, 상기 수직 방향으로 흐르는 가스의 유로의 단부에는, 상기 처리실에 공급되는 가스 이외의 가스를 방출하는 방출 구멍이 형성되어 있는, 가스 공급부.
  9. 제8항에 있어서, 상기 방출 구멍의 구멍 직경은, 상기 제1 개구부의 구멍 직경 및 상기 제2 개구부의 구멍 직경에 비해서 크고, 또는, 상기 방출 구멍의 면적은, 상기 제1 개구부의 면적 및 상기 제2 개구부의 면적에 비해서 크게 구성되어 있는, 가스 공급부.
  10. 제1항에 있어서, 복수의 상기 기판이 상기 처리실에 적재되도록 배치되고,
    상기 기판과 상기 기판의 사이에 상기 가스가 공급되도록 상기 제1 개구부 및 제2 개구부가 배치되어 있는, 가스 공급부.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제2 개구부로부터 공급되는 가스의 유량, 상기 제2 개구부의 구멍 직경, 및 상기 제2 개구부의 면적은, 각각 상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스의 유량, 상기 제1 개구부의 구멍 직경, 및 상기 제1 개구부의 면적에 비해서 크게 구성되는, 가스 공급부.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부가 복수 마련되고,
    각각의 상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스는 혼합되도록 구성되어 있는, 가스 공급부.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부가 형성되는 공급 배관부가 복수 마련되어 있고, 상기 공급 배관부는, U자상 또는 Y자상의 연결부에 의해 연결되어 있는, 가스 공급부.
  14. 제12항에 있어서, 각각의 상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스는, 상기 기판에 도달하기 전에 혼합되도록 구성되어 있는, 가스 공급부.
  15. 제12항에 있어서, 각각의 상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스는, 상기 기판의 중심부에 도달하기 전에 혼합되도록 구성되어 있는, 가스 공급부.
  16. 기판이 배치되어 있는 처리실에 가스를 각각 공급하는 제1 개구부와 제2 개구부를 갖고,
    상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부는 상기 기판의 표면에 대하여 평행 방향으로 배열되어 있고,
    상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스는 상기 기판의 중심 방향으로 공급되고,
    상기 제2 개구부로부터 공급되는 가스는 상기 기판의 주연 방향으로 공급되고,
    상기 제2 개구부로부터 공급되는 가스의 방향이 상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스의 방향을 기준으로 해서 미리 정해진 각도를 이루도록 구성되어 있는 제1 가스 공급부를 구비한 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스가 향하는 방향을 기준으로 해서, 상기 제2 개구부로부터 공급되는 가스가 향하는 방향이 이루는 각도는, 상기 제1 가스 공급부의 상기 제1 개구부와 상기 기판의 배치 관계에 기초해서 정해지는, 처리 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제1 가스 공급부를 복수 갖고,
    복수의 상기 제1 가스 공급부의 상기 제1 개구부로부터 공급되는 각각의 가스는 혼합되도록 구성되어 있는, 처리 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 제1 가스 공급부의 양측에 마련되고, 상기 제1 가스 공급부로부터 공급되는 가스와는 다른 가스를 상기 처리실에 공급하는 제2 가스 공급부를 구비하는, 처리 장치.
  20. 기판이 배치되어 있는 처리실에 가스를 각각 공급하는 제1 개구부와 제2 개구부를 갖는 가스 공급부이며,
    상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부는 상기 기판의 표면에 대하여 평행 방향으로 배열되어 있고,
    상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스는 상기 기판의 중심 방향으로 공급되고,
    상기 제2 개구부로부터 공급되는 가스는 상기 기판의 주연 방향으로 공급되고,
    상기 제2 개구부로부터 공급되는 가스의 방향이 상기 제1 개구부로부터 공급되는 가스의 방향을 기준으로 해서 미리 정해진 각도를 이루도록 구성되어 있는 가스 공급부를 사용하여, 상기 가스를 상기 처리실에 공급하여, 상기 기판을 처리하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
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