JP2013140944A - 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents
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- H01L21/02189—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing zirconium, e.g. ZrO2
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Abstract
【解決手段】 基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する工程と、基板に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、基板に対して原料ガスおよび第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給することで、第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、基板上に、所定元素を含む薄膜を形成する工程を有する。
【選択図】 図4
Description
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する工程を有する基板処理方法が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する第1反応ガス供給系と、
前記処理室内に前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給する第2反応ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第1の反応ガスを供給する処理と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する処理を行うように、前記原料ガス供給系、前記第1反応ガス供給系および前記第2反応ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
基板処理装置の処理室内の基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する手順と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
以下に本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉202部分を縦断面図で示している。図2は、本実施形態で好適に用いられる縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉202部分を図1のA−A線断面図で示している。
次に、上述の基板処理装置の処理炉202を用いて、半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、ウエハ200上に薄膜を成膜する例について説明する。尚、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。
処理室201内のウエハ200に対して所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する工程と、処理室201内のウエハ200に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中(1分子中)において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する工程と、を交互に所定回数(1回以上)行うことで、ウエハ200上に所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して原料ガスおよび第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給することで、第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を含むサイクルを所定回数(1回以上)行うことで、ウエハ200上に、所定元素を含む所定組成及び所定膜厚の薄膜を形成する。
処理室201内のウエハ200に対して原料ガスとしてクロロシラン系原料ガスであるHCDSガスを供給する工程と、処理室201内のウエハ200に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中(1分子中)において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスとして、その組成式中において炭素原子を含むリガンド(エチル基)を複数(3つ)有するアミン系ガスであるTEAガスを供給する工程と、を交互に1回行うことで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して原料ガスおよび第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスとして酸素含有ガス(酸化ガス)であるO2ガスを供給することで、第1の層を改質して第2の層としてシリコン酸炭窒化層(SiOCN層)またはシリコン酸炭化層(SiOC層)を形成する工程と、
を含むサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に、所定組成及び所定膜厚のシリコン系絶縁膜であるシリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)またはシリコン酸炭化膜(SiOC膜)を形成する例について説明する。
複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、図1に示されているように、複数枚のウエハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内に搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219はOリング220を介して反応管203の下端をシールした状態となる。
処理室201内が所望の圧力(真空度)となるように真空ポンプ246によって真空排気される。この際、処理室201内の圧力は圧力センサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ244がフィードバック制御される(圧力調整)。なお、真空ポンプ246は、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室201内が所望の温度となるようにヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電具合がフィードバック制御される(温度調整)。なお、ヒータ207による処理室201内の加熱は、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構267によりボート217及びウエハ200の回転を開始する。なお、回転機構267によるボート217及びウエハ200の回転は、少なくとも、ウエハ200に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
その後、次の3つのステップ、すなわち、ステップ1〜3を順次実行する。
(HCDSガス供給)
第1ガス供給管232aのバルブ243aを開き、第1ガス供給管232a内にHCDSガスを流す。第1ガス供給管232a内を流れたHCDSガスは、マスフローコントローラ241aにより流量調整される。流量調整されたHCDSガスは、第1ノズル249aのガス供給孔250aから処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してHCDSガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243eを開き、第1不活性ガス供給管232e内に不活性ガスとしてのN2ガスを流す。第1不活性ガス供給管232e内を流れたN2ガスは、マスフローコントローラ241eにより流量調整される。流量調整されたN2ガスは、HCDSガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
初期層としてのClを含むシリコン含有層が形成された後、第1ガス供給管232aのバルブ243aを閉じ、HCDSガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは初期層形成に寄与した後のHCDSガスを処理室201内から排除する。なお、このとき、バルブ243e,243f,243gは開いたままとして、不活性ガスとしてのN2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは初期層形成に寄与した後のHCDSガスを処理室201内から排除する効果を高めることができる。
(TEAガス供給)
ステップ1が終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第2ガス供給管232bのバルブ243bを開き、第2ガス供給管232b内にTEAガスを流す。第2ガス供給管232b内を流れたTEAガスは、マスフローコントローラ241bにより流量調整される。流量調整されたTEAガスは、第2ノズル249bのガス供給孔250bから処理室201内へ供給される。処理室201内に供給されたTEAガスは熱で活性化(励起)され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対して熱で活性化されたTEAガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243fを開き、第2不活性ガス供給管232f内に不活性ガスとしてのN2ガスを流す。第2不活性ガス供給管232f内を流れたN2ガスは、マスフローコントローラ241fにより流量調整される。流量調整されたN2ガスは、TEAガスと一緒に処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。
第1の層が形成された後、第2ガス供給管232bのバルブ243bを閉じ、TEAガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは第1の層形成に寄与した後のTEAガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。なお、このとき、バルブ243f,243e,243gは開いたままとして、不活性ガスとしてのN2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは第1の層形成に寄与した後のTEAガスや反応副生成物を処理室201内から排除する効果を高めることができる。
(O2ガス供給)
ステップ2が終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第3ガス供給管232cのバルブ243cを開き、第3ガス供給管232c内にO2ガスを流す。第3ガス供給管232c内を流れたO2ガスは、マスフローコントローラ241cにより流量調整される。流量調整されたO2ガスは、第3ノズル249cのガス供給孔250cから処理室201内へ供給される。処理室201内に供給されたO2ガスは熱で活性化(励起)され、排気管231から排気される。このときウエハ200に対して、熱で活性化されたO2ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243gを開き、第3不活性ガス供給管232g内にN2ガスを流す。N2ガスはO2ガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。なお、このとき、第1ノズル249a、第2ノズル249b内へのO2ガスの侵入を防止するため、バルブ243e,243fを開き、第1不活性ガス供給管232e、第2不活性ガス供給管232f内にN2ガスを流す。N2ガスは、第1ガス供給管232a、第2ガス供給管232b、第1ノズル249a、第2ノズル249bを介して処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
処理室内圧力:133〜2666Pa
O2ガス分圧:33〜2515Pa
O2ガス供給流量:1000〜5000sccm
N2ガス供給流量:300〜3000sccm
O2ガス供給時間:6〜60秒
第2の層が形成された後、第3ガス供給管232cのバルブ243cを閉じ、O2ガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは第2の層の形成に寄与した後のO2ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。なお、このとき、バルブ243g,243e,243fは開いたままとして、N2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは第2の層の形成に寄与した後のO2ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する効果を高めることができる。
上述したステップ1〜3を1サイクルとして、このサイクルを1回以上(所定回数)行うことにより、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のシリコン、酸素、炭素および窒素を含む膜、すなわち、シリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)、または、シリコン、酸素および炭素を含む膜、すなわち、シリコン酸炭化膜(SiOC膜)を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、1サイクルあたりに形成するSiOCN層またはSiOC層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
所定組成を有する所定膜厚のSiOCN膜またはSiOC膜を形成する成膜処理がなされると、バルブ243e,243f,243gを開き、第1不活性ガス供給管232e、第2不活性ガス供給管232f、第3不活性ガス供給管232gのそれぞれから不活性ガスとしてのN2ガスを処理室201内に供給し、排気管231から排気する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内が不活性ガスでパージされ、処理室201内に残留するガスや反応副生成物が処理室201内から除去される(パージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
その後、ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降されて、反応管203の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ200がボート217に支持された状態で反応管203の下端から反応管203の外部に搬出(ボートアンロード)される。その後、処理済のウエハ200はボート217より取出される(ウエハディスチャージ)。
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
図4、図5に示した上述の成膜シーケンスでは、ステップ1〜3を1サイクルとしてこのサイクルを所定回数行う例について説明したが、本実施形態に係る成膜シーケンスは係る態様に限定されず、以下のように変更してもよい。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
処理室201内のウエハ200に対してクロロシラン系原料ガスとしてHCDSガスを供給する工程と、処理室201内のウエハ200に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中(1分子中)において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスとして、その組成式中において炭素原子を含むリガンド(アルキル基等の炭化水素基)を複数(3つ)有するアミン系ガスであるTEAガスを供給する工程と、を交互に1回行うことで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して第2の反応ガスとして窒素含有ガス(窒化ガス)であるNH3ガスを供給することで、第1の層を改質して第2の層としてシリコン炭窒化層(SiCN層)を形成する工程と、
を含むサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に、所定組成及び所定膜厚のシリコン炭窒化膜(SiCN膜)を形成する例について説明する。
(NH3ガス供給)
ステップ2が終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第4ガス供給管232dのバルブ243dを開き、第4ガス供給管232d内にNH3ガスを流す。第4ガス供給管232d内を流れたNH3ガスは、マスフローコントローラ241dにより流量調整される。流量調整されたNH3ガスは、第3ノズル249cのガス供給孔250cから処理室201内へ供給される。処理室201内に供給されたNH3ガスは熱で活性化(励起)され、排気管231から排気される。このときウエハ200に対して、熱で活性化されたNH3ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243gを開き、第3不活性ガス供給管232g内にN2ガスを流す。N2ガスはNH3ガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。なお、このとき、第1ノズル249a、第2ノズル249b内へのNH3ガスの侵入を防止するため、バルブ243e,243fを開き、第1不活性ガス供給管232e、第2不活性ガス供給管232f内にN2ガスを流す。N2ガスは、第1ガス供給管232a、第2ガス供給管232b、第1ノズル249a、第2ノズル249bを介して処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
処理室内圧力:133〜2666Pa
NH3ガス分圧:33〜2515Pa
NH3ガス供給流量:1000〜5000sccm
N2ガス供給流量:300〜3000sccm
NH3ガス供給時間:6〜60秒
第2の層が形成された後、第4ガス供給管232dのバルブ243dを閉じ、NH3ガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは第2の層形成に寄与した後のNH3ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。なお、このとき、バルブ243g,243e,243fは開いたままとして、N2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは第2の層形成に寄与した後のNH3ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する効果を高めることができる。
上述したステップ1〜3を1サイクルとして、このサイクルを1回以上(所定回数)行うことにより、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のシリコン、炭素および窒素を含む膜、すなわち、シリコン炭窒化膜(SiCN膜)を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、1サイクルあたりに形成するSiCN層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
図7、図8に示した上述の成膜シーケンスでは、ステップ1〜3を1サイクルとしてこのサイクルを所定回数行う例について説明したが、本実施形態に係る成膜シーケンスは係る態様に限定されず、以下のように変更してもよい。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
処理室201内のウエハ200に対してクロロシラン系原料ガス(HCDSガス)を供給する工程と、処理室201内のウエハ200に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中(1分子中)において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスとして、その組成式中において炭素原子を含むリガンド(アルキル基等の炭化水素基)を複数(3つ)有するアミン系ガス(TEAガス)を供給する工程と、を交互に1回行うことで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して第2の反応ガスとして窒素含有ガス(窒化ガス)であるNH3ガスと酸素含有ガス(酸化ガス)であるO2ガスとを供給することで、第1の層を改質して第2の層としてシリコン酸炭窒化層(SiOCN層)を形成する工程と、
を含むサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に、所定組成及び所定膜厚のシリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)を形成する例について説明する。
図10、図11に示した上述の成膜シーケンスでは、ステップ1〜4を1サイクルとしてこのサイクルを所定回数行う例について説明したが、本実施形態に係る成膜シーケンスは係る態様に限定されず、以下のように変更してもよい。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
上述の実施形態における基板処理装置を用いて、上述の第1実施形態の成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にSiOCN膜を形成した。原料ガスとしてはHCDSガスを、第1の反応ガスとしてはTEAガスを、第2の反応ガスとしてはO2ガスを用いた。成膜時のウエハ温度は600〜650℃とした。このとき、ステップ3におけるO2ガスの供給時間を0秒、3秒、6秒と変えて、3つの評価サンプルを作成した。その他の処理条件は上述の第1実施形態に記載の処理条件範囲内の所定の値に設定した。以下、ステップ3におけるO2ガスの供給時間を0秒、3秒、6秒として作成した評価サンプルを、それぞれ、評価サンプルA,B,Cと称することとする。なお、O2ガスの供給時間=0秒とは、O2ガスを供給しなかったケース、すなわち、上述の第1実施形態の成膜シーケンスのステップ1とステップ2とを交互に繰り返すシーケンスによりSi、N及びCを含む物質(以下、単にSiCN膜ともいう)を形成したケース(参考例)を示している。そして、各評価サンプルのウエハ面内における膜厚均一性(以下、WIWともいう)、ウエハ面間における膜厚均一性(以下、WTWともいう)、屈折率(Refractive Index、以下、R.I.ともいう)、XPS組成比、および濃度1.0%のフッ化水素(HF)含有液に対するウエットエッチングレート(Wet Etching Rate、以下、WERともいう)をそれぞれ測定した。その測定結果を図16に示す。
上述の実施形態における基板処理装置を用いて、上述の第1実施形態の成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にSiOC膜を形成した。原料ガスとしてはHCDSガスを、第1の反応ガスとしてはTEAガスを、第2の反応ガスとしてはO2ガスを用いた。成膜時のウエハ温度は600〜650℃とした。このとき、ステップ3におけるO2ガスの供給時間を20〜25秒として評価サンプルを作成した。その他の処理条件は上述の第1実施形態に記載の処理条件範囲内の所定の値に設定した。以下、本実施例において作成した評価サンプルを、評価サンプルDと称することとする。そして、評価サンプルDのウエハ面内における膜厚均一性(WIW)、ウエハ面間における膜厚均一性(WTW)、サイクルレート(Cycle Rate)、XRF組成比、および屈折率(R.I.)をそれぞれ測定した。その測定結果を図17に示す。
上述の実施形態における基板処理装置を用いて、上述の第1実施形態の成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にSiOCN膜を形成した。原料ガスとしてはHCDSガスを、第1の反応ガスとしてはTEAガスまたはDEAガスを、第2の反応ガスとしてはO2ガスを用いた。成膜時のウエハ温度は600〜650℃とした。このとき、ステップ2における第1の反応ガスとして、TEAガスを用いた場合と、DEAガスを用いた場合の、2つの評価サンプルを作成した。その他の処理条件は上述の第1実施形態に記載の処理条件範囲内の所定の値に設定した。なお、2つの評価サンプルを作成する際の処理条件は同等な処理条件とした。以下、第1の反応ガスとしてTEAガスを用いて作成した評価サンプルを評価サンプルEと称し、第1の反応ガスとしてDEAガスを用いて作成した評価サンプルを評価サンプルFと称することとする。そして、評価サンプルE,FのSiOCN膜のウエハ面内における膜厚均一性(WIW)、ウエハ面間における膜厚均一性(WTW)、サイクルレート(Cycle Rate)、XRF測定結果、濃度1.0%のフッ化水素(HF)含有液に対するウエットエッチングレート(WER)、および屈折率(R.I.)をそれぞれ測定した。その測定結果を図18に示す。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の反応ガスは、その組成式中において炭素原子を含むリガンドを複数有する。
付記1または2の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の反応ガスは、その組成式中において炭素原子を含むリガンドを3つ有する。
付記1または2の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の反応ガスは、その組成式中において炭素原子を含むリガンドを2つ有する。
付記1乃至4のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の反応ガスはアミンおよび有機ヒドラジンのうち少なくともいずれかを含む。
付記1乃至4のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の反応ガスは、エチルアミン、メチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミンおよびイソブチルアミンからなる群より選択される少なくとも1つのアミンを含む。
付記1または2の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の反応ガスは、トリエチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、ジメチルアミン、トリプロピルアミン、ジプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリブチルアミン、ジブチルアミン、トリイソブチルアミンおよびジイソブチルアミンからなる群より選択される少なくとも1つのアミンを含む。
付記1または2の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の反応ガスは、ジエチルアミン、ジメチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミンおよびジイソブチルアミンからなる群より選択される少なくとも1つのアミンを含む。
付記1乃至8のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の反応ガスはシリコン非含有のガスである。
付記1乃至8のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の反応ガスはシリコンおよび金属非含有のガスである。
付記1乃至10のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記所定元素はシリコンまたは金属を含み、前記ハロゲン元素は塩素またはフッ素を含む。
付記1乃至11のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の層を形成する工程では、前記原料ガスに含まれる前記ハロゲン元素と前記第1の反応ガスに含まれる水素とをガスとして排出しつつ、前記基板上に前記第1の層を形成する。
付記1乃至12のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記所定元素と前記ハロゲン元素とを含む初期層を形成し、
前記第1の反応ガスを供給する工程では、前記初期層と前記第1の反応ガスとを反応させて前記第1の層を形成する。
付記13の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の反応ガスを供給する工程では、前記初期層と前記第1の反応ガスとを反応させて、前記初期層に含まれる前記ハロゲン元素のうち少なくとも一部を前記初期層から引き抜くとともに、前記第1の反応ガスに含まれるリガンドのうち少なくとも一部を前記第1の反応ガスから分離させる。
付記14の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の反応ガスを供給する工程では、前記初期層と前記第1の反応ガスとを反応させて、前記初期層に含まれる前記ハロゲン元素のうち少なくとも一部を前記初期層から引き抜くとともに、前記第1の反応ガスに含まれるリガンドのうち少なくとも一部を前記第1の反応ガスから分離させ、前記リガンドのうち少なくとも一部が分離した前記第1の反応ガスの窒素と前記初期層に含まれる前記所定元素とを結合させる。
付記15の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の反応ガスを供給する工程では、前記初期層と前記第1の反応ガスとを反応させて、前記初期層に含まれる前記ハロゲン元素のうち少なくとも一部を前記初期層から引き抜くとともに、前記第1の反応ガスに含まれるリガンドのうち少なくとも一部を前記第1の反応ガスから分離させ、前記リガンドのうち少なくとも一部が分離した前記第1の反応ガスの窒素と前記初期層に含まれる前記所定元素とを結合させ、さらに、前記リガンドに含まれる炭素と前記初期層に含まれる前記所定元素とを結合させる。
付記1乃至16のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記薄膜を形成する工程は、前記基板を処理室内に収容した状態で行われ、
前記第1の反応ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力を、前記第2の反応ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくし、前記第2の反応ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力を、前記原料ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする。
付記1乃至17のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記第2の反応ガスとして酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として、前記所定元素、酸素、炭素および窒素を含む層(前記所定元素を含む酸炭窒化層)、または、前記所定元素、酸素および炭素を含む層(前記所定元素を含む酸炭化層)を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として、前記所定元素、酸素、炭素および窒素を含む膜(前記所定元素を含む酸炭窒化膜)、または、前記所定元素、酸素および炭素を含む膜(前記所定元素を含む酸炭化膜)を形成する。
付記1乃至17のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記第2の反応ガスとして窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素、炭素および窒素を含む層(前記所定元素を含む炭窒化層)を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素、炭素および窒素を含む膜(前記所定元素を含む炭窒化膜)を形成する。
付記1乃至17のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記第2の反応ガスとして窒素含有ガスと酸素含有ガスとを供給することで、前記第2の層として前記所定元素、酸素、炭素および窒素を含む層(前記所定元素を含む酸炭窒化層)を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素、酸素、炭素および窒素を含む膜(前記所定元素を含む酸炭窒化膜)を形成する。
付記1乃至17のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記第2の反応ガスとして窒素含有ガスを供給し、その後、前記第2の反応ガスとして酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素、酸素、炭素および窒素を含む層(前記所定元素を含む酸炭窒化層)を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素、酸素、炭素および窒素を含む膜(前記所定元素を含む酸炭窒化膜)を形成する。
本発明の他の態様によれば、
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素を含む第2の層を形成する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記第1の層と前記第2の層とが積層されてなる薄膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
付記21の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記第2の反応ガスとして窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素および窒素を含む層(前記所定元素を含む窒化層)を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として、前記第1の層と前記第2の層とが交互に積層されてなる前記所定元素、炭素および窒素を含む膜(前記所定元素を含む炭窒化膜)を形成する。
付記21の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記第2の反応ガスとして酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素および酸素を含む層(前記所定元素を含む酸化層)を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として、前記第1の層と前記第2の層とが交互に積層されてなる前記所定元素、酸素、炭素および窒素を含む膜(前記所定元素を含む酸炭窒化膜)を形成する。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板に対して、所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスと、炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスと、を供給することで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する工程を有する基板処理方法が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する第1反応ガス供給系と、
前記処理室内に前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給する第2反応ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第1の反応ガスを供給する処理と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する処理と、を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する処理を行うように、前記原料ガス供給系、前記第1反応ガス供給系および前記第2反応ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内の基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する手順と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する手順と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内の基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する手順と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する手順と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
200 ウエハ(基板)
201 処理室
202 処理炉
203 反応管
207 ヒータ
231 排気管
232a 第1ガス供給管
232b 第2ガス供給管
232c 第3ガス供給管
232d 第4ガス供給管
Claims (5)
- 基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法。 - 前記第1の反応ガスは、その組成式中において炭素原子を含むリガンドを複数有する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する工程を有する基板処理方法。 - 基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する第1反応ガス供給系と、
前記処理室内へ前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給する第2反応ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第1の反応ガスを供給する処理と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する処理を行うように、前記原料ガス供給系、前記第1反応ガス供給系および前記第2反応ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。 - 基板処理装置の処理室内の基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多い第1の反応ガスを供給する手順と、を交互に所定回数行うことで、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記原料ガスおよび前記第1の反応ガスとは異なる第2の反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラム。
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