JP5687715B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
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Description
処理容器内の加熱された基板に対して、所定元素を含む原料ガスの熱分解反応が生じる条件下で、該原料ガスを供給することで、前記基板上に所定元素含有層を形成する工程と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して窒素含有ガスを供給することで、前記所定元素含有層を窒化層に変化させる工程と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスを供給することで、前記窒化層を酸窒化層に変化させる工程とを、
それらの間に前記処理容器内に不活性ガスを供給して前記処理容器内をパージする工程を挟んで交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程を有し、
前記所定元素含有層を形成する工程では、前記原料ガスを前記基板の側方に設けられたノズルを介して前記基板に向けて供給し、その際、そのノズルを介して前記原料ガスと一緒に不活性ガスまたは水素含有ガスを前記基板に向けて供給することで、前記処理容器内をパージする工程において不活性ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるよりも強く、前記原料ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付ける半導体装置の製造方法が提供される。
処理容器内の加熱された基板に対して、所定元素を含む原料ガスの熱分解反応が生じる条件下で、該原料ガスを供給することで、前記基板上に所定元素含有層を形成する工程と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して窒素含有ガスを供給することで、前記所定元素含有層を窒化層に変化させる工程と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスを供給することで、前記窒化層を酸窒化層に変化させる工程とを、
それらの間に前記処理容器内に不活性ガスを供給して前記処理容器内をパージする工程を挟んで交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程を有し、
前記所定元素含有層を形成する工程では、前記原料ガスを前記基板の側方に設けられたノズルを介して前記基板に向けて供給し、その際、そのノズルを介して前記原料ガスと一緒に不活性ガスまたは水素含有ガスを前記基板に向けて供給することで、前記処理容器内をパージする工程において不活性ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるよりも強く、前記原料ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付ける基板処理方法が提供される。
基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内の基板を加熱するヒータと、
前記処理容器内に所定元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理容器内に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に不活性ガスまたは水素含有ガスを供給する不活性ガスまたは水素含有ガス供給系と、
前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記処理容器内の加熱された基板に対して、前記原料ガスの熱分解反応が生じる条件下で、前記原料ガスを供給することで、前記基板上に所定元素含有層を形成する処理と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して前記窒素含有ガスを供給することで、前記所定元素含有層を窒化層に変化させる処理と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して前記酸素含有ガスを供給することで、前記窒化層を酸窒化層に変化させる処理とを、
それらの間に前記処理容器内に前記不活性ガスを供給して前記処理容器内をパージする処理を挟んで交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の酸窒化膜を形成する処理を行い、
前記所定元素含有層を形成する処理では、前記原料ガスを前記基板の側方に設けられたノズルを介して前記基板に向けて供給し、その際、そのノズルを介して前記原料ガスと一緒に前記不活性ガスまたは前記水素含有ガスを前記基板に向けて供給することで、前記処理容器内をパージする処理において前記不活性ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるよりも強く、前記原料ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるように、
前記ヒータ、前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記不活性ガスまたは水素含有ガス供給系および前記圧力調整部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
(1)基板処理装置の構成
図1は、本実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉202部分を縦断面で示している。また、図2は本実施の形態で好適に用いられる縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉202部分を図1のA−A線断面図で示している。なお、本発明は、本実施形態にかかる基板処理装置に限らず、枚葉式、Hot Wall型、Cold Wall型の処理炉を有する基板処理装置にも好適に適用できる。
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用いて、半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、基板上に絶縁膜としての酸窒化膜を成膜する方法の例について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。
第1ガス供給管232aのバルブ243a、第1不活性ガス供給管232dのバルブ243dを開き、第1ガス供給管232aにHCDガス、第1不活性ガス供給管232dに堆積・吸着阻害ガスとしてのN2ガスを流す。N2ガスは、第1不活性ガス供給管232dから流れ、マスフローコントローラ241dにより流量調整される。HCDガスは、第1ガス供給管232aから流れ、マスフローコントローラ241aにより流量調整される。流量調整されたHCDガスは、流量調整されたN2ガスと第1ガス供給管232a内で混合されて、第1ノズル233aのガス供給孔248aから、加熱された減圧状態の処理室201内に供給され、排気管231から排気される(HCDガス+N2ガス供給)。なお、このとき、第2ノズル233b、バッファ室237内へのHCDガスの侵入を防止するため、バルブ243e,243fを開き、第2不活性ガス供給管232e、第3不活性ガス供給管232f内にN2ガスを流す。N2ガスは、第2ガス供給管232b、第3ガス供給管232c、第2ノズル233b、バッファ室237cを介して処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
ウエハ200上にシリコン含有層が形成された後、第1ガス供給管232aのバルブ243aを閉じ、HCDガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくはシリコン含有層形成に寄与した後のHCDガスを処理室201内から排除する。このとき、バルブ243d,243e,243fを開いたままとし、不活性ガスとしてのN2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくはシリコン含有層形成に寄与した後のHCDガスを処理室201内から排除する効果を更に高めることができる(残留ガス除去)。なお、このとき、処理室201内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室201内を完全にパージしなくてもよい。処理室201内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ3において悪影響が生じることはない。このとき処理室201内に供給するN2ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管203(処理室201)の容積と同程度の量を供給することで、ステップ3において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室201内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、N2ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
処理室201内の残留ガスを除去した後、第2ガス供給管232bのバルブ243bを開き、第2ガス供給管232bにNH3ガスを流す。NH3ガスは第2ガス供給管232bから流れ、マスフローコントローラ241bにより流量調整される。流量調整されたNH3ガスは第2ノズル233bのガス供給孔248bから加熱された減圧状態のバッファ室237内に供給される。このとき、第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270間に高周波電力を印加しない。これにより、バッファ室237内に供給されたNH3ガスは、熱で活性化されて、バッファ室237のガス供給孔248cから、加熱された減圧状態の処理室201内に供給され排気管231から排気される(NH3ガス供給)。なお、このとき、第1ノズル233a内へのNH3ガスの侵入を防止するため、バルブ243dを開き、第1不活性ガス供給管232d内にN2ガスを流す。N2ガスは、第1ガス供給管232a、第1ノズル233aを介して処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
シリコン含有層をシリコン窒化層へと変化させた後、第2ガス供給管232bのバルブ243bを閉じ、NH3ガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくはシリコン窒化層の形成に寄与した後のNH3ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。このとき、バルブ243d,243e,243fを開いたままとすることで、不活性ガスとしてのN2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくはシリコン窒化層形成に寄与した後のNH3ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する効果を更に高めることができる(残留ガス除去)。なお、このとき、処理室201内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室201内を完全にパージしなくてもよい。処理室201内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ5において悪影響が生じることはない。このとき処理室201内に供給するN2ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管203(処理室201)の容積と同程度の量を供給することで、ステップ5において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室201内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、N2ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
上述のステップ1〜ステップ4により形成されるシリコン窒化層は、膜中の水素濃度が極めて低く、膜応力も極めて低く、膜厚均一性が良好であり、欠陥が少ないという優れた特性を有するが、所定の大きさの応力を有しており、このシリコン窒化層中には係る応力により生じた歪みに起因する欠陥が存在していることがある。また、シリコン窒化層中には、窒素の欠損に起因する欠陥も存在していることがある。これらの欠陥は、上述したように電荷を捕捉するトラップサイトを形成する。そこで本ステップでは、後述するように酸化力の弱いN2Oガスを用いてシリコン窒化層に対して酸化処理を行うことで、欠陥が少ないというこのシリコン窒化層の優れた特性を生かしつつ、シリコン窒化層中の欠陥をさらに減少させる。
シリコン窒化層をシリコン酸窒化層へと変化させた後、第3ガス供給管232cのバルブ243cを閉じ、N2Oガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくはシリコン酸窒化層の形成に寄与した後のN2Oガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。このとき、バルブ243d,243e,243fを開いたままとすることで、不活性ガスとしてのN2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくはシリコン酸窒化層形成に寄与した後のN2Oガスや反応副生成物を処理室201内から排除する効果を更に高めることができる(残留ガス除去)。なお、このとき、処理室201内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室201内を完全にパージしなくてもよい。処理室201内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ1において悪影響が生じることはない。このとき処理室201内に供給するN2ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管203(処理室201)の容積と同程度の量を供給することで、ステップ1において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室201内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、N2ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
所定膜厚のシリコン酸窒化膜が成膜されると、バルブ243d,243e,243fを開き、第1不活性ガス供給管232d、第2不活性ガス供給管232e、第3不活性ガス供給管232fのそれぞれから不活性ガスとしてのN2ガスを処理室201内へ供給し排気管231から排気する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内が不活性ガスでパージされ、処理室201内に残留するガスや反応副生成物が処理室201内から除去される(パージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
その後、ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降されて、反応管203の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ200がボート217に保持された状態で反応管203の下端から反応管203の外部に搬出(ボートアンロード)される。その後、処理済みのウエハ200はボート217より取り出される(ウエハディスチャージ)。
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
上述の実施形態では、堆積・吸着阻害ガスの作用により、ウエハ200表面と平行方向に流れるHCDガスの流速を上げることでウエハ200上へのシリコンの堆積またはHCDガスの吸着を抑制し、膜厚均一性を向上させる例について説明したが、HCDガスの流速を上げる方法はこれに限らない。
次に第1実施例について説明する。
上述の実施形態の成膜シーケンスにおけるステップ1〜4を1サイクルとしてこのサイクルを繰り返すことでウエハ上にSiN膜を形成し、膜厚およびウエハ面内膜厚均一性を測定した。成膜温度(ウエハ温度)は、膜厚均一性の悪化が顕著となることが判明している800〜950℃の範囲内の温度とした。堆積・吸着阻害ガスとしてのN2ガスの供給流量は2〜8slmの間で3通りに変化させた。3通りのN2ガスの供給流量は、ある流量値を基準、すなわち1として比率で表すと、(A)2.5、(B)5.0、(C)7.5となり、以下、それぞれを流量条件(A)、流量条件(B)、流量条件(C)と称することとする。それ以外の成膜条件(各ステップでの処理条件)は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。その結果を図8、9に示す。
次に第2実施例について説明する。
上述の実施形態の成膜シーケンスにおけるステップ1〜4を1サイクルとしてこのサイクルを繰り返すことでウエハ上にSiN膜を形成し、形成されたSiN膜の水素濃度と膜密度を測定した。成膜温度(ウエハ温度)は、600℃〜900℃の間で3通りに変化させた。堆積・吸着阻害ガスとしてのN2ガスの供給流量は2〜8slmの範囲内のある流量とした。それ以外の成膜条件(各ステップでの処理条件)は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。また、SiN膜の水素濃度は、TDS(Thermal Desorption Spectroscopy、昇温脱離法)により測定し、膜密度は、XRR(X−ray Reflection、X線反射率測定法)により測定した。その結果を図10、図11に示す。
次に第3実施例について説明する。
堆積・吸着阻害ガスを使用した場合の本実施形態の成膜シーケンス、および、堆積・吸着阻害ガスを使用しない場合の本実施形態の成膜シーケンスによりウエハ上にSiN膜をそれぞれ形成し、それぞれのSiN膜のウエハ面内膜厚均一性を測定した。SiN膜の形成は、上述の実施形態の成膜シーケンスにおけるステップ1〜4を1サイクルとしてこのサイクルを繰り返すことで行った。堆積・吸着阻害ガスを使用した場合の本実施形態の成膜シーケンスにおける成膜温度は800〜900℃の間で変化させた。堆積・吸着阻害ガスを使用しない場合の本実施形態の成膜シーケンスにおける成膜温度は600〜900℃の間で変化させた。それ以外の成膜条件(各ステップでの処理条件)は、上述の実施形態に記載の条件範囲内の条件とした。
次に第4実施例を参考例と共に説明する。
MOSキャパシタのゲート絶縁膜として、上述の実施形態の成膜シーケンスにおけるステップ1〜6を1サイクルとしてこのサイクルを繰り返すことでウエハ(P型のシリコンウエハ)上にSiON膜を形成し、さらに導電性膜からなるゲート電極をSiON膜上に形成して評価サンプルを作成した。そして、SiON膜に対する電気的ストレスとして、ゲート電極とウエハとの間にバイアス電圧Vsを所定時間印加した後、C−V(容量−ゲート電圧)特性を測定した。なお、SiON膜を形成する際のウエハ温度は900℃とした。電気的ストレスとしてのバイアス電圧Vsは−5Vとし、印加時間は0秒〜500秒の範囲内とした。
以下、本発明の好ましい態様を付記する。
本発明の一態様によれば、
処理容器内の加熱された基板に対して、所定元素を含む原料ガスの熱分解反応が生じる条件下で、該原料ガスを供給することで、前記基板上に所定元素含有層を形成する工程と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して窒素含有ガスを供給することで、前記所定元素含有層を窒化層に変化させる工程と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスを供給することで、前記窒化層を酸窒化層に変化させる工程とを、
それらの間に前記処理容器内に不活性ガスを供給して前記処理容器内をパージする工程を挟んで交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程を有し、
前記所定元素含有層を形成する工程では、前記原料ガスを前記基板の側方に設けられたノズルを介して前記基板に向けて供給し、その際、そのノズルを介して前記原料ガスと一緒に不活性ガスまたは水素含有ガスを前記基板に向けて供給することで、前記処理容器内をパージする工程において不活性ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるよりも強く、前記原料ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付ける半導体装置の製造方法が提供される。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記窒化層を酸窒化層に変化させる工程では、前記酸素含有ガスによる前記窒化層の酸化反応を飽和させることなく前記窒化層を酸化する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記酸素含有ガスは酸化窒素系のガスを含む。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記酸素含有ガスは、N2Oガス、NOガスおよびNO2ガスのうち少なくともいずれか1つを含む。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記酸素含有ガスはN2Oガスを含む。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程における前記基板の温度を、350℃以上950℃以下とする。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程における前記基板の温度を、700℃以上950℃以下とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程における前記基板の温度を、750℃以上950℃以下とする。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程における前記基板の温度を、800℃以上950℃以下とする。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記ノズルには、前記ノズル内に前記原料ガスを供給する原料ガス供給管が接続されており、前記原料ガス供給管には、前記ノズルを介して前記原料ガスと一緒に前記基板に向けて供給する前記不活性ガスまたは前記水素含有ガスを前記原料ガス供給管内に供給する供給管が接続されている。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記所定元素は半導体元素および金属元素のうち少なくともいずれか1つを含む。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記所定元素は半導体元素を含む。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記所定元素は金属元素を含む。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記所定元素はシリコンを含む。
本発明の他の態様によれば、
処理容器内の加熱された基板に対して、所定元素を含む原料ガスの熱分解反応が生じる条件下で、該原料ガスを供給することで、前記基板上に所定元素含有層を形成する工程と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して窒素含有ガスを供給することで、前記所定元素含有層を窒化層に変化させる工程と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスを供給することで、前記窒化層を酸窒化層に変化させる工程とを、
それらの間に前記処理容器内に不活性ガスを供給して前記処理容器内をパージする工程を挟んで交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程を有し、
前記所定元素含有層を形成する工程では、前記原料ガスを前記基板の側方に設けられたノズルを介して前記基板に向けて供給し、その際、そのノズルを介して前記原料ガスと一緒に不活性ガスまたは水素含有ガスを前記基板に向けて供給することで、前記処理容器内をパージする工程において不活性ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるよりも強く、前記原料ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付ける基板処理方法が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内の基板を加熱するヒータと、
前記処理容器内に所定元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理容器内に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に不活性ガスまたは水素含有ガスを供給する不活性ガスまたは水素含有ガス供給系と、
前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記処理容器内の加熱された基板に対して、前記原料ガスの熱分解反応が生じる条件下で、前記原料ガスを供給することで、前記基板上に所定元素含有層を形成する処理と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して前記窒素含有ガスを供給することで、前記所定元素含有層を窒化層に変化させる処理と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して前記酸素含有ガスを供給することで、前記窒化層を酸窒化層に変化させる処理とを、
それらの間に前記処理容器内に前記不活性ガスを供給して前記処理容器内をパージする処理を挟んで交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の酸窒化膜を形成する処理を行い、
前記所定元素含有層を形成する処理では、前記原料ガスを前記基板の側方に設けられたノズルを介して前記基板に向けて供給し、その際、そのノズルを介して前記原料ガスと一緒に前記不活性ガスまたは前記水素含有ガスを前記基板に向けて供給することで、前記処理容器内をパージする処理において前記不活性ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるよりも強く、前記原料ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるように、
前記ヒータ、前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記不活性ガスまたは水素含有ガス供給系および前記圧力調整部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理容器内の加熱された基板に対して、所定元素を含む原料ガスの熱分解反応が生じる条件下で、該原料ガスを供給することで、前記基板上に所定元素含有層を形成する手順と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して窒素含有ガスを供給することで、前記所定元素含有層を窒化層に変化させる手順と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスを供給することで、前記窒化層を酸窒化層に変化させる手順とを、
それらの間に前記処理容器内に不活性ガスを供給して前記処理容器内をパージする手順を挟んで交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の酸窒化膜を形成する手順と、
をコンピュータに実行させ、
前記所定元素含有層を形成する手順では、前記原料ガスを前記基板の側方に設けられたノズルを介して前記基板に向けて供給し、その際、そのノズルを介して前記原料ガスと一緒に不活性ガスまたは水素含有ガスを前記基板に向けて供給することで、前記処理容器内をパージする手順において不活性ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるよりも強く、前記原料ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるプログラムが提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理容器内の加熱された基板に対して、所定元素を含む原料ガスの熱分解反応が生じる条件下で、該原料ガスを供給することで、前記基板上に所定元素含有層を形成する手順と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して窒素含有ガスを供給することで、前記所定元素含有層を窒化層に変化させる手順と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスを供給することで、前記窒化層を酸窒化層に変化させる手順とを、
それらの間に前記処理容器内に不活性ガスを供給して前記処理容器内をパージする手順を挟んで交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の酸窒化膜を形成する手順と、
をコンピュータに実行させ、
前記所定元素含有層を形成する手順では、前記原料ガスを前記基板の側方に設けられたノズルを介して前記基板に向けて供給し、その際、そのノズルを介して前記原料ガスと一緒に不活性ガスまたは水素含有ガスを前記基板に向けて供給することで、前記処理容器内をパージする手順において不活性ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるよりも強く、前記原料ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
200 ウエハ(基板)
201 処理室
202 処理炉
203 反応管
207 ヒータ
231 排気管
244 APCバルブ(圧力調整部)
Claims (11)
- 処理容器内の加熱された基板に対して、所定元素を含む原料ガスの熱分解反応が生じる条件下で、該原料ガスを供給することで、前記基板上に所定元素含有層を形成する工程と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して窒素含有ガスを供給することで、前記所定元素含有層を窒化層に変化させる工程と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスを供給することで、前記窒化層を酸窒化層に変化させる工程とを、
それらの間に前記処理容器内に不活性ガスを供給して前記処理容器内をパージする工程を挟んで交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程を有し、
前記所定元素含有層を形成する工程では、前記原料ガスを前記基板の側方に設けられたノズルを介して前記基板に向けて供給し、その際、そのノズルを介して前記原料ガスと一緒に不活性ガスまたは水素含有ガスを前記処理容器内をパージする工程で供給する不活性ガスの流量よりも大きな流量で前記基板に向けて供給することで、前記処理容器内をパージする工程において不活性ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるよりも強く、前記原料ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付ける半導体装置の製造方法。 - 前記窒化層を酸窒化層に変化させる工程では、前記酸素含有ガスによる前記窒化層の酸化反応を飽和させることなく前記窒化層を酸化する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記酸素含有ガスは酸化窒素系のガスを含む請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記酸素含有ガスは、N2Oガス、NOガスおよびNO2ガスのうち少なくともいずれか1つを含む請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記酸素含有ガスはN2Oガスを含む請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程における前記基板の温度を、350℃以上950℃以下とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程における前記基板の温度を、700℃以上950℃以下とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程における前記基板の温度を、750℃以上950℃以下とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程における前記基板の温度を、800℃以上950℃以下とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 処理容器内の加熱された基板に対して、所定元素を含む原料ガスの熱分解反応が生じる条件下で、該原料ガスを供給することで、前記基板上に所定元素含有層を形成する工程と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して窒素含有ガスを供給することで、前記所定元素含有層を窒化層に変化させる工程と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して酸素含有ガスを供給することで、前記窒化層を酸窒化層に変化させる工程とを、
それらの間に前記処理容器内に不活性ガスを供給して前記処理容器内をパージする工程を挟んで交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の酸窒化膜を形成する工程を有し、
前記所定元素含有層を形成する工程では、前記原料ガスを前記基板の側方に設けられたノズルを介して前記基板に向けて供給し、その際、そのノズルを介して前記原料ガスと一緒に不活性ガスまたは水素含有ガスを前記処理容器内をパージする工程で供給する不活性ガスの流量よりも大きな流量で前記基板に向けて供給することで、前記処理容器内をパージする工程において不活性ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるよりも強く、前記原料ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付ける基板処理方法。 - 基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内の基板を加熱するヒータと、
前記処理容器内に所定元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理容器内に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理容器内に不活性ガスまたは水素含有ガスを供給する不活性ガスまたは水素含有ガス供給系と、
前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記処理容器内の加熱された基板に対して、前記原料ガスの熱分解反応が生じる条件下で、前記原料ガスを供給することで、前記基板上に所定元素含有層を形成する処理と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して前記窒素含有ガスを供給することで、前記所定元素含有層を窒化層に変化させる処理と、
大気圧未満の圧力下にある前記処理容器内の加熱された前記基板に対して前記酸素含有ガスを供給することで、前記窒化層を酸窒化層に変化させる処理とを、
それらの間に前記処理容器内に前記不活性ガスを供給して前記処理容器内をパージする処理を挟んで交互に繰り返すことで、前記基板上に所定膜厚の酸窒化膜を形成する処理を行い、
前記所定元素含有層を形成する処理では、前記原料ガスを前記基板の側方に設けられたノズルを介して前記基板に向けて供給し、その際、そのノズルを介して前記原料ガスと一緒に前記不活性ガスまたは前記水素含有ガスを前記処理容器内をパージする処理で供給する不活性ガスの流量よりも大きな流量で前記基板に向けて供給することで、前記処理容器内をパージする処理において前記不活性ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるよりも強く、前記原料ガスを前記基板の表面と平行方向に吹き付けるように、
前記ヒータ、前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記不活性ガスまたは水素含有ガス供給系および前記圧力調整部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
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