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KR20180058808A - Substrate processing apparatus, gas nozzle, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Substrate processing apparatus, gas nozzle, and manufacturing method of semiconductor device Download PDF

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KR20180058808A
KR20180058808A KR1020187011787A KR20187011787A KR20180058808A KR 20180058808 A KR20180058808 A KR 20180058808A KR 1020187011787 A KR1020187011787 A KR 1020187011787A KR 20187011787 A KR20187011787 A KR 20187011787A KR 20180058808 A KR20180058808 A KR 20180058808A
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South Korea
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gas
slit
upstream
chamber
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Korean (ko)
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슈헤이 사이도
다까후미 사사끼
다께오 하나시마
히데나리 요시다
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

기판의 면 간 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 복수 매의 기판을 처리하는 처리실과, 처리실 내에 가스를 공급하는 노즐을 구비하고, 노즐은, 세로 방향으로 개구된 슬릿을 갖고, 슬릿은 노즐의 선단부의 정점까지 형성되어 있다.It is possible to improve the uniformity of the surface of the substrate. A processing chamber for processing a plurality of substrates and a nozzle for supplying a gas into the processing chamber, the nozzle having a slit opened in the longitudinal direction, and the slit is formed up to the apex of the tip of the nozzle.

Description

기판 처리 장치, 가스 노즐 및 반도체 장치의 제조 방법Substrate processing apparatus, gas nozzle, and manufacturing method of semiconductor device

본 발명은 기판 처리 장치, 가스 노즐 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, a gas nozzle, and a method of manufacturing a semiconductor device.

반도체 장치(디바이스)의 제조 공정에 있어서의 기판 처리에서는, 예를 들어 복수 매의 기판을 일괄하여 처리하는 세로형 기판 처리 장치가 사용되고 있다. 세로형 기판 처리 장치에서는, 다공 노즐을 사용하여 기판에 대하여 가스를 공급하는 것이 있다(예를 들어 특허문헌 1).In a substrate processing in a manufacturing process of a semiconductor device (device), for example, a vertical type substrate processing apparatus for collectively processing a plurality of substrates is used. In a vertical type substrate processing apparatus, a gas is supplied to a substrate by using a porous nozzle (for example, Patent Document 1).

일본 특허 공개 제2004-6551호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2004-6551

그러나 다공 노즐의 형상과 가스의 종류에 따라서는, 다공 노즐 내에서 가스가 과잉 분해되어 버려 기판의 면 간 균일성에 악영향을 미치는 경우가 있다. 본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 기판의 면 간 균일성을 향상시키는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.However, depending on the shape of the porous nozzle and the kind of the gas, the gas is excessively decomposed in the porous nozzle, which may adversely affect the uniformity of the surface of the substrate. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a technique capable of improving the uniformity of the surface of a substrate.

본 발명의 일 양태에 의하면,According to one aspect of the present invention,

복수 매의 기판을 처리하는 처리실과,A processing chamber for processing a plurality of substrates,

상기 처리실 내에 가스를 공급하는 노즐을 구비하고,And a nozzle for supplying a gas into the process chamber,

상기 노즐은,The nozzle

세로 방향으로 개구된 슬릿을 갖고,A slit opening in the longitudinal direction,

상기 슬릿은 상기 가스 노즐의 선단부의 정점까지 형성되어 있는 기술이 제공된다.And the slit is formed up to the apex of the tip of the gas nozzle.

본 발명에 의하면, 기판의 면 간 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.According to the present invention, it is possible to improve the uniformity of the surface of the substrate.

도 1은 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 처리로의 일례를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 노즐의 일례를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 4는 각 노즐 형상에 있어서의 가스 유량과 노즐 내압의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 각 노즐 형상에 있어서의 웨이퍼 중앙의 가스 유속의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 각 노즐 형상에 있어서의 웨이퍼 중앙의 가스 유속의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 7의 (A)는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 노즐의 변형예를, (B)는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 다른 노즐의 변형예를, (C)는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 노즐의 또 다른 변형예를, (D)는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 노즐의 또 다른 변형예를 각각 도시하는 도면이다.
도 8은 제2 실시 형태에서 적합하게 사용되는 노즐의 일례를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 9는 제2 실시 형태에서 적합하게 사용되는 처리로의 일례를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 10은 제2 실시 형태에서 적합하게 사용되는 노즐의 Si 라디칼 농도 분포의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 11은 제2 실시 형태에서 적합하게 사용되는 노즐의 Si 라디칼 농도 분포의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 12의 (A)는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 노즐의 변형예를, (B)는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 다른 노즐의 변형예를 각각 도시하는 도면이다.1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of a substrate processing apparatus suitably used in an embodiment of the present invention.
2 is a plan view schematically showing an example of a processing furnace suitably used in the embodiment of the present invention.
3 is a perspective view schematically showing an example of a nozzle suitably used in the embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a diagram showing simulation results of gas flow rate and nozzle internal pressure in each nozzle shape. Fig.
Fig. 5 is a diagram showing a simulation result of the gas flow velocity at the wafer center in each nozzle shape. Fig.
Fig. 6 is a diagram showing a simulation result of the gas flow rate at the center of the wafer in each nozzle shape. Fig.
FIG. 7A is a modification of the nozzle according to the embodiment of the present invention, FIG. 7B is a modification of another nozzle in the embodiment of the present invention, FIG. 7C is a cross- (D) is a diagram showing still another modification of the nozzle in the embodiment of the present invention, and Fig.
Fig. 8 is a perspective view schematically showing an example of a nozzle suitably used in the second embodiment. Fig.
9 is a plan view schematically showing an example of a processing furnace suitably used in the second embodiment.
10 is a diagram showing simulation results of the Si radical concentration distribution of the nozzles suitably used in the second embodiment.
11 is a diagram showing a simulation result of the Si radical concentration distribution of a nozzle suitably used in the second embodiment.
FIG. 12A is a modification of the nozzle in the second embodiment of the present invention, and FIG. 12B is a diagram showing a modification of another nozzle in the second embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대하여 설명한다. 전체 도면 중, 동일하거나 또는 대응하는 구성에 대해서는 동일하거나 또는 대응하는 참조 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.Hereinafter, non-limiting exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same or corresponding reference numerals, and redundant explanations are omitted.

본 실시 형태에 있어서, 기판 처리 장치는, 반도체 장치(디바이스)의 제조 방법에 있어서의 제조 공정의 일 공정으로서 열처리 등의 기판 처리 공정을 실시하는 세로형 기판 처리 장치(이하, 처리 장치라 칭함)(2)로서 구성되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이 처리 장치(2)는, 원통 형상의 반응관(10)과, 반응관(10)의 외주에 설치된 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(12)를 구비한다. 반응관은, 예를 들어 석영이나 SiC에 의하여 형성된다. 반응관(10)의 내부에는, 기판으로서의 웨이퍼 W를 처리하는 처리실(14)이 형성된다.In the present embodiment, the substrate processing apparatus is a vertical type substrate processing apparatus (hereinafter referred to as a processing apparatus) for performing a substrate processing step such as a heat treatment as one step of a manufacturing step in a manufacturing method of a semiconductor device (device) (2). As shown in Fig. 1, the treatment apparatus 2 includes a cylindrical reaction tube 10 and a heater 12 serving as a heating means (heating mechanism) provided on the outer periphery of the reaction tube 10. The reaction tube is formed by, for example, quartz or SiC. Inside the reaction tube 10, a processing chamber 14 for processing a wafer W as a substrate is formed.

도 2에 도시한 바와 같이 반응관(10)에는, 외측으로 돌출되도록 가스 공급실로서의 공급 버퍼실(10A)과 배기 버퍼실(10B)이 대면하여 형성되어 있다. 공급 버퍼실(10A) 내 및 배기 버퍼실(10B) 내는 격벽(10C)에 의하여 복수의 공간으로 구획되어 있다. 공급 버퍼실(10A) 내의 각 구획에는 후술하는 노즐(44a, 44b)이 각각 설치된다. 공급 버퍼실(10A) 및 배기 버퍼실(10B)의 내벽측(처리실(14)측)에는 복수의, 가로로 긴 형상의 슬릿(10D)이 각각 형성되어 있다. 반응관(10)에는 온도 검출기로서의 온도 검출부(16)가 설치된다. 온도 검출부(16)는 반응관(10)의 외벽을 따라 세워져서 설치되어 있다.As shown in Fig. 2, the reaction tube 10 is formed with a supply buffer chamber 10A and an exhaust buffer chamber 10B as gas supply chambers facing each other so as to protrude outward. The inside of the supply buffer chamber 10A and the inside of the exhaust buffer chamber 10B are partitioned into a plurality of spaces by partition walls 10C. In each of the compartments in the supply buffer chamber 10A, nozzles 44a and 44b described later are installed. A plurality of horizontally elongated slits 10D are formed on the inner wall side (the processing chamber 14 side) of the supply buffer chamber 10A and the exhaust buffer chamber 10B. The reaction tube 10 is provided with a temperature detector 16 as a temperature detector. The temperature detector 16 is installed upright along the outer wall of the reaction tube 10.

도 1에 도시한 바와 같이 반응관(10)의 하단 개구부에는, 원통형의 매니폴드(18)가 O링 등의 시일 부재(20)를 개재하여 연결되어, 반응관(10)의 하단부를 지지하고 있다. 매니폴드(18)는, 예를 들어 스테인리스 등의 금속에 의하여 형성되어 있다. 매니폴드(18)의 하단 개구부는 원반 형상의 덮개부(22)에 의하여 개폐된다. 덮개부(22)는, 예를 들어 금속에 의하여 형성되어 있다. 덮개부(22)의 상면에는 O링 등의 시일 부재(20)가 설치되어 있으며, 이것에 의하여 반응관(10) 내와 외기가 기밀하게 시일되어 있다. 덮개부(22) 상에는, 중앙에 상하에 걸쳐 구멍이 형성된 단열부(24)가 적재되어 있다. 단열부(24)는, 예를 들어 석영에 의하여 형성되어 있다.1, a cylindrical manifold 18 is connected to the lower end opening of the reaction tube 10 via a seal member 20 such as an O-ring to support the lower end of the reaction tube 10 have. The manifold 18 is formed of, for example, a metal such as stainless steel. The lower end opening of the manifold 18 is opened / closed by the disc-shaped lid portion 22. The lid portion 22 is formed of, for example, metal. A seal member 20 such as an O-ring is provided on the upper surface of the lid portion 22 so that the inside of the reaction tube 10 and the outside air are hermetically sealed. On the lid portion 22, a heat insulating portion 24 having a hole formed in the upper and lower portions thereof is mounted at the center. The heat insulating portion 24 is formed of, for example, quartz.

처리실(14)은 복수 매, 예를 들어 25 내지 150매의 웨이퍼 W를 수직으로 선반 형상으로 지지하는 기판 보유 지지구로서의 보트(26)를 내부에 수납한다. 보트(26)는, 예를 들어 석영이나 SiC로 형성된다. 보트(26)는, 덮개부(22) 및 단열부(24)를 관통하는 회전축(28)에 의하여 단열부(24)의 상방에 지지된다. 덮개부(22)의 회전축(28)이 관통하는 부분에는, 예를 들어 자성 유체 시일이 설치되며, 회전축(28)은 덮개부(22)의 하방에 설치된 회전 기구(30)에 접속된다. 이것에 의하여, 회전축(28)은 반응관(10)의 내부를 기밀하게 시일한 상태에서 회전 가능하게 구성된다. 덮개부(22)는 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(32)에 의하여 상하 방향으로 구동된다. 이것에 의하여 보트(26) 및 덮개부(22)가 일체적으로 승강되어, 반응관(10)에 대하여 보트(26)가 반출입된다.The treatment chamber 14 internally accommodates a boat 26 as a substrate holding support for vertically supporting a plurality of wafers W, for example, 25 to 150 wafers. The boat 26 is made of, for example, quartz or SiC. The boat 26 is supported above the heat insulating portion 24 by a rotary shaft 28 passing through the lid portion 22 and the heat insulating portion 24. A magnetic fluid seal is provided at a portion of the lid portion 22 through which the rotary shaft 28 penetrates and the rotary shaft 28 is connected to a rotary mechanism 30 provided below the lid portion 22. [ Thus, the rotating shaft 28 is rotatable in a state in which the inside of the reaction tube 10 is hermetically sealed. The lid portion 22 is driven in the vertical direction by the boat elevator 32 as a lift mechanism. Thus, the boat 26 and the lid portion 22 are integrally lifted and lowered, and the boat 26 is carried in and out of the reaction tube 10.

처리 장치(10)는, 기판 처리에 사용되는 가스를 처리실(14) 내에 공급하는 가스 공급 기구(34)를 구비하고 있다. 가스 공급 기구(34)가 공급하는 가스는 성막되는 막의 종류에 따라 바뀐다. 여기서는, 가스 공급 기구(34)는 원료 가스 공급부, 반응 가스 공급부 및 불활성 가스 공급부를 포함한다.The processing apparatus 10 is provided with a gas supply mechanism 34 for supplying the gas used for the substrate processing into the processing chamber 14. The gas supplied by the gas supply mechanism 34 varies depending on the type of the film to be formed. Here, the gas supply mechanism 34 includes a source gas supply unit, a reaction gas supply unit, and an inert gas supply unit.

원료 가스 공급부는 가스 공급관(36a)을 구비하며, 가스 공급관(36a)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로 컨트롤러(MFC)(38a) 및 개폐 밸브인 밸브(40a)가 설치되어 있다. 가스 공급관(36a)은 매니폴드(18)의 측벽을 관통하는 노즐(44a)에 접속된다. 노즐(44a)은 공급 버퍼실(10A) 내에 상하 방향을 따라 세워져서 설치되며, 보트(26)에 보유 지지되는 웨이퍼 W를 향하여 개구되는 가스 공급구로서의, 세로로 긴 형상의 슬릿(45a)이 형성되어 있다. 노즐(44a)의 슬릿(45a)을 통하여 공급 버퍼실(10A) 내에 원료 가스가 확산되고, 공급 버퍼실(10A)의 슬릿(10D)을 통하여 웨이퍼 W에 대하여 원료 가스가 공급된다. 노즐(44a)의 상세에 대해서는 후술한다.The raw material gas supply section is provided with a gas supply pipe 36a and a mass flow controller (MFC) 38a as a flow rate controller (flow control section) and a valve 40a as an on / off valve . The gas supply pipe 36a is connected to a nozzle 44a passing through the side wall of the manifold 18. [ The nozzle 44a is vertically provided in the supply buffer chamber 10A and is provided with a vertically long slit 45a as a gas supply port opened toward the wafer W held by the boat 26 Respectively. The raw material gas is diffused into the supply buffer chamber 10A through the slit 45a of the nozzle 44a and the raw material gas is supplied to the wafer W through the slit 10D of the supply buffer chamber 10A. Details of the nozzle 44a will be described later.

이하, 마찬가지의 구성으로, 반응 가스 공급부로부터는 공급관(36b), MFC(38b), 밸브(40b), 노즐(44b) 및 슬릿(10D)을 통하여 반응 가스가 웨이퍼 W에 대하여 공급된다. 노즐(44b)에는, 보트(26)에 보유 지지되는 웨이퍼 W를 향하여 개구되는 복수의 가스 공급 구멍(45b)이 형성되어 있다. 불활성 가스 공급부로부터는 공급관(36c, 36d), MFC(38c, 38d), 밸브(40c, 40d), 노즐(44a, 44b) 및 슬릿(10D)을 통하여 웨이퍼 W에 대하여 불활성 가스가 공급된다.The reaction gas is supplied from the reaction gas supply unit to the wafer W through the supply pipe 36b, the MFC 38b, the valve 40b, the nozzle 44b and the slit 10D. A plurality of gas supply holes 45b are formed in the nozzle 44b so as to be opened toward the wafer W held by the boat 26. [ Inert gas is supplied from the inert gas supply unit to the wafer W through the supply pipes 36c and 36d, the MFCs 38c and 38d, the valves 40c and 40d, the nozzles 44a and 44b and the slit 10D.

반응관(10)에는, 배기 버퍼실(10B)에 연통되도록 배기관(46)이 설치되어 있다. 배기관(46)에는, 처리실(14) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(48) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(50)를 개재하여, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(52)가 접속되어 있다. 이와 같은 구성에 의하여 처리실(14) 내의 압력을, 처리에 따른 처리 압력으로 할 수 있다.The reaction tube 10 is provided with an exhaust pipe 46 so as to communicate with the exhaust buffer chamber 10B. A pressure sensor 48 as a pressure detector (pressure detecting portion) for detecting the pressure in the process chamber 14 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 50 as a pressure regulator (pressure adjusting portion) are connected to the exhaust pipe 46, And a vacuum pump 52 as an exhaust device are connected. With this configuration, the pressure in the process chamber 14 can be set to the process pressure according to the process.

회전 기구(30), 보트 엘리베이터(32), 가스 공급 기구(34)의 MFC(38a 내지 38d) 및 밸브(40a 내지 40d), APC 밸브(50)에는, 이들을 제어하는 컨트롤러(100)가 전기적으로 접속되어 있다. 컨트롤러(100)는, 예를 들어 CPU를 구비한 마이크로프로세서(컴퓨터)를 포함하며, 처리 장치(2)의 동작을 제어하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(100)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(102)가 접속되어 있다.The controller 100 for controlling them is electrically connected to the MFCs 38a to 38d and the valves 40a to 40d and the APC valve 50 of the rotation mechanism 30, the boat elevator 32, the gas supply mechanism 34, Respectively. The controller 100 includes a microprocessor (computer) having a CPU, for example, and is configured to control the operation of the processing apparatus 2. [ To the controller 100, for example, an input / output device 102 configured as a touch panel or the like is connected.

컨트롤러(100)에는 기억 매체로서의 기억부(104)가 접속되어 있다. 기억부(104)에는, 처리 장치(10)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 처리 장치(2)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램(레시피라고도 함)이 판독 가능하게 저장된다.The controller 100 is connected to a storage unit 104 as a storage medium. The storage unit 104 stores a control program for controlling the operation of the processing apparatus 10 and a program (also referred to as a recipe) for causing the respective components of the processing apparatus 2 to execute processing .

기억부(104)는, 컨트롤러(100)에 내장된 기억 장치(하드 디스크나 플래시 메모리)여도 되고, 가반성의 외부 기록 장치(자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광 자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)여도 된다. 또한 컴퓨터로의 프로그램의 제공은 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 행해도 된다. 프로그램은 필요에 따라 입출력 장치(102)로부터의 지시 등으로 기억부(104)로부터 판독되며, 판독된 레시피에 따른 처리를 컨트롤러(100)가 실행함으로써 처리 장치(2)는 컨트롤러(100)의 제어 하에, 원하는 처리를 실행한다.The storage unit 104 may be a storage device (a hard disk or a flash memory) built in the controller 100 or a volatile external storage device such as a magnetic tape, a magnetic disk such as a flexible disk or a hard disk, A magneto-optical disk such as an MO, or a semiconductor memory such as a USB memory or a memory card). The program may be provided to a computer by using a communication means such as the Internet or a dedicated line. The program is read from the storage unit 104 by an instruction or the like from the input / output device 102 as needed, and the controller 100 executes the process in accordance with the read recipe so that the processing apparatus 2 is controlled by the controller 100 , A desired process is executed.

다음으로, 상술한 처리 장치(2)를 사용하여 기판 상에 막을 형성하는 처리(성막 처리)에 대하여 설명한다. 여기서는, 웨이퍼 W에 대하여 원료 가스로서 HCDS(Si2Cl6: 헥사클로로디실란) 가스와 반응 가스로서 NH3(암모니아) 가스를 공급함으로써 웨이퍼 W 상에 실리콘 질화(SiN)막을 형성하는 예에 대하여 설명한다. 또한 이하의 설명에 있어서, 처리 장치(2)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(100)에 의하여 제어된다.Next, a process (film forming process) for forming a film on a substrate using the above-described processing apparatus 2 will be described. Here, an example of forming a silicon nitride (SiN) film on a wafer W by supplying HCDS (Si 2 Cl 6 : hexachlorodisilane) gas as a raw material gas to the wafer W and NH 3 (ammonia) Explain. In the following description, the operation of each unit constituting the processing apparatus 2 is controlled by the controller 100. [

(웨이퍼 차지 및 보트 로드)(Wafer charge and boat load)

복수 매의 웨이퍼 W가 보트(26)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 보트(26)는 보트 엘리베이터(32)에 의하여 처리실(14) 내에 반입(보트 로드)되고, 반응관(10)의 하부 개구는 덮개부(22)에 의하여 기밀하게 폐색(시일)된 상태로 된다.When a plurality of wafers W are loaded (wafer charged) into the boat 26, the boat 26 is carried (boat loaded) into the processing chamber 14 by the boat elevator 32, (Sealed) by the lid portion 22 in a hermetically sealed state.

(압력 조정 및 온도 조정)(Pressure adjustment and temperature adjustment)

처리실(14) 내가 소정의 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(52)에 의하여 진공 배기(감압 배기)된다. 처리실(14) 내의 압력은 압력 센서(48)에 의해 측정되며, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(50)가 피드백 제어된다. 또한 처리실(14) 내의 웨이퍼 W가 소정의 온도로 되도록 히터(12)에 의하여 가열된다. 이때, 처리실(14)이 소정의 온도 분포로 되도록, 온도 검출부(16)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(12)로의 통전 상태가 피드백 제어된다. 또한 회전 기구(30)에 의한 보트(26) 및 웨이퍼 W의 회전을 개시한다.(Vacuum-exhausted) by the vacuum pump 52 so that the processing chamber 14 is at a predetermined pressure (vacuum degree). The pressure in the processing chamber 14 is measured by the pressure sensor 48, and the APC valve 50 is feedback-controlled based on the measured pressure information. And the wafer W in the processing chamber 14 is heated by the heater 12 to a predetermined temperature. At this time, the energization state to the heater 12 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature detector 16 so that the treatment chamber 14 has a predetermined temperature distribution. And starts rotation of the boat 26 and the wafer W by the rotation mechanism 30. [

(성막 처리)(Film forming process)

[원료 가스 공급 공정][Feed gas supply step]

처리실(14) 내의 온도가 미리 설정된 처리 온도로 안정되면, 처리실(14) 내의 웨이퍼 W에 대하여 HCDS 가스를 공급한다. HCDS 가스는 MFC(38a)에서 원하는 유량으로 되도록 제어되어 가스 공급관(36a), 노즐(44a) 및 슬릿(10D)을 통하여 처리실(14) 내에 공급된다.When the temperature in the processing chamber 14 is stabilized at a predetermined processing temperature, the HCDS gas is supplied to the wafer W in the processing chamber 14. The HCDS gas is controlled to be a desired flow rate in the MFC 38a and supplied into the processing chamber 14 through the gas supply pipe 36a, the nozzle 44a and the slit 10D.

[원료 가스 배기 공정][Source gas exhaust process]

다음으로, HCDS 가스의 공급을 정지시키고 진공 펌프(52)에 의하여 처리실(14) 내를 진공 배기한다. 이때, 불활성 가스 공급부로부터 불활성 가스로서 N2 가스를 처리실(14) 내에 공급해도 된다(불활성 가스 퍼지).Next, the supply of the HCDS gas is stopped, and the inside of the processing chamber 14 is evacuated by the vacuum pump 52. At this time, N 2 gas may be supplied as an inert gas from the inert gas supply portion into the processing chamber 14 (inert gas purge).

[반응 가스 공급 공정][Reaction gas supply step]

다음으로, 처리실(14) 내의 웨이퍼 W에 대하여 NH3 가스를 공급한다. NH3 가스는 MFC(38b)에서 원하는 유량으로 되도록 제어되어 가스 공급관(36b), 노즐(44b) 및 슬릿(10D)을 통하여 처리실(14) 내에 공급된다.Next, NH 3 gas is supplied to the wafer W in the process chamber 14. NH 3 gas is controlled to be a desired flow rate in the MFC 38b and supplied into the processing chamber 14 through the gas supply pipe 36b, the nozzle 44b and the slit 10D.

[반응 가스 배기 공정][Reaction gas evacuation process]

다음으로, NH3 가스의 공급을 정지시키고 진공 펌프(52)에 의하여 처리실(14) 내를 진공 배기한다. 이때, 불활성 가스 공급부로부터 N2 가스를 처리실(14) 내에 공급해도 된다(불활성 가스 퍼지).Next, the supply of the NH 3 gas is stopped, and the inside of the processing chamber 14 is evacuated by the vacuum pump 52. At this time, N 2 gas may be supplied from the inert gas supply unit into the process chamber 14 (inert gas purge).

상술한 4개의 공정을 행하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 행함으로써, 웨이퍼 W 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiN막을 형성할 수 있다.The SiN film having a predetermined composition and a predetermined film thickness can be formed on the wafer W by performing the above-described four cycles of performing the predetermined number of times (one or more times).

(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)(Boat unload and wafer discharge)

소정 막 두께의 막을 형성한 후, 불활성 가스 공급부로부터 N2 가스가 공급되어 처리실(14) 내의 분위기가 N2 가스로 치환됨과 함께, 처리실(14)의 압력이 상압으로 복귀된다. 그 후, 보트 엘리베이터(32)에 의하여 덮개부(22)가 강하되고, 보트(26)가 반응관(10)으로부터 반출(보트 언로드)된다. 그 후, 처리가 완료된 웨이퍼 W는 보트(26)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).After the film having a predetermined film thickness is formed, the N 2 gas is supplied from the inert gas supply portion, the atmosphere in the treatment chamber 14 is replaced with N 2 gas, and the pressure in the treatment chamber 14 is returned to normal pressure. Thereafter, the lid portion 22 is lowered by the boat elevator 32, and the boat 26 is carried out (boat unloading) from the reaction tube 10. [ Thereafter, the processed wafer W is taken out of the boat 26 (wafer discharge).

웨이퍼 W에 SiN막을 형성할 때의 처리 조건으로서는, 예를 들어 하기가 예시된다.As the processing conditions for forming the SiN film on the wafer W, for example, the following can be given.

처리 온도(웨이퍼 온도): 300℃ 내지 700℃Processing temperature (wafer temperature): 300 ° C to 700 ° C

처리 압력(처리실 내 압력): 1㎩ 내지 4000㎩Process pressure (pressure in process chamber): 1 to 4000 Pa

HCDS 가스: 100sccm 내지 10000sccmHCDS gas: 100 sccm to 10000 sccm

NH3 가스: 100sccm 내지 10000sccmNH 3 gas: 100 sccm to 10000 sccm

N2 가스: 100sccm 내지 10000sccmN 2 gas: 100 sccm to 10000 sccm

각각의 처리 조건을 각각의 범위 내의 값으로 설정함으로써, 성막 처리를 적정하게 진행시키는 것이 가능해진다.By setting each processing condition to a value within each range, it becomes possible to appropriately advance the film formation process.

다음으로, 제1 실시 형태에 있어서의 노즐(44a)의 형상에 대하여 설명한다.Next, the shape of the nozzle 44a in the first embodiment will be described.

도 3에 도시한 바와 같이 노즐(44a)은, 선단이 돔 형상으로 형성된 롱 노즐이며, 노즐(44a)의 측면(웨이퍼 W측)에는, 웨이퍼 배열 방향을 따라 가스 공급구로서 가늘고 긴 형상의 슬릿(45a)이 형성되어 있다. 슬릿(45a)의 길이는, 바람직하게는 웨이퍼 W의 배열 길이보다도 길게 하는 것이 좋다. 예를 들어 웨이퍼 W의 배열 길이에 웨이퍼 W 간(피치 간) 분의 길이를 상하에 더한 길이가 바람직하다. 즉, 슬릿(45a)의 상단부의 위치가 보트(26)에 보유 지지되는 최상단의 웨이퍼 W의 높이 위치보다 높아지도록, 또한 슬릿(45a)의 하단부의 위치가 보트(26)에 보유 지지되는 최하단의 웨이퍼 W의 높이 위치보다 낮아지도록 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하여, 웨이퍼 W의 배열 방향에 있어서, 균등한 양으로 가스를 공급할 수 있다.As shown in Fig. 3, the nozzle 44a is a long nozzle having a dome at the tip. On the side surface (wafer W side) of the nozzle 44a, a thin slit (45a) are formed. The length of the slits 45a is preferably longer than the arrangement length of the wafers W. For example, a length obtained by adding the length of the wafer W (between pitches) to the arrangement length of the wafer W in the vertical direction is preferable. That is, the position of the upper end of the slit 45a is set higher than the position of the uppermost wafer W held by the boat 26, and the position of the lower end of the slit 45a is held at the lowermost end It is preferable to form the wafer W so as to be lower than the height position of the wafer W. With such a configuration, it is possible to supply the gas in an equal amount in the arrangement direction of the wafers W.

슬릿의 폭은, 바람직하게는 0.5㎜ 이상 3㎜ 이하(0.5㎜ 내지 3㎜)이고, 보다 바람직하게는 1 내지 2㎜이다. 달리 말하면 슬릿의 폭은, 바람직하게는 노즐(44a)의 내경의 0.02배 이상 0.2배 이하(0.02 내지 0.2배)이고, 보다 바람직하게는 0.04 내지 0.13배이다. 슬릿 폭이 0.5㎜보다 좁은 경우(노즐(44a)의 내경의 0.02배 미만인 경우), 노즐 내압이 상승해 버린다. 또한 슬릿 폭이 3㎜보다 넓은 경우(노즐(44a)의 내경의 0.2배보다 큰 경우), 웨이퍼 W의 성막 균일성이 악화되어 버린다. 따라서 슬릿의 폭을 0.5㎜ 내지 3㎜(노즐(44a)의 내경의 0.02 내지 0.2배)로 함으로써, 노즐 내압의 과잉 상승을 억제할 수 있어 성막 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한 슬릿의 폭을 1 내지 2㎜(노즐(44a)의 내경의 0.04 내지 0.13배)로 함으로써, 보다 성막 균일성을 향상시킬 수 있다.The width of the slit is preferably 0.5 mm or more and 3 mm or less (0.5 mm to 3 mm), and more preferably 1 to 2 mm. In other words, the width of the slit is preferably 0.02 to 0.2 times (0.02 to 0.2 times), more preferably 0.04 to 0.13 times the inner diameter of the nozzle 44a. When the slit width is narrower than 0.5 mm (less than 0.02 times the inner diameter of the nozzle 44a), the nozzle internal pressure rises. Further, when the slit width is larger than 3 mm (larger than 0.2 times the inner diameter of the nozzle 44a), the film uniformity of the wafer W is deteriorated. Accordingly, by making the width of the slit 0.5 mm to 3 mm (0.02 to 0.2 times the inner diameter of the nozzle 44a), it is possible to suppress an excessive increase in the inner pressure of the nozzle, thereby improving film uniformity. Further, by making the width of the slit 1 to 2 mm (0.04 to 0.13 times the inner diameter of the nozzle 44a), the film uniformity can be further improved.

노즐(44a)의 슬릿(45a)은 선단부(돔 형상의 천장부)의 정점까지 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의하여 노즐(44a) 내 선단부의 가스 체류를 억제할 수 있다. 또한 노즐(44a) 내의 잔류 가스를 효율적으로 퍼지할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 공급 버퍼실(10A) 내의 상부를 향하여 가스를 공급함으로써, 공급 버퍼실(10A)의 상부에 있어서의 가스의 체류를 억제할 수 있다. 또한 공급 버퍼실(10A) 내에 있어서, 상하 방향으로 가스 확산을 균일화할 수 있다.The slit 45a of the nozzle 44a is formed up to the apex of the tip portion (dome-shaped ceiling portion). With this configuration, it is possible to suppress the gas retention at the tip end of the nozzle 44a. Further, the residual gas in the nozzle 44a can be efficiently purged, and productivity can be improved. Further, by supplying the gas toward the upper portion in the supply buffer chamber 10A, the retention of the gas in the upper portion of the supply buffer chamber 10A can be suppressed. In addition, in the supply buffer chamber 10A, gas diffusion can be made uniform in the vertical direction.

다음으로, 다공 노즐 및 선단 개방 노즐과 제1 실시 형태에 있어서의 노즐(슬릿 노즐)과의 비교 결과에 대하여 설명한다. 여기서는, 처리실 온도를 650℃, 처리실 압력을 5㎩로 하고, HCDS 가스를 각 노즐로부터 흐르게 한 것으로서 시뮬레이션을 행하였다.Next, a comparison result between the porous nozzle and the tip opening nozzle and the nozzle (slit nozzle) in the first embodiment will be described. Here, the simulation was performed by setting the treatment chamber temperature to 650 deg. C and the treatment chamber pressure to 5 Pa, and HCDS gas was caused to flow from each nozzle.

먼저, 도 4를 이용하여 노즐 내압의 시뮬레이션 결과에 대하여 설명한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 슬릿 노즐은 다공 노즐보다도 노즐 내압을 대폭 낮출 수 있다. 또한 다공 노즐은, 가스 유량을 2배로 하면 노즐 내압도 약 2배로 되고, 또한 노즐 내압은 높은 압력인 채로 되어 있다. 이에 비하여 슬릿 노즐은, 가스 유량을 2배로 하더라도 노즐 내압은 낮은 채이다. 즉, 슬릿 노즐에 있어서는, 가스 유량을 증가시키더라도 노즐의 내압을, 가스가 노즐 내에서 분해되는 소정의 압력보다도 낮은 압력으로 유지할 수 있음을 알 수 있다. 또한 슬릿 노즐의 슬릿 폭이 넓을수록 노즐 내압을 낮추게 할 수 있다.First, the simulation results of the nozzle inner pressure will be described with reference to FIG. As shown in Fig. 4, the slit nozzle can drastically lower the inner pressure of the nozzle than the porous nozzle. Further, in the porous nozzle, when the gas flow rate is doubled, the nozzle internal pressure is doubled, and the nozzle internal pressure remains high. On the other hand, the slit nozzle has a low nozzle internal pressure even if the gas flow rate is doubled. That is, it can be seen that, in the slit nozzle, even when the gas flow rate is increased, the inner pressure of the nozzle can be maintained at a pressure lower than a predetermined pressure which is decomposed in the nozzle. Also, as the slit width of the slit nozzle is wider, the inner pressure of the nozzle can be lowered.

다음으로, 도 5 및 도 6을 이용하여 웨이퍼 중앙부에서의 가스 유속의 시뮬레이션 결과에 대하여 설명한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 다공 노즐과 슬릿 노즐 사이에서 유속의 면 간 균일성에 큰 차는 없다. 즉, 슬릿 노즐에 있어서는, 유속의 면 간 균일성을 확보하면서 노즐 내압을 저감시킬 수 있다.Next, a simulation result of the gas flow rate at the wafer central portion will be described with reference to Figs. 5 and 6. Fig. As shown in Fig. 5, there is no significant difference in the uniformity of the flow velocity between the porous nozzle and the slit nozzle. That is, in the slit nozzle, it is possible to reduce the nozzle inner pressure while ensuring the uniformity of the flow velocity.

도 6에 나타낸 바와 같이 선단 개방 노즐에서는, 가스 유량을 2배로 하면 면 간의 유속 분포가 크게 변화된다. 즉, 가스 유량을 증가시키면, 하부의 웨이퍼의 유속은 거의 변화되지 않는 한편, 상부의 웨이퍼의 유속이 빨라진다. 선단 개방 노즐에서는, 가스 유량을 증가시킴으로써 가스의 분출 높이가 높아지기 때문에, 상부의 웨이퍼에서는 가스가 대량으로 유입되어 가스 유속이 빨라진다. 한편, 하부의 웨이퍼에서는 가스의 유입량에 변화가 없기 때문에 가스의 유속은 거의 변화되지 않는다. 이에 비하여, 슬릿 노즐에서는 면 간의 유속 분포의 형상은 거의 변화되지 않으며, 전체적으로 유속이 빨라져 있다. 즉, 슬릿 노즐로 함으로써, 면 간의 유속 분포를 확보한 채 가스 유량을 변화시킬 수 있다.As shown in Fig. 6, in the end-opening nozzle, when the gas flow rate is doubled, the flow velocity distribution between the surfaces changes greatly. That is, when the gas flow rate is increased, the flow rate of the lower wafer is hardly changed, while the flow rate of the upper wafer is increased. In the tip opening nozzle, since the gas ejection height is increased by increasing the gas flow rate, a large amount of gas flows in the upper wafer and the gas flow rate is increased. On the other hand, since there is no change in the inflow amount of the gas in the lower wafer, the flow rate of the gas is hardly changed. On the other hand, in the slit nozzle, the shape of the flow velocity distribution between the surfaces is hardly changed, and the flow velocity is increased as a whole. That is, by using the slit nozzle, the gas flow rate can be changed while securing the flow velocity distribution between the surfaces.

<본 실시 형태에 의한 효과><Effects according to the present embodiment>

본 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.According to the present embodiment, one or a plurality of effects shown below can be obtained.

(1) 슬릿을 천장부의 정상까지 형성함으로써 노즐 내의 가스 체류를 억제할 수 있다. 가스의 체류부가 있으면, 그 부분에서 가스의 분해가 진행됨으로써, 가스의 농도가 면 간에서 불균일해져 버리는 경우가 있다. 또한 가스 체류를 억제함으로써, 노즐 내에 남은 원료 가스를 불활성 가스에 의하여 퍼지하기 위한 시간을 단축할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다.(1) By forming the slit up to the top of the ceiling portion, the gas stay in the nozzle can be suppressed. If there is a retentive portion of the gas, decomposition of the gas proceeds at that portion, so that the concentration of the gas may be uneven in the surfaces. Further, by suppressing the gas stagnation, the time for purging the raw material gas remaining in the nozzle by the inert gas can be shortened, and the productivity can be improved.

(2) 가스 공급구를 슬릿 형상으로 함으로써, 가스 유량을 증가시키더라도 노즐 내압의 상승을 억제할 수 있고 또한 가스 유량을 증가시킬 수 있기 때문에, 프로세스 윈도를 넓힐 수 있어 성막의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 노즐 내압이 상승하면, 노즐 내에서 가스가 성막되어 버려 파티클의 발생원으로 되어 버리는 경우가 있다. 본 발명의 노즐에 의하면, 노즐 내압의 상승을 억제할 수 있기 때문에 파티클의 발생을 억제할 수 있다.(2) Since the gas supply port has a slit shape, it is possible to suppress the rise of the nozzle inner pressure and increase the gas flow rate even if the gas flow rate is increased. Therefore, the process window can be widened, have. In addition, when the inner pressure of the nozzle rises, gas may be formed in the nozzle, resulting in the generation of particles. According to the nozzle of the present invention, it is possible to suppress the increase of the inner pressure of the nozzle, thereby suppressing the generation of particles.

(3) 가스를 2단계로 정류시킴으로써 면 간의 균일성을 향상시킬 수 있다. 노즐로부터 공급된 가스는 노즐 슬릿에서 정류되어 균일하게 흐르고, 나아가 공급 버퍼실의 슬릿에서 1단계 더 정류됨으로써, 상하 방향으로 균일한 농도로 웨이퍼에 공급할 수 있다.(3) The uniformity between the surfaces can be improved by rectifying the gas in two steps. The gas supplied from the nozzle is rectified and uniformly flows in the nozzle slit and further rectified by one step in the slit of the supply buffer chamber so that the gas can be supplied to the wafer in a uniform concentration in the vertical direction.

(변형예)(Modified example)

본 실시 형태에 있어서의 노즐은 상술한 양태에 한정되지 않으며, 이하에 나타내는 변형예와 같은 양태로 변경할 수 있다.The nozzle in the present embodiment is not limited to the above-described embodiment, and can be modified in the same manner as the modification shown below.

(변형예 1)(Modified Example 1)

도 7의 (A)에 도시한 바와 같이 슬릿(45a)은, 선단부의 정점까지가 아니라 정점을 넘어 후방측(반대측)까지 형성해도 된다. 이와 같은 구성에 의하여, 가스가 체류하기 쉬운 버퍼실(10A)의 상부의 코너부에도 가스를 직접 공급할 수 있기 때문에, 코너부에 있어서의 가스의 체류를 억제할 수 있어 막의 품질을 향상시킬 수 있다.As shown in Fig. 7 (A), the slit 45a may be formed not to the apex of the distal end but to the rear side (opposite side) beyond the vertex. With this configuration, gas can be directly supplied to the upper corner portion of the buffer chamber 10A where the gas is liable to stay, so that retention of the gas in the corner portion can be suppressed and the quality of the film can be improved .

(변형예 2)(Modified example 2)

도 7의 (B)에 도시한 바와 같이 슬릿(45a)의 상방(예를 들어 슬릿(45a) 상부의 1/3 정도)의 폭을 하방의 폭보다도 크게 형성해도 된다. 이와 같은 구성에 의하여, 상부에 있어서의 가스 유량을 증가시킬 수 있어 면 간 균일성을 향상시킬 수 있다.The width of the upper portion of the slit 45a (for example, about 1/3 of the upper portion of the slit 45a) may be larger than the width of the lower portion as shown in Fig. 7 (B). With this configuration, the gas flow rate in the upper portion can be increased, and the uniformity between the surfaces can be improved.

(변형예 3)(Modification 3)

도 7의 (C)에 도시한 바와 같이 슬릿(45a)의 상단부는 개방되어 있어도 된다. 이때, 슬릿(45a)은 상단부까지 형성되어 있지 않아도 된다. 이와 같은 구성에 의하여, 상부에 있어서의 가스 유량을 증가시킬 수 있어 면 간 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한 노즐 내의 가스 체류를 억제할 수 있어 막의 특성을 향상시킬 수 있다.The upper end of the slit 45a may be opened as shown in Fig. 7 (C). At this time, the slit 45a may not be formed up to the upper end. With this configuration, the gas flow rate in the upper portion can be increased, and the uniformity between the surfaces can be improved. Further, the gas retention in the nozzle can be suppressed, and the characteristics of the film can be improved.

(변형예 4)(Variation 4)

도 7의 (D)에 도시한 바와 같이 슬릿은 복수로 분할되어 있어도 된다. 이와 같은 구성에 의하여 노즐의 강도를 향상시킬 수 있다.As shown in Fig. 7 (D), the slit may be divided into a plurality of slits. With this configuration, the strength of the nozzle can be improved.

다음으로, 제2 실시 형태의 노즐(44a)에 대하여 설명한다. 여기서, 슬릿(45a)의 형상은 제1 실시 형태와 마찬가지로 구성된다.Next, the nozzle 44a of the second embodiment will be described. Here, the shape of the slit 45a is configured similarly to the first embodiment.

도 8에 도시한 바와 같이 노즐(44a)은, 상방으로 기립하고 접힘부(70)에서 하방으로 접히는 역U자 형상으로 형성되어 있다. 접힘부(70)보다 하류측의 하류부(72)에는 가스 공급구로서의 슬릿(45a)이 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 접힘부(70)보다 상류측의 상류부(74)에 있어서, 가스를 히터(12)로부터 가열시킬 수 있다. 상류부(74)에 있어서 가스를 효율적으로 가열할 수 있기 때문에, 원하는 분해 상태에서 가스를 웨이퍼 W에 공급할 수 있다. 예를 들어 가스의 분해 상태는 상하 간에서 몰분율 10% 이하로 할 수 있다. 가스의 분해 상태가 상하 간에서 몰분율 10%보다도 큰 경우, 면 간 균일성에 악영향을 미치게 된다.As shown in Fig. 8, the nozzle 44a is formed in an inverted U-shape rising upwards and folding downward from the folded portion 70. As shown in Fig. A slit 45a as a gas supply port is formed in the downstream portion 72 on the downstream side of the folded portion 70. With this structure, the gas can be heated from the heater 12 at the upstream portion 74 on the upstream side of the folded portion 70. Since the gas can be efficiently heated in the upstream portion 74, the gas can be supplied to the wafer W in a desired decomposition state. For example, the decomposition state of the gas may be 10% or less in the molar ratio between the upper and lower sides. If the decomposition state of the gas is larger than the mole fraction 10% in the upper and lower portions, the uniformity between the surfaces is adversely affected.

상류부(74)의 하방에는, 가스 공급관과 접속하는 기부(78)가 형성된다. 또한 기부(78)와 상류부(74)를 접속하도록 경사부(76)가 형성된다. 상류부(74), 하류부(72) 및 기부(78)는 서로 평행하게 형성된다. 노즐(44a)은 정면에서 보아, 기부(78)의 중심선 C1이 상류부(74)의 중심선 C2와 하류부(72)의 중심선 C3 사이에 위치하도록 구성된다. 여기서는, 예를 들어 기부(78)의 중심선 C1이 상류부(74)의 내측의 외벽에, 상류부(74)의 중심선 C2가 기부(78)의 외측의 외벽에 위치하도록 구성되어 있다. 기부(78)의 중심선 C1이 상류부(74)의 중심선 C2와 하류부(72)의 중심선 C3의 중간에 위치하도록 구성되어 있어도 된다. 이와 같은 구성에 의하여, 노즐(44a)을 안정되게 지지할 수 있어 노즐(44a) 내의 가스 흐름을 원활히 할 수 있다.A base portion 78 connected to the gas supply pipe is formed below the upstream portion 74. An inclined portion 76 is formed to connect the base portion 78 and the upstream portion 74. The upstream portion 74, the downstream portion 72, and the base portion 78 are formed parallel to each other. The nozzle 44a is configured such that the center line C 1 of the base 78 is positioned between the center line C 2 of the upstream portion 74 and the center line C 3 of the downstream portion 72 as viewed from the front. The center line C 1 of the base portion 78 is configured to be located on the outer wall on the inner side of the upstream portion 74 and the center line C 2 of the upstream portion 74 is located on the outer wall on the outer side of the base portion 78. The center line C 1 of the base portion 78 may be positioned between the center line C 2 of the upstream portion 74 and the center line C 3 of the downstream portion 72. With such a configuration, the nozzle 44a can be stably supported and the gas flow in the nozzle 44a can be smoothly performed.

정면에서 보아, 제2 실시 형태에 있어서의 노즐(44a)의 슬릿(45a)의 형성 위치는, 제1 실시 형태에 있어서의 노즐의 슬릿의 형성 위치보다도 수평 방향으로 어긋나 있다. 즉, 제1 실시 형태에 있어서는, 제2 실시 형태에 있어서의 기부(78)의 중심선 C1 상에 슬릿이 형성되어 있다. 이에 비하여 제2 실시 형태에 있어서는, 슬릿(45a)은 하류부(72)의 중심선 C3 상에 형성되어 있다. 하류부(72)는 웨이퍼 영역을 커버할 수 있는 위치까지 하방으로 연신되어 형성되어 있다. 예를 들어 하류부(72)의 선단부는 보트(26)의 하판과 동일한 높이 위치 이하로 되도록 형성되어 있다. 또한 접힘부(70)는 보트(26)의 상판과 동일한 높이 위치 이상으로 되도록 형성된다. 이와 같은 구성에 의하여 슬릿(45a)을 웨이퍼 W의 배열 길이보다도 길게 형성할 수 있다.When viewed from the front, the formation position of the slit 45a of the nozzle 44a in the second embodiment is shifted in the horizontal direction from the formation position of the slit of the nozzle in the first embodiment. That is, in the first embodiment, the slit is formed on the center line C 1 of the base portion 78 in the second embodiment. On the other hand, in the second embodiment, the slit 45a is formed on the center line C 3 of the downstream portion 72. The downstream portion 72 is formed by extending downward to a position where it can cover the wafer area. For example, the leading end of the downstream portion 72 is formed to be equal to or less than the height of the lower plate of the boat 26. The folded portion 70 is formed so as to be located at the same height position or more as the upper plate of the boat 26. With such a configuration, the slits 45a can be formed longer than the arrangement length of the wafers W. [

도 9에 도시한 바와 같이, 슬릿(45a)이 웨이퍼 W의 중심을 향하도록 노즐(44a)은 공급 버퍼실(10A) 내에서 비스듬히 설치된다. 즉, 노즐(44a)은, 인접하는 노즐(44b)의 중심과 웨이퍼 W의 중심을 연결하는 선을 반경 r로 한 가상 원 R 상에 상류부(74)의 중심과 하류부(72)의 중심이 위치하도록 설치된다. 바람직하게는 평면에서 보아, 상류부(74)의 중심과 하류부(72)의 중심을 연결하는 선 L1과, 기부(78)의 중심과 웨이퍼 W의 중심을 연결하는 선 L2가 이루는 각(L1로부터 L2로 반시계 방향을 향하는 각)이 0° 내지 90°로 되도록 배치된다. 선 L1과 선 L2가 이루는 각이 0°보다도 작은 경우 또는 90°보다도 큰 경우, 공급 버퍼실(10A)의 벽면에 대하여 공급되는 가스가 많아져 버려 가스의 유속이나 유량이 억제되어 버리는 경우가 있다. 따라서 노즐(44a)은, 선 L1과 선 L2가 이루는 각이 0° 내지 90°로 되도록 배치되는 것이 바람직하다. 달리 말하면, 상류부(74) 쪽이 하류부(72)보다도 히터(12)에 가깝고 하류부(72) 쪽이 상류부(74)보다도 웨이퍼 W에 가까워지도록 설치되어도 된다. 보다 바람직하게는, 선 L1과 선 L2가 이루는 각이 직각으로 되도록 배치된다. 이와 같은 구성에 의하여 가스를 웨이퍼 W 중앙을 향하여 공급할 수 있다. 또한 웨이퍼 W와 각 노즐의 가스 공급 구멍의 거리를 동일하게 할 수 있다.As shown in Fig. 9, the nozzle 44a is installed at an angle in the supply buffer chamber 10A such that the slit 45a faces the center of the wafer W. That is, the nozzle 44a has a center of the upstream portion 74 and a center of the downstream portion 72 on an imaginary circle R having a line connecting the center of the adjacent nozzle 44b and the center of the wafer W, Respectively. A line L 1 connecting the center of the upstream portion 74 and the center of the downstream portion 72 and a line L 2 connecting the center of the base portion 78 and the center of the wafer W, Angle from L 1 to L 2 in a counterclockwise direction) is 0 ° to 90 °. When the angle formed by the line L 1 and the line L 2 is smaller than 0 ° or larger than 90 °, the amount of gas supplied to the wall surface of the supply buffer chamber 10A increases and the flow rate and the flow rate of the gas are suppressed . Therefore, it is preferable that the nozzle 44a is arranged so that the angle formed by the line L 1 and the line L 2 is 0 ° to 90 °. In other words, the upstream portion 74 may be disposed closer to the heater 12 than the downstream portion 72, and the downstream portion 72 may be disposed closer to the wafer W than the upstream portion 74. More preferably, the angle formed by the line L 1 and the line L 2 is arranged at a right angle. With this configuration, gas can be supplied toward the center of the wafer W. [ The distance between the wafer W and the gas supply holes of the respective nozzles can be made the same.

슬릿(45a)은 평면에서 보아, 선 L1보다도 웨이퍼 W측의 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 달리 말하면, 슬릿(45a)은 평면에서 보아, 선 L1을 기준으로 하여 반시계 방향으로 0° 내지 180°의 범위(반원 상)에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 정면에서 보아, 하류부(72)의 중심선 C3 상이 아니라 중심선 C3보다도 상류부(74)측(내측) 또는 외측에 치우쳐 형성되어 있어도 된다. 이와 같은 구성에 의하여, 상술한 바와 같이 노즐(44a)을, 선 L1과 선 L2가 이루는 각이 0° 내지 90°로 되도록 설치한 경우에 있어서도, 웨이퍼 W 중앙을 향하여 가스를 공급할 수 있다.It is preferable that the slits 45a are formed in a region closer to the wafer W than the line L 1 in plan view. In other words, it is preferable that the slit 45a is formed in a range of 0 ° to 180 ° (semicircular phase) counterclockwise with respect to the line L 1 in plan view. In other words, as viewed from the front, it may be formed not on the center line C 3 of the downstream portion 72, but on the upstream side (inside) or outside of the center line C 3 . With this configuration, even when the nozzle 44a is provided so that the angle formed by the line L 1 and the line L 2 is 0 ° to 90 ° as described above, the gas can be supplied toward the center of the wafer W .

다음으로, 제1 실시 형태에 있어서의 노즐(슬릿 노즐)과 제2 실시 형태에 있어서의 노즐(U형 슬릿 노즐)의 시뮬레이션 결과에 대하여 설명한다. 여기서는, HCDS 가스를 사용하여 시뮬레이션을 행하였다.Next, the simulation results of the nozzle (slit nozzle) in the first embodiment and the nozzle (U-shaped slit nozzle) in the second embodiment will be described. Here, simulation was performed using HCDS gas.

도 10에 나타낸 바와 같이, U형 슬릿 노즐을 사용함으로써 Si 라디칼 농도의 면 간 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다. 특히 웨이퍼의 중심 부분에 있어서, 상하 간의 HCDS 가스의 분해 상태를 보다 일치시킬 수 있다.As shown in Fig. 10, by using the U-shaped slit nozzle, the inter-plane uniformity of the Si radical concentration can be further improved. Particularly, in the central portion of the wafer, the decomposition state of the HCDS gas between the upper and lower portions can be made more consistent.

또한 U형 슬릿 노즐의 선단부에 있어서 다소의 원료 가스의 분해가 보여지지만, 원료 가스의 분해 개소가 웨이퍼 하부에 위치하고 있기 때문에 면 간의 균일성에 대한 영향을 적게 할 수 있다. 즉, 도 11에 나타낸 바와 같이 면 간의 Si 라디칼 농도의 분압의 변동을 보다 평탄하게 할 수 있다.Further, although decomposition of the raw material gas is somewhat seen at the tip of the U-shaped slit nozzle, since the decomposition point of the raw material gas is located below the wafer, the influence on the uniformity between the surfaces can be reduced. That is, as shown in Fig. 11, the fluctuation of the partial pressure of the Si radical concentration between the planes can be made more flat.

일반적으로 다공 노즐 등의 통상의 노즐, 즉, 접힘부와 하류부를 구비하지 않는 상류부에 구성되는 노즐(스트레이트 노즐) 내에서는, 노즐 선단으로 갈수록 노즐 내에 있어서의 가스의 체류 시간이 길어지기 때문에 가스의 분해가 촉진된다. 따라서 통상의 노즐에서는 분해된 성분은 상부에서 많아진다. 이에 비하여 U형 슬릿 노즐에서는, 분해 성분 가스 농도를 통상의 슬릿 노즐과 상하 역전시킬 수 있어 분해 성분 가스 농도를 U형 슬릿 노즐의 하부에서 많게 할 수 있다. 즉, U형 슬릿 노즐의 하류부의 하단부(노즐의 선단)에 근접할수록 노즐 내에서의 가스 체류 시간이 길어지기 때문에 분해 상태의 가스를 많이 공급할 수 있다. 달리 말하면, U형 슬릿 노즐은 스트레이트 노즐과 비교하여 노즐 내에서의 가스 체류 시간을 길게 하는 것이 가능해진다. 이것에 의하여, 웨이퍼 W 중심부에 있어서, 분해 성분 가스 농도를 면 간에서 일치시킬 수 있어 면 간 균일성을 향상시킬 수 있다.In general, in the nozzles (straight nozzles) formed at the upstream portion which does not have the folded portion and the downstream portion, the residence time of the gas in the nozzle becomes longer toward the tip of the nozzle, Is accelerated. Therefore, in a conventional nozzle, the decomposed component increases at the upper portion. On the other hand, in the U-shaped slit nozzle, the decomposition component gas concentration can be inverted up and down with the ordinary slit nozzle, and the decomposition component gas concentration can be increased in the lower portion of the U-shaped slit nozzle. That is, since the gas retention time in the nozzle becomes longer as the position nearer to the lower end (the tip of the nozzle) of the downstream portion of the U-shaped slit nozzle is longer, it is possible to supply a large amount of gas in the decomposition state. In other words, the U-shaped slit nozzle can have a longer gas retention time in the nozzle than a straight nozzle. Thus, the concentration of the decomposition component gas in the central portion of the wafer W can be made coincident with each other, and the uniformity of the surface can be improved.

제2 실시 형태에 있어서의 노즐은 상술한 양태에 한정되지 않으며, 이하에 나타내는 변형예와 같은 양태로 변경할 수 있다.The nozzle in the second embodiment is not limited to the above-described embodiment, but may be modified in the manner as described below.

(변형예 5)(Modified Example 5)

도 12의 (A)에 도시한 바와 같이 상류부(74)에도 슬릿을 형성해도 된다. 예를 들어 하류부(72)의 슬릿의 폭보다도 상류부(74)의 슬릿의 폭을 좁게 해도 된다. 또한 예를 들어 상류부(74)에 슬릿이 아니라 다공을 형성해도 된다. 이와 같은 구성에 의하여, 원하는 분해 상태에서 가스를 웨이퍼 W에 공급할 수 있다.The slits may be formed in the upstream portion 74 as shown in Fig. 12 (A). For example, the width of the slit in the upstream portion 74 may be narrower than the width of the slit in the downstream portion 72. For example, the upstream portion 74 may be formed with a perforation instead of a slit. With this configuration, gas can be supplied to the wafer W in a desired decomposition state.

(변형예 6)(Modified Example 6)

도 12의 (B)에 도시한 바와 같이 슬릿(45a)의 길이를 웨이퍼 W의 배열 길이보다도 짧은 길이로 형성해도 된다. 예를 들어 슬릿(45a)의 상단부의 위치가 보트(26)에 보유 지지되는 최상단 내지 중단의 웨이퍼 W의 높이 위치로 되도록, 또한 슬릿(45a)의 하단부의 위치가 보트(26)에 보유 지지되는 최하단의 웨이퍼 W의 높이 위치보다 낮아지도록 형성해도 된다. 달리 말하면 슬릿(45a)의 길이는, 하단부 내지 중단에 보유 지지된 웨이퍼 W의 배열 길이를 커버하는 길이여도 된다. 이와 같은 구성에 의하여, 상단부에 보유 지지된 웨이퍼 W로의 가스의 과잉 공급을 억제할 수 있어 면 간 균일성을 향상시킬 수 있다.The length of the slits 45a may be shorter than the arrangement length of the wafers W as shown in Fig. 12 (B). The position of the lower end of the slit 45a is held by the boat 26 so that the position of the upper end of the slit 45a becomes the height position of the wafer W held by the boat 26 from the uppermost stage to the middle stage May be formed to be lower than the height position of the lowermost wafer W. In other words, the length of the slit 45a may be a length covering the arrangement length of the wafer W held at the bottom end to the stop. With such a configuration, excessive supply of gas to the wafer W held at the upper end portion can be suppressed, and the uniformity between the surfaces can be improved.

이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.The embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the gist of the invention.

예를 들어 상술한 실시 형태에서는, 원료 가스로서 HCDS 가스를 사용하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 양태에 한정되지 않는다. 예를 들어 원료 가스의 분해가 웨이퍼면 간의 균일성에 영향을 주는 가스에 본 노즐을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 예를 들어 원료 가스의 분해 온도와 프로세스 온도가 가까운 경우에도 적합하게 사용된다.For example, in the above-described embodiment, an example of using HCDS gas as the raw material gas has been described, but the present invention is not limited to such an embodiment. For example, it is preferable to use the present nozzle for the gas whose decomposition of the source gas affects the uniformity between the wafer surfaces. It is also suitably used, for example, when the decomposition temperature of the raw material gas is close to the process temperature.

또한 예를 들어 원료 가스로서는 HCDS 가스 외에, DCS(SiH2Cl2: 디클로로실란) 가스, MCS(SiH3Cl: 모노클로로실란) 가스, TCS(SiHCl3: 트리클로로실란) 가스 등의 무기계 할로실란 원료 가스나, 3DMAS(Si[N(CH3)2]3H: 트리스디메틸아미노실란) 가스, BTBAS(SiH2[NH(C4H9)]2: 비스터셔리부틸아미노실란) 가스 등의 할로겐기 비함유의 아미노계(아민계) 실란 원료 가스나, MS(SiH4: 모노실란) 가스, DS(Si2H6: 디실란) 가스 등의 할로겐기 비함유의 무기계 실란 원료 가스를 사용할 수 있다.As the raw material gas, for example, an inorganic halosilane such as DCS (SiH 2 Cl 2 : dichlorosilane) gas, MCS (SiH 3 Cl: monochlorosilane) gas, TCS (SiHCl 3 : trichlorosilane) A gas such as a raw material gas, a 3DMAS (Si [N (CH 3 ) 2 ] 3 H: trisdimethylaminosilane) gas, BTBAS (SiH 2 [NH (C 4 H 9 )] 2 , (Silane) silane source gas containing no halogen group, an inorganic silane source gas containing no halogen group such as MS (SiH 4 : monosilane) gas and DS (Si 2 H 6 : disilane) gas .

또한, 예를 들어 본 발명은, 웨이퍼 W 상에, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등의 금속 원소를 포함하는 막, 즉, 금속계 막을 형성하는 경우에 있어서도 적합하게 적용 가능하다.In addition, for example, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, which includes a step of forming a semiconductor layer on a wafer W by depositing titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), tantalum (Ta), niobium (Nb), aluminum (Al), molybdenum (W) or the like, that is, a metal-based film.

또한 상술한 실시 형태나 변형예는 적절히 조합하여 사용할 수 있다.Further, the above-described embodiments and modifications may be appropriately combined.

14: 처리실
44a: 노즐
45a: 슬릿14: Treatment room
44a: Nozzle
45a: slit

Claims (14)

세로 방향으로 다단으로 보유 지지된 복수 매의 기판을 처리하는 처리실과,
상기 처리실 내에 가스를 공급하는 노즐을 구비하고,
상기 노즐은,
세로 방향으로 개구된 슬릿을 갖고,
상기 슬릿은 상기 노즐의 선단부의 정점까지 형성되어 있는 기판 처리 장치.A processing chamber for processing a plurality of substrates held in multiple stages in the longitudinal direction,
And a nozzle for supplying a gas into the process chamber,
The nozzle
A slit opening in the longitudinal direction,
Wherein the slit is formed up to the apex of the tip of the nozzle. 제1항에 있어서,
상기 슬릿의 상단부는 복수 매의 상기 기판의 최상단의 기판의 위치보다도 높은 위치에 형성되고,
상기 슬릿의 하단부는 복수 매의 상기 기판의 최하단의 기판의 위치보다도 낮은 위치에 형성되는 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
The upper end of the slit is formed at a position higher than the position of the uppermost substrate of the plurality of the substrates,
And the lower end of the slit is formed at a position lower than the position of the lowermost substrate of the plurality of substrates. 제2항에 있어서,
상기 처리실에 인접하여 형성된 가스 공급실을 더 갖고,
상기 노즐은 상기 가스 공급실 내에 배치되는 기판 처리 장치.3. The method of claim 2,
Further comprising a gas supply chamber formed adjacent to the treatment chamber,
Wherein the nozzle is disposed in the gas supply chamber. 제3항에 있어서,
상기 노즐의 내압은, 상기 노즐 내에서 가스가 분해되는 압력보다도 낮은 압력인 기판 처리 장치.The method of claim 3,
Wherein the internal pressure of the nozzle is lower than the pressure at which the gas is decomposed in the nozzle. 제1항에 있어서,
상기 슬릿의 폭은 상기 노즐의 내경의 0.02배 이상 0.2배 이하의 범위인 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the width of the slit is 0.02 times or more and 0.2 times or less the inner diameter of the nozzle. 제1항에 있어서,
상기 노즐은,
접힘부와,
상기 접힘부보다도 상류측인 상류부와,
상기 접힘부보다도 하류측인 하류부를 갖고,
상기 슬릿은 상기 하류부에 형성되는 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
The nozzle
A folded portion,
An upstream portion which is upstream of the folded portion,
And a downstream portion that is on the downstream side of the folded portion,
Wherein the slit is formed in the downstream portion. 제6항에 있어서,
상기 노즐은,
상기 상류부보다도 더 상류측에 위치하는 기부와,
상기 기부와 상기 상류부를 접속하는 경사부를 갖고,
상기 기부의 중심선은 상기 상류부의 중심선과 상기 하류부의 중심선 사이에 위치하는 기판 처리 장치.The method according to claim 6,
The nozzle
A base positioned further upstream than the upstream portion,
And an inclined portion connecting the base portion and the upstream portion,
Wherein a centerline of the base is located between a centerline of the upstream portion and a centerline of the downstream portion. 제7항에 있어서,
상기 노즐 내에서의 가스 체류 시간을 스트레이트 노즐 내에 있어서의 가스 체류 시간보다도 길게 함으로써, 상기 하류부의 하단부에 근접할수록 분해된 상태의 가스양을 많게 하는 기판 처리 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the gas retention time in the nozzle is made longer than the gas retention time in the straight nozzle so as to increase the gas atmosphere in the decomposed state as the gas retention time becomes closer to the lower end of the downstream part. 제8항에 있어서,
상기 슬릿의 상단부는 복수 매의 상기 기판의 최상단의 기판의 위치보다도 낮은 위치에 형성되고,
상기 슬릿의 하단부는 복수 매의 상기 기판의 최하단의 기판의 위치보다도 낮은 위치에 형성되는 기판 처리 장치.9. The method of claim 8,
The upper end of the slit is formed at a position lower than the position of the uppermost substrate of the plurality of the substrates,
And the lower end of the slit is formed at a position lower than the position of the lowermost substrate of the plurality of substrates. 제7항에 있어서,
상기 처리실에 인접하여 형성되고, 상기 노즐이 배치되는 가스 공급실과,
상기 가스 공급실에 설치되고, 복수의 가스 공급 구멍을 갖는 다공 노즐을 더 갖고,
상기 노즐은, 상기 기판의 중심과 상기 다공 노즐의 상기 가스 공급 구멍을 연결하는 선을 반경으로 하는 가상 원 상에 상기 슬릿이 위치하도록 상기 가스 공급실 내에 비스듬히 설치되는 기판 처리 장치.8. The method of claim 7,
A gas supply chamber formed adjacent to the processing chamber and in which the nozzle is disposed,
Further comprising a porous nozzle provided in the gas supply chamber and having a plurality of gas supply holes,
Wherein the nozzle is obliquely installed in the gas supply chamber so that the slit is located on an imaginary circle having a radius connecting a line connecting the center of the substrate and the gas supply hole of the porous nozzle. 제10항에 있어서,
상기 노즐은, 상기 기판의 중심과 상기 기부의 중심을 연결하는 선과, 상기 상류부의 중심과 상기 하류부의 중심을 연결하는 선이 이루는 각도가 0° 내지 90°로 되도록 상기 가스 공급실 내에 설치되는 기판 처리 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the nozzles are arranged in the gas supply chamber so that an angle formed by a line connecting the center of the substrate and the center of the base and a line connecting the center of the upstream portion and the center of the downstream portion is 0 [ Device. 복수 매의 기판을 처리실 내에서 처리하는 기판 처리 장치 내에 설치되어, 상기 처리실 내에 가스를 공급하는 노즐로서,
상기 노즐은,
세로 방향으로 개구된 슬릿을 갖고,
상기 슬릿은 상기 노즐의 선단부의 정점까지 형성되어 있는 노즐.A nozzle provided in a substrate processing apparatus for processing a plurality of substrates in a processing chamber and supplying a gas into the processing chamber,
The nozzle
A slit opening in the longitudinal direction,
Wherein the slit is formed up to the apex of the tip of the nozzle. 제12항에 있어서,
상기 노즐은,
접힘부와,
상기 접힘부보다도 상류측인 상류부와,
상기 접힘부보다도 하류측인 하류부와,
상기 상류부보다도 더 상류측에 위치하는 기부와,
상기 기부와 상기 상류부를 접속하는 경사부를 갖고,
상기 슬릿은 상기 하류부에 형성되고,
상기 기부의 중심선은 상기 상류부의 중심선과 상기 하류부의 중심선 사이에 위치하는 노즐.13. The method of claim 12,
The nozzle
A folded portion,
An upstream portion which is upstream of the folded portion,
A downstream portion that is further downstream than the folded portion,
A base positioned further upstream than the upstream portion,
And an inclined portion connecting the base portion and the upstream portion,
The slit is formed in the downstream portion,
Wherein a centerline of the base is located between a centerline of the upstream portion and a centerline of the downstream portion. 복수 매의 기판을 처리하는 처리실 내에 상기 기판을 반입하는 공정과,
세로 방향으로 개구된 슬릿이 선단부의 정점까지 형성되어 있는 노즐로부터 상기 처리실 내에 가스를 공급하여, 상기 처리실 내에서 상기 기판을 처리하는 공정
을 갖는, 반도체 장치의 제조 방법.A step of bringing the substrate into a processing chamber for processing a plurality of substrates,
A step of supplying a gas into the processing chamber from a nozzle having a slit opened in the longitudinal direction up to the apex of the distal end portion to process the substrate in the processing chamber
Wherein the semiconductor device is a semiconductor device.
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