JP2014175596A - 半導体装置の製造方法、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】 基板に対して所定元素およびハロゲン元素を含む原料ガスを供給する工程と、基板に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスを供給する工程と、基板に対して炭素含有ガスを供給する工程と、を含むサイクルを、有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、基板上に、ボラジン環骨格を有し、所定元素、硼素、炭素および窒素を含む薄膜を形成する。
【選択図】 図4
Description
基板に対して所定元素およびハロゲン元素を含む原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素含有ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、前記有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記ボラジン環骨格を有し、前記所定元素、硼素、炭素および窒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。
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ所定元素およびハロゲン元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ有機ボラジン化合物を含む反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素含有ガスを供給する炭素含有ガス供給系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
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反応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炭素含有ガスを供給する処理と、を含むサイクルを、前記有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記ボラジン環骨格を有し、前記所定元素、硼素、炭素および窒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、前記反応ガス供給系、前記炭素含有ガス供給系、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およびハロゲン元素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有機ボラジン化合物を含む反応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含有ガスを供給する手順と、
を含むサイクルを、前記有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記ボラジン環骨格を有し、前記所定元素、硼素、炭素および窒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、基板上に薄膜を成膜するシーケンス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。
基板に対して所定元素およびハロゲン元素を含む原料ガスを供給する工程と、
基板に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスを供給する工程と、
基板に対して炭素含有ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、基板上に、ボラジン環骨格を有し、所定元素、B、CおよびNを含む薄膜を形成する。
ウエハ200に対してSiおよびClを含む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、
ウエハ200に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスとしてTMBガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、ボラジン環骨格を有し、Si、B、CおよびNを含む薄膜(以下、ボラジン環骨格を有するSiBCN膜ともいう)を形成する。なお、以下の説明では、便宜上、ボラジン環骨格を有するSiBCN膜を、単にSiBCN膜と称する場合もある。
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内の圧力、すなわち、ウエハ200が存在する空間の圧力が所望の圧力(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内のウエハ200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に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
その後、次の2つのステップ、すなわち、ステップ1a,2a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、MFC241a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(HCDSガス供給)。このとき同時にバルブ243fを開き、第1不活性ガス供給管232f内にN2ガス等の不活性ガスを流す。第1不活性ガス供給管232f内を流れたN2ガスは、MFC241f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。
第1の層が形成された後、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243f〜243i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。
(TMBガス及びC3H6ガス供給)
ステップ1a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TMBガスを流す。第2ガス供給管232b内を流れたTMBガスは、MFC241bにより流量調整される。流量調整されたTMBガスは、第2ノズル249bのガス供給孔250bから処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき同時にバルブ243gを開き、第2不活性ガス供給管232g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232g内を流れたN2ガスは、MFC241gにより流量調整される。流量調整されたN2ガスは、TMBガスと一緒に処理室201内に供給される。
第2の層が形成された後、第2ガス供給管232bのバルブ243b及び第4ガス供給管232dのバルブ243dを閉じ、TMBガス及びC3H6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残留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〜243i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残留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1a,2a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、すなわち、ステップ1a,2aを交互に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、ボラジン環骨格を有し、Si、B、CおよびNを含む薄膜(以下、ボラジン環骨格を有するSiBCN膜、或いは単にSiBCN膜ともいう)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SiBCN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。ボラジン環骨格を有するSiBCN膜は、Si、Cおよびボラジン環骨格を含む薄膜とも言える。
所定組成及び所定膜厚のボラジン環骨格を有するSiBCN膜を形成する成膜処理がなされると、バルブ243f〜243iを開き、不活性ガス供給管232f〜232i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つまたは複数の効果を奏する。
図4、図5(a)に示した上述の成膜シーケンスでは、ステップ1a,2aを交互に行うサイクルを1回以上(所定回数)行う例について説明したが、本実施形態は係る態様に限定されない。例えば、ステップ1a,2aを同時に行うサイクルを1回以上(所定回数)行うようにしてもよい。すなわち、HCDSガス、TMBガス、C3H6ガスを同時に供給するようにしてもよい。図5(b)は、ステップ1a,2aを同時に行うサイクルを複数回(n回)行う例を、図5(c)は、ステップ1a,2aを同時に行うサイクルを1回行う例をそれぞれ示している。図5(b)に示す成膜シーケンスでは、主にサイクルの実施回数を調整することにより、また、図5(c)に示す成膜シーケンスでは、主にサイクルの実施時間(ガス供給時間)を調整することにより、SiBCN膜の膜厚を制御することができる。これらの場合における処理条件も、図4、図5(a)に示した上述の成膜シーケンスにおける処理条件と同様な処理条件とすればよい。
また、図4、図5(a)に示した上述の成膜シーケンスでは、TMBガスを供給するステップ2aでC3H6ガスを供給する例について説明したが、本実施形態は係る態様に限定されない。例えば、HCDSガスを供給するステップ1aでC3H6ガスを供給するようにしてもよい。また、ステップ1a,2aの両方のステップでC3H6ガスを供給するようにしてもよい。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
まず、本実施形態の第1シーケンスについて説明する。図6は、本実施形態の第1シーケンスにおける成膜フローを示す図である。図7は、本実施形態の第1シーケンスにおけるガス供給およびプラズマパワー(高周波電力)供給のタイミングを示す図であり、(a)はノンプラズマで成膜を行うシーケンス例を示しており、(b)はプラズマを用いて成膜を行うシーケンス例を示している。
ウエハ200に対してSiおよびClを含む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、
ウエハ200に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスとしてTMBガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して窒化ガスとしてNH3ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、ボラジン環骨格を有するSiBCN膜を形成する。
(NH3ガス供給)
ステップ2b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NH3ガスを流す。第3ガス供給管232c内を流れたNH3ガスは、MFC241c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間に高周波電力を印加しないことで、バッファ室237内に供給されたNH3ガスは熱で活性化(励起)され、ガス供給孔250eから処理室201内に供給され、排気管231から排気される(図7(a)参照)。また、このとき、第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270間に高周波電源273から整合器272を介して高周波電力を印加することで、バッファ室237内に供給されたNH3ガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔250eから処理室201内に供給され、排気管231から排気される(図7(b)参照)。このときウエハ200に対して、熱またはプラズマで活性化されたNH3ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243hを開き、第3不活性ガス供給管232h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。
ウエハ温度:500〜650℃
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
ウエハ温度:500〜650℃
処理室内圧力:33〜80Pa
NH3ガス分圧:17〜75Pa
NH3ガス供給流量:1000〜5000sccm
N2ガス供給流量:300〜1000sccm
NH3ガス供給時間:6〜60秒
第3の層が形成された後、第3ガス供給管232cのバルブ243cを閉じて、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3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(残留ガス除去)。なお、このとき、バルブ243f〜243i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3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1b〜3b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ボラジン環骨格を有するSiBCN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SiBCN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。
次に、本実施形態の第2シーケンスについて説明する。図8は、本実施形態の第2シーケンスにおける成膜フローを示す図である。図9は、本実施形態の第2シーケンスにおけるガス供給およびプラズマパワー供給のタイミングを示す図であり、(a)はノンプラズマで成膜を行うシーケンス例を示しており、(b)はプラズマを用いて成膜を行うシーケンス例を示している。
ウエハ200に対してSiおよびClを含む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、ウエハ200に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスとしてTMBガスを供給する工程と、を交互に所定回数行う工程と、
ウエハ200に対して窒化ガスとしてNH3ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、ボラジン環骨格を有し、Si、B、CおよびNを含む薄膜を形成する。
本実施形態の成膜シーケンスによれば、上述の第1実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態の成膜シーケンスによれば、ウエハ200に対してNH3ガスを供給するステップ3bを行うことで、SiBCN膜の組成比を上述のように微調整することが可能となる。
図6〜9に示した第1、第2シーケンスでは、TMBガスを供給するステップ2bでC3H6ガスを供給する例について説明したが、本実施形態は係る態様に限定されない。例えば、HCDSガスを供給するステップ1bでC3H6ガスを供給するようにしてもよい。また、NH3ガスを供給するステップ3bでC3H6ガスを供給するようにしてもよい。また、ステップ1b〜3bの全てのステップでC3H6ガスを供給するようにしてもよい。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
ウエハ200に対してSiおよびClを含む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、
ウエハ200に対して炭素含有ガスとしてC3H6ガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスとしてTMBガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、ボラジン環骨格を有するSiBCN膜を形成する。
(C3H6ガス供給)
ステップ1cが終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第1実施形態のステップ2aと同様の手順により、処理室201内にC3H6ガスを供給する。なお、このとき、第2ガス供給管232bのバルブ243bは閉じたままとし、処理室201内にTMBガスを供給しない。
処理室内圧力:133〜5332Pa
C3H6ガス分圧:33〜5177Pa
C3H6ガス供給流量:1000〜10000sccm
N2ガス供給流量:300〜3000sccm
C3H6ガス供給時間:6〜200秒
第1の層上にC含有層が形成された後、第4ガス供給管232dのバルブ243dを閉じ、C3H6ガスの供給を停止する。その後、第1実施形態のステップ2aと同様の手順により、処理室201内に残留する未反応もしくはC含有層形成に寄与した後のC3H6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、処理室201内を完全にパージしなくてもよい点は、第1実施形態のステップ2aと同様である。
(TMBガス及びC3H6ガス供給)
ステップ2cが終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、ウエハ200に対してTMBガス及びC3H6ガスを供給するステップ3cを行う。ステップ3cは、第1実施形態のステップ2aと同様に行う。
その後、第1実施形態のステップ2aと同様の手順、同様の条件により、処理室201内に残留する未反応もしくは反応に寄与した後のTMB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)。このとき、処理室201内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室201内を完全にパージしなくてもよい点は、第1実施形態のステップ2aと同様である。
上述したステップ1c〜3c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ボラジン環骨格を有するSiBCN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SiBCN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。
本実施形態の成膜シーケンスによれば、上述の第1実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態の成膜シーケンスによれば、ステップ1cを行ってウエハ200上に第1の層を形成した後、ウエハ200に対してC3H6ガスを供給するステップ2cを行うことにより、SiBCN膜のC成分の割合を増加させる方向に制御することが容易となる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
まず、本実施形態の第1シーケンスについて説明する。図12は、本実施形態の第1シーケンスにおける成膜フローを示す図である。図13(a)は、本実施形態の第1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。
ウエハ200に対してSiおよびClを含む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、
ウエハ200に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスとしてTMBガスを供給する工程と、
ウエハ200に対してNおよびCを含むガスとしてTEAガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、ボラジン環骨格を有するSiBCN膜を形成する。
(TEAガス供給)
ステップ2dが終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第5ガス供給管232eのバルブ243eを開き、第5ガス供給管232e内にTEAガスを流す。第5ガス供給管232e内を流れたTEAガスは、MFC241eにより流量調整される。流量調整されたTEAガスは、第4ガス供給管232dを流れ、第4ノズル249dのガス供給孔250dから処理室201内に供給される。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243iを開き、第4不活性ガス供給管232i内にN2ガスを流す。第4不活性ガス供給管232i内を流れた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3の層が形成された後、第5ガス供給管232eのバルブ243e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3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(残留ガス除去)。なお、このとき、バルブ243f〜243i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3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。
上述したステップ1d〜3d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ボラジン環骨格を有するSiBCN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SiBCN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。
次に、本実施形態の第2シーケンスについて説明する。図14は、本実施形態の第2シーケンスにおける成膜フローを示す図である。図15(a)は、本実施形態の第2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。
ウエハ200に対してSiおよびClを含む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、ウエハ200に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスとしてTMBガスを供給する工程と、を交互に所定回数行う工程と、
ウエハ200に対してNおよびCを含むガスとしてTEAガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、ボラジン環骨格を有するSiBCN膜を形成する。
本実施形態の成膜シーケンスによれば、上述の第1実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態の成膜シーケンスによれば、ステップ3dを行ってTEAガスに含まれていたNおよびCを第2の層に付加することで、N成分およびC成分のうちいずれかの割合が増加したSiBCN膜を形成することができる。また、TEAガスを、プラズマ励起することなく熱で活性化させて供給することで、第2の層からのC成分の脱離(引き抜き)作用を比較的緩和させることができ、SiBCN膜のC成分の割合を増加させる方向に制御することが容易となる。
上述の第1、第2シーケンスでは、TMBガスを供給するステップ2dを行った後に、TEAガスを供給するステップ3dを行う例について説明したが、本発明は係る実施形態に限定されない。すなわち、ステップ3dをステップ2dよりも先に行うようにしてもよい。図13(b)は、ステップ1d,3d,2dをこの順に行うサイクルを1サイクルとして、このサイクルを1回以上(所定回数)行う例を示している。また、例えば、図15(b)は、ステップ1d,3dを1セットとしてこのセットを複数回繰り返した後、ステップ2dを行い、これを1サイクルとして、このサイクルを所定回数行う例を示している。なお、図15(b)では、ステップ2dではなく、ステップ3dでC3H6ガスを供給する例、すなわち、TEAガスとC3H6ガスとを同時に供給する例を示している。
図12〜15に示した第1、第2シーケンスでは、TMBガスを供給するステップ2dでC3H6ガスを供給する例や、TEAガスを供給するステップ3dでC3H6ガスを供給する例について説明したが、本実施形態は係る態様に限定されない。例えば、HCDSガスを供給するステップ1bでC3H6ガスを供給するようにしてもよい。また、ステップ1b〜3bの全てのステップでC3H6ガスを供給するようにしてもよい。
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。
ウエハ200に対して金属元素およびハロゲン元素を含む原料ガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、ボラジン環骨格を有し、金属元素、B、CおよびNを含む金属系薄膜を形成する。そしてこの際、原料ガスを供給する工程および反応ガスを供給する工程のうち少なくともいずれかの工程で、ウエハ200に対して炭素含有ガスを供給する工程を行うようにする。
ウエハ200に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して窒化ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、ボラジン環骨格を有し金属元素、B、CおよびNを含む金属系薄膜を形成するようにしてもよい。そしてこの際、原料ガスを供給する工程、反応ガスを供給する工程および窒化ガスを供給する工程のうち少なくともいずれかの工程で、基板に対して炭素含有ガスを供給する工程を行うようにする。
ウエハ200に対して炭素含有ガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、ボラジン環骨格を有し、金属元素、B、CおよびNを含む金属系薄膜を形成するようにしてもよい。そしてこの際、原料ガスを供給する工程、反応ガスを供給する工程のうち少なくともいずれかの工程で、基板に対して炭素含有ガスを供給する工程を行うようにする。
ウエハ200に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスを供給する工程と、
ウエハ200に対してNおよびCを含むガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、ボラジン環骨格を有し、金属元素、B、CおよびNを含む金属系薄膜を形成するようにしてもよい。そしてこの際、原料ガスを供給する工程、反応ガスを供給する工程およびNおよびCを含むガスを供給する工程のうち少なくともいずれかの工程で、基板に対して炭素含有ガスを供給する工程を行うようにする。
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およびハロゲン元素を含む原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素含有ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、前記有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記ボラジン環骨格を有し、前記所定元素、硼素、炭素および窒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、
前記炭素含有ガスを供給する工程を、少なくとも前記反応ガスの供給期間に行う。
付記1又は2の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記炭素含有ガスを供給する工程を、少なくとも前記反応ガスの供給停止期間(供給開始前の期間および/または供給停止後の期間)に行う。
付記1乃至3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と、前記反応ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行う。
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、
前記炭素含有ガスは炭化水素系ガスを含む。
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、
前記サイクルは、前記基板に対して窒化ガスを供給する工程をさらに含む。
付記6の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、
前記原料ガスを供給する工程と、前記反応ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行う工程と、
前記窒化ガスを供給する工程と、
を含む。
付記6又は7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では、熱で活性化させた前記窒化ガスを前記基板に対して供給する。
付記6又は7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では、プラズマで活性化させた前記窒化ガスを前記基板に対して供給する。
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、
前記サイクルは、前記基板に対して窒素および炭素を含むガスを供給する工程をさらに含む。
付記10の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、
前記原料ガスを供給する工程と、前記反応ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行う工程と、
前記窒素および炭素を含むガスを供給する工程と、
を含む。
付記10又は11の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記窒素および炭素を含むガスは、アミン系ガスおよび有機ヒドラジン系ガスのうち少なくともいずれかのガスを含む。
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、
前記所定元素はシリコンまたは金属元素を含み、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8、10乃至13のいずれかの半導体装置の製造方法であって、
前記サイクルはノンプラズマの条件下で所定回数行われる。
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およびハロゲン元素を含む原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素含有ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、前記有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記ボラジン環骨格を有し、前記所定元素、硼素、炭素および窒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およびハロゲン元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ有機ボラジン化合物を含む反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素含有ガスを供給する炭素含有ガス供給系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
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反応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炭素含有ガスを供給する処理と、を含むサイクルを、前記有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記ボラジン環骨格を有し、前記所定元素、硼素、炭素および窒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、前記反応ガス供給系、前記炭素含有ガス供給系、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およびハロゲン元素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有機ボラジン化合物を含む反応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含有ガスを供給する手順と、
を含むサイクルを、前記有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記ボラジン環骨格を有し、前記所定元素、硼素、炭素および窒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およびハロゲン元素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有機ボラジン化合物を含む反応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含有ガスを供給する手順と、
を含むサイクルを、前記有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記ボラジン環骨格を有し、前記所定元素、硼素、炭素および窒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
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
232e 第5ガス供給管
Claims (3)
- 基板に対して所定元素およびハロゲン元素を含む原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して有機ボラジン化合物を含む反応ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素含有ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを、前記有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記ボラジン環骨格を有し、前記所定元素、硼素、炭素および窒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。 - 基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ所定元素およびハロゲン元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ有機ボラジン化合物を含む反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素含有ガスを供給する炭素含有ガス供給系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
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反応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炭素含有ガスを供給する処理と、を含むサイクルを、前記有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記ボラジン環骨格を有し、前記所定元素、硼素、炭素および窒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、前記反応ガス供給系、前記炭素含有ガス供給系、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およびハロゲン元素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有機ボラジン化合物を含む反応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含有ガスを供給する手順と、
を含むサイクルを、前記有機ボラジン化合物におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記ボラジン環骨格を有し、前記所定元素、硼素、炭素および窒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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