JP2014154652A - 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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Abstract
【解決手段】処理室内の基板に対して所定元素含有ガスを供給することで、基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期層を形成する工程と、処理室内の基板に対して所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、大気圧未満の圧力下にある処理室内の加熱された基板に対して酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、初期層の上に所定元素を含む酸化膜を形成する工程と、を有する。
【選択図】図4
Description
処理室内の基板に対して所定元素含有ガスを供給することで、前記基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、大気圧未満の圧力下にある前記処理室内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層の上に前記所定元素を含む酸化膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
処理室内の基板に対して所定元素含有ガスを供給することで、前記基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、大気圧未満の圧力下にある前記処理室内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層の上に前記所定元素を含む酸化膜を形成する工程と、
を有する基板処理方法が提供される。
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
前記処理室へガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記処理室内の基板に対して前記ガス供給系より所定元素含有ガスを供給することで、前記基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期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ガス供給系より前記所定元素を含む原料ガスを供給する処理と、前記圧力調整部による制御により大気圧未満の圧力に設定された前記処理室内の前記ヒータにより加熱された前記基板に対して前記ガス供給系より酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層の上に前記所定元素を含む酸化膜を形成する処理と、
を行うように、前記ガス供給系、前記ヒータおよび前記圧力調整部を制御するよう構成される制御部と、
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含有ガスを供給することで、前記基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期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所定元素を含む原料ガスを供給する手順と、大気圧未満の圧力下にある前記処理室内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する手順と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層の上に前記所定元素を含む酸化膜を形成する手順と、
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、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
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、基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期層を形成した後、前記初期層の上に所定元素を含む酸化膜を形成する方法の例について説明する。なお、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。
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、シャッタ開閉機構115sによりシャッタ219sが移動させられて、マニホールド209の下端開口が開放される(シャッタオープン)。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220bを介してマニホールド209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に対する処理が完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に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構267によるボート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、以下のステップS10〜S13を1サイクルとしてこのサイクルを所定回数、好ましくは複数回行うことにより、ウエハ200上に、数原子層の厚さの初期層としてのSiN層又はシリコンリッチSiN層を形成する。
第1ガス供給管232aのバルブ243aを開き、第1ガス供給管232aにHCDSガスを流す。HCDSガスは、第1ガス供給管232aから流れ、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233aのガス供給孔248aから、加熱された減圧状態の処理室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(HCDSガス供給)。
ウエハ200上に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シリコン含有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(残留ガス除去)。なお、このとき、バルブ243d,243e,243f,243j,243k,243l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シリコン含有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。
処理室201内の残留ガスを除去した後、第4ガス供給管232gのバルブ243gを開き、第2ガス供給管232bにNH3ガスを流す。NH3ガスは第4ガス供給管232gから流れ、マスフローコントローラ241gにより流量調整される。流量調整されたNH3ガスは第2ノズル233bのガス供給孔248bから加熱された減圧状態のバッファ室237内に供給される。このとき、第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270間に高周波電力が印加されて、バッファ室237内に供給されたNH3ガスはプラズマで活性化される。
シリコン含有層をSiN層またはシリコンリッチSiN層へと改質した後、第4ガス供給管232gのバルブ243g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、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、残留したNH3ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する(残留ガス除去)。また、バルブ243d,243e,243f,243j,243k,243l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SiN層またはシリコンリッチSiN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更に高めることができる。
その後、以下のステップS20〜S23を1サイクルとしてこのサイクルを所定回数、好ましくは複数回行うことにより、上述のステップS10〜S13により形成された初期層としてのSiN層またはシリコンリッチSiN層上に、所定膜厚のSiO膜を形成する。
ステップS20では、ステップS10と同様な手順によりウエハ200に対してHCDSガスを供給する(HCDSガス供給)。
初期層上に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シリコン含有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(残留ガス除去)。なお、このとき、バルブ243d,243e,243f,243j,243k,243l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シリコン含有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。
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にO2ガスを流す。O2ガスは第2ガス供給管232bから流れ、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O2ガスは、第2ガス供給管232bを経由して、第2ノズル233bのガス供給孔248bから加熱された減圧状態のバッファ室237内に供給される。このとき同時に、第3ガス供給管232cのバルブ243cを開き、第3ガス供給管232cにH2ガスを流す。H2ガスは第3ガス供給管232cから流れ、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H2ガスは、第2ガス供給管232bを経由して、第2ノズル233bのガス供給孔248bから加熱された減圧状態のバッファ室237内に供給される。なお、H2ガスは、第2ガス供給管232bを経由する際に、第2ガス供給管232b内でO2ガスと混合される。すなわち、第2ノズル233bからは、O2ガスとH2ガスとの混合ガスが供給されることとなる。バッファ室237内に供給されたO2ガスとH2ガスとの混合ガスは、バッファ室237のガス供給孔248cから、加熱された減圧状態の処理室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O2ガスとH2ガスとが供給されることとなる(O2ガス+H2ガス供給)。
上述したステップS20にて形成されたシリコン含有層をSiO層へと変化させた後、第2ガス供給管232bのバルブ243bを閉じ、O2ガスの供給を停止する。また、第3ガス供給管232cのバルブ243cを閉じ、H2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、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、残留したO2ガスやH2ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する(残留ガス除去)。また、バルブ243d,243e,243f,243j,243k,243l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SiO層形成に寄与した後のO2ガスやH2ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する効果を更に高めることができる。
初期層(SiN層またはシリコンリッチSiN層)の上に所定膜厚のSiO膜が成膜されると、バルブ243d,243e,243f,243j,243k,243lを開き、第1不活性ガス供給管232d、第2不活性ガス供給管232e、第3不活性ガス供給管232f、第4不活性ガス供給管232j、第5不活性ガス供給管232k、第6不活性ガス供給管232lのそれぞれから不活性ガスとしてのN2ガスを処理室201内へ供給し、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、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、マニホールド209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に保持された状態でマニホールド209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。ボートアンロードの後は、シャッタ開閉機構115sによりシャッタ219sが移動させられて、マニホールド209の下端開口がOリング220cを介してシャッタ219sによりシールされる(シャッタクローズ)。その後、処理済みのウエハ200はボート217より取り出される(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つまたは複数の効果を奏する。
図4、図5に示した上述のシーケンスでは、HCDSガスとNH3ガスとを交互に所定回数(m回)供給することで、ウエハ上に初期層としてSiN層又はシリコンリッチSiN層を形成し、その上にSiO膜を形成する例について説明したが、これに限らず、後述するように、初期層として、所定元素を含む層、例えばシリコン含有層であって、シリコン単体層(Si層)、シリコン酸窒化層(SiON層)等を形成するようにしてもよい。
第2の実施形態では、クロロシラン系原料ガスとしてのHCDSガスとアミノシラン系原料ガスとしてのモノアミノシランガス(SiH3Rガス)とを交互に所定回数供給することで、ウエハ上に初期層としてのシリコン層(Si層)を形成し、その上にシリコン酸化膜を成膜する。以下、主に、第1の実施形態と異なる点について、図6、図7を参照して説明する。図6は、第2の実施形態における処理フローを示す図である。図7は、第2の実施形態に係る成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。なお、本実施の形態に係る基板処理工程も、図1及び図2の基板処理装置の処理炉202を用いて実施される。また、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。
[ステップS30]
ステップS30では、図4,図5に示す成膜シーケンスのステップS10と同様な手順によりウエハ200に対してHCDSガスを供給する(HCDSガス供給)。
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第1の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(残留ガス除去)。なお、このとき、バルブ243d,243e,243f,243j,243k,243l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。このとき、処理室201内を完全にパージしなくてもよいのは、第1の実施形態と同様である。
処理室内の残留ガスを除去した後、第5ガス供給管232hのバルブ243hを開き、第5ガス供給管232h内にSiH3Rガスを流す。第5ガス供給管232h内に流れたSiH3Rガスは、マスフローコントローラ241hにより流量調整される。流量調整されたSiH3Rガスは、第1ノズル233aのガス供給孔248aから処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してSiH3Rガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243kを開き、第5不活性ガス供給管232k内に不活性ガスとしてのN2ガスを流す。第5不活性ガス供給管232k内を流れたN2ガスは、マスフローコントローラ241kにより流量調整される。流量調整されたN2ガスは、SiH3R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。なお、このとき、第2ノズル233b、バッファ室237、第1ガス供給管232a、第6ガス供給管232i内へのSiH3Rガスの侵入を防止するため、バルブ243d,243e,243f,243j,243lを開き、第1不活性ガス供給管232d、第2不活性ガス供給管232e、第3不活性ガス供給管232f、第4不活性ガス供給管232j、第6不活性ガス供給管232l内にN2ガスを流す。第2ガス供給管232b、第3ガス供給管232c、第4ガス供給管232g内に供給されたN2ガスは、第2ノズル233b、バッファ室237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(SiH3Rガス供給)。
Si層が形成された後、第4ガス供給管232gのバルブ243gを閉じ、SiH3R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SiH3Rガスや反応副生成物を処理室201内から排除する(残留ガス除去)。なお、このとき、バルブ243d,243e,243f,243j,243k,243l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2の層形成に寄与した後のSiH3R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。このとき、処理室201内を完全にパージしなくてもよいのは、第1の実施形態と同様である。
上述したステップS30〜S33を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(m回)行うことにより、ウエハ200上に数原子層の厚さ、好ましくは2原子層以上6原子層以下の厚さの塩素(Cl)や炭素(C)や窒素(N)等の不純物の含有量の極めて少ないシリコン単体で構成される初期層(シリコン層(Si層))を形成することができる。このSi層の結晶構造はアモルファス状態(非晶質)となり、このSi層をアモルファスシリコン層(a−Si層)と称することもできる。また、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、ウエハ面内厚さ均一性の高い数原子層のSi層を制御性よく形成することが可能となる。
その後、第1の実施形態におけるSiO膜形成工程と同様の手順にて、SiO膜を形成する。すなわち、図4,図5に示す成膜シーケンスのステップS20〜S23と同様のステップS20〜S23を1サイクルとして、このサイクルを所定回数、好ましくは複数回(n回)行うことにより、初期層(Si層)上に所定膜厚のSiO膜を形成することが出来る。なお、初期層としてのSi層は、SiO膜形成時の酸化によりSiO膜に改質される。
第3の実施形態では、クロロシラン系原料ガスとしてのHCDSガスとアミノシラン系原料ガスとしてのSiH3Rガスと窒化ガスとしてのNH3ガスとを交互に所定回数供給することで、ウエハ上に初期層としてのシリコン窒化層(SiN層)又はシリコンリッチSiN層を形成し、その上にシリコン酸化膜を成膜する。以下、主に、第1の実施形態と異なる点について、図8、図9を参照して説明する。図8は、第3の実施形態における処理フローを示す図である。図9は、第3の実施形態に係る成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。なお、本実施の形態に係る基板処理工程も、図1及び図2の基板処理装置の処理炉202を用いて実施される。また、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。
[ステップS40〜S43]
図6,図7に示す成膜シーケンスのステップS30〜S33と同様にHCDSガス供給(S40)、残留ガス除去(S41)、SiH3Rガス供給(S42)、残留ガス除去(S43)の各工程を行う。
図4、図5に示す成膜シーケンスのステップS12〜S13と同様に、NH3ガス供給(ステップS44)、残留ガス除去(ステップS45)の各工程を行う。
その後、図4,図5に示す成膜シーケンスのステップS20〜S23と同様のステップS20〜S23を1サイクルとして、このサイクルを所定回数、好ましくは複数回(n回)行うことにより、初期層(SiN層またはシリコンリッチSiN層)上に所定膜厚のSiO膜を形成することが出来る。なお、初期層としてのSiN層は、SiO膜形成時の酸化によりSiO膜またはSiON膜に改質される。
第4の実施形態では、無機シラン系原料ガスとしてのモノシランガス(SiH4ガス)を用いて初期層としてのSi層を形成し、その上にシリコン酸化膜を成膜する。以下、主に、第1の実施形態と異なる点について、図10、図11を参照して説明する。図10は、第4の実施形態における処理フローを示す図である。図11は、第4の実施形態に係る成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。なお、本実施の形態に係る基板処理工程も、図1及び図2の基板処理装置の処理炉202を用いて実施される。また、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。
[ステップS50]
第6ガス供給管232iのバルブ243iを開き、第6ガス供給管232iにSiH4ガスを流す。SiH4ガスは、第6ガス供給管232iから流れ、マスフローコントローラ241iにより流量調整される。流量調整されたSiH4ガスは、第1ノズル233aのガス供給孔248aから、加熱された減圧状態の処理室201内に供給され、排気管231から排気される(SiH4ガス供給)。
ウエハ200上にSi層が形成された後、第6ガス供給管232iのバルブ243iを閉じ、SiH4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Si層形成に寄与した後のSiH4ガスを処理室201内から排除する(残留ガス除去)。なお、このとき、バルブ243d,243e,243f,243j,243k,243l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Si層形成に寄与した後のSiH4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。このとき、処理室201内を完全にパージしなくてもよいのは、第1の実施形態と同様である。
その後、図4,図5に示す成膜シーケンスのステップS20〜S23と同様のステップS20〜S23を1サイクルとして、このサイクルを所定回数、好ましくは複数回(n回)行うことにより、初期層(Si層)上に所定膜厚のSiO膜を形成することが出来る。なお、初期層としてのSi層は、SiO膜形成時の酸化によりSiO膜に改質される。
第5の実施形態では、クロロシラン系原料ガスとしてのHCDSガスと窒化ガスとしてのNH3ガスと酸化ガスとしてのO2ガスとを交互に所定回数供給することで、ウエハ上に初期層としてのシリコン酸窒化層(SiON層)を形成し、その上にシリコン酸化膜を成膜する。以下、主に、第1の実施形態と異なる点について、図13、図14を参照して説明する。図13は、第5の実施形態における処理フローを示す図である。図14は、第5の実施形態に係る成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。なお、本実施の形態に係る基板処理工程も、図1及び図2の基板処理装置の処理炉202を用いて実施される。また、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。
[ステップS60〜S63]
図4,図5に示す成膜シーケンスのステップS10〜S13と同様にHCDSガス供給(S60)、残留ガス除去(S61)、NH3ガス供給(S62)、残留ガス除去(S63)の各工程を行う。
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にO2ガスを流す。O2ガスは第2ガス供給管232bから流れ、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O2ガスは、第2ガス供給管232bを経由して、第2ノズル233bのガス供給孔248bから加熱された減圧状態のバッファ室237内に供給される。バッファ室237内に供給されたO2ガスは、バッファ室237のガス供給孔248cから、加熱された減圧状態の処理室201内に供給され、排気管231から排気される(O2ガス供給)。
上述したステップS64にて形成されたSiN層をSiON層へと変化させた後、第2ガス供給管232bのバルブ243b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、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、残留したO2ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する(残留ガス除去)。また、バルブ243d,243e,243f,243j,243k,243l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SiON層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更に高めることができる。このとき、処理室201内を完全にパージしなくてもよいのは、第1の実施形態と同様である。
その後、図4,図5に示す成膜シーケンスのステップS20〜S23と同様のステップS20〜S23を1サイクルとして、このサイクルを所定回数、好ましくは複数回(n回)行うことにより、初期層(SiON層)上に所定膜厚のSiO膜を形成することが出来る。
以上、本発明の実施の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。
以下、本発明の好ましい態様を付記する。
本発明の一態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素含有ガスを供給することで、前記基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、大気圧未満の圧力下にある前記処理室内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層の上に前記所定元素を含む酸化膜を形成する工程と、
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、
前記初期層は、所定元素単体層、窒化層および酸窒化層のうち少なくともいずれかを含む。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記初期層は、前記所定元素の比率が化学量論組成に対し過剰な窒化層(前記所定元素リッチな窒化層)を含む。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記初期層を形成する工程では、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素含有ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層として窒化層を形成する。
付記4の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスを供給する工程において生じる窒化反応を不飽和とすることで、前記初期層として、前記所定元素の比率が化学量論組成に対し過剰な窒化層(前記所定元素リッチな窒化層)を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記初期層を形成する工程では、
前記処理室内の前記基板に対してハロゲン基を含む前記所定元素含有ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対してアミノ基を含む前記所定元素含有ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層として窒化層を形成する。
付記6の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスを供給する工程において生じる窒化反応を不飽和とすることで、前記初期層として、前記所定元素の比率が化学量論組成に対し過剰な窒化層(前記所定元素リッチな窒化層)を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記初期層を形成する工程では、
前記処理室内の前記基板に対してハロゲン基を含む前記所定元素含有ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対してアミノ基を含む前記所定元素含有ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層として所定元素単体層を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記初期層を形成する工程では、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素含有ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層として酸窒化層を形成する。
付記1乃至5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、
前記所定元素含有ガスと前記所定元素を含む前記原料ガスは、同一の物質で構成される。
付記6乃至9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、
前記ハロゲン基を含む前記所定元素含有ガスと前記所定元素を含む前記原料ガスは、同一の物質で構成される。
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、
前記初期層の厚さは、2原子層以上6原子層以下である。
付記4乃至9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、
前記初期層を形成する工程では、前記各工程を交互に行うサイクルを所定回数繰り返す。
付記1乃至13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、
前記酸化膜を形成する工程では、前記各工程を交互に行うサイクルを所定回数繰り返す。
本発明の他の態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素含有ガスを供給することで、前記基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、大気圧未満の圧力下にある前記処理室内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層の上に前記所定元素を含む酸化膜を形成する工程と、
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、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
前記処理室へガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記処理室内の基板に対して前記ガス供給系より所定元素含有ガスを供給することで、前記基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期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ガス供給系より前記所定元素を含む原料ガスを供給する処理と、前記圧力調整部による制御により大気圧未満の圧力に設定された前記処理室内の前記ヒータにより加熱された前記基板に対して前記ガス供給系より酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層の上に前記所定元素を含む酸化膜を形成する処理と、
を行うように、前記ガス供給系、前記ヒータおよび前記圧力調整部を制御するよう構成される制御部と、
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含有ガスを供給することで、前記基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期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所定元素を含む原料ガスを供給する手順と、大気圧未満の圧力下にある前記処理室内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する手順と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層の上に前記所定元素を含む酸化膜を形成する手順と、
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含有ガスを供給することで、前記基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期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所定元素を含む原料ガスを供給する手順と、大気圧未満の圧力下にある前記処理室内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する手順と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層の上に前記所定元素を含む酸化膜を形成する手順と、
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
232g 第4ガス供給管
232h 第5ガス供給管
232i 第6ガス供給管
232d 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
232j 第4不活性ガス供給管
232k 第5不活性ガス供給管
232l 第6不活性ガス供給管
241a〜241l マスフローコントローラ
244 APCバルブ(圧力調整部)
Claims (5)
- 処理室内の基板に対して所定元素含有ガスを供給することで、前記基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、大気圧未満の圧力下にある前記処理室内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層の上に前記所定元素を含む酸化膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 - 前記初期層は、所定元素単体層、窒化層および酸窒化層のうち少なくともいずれかを含む請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 処理室内の基板に対して所定元素含有ガスを供給することで、前記基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、大気圧未満の圧力下にある前記処理室内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層の上に前記所定元素を含む酸化膜を形成する工程と、
を有する基板処理方法。 - 基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
前記処理室へガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記処理室内の基板に対して前記ガス供給系より所定元素含有ガスを供給することで、前記基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期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ガス供給系より前記所定元素を含む原料ガスを供給する処理と、前記圧力調整部による制御により大気圧未満の圧力に設定された前記処理室内の前記ヒータにより加熱された前記基板に対して前記ガス供給系より酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層の上に前記所定元素を含む酸化膜を形成する処理と、
を行うように、前記ガス供給系、前記ヒータおよび前記圧力調整部を制御するよう構成される制御部と、
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含有ガスを供給することで、前記基板上に数原子層の厚さの所定元素を含む初期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所定元素を含む原料ガスを供給する手順と、大気圧未満の圧力下にある前記処理室内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する手順と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記初期層の上に前記所定元素を含む酸化膜を形成する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
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