JP2021036602A - Semiconductor device manufacturing method, substrate processing device and program - Google Patents

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Abstract

To provide a semiconductor device manufacturing method and a substrate processing device that suppress occurrence of a film thickness drop phenomenon when a film is formed on a substrate.SOLUTION: A method performs, at a predetermined frequency, a cycle of executing, in a non-simultaneous manner, a step of supplying a raw material containing a main element and a halogen element constituting a film to be formed to a substrate having an uneven structure formed on the surface thereof to form a first layer containing the main element and the halogen element, a step of supplying a first reactant consisting of three elements of carbon, nitrogen and hydrogen to the substrate to form a second layer containing the main elements, carbon and nitrogen, and a step of supplying a second reactant containing oxygen to the substrate to oxidize the second layer and form a third layer containing the main elements, oxygen, carbon and nitrogen, thereby forming a film containing the main elements, oxygen, carbon and nitrogen. A supply time of the first reactant per cycle is set to twice or more of the supply time of the raw material per cycle and 1.5 times or more of the supply time of the second reactant per cycle.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, a substrate processing device, and a program.

半導体装置の製造工程の一工程として、基板に対して原料と反応体とを非同時に供給し、基板上に膜を形成する処理が行われることがある(例えば特許文献1参照)。 As one step in the manufacturing process of a semiconductor device, a process of supplying a raw material and a reactant to a substrate non-simultaneously to form a film on the substrate may be performed (see, for example, Patent Document 1).

特開2013−140944号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-140944

表面にパターンが形成された基板上に膜を形成する場合、表面にパターンが形成されていない基板上に膜を形成する場合と比較して、形成される膜の膜厚が薄くなる現象(以下、この現象を膜厚ドロップ現象とも称する)が生じる場合がある。本発明の目的は、表面にパターンが形成された基板上に膜を形成する際における膜厚ドロップ現象の発生を抑制することが可能な技術を提供することにある。 When a film is formed on a substrate having a pattern formed on the surface, the film thickness of the formed film becomes thinner than when the film is formed on a substrate having no pattern formed on the surface (hereinafter referred to as). , This phenomenon is also referred to as a film thickness drop phenomenon). An object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing the occurrence of a film thickness drop phenomenon when forming a film on a substrate having a pattern formed on the surface.

本発明の一態様によれば、
(a)表面にパターンが形成された基板に対して、形成しようとする膜を構成する主元素を含む原料を供給することで、前記主元素を含む第1層を形成する工程と、
(b)前記基板に対して炭素および窒素を含む第1反応体を供給することで、前記第1層上に前記第1反応体の一部が分解した物質を吸着させて、前記主元素、炭素および窒素を含む第2層を形成する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記パターン上に、前記主元素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程を有し、
前記(b)では、前記パターンの少なくとも上面、側面および下面のそれぞれに形成される前記物質の吸着層の密度が、それぞれ同等となるまで、前記第1反応体を供給する技術が提供される。
According to one aspect of the invention
(A) A step of forming a first layer containing the main element by supplying a raw material containing a main element constituting a film to be formed to a substrate having a pattern formed on the surface.
(B) By supplying the first reactant containing carbon and nitrogen to the substrate, a substance in which a part of the first reactant is decomposed is adsorbed on the first layer, and the main element, The process of forming the second layer containing carbon and nitrogen,
A step of forming a film containing the main element, carbon, and nitrogen on the pattern is performed by performing the cycle of performing the above non-simultaneously a predetermined number of times.
In (b), a technique for supplying the first reactant is provided until the densities of the adsorption layers of the substance formed on at least the upper surface, the side surface and the lower surface of the pattern are equal to each other.

本発明によれば、基板上に膜を形成する際における膜厚ドロップ現象の発生を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of the film thickness drop phenomenon when forming a film on a substrate.

本発明の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、処理炉部分を縦断面図で示す図である。It is a schematic block diagram of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus preferably used in embodiment of this invention, and is the figure which shows the processing furnace part in the vertical sectional view. 本発明の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一部の概略構成図であり、処理炉の一部を図1のA−A線断面図で示す図である。It is a schematic block diagram of a part of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus preferably used in embodiment of this invention, and is the figure which shows the part of the processing furnace by the cross-sectional view taken along line AA of FIG. 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。It is a schematic block diagram of the controller of the substrate processing apparatus preferably used in embodiment of this invention, and is the figure which shows the control system of the controller by the block diagram. (a)は本発明の一実施形態の成膜シーケンスを示す図であり、(b)は本発明の一実施形態の成膜シーケンスの変形例を示す図である。(A) is a diagram showing a film forming sequence of one embodiment of the present invention, and (b) is a diagram showing a modified example of the film forming sequence of one embodiment of the present invention. (a)は表面にパターンが形成された基板の断面拡大図であり、(b)は表面にパターンが形成された基板に対して原料を供給した後の状態を示す模式図であり、(c)(d)は、それぞれ、表面にパターンが形成された基板に対して原料、反応体を順に供給した後の状態を示す模式図である。(A) is an enlarged cross-sectional view of a substrate having a pattern formed on the surface, and (b) is a schematic view showing a state after supplying a raw material to the substrate having a pattern formed on the surface, (c). ) (D) are schematic views showing a state after the raw material and the reactant are sequentially supplied to the substrate on which the pattern is formed on the surface, respectively. (a)〜(c)は、それぞれ、基板上に形成された膜の膜厚の評価結果を示す図である。(A) to (c) are diagrams showing the evaluation results of the film thickness of the film formed on the substrate, respectively.

<本発明の一実施形態>
以下、本発明の一実施形態について図1〜図5を参照しながら説明する。
<One Embodiment of the present invention>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

(1)基板処理装置の構成
図1に示すように、処理炉202は加熱手段(加熱機構)としてのヒータ207を有する。ヒータ207は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ207は、ガスを熱で活性化(励起)させる活性化機構(励起部)としても機能する。
(1) Configuration of Substrate Processing Device As shown in FIG. 1, the processing furnace 202 has a heater 207 as a heating means (heating mechanism). The heater 207 has a cylindrical shape and is vertically installed by being supported by a holding plate. The heater 207 also functions as an activation mechanism (excitation portion) for activating (exciting) the gas with heat.

ヒータ207の内側には、ヒータ207と同心円状に反応管203が配設されている。反応管203は、例えば石英(SiO)または炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料により構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管203の筒中空部には、処理室201が形成される。処理室201は、基板としてのウエハ200を収容可能に構成されている。 Inside the heater 207, a reaction tube 203 is arranged concentrically with the heater 207. The reaction tube 203 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end open. A processing chamber 201 is formed in the hollow portion of the reaction tube 203. The processing chamber 201 is configured to accommodate the wafer 200 as a substrate.

処理室201内には、ノズル249a,249bが、反応管203の下部側壁を貫通するように設けられている。ノズル249a,249bには、ガス供給管232a,232bがそれぞれ接続されている。 Nozzles 249a and 249b are provided in the processing chamber 201 so as to penetrate the lower side wall of the reaction tube 203. Gas supply pipes 232a and 232b are connected to the nozzles 249a and 249b, respectively.

ガス供給管232a,232bには、上流側から順に、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)241a,241bおよび開閉弁であるバルブ243a,243bがそれぞれ設けられている。ガス供給管232a,232bのバルブ243a,243bよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管232c,232dがそれぞれ接続されている。ガス供給管232c,232dには、上流側から順に、MFC241c,241dおよびバルブ243c,243dがそれぞれ設けられている。 The gas supply pipes 232a and 232b are provided with mass flow controllers (MFCs) 241a and 241b which are flow rate controllers (flow control units) and valves 243a and 243b which are on-off valves, respectively, in this order from the upstream side. Gas supply pipes 232c and 232d for supplying the inert gas are connected to the downstream side of the valves 243a and 243b of the gas supply pipes 232a and 232b, respectively. The gas supply pipes 232c and 232d are provided with MFC 241c and 241d and valves 243c and 243d, respectively, in this order from the upstream side.

ノズル249a,249bは、図2に示すように、反応管203の内壁とウエハ200との間における平面視において円環状の空間に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル249a,249bは、ウエハ200が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。ノズル249a,249bの側面には、ガスを供給するガス供給孔250a,250bがそれぞれ設けられている。ガス供給孔250a,250bは、反応管203の中心を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ200に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔250a,250bは、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられている。 As shown in FIG. 2, the nozzles 249a and 249b are arranged in an annular space in a plan view between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafer 200, along the upper part of the inner wall of the reaction tube 203 from the lower part of the wafer 200. Each is provided so as to stand upward in the arrangement direction. That is, the nozzles 249a and 249b are provided along the wafer arrangement region in the region horizontally surrounding the wafer arrangement region on the side of the wafer arrangement region in which the wafer 200 is arranged. Gas supply holes 250a and 250b for supplying gas are provided on the side surfaces of the nozzles 249a and 249b, respectively. The gas supply holes 250a and 250b are opened so as to face the center of the reaction tube 203, respectively, so that gas can be supplied toward the wafer 200. A plurality of gas supply holes 250a and 250b are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203.

ガス供給管232aからは、原料(原料ガス)として、形成しようとする膜を構成する主元素としてのシリコン(Si)およびハロゲン元素を含むハロシラン系ガスが、MFC241a、バルブ243a、ノズル249aを介して処理室201内へ供給される。原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。ハロゲン元素には、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)等が含まれる。ハロシラン系ガスとしては、例えば、Clを含むクロロシラン系ガスを用いることができる。クロロシラン系ガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン(SiCl、略称:HCDS)ガスを用いることができる。 From the gas supply pipe 232a, a halosilane-based gas containing silicon (Si) as a main element constituting the film to be formed and a halogen element as a raw material (raw material gas) passes through the MFC 241a, the valve 243a, and the nozzle 249a. It is supplied into the processing chamber 201. The raw material gas is a raw material in a gaseous state, for example, a gas obtained by vaporizing a raw material in a liquid state under normal temperature and pressure, a raw material in a gaseous state under normal temperature and pressure, and the like. Halogen elements include chlorine (Cl), fluorine (F), bromine (Br), iodine (I) and the like. As the halosilane gas, for example, a chlorosilane gas containing Cl can be used. As the chlorosilane-based gas, for example, hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 , abbreviation: HCDS) gas can be used.

ガス供給管232bからは、第1反応体(第1反応ガス)として、炭素(C)および窒素(N)を含むガスであるアミン系ガスが、MFC241b、バルブ243b、ノズル249bを介して処理室201内へ供給される。アミン系ガスは、N、CおよびHの3元素で構成されるガスである。アミン系ガスとしては、例えば、トリエチルアミン((CN、略称:TEA)ガスを用いることができる。 From the gas supply pipe 232b, as the first reactant (first reaction gas), an amine-based gas containing carbon (C) and nitrogen (N) is introduced into the processing chamber via the MFC 241b, the valve 243b, and the nozzle 249b. It is supplied into 201. The amine-based gas is a gas composed of three elements, N, C and H. As the amine-based gas, for example, triethylamine ((C 2 H 5 ) 3 N, abbreviation: TEA) gas can be used.

ガス供給管232bからは、第2反応体(第2反応ガス)として、酸素(O)を含むガスである酸化ガス(酸化剤)が、MFC241b、バルブ243b、ノズル249bを介して処理室201内へ供給される。酸化ガスとしては、例えば、酸素(O)ガスを用いることができる。 From the gas supply pipe 232b, an oxidizing gas (oxidizing agent), which is a gas containing oxygen (O), is introduced into the processing chamber 201 as a second reactant (second reaction gas) via the MFC 241b, the valve 243b, and the nozzle 249b. Is supplied to. As the oxidation gas, for example, oxygen (O 2 ) gas can be used.

ガス供給管232c,232dからは、不活性ガスが、それぞれMFC241c,241d、バルブ243c,243d、ガス供給管232a,232b、ノズル249a,249bを介して処理室201内へ供給される。不活性ガスとしては、例えば、窒素(N)ガスを用いることができる。 From the gas supply pipes 232c and 232d, the inert gas is supplied into the processing chamber 201 via the MFC 241c and 241d, the valves 243c and 243d, the gas supply pipes 232a and 232b, and the nozzles 249a and 249b, respectively. As the inert gas, for example, nitrogen (N 2 ) gas can be used.

主に、ガス供給管232a、MFC241a、バルブ243aにより、原料供給系が構成される。主に、ガス供給管232b、MFC241b、バルブ243bにより、第1、第2反応体供給系がそれぞれ構成される。主に、ガス供給管232c,232d、MFC241c,241d、バルブ243c,243dにより、不活性ガス供給系が構成される。 The raw material supply system is mainly composed of the gas supply pipe 232a, the MFC 241a, and the valve 243a. Mainly, the gas supply pipe 232b, the MFC 241b, and the valve 243b constitute the first and second reactor supply systems, respectively. Mainly, the gas supply pipes 232c, 232d, MFC241c, 241d, and valves 243c, 243d constitute an inert gas supply system.

上述の各種供給系のうち、いずれか、或いは、全ての供給系は、バルブ243a〜243dやMFC241a〜241d等が集積されてなる集積型供給システム248として構成されていてもよい。集積型供給システム248は、ガス供給管232a〜232dのそれぞれに対して接続され、ガス供給管232a〜232d内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ243a〜243dの開閉動作やMFC241a〜241dによる流量調整動作等が、後述するコントローラ121によって制御されるように構成されている。集積型供給システム248は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管232a〜232d等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、集積型供給システム248のメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。 Of the various supply systems described above, any or all of the supply systems may be configured as an integrated supply system 248 in which valves 243a to 243d, MFC 241a to 241d, and the like are integrated. The integrated supply system 248 is connected to each of the gas supply pipes 232a to 232d, and supplies various gases into the gas supply pipes 232a to 232d, that is, the opening / closing operation of the valves 243a to 243d and the MFC 241a to 241d. The flow rate adjustment operation and the like are configured to be controlled by the controller 121 described later. The integrated supply system 248 is configured as an integrated or divided integrated unit, and can be attached to and detached from the gas supply pipes 232a to 232d in units of the integrated unit. It is configured so that maintenance, replacement, expansion, etc. can be performed on an integrated unit basis.

反応管203には、処理室201内の雰囲気を排気する排気管231が接続されている。排気管231には、処理室201内の圧力を検出する圧力検出器(圧力検出部)としての圧力センサ245および圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ244を介して、真空排気装置としての真空ポンプ246が接続されている。APCバルブ244は、真空ポンプ246を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室201内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ246を作動させた状態で、圧力センサ245により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室201内の圧力を調整することができるように構成されている。主に、排気管231、APCバルブ244、圧力センサ245により、排気系が構成される。真空ポンプ246を排気系に含めて考えてもよい。 An exhaust pipe 231 that exhausts the atmosphere in the processing chamber 201 is connected to the reaction pipe 203. The exhaust pipe 231 is provided via a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detector) for detecting the pressure in the processing chamber 201 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 244 as a pressure regulator (pressure regulator). , A vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device is connected. The APC valve 244 can perform vacuum exhaust and vacuum exhaust stop in the processing chamber 201 by opening and closing the valve with the vacuum pump 246 operating, and further, with the vacuum pump 246 operating, the APC valve 244 can perform vacuum exhaust and vacuum exhaust stop. By adjusting the valve opening degree based on the pressure information detected by the pressure sensor 245, the pressure in the processing chamber 201 can be adjusted. The exhaust system is mainly composed of an exhaust pipe 231, an APC valve 244, and a pressure sensor 245. The vacuum pump 246 may be included in the exhaust system.

反応管203の下方には、反応管203の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ219が設けられている。シールキャップ219は、例えばSUS等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ219の上面には、反応管203の下端と当接するシール部材としてのOリング220が設けられている。シールキャップ219の下方には、後述するボート217を回転させる回転機構267が設置されている。回転機構267の回転軸255は、シールキャップ219を貫通してボート217に接続されている。回転機構267は、ボート217を回転させることでウエハ200を回転させるように構成されている。シールキャップ219は、反応管203の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ115によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ115は、シールキャップ219を昇降させることで、ウエハ200を処理室201内外に搬入および搬出(搬送)する搬送装置(搬送機構)として構成されている。 Below the reaction tube 203, a seal cap 219 is provided as a furnace palate body capable of airtightly closing the lower end opening of the reaction tube 203. The seal cap 219 is made of a metal material such as SUS and is formed in a disk shape. An O-ring 220 as a sealing member that comes into contact with the lower end of the reaction tube 203 is provided on the upper surface of the seal cap 219. Below the seal cap 219, a rotation mechanism 267 for rotating the boat 217, which will be described later, is installed. The rotation shaft 255 of the rotation mechanism 267 penetrates the seal cap 219 and is connected to the boat 217. The rotation mechanism 267 is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217. The seal cap 219 is configured to be vertically lifted and lowered by a boat elevator 115 as a lifting mechanism installed outside the reaction tube 203. The boat elevator 115 is configured as a transport device (convey mechanism) for loading and unloading (conveying) the wafer 200 into and out of the processing chamber 201 by raising and lowering the seal cap 219.

基板支持具としてのボート217は、複数枚、例えば25〜200枚のウエハ200を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート217は、例えば石英やSiC等の耐熱性材料により構成される。ボート217の下部には、例えば石英やSiC等の耐熱性材料により構成される断熱板218が多段に支持されている。 The boat 217 as a substrate support supports a plurality of wafers, for example 25 to 200 wafers, in a horizontal position and vertically aligned with each other, that is, in multiple stages. It is configured to be arranged at intervals. The boat 217 is made of a heat-resistant material such as quartz or SiC. In the lower part of the boat 217, a heat insulating plate 218 made of a heat-resistant material such as quartz or SiC is supported in multiple stages.

反応管203内には、温度検出器としての温度センサ263が設置されている。温度センサ263により検出された温度情報に基づきヒータ207への通電具合を調整することで、処理室201内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ263は、反応管203の内壁に沿って設けられている。 A temperature sensor 263 as a temperature detector is installed in the reaction tube 203. By adjusting the degree of energization of the heater 207 based on the temperature information detected by the temperature sensor 263, the temperature in the processing chamber 201 becomes a desired temperature distribution. The temperature sensor 263 is provided along the inner wall of the reaction tube 203.

図3に示すように、制御部(制御手段)であるコントローラ121は、CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶装置121c、I/Oポート121dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM121b、記憶装置121c、I/Oポート121dは、内部バス121eを介して、CPU121aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ121には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置122が接続されている。 As shown in FIG. 3, the controller 121, which is a control unit (control means), is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 121a, a RAM (Random Access Memory) 121b, a storage device 121c, and an I / O port 121d. Has been done. The RAM 121b, the storage device 121c, and the I / O port 121d are configured so that data can be exchanged with the CPU 121a via the internal bus 121e. An input / output device 122 configured as, for example, a touch panel is connected to the controller 121.

記憶装置121cは、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶装置121c内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理における各手順をコントローラ121に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。RAM121bは、CPU121aによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域(ワークエリア)として構成されている。 The storage device 121c is composed of, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), or the like. In the storage device 121c, a control program for controlling the operation of the substrate processing device, a process recipe in which the procedures and conditions for substrate processing described later are described, and the like are readablely stored. The process recipes are combined so that the controller 121 can execute each procedure in the substrate processing described later and obtain a predetermined result, and functions as a program. Hereinafter, process recipes, control programs, etc. are collectively referred to simply as programs. In addition, a process recipe is also simply referred to as a recipe. When the term program is used in the present specification, it may include only a recipe alone, a control program alone, or both of them. The RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, and the like read by the CPU 121a are temporarily held.

I/Oポート121dは、上述のMFC241a〜241d、バルブ243a〜243d、圧力センサ245、APCバルブ244、真空ポンプ246、温度センサ263、ヒータ207、回転機構267、ボートエレベータ115等に接続されている。 The I / O port 121d is connected to the above-mentioned MFC 241a to 241d, valves 243a to 243d, pressure sensor 245, APC valve 244, vacuum pump 246, temperature sensor 263, heater 207, rotation mechanism 267, boat elevator 115 and the like. ..

CPU121aは、記憶装置121cから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置122からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置121cからレシピを読み出すように構成されている。CPU121aは、読み出したレシピの内容に沿うように、MFC241a〜241dによる各種ガスの流量調整動作、バルブ243a〜243dの開閉動作、APCバルブ244の開閉動作および圧力センサ245に基づくAPCバルブ244による圧力調整動作、真空ポンプ246の起動および停止、温度センサ263に基づくヒータ207の温度調整動作、回転機構267によるボート217の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ115によるボート217の昇降動作等を制御するように構成されている。 The CPU 121a is configured to read and execute a control program from the storage device 121c and read a recipe from the storage device 121c in response to an input of an operation command from the input / output device 122 or the like. The CPU 121a adjusts the flow rate of various gases by the MFCs 241a to 241d, opens and closes the valves 243a to 243d, opens and closes the APC valve 244, and adjusts the pressure by the APC valve 244 based on the pressure sensor 245 so as to follow the contents of the read recipe. Control operation, start and stop of vacuum pump 246, temperature adjustment operation of heater 207 based on temperature sensor 263, rotation and rotation speed adjustment operation of boat 217 by rotation mechanism 267, lifting operation of boat 217 by boat elevator 115, etc. It is configured in.

コントローラ121は、外部記憶装置(例えば、HDD等の磁気ディスク、CD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリ等の半導体メモリ)123に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置121cや外部記憶装置123は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置121c単体のみを含む場合、外部記憶装置123単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置123を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。 The controller 121 installs the above-mentioned program stored in an external storage device (for example, a magnetic disk such as an HDD, an optical disk such as a CD, a magneto-optical disk such as an MO, or a semiconductor memory such as a USB memory) 123 in a computer. Can be configured by. The storage device 121c and the external storage device 123 are configured as a computer-readable recording medium. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. When the term recording medium is used in the present specification, it may include only the storage device 121c alone, it may include only the external storage device 123 alone, or it may include both of them. The program may be provided to the computer by using a communication means such as the Internet or a dedicated line without using the external storage device 123.

(2)成膜処理
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ200上にシリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)を形成するシーケンス例について、図4(a)を用いて説明する。ここでは、ウエハ200として、パターン(凹凸構造)が表面に形成されたパターンウエハを用いる例について説明する。図5(a)は、上面200a、側面200bおよび下面(底面)200cを備えるパターンが表面に形成されたウエハ200の凹凸構造の一部だけを抜き出した断面拡大図である。パターンウエハは、表面にパターンが形成されていないベアウエハに比べ、大きな表面積を有している。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。
(2) Film formation processing FIG. 4 (FIG. 4) shows an example of a sequence in which a silicon oxycarbonate film (SiOCN film) is formed on a wafer 200 as a substrate as one step of a manufacturing process of a semiconductor device using the above-mentioned substrate processing apparatus. This will be described using a). Here, an example in which a pattern wafer having a pattern (concave and convex structure) formed on the surface is used as the wafer 200 will be described. FIG. 5A is an enlarged cross-sectional view of only a part of the concave-convex structure of the wafer 200 in which a pattern including the upper surface 200a, the side surface 200b, and the lower surface (bottom surface) 200c is formed on the surface. The pattern wafer has a large surface area as compared with a bare wafer in which a pattern is not formed on the surface. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 121.

図4(a)に示す成膜シーケンスでは、
表面にパターンが形成されたウエハ200に対してHCDSガス(原料)を供給することで、Siを含む第1層を形成するステップAと、
ウエハ200に対してTEAガス(第1反応体)を供給することで、第1層上にTEAガスの一部が分解した物質を吸着させて、Si、CおよびNを含む第2層を形成するステップBと、
ウエハ200に対してOガス(第2反応体)を供給することで、第2層を酸化させて、Si、O、CおよびNを含む第3層を形成するステップCと、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、パターン上に、SiOCN膜を形成する。
In the film formation sequence shown in FIG. 4 (a),
Step A of forming the first layer containing Si by supplying HCDS gas (raw material) to the wafer 200 having the pattern formed on the surface, and
By supplying TEA gas (first reactant) to the wafer 200, a substance in which a part of TEA gas is decomposed is adsorbed on the first layer to form a second layer containing Si, C and N. Step B to do and
By supplying O 2 gas (second reactant) to the wafer 200, the second layer is oxidized to form the third layer containing Si, O, C and N, and step C.
A SiOCN film is formed on the pattern by performing a cycle of performing the above non-simultaneously a predetermined number of times.

なお、ステップBでは、パターンの少なくとも上面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれに形成されるTEAガスの一部が分解した物質の吸着層の密度が、それぞれ同等となるまで、TEAガスを供給する。 In step B, the TEA gas is supplied until the densities of the adsorption layers of the substances in which a part of the TEA gas formed on at least the upper surface 200a, the side surface 200b, and the lower surface 200c of the pattern are decomposed become equal. ..

本明細書では、図4(a)に示す成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の変形例等の説明においても、同様の表記を用いる。 In the present specification, the film formation sequence shown in FIG. 4A may be shown as follows for convenience. The same notation is used in the following description of the modified examples and the like.

(HCDS→TEA→O)×n ⇒ SiOCN (HCDS → TEA → O 2 ) × n ⇒ SiOCN

本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。 When the term "wafer" is used in the present specification, it may mean the wafer itself or a laminate of a wafer and a predetermined layer or film formed on the surface thereof. When the term "wafer surface" is used in the present specification, it may mean the surface of the wafer itself or the surface of a predetermined layer or the like formed on the wafer. In the present specification, when it is described that "a predetermined layer is formed on a wafer", it means that a predetermined layer is directly formed on the surface of the wafer itself, or a layer formed on the wafer or the like. It may mean forming a predetermined layer on top of it. The use of the term "board" in the present specification is also synonymous with the use of the term "wafer".

(ウエハチャージおよびボートロード)
複数枚のウエハ200をボート217に装填(ウエハチャージ)する。その後、図1に示すように、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内へ搬入(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。
(Wafer charge and boat load)
A plurality of wafers 200 are loaded into the boat 217 (wafer charge). After that, as shown in FIG. 1, the boat 217 supporting the plurality of wafers 200 is lifted by the boat elevator 115 and carried into the processing chamber 201 (boat load). In this state, the seal cap 219 is in a state of sealing the lower end of the reaction tube 203 via the O-ring 220.

(圧力調整および温度調整)
処理室201内、すなわち、ウエハ200が存在する空間が所望の圧力(真空度)となるように、真空ポンプ246によって処理室201内が真空排気(減圧排気)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。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。また、回転機構267によるウエハ200の回転を開始する。処理室201内の排気、ウエハ200の加熱および回転は、いずれも、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。
(Pressure adjustment and temperature adjustment)
The inside of the processing chamber 201 is evacuated (decompressed exhaust) by the vacuum pump 246 so that the inside of the processing chamber 201, that is, the space where the wafer 200 exists has a desired pressure (vacuum degree). At this time, the pressure in the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245, and the APC valve 244 is feedback-controlled based on the measured pressure information. Further, the wafer 200 in the processing chamber 201 is heated by the heater 207 so as to have a desired temperature. At this time, the state of energization of the heater 207 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution. Further, the rotation mechanism 267 starts the rotation of the wafer 200. Exhaust in the processing chamber 201, heating and rotation of the wafer 200 are all continuously performed at least until the processing of the wafer 200 is completed.

(成膜ステップ)
その後、ステップA〜Cを順次実行する。
(Film formation step)
After that, steps A to C are sequentially executed.

[ステップA]
このステップでは、処理室201内のウエハ200に対してHCDSガスを供給する。
[Step A]
In this step, HCDS gas is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201.

具体的には、バルブ243aを開き、ガス供給管232a内へHCDSガスを流す。HCDSガスは、MFC241aにより流量調整され、ノズル249aを介して処理室201内へ供給され、排気管231より排気される。このとき、ウエハ200に対してHCDSガスが供給される。このときバルブ243c,243dを開き、ガス供給管232c,232d内へNガスを流すようにしてもよい。 Specifically, the valve 243a is opened to allow HCDS gas to flow into the gas supply pipe 232a. The flow rate of the HCDS gas is adjusted by the MFC 241a, is supplied into the processing chamber 201 via the nozzle 249a, and is exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, HCDS gas is supplied to the wafer 200. At this time, the valve 243 c, open the 243 d, the gas supply pipe 232c, may be supplied with N 2 gas into the 232 d.

本ステップにおける処理条件としては、
HCDSガス供給流量:1〜2000sccm、好ましくは10〜1000sccm
HCDSガス供給時間T:1〜120秒、好ましくは1〜60秒
ガス供給流量:0〜10000sccm
処理温度:250〜800℃、好ましくは400〜750℃、より好ましくは550〜700℃
処理圧力:1〜2666Pa、好ましくは67〜1333Pa
が例示される。
The processing conditions in this step are
HCDS gas supply flow rate: 1 to 2000 sccm, preferably 10 to 1000 sccm
HCDS gas supply time T A: 1 to 120 seconds, preferably 60 seconds N 2 gas supply flow rate: 0~10000Sccm
Treatment temperature: 250-800 ° C, preferably 400-750 ° C, more preferably 550-700 ° C
Processing pressure: 1-2666 Pa, preferably 67-1333 Pa
Is exemplified.

処理温度が250℃未満となると、ウエハ200上にHCDSが化学吸着しにくくなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。処理温度を250℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。処理温度を400℃以上、さらには550℃以上とすることで、ウエハ200上にHCDSをより充分に吸着させることが可能となり、より充分な成膜速度が得られるようになる。 If the processing temperature is less than 250 ° C., it becomes difficult for HCDS to be chemically adsorbed on the wafer 200, and a practical film forming rate may not be obtained. This can be solved by setting the treatment temperature to 250 ° C. or higher. By setting the treatment temperature to 400 ° C. or higher, further 550 ° C. or higher, HCDS can be more sufficiently adsorbed on the wafer 200, and a more sufficient film forming rate can be obtained.

処理温度が800℃を超えると、過剰な気相反応が生じることで、膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となる場合がある。処理温度を800℃以下とすることで、適正な気相反応を生じさせることができ、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。特に処理温度を750℃以下、さらには700℃以下とすることで、気相反応よりも表面反応が優勢になり、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。 If the treatment temperature exceeds 800 ° C., an excessive gas phase reaction occurs, and the film thickness uniformity tends to deteriorate, which may be difficult to control. By setting the treatment temperature to 800 ° C. or lower, an appropriate gas phase reaction can be generated, deterioration of film thickness uniformity can be suppressed, and its control becomes possible. In particular, when the treatment temperature is set to 750 ° C. or lower, further 700 ° C. or lower, the surface reaction becomes predominant over the gas phase reaction, the film thickness uniformity can be easily ensured, and the control thereof becomes easy.

上述の条件下でウエハ200に対してHCDSガスを供給することにより、ウエハ200の表面上、すなわち、ウエハ200の表面に形成されたパターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれに、第1層(初期層)として、例えば1原子層(1分子層)未満から数原子層(数分子層)程度の厚さのClを含むSi含有層が形成される。第1層は、ウエハ200の表面に、HCDSが物理吸着したり、HCDSの一部が分解した物質が化学吸着したり、HCDSが熱分解したりすること等により形成される。本明細書では、Clを含むSi含有層を構成する物質を、便宜上、SiCl(1≦x≦2、0≦y≦6)とも称する。また、Clを含むSi含有層を、便宜上、単にSi含有層とも称する。 By supplying HCDS gas to the wafer 200 under the above conditions, the first is applied to the surface of the wafer 200, that is, the surface 200a, the side surface 200b, and the lower surface 200c of the pattern formed on the surface of the wafer 200. As the layer (initial layer), for example, a Si-containing layer containing Cl having a thickness of less than one atomic layer (one molecular layer) to several atomic layers (several molecular layers) is formed. The first layer is formed by physically adsorbing HCDS on the surface of the wafer 200, chemically adsorbing a substance in which a part of HCDS is decomposed, thermally decomposing HCDS, and the like. Herein, a material constituting the Si-containing layer containing Cl, convenience, also referred to as Si x Cl y (1 ≦ x ≦ 2,0 ≦ y ≦ 6). Further, the Si-containing layer containing Cl is also simply referred to as a Si-containing layer for convenience.

Clを含有するHCDSガスは、N、CおよびHのみから構成されるTEAガスと比べて活性であり(分解しやすく)、ウエハ200の表面への吸着効率が高いガスである。そのため、HCDSガスの供給時間Tを上述の範囲内の時間とすることで、すなわち、後述するTほど長い時間としなくても、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれに形成される第1層の密度を、それぞれ同等とすることが可能となる。図5(b)は、ステップAを実施することにより、第1層が、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれに、高い密度(同等の密度)で連続的に形成された状態を示す模式図である。図5(b)において、〇印はSiClを示している。この点は、図5(c)、図5(d)においても同様である。 The HCDS gas containing Cl is more active (easily decomposed) than the TEA gas composed of only N, C and H, and has a high adsorption efficiency on the surface of the wafer 200. Therefore, by the supplying time T A of the HCDS gas and time within the above range, i.e., without a long time as T B to be described later, the surface 200a of the patterns, are formed on each side 200b and bottom surface 200c The densities of the first layers can be made equal to each other. FIG. 5B shows a state in which the first layer is continuously formed at a high density (equivalent density) on each of the front surface 200a, the side surface 200b, and the lower surface 200c of the pattern by carrying out step A. It is a schematic diagram which shows. In FIG. 5 (b), .smallcircle represents the Si x Cl y. This point is the same in FIGS. 5 (c) and 5 (d).

第1層が形成された後、バルブ243aを閉じ、ウエハ200に対するHCDSガスの供給を停止する。そして、処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留するガス等を処理室201内から排除する。このとき、バルブ243c,243dを開き、処理室201内へNガスを供給する。Nガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内がパージされる。 After the first layer is formed, the valve 243a is closed to stop the supply of HCDS gas to the wafer 200. Then, the inside of the processing chamber 201 is evacuated, and the gas or the like remaining in the processing chamber 201 is removed from the inside of the processing chamber 201. At this time, the valve 243 c, open the 243 d, and supplies a N 2 gas into the processing chamber 201. The N 2 gas acts as a purge gas, whereby the inside of the processing chamber 201 is purged.

原料としては、HCDSガスの他、例えば、モノクロロシラン(SiHCl、略称:MCS)ガス、ジクロロシラン(SiHCl、略称:DCS)ガス、トリクロロシラン(SiHCl、略称:TCS)ガス、テトラクロロシラン(SiCl、略称:STC)ガス、オクタクロロトリシラン(SiCl、略称:OCTS)ガス等のクロロシラン系ガスを用いることができる。また、原料ガスとしては、テトラフルオロシラン(SiF)ガス、テトラブロモシラン(SiBr)ガス、テトラヨードシラン(SiI)ガス等を用いることができる。すなわち、原料ガスとしては、フルオロシラン系ガス、ブロモシラン系ガス、ヨードシラン系ガス等のクロロシラン系ガス以外のハロシラン系ガスを用いることができる。 As raw materials, in addition to HCDS gas, for example, monochlorosilane (SiH 3 Cl, abbreviation: MCS) gas, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 , abbreviation: DCS) gas, trichlorosilane (SiHCl 3 , abbreviation: TCS) gas, Chlorosilane-based gases such as tetrachlorosilane (SiCl 4 , abbreviation: STC) gas and octachlorotrisilane (Si 3 Cl 8 , abbreviation: OCTS) gas can be used. Further, as the raw material gas, tetrafluorosilane (SiF 4 ) gas, tetrabromosilane (SiBr 4 ) gas, tetraiodosilane (SiI 4 ) gas and the like can be used. That is, as the raw material gas, a halosilane gas other than the chlorosilane gas such as a fluorosilane gas, a bromosilane gas, and an iodosilane gas can be used.

また、原料としては、1,2−ビス(トリクロロシリル)エタン((SiCl、略称:BTCSE)ガス、ビス(トリクロロシリル)メタン((SiClCH、略称:BTCSM)ガス等のアルキレンハロシラン系ガスや、1,1,2,2−テトラクロロ−1,2−ジメチルジシラン((CHSiCl、略称:TCDMDS)ガス、1,2−ジクロロ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン((CHSiCl、略称:DCTMDS)ガス、1−モノクロロ−1,1,2,2,2−ペンタメチルジシラン((CHSiCl、略称:MCPMDS)ガス等のアルキルハロシラン系ガスを用いることができる。これらのガスは、いずれもSi−C結合を含むことから、最終的に形成されるSiOCN膜のC濃度を高めることが可能となる。 As raw materials, 1,2-bis (trichlorosilyl) ethane ((SiCl 3 ) 2 C 2 H 4 , abbreviation: BTCSE) gas, bis (trichlorosilyl) methane ((SiCl 3 ) 2 CH 2 , abbreviation: BTCSM) alkylene halosilane gas such as gas, 1,1,2,2-tetrachloro-1,2-dimethyldisilane ((CH 3 ) 2 Si 2 Cl 4 , abbreviated as TCDMDS) gas, 1,2- Dichloro-1,1,2,2-tetramethyldisilane ((CH 3 ) 4 Si 2 Cl 2 , abbreviation: DCTMDS) gas, 1-monochromelo-1,1,2,2,2-pentamethyldisilane ((CH 3)) 3 ) An alkylhalosilane-based gas such as 5 Si 2 Cl, abbreviated as MCPMDS) gas can be used. Since all of these gases contain Si—C bonds, it is possible to increase the C concentration of the SiOCN film finally formed.

また、原料としては、モノシラン(SiH、略称:MS)ガス、ジシラン(Si、略称:DS)ガス、トリシラン(Si、略称:TS)ガス等の水素化ケイ素ガスを用いることができる。 Further, as a raw material , silicon hydride gas such as monosilane (SiH 4 , abbreviation: MS) gas, disilane (Si 2 H 6 , abbreviation: DS) gas, trisilane (Si 3 H 8 , abbreviation: TS) gas is used. be able to.

また、原料としては、テトラキスジメチルアミノシラン(Si[N(CH、略称:4DMAS)ガス、トリスジメチルアミノシラン(Si[N(CHH、略称:3DMAS)ガス、ビスジエチルアミノシラン(Si[N(C、略称:BDEAS)ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン(SiH[NH(C)]、略称:BTBAS)ガス、ジイソプロピルアミノシラン(SiHN[CH(CH、略称:DIPAS)ガス等のアミノシラン系ガスを用いることができる。これらはいずれもSi−N結合を含むことから、最終的に形成されるSiOCN膜のN濃度を高めることが可能となる。 Further, as the raw material, tetrakis (dimethylamino) silane (Si [N (CH 3) 2] 4, abbreviation: 4DMAS) Gas, trisdimethylaminosilane (Si [N (CH 3) 2] 3 H, abbreviation: 3DMAS) Gas, bis Diethylaminosilane (Si [N (C 2 H 5 ) 2 ] 2 H 2 , abbreviation: BDEAS) gas, Vista Charlie Butylaminosilane (SiH 2 [NH (C 4 H 9 )] 2 , abbreviation: BTBAS) gas, diisopropylaminosilane Aminosilane-based gas such as (SiH 3 N [CH (CH 3 ) 2 ] 2 , abbreviation: DIPAS) gas can be used. Since all of these contain Si—N bonds, it is possible to increase the N concentration of the SiOCN film finally formed.

不活性ガスとしては、Nガスの他、例えば、Arガス、Heガス、Neガス、Xeガス等の希ガスを用いることができる。この点は、ステップB,Cにおいても同様である。 As the inert gas, in addition to the N 2 gas, a rare gas such as Ar gas, He gas, Ne gas, or Xe gas can be used. This point is the same in steps B and C.

[ステップB]
ステップAが終了した後、処理室201内のウエハ200、すなわち、ウエハ200上に形成された第1層に対してTEAガスを供給する。
[Step B]
After the step A is completed, TEA gas is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201, that is, the first layer formed on the wafer 200.

このステップでは、バルブ243b〜243dの開閉制御を、ステップAにおけるバルブ243a,243c,243dの開閉制御と同様の手順で行う。TEAガスは、MFC241bにより流量調整され、ノズル249bを介して処理室201内へ供給され、排気管231より排気される。このとき、ウエハ200に対してTEAガスが供給される。 In this step, the opening / closing control of the valves 243b to 243d is performed in the same procedure as the opening / closing control of the valves 243a, 243c, 243d in step A. The flow rate of the TEA gas is adjusted by the MFC 241b, is supplied into the processing chamber 201 via the nozzle 249b, and is exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, TEA gas is supplied to the wafer 200.

本ステップにおける処理条件としては、
TEAガス供給流量:1〜2000sccm、好ましくは10〜1000sccm
TEAガス供給時間T:上述のTよりも長い時間であって、好ましくはTの2倍以上、より好ましくはTの4倍以上、さらに好ましくはTの10倍以上、さらに好ましくはTの15倍以上の時間
処理圧力:1〜4000Pa、好ましくは1〜3000Pa
が例示される。他の処理条件は、ステップAにおける処理条件と同様とする。
The processing conditions in this step are
TEA gas supply flow rate: 1 to 2000 sccm, preferably 10 to 1000 sccm
TEA gas supply time T B: a longer time than the above-mentioned T A, preferably 2 times or more T A is more preferably T A 4-fold or more, more preferably T A of 10 times or more, more preferably 15 times longer treatment pressure of T a: 1~4000Pa, preferably 1~3000Pa
Is exemplified. Other processing conditions are the same as the processing conditions in step A.

上述の条件下でウエハ200に対してTEAガスを供給することにより、ステップAでウエハ200上に形成された第1層と、TEAガスと、を反応させることができる。すなわち、第1層に含まれるClと、TEAガスに含まれるエチル基と、を反応させることができる。それにより、第1層に含まれるClのうち少なくとも一部のClを第1層から引き抜く(分離させる)とともに、TEAガスに含まれる複数のエチル基のうち少なくとも一部のエチル基をTEAガスから分離させることができる。そして、少なくとも一部のエチル基が分離したTEAガスのNと、第1層に含まれるSiと、を結合させて、Si−N結合を形成することが可能となる。またこのとき、TEAガスから分離したエチル基(−CHCH)に含まれるCと、第1層に含まれるSiと、を結合させて、Si−C結合を形成することも可能となる。これらの結果、第1層中からClが脱離すると共に、第1層の上に、TEAの一部が分解した物質の吸着層が形成される。本明細書では、TEAの一部が分解した物質を、便宜上、N(C(0≦x≦2、0≦y≦5、0≦z≦3)とも称する。ウエハ200上には、第2層として、第1層と、第1層上に形成されたN(Cの吸着層と、を含む層、すなわち、Si、CおよびNを含む層であるシリコン炭窒化層(SiCN層)が形成される。 By supplying TEA gas to the wafer 200 under the above-mentioned conditions, the first layer formed on the wafer 200 in step A can be reacted with the TEA gas. That is, Cl contained in the first layer can be reacted with the ethyl group contained in TEA gas. As a result, at least a part of Cl contained in the first layer is extracted (separated) from the first layer, and at least a part of the ethyl groups contained in the TEA gas is extracted from the TEA gas. Can be separated. Then, the N of the TEA gas from which at least a part of the ethyl groups have been separated and the Si contained in the first layer can be bonded to form a Si—N bond. At this time, it is also possible to form a Si-C bond by binding C contained in the ethyl group (-CH 2 CH 3) separated from the TEA gas and Si contained in the first layer. .. As a result, Cl is desorbed from the first layer, and an adsorption layer of a substance in which a part of TEA is decomposed is formed on the first layer. In the present specification, the substance in which a part of TEA is decomposed is also referred to as N (C x Hy ) z (0 ≦ x ≦ 2, 0 ≦ y ≦ 5, 0 ≦ z ≦ 3) for convenience. The wafer 200 contains, as the second layer, a layer containing a first layer and an N (C x Hy ) z adsorption layer formed on the first layer, that is, Si, C, and N. A silicon carbonitriding layer (SiCN layer), which is a layer, is formed.

TEAガスは、Clを含有するHCDSガスと比較すると、活性の度合が小さく(分解しにくく)、ウエハ200の表面への吸着効率が低いガスである。そのため、TEAガスの供給時間TをHCDSガスの供給時間T以下の時間(T≦T)とすると、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれに形成されるN(Cの吸着層の密度が、互いに異なってしまう場合がある。図5(c)は、T≦Tとした場合における、ウエハ200の表面上(第1層の表面上)に形成されるN(Cの吸着層の密度を示す模式図である。図5(c)において、◎印はN(Cを示している。この点は、図5(d)においても同様である。 The TEA gas is a gas having a smaller degree of activity (difficult to decompose) and a lower adsorption efficiency on the surface of the wafer 200 than the HCDS gas containing Cl. Therefore, if the supply time of the HCDS gas supply time T B of the TEA gas T A following time (T BT A), the surface 200a of the patterns, N that are formed in the respective side surfaces 200b and the lower surface 200c (C x The densities of the adsorption layers of Hy ) z may differ from each other. FIG. 5 (c), T in the case where the BT A, on the surface of the wafer 200 N formed (on the surface of the first layer) (C x H y) schematically showing the density of the adsorption layer of the z It is a figure. In FIG. 5 (c), the ◎ mark indicates N (C x Hy ) z . This point is the same in FIG. 5 (d).

図5(c)に示すように、T≦Tとした場合、パターンの表面200aにおいては、N(Cの吸着層がある程度高い密度で形成される場合もある。しかしながら、パターンの側面200bにおいては、N(Cの吸着量が大きく減少し、N(Cの吸着層は不連続な層となる場合がある。また、パターンの下面200cにおいては、N(Cがほとんど吸着せず、N(Cの吸着層が形成されない場合もある。N(Cの吸着層の密度が図5(c)に示すように不均等になると、最終的に形成されるSiOCN膜の膜厚が、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれで大きく異なってしまう。結果として、ウエハ200上に形成されるSiOCN膜の膜厚(平均膜厚)が、本ケースと同様の処理手順、処理条件によりベアウエハ上に形成されるSiOCN膜の膜厚(平均膜厚)よりも薄くなる現象、すなわち、膜厚ドロップ現象が発生しやすくなる。また、N(Cの吸着層の密度が図5(c)に示すように不均等になると、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれに形成されるN(Cの吸着層におけるN濃度およびC濃度のうち、少なくともいずれかが互いに異なってしまう。結果として、最終的に形成されるSiOCN膜の組成が、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれで大きく異なってしまう。 As shown in FIG. 5 (c), when the T BT A, in the surface 200a of the patterns, there is a case where the adsorption layer of the N (C x H y) z is formed at a relatively high density. However, on the side surface 200b of the pattern, the adsorption amount of N (C x Hy ) z is greatly reduced, and the adsorption layer of N (C x Hy ) z may become a discontinuous layer. Further, on the lower surface 200c of the pattern, N (C x Hy ) z is hardly adsorbed, and an adsorption layer of N (C x Hy ) z may not be formed. N If the density of the adsorption layer of (C x H y) z is uneven as shown in FIG. 5 (c), the thickness of the SiOCN film to be finally formed, the surface 200a of the patterns, side 200b and bottom surface Each of the 200c will be very different. As a result, the film thickness (average film thickness) of the SiOCN film formed on the wafer 200 is higher than the film thickness (average film thickness) of the SiOCN film formed on the bare wafer according to the same treatment procedure and treatment conditions as in this case. The phenomenon of thinning, that is, the film thickness drop phenomenon is likely to occur. Further, N (C x H y) the density of the adsorption layer of z becomes uneven as illustrated in FIG. 5 (c), the surface 200a of the patterns, N that are formed in the respective side surfaces 200b and the lower surface 200c (C x At least one of the N concentration and the C concentration in the adsorption layer of Hy ) z is different from each other. As a result, the composition of the SiOCN film finally formed is significantly different on each of the front surface 200a, the side surface 200b, and the bottom surface 200c of the pattern.

これに対し、本実施形態のように、TEAガスの供給時間TをHCDSガスの供給時間Tよりも長くする(T>T)ことで、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれに形成されるN(Cの吸着層の密度を、それぞれ同等とすることが可能となる。図5(d)は、T>Tとすることにより、N(Cの吸着層が、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれに、高い密度(同等の密度)で連続的に形成された状態を示す模式図である。N(Cの吸着層の密度分布を図5(d)のように面内で揃えることで、最終的に形成されるSiOCN膜の膜厚を、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれで同等とすることが可能となる。結果として、本実施形態によれば、ウエハ200としてパターンウエハを用いる場合であっても、SiOCN膜の膜厚(平均膜厚)の低下を回避すること、すなわち、膜厚ドロップ現象の発生を抑制することが可能となる。また、N(Cの吸着層の密度分布を図5(d)のように面内で揃えることで、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれに形成されるN(Cの吸着層におけるN濃度およびC濃度のうち、少なくともいずれかを同等とすることができる。結果として、最終的に形成されるSiOCN膜の組成を、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれで同等とすることも可能となる。なお、TをTの2倍以上の時間(T≧2T)とすることで、上述の効果が充分に得られるようになり、TをTの4倍以上の時間(T≧4T)とすることで、上述の効果がより充分に得られるようになる。また、TをTの10倍以上の時間(T≧10T)とすることで、上述の効果が確実に得られるようになり、TをTの15倍以上の時間(T≧15T)とすることで、上述の効果がより確実に得られるようになる。例えばTを10〜13秒の範囲内の時間とした場合、Tを100〜130秒以上とすることで上述の効果が確実に得られるようになり、Tを150〜195秒以上とすることで上述の効果がより確実に得られるようになる。ただし、生産性を考慮すると、TをTの20倍以下の時間(T≦20T)とするのが好ましい。 In contrast, as in this embodiment, the supply time T B of the TEA gas longer than the supply time T A of the HCDS gas (T B> T A) that is, the surface 200a of the patterns, side 200b and bottom surface 200c It is possible to make the densities of the N (C x Hy ) z adsorption layers formed in each of the above the same. 5 (d) is by the T B> T A, N ( C x H y) adsorption layer of z is, the surface 200a of the patterns, on each side 200b and the lower surface 200c, a high density (equivalent density It is a schematic diagram which shows the state which was formed continuously by). N (C x H y) of the density distribution of the adsorption layer of z by aligning in the plane as shown in FIG. 5 (d), the thickness of the SiOCN film finally formed, the surface 200a of the patterns, side surface 200b It is possible to make the same on each of the lower surface 200c and the lower surface 200c. As a result, according to the present embodiment, even when a pattern wafer is used as the wafer 200, it is possible to avoid a decrease in the film thickness (average film thickness) of the SiOCN film, that is, to suppress the occurrence of the film thickness drop phenomenon. It becomes possible to do. Further, by aligning the density distribution of the adsorption layer of N (C x Hy ) z in the plane as shown in FIG. 5 (d), N (N () formed on each of the surface 200a, the side surface 200b and the bottom surface 200c of the pattern. At least one of the N concentration and the C concentration in the adsorption layer of C x Hy ) z can be made equivalent. As a result, the composition of the SiOCN film finally formed can be made equal on each of the front surface 200a, the side surface 200b, and the bottom surface 200c of the pattern. Incidentally, by setting the T B 2 times or more the time T A (T B ≧ 2T A ), is as the above effect can be sufficiently obtained, T B and T A 4 times the time (T with B ≧ 4T a), so that the above effect can be obtained more sufficiently. In addition, by setting T B to T A 10 times or more the time (T B ≧ 10T A), now the above-described effects can be reliably obtained, T B and T A 15 times or more the time (T with B ≧ 15T a), so that the above effect can be obtained more reliably. For example, when the T A and timed in the range of 10 to 13 seconds, look like the above-described effects can be reliably obtained by making the 100-130 seconds or more T B, the T B from 150 to 195 seconds or more and By doing so, the above-mentioned effect can be obtained more reliably. However, considering the productivity, preferably in the the T B T A 20 times the time (T B ≦ 20T A).

なお、上述の効果を得るには、TEAガスの供給時間Tを長くするだけでなく、TEAガスの供給流量を大きくすることも有効である。しかしながら、TEAガスは、常温常圧下で液体状態である液体原料を気化させることで得られるガスであり、その流量を大流量化させることは困難である場合が多い。したがって、TEAガスのような液体原料を気化させて得たガスを第1反応体として用いる場合には、本実施形態のように、TEAガスの供給時間Tを調整する手法、すなわち、T>T、好ましくはT≧2T、より好ましくはT≧4T、さらに好ましくはT≧10T、さらに好ましくはT≧15Tとする手法が特に有効となる。 Incidentally, to obtain the effects described above, not only to increase the supply time T B of the TEA gas, it is effective to increase the supply flow rate of the TEA gas. However, TEA gas is a gas obtained by vaporizing a liquid raw material that is in a liquid state under normal temperature and pressure, and it is often difficult to increase the flow rate thereof. Therefore, in the case of using a liquid raw material and the obtained by vaporizing gas such as TEA gas as a first reactant, as in the present embodiment, a technique for adjusting the supply time T B of the TEA gas, i.e., T B > T a, preferably T B ≧ 2T a, more preferably T B ≧ 4T a, more preferably T B ≧ 10T a, more preferably a technique for the T B ≧ 15T a particularly effective.

第2層が形成された後、バルブ243bを閉じ、ウエハ200に対するTEAガスの供給を停止する。そして、ステップAと同様の処理手順により、処理室201内に残留するガス等を処理室201内から排除する。 After the second layer is formed, the valve 243b is closed to stop the supply of TEA gas to the wafer 200. Then, by the same processing procedure as in step A, the gas or the like remaining in the processing chamber 201 is removed from the processing chamber 201.

第1反応体としてのアミン系ガスとしては、TEAガスの他、ジエチルアミン((CNH、略称:DEA)ガス、モノエチルアミン(CNH、略称:MEA)ガス等のエチルアミン系ガスや、トリメチルアミン((CHN、略称:TMA)ガス、ジメチルアミン((CHNH、略称:DMA)ガス、モノメチルアミン(CHNH、略称:MMA)ガス等のメチルアミン系ガスや、トリプロピルアミン((CN、略称:TPA)ガス、ジプロピルアミン((CNH、略称:DPA)ガス、モノプロピルアミン(CNH、略称:MPA)ガス等のプロピルアミン系ガスや、トリイソプロピルアミン([(CHCH]N、略称:TIPA)ガス、ジイソプロピルアミン([(CHCH]NH、略称:DIPA)ガス、モノイソプロピルアミン((CHCHNH、略称:MIPA)ガス等のイソプロピルアミン系ガスや、トリブチルアミン((CN、略称:TBA)ガス、ジブチルアミン((CNH、略称:DBA)ガス、モノブチルアミン(CNH、略称:MBA)ガス等のブチルアミン系ガスや、トリイソブチルアミン([(CHCHCHN、略称:TIBA)ガス、ジイソブチルアミン([(CHCHCHNH、略称:DIBA)ガス、モノイソブチルアミン((CHCHCHNH、略称:MIBA)ガス等のイソブチルアミン系ガスを用いることができる。 Examples of the amine-based gas as the first reactant include TEA gas, diethylamine ((C 2 H 5 ) 2 NH, abbreviation: DEA) gas, monoethylamine (C 2 H 5 NH 2 , abbreviation: MEA) gas and the like. Ethylamine-based gas, trimethylamine ((CH 3 ) 3 N, abbreviation: TMA) gas, dimethylamine ((CH 3 ) 2 NH, abbreviation: DMA) gas, monomethylamine (CH 3 NH 2 , abbreviation: MMA) gas Methylamine-based gas such as, tripropylamine ((C 3 H 7 ) 3 N, abbreviation: TPA) gas, dipropylamine ((C 3 H 7 ) 2 NH, abbreviation: DPA) gas, monopropylamine ( C 3 H 7 NH 2 , propylamine gas such as MPA gas, triisopropylamine ([(CH 3 ) 2 CH] 3 N, abbreviation: TIPA) gas, diisopropylamine ([(CH 3 ) 2) 2 CH] 2 NH, abbreviated DIPA) gas, monoisopropylamine ((CH 3) 2 CHNH 2 , abbreviation: MIPA) and isopropyl amine-based gas such as a gas, tributylamine ((C 4 H 9) 3 N, abbreviation: Butylamine-based gas such as TBA) gas, dibutylamine ((C 4 H 9 ) 2 NH, abbreviation: DBA) gas, monobutylamine (C 4 H 9 NH 2 , abbreviation: MBA) gas, triisobutylamine ([( CH 3 ) 2 CHCH 2 ] 3 N, abbreviation: TIBA) gas, diisobutylamine ([(CH 3 ) 2 CHCH 2 ] 2 NH, abbreviation: DIBA) gas, monoisobutylamine ((CH 3 ) 2 CHCH 2 NH 2 , Abbreviation: MIBA) gas and other isobutylamine-based gases can be used.

また、第1反応体としては、アミン系ガスの他、有機ヒドラジン系ガスを用いることもできる。有機ヒドラジン系ガスとしては、モノメチルヒドラジン((CH)HN、略称:MMH)ガス、ジメチルヒドラジン((CH、略称:DMH)ガス、トリメチルヒドラジン((CH(CH)H、略称:TMH)ガス等のメチルヒドラジン系ガスや、エチルヒドラジン((C)HN、略称:EH)ガス等のエチルヒドラジン系ガスを用いることができる。 Further, as the first reactant, an organic hydrazine-based gas can be used in addition to the amine-based gas. Examples of the organic hydrazine-based gas include monomethylhydrazine ((CH 3 ) HN 2 H 2 , abbreviation: MMH) gas, dimethylhydrazine ((CH 3 ) 2 N 2 H 2 , abbreviation: DMH) gas, and trimethylhydrazine ((CH 3)). ) 2 N 2 (CH 3 ) H, abbreviation: TMH) gas or the like methylhydrazine gas or ethylhydrazine ((C 2 H 5 ) HN 2 H 2 , abbreviation: EH) gas or the like is used. be able to.

[ステップC]
ステップBが終了した後、処理室201内のウエハ200、すなわち、ウエハ200上に形成された第2層に対してOガスを供給する。
[Step C]
After the step B is completed, the O 2 gas is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201, that is, the second layer formed on the wafer 200.

このステップでは、バルブ243b〜243dの開閉制御を、ステップAにおけるバルブ243a,243c,243dの開閉制御と同様の手順で行う。Oガスは、MFC241bにより流量調整され、ノズル249bを介して処理室201内へ供給され、排気管231より排気される。このとき、ウエハ200に対してOガスが供給される。 In this step, the opening / closing control of the valves 243b to 243d is performed in the same procedure as the opening / closing control of the valves 243a, 243c, 243d in step A. The flow rate of the O 2 gas is adjusted by the MFC 241b, is supplied into the processing chamber 201 via the nozzle 249b, and is exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, O 2 gas is supplied to the wafer 200.

本ステップにおける処理条件としては、
ガス供給流量:100〜10000sccm
ガス供給時間T:1〜120秒、好ましくは1〜60秒
処理圧力:1〜4000Pa、好ましくは1〜3000Pa
が例示される。他の処理条件は、ステップAにおける処理条件と同様とする。
The processing conditions in this step are
O 2 gas supply flow rate: 100 to 10,000 sccm
O 2 gas supply time T C: 1 to 120 seconds, preferably 60 seconds treatment pressure: 1~4000Pa, preferably 1~3000Pa
Is exemplified. Other processing conditions are the same as the processing conditions in step A.

上述の条件下でウエハ200に対してOガスを供給することにより、ステップBを実施することでウエハ200上に形成された第2層の少なくとも一部を改質(酸化)させることができる。すなわち、Oガスに含まれていたO成分の少なくとも一部を第2層に添加させ、第2層中にSi−O結合を形成することができる。第2層が改質されることで、ウエハ200上に、第3層として、Si、O、CおよびNを含む層であるシリコン酸炭窒化層(SiOCN層)が形成される。第3層を形成する際、第2層に含まれていたC成分やN成分の少なくとも一部は、第2層から脱離することなく第2層中に維持(保持)される。第3層を形成する際、第2層に含まれていたClは、Oガスによる改質反応の過程において、少なくともClを含むガス状物質を構成し、処理室201内から排出される。すなわち、第2層中のCl等の不純物は、第2層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、第2層から分離する。これにより、第3層は、第2層に比べてCl等の不純物が少ない層となる。 By supplying O 2 gas to the wafer 200 under the above conditions, at least a part of the second layer formed on the wafer 200 can be modified (oxidized) by carrying out step B. .. That is, at least a part of the O component contained in the O 2 gas can be added to the second layer to form a Si—O bond in the second layer. By modifying the second layer, a silicon nitriding layer (SiOCN layer), which is a layer containing Si, O, C, and N, is formed as the third layer on the wafer 200. When the third layer is formed, at least a part of the C component and the N component contained in the second layer is maintained (retained) in the second layer without being desorbed from the second layer. When the third layer is formed, the Cl contained in the second layer constitutes a gaseous substance containing at least Cl in the process of the reforming reaction with the O 2 gas, and is discharged from the treatment chamber 201. That is, impurities such as Cl in the second layer are separated from the second layer by being extracted or removed from the second layer. As a result, the third layer becomes a layer having less impurities such as Cl as compared with the second layer.

第3層が形成された後、バルブ243bを閉じ、ウエハ200に対するOガスの供給を停止する。そして、ステップAと同様の処理手順により、処理室201内に残留するガス等を処理室201内から排除する。 After the third layer is formed, the valve 243b is closed to stop the supply of O 2 gas to the wafer 200. Then, by the same processing procedure as in step A, the gas or the like remaining in the processing chamber 201 is removed from the processing chamber 201.

第2反応体としての酸化ガスとしては、Oガスの他、水蒸気(HOガス)、一酸化窒素(NO)ガス、亜酸化窒素(NO)ガス、二酸化窒素(NO)ガス、一酸化炭素(CO)ガス、二酸化炭素(CO)ガス、オゾン(O)ガス、水素(H)ガス+Oガス、Hガス+Oガス等のO含有ガスを用いることができる。 As the oxidation gas as the second reactant , in addition to O 2 gas, water vapor (H 2 O gas), nitrogen monoxide (NO) gas, nitrogen sulfite (N 2 O) gas, nitrogen dioxide (NO 2 ) gas. , Carbon monoxide (CO) gas, carbon dioxide (CO 2 ) gas, ozone (O 3 ) gas, hydrogen (H 2 ) gas + O 2 gas, H 2 gas + O 3 gas and other O-containing gases can be used. ..

[所定回数実施]
ステップA〜Cを非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを1回以上(n回)行うことにより、ウエハ200上に、所望組成、所望膜厚のSiOCN膜を形成することができる。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される第3層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、第3層を積層することで形成されるSiOCN膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
[Implemented a predetermined number of times]
By performing the cycles in which steps A to C are performed non-simultaneously, that is, without synchronization, one or more times (n times), a SiOCN film having a desired composition and a desired film thickness can be formed on the wafer 200. The above cycle is preferably repeated a plurality of times. That is, until the thickness of the third layer formed per cycle is made thinner than the desired film thickness and the film thickness of the SiOCN film formed by laminating the third layer reaches the desired film thickness. It is preferable to repeat the above cycle a plurality of times.

(アフターパージ〜大気圧復帰)
ウエハ200上に所望組成、所望膜厚のSiOCN膜が形成されたら、ノズル249a,249bのそれぞれからNガスを処理室201内へ供給し、排気管231より排気する。これにより、処理室201内がパージされ、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(アフターパージ)。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)。
(After purging-return to atmospheric pressure)
Desired composition on the wafer 200, when SiOCN film having a desired thickness is formed, the nozzle 249a, the N 2 gas is supplied into the process chamber 201 from each 249 b, it is exhausted from the exhaust pipe 231. As a result, the inside of the treatment chamber 201 is purged, and the gas and reaction by-products remaining in the treatment chamber 201 are removed from the inside of the treatment chamber 201 (after-purge). After that, the atmosphere in the treatment chamber 201 is replaced with the inert gas (replacement of the inert gas), and the pressure in the treatment chamber 201 is restored to the normal pressure (return to atmospheric pressure).

(ボートアンロード及びウエハディスチャージ)
ボートエレベータ115によりシールキャップ219を下降させ、反応管203の下端を開口させる。そして、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。処理済のウエハ200は、反応管203の外部に搬出された後、ボート217より取出される(ウエハディスチャージ)。
(Boat unloading and wafer discharge)
The seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115 to open the lower end of the reaction tube 203. Then, the processed wafer 200 is carried out (boat unloading) from the lower end of the reaction tube 203 to the outside of the reaction tube 203 while being supported by the boat 217. The processed wafer 200 is carried out of the reaction tube 203 and then taken out from the boat 217 (wafer discharge).

(3)本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果が得られる。
(3) Effects of the present embodiment According to the present embodiment, one or more of the following effects can be obtained.

(a)ステップBにおいて、T>Tとすることで、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれに形成されるN(Cの吸着層の密度を、それぞれ同等とすることが可能となる。これにより、最終的に形成されるSiOCN膜の膜厚を、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれで同等とすることができ、結果として、膜厚ドロップ現象の発生を抑制することが可能となる。 In (a) step B, by a T B> T A, the surface 200a of the patterns, the density of the adsorption layer of N (C x H y) z which is formed on each side 200b and the lower surface 200c, each equivalent It becomes possible to. As a result, the film thickness of the SiOCN film finally formed can be made equal on each of the front surface 200a, the side surface 200b, and the bottom surface 200c of the pattern, and as a result, the occurrence of the film thickness drop phenomenon can be suppressed. It will be possible.

(b)ステップBにおいて、T>Tとすることで、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれに形成されるN(Cの吸着層のN濃度およびC濃度のうち少なくともいずれかを、それぞれ同等とすることが可能となる。これにより、最終的に形成されるSiOCN膜の組成を、パターンの表面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれで同等とすることも可能となる。 (B) In step B, by a T B> T A, N concentration and C concentration in the adsorption layer of N (C x H y) z which is formed on each surface 200a, side surfaces 200b and the bottom surface 200c of the pattern At least one of them can be equal to each other. As a result, the composition of the SiOCN film finally formed can be made equal on each of the front surface 200a, the side surface 200b, and the bottom surface 200c of the pattern.

(c)ステップBにおいて、T>Tとしたり、T>Tとしたりすることで、1サイクルあたりに形成されるSiOCN層の厚さを厚くすること、すなわち、サイクルレートを高めることが可能となる。 (C) In step B, or the T B> T A, by or with T B> T C, increasing the thickness of the SiOCN layer formed per cycle, i.e., to increase the cycle rate Is possible.

(d)ステップBにおいて、T>Tとしたり、T>Tとしたりすることで、最終的に形成されるSiOCN膜の組成を微調整することが可能となる。具体的には、Tを長くするほど、SiOCN膜のC濃度を増加させる方向に、また、N濃度を低下させる方向に、それぞれ制御することが可能となる。 In step (d) B, or a T B> T A, by or with T B> T C, the composition of the SiOCN film finally formed can be finely adjusted. Specifically, the longer the T B, in a direction increasing the C concentration of the SiOCN film, also in the direction of reducing the N concentration, it is possible to control respectively.

(e)Tではなく、Tだけを長くすることから、最終的に形成されるSiOCN膜のウエハ面内膜厚均一性、段差被覆性の低下をそれぞれ回避しつつ、膜厚ドロップ現象の発生を抑制することが可能となる。これに対し、Tだけでなく、TをもTと同様に長くした場合には、たとえ膜厚ドロップ現象の発生を抑制できたとしても、ウエハ200上におけるHCDSの分解が過剰となり、最終的に形成されるSiOCN膜のウエハ面内膜厚均一性、段差被覆性がそれぞれ低下しやすくなる。 (E) the T A rather, since longer only T B, wafer in-plane film thickness uniformity of the SiOCN film finally formed, while avoiding the respective deterioration of step coverage, the thickness drop phenomenon It is possible to suppress the occurrence. In contrast, not only T B, when like the T B also T A long, even possible if suppress the occurrence of thickness drop phenomenon, the decomposition of HCDS on the wafer 200 becomes excessive, The uniformity of the film thickness inside the wafer surface and the step coverage of the finally formed SiOCN film are likely to decrease.

(f)上述の効果は、HCDSガス以外の上述の原料を用いる場合や、TEAガス以外の上述の第1反応体を用いる場合や、Oガス以外の上述の第2反応体を用いる場合や、Nガス以外の上述の不活性ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。 (F) The above-mentioned effects can be obtained when the above-mentioned raw materials other than HCDS gas are used, when the above-mentioned first reactant other than TEA gas is used, or when the above-mentioned second reactant other than O 2 gas is used. The same can be obtained when the above-mentioned inert gas other than the N 2 gas is used.

(4)変形例
本実施形態は、以下の変形例のように変更することができる。また、これらの変形例は任意に組み合わせることができる。
(4) Modification example This embodiment can be modified as the following modification example. Moreover, these modified examples can be arbitrarily combined.

(変形例1)
上述の成膜シーケンスでは、主にT>Tとする手法について説明したが、T>Tとする場合であっても、図4(a)に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、TをTの1.5倍以上の時間(T≧1.5T)とすることで、上述の効果が充分に得られるようになり、TをTの3倍以上の時間(T≧3T)とすることで、上述の効果がより充分に得られるようになる。また、TをTの5倍以上の時間(T≧5T)とすることで、上述の効果が確実に得られるようになり、TをTの10倍以上の時間(T≧10T)とすることで、上述の効果がより確実に得られるようになる。ただし、生産性を考慮すると、TをTの20倍以下の時間(T≦20T)とするのが好ましい。他の処理手順、処理条件は、上述の成膜シーケンスの処理手順、処理条件と同様とすることができる。
(Modification example 1)
The deposition sequence described above, has been mainly described a technique for the T B> T A, even if the T B> T C, the same effect as film-forming sequence shown in FIGS. 4 (a) can get. In addition, by setting the T B T C 1.5 times or more the time (T B ≧ 1.5T C), is as the above effect can be sufficiently obtained, T B 3 times from T C to by the time (T B ≧ 3T C), so that the above effect can be obtained more sufficiently. In addition, by setting the T B T C 5 times the time (T B ≧ 5T C), is as the above-described effects can be reliably obtained, T B and T C of 10 times or more of the time (T with B ≧ 10T C), so that the above effect can be obtained more reliably. However, considering the productivity, preferably in the the T B T C 20 times the time (T B ≦ 20T C). Other treatment procedures and treatment conditions can be the same as the treatment procedures and treatment conditions of the film formation sequence described above.

(変形例2)
図4(b)や以下に示す成膜シーケンスのように、1サイクルにおけるステップBでは、TEAガスを分割(パルス、間欠)供給するようにしてもよい。すなわち、1サイクルにおけるステップBでは、ウエハ200に対するTEAガスの供給と、処理室201内のパージと、を交互に複数回(m回)繰り返すようにしてもよい。
(Modification 2)
As in FIG. 4B and the film formation sequence shown below, TEA gas may be supplied in a divided manner (pulse, intermittently) in step B in one cycle. That is, in step B in one cycle, the supply of TEA gas to the wafer 200 and the purging in the processing chamber 201 may be alternately repeated a plurality of times (m times).

(HCDS→TEA×m→O)×n ⇒ SiOCN (HCDS → TEA × m → O 2 ) × n ⇒ SiOCN

本変形例においても、ステップBでは、パターンの少なくとも上面200a、側面200bおよび下面200cのそれぞれに形成されるN(Cの吸着層の密度が、それぞれ同等となるまで、TEAガスの分割供給を継続する。例えば、1サイクルあたりのステップBにおけるTEAガスの合計供給時間(各パルスの合計供給時間)を、1サイクルあたりのステップAにおけるHCDSガスの供給時間Tよりも長くしたり、1サイクルあたりのステップCにおけるOガスの供給時間Tよりも長くしたりすることにより、これを実現することが可能となる。 Also in this modification, in step B, the TEA gas is formed until the densities of the N (C x Hy ) z adsorption layers formed on at least the upper surface 200a, the side surface 200b, and the lower surface 200c of the pattern are equal to each other. Continue the split supply of. For example, the total supply time of TEA gas in step B per cycle (total supply time of each pulse), or longer than the supply time T A of the HCDS gas in step A per cycle, step per cycle This can be achieved by making the supply time of O 2 gas in C longer than TC.

なお、本変形例においては、1サイクルにおけるステップBでの1パルスあたりのTEAガスの供給時間を、1サイクルあたりのステップAにおけるHCDSガスの供給時間Tよりも短くし、TEAガスの分割供給を複数回行うのが好ましい。また、1サイクルにおけるステップBでの1パルスあたりのTEAガスの供給時間を、1サイクルあたりのステップCにおけるOガスの供給時間よりも短くし、TEAガスの分割供給を複数回行うのが好ましい。他の処理手順、処理条件は、図4(a)に示す成膜シーケンスの処理手順、処理条件と同様とすることができる。 Incidentally, in this modification, the supply time of the TEA gas per pulse in step B in one cycle, shorter than the supply time T A of the HCDS gas in step A per cycle, divided supply of the TEA gas It is preferable to carry out this a plurality of times. Further, it is preferable that the TEA gas supply time per pulse in step B in one cycle is shorter than the O 2 gas supply time in step C per cycle, and the TEA gas is dividedly supplied a plurality of times. .. Other processing procedures and processing conditions can be the same as the processing procedures and processing conditions for the film formation sequence shown in FIG. 4 (a).

本変形例においても、図4(a)に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。 Also in this modified example, the same effect as the film forming sequence shown in FIG. 4A can be obtained.

また、本変形例によれば、ステップBにおいてTEAガスを分割供給することにより、N(Cのウエハ200の表面に対する吸着効率を高めることができる。というのも、ウエハ200に対して供給されたTEAガスのうち、一部のTEAガスは、第1層との反応を生じさせることなく第1層の表面に留まり、第1層上へのN(Cの吸着層の形成を阻害する場合がある。また、N(Cの吸着層を形成する際に生じた反応副生成物が第1層の表面に留まり、第1層上へのN(Cの吸着層の形成を阻害する場合もある。これに対し、本変形例のように、ステップBにおいて、ウエハ200に対するTEAガスの供給と、処理室201内のパージと、を交互に複数回行うことにより、第1層上へのN(Cの吸着層の形成を阻害する要因(吸着反応に失敗したTEAガスや反応副生物)を、第1層の表面から速やかに除去することが可能となる。結果として、N(Cのウエハ200の表面に対する吸着効率を高めることができ、最終的に形成されるSiOCN膜における膜厚ドロップ現象の発生をさらに抑制することが可能となる。また、1サイクルあたりに形成されるSiOCN層の厚さをさらに厚くすること、すなわち、サイクルレートをさらに高めることが可能となる。 Further, according to this modification, by separately supplying the TEA gas in step B, the adsorption efficiency of N (C x Hy ) z on the surface of the wafer 200 can be increased. This is because some of the TEA gas supplied to the wafer 200 stays on the surface of the first layer without causing a reaction with the first layer, and N on the first layer. (C x Hy ) z may inhibit the formation of an adsorption layer. In addition, the reaction by-products generated when forming the N (C x Hy ) z adsorption layer stays on the surface of the first layer, and the N (C x Hy ) z adsorption layer is placed on the first layer. May inhibit the formation of. On the other hand, as in this modification, in step B, the supply of TEA gas to the wafer 200 and the purging in the processing chamber 201 are alternately performed a plurality of times, so that N (C) on the first layer is performed. factors which inhibit the formation of the adsorption layer of the x H y) z and (fail adsorbed reacted TEA gas and reaction by-products), it is possible to rapidly remove from the surface of the first layer. As a result, it is possible to improve the adsorption efficiency for N (C x H y) z surface of the wafer 200, further it is possible to suppress the generation of the final film thickness drop phenomenon in SiOCN film formed. Further, the thickness of the SiOCN layer formed per cycle can be further increased, that is, the cycle rate can be further increased.

(変形例3)
以下に示す成膜シーケンスのように、ステップCを不実施とし、ウエハ200上にSi、CおよびNを含むシリコン炭窒化膜(SiCN膜)を形成するようにしてもよい。本変形例のステップA,Bの処理手順、処理条件は、図4(a)に示す成膜シーケンスのステップA,Bの処理手順、処理条件と同様とすることができる。
(Modification example 3)
As in the film formation sequence shown below, step C may be omitted and a silicon carbon nitride film (SiCN film) containing Si, C and N may be formed on the wafer 200. The processing procedures and processing conditions of steps A and B of this modification can be the same as the processing procedures and processing conditions of steps A and B of the film formation sequence shown in FIG. 4 (a).

(HCDS→TEA)×n ⇒ SiCN
(HCDS→TEA×m)×n ⇒ SiCN
(HCDS → TEA) × n ⇒ SiCN
(HCDS → TEA × m) × n ⇒ SiCN

本変形例においても、図4(a)に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。 Also in this modified example, the same effect as the film forming sequence shown in FIG. 4A can be obtained.

<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。ただし、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。
<Other Embodiments>
The embodiment of the present invention has been specifically described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.

例えば本発明は、チタン酸炭窒化膜(TiOCN膜)、チタン炭窒化膜(TiCN膜)等の金属系薄膜を形成する場合にも、好適に適用できる。これらの膜は、例えば、チタニウムテトラクロライド(TiCl)ガス等の原料や、上述のアミン系ガス、酸化ガス等の反応体を用い、以下に示す成膜シーケンスにより形成することが可能である。これらの成膜シーケンスを行う場合においても上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件にて成膜を行うことができ、上述の実施形態と同様の効果が得られる。 For example, the present invention can be suitably applied to the case of forming a metal-based thin film such as a titanium oxynitride film (TiOCN film) and a titanium carbon dioxide film (TiCN film). These films can be formed by the following film-forming sequence using, for example, a raw material such as titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas or a reactant such as the above-mentioned amine gas or oxidation gas. Even when these film formation sequences are performed, the film formation can be performed under the same treatment procedure and treatment conditions as those in the above-described embodiment, and the same effects as those in the above-described embodiment can be obtained.

(TiCl→TEA→O)×n ⇒ TiOCN
(TiCl→TEA×m→O)×n ⇒ TiOCN
(TiCl→TEA)×n ⇒ TiCN
(TiCl→TEA×m)×n ⇒ TiCN
(TiCl 4 → TEA → O 2 ) × n ⇒ TiOCN
(TiCl 4 → TEA × m → O 2 ) × n ⇒ TIOCN
(TiCl 4 → TEA) × n ⇒ TiCN
(TiCl 4 → TEA × m) × n ⇒ TiCN

基板処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置123を介して記憶装置121c内に格納しておくことが好ましい。そして、処理を開始する際、CPU121aが、記憶装置121c内に格納された複数のレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、1台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、処理を迅速に開始できるようになる。 It is preferable that the recipes used for the substrate processing are individually prepared according to the processing content and stored in the storage device 121c via a telecommunication line or an external storage device 123. Then, when starting the processing, it is preferable that the CPU 121a appropriately selects an appropriate recipe from the plurality of recipes stored in the storage device 121c according to the content of the substrate processing. As a result, it becomes possible to form films having various film types, composition ratios, film qualities, and film thicknesses with good reproducibility with one substrate processing device. In addition, the burden on the operator can be reduced, and the process can be started quickly while avoiding operation mistakes.

上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置122を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。 The above-mentioned recipe is not limited to the case of newly creating, and may be prepared, for example, by modifying an existing recipe already installed in the substrate processing apparatus. When changing the recipe, the changed recipe may be installed on the substrate processing apparatus via a telecommunication line or a recording medium on which the recipe is recorded. Further, the input / output device 122 included in the existing board processing device may be operated to directly change the existing recipe already installed in the board processing device.

上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、一度に1枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。 In the above-described embodiment, an example of forming a film using a batch-type substrate processing apparatus that processes a plurality of substrates at one time has been described. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to, for example, a case where a film is formed by using a single-wafer type substrate processing apparatus that processes one or several substrates at a time. Further, in the above-described embodiment, an example of forming a film by using a substrate processing apparatus having a hot wall type processing furnace has been described. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to the case where a film is formed by using a substrate processing apparatus having a cold wall type processing furnace.

これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態や変形例と同様なシーケンス、処理条件にて成膜を行うことができ、これらと同様の効果が得られる。 Even when these substrate processing devices are used, the film can be formed under the same sequence and processing conditions as those in the above-described embodiment and modification, and the same effects as these can be obtained.

また、上述の実施形態や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の実施形態の処理手順、処理条件と同様とすることができる。 In addition, the above-described embodiments and modifications can be used in combination as appropriate. The processing procedure and processing conditions at this time can be, for example, the same as the processing procedure and processing conditions of the above-described embodiment.

上述の実施形態や変形例等の手法により形成される各種膜は、絶縁膜、スペーサ膜、マスク膜、電荷蓄積膜、ストレス制御膜等として広く用いることが可能である。近年、半導体デバイスの微細化に伴い、ウエハ上に形成される膜に対してより正確な膜厚制御の実現が求められるようになっている。高密度パターンが表面に形成されたパターンウエハ上に形成される膜の膜厚を正確に制御することが可能な本発明は、この要求に答える技術として非常に有益である。 Various films formed by the methods of the above-described embodiments and modifications can be widely used as an insulating film, a spacer film, a mask film, a charge storage film, a stress control film and the like. In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, it has been required to realize more accurate film thickness control for a film formed on a wafer. The present invention, which can accurately control the film thickness of the film formed on the pattern wafer in which the high-density pattern is formed on the surface, is very useful as a technique for meeting this demand.

以下、実施例について説明する。 Hereinafter, examples will be described.

実施例1として、図1に示す基板処理装置を用い、図4(a)に示す成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にSiOCN膜を形成する処理を2回実施した。1回目の成膜処理では、ボートに装填する100枚のウエハの全てをベアウエハとした。2回目の成膜処理では、ボートに装填するウエハのうち、上部側の25枚を、ベアウエハに対して10倍の表面積を有するパターンウエハとし、その他の75枚をベアウエハとした。いずれの成膜処理においても、1サイクルあたりのステップBにおけるTEAガスの供給時間Tを、1サイクルあたりのステップAにおけるHCDSガスの供給時間Tの2〜4倍程度とし、また、1サイクルあたりのOガスの供給時間Tの1〜5倍程度とした。他の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の所定の条件とした。 As Example 1, using the substrate processing apparatus shown in FIG. 1, the process of forming a SiOCN film on a plurality of wafers was carried out twice by the film forming sequence shown in FIG. 4 (a). In the first film forming process, all of the 100 wafers loaded on the boat were made into bare wafers. In the second film forming process, of the wafers loaded on the boat, 25 wafers on the upper side were made into pattern wafers having a surface area 10 times that of the bare wafers, and the other 75 wafers were made into bare wafers. In any film forming process, the supply time T B of the TEA gas in step B per cycle, and 2-4 times the supply time T A of the HCDS gas in step A per cycle, also 1 cycle and 1 to 5 times the feed time T C of the O 2 gas per. The other processing conditions were predetermined conditions within the processing condition range described in the above-described embodiment.

実施例2として、図1に示す基板処理装置を用い、図4(a)に示す成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にSiOCN膜を形成する処理を2回実施した。1回目の成膜処理では、ボートに装填する100枚のウエハの全てをベアウエハとした。2回目の成膜処理では、ボートに装填するウエハのうち、上部側の25枚を、ベアウエハに対して10倍の表面積を有するパターンウエハとし、その他の75枚をベアウエハとした。いずれの成膜処理においても、1サイクルあたりのステップBにおけるTEAガスの供給時間Tを、1サイクルあたりのステップAにおけるHCDSガスの供給時間Tの10〜15倍程度とし、また、1サイクルあたりのOガスの供給時間Tの10〜20倍程度とした。他の処理条件は、実施例1の処理条件と同様とした。 As Example 2, using the substrate processing apparatus shown in FIG. 1, the process of forming a SiOCN film on a plurality of wafers was carried out twice by the film forming sequence shown in FIG. 4 (a). In the first film forming process, all of the 100 wafers loaded on the boat were made into bare wafers. In the second film forming process, of the wafers loaded on the boat, 25 wafers on the upper side were made into pattern wafers having a surface area 10 times that of the bare wafers, and the other 75 wafers were made into bare wafers. In any film forming process, the supply time of the TEA gas T B in step B per cycle, and 10 to 15 times the supply time T A of the HCDS gas in step A per cycle, also 1 cycle was 10-20 times the supply time T C of the O 2 gas per. Other processing conditions were the same as those of Example 1.

実施例3として、図1に示す基板処理装置を用い、図4(b)に示す成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にSiOCN膜を形成する処理を2回実施した。1回目の成膜処理では、ボートに装填する100枚のウエハの全てをベアウエハとした。2回目の成膜処理では、ボートに装填するウエハのうち、上部側の25枚を、ベアウエハに対して10倍の表面積を有するパターンウエハとし、その他の75枚をベアウエハとした。いずれの成膜処理においても、1サイクルあたりのステップBにおけるTEAガスの合計供給時間(各パルスの合計供給時間)を、実施例1における1サイクルあたりのステップBにおけるTEAガスの供給時間Tと同等とした。他の処理条件は、実施例1の処理条件と同様とした。 As Example 3, using the substrate processing apparatus shown in FIG. 1, the process of forming a SiOCN film on a plurality of wafers was carried out twice by the film forming sequence shown in FIG. 4 (b). In the first film forming process, all of the 100 wafers loaded on the boat were made into bare wafers. In the second film forming process, of the wafers loaded on the boat, 25 wafers on the upper side were made into pattern wafers having a surface area 10 times that of the bare wafers, and the other 75 wafers were made into bare wafers. In any film forming process, a total supply time of TEA gas in step B per cycle (total feed time of each pulse), and the supply time T B of the TEA gas in step B per cycle in Example 1 Equivalent. Other processing conditions were the same as those of Example 1.

比較例として、図1に示す基板処理装置を用い、ウエハに対するHCDSガスの供給、ウエハに対するTEAガスの供給、ウエハに対するOガスの供給を非同時に行うサイクルを複数回行う成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にSiOCN膜を形成する処理を2回実施した。1回目の成膜処理では、ボートに装填する100枚のウエハの全てをベアウエハとした。2回目の成膜処理では、ボートに装填するウエハのうち、上部側の25枚を、ベアウエハに対して10倍の表面積を有するパターンウエハとし、その他の75枚をベアウエハとした。いずれの成膜処理においても、1サイクルあたりのTEAガスの供給時間を、1サイクルあたりのHCDSガスの供給時間と同等とした。他の処理条件は、実施例1の処理条件と同様とした。 As a comparative example, using the substrate processing apparatus shown in FIG. 1, a plurality of film formation sequences are performed in which a cycle of supplying HCDS gas to a wafer, supplying TEA gas to a wafer, and supplying O 2 gas to a wafer at multiple times is performed. The process of forming a SiOCN film on one wafer was carried out twice. In the first film forming process, all of the 100 wafers loaded on the boat were made into bare wafers. In the second film forming process, of the wafers loaded on the boat, 25 wafers on the upper side were made into pattern wafers having a surface area 10 times that of the bare wafers, and the other 75 wafers were made into bare wafers. In each of the film forming treatments, the supply time of TEA gas per cycle was set to be equivalent to the supply time of HCDS gas per cycle. Other processing conditions were the same as those of Example 1.

そして、実施例1〜3、比較例のそれぞれにおいて、1回目の成膜処理でベアウエハ上に形成したSiOCN膜の面内平均膜厚(AV)、および、2回目の成膜処理でパターンウエハ上に形成したSiOCN膜の面内平均膜厚(AV)をそれぞれ測定し、膜厚ドロップ現象の発生の度合を評価した。図6(a)〜図6(c)は、それぞれ、比較例、実施例1、実施例3におけるSiOCN膜の膜厚測定結果を示す図である。各図の横軸は面内平均膜厚(Å)を、縦軸はボートに装填されたウエハの位置(120がTOP側、0がBOTTOM側)をそれぞれ示している。図中、◆は1回目の成膜処理でベアウエハ上に形成したSiOCN膜の面内平均膜厚(AV)を、◇は2回目の成膜処理でパターンウエハ上に形成したSiOCN膜の面内平均膜厚(AV)を、それぞれ示している。 Then, in each of Examples 1 to 3 and Comparative Example, the in-plane average film thickness (AV 1 ) of the SiOCN film formed on the bare wafer in the first film forming process and the pattern wafer in the second film forming process. The in-plane average film thickness (AV 2 ) of the SiOCN film formed above was measured, and the degree of occurrence of the film thickness drop phenomenon was evaluated. 6 (a) to 6 (c) are diagrams showing the film thickness measurement results of the SiOCN film in Comparative Example, Example 1, and Example 3, respectively. The horizontal axis of each figure shows the in-plane average film thickness (Å), and the vertical axis shows the position of the wafer loaded on the boat (120 is the TOP side, 0 is the BOTTOM side). In the figure, ◆ indicates the in-plane average film thickness (AV 1 ) of the SiOCN film formed on the bare wafer in the first film forming process, and ◇ indicates the surface of the SiOCN film formed on the pattern wafer in the second film forming process. The internal average film thickness (AV 2 ) is shown respectively.

図6(a)に示すように、比較例においては、パターンウエハ上に形成したSiOCN膜の面内平均膜厚(AV)が、ベアウエハ上に形成したSiOCN膜の面内平均膜厚(AV)よりも薄くなる膜厚ドロップ現象が発生しており、〔(AV−AV)/AV〕×100で表される膜厚ドロップ率は、14.9%に達することが分かった。 As shown in FIG. 6A, in the comparative example, the in-plane average film thickness (AV 2 ) of the SiOCN film formed on the pattern wafer is the in-plane average film thickness (AV 2) of the SiOCN film formed on the bare wafer. It was found that a film thickness drop phenomenon that is thinner than 1) has occurred, and the film thickness drop rate represented by [(AV 1 −AV 2 ) / AV 1 ] × 100 reaches 14.9%. ..

また、図6(b)に示すように、実施例1における膜厚ドロップ率は、比較例におけるそれよりも小さくなっており、9.2%程度であることが分かった。すなわち、1サイクルあたりのステップBにおけるTEAガスの供給時間Tを、1サイクルあたりのステップAにおけるHCDSガスの供給時間Tよりも大きくし、また、1サイクルあたりのステップCにおけるOガスの供給時間Tよりも大きくすることで、膜厚ドロップ現象の発生を抑制できることが分かった。 Further, as shown in FIG. 6B, the film thickness drop rate in Example 1 was smaller than that in Comparative Example, and was found to be about 9.2%. That is, the supply time T B of the TEA gas in step B per cycle, and greater than the supply time T A of the HCDS gas in step A per cycle, also of O 2 gas in step C per cycle to be larger than the supply time T C, it was found to be suppressed the occurrence of film thickness drop phenomenon.

また、図示していないが、実施例2における膜厚ドロップ率は、比較例、実施例1におけるそれよりも小さくなっており、6.0%程度であることが分かった。すなわち、1サイクルあたりのステップBにおけるTEAガスの供給時間Tを、1サイクルあたりのステップAにおけるHCDSガスの供給時間Tの10〜15倍程度とし、また、1サイクルあたりのステップCにおけるOガスの供給時間Tの10〜20倍程度とすることで、膜厚ドロップ現象の発生を大幅に抑制できることが分かった。 Further, although not shown, the film thickness drop rate in Example 2 was smaller than that in Comparative Example and Example 1, and was found to be about 6.0%. That is, the supply time of the TEA gas T B in step B per cycle, and 10 to 15 times the supply time T A of the HCDS gas in step A per cycle, also, O in step C per cycle by 10 to 20 times the feed time T C of 2 gas was found to be significantly suppress the occurrence of thickness drop phenomenon.

また、図6(c)に示すように、実施例3における膜厚ドロップ率は、比較例、実施例1におけるそれらよりも小さくなっており、6.0%程度であることが分かった。すなわち、TEAガスを分割供給し、また、1サイクルあたりのステップBにおけるTEAガスの合計供給時間を、1サイクルあたりのステップAにおけるHCDSガスの供給時間Tよりも大きくすることにより、膜厚ドロップ現象の発生を大幅に抑制できることが分かった。 Further, as shown in FIG. 6 (c), the film thickness drop rate in Example 3 was smaller than those in Comparative Example and Example 1, and was found to be about 6.0%. That is, the divided supply of TEA gas, also by a total supply time of TEA gas in step B per cycle, larger than the supply time T A of the HCDS gas in step A per cycle, the film thickness drops It was found that the occurrence of the phenomenon can be significantly suppressed.

<本発明の好ましい態様>
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferable Aspect of the Present Invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be added.

(付記1)
本発明の一態様によれば、
(a)表面にパターンが形成された基板に対して、形成しようとする膜を構成する主元素を含む原料を供給することで、前記主元素を含む第1層を形成する工程と、
(b)前記基板に対して炭素および窒素を含む第1反応体を供給することで、前記第1層上に前記第1反応体の一部が分解した物質を吸着させて、前記主元素、炭素および窒素を含む第2層を形成する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記パターン上に、前記主元素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程を有し、
前記(b)では、前記パターンの少なくとも上面、側面および下面のそれぞれに形成される前記物質の吸着層の密度が、それぞれ同等となるまで、前記第1反応体を供給する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
(Appendix 1)
According to one aspect of the invention
(A) A step of forming a first layer containing the main element by supplying a raw material containing a main element constituting a film to be formed to a substrate having a pattern formed on the surface.
(B) By supplying the first reactant containing carbon and nitrogen to the substrate, a substance in which a part of the first reactant is decomposed is adsorbed on the first layer, and the main element, The process of forming the second layer containing carbon and nitrogen,
A step of forming a film containing the main element, carbon, and nitrogen on the pattern is performed by performing the cycle of performing the above non-simultaneously a predetermined number of times.
In (b), a method for manufacturing a semiconductor device that supplies the first reactant until the densities of the adsorption layers of the substance formed on at least the upper surface, the side surface, and the lower surface of the pattern are equal to each other. Alternatively, a substrate processing method is provided.

(付記2)
付記1に記載の方法であって、好ましくは、
前記(b)では、前記パターンの少なくとも上面、側面および下面のそれぞれに形成される前記物質の吸着層の窒素濃度および炭素濃度のうち少なくともいずれかが、それぞれ同等となるまで、前記第1反応体を供給する。
(Appendix 2)
The method according to Appendix 1, preferably.
In (b), the first reactant is obtained until at least one of the nitrogen concentration and the carbon concentration of the adsorption layer of the substance formed on at least the upper surface, the side surface and the lower surface of the pattern becomes equivalent. To supply.

(付記3)
付記1または2に記載の方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、さらに、
(c)前記基板に対して酸素を含む第2反応体を供給することで、前記第2層を酸化させて、前記主元素、酸素、炭素および窒素を含む第3層を形成する工程を、前記(a)(b)のそれぞれと非同時に行うことを含む。
(Appendix 3)
The method according to Appendix 1 or 2, preferably.
The cycle further
(C) A step of oxidizing the second layer by supplying a second reactant containing oxygen to the substrate to form a third layer containing the main elements, oxygen, carbon and nitrogen. It includes performing non-simultaneously with each of the above (a) and (b).

(付記4)
付記1〜3のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(a)における前記原料の供給時間よりも長くする。
(Appendix 4)
The method according to any one of Supplementary notes 1 to 3, preferably.
The supply time of the first reactant in the (b) per cycle is made longer than the supply time of the raw material in the (a) per cycle.

(付記5)
付記1〜3のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(a)における前記原料の供給時間の2倍以上、好ましくは4倍以上、より好ましくは10倍以上、さらに好ましくは15倍以上とする。
(Appendix 5)
The method according to any one of Supplementary notes 1 to 3, preferably.
The supply time of the first reactant in the above (b) per cycle is twice or more, preferably 4 times or more, more preferably 10 times or more the supply time of the raw material in the above (a) per cycle. , More preferably 15 times or more.

(付記6)
付記3〜5のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(c)における前記第2反応体の供給時間よりも長くする。
(Appendix 6)
The method according to any one of Supplementary Provisions 3 to 5, preferably.
The supply time of the first reactant in the (b) per cycle is made longer than the supply time of the second reactant in the (c) per cycle.

(付記7)
付記3〜6のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(c)における前記第2反応体の供給時間の1.5倍以上、好ましくは3倍以上、より好ましくは5倍以上、さらに好ましくは10倍以上とする。
(Appendix 7)
The method according to any one of Supplementary note 3 to 6, preferably.
The supply time of the first reactant in the (b) per cycle is 1.5 times or more, preferably 3 times or more, more than the supply time of the second reactant in the (c) per cycle. It is preferably 5 times or more, more preferably 10 times or more.

(付記8)
付記1〜7のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を1サイクルあたりの前記(a)における前記原料の供給時間の20倍以下、もしくは、1サイクルあたりの前記(c)における前記第2反応体の供給時間の20倍以下とする。
(Appendix 8)
The method according to any one of Supplementary notes 1 to 7, preferably.
The supply time of the first reactant in the (b) per cycle is 20 times or less the supply time of the raw material in the (a) per cycle, or the first in the (c) per cycle. 2 The supply time of the reactants shall be 20 times or less.

(付記9)
付記1〜8のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
1サイクルにおける前記(b)では、前記第1反応体を分割供給する。
(Appendix 9)
The method according to any one of Supplementary notes 1 to 8, preferably.
In the above (b) in one cycle, the first reactant is dividedly supplied.

(付記10)
付記1〜9のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
1サイクルにおける前記(b)では、前記第1反応体の供給と、前記基板が存在する空間のパージと、を交互に複数回繰り返す。
(Appendix 10)
The method according to any one of Supplementary notes 1 to 9, preferably.
In the above (b) in one cycle, the supply of the first reactant and the purging of the space where the substrate exists are alternately repeated a plurality of times.

(付記11)
付記9または10に記載の方法であって、好ましくは、
1サイクルにおける前記(b)での1パルスあたりの前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(a)における前記原料の供給時間よりも短くする。
(Appendix 11)
The method according to Appendix 9 or 10, preferably.
The supply time of the first reactant per pulse in the (b) in one cycle is made shorter than the supply time of the raw material in the (a) per cycle.

(付記12)
付記9〜11のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
1サイクルにおける前記(b)での1パルスあたりの前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(c)における前記第2反応体の供給時間よりも短くする。
(Appendix 12)
The method according to any one of Supplementary Notes 9 to 11, preferably.
The supply time of the first reactant per pulse in the cycle (b) is made shorter than the supply time of the second reactant in the cycle (c).

(付記13)
基板に対して処理が行われる処理室と、
前記処理室内の基板に対して、形成しようとする膜を構成する主元素を含む原料を供給する原料供給系と、
前記処理室内の基板に対して、炭素および窒素を含む第1反応体を供給する第1反応体供給系と、
前記処理室内において、(a)表面にパターンが形成された基板に対して、前記原料を供給することで、前記主元素を含む第1層を形成する処理と、(b)前記基板に対して前記第1反応体を供給することで、前記第1層上に前記第1反応体の一部が分解した物質を吸着させて、前記主元素、炭素および窒素を含む第2層を形成する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記パターン上に、前記主元素、炭素および窒素を含む膜を形成する処理を行わせ、前記(b)では、前記パターンの少なくとも上面、側面および下面のそれぞれに形成される前記物質の吸着層の密度が、それぞれ同等となるまで、前記第1反応体を供給するように、前記原料供給系および前記第1反応体供給系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。
(Appendix 13)
A processing room where processing is performed on the substrate, and
A raw material supply system that supplies a raw material containing a main element constituting a film to be formed to a substrate in the processing chamber, and a raw material supply system.
A first reactant supply system that supplies a first reactant containing carbon and nitrogen to the substrate in the treatment chamber,
In the processing chamber, (a) a process of forming a first layer containing the main element by supplying the raw material to a substrate having a pattern formed on the surface, and (b) a process of forming the first layer containing the main element, and (b) the substrate. By supplying the first reactant, a substance obtained by partially decomposing the first reactant is adsorbed on the first layer to form a second layer containing the main element, carbon and nitrogen. By performing a cycle of performing the above and non-simultaneously a predetermined number of times, a process of forming a film containing the main element, carbon and nitrogen is performed on the pattern, and in the above (b), at least the upper surface and the side surface of the pattern. The raw material supply system and the first reactant supply system are controlled so as to supply the first reactant until the densities of the adsorption layers of the substance formed on the lower surface and the lower surface are equal to each other. The control unit that is configured and
A substrate processing apparatus having the above is provided.

(付記14)
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において、
(a)表面にパターンが形成された基板に対して、形成しようとする膜を構成する主元素を含む原料を供給することで、前記主元素を含む第1層を形成する手順と、
(b)前記基板に対して炭素および窒素を含む第1反応体を供給することで、前記第1層上に前記第1反応体の一部が分解した物質を吸着させて、前記主元素、炭素および窒素を含む第2層を形成する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記パターン上に、前記主元素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順と、
前記(b)において、前記パターンの少なくとも上面、側面および下面のそれぞれに形成される前記物質の吸着層の密度が、それぞれ同等となるまで、前記第1反応体を供給する手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム、または、該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。
(Appendix 14)
According to yet another aspect of the invention.
In the processing room of the substrate processing equipment
(A) A procedure for forming a first layer containing the main element by supplying a raw material containing the main element constituting the film to be formed to the substrate having a pattern formed on the surface.
(B) By supplying the first reactant containing carbon and nitrogen to the substrate, a substance in which a part of the first reactant is decomposed is adsorbed on the first layer, and the main element, The procedure for forming the second layer containing carbon and nitrogen,
A procedure for forming a film containing the main elements, carbon, and nitrogen on the pattern by performing a cycle of performing the above non-simultaneously a predetermined number of times, and
In (b), the procedure for supplying the first reactant until the densities of the adsorption layers of the substance formed on at least the upper surface, the side surface, and the lower surface of the pattern are equal to each other.
A program for causing the substrate processing apparatus to execute the program by a computer, or a computer-readable recording medium on which the program is recorded is provided.

200 ウエハ(基板)
200a パターンの上面
200b パターンの側面
200c パターンの下面
200 wafers (board)
Top surface of 200a pattern 200b Side surface of pattern 200c Bottom surface of pattern

Claims (18)

(a)表面に凹凸構造が形成された基板に対して、形成しようとする膜を構成する主元素とハロゲン元素とを含む原料を供給することで、前記主元素とハロゲン元素とを含む第1層を形成する工程と、
(b)前記基板に対して、炭素、窒素および水素の3元素で構成される第1反応体を供給することで、前記第1層上に前記第1反応体の一部が分解した物質を吸着させて、前記主元素、炭素および窒素を含む第2層を形成する工程と、
(c)前記基板に対して、酸素を含む第2反応体を供給することで、前記第2層を酸化させて、前記主元素、酸素、炭素および窒素を含む第3層を形成する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記凹凸構造上に、前記主元素、酸素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程を有し、
1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(a)における前記原料の供給時間の2倍以上であって、かつ、1サイクルあたりの前記(c)における前記第2反応体の供給時間の1.5倍以上とする半導体装置の製造方法。
(A) A first containing the main element and the halogen element by supplying a raw material containing the main element and the halogen element constituting the film to be formed to the substrate having the uneven structure formed on the surface. The process of forming layers and
(B) By supplying the first reactant composed of three elements of carbon, nitrogen and hydrogen to the substrate, a substance in which a part of the first reactant is decomposed is placed on the first layer. A step of adsorbing to form a second layer containing the main elements, carbon and nitrogen, and
(C) A step of oxidizing the second layer by supplying a second reactant containing oxygen to the substrate to form a third layer containing the main elements, oxygen, carbon and nitrogen. ,
A step of forming a film containing the main elements, oxygen, carbon and nitrogen on the concavo-convex structure by performing a cycle of performing the above non-simultaneously a predetermined number of times.
The supply time of the first reactant in the (b) per cycle is at least twice the supply time of the raw material in the (a) per cycle, and the supply time of the raw material (c) per cycle. ), The method for manufacturing a semiconductor device in which the supply time of the second reactant is 1.5 times or more.
1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(a)における前記原料の供給時間の4倍以上とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the supply time of the first reactant in the (b) per cycle is four times or more the supply time of the raw material in the (a) per cycle. .. 1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(a)における前記原料の供給時間の10倍以上とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the supply time of the first reactant in the (b) per cycle is 10 times or more the supply time of the raw material in the (a) per cycle. Production method. 1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(c)における前記第2反応体の供給時間の3倍以上とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 Any of claims 1 to 3 in which the supply time of the first reactant in the (b) per cycle is three times or more the supply time of the second reactant in the (c) per cycle. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 1. 1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(c)における前記第2反応体の供給時間の5倍以上とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 Any of claims 1 to 4, wherein the supply time of the first reactant in the (b) per cycle is 5 times or more the supply time of the second reactant in the (c) per cycle. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 1. 1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を1サイクルあたりの前記(a)における前記原料の供給時間の20倍以下とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the supply time of the first reactant in the (b) per cycle is 20 times or less the supply time of the raw material in the (a) per cycle. Manufacturing method of semiconductor devices. 1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を1サイクルあたりの前記(c)における前記第2反応体の供給時間の20倍以下とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 Any one of claims 1 to 6 in which the supply time of the first reactant in the (b) per cycle is 20 times or less the supply time of the second reactant in the (c) per cycle. The method for manufacturing a semiconductor device according to the item. 1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を100秒以上とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 7, wherein the supply time of the first reactant in the above (b) per cycle is 100 seconds or more. 1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を130秒以上とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 7, wherein the supply time of the first reactant in the above (b) per cycle is 130 seconds or more. 1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を150秒以上とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 7, wherein the supply time of the first reactant in the above (b) per cycle is 150 seconds or more. 1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を195秒以上とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 7, wherein the supply time of the first reactant in the above (b) per cycle is 195 seconds or more. 1サイクルにおける前記(b)では、前記第1反応体を分割供給する請求項1〜11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 11, wherein the first reactant is dividedly supplied in the above (b) in one cycle. 1サイクルにおける前記(b)では、前記第1反応体の供給と、前記基板が存在する空間のパージと、を交互に複数回繰り返す請求項1〜12のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 12, wherein in (b) in one cycle, the supply of the first reactant and the purging of the space in which the substrate exists are alternately repeated a plurality of times. Production method. 1サイクルにおける前記(b)での1パルスあたりの前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(a)における前記原料の供給時間よりも短くする請求項12または13に記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor according to claim 12 or 13, wherein the supply time of the first reactant per pulse in the (b) in one cycle is shorter than the supply time of the raw material in the (a) per cycle. Manufacturing method of the device. 1サイクルにおける前記(b)での1パルスあたりの前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(c)における前記第2反応体の供給時間よりも短くする請求項12〜14のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 12.14 of claims 12 to 14, wherein the supply time of the first reactant per pulse in the (b) in one cycle is shorter than the supply time of the second reactant in the (c) per cycle. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the following items. 前記第1反応体は、アミン系ガスまたは有機ヒドラジン系ガスを含む請求項1〜15のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 15, wherein the first reactant contains an amine-based gas or an organic hydrazine-based gas. 基板に対して処理が行われる処理室と、
前記処理室内の基板に対して、形成しようとする膜を構成する主元素とハロゲン元素とを含む原料を供給する原料供給系と、
前記処理室内の基板に対して、炭素、窒素および水素の3元素で構成される第1反応体を供給する第1反応体供給系と、
前記処理室内の基板に対して、酸素を含む第2反応体を供給する第2反応体供給系と、
前記処理室内において、(a)表面に凹凸構造が形成された基板に対して、前記原料を供給することで、前記主元素とハロゲン元素とを含む第1層を形成する処理と、(b)前記基板に対して前記第1反応体を供給することで、前記第1層上に前記第1反応体の一部が分解した物質を吸着させて、前記主元素、炭素および窒素を含む第2層を形成する処理と、(c)前記基板に対して、前記第2反応体を供給することで、前記第2層を酸化させて、前記主元素、酸素、炭素および窒素を含む第3層を形成する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記凹凸構造上に、前記主元素、酸素、炭素および窒素を含む膜を形成する処理を行わせ、1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(a)における前記原料の供給時間の2倍以上であって、かつ、1サイクルあたりの前記(c)における前記第2反応体の供給時間の1.5倍以上とするように、前記原料供給系、前記第1反応体供給系、および前記第2反応体供給系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。
A processing room where processing is performed on the substrate, and
A raw material supply system for supplying a raw material containing a main element and a halogen element constituting a film to be formed to a substrate in the processing chamber.
A first reactant supply system that supplies a first reactant composed of three elements, carbon, nitrogen, and hydrogen, to a substrate in the treatment chamber.
A second reactant supply system that supplies a second reactant containing oxygen to the substrate in the processing chamber,
In the treatment chamber, (a) a treatment of supplying the raw material to a substrate having an uneven structure formed on the surface to form a first layer containing the main element and a halogen element, and (b). By supplying the first reactant to the substrate, a substance obtained by partially decomposing the first reactant is adsorbed on the first layer, and the second element containing the main elements, carbon and nitrogen is contained. A third layer containing the main elements, oxygen, carbon and nitrogen by oxidizing the second layer by the treatment of forming the layer and (c) supplying the second reactant to the substrate. By performing a cycle of forming the above-mentioned and non-simultaneously a predetermined number of times, a process of forming a film containing the main elements, oxygen, carbon and nitrogen is performed on the uneven structure, and the above ( The supply time of the first reactant in b) is at least twice the supply time of the raw material in the (a) per cycle, and the second reaction in the (c) per cycle. A control unit configured to control the raw material supply system, the first reactant supply system, and the second reactant supply system so as to be 1.5 times or more the supply time of the body.
Substrate processing equipment with.
基板処理装置の処理室内において、
(a)表面に凹凸構造が形成された基板に対して、形成しようとする膜を構成する主元素とハロゲン元素とを含む原料を供給することで、前記主元素とハロゲン元素とを含む第1層を形成する手順と、
(b)前記基板に対して、炭素、窒素および水素の3元素で構成される第1反応体を供給することで、前記第1層上に前記第1反応体の一部が分解した物質を吸着させて、前記主元素、炭素および窒素を含む第2層を形成する手順と、
(c)前記基板に対して、酸素を含む第2反応体を供給することで、前記第2層を酸化させて、前記主元素、酸素、炭素および窒素を含む第3層を形成する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記凹凸構造上に、前記主元素、酸素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順と、
1サイクルあたりの前記(b)における前記第1反応体の供給時間を、1サイクルあたりの前記(a)における前記原料の供給時間の2倍以上であって、かつ、1サイクルあたりの前記(c)における前記第2反応体の供給時間の1.5倍以上とする手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
In the processing room of the substrate processing equipment
(A) A first containing the main element and the halogen element by supplying a raw material containing the main element and the halogen element constituting the film to be formed to the substrate having the uneven structure formed on the surface. The procedure for forming layers and
(B) By supplying the first reactant composed of three elements of carbon, nitrogen and hydrogen to the substrate, a substance in which a part of the first reactant is decomposed is placed on the first layer. A procedure for adsorbing to form a second layer containing the main elements, carbon and nitrogen, and
(C) A procedure for oxidizing the second layer by supplying a second reactant containing oxygen to the substrate to form a third layer containing the main elements, oxygen, carbon and nitrogen. ,
A procedure for forming a film containing the main elements, oxygen, carbon, and nitrogen on the uneven structure by performing a cycle of performing the above non-simultaneous times a predetermined number of times.
The supply time of the first reactant in the (b) per cycle is at least twice the supply time of the raw material in the (a) per cycle, and the supply time of the raw material (c) per cycle. ), And the procedure for increasing the supply time of the second reactant to 1.5 times or more.
A program that causes the board processing apparatus to execute the above.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022196339A1 (en) * 2021-03-17 2022-09-22 株式会社Kokusai Electric Semiconductor device manufacturing method, substrate processing device, and program

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011238894A (en) * 2010-04-12 2011-11-24 Hitachi Kokusai Electric Inc Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing method, and substrate processing apparatus
JP2012124322A (en) * 2010-12-08 2012-06-28 Elpida Memory Inc Method of manufacturing semiconductor storage
JP2013030752A (en) * 2011-06-22 2013-02-07 Hitachi Kokusai Electric Inc Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing method, substrate processing apparatus, and program
JP2014146670A (en) * 2013-01-29 2014-08-14 Tokyo Electron Ltd Film formation method and film formation device
JP2014165395A (en) * 2013-02-26 2014-09-08 Hitachi Kokusai Electric Inc Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus and program
JP2014208883A (en) * 2013-03-28 2014-11-06 株式会社日立国際電気 Semiconductor device manufacturing method, substrate processing device, and program
WO2015199111A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-30 株式会社日立国際電気 Substrate-processing device, program, and method for manufacturing semiconductor device
WO2016027369A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 株式会社日立国際電気 Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and recording medium

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011238894A (en) * 2010-04-12 2011-11-24 Hitachi Kokusai Electric Inc Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing method, and substrate processing apparatus
JP2012124322A (en) * 2010-12-08 2012-06-28 Elpida Memory Inc Method of manufacturing semiconductor storage
JP2013030752A (en) * 2011-06-22 2013-02-07 Hitachi Kokusai Electric Inc Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing method, substrate processing apparatus, and program
JP2014146670A (en) * 2013-01-29 2014-08-14 Tokyo Electron Ltd Film formation method and film formation device
JP2014165395A (en) * 2013-02-26 2014-09-08 Hitachi Kokusai Electric Inc Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus and program
JP2014208883A (en) * 2013-03-28 2014-11-06 株式会社日立国際電気 Semiconductor device manufacturing method, substrate processing device, and program
WO2015199111A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-30 株式会社日立国際電気 Substrate-processing device, program, and method for manufacturing semiconductor device
WO2016027369A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 株式会社日立国際電気 Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and recording medium

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022196339A1 (en) * 2021-03-17 2022-09-22 株式会社Kokusai Electric Semiconductor device manufacturing method, substrate processing device, and program

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