JP6035166B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents
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Description
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素を含む第3の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記各処理ガスとは異なる第4の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、少なくとも前記所定元素および炭素を含む膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する第1ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する第2ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素を含む第3の処理ガスを供給する第3ガス供給系と、
前記処理室内へ前記各処理ガスとは異なる第4の処理ガスを供給する第4ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第3の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第4の処理ガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、少なくとも前記所定元素および炭素を含む膜を形成する処理を行うように、前記第1ガス供給系、前記第2ガス供給系、前記第3ガス供給系および前記第4ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
基板処理装置の処理室内の基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する手順と、
前記基板に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する手順と、
前記基板に対して炭素を含む第3の処理ガスを供給する手順と、
前記基板に対して前記各処理ガスとは異なる第4の処理ガスを供給する手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、少なくとも前記所定元素および炭素を含む膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
以下に、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉202部分を縦断面図で示している。図2は、本実施形態で好適に用いられる縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉202部分を図1のA−A線断面図で示している。
次に、上述の基板処理装置の処理炉202を用いて、半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、ウエハ200上に膜を成膜する例について説明する。尚、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。
ウエハ200に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して炭素を含む第3の処理ガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して上述した第1から第3の処理ガスとは異なる第4の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数(1回以上)行うことで、ウエハ200上に、少なくとも所定元素および炭素を含む膜を形成する。また、本実施形態では、このサイクルにおいて、第3の処理ガスを供給する工程を、少なくとも第2の処理ガスの供給期間に行う。
ウエハ200に対して第1の処理ガスとしてクロロシラン系原料ガスであるHCDSガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して第2の処理ガスとしてアミン系ガスであるTEAガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して第3の処理ガスとして炭化水素系ガスであるC3H6ガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して第4の処理ガスとして酸化ガスであるO2ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に、少なくとも所定元素および炭素を含む膜として、所定組成及び所定膜厚のシリコン系絶縁膜であるシリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)またはシリコン酸炭化膜(SiOC膜)を形成する例について説明する。また、ここでは、C3H6ガスを供給する工程を、TEAガスを供給する工程と同時に行う例、すなわち、C3H6ガスを供給する工程を、TEAガスの供給期間に行い、TEAガスの供給停止期間には行わない例について説明する。
複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、図1に示されているように、複数枚のウエハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内に搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219はOリング220を介して反応管203の下端をシールした状態となる。
処理室201内が所望の圧力(真空度)となるように真空ポンプ246によって真空排気される。この際、処理室201内の圧力は圧力センサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ244がフィードバック制御される(圧力調整)。なお、真空ポンプ246は、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室201内が所望の温度となるようにヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電具合がフィードバック制御される(温度調整)。なお、ヒータ207による処理室201内の加熱は、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構267によりボート217及びウエハ200の回転を開始する。なお、回転機構267によるボート217及びウエハ200の回転は、少なくとも、ウエハ200に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
その後、次の3つのステップ、すなわち、ステップ1〜3を順次実行する。
(HCDSガス供給)
第1ガス供給管232aのバルブ243aを開き、第1ガス供給管232a内にHCDSガスを流す。第1ガス供給管232a内を流れたHCDSガスは、MFC241aにより流量調整される。流量調整されたHCDSガスは、第1ノズル249aのガス供給孔250aから処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してHCDSガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243fを開き、第1不活性ガス供給管232f内に不活性ガスとしてのN2ガスを流す。第1不活性ガス供給管232f内を流れたN2ガスは、MFC241fにより流量調整される。流量調整されたN2ガスは、HCDSガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
初期層としてのClを含むSi含有層が形成された後、第1ガス供給管232aのバルブ243aを閉じ、HCDSガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは初期層形成に寄与した後のHCDSガスを処理室201内から排除する。なお、このとき、バルブ243f,243g,243hは開いたままとして、不活性ガスとしてのN2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは初期層形成に寄与した後のHCDSガスを処理室201内から排除する効果を高めることができる。
(TEAガス及びC3H6ガス供給)
ステップ1が終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第2ガス供給管232bのバルブ243bを開き、第2ガス供給管232b内にTEAガスを流す。第2ガス供給管232b内を流れたTEAガスは、MFC241bにより流量調整される。流量調整されたTEAガスは、第2ノズル249bのガス供給孔250bから処理室201内へ供給される。このとき同時にバルブ243gを開き、第2不活性ガス供給管232g内に不活性ガスとしてのN2ガスを流す。第2不活性ガス供給管232g内を流れたN2ガスは、MFC241gにより流量調整される。流量調整されたN2ガスは、TEAガスと一緒に処理室201内へ供給される。
第1の層が形成された後、第2ガス供給管232bのバルブ243b及び第3ガス供給管232cのバルブ243cを閉じ、TEAガス及びC3H6ガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは第1の層形成に寄与した後の残留ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。なお、このとき、バルブ243g,243h,243fは開いたままとして、不活性ガスとしてのN2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは第1の層形成に寄与した後の残留ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する効果を高めることができる。
(O2ガス供給)
ステップ2が終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第4ガス供給管232dのバルブ243dを開き、第4ガス供給管232d内にO2ガスを流す。第4ガス供給管232d内を流れたO2ガスは、MFC241dにより流量調整される。流量調整されたO2ガスは、第3ガス供給管232c内を流れ、第3ノズル249cのガス供給孔250cから処理室201内へ供給される。処理室201内に供給されたO2ガスは熱で活性化(励起)され、排気管231から排気される。このときウエハ200に対して、熱で活性化されたO2ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243hを開き、第3不活性ガス供給管232h内にN2ガスを流す。N2ガスはO2ガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
処理室内圧力:133〜2666Pa
O2ガス分圧:33〜2515Pa
O2ガス供給流量:1000〜5000sccm
N2ガス供給流量:300〜3000sccm
O2ガス供給時間:6〜60秒
第2の層が形成された後、第4ガス供給管232dのバルブ243dを閉じ、O2ガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは第2の層の形成に寄与した後のO2ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。なお、このとき、バルブ243h,243f,243gは開いたままとして、N2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは第2の層の形成に寄与した後のO2ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する効果を高めることができる。
上述したステップ1〜3を1サイクルとして、このサイクルを1回以上(所定回数)行うことにより、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のSi、O、CおよびNを含む膜、すなわち、シリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)、または、Si、OおよびCを含む膜、すなわち、シリコン酸炭化膜(SiOC膜)を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、1サイクルあたりに形成するSiOCN層またはSiOC層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
所定組成を有する所定膜厚のSiOCN膜またはSiOC膜を形成する成膜処理がなされると、バルブ243f,243g,243hを開き、第1不活性ガス供給管232f、第2不活性ガス供給管232g、第3不活性ガス供給管232hのそれぞれから不活性ガスとしてのN2ガスを処理室201内に供給し、排気管231から排気する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内が不活性ガスでパージされ、処理室201内に残留するガスや反応副生成物が処理室201内から除去される(パージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
その後、ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降されて、反応管203の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ200がボート217に支持された状態で反応管203の下端から反応管203の外部に搬出(ボートアンロード)される。その後、処理済のウエハ200はボート217より取出される(ウエハディスチャージ)。
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
図4、図5を用いて説明した上述の成膜シーケンスでは、第3の処理ガスとして炭化水素系ガス(C3H6ガス)を供給する工程を、第2の処理ガスとしてアミン系ガス(TEAガス)を供給する工程と同時に行う例、すなわち、C3H6ガスを供給する工程を、TEAガスの供給期間に行い、TEAガスの供給停止期間には行わない例について説明したが、本実施形態に係る成膜シーケンスは係る態様に限定されず、以下のように変更してもよい。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
ウエハ200に対して第1の処理ガスとしてクロロシラン系原料ガスであるHCDSガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して第2の処理ガスとしてアミン系ガスであるTEAガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して第3の処理ガスとして炭化水素系ガスであるC3H6ガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して第4の処理ガスとして窒化ガスであるNH3ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に、少なくとも所定元素および炭素を含む膜として、所定組成及び所定膜厚のシリコン炭窒化膜(SiCN膜)を形成する例について説明する。また、ここでは、C3H6ガスを供給する工程を、TEAガスを供給する工程と同時に行う例、すなわち、C3H6ガスを供給する工程を、TEAガスの供給期間に行い、TEAガスの供給停止期間には行わない例について説明する。
(NH3ガス供給)
ステップ2が終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第5ガス供給管232eのバルブ243eを開き、第5ガス供給管232e内にNH3ガスを流す。第5ガス供給管232e内を流れたNH3ガスは、MFC241eにより流量調整される。流量調整されたNH3ガスは、第3ガス供給管232c内を流れ、第3ノズル249cのガス供給孔250cから処理室201内へ供給される。処理室201内に供給されたNH3ガスは熱で活性化(励起)され、排気管231から排気される。このときウエハ200に対して、熱で活性化されたNH3ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243hを開き、第3不活性ガス供給管232h内にN2ガスを流す。N2ガスはNH3ガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
処理室内圧力:133〜2666Pa
NH3ガス分圧:33〜2515Pa
NH3ガス供給流量:1000〜5000sccm
N2ガス供給流量:300〜3000sccm
NH3ガス供給時間:6〜60秒
第2の層が形成された後、第5ガス供給管232eのバルブ243eを閉じ、NH3ガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは第2の層形成に寄与した後のNH3ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。なお、このとき、バルブ243h,243f,243gは開いたままとして、N2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは第2の層形成に寄与した後のNH3ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する効果を高めることができる。
上述したステップ1〜3を1サイクルとして、このサイクルを1回以上(所定回数)行うことにより、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のSi、CおよびNを含む膜、すなわち、シリコン炭窒化膜(SiCN膜)を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、1サイクルあたりに形成するSiCN層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
本実施形態においても、上述の第1実施形態と同様に、C3H6ガスを供給する工程を、図5の変形例1〜6に示すように変更することができる。すなわち、C3H6ガスを供給する工程を、TEAガスの供給期間に行うだけでなく、TEAガスの供給停止期間に行うことができる。また、C3H6ガスを供給する工程を、TEAガスの供給期間に行わず、TEAガスの供給停止期間に行うことができる。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
ウエハ200に対して金属元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して炭素を含む第3の処理ガスを供給する工程と、
ウエハ200に対して上述した第1から第3の処理ガスとは異なる第4の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数(1回以上)行うことで、ウエハ200上に、金属系薄膜として、少なくとも金属元素および炭素を含む膜を形成することができる。
実施例1として、上述の第1実施形態における基板処理装置を用い、上述の第1実施形態の成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にSiOC膜を形成した。原料ガスとしてはHCDSガスを、第2の処理ガスとしてはTEAガスを、第3の処理ガスとしてはC3H6ガスを、第4の処理ガスとしてはO2ガスを用いた。
実施例2として、上述の第1実施形態における基板処理装置を用い、上述の第1実施形態の成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にSiOC膜を形成した。なお、成膜時の処理手順及び処理条件は、実施例1の処理手順及び処理条件と同じとした。なお、ウエハとしては、その表面(成膜の下地)に、アスペクト比が11程度(深さ2.8μm/幅0.25μm)の溝が複数形成されているシリコン基板を用いた。
実施例3として、上述の第1実施形態における基板処理装置を用い、上述の第1実施形態の成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にSiOC膜を形成した。なお、成膜時の処理手順及び処理条件は、実施例1の処理手順及び処理条件と同じとした。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素を含む第3の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記各処理ガスとは異なる第4の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、少なくとも前記所定元素および炭素を含む膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、前記第3の処理ガスを供給する工程を、少なくとも前記第2の処理ガスの供給期間に行う工程を含む。
付記1または2の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、前記第3の処理ガスを供給する工程を、少なくとも前記第2の処理ガスの供給停止期間に行う工程を含む。
付記1乃至3のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、前記第3の処理ガスを供給する工程を、前記第2の処理ガスを供給する工程と同時に行う工程を含む。
付記1乃至4のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、前記第3の処理ガスを供給する工程を、前記第2の処理ガスを供給する工程よりも先行して行う工程を含む。
付記1乃至5のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、前記第3の処理ガスを供給する工程を、前記第2の処理ガスを供給する工程を終了した後に行う工程を含む。
付記1乃至6のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記膜を形成する工程は、前記基板を処理室内に収容した状態で行われ、
前記第3の処理ガスを供給する工程を前記第2の処理ガスの供給停止期間に行う工程における前記処理室内の圧力を、前記第2の処理ガスを供給する工程(前記第2の処理ガスの供給期間)における前記処理室内の圧力よりも大きくする。
付記1乃至7のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記膜を形成する工程は、前記基板を処理室内に収容した状態で行われ、
前記第3の処理ガスを供給する工程を前記第2の処理ガスを供給する工程よりも先行して行う工程における前記処理室内の圧力を、前記第2の処理ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする。
付記1乃至8のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記膜を形成する工程は、前記基板を処理室内に収容した状態で行われ、
前記第3の処理ガスを供給する工程を前記第2の処理ガスを供給する工程を終了した後に行う工程における前記処理室内の圧力を、前記第2の処理ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする。
付記1乃至9のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第3の処理ガスを供給する工程における供給条件(第3の処理ガスの供給時間、供給流量、分圧、処理室内圧力)を制御することにより、前記膜中の炭素濃度を制御する。
付記1乃至10のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の処理ガスは、炭素、窒素および水素の3元素で構成され、組成式中(1分子中)において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多いガスを含む。
付記1乃至11のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の処理ガスは、その組成式中(1分子中)において炭素原子を含むリガンドを複数有するガスを含む。
付記1乃至12のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の処理ガスはアミンおよび有機ヒドラジンのうち少なくともいずれかを含む。
付記1乃至13のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第3の処理ガスは炭化水素系ガスを含む。
付記1乃至14のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第4の処理ガスは酸化ガスおよび窒化ガスのうち少なくともいずれかを含む。
付記1乃至15のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記所定元素はシリコンまたは金属を含み、前記ハロゲン元素は塩素またはフッ素を含む。
付記1乃至16のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第4の処理ガスを供給する工程では、前記第4の処理ガスとして酸化ガスを供給することで、前記膜として、前記所定元素、酸素、炭素および窒素を含む膜(前記所定元素を含む酸炭窒化膜)、または、前記所定元素、酸素および炭素を含む膜(前記所定元素を含む酸炭化膜)を形成する。
付記1乃至16のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第4の処理ガスを供給する工程では、前記第4の処理ガスとして窒化ガスを供給することで、前記膜として、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜(前記所定元素を含む炭窒化膜)を形成する。
本発明の他の態様によれば、
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素を含む第3の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜(前記所定元素を含む炭窒化膜)を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素を含む第3の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して酸素を含む第4の処理ガス(酸化ガス)を供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、酸素、炭素および窒素を含む膜(前記所定元素を含む酸炭窒化膜)、または、前記所定元素、酸素および炭素を含む膜(前記所定元素を含む酸炭化膜)を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素を含む第3の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して窒素を含む第4の処理ガス(窒化ガス)を供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜(前記所定元素を含む炭窒化膜)を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素を含む第3の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記各処理ガスとは異なる第4の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、少なくとも前記所定元素および炭素を含む膜を形成する工程を有する基板処理方法が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する第1ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する第2ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素を含む第3の処理ガスを供給する第3ガス供給系と、
前記処理室内へ前記各処理ガスとは異なる第4の処理ガスを供給する第4ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第3の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第4の処理ガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、少なくとも前記所定元素および炭素を含む膜を形成する処理を行うように、前記第1ガス供給系、前記第2ガス供給系、前記第3ガス供給系および前記第4ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内の基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する手順と、
前記基板に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する手順と、
前記基板に対して炭素を含む第3の処理ガスを供給する手順と、
前記基板に対して前記各処理ガスとは異なる第4の処理ガスを供給する手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、少なくとも前記所定元素および炭素を含む膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内の基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する手順と、
前記基板に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する手順と、
前記基板に対して炭素を含む第3の処理ガスを供給する手順と、
前記基板に対して前記各処理ガスとは異なる第4の処理ガスを供給する手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、少なくとも前記所定元素および炭素を含む膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
200 ウエハ(基板)
201 処理室
202 処理炉
203 反応管
207 ヒータ
231 排気管
232a 第1ガス供給管
232b 第2ガス供給管
232c 第3ガス供給管
232d 第4ガス供給管
232e 第5ガス供給管
Claims (18)
- 処理室内の基板に対して半導体元素または金属元素を含む所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給することで、前記所定元素および前記ハロゲン元素を含む第1層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスと、前記第2の処理ガスとは異なるガスであって炭素を含む第3の処理ガスと、を同時に供給することで、前記第1層を改質して、前記所定元素、炭素および窒素を含む第2層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記各処理ガスとは異なるガスであって酸素または窒素を含む第4の処理ガスを供給することで、前記第2層を改質して、前記所定元素、炭素および酸素を含む第3層、または、前記所定元素、炭素および窒素を含む第3層を形成する工程と、
を含むサイクルを1回以上行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および酸素を含む膜、または、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法。 - 前記第2層を形成する工程では、前記第3の処理ガスの分圧を、前記第2の処理ガスの分圧よりも大きくする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2層を形成する工程における前記処理室内の圧力を、前記第1層を形成する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3層を形成する工程における前記処理室内の圧力を、前記第1層を形成する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2層を形成する工程における前記処理室内の圧力を、前記第1層を形成する工程における前記処理室内の圧力および前記第3層を形成する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 処理室内の基板に対して半導体元素または金属元素を含む所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給することで、前記所定元素および前記ハロゲン元素を含む第1層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスと、前記第2の処理ガスとは異なるガスであって炭素を含む第3の処理ガスと、を供給することで、前記第1層を改質して、前記所定元素、炭素および窒素を含む第2層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記各処理ガスとは異なるガスであって酸素または窒素を含む第4の処理ガスを供給することで、前記第2層を改質して、前記所定元素、炭素および酸素を含む第3層、または、前記所定元素、炭素および窒素を含む第3層を形成する工程と、
を含むサイクルを1回以上行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および酸素を含む膜、または、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程を有し、
前記第2層を形成する工程は、
前記第3の処理ガスを前記第2の処理ガスの供給期間に供給する工程と、
前記第3の処理ガスを前記第2の処理ガスの供給停止期間に供給する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。 - 前記第3の処理ガスを前記第2の処理ガスの供給停止期間に供給する工程における前記処理室内の圧力を、前記第3の処理ガスを前記第2の処理ガスの供給期間に供給する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3の処理ガスを前記第2の処理ガスの供給停止期間に供給する工程は、前記第3の処理ガスを、前記第2の処理ガスよりも先行して供給する工程を含む請求項6又は7に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3の処理ガスを前記第2の処理ガスの供給停止期間に供給する工程は、前記第3の処理ガスを、前記第2の処理ガスの供給を停止した後に供給する工程を含む請求項6〜8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の処理ガスは、炭素、窒素および水素の3元素で構成され、1分子中において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多いガスを含む請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の処理ガスはアミンおよび有機ヒドラジンのうち少なくともいずれかを含む請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3の処理ガスは炭化水素系ガスを含む請求項1〜11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第4の処理ガスは酸化ガスおよび窒化ガスのうち少なくともいずれかを含む請求項1〜12のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記所定元素はシリコンを含み、前記ハロゲン元素は塩素またはフッ素を含む請求項1〜13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ半導体元素または金属元素を含む所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する第1ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する第2ガス供給系と、
前記処理室内へ前記第2の処理ガスとは異なるガスであって炭素を含む第3の処理ガスを供給する第3ガス供給系と、
前記処理室内へ前記各処理ガスとは異なるガスであって酸素または窒素を含む第4の処理ガスを供給する第4ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1の処理ガスを供給することで、前記所定元素および前記ハロゲン元素を含む第1層を形成する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2の処理ガスと、前記第3の処理ガスと、を同時に供給することで、前記第1層を改質して、前記所定元素、炭素および窒素を含む第2層を形成する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第4の処理ガスを供給することで、前記第2層を改質して、前記所定元素、炭素および酸素を含む第3層、または、前記所定元素、炭素および窒素を含む第3層を形成する処理と、を含むサイクルを1回以上行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および酸素を含む膜、または、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する処理を行わせるように、前記第1ガス供給系、前記第2ガス供給系、前記第3ガス供給系および前記第4ガス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。 - 基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ半導体元素または金属元素を含む所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給する第1ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素および窒素を含む第2の処理ガスを供給する第2ガス供給系と、
前記処理室内へ前記第2の処理ガスとは異なるガスであって炭素を含む第3の処理ガスを供給する第3ガス供給系と、
前記処理室内へ前記各処理ガスとは異なるガスであって酸素または窒素を含む第4の処理ガスを供給する第4ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1の処理ガスを供給することで、前記所定元素および前記ハロゲン元素を含む第1層を形成する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2の処理ガスと、前記第3の処理ガスと、を供給することで、前記第1層を改質して、前記所定元素、炭素および窒素を含む第2層を形成する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第4の処理ガスを供給することで、前記第2層を改質して、前記所定元素、炭素および酸素を含む第3層、または、前記所定元素、炭素および窒素を含む第3層を形成する処理と、を含むサイクルを1回以上行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および酸素を含む膜、または、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する処理を行わせ、前記第2層を形成する処理では、前記第3の処理ガスを前記第2の処理ガスの供給期間に供給する処理と、前記第3の処理ガスを前記第2の処理ガスの供給停止期間に供給する処理と、を行わせるように、前記第1ガス供給系、前記第2ガス供給系、前記第3ガス供給系および前記第4ガス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。 - 基板処理装置の処理室内の基板に対して半導体元素または金属元素を含む所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給することで、前記所定元素および前記ハロゲン元素を含む第1層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスと、前記第2の処理ガスとは異なるガスであって炭素を含む第3の処理ガスと、を同時に供給することで、前記第1層を改質して、前記所定元素、炭素および窒素を含む第2層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記各処理ガスとは異なるガスであって酸素または窒素を含む第4の処理ガスを供給することで、前記第2層を改質して、前記所定元素、炭素および酸素を含む第3層、または、前記所定元素、炭素および窒素を含む第3層を形成する手順と、
を含むサイクルを1回以上行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および酸素を含む膜、または、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順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。 - 基板処理装置の処理室内の基板に対して半導体元素または金属元素を含む所定元素とハロゲン元素とを含む第1の処理ガスを供給することで、前記所定元素および前記ハロゲン元素を含む第1層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して炭素および窒素を含む第2の処理ガスと、前記第2の処理ガスとは異なるガスであって炭素を含む第3の処理ガスと、を供給することで、前記第1層を改質して、前記所定元素、炭素および窒素を含む第2層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記各処理ガスとは異なるガスであって酸素または窒素を含む第4の処理ガスを供給することで、前記第2層を改質して、前記所定元素、炭素および酸素を含む第3層、または、前記所定元素、炭素および窒素を含む第3層を形成する手順と、
を含むサイクルを1回以上行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および酸素を含む膜、または、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させ、
前記第2層を形成する手順において、
前記第3の処理ガスを前記第2の処理ガスの供給期間に供給する手順と、
前記第3の処理ガスを前記第2の処理ガスの供給停止期間に供給する手順と、
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。
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