JP6091940B2 - Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program - Google Patents

Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program Download PDF

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杰 王
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Description

本発明は、基板上に薄膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラムに関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, a substrate processing method, a substrate processing apparatus, and a program including a step of forming a thin film on a substrate.

DRAM等の半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、微細なレジストパターンが予め形成された基板上に、例えばシリコン酸化膜(以下、SiO膜ともいう)等の薄膜を形成する基板処理工程が行われることがある。SiO膜は、例えば、処理室内の基板に対してシリコンを含む原料ガスを供給する工程と、処理室内の基板に対して酸化ガスを供給する工程と、を行うことにより形成することができる。   As a process of manufacturing a semiconductor device (device) such as a DRAM, a substrate processing process for forming a thin film such as a silicon oxide film (hereinafter also referred to as an SiO film) on a substrate on which a fine resist pattern is formed in advance. May be performed. The SiO film can be formed, for example, by performing a step of supplying a source gas containing silicon to a substrate in the processing chamber and a step of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber.

しかしながら、SiO膜を形成すると、基板上に形成されていたレジストパターンが酸化されて揮発等してしまうことがあった。また、レジストパターン上に形成されたSiO膜が有する膜ストレスにより、レジストパターンが応力を受け、変形したり倒壊したりしてしまうことがあった。   However, when the SiO film is formed, the resist pattern formed on the substrate may be oxidized and volatilized. Further, the resist pattern may be deformed or collapsed due to the stress caused by the film stress of the SiO film formed on the resist pattern.

本発明の目的は、レジストパターンが予め形成された基板上に薄膜を形成する際に、レジストパターンの酸化を抑制したり、レジストパターンの変形や倒壊を抑制したりすることの可能な半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing oxidation of a resist pattern or suppressing deformation or collapse of a resist pattern when a thin film is formed on a substrate on which a resist pattern is formed in advance. The object is to provide a manufacturing method, a substrate processing method, a substrate processing apparatus, and a program.

本発明の一態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する工程と、を行うことで、前記基板上に、前記所定元素および窒素を含む第1の層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する工程と、を行うことで、前記第1の層上に、前記所定元素および酸素を含む第2の層を形成する工程と、
を行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する
半導体装置の製造方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
Performing a step of supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in a processing chamber and a step of supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber; Forming a first layer containing nitrogen;
The step of supplying a source gas containing the predetermined element to the substrate in the processing chamber and the step of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber are performed on the first layer. And forming a second layer containing the predetermined element and oxygen,
By performing the above, a method for manufacturing a semiconductor device is provided in which a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen is formed on the substrate.

本発明の他の態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する工程と、を行うことで、前記基板上に、前記所定元素および窒素を含む第1の層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する工程と、を行うことで、前記第1の層上に、前記所定元素および酸素を含む第2の層を形成する工程と、
を行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する
基板処理方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
Performing a step of supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in a processing chamber and a step of supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber; Forming a first layer containing nitrogen;
The step of supplying a source gas containing the predetermined element to the substrate in the processing chamber and the step of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber are performed on the first layer. And forming a second layer containing the predetermined element and oxygen,
By performing the above, there is provided a substrate processing method for forming a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen on the substrate.

本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室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、
前記処理室内に窒化ガスを供給する窒化ガス供給系と、
前記処理室内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、を有し、
前記処理室内の基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記窒化ガスを供給する処理と、を行うことで、前記基板上に、前記所定元素および窒素を含む第1の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所定元素を含む原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記酸化ガスを供給する処理と、を行うことで、前記第1の層上に、前記所定元素および酸素を含む第2の層を形成する処理と、
を行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成するように、前記所定元素を含む原料ガス供給系、前記所定元素を含む原料ガス供給系、前記窒化ガス供給系および前記酸化ガス供給系を制御する制御部を有する
基板処理装置が提供される。
According to yet another aspect of the invention,
A processing chamber for processing the substrate;
A raw material gas supply system for supplying a raw material gas containing a predetermined element into the processing chamber;
A nitriding gas supply system for supplying a nitriding gas into the processing chamber;
An oxidizing gas supply system for supplying an oxidizing gas into the processing chamber,
By performing the process of supplying the source gas containing the predetermined element to the substrate in the processing chamber and the process of supplying the nitriding gas to the substrate in the processing chamber, Forming a first layer containing a predetermined element and nitrogen;
The first layer is obtained by performing a process of supplying a source gas containing the predetermined element to the substrate in the process chamber and a process of supplying the oxidizing gas to the substrate in the process chamber. A process for forming a second layer containing the predetermined element and oxygen;
Performing a source gas supply system containing the predetermined element, a source gas supply system containing the predetermined element, and a nitriding gas supply so as to form a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen on the substrate. There is provided a substrate processing apparatus having a system and a controller for controlling the oxidizing gas supply system.

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を含む原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する手順と、を行うことで、前記基板上に、前記所定元素および窒素を含む第1の層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する手順と、を行うことで、前記第1の層上に、前記所定元素および酸素を含む第2の層を形成する手順と、
を行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させる
プログラムが提供される。
According to yet another aspect of the invention,
By performing a procedure for supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in a processing chamber of the substrate processing apparatus and a procedure for supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber, on the substrate, Forming a first layer containing the predetermined element and nitrogen;
By performing a procedure for supplying a source gas containing the predetermined element to the substrate in the processing chamber and a procedure for supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber, And forming a second layer containing the predetermined element and oxygen,
By performing the above, there is provided a program for causing a computer to execute a procedure for forming a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen on the substrate.

本発明によれば、レジストパターンが予め形成された基板上に薄膜を形成する際に、レジストパターンの酸化を抑制したり、レジストパターンの変形や倒壊を抑制したりすることの可能な半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラムを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when forming a thin film on the board | substrate with which the resist pattern was previously formed, the oxidation of a resist pattern can be suppressed, or the deformation | transformation and collapse of a resist pattern can be suppressed. A manufacturing method, a substrate processing method, a substrate processing apparatus, and a program can be provided.

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 used suitably by embodiment of this invention, and is a figure which shows a processing furnace part with a longitudinal cross-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概略構成図であり、処理炉部分を図1のA−A線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 used suitably by embodiment of this invention, and is a figure which shows a processing furnace part with the sectional view on the AA line 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る。It is a schematic block diagram of the controller of the substrate processing apparatus used suitably by embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態における成膜フローを示す図である。It is a figure which shows the film-forming flow in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。It is a figure which shows the timing of the gas supply in the film-forming sequence of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態における成膜フローを示す図である。It is a figure which shows the film-forming flow in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。It is a figure which shows the timing of the gas supply in the film-forming sequence of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態における成膜フローの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the film-forming flow in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the timing of gas supply in the film-forming sequence of 2nd Embodiment of this invention.

<本発明の第1実施形態>
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。
<First Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(1)基板処理装置の構成
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。図3は、本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280の概略構成図である。
(1) Configuration of Substrate Processing Apparatus FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus suitably used in the present embodiment, and shows a processing furnace 202 portion in a vertical sectional view. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a vertical processing furnace suitably used in the present embodiment, and shows a processing furnace 202 portion in a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the controller 280 of the substrate processing apparatus preferably used in the present embodiment.

(反応管)
図1、図2に示されているように、処理炉202には、ウエハ200を加熱する加熱装置(加熱手段)としてのヒータ207が設けられている。ヒータ207は、上方が閉塞された円筒形状の断熱部材と複数本のヒータ素線とを備えており、断熱部材に対しヒータ素線が設けられたユニット構成を有している。ヒータ207には、加熱用の電力を供給する加熱用電源250が接続される。ヒータ207の内側には、ウエハ200を処理する石英(SiO)製の反応管203が、ヒータ207と同心円状に設けられている。
(Reaction tube)
As shown in FIGS. 1 and 2, the processing furnace 202 is provided with a heater 207 as a heating device (heating means) for heating the wafer 200. The heater 207 includes a cylindrical heat insulating member whose upper portion is closed and a plurality of heater wires, and has a unit configuration in which the heater wires are provided on the heat insulating member. A heating power source 250 for supplying heating power is connected to the heater 207. Inside the heater 207, a reaction tube 203 made of quartz (SiO 2 ) for processing the wafer 200 is provided concentrically with the heater 207.

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、反応管203の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ219は、例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。反応管203の下部開口端部に設けられた環状のフランジとシールキャップ219の上面との間には、気密部材としてのOリング220が配置されており、両者の間は気密にシール可能なように構成されている。少なくとも、反応管203およびシールキャップ219により処理室201が形成されている。   Below the reaction tube 203, a seal cap 219 is provided as a furnace opening lid capable of airtightly closing the lower end opening of the reaction tube 203. The seal cap 219 comes into contact with the lower end of the reaction tube 203 from the lower side in the vertical direction. The seal cap 219 is made of a metal such as stainless steel and has a disk shape. An O-ring 220 as an airtight member is disposed between the annular flange provided at the lower opening end of the reaction tube 203 and the upper surface of the seal cap 219, so that the two can be hermetically sealed. It is configured. At least the processing chamber 201 is formed by the reaction tube 203 and the seal cap 219.

シールキャップ219上には、ボート217を支持するボート支持台218が設けられている。ボート支持台218は、例えば石英や炭化珪素(SiC)等の耐熱性材料で構成され断熱部として機能すると共に、ボート217を支持する支持体として機能する。ボート217は、ボート支持台218上に立設されている。ボート217は、ボート支持台218に固定された底板210とその上方に配置された天板211とを有しており、底板210と天板211との間に複数本の支柱212が架設された構成を有している。ボート217の支柱212には、複数枚のウエハ200が、互いに一定の間隔をあけながら、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で、反応管203の管軸方向に多段に積載される。ボート217の底板210、天板211および支柱212は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成されている。   A boat support 218 that supports the boat 217 is provided on the seal cap 219. The boat support 218 is made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide (SiC), for example, and functions as a heat insulating portion and also functions as a support that supports the boat 217. The boat 217 is erected on the boat support 218. The boat 217 includes a bottom plate 210 fixed to the boat support base 218 and a top plate 211 disposed above the bottom plate 210, and a plurality of support columns 212 are installed between the bottom plate 210 and the top plate 211. It has a configuration. On the support column 212 of the boat 217, a plurality of wafers 200 are stacked in multiple stages in the tube axis direction of the reaction tube 203 in a horizontal posture and with the centers aligned with each other at a constant interval. . The bottom plate 210, the top plate 211, and the support column 212 of the boat 217 are made of a heat-resistant material such as quartz or silicon carbide.

シールキャップ219の処理室201と反対側には、ボート217を回転させる回転機構267が設けられている。回転機構267の回転軸265は、シールキャップ219を貫通してボート支持台218に接続されている。回転機構267は、回転機構267を回転させることで、ボート支持台218を介してボート217及びウエハ200を回転させるように構成されている。   A rotation mechanism 267 that rotates the boat 217 is provided on the side of the seal cap 219 opposite to the processing chamber 201. A rotation shaft 265 of the rotation mechanism 267 passes through the seal cap 219 and is connected to the boat support 218. The rotation mechanism 267 is configured to rotate the boat 217 and the wafer 200 via the boat support 218 by rotating the rotation mechanism 267.

シールキャップ219は、反応管203の外部に設けら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おり、これによりボート217を処理室201内外に対し搬入および搬出することが可能となっている。すなわち、ボートエレベータ115は、ボート217すなわちウエハ200を、処理室201内外に搬送する搬送装置(搬送機構)として構成されている。   The seal cap 219 is configured to be moved up and down in the vertical direction by a boat elevator 115 as an elevating mechanism provided outside the reaction tube 203, and thereby, the boat 217 is carried into and out of the processing chamber 201. It is possible. That is, the boat elevator 115 is configured as a transfer device (transfer mechanism) that transfers the boat 217, that is, the wafers 200 into and out of the processing chamber 201.

以上の処理炉202では、バッチ処理される複数枚のウエハ200がボート217に対し多段に積層された状態において、ボート217がボート支持台218で支持されながら処理室201内に搬入され、ヒータ207が処理室201内に搬入されたウエハ200を所定の温度に加熱することができるように構成されている。   In the processing furnace 202 described above, in a state where a plurality of wafers 200 to be batch-processed are stacked in multiple stages on the boat 217, the boat 217 is carried into the processing chamber 201 while being supported by the boat support 218, and the heater 207. However, the wafer 200 loaded into the processing chamber 201 can be heated to a predetermined temperature.

(ガス供給系)
処理室201内には、ノズル410,420,430が反応管203の下部を貫通するように設けられている。ノズル410,420,430には、ガスを供給するガス供給管310,320,330がそれぞれ接続されている。このように、反応管203には3本のノズル410,420,430と、3本のガス供給管310,320,330とが設けられており、処理室201内へ複数種類、ここでは少なくとも3種類のガスを供給することができるように構成されている。なお、反応管203の下方に、反応管203を支持する金属製のマニホールドを設け、各ノズルを、この金属製のマニホールドの側壁を貫通するように設けるようにしてもよい。この場合、この金属製のマニホールドに、さらに後述する排気管231を設けるようにしてもよい。なお、この場合であっても、排気管231を金属製のマニホールドではなく、反応管203の下部に設けるようにしてもよい。このように、処理炉202の炉口部を金属製とし、この金属製の炉口部にノズル等を取り付けるようにしてもよい。
(Gas supply system)
In the processing chamber 201, nozzles 410, 420, and 430 are provided so as to penetrate the lower part of the reaction tube 203. Gas supply pipes 310, 320, and 330 that supply gas are connected to the nozzles 410, 420, and 430, respectively. As described above, the reaction tube 203 is provided with the three nozzles 410, 420, and 430 and the three gas supply tubes 310, 320, and 330. It is comprised so that a kind of gas can be supplied. A metal manifold that supports the reaction tube 203 may be provided below the reaction tube 203, and each nozzle may be provided so as to penetrate the side wall of the metal manifold. In this case, an exhaust pipe 231 to be described later may be further provided on the metal manifold. Even in this case, the exhaust pipe 231 may be provided below the reaction pipe 203 instead of the metal manifold. As described above, the furnace port portion of the processing furnace 202 may be made of metal, and a nozzle or the like may be attached to the metal furnace port portion.

(原料ガス供給系)
ガス供給管310には、上流側から順に、流量制御装置(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)312、開閉弁であるバルブ314、ガス溜り(ガス溜め部)315および開閉弁であるバルブ313が設けられている。ガス供給管310のマスフローコントローラ312とバルブ314との間には、ガスをバイパスして排気するベントガス管610の上流端が接続されている。ベントガス管610の下流端は、後述する排気管231のAPCバルブ243の下流側に接続されている。ベントガス管610にはバルブ612が設けられている。ガス供給管310のバルブ313の下流側には、キャリアガスやパージガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給管510の下流端が接続されている。不活性ガス供給管510には、上流側から順に、マスフローコントローラ512およびバルブ513が設けられている。
(Raw gas supply system)
The gas supply pipe 310 includes, in order from the upstream side, a mass flow controller (MFC) 312 that is a flow rate control device (flow rate control unit), a valve 314 that is an on-off valve, a gas reservoir (gas reservoir) 315, and a valve that is an on-off valve. 313 is provided. An upstream end of a vent gas pipe 610 that bypasses and exhausts gas is connected between the mass flow controller 312 of the gas supply pipe 310 and the valve 314. The downstream end of the vent gas pipe 610 is connected to the downstream side of the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 described later. The vent gas pipe 610 is provided with a valve 612. A downstream end of an inert gas supply pipe 510 that supplies an inert gas as a carrier gas or a purge gas is connected to the downstream side of the valve 313 of the gas supply pipe 310. The inert gas supply pipe 510 is provided with a mass flow controller 512 and a valve 513 in order from the upstream side.

ガス供給管310の下流端は、ノズル410の上流端に接続されている。ノズル410は、反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状の空間に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル410はL字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル410の側面にはガスを供給する多数のガス供給孔411が設けられている。ガス供給孔411は、反応管203の中心を向くように開口している。ガス供給孔411は、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。   The downstream end of the gas supply pipe 310 is connected to the upstream end of the nozzle 410. The nozzle 410 is provided in an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafer 200 so as to rise upward in the stacking direction of the wafer 200 along the lower portion and the upper portion of the inner wall of the reaction tube 203. Yes. The nozzle 410 is configured as an L-shaped long nozzle. A number of gas supply holes 411 for supplying gas are provided on the side surface of the nozzle 410. The gas supply hole 411 is opened to face the center of the reaction tube 203. The gas supply holes 411 have the same or inclined opening area from the lower part to the upper part, and are provided at the same pitch.

ガス溜り315は、例えば通常の配管よりもガス容量の大きなガスタンク又は螺旋配管等として構成されている。ガス溜り315の上流側のバルブ314および下流側のバルブ313を開閉することにより、ガス供給管310から供給されるガスをガス溜り315内に充填したり、ガス溜り315内に充填したガスを処理室201内に供給したりすることができるように構成されている。ガス溜り315と処理室201との間のコンダクタンスは、例えば1.5×10−3/s以上になるように構成することが好ましい。また、反応管203の容積とガス溜り315の容積との比として考えると、反応管203の容積が100L(リットル)の場合においては、ガス溜り315の容積は例えば100〜300ccであることが好ましく、反応管203の容積の例えば1/1000〜3/1000倍とすることが好ましい。 The gas reservoir 315 is configured as, for example, a gas tank or a spiral pipe having a larger gas capacity than a normal pipe. By opening and closing the upstream valve 314 and the downstream valve 313 of the gas reservoir 315, the gas supplied from the gas supply pipe 310 is filled in the gas reservoir 315, or the gas filled in the gas reservoir 315 is processed. It can be supplied into the chamber 201. It is preferable that the conductance between the gas reservoir 315 and the processing chamber 201 is, for example, 1.5 × 10 −3 m 3 / s or more. Considering the ratio between the volume of the reaction tube 203 and the volume of the gas reservoir 315, when the volume of the reaction tube 203 is 100 L (liter), the volume of the gas reservoir 315 is preferably, for example, 100 to 300 cc. The volume of the reaction tube 203 is preferably 1/1000 to 3/1000 times, for example.

バルブ313,バルブ612を閉じ、バルブ314を開くことにより、マスフローコントローラ312で流量調整されたガスを、ガス溜り315内に充填することができる。ガス溜り315内に所定量のガスが充填され、ガス溜まり315内の圧力が所定の圧力に到達したら、バルブ314を閉じ、バルブ313を開くことにより、ガス溜まり315内に充填された高圧のガスを、ガス供給管310およびノズル410を介して処理室201内に一気に(短時間で)供給することができる。このとき、バルブ513を開くことにより、マスフローコントローラ512で流量調整されたキャリアガス(希釈ガス、拡散ガス)としての不活性ガスを、ガス供給管310およびノズル410を介して処理室201内に供給することができる。また、バルブ314を閉じ、バルブ612を開くことにより、マスフローコントローラ312で流量調整されたガスを、処理室201内に供給することなくバイパスし、ベントガス管610を介して排気管231へ排気することができる。また、バルブ313を閉じ、バルブ513を開くことにより、マスフローコントローラ512で流量調整されたパージガスとしての不活性ガスを、ガス供給管310およびノズル410を介して処理室201内に供給し、処理室201内をパージすることができる。   By closing the valve 313 and the valve 612 and opening the valve 314, the gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 312 can be filled in the gas reservoir 315. When the gas reservoir 315 is filled with a predetermined amount of gas and the pressure in the gas reservoir 315 reaches a predetermined pressure, the valve 314 is closed and the valve 313 is opened, whereby the high-pressure gas filled in the gas reservoir 315 is obtained. Can be supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipe 310 and the nozzle 410 at once (in a short time). At this time, an inert gas as a carrier gas (dilution gas, diffusion gas) whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 512 is supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipe 310 and the nozzle 410 by opening the valve 513. can do. Further, by closing the valve 314 and opening the valve 612, the gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 312 is bypassed without being supplied into the processing chamber 201, and is exhausted to the exhaust pipe 231 through the vent gas pipe 610. Can do. Further, by closing the valve 313 and opening the valve 513, an inert gas as a purge gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 512 is supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipe 310 and the nozzle 410, and the processing chamber The inside of 201 can be purged.

ガス供給管310からは、所定元素を含む原料ガスとして、例えば、シリコン(Si)を含む原料ガスが、マスフローコントローラ312、バルブ314、ガス溜り315、バルブ313およびノズル410を介して処理室201内に供給される。   From the gas supply pipe 310, as a source gas containing a predetermined element, for example, a source gas containing silicon (Si) is passed through the mass flow controller 312, the valve 314, the gas reservoir 315, the valve 313, and the nozzle 410 into the processing chamber 201. To be supplied.

Siを含む原料ガスとしては、例えば、テトラキスジメチルアミノシラン(Si[N(CH、略称:4DMAS)、トリスジメチルアミノシラン(Si[N(CHH、略称:3DMAS)、ビスジエチルアミノシラン(Si[N(C、略称:2DEAS)、トリスジメチルアミノシラン(Si[N(CHH、略称:TDMAS)、ビスターシャルブチルアミノシラン(Si[NH(C)]、略称:BTBAS)、ビスジエチルアミノシラン(Si[N(C、略称:BDEAS)、ビスジエチルメチルアミノシラン(Si[N(CH、略称:BDEMAS)等のアミノシラン系原料を気化させたガス用いることができる。なお、アミノシラン系原料とは、アミノ基を有するシラン系原料(メチル基やエチル基をも含有するシラン系原料でもある)のことであり、少なくともシリコン(Si)、炭素(C)および窒素(N)を含む原料のことである。 As a source gas containing Si, for example, tetrakisdimethylaminosilane (Si [N (CH 3 ) 2 ] 4 , abbreviation: 4DMAS), trisdimethylaminosilane (Si [N (CH 3 ) 2 ] 3 H, abbreviation: 3DMAS) , Bisdiethylaminosilane (Si [N (C 2 H 5 ) 2 ] 2 H 2 , abbreviation: 2DEAS), trisdimethylaminosilane (Si [N (CH 3 ) 2 ] 3 H, abbreviation: TDMAS), binary butylaminosilane (Si [NH (C 4 H 9 )] 2 H 2 , abbreviation: BTBAS), bisdiethylaminosilane (Si [N (C 2 H 5 ) 2 ] 2 H 2 , abbreviation: BDEAS), bisdiethylmethylaminosilane (Si [N (CH 3) 2] 2 H 2, abbreviation: BDEMAS) for aminosilane-based precursor was vaporized gas, such as Rukoto can. The aminosilane-based raw material is a silane-based raw material having an amino group (also a silane-based raw material containing both a methyl group and an ethyl group), and at least silicon (Si), carbon (C), and nitrogen (N ).

また、Siを含む原料ガスとしては、例えば、ジクロロシラン(SiHCl、略称:DCS)、モノクロロシラン(SiHCl、略称:MCS)、ヘキサクロロジシラン(SiCl、略称:HCDS)、テトラクロロシラン、すなわちシリコンテトラクロライド(SiCl、略称:STC)、トリクロロシラン(SiHCl、略称:TCS)等のクロロシラン系原料を気化させたガスを用いることもできる。なお、クロロシラン系原料とは、ハロゲン基としてのクロロ基を有するシラン系原料のことであり、少なくともシリコン(Si)及び塩素(Cl)を含む原料のことである。 Examples of source gas containing Si include dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 , abbreviation: DCS), monochlorosilane (SiH 3 Cl, abbreviation: MCS), hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 , abbreviation: HCDS), A gas obtained by vaporizing a chlorosilane-based material such as tetrachlorosilane, that is, silicon tetrachloride (SiCl 4 , abbreviation: STC), trichlorosilane (SiHCl 3 , abbreviation: TCS), or the like can also be used. The chlorosilane-based raw material is a silane-based raw material having a chloro group as a halogen group, and is a raw material containing at least silicon (Si) and chlorine (Cl).

また、Siを含む原料ガスとしては、例えば、テトラフルオロシランすなわちシリコンテトラフルオライド(SiF)ガス、ヘキサフルオロジシラン(Si)ガス等のフルオロシラン系原料を気化させたガスを用いることもできる。ここで、フルオロシラン系原料とは、ハロゲン基としてのフルオロ基を有するシラン系原料のことであり、少なくともシリコン(Si)元素及びフッ素(F)元素を含む原料のことである。 Further, as the source gas containing Si, for example, a gas obtained by vaporizing a fluorosilane-based source such as tetrafluorosilane, that is, silicon tetrafluoride (SiF 4 ) gas, hexafluorodisilane (Si 2 F 6 ) gas, or the like is used. You can also. Here, the fluorosilane-based material is a silane-based material having a fluoro group as a halogen group, and is a material containing at least a silicon (Si) element and a fluorine (F) element.

また、Siを含む原料ガスとしては、例えば、トリシラン(Si、略称:TS)、ジシラン(Si、略称:DS)、モノシラン(SiH、略称:MS)等の無機原料を気化させたガスを用いることもできる。 As the source gas containing Si, for example, an inorganic source such as trisilane (Si 3 H 8 , abbreviation: TS), disilane (Si 2 H 6 , abbreviation: DS), monosilane (SiH 4 , abbreviation: MS), or the like is used. Vaporized gas can also be used.

なお、例えばBTBASやDCSのように常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、原料ガス(BTBASガス、DCSガス)として供給することとなる。   For example, when using a liquid material that is in a liquid state at normal temperature and pressure, such as BTBAS and DCS, the liquid material is vaporized by a vaporization system such as a vaporizer or a bubbler and used as a raw material gas (BTBAS gas, DCS gas). Will be supplied.

不活性ガス供給管510からは、例えば窒素(N)ガスや、Ar、He、Ne、Xe等の希ガスが、それぞれマスフローコントローラ512、バルブ513、ガス供給管310、ノズル410を介して処理室201内に供給される。 For example, nitrogen (N 2 ) gas or rare gas such as Ar, He, Ne, and Xe is processed from the inert gas supply pipe 510 through the mass flow controller 512, the valve 513, the gas supply pipe 310, and the nozzle 410, respectively. It is supplied into the chamber 201.

主に、ガス供給管310、マスフローコントローラ312、バルブ314、ガス溜り315、バルブ313およびノズル410により、原料ガス供給系301が構成されている。なお、ベントガス管610およびバルブ612を原料ガス供給系301に含めて考えてもよい。また、主に、不活性ガス供給管510、マスフローコントローラ512およびバルブ513により、第1不活性ガス供給系(キャリア及びパージガス供給系)501が構成されている。なお、ガス供給管310およびノズル410を第1不活性ガス供給系501に含めて考えてもよい。   A source gas supply system 301 is mainly configured by the gas supply pipe 310, the mass flow controller 312, the valve 314, the gas reservoir 315, the valve 313, and the nozzle 410. The vent gas pipe 610 and the valve 612 may be included in the source gas supply system 301. Further, a first inert gas supply system (carrier and purge gas supply system) 501 is mainly configured by the inert gas supply pipe 510, the mass flow controller 512, and the valve 513. Note that the gas supply pipe 310 and the nozzle 410 may be included in the first inert gas supply system 501.

(窒化ガス供給系)
ガス供給管320には、上流側から順に、流量制御装置(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)322および開閉弁であるバルブ323が設けられている。ガス供給管320のマスフローコントローラ322とバルブ323との間には、ガスをバイパスして排気するベントガス管620の上流端が接続されている。ベントガス管620の下流端は、後述する排気管231のAPCバルブ243の下流側に接続されている。ベントガス管620にはバルブ622が設けられている。ガス供給管320のバルブ323の下流側には、キャリアガスやパージガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給管520の下流端が接続されている。不活性ガス供給管520には、上流側から順に、マスフローコントローラ522およびバルブ523が設けられている。
(Nitriding gas supply system)
The gas supply pipe 320 is provided with a mass flow controller (MFC) 322 that is a flow rate control device (flow rate control unit) and a valve 323 that is an on-off valve in order from the upstream side. An upstream end of a vent gas pipe 620 that bypasses and exhausts gas is connected between the mass flow controller 322 of the gas supply pipe 320 and the valve 323. The downstream end of the vent gas pipe 620 is connected to the downstream side of the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 described later. The vent gas pipe 620 is provided with a valve 622. A downstream end of an inert gas supply pipe 520 that supplies an inert gas as a carrier gas or a purge gas is connected to the downstream side of the valve 323 of the gas supply pipe 320. The inert gas supply pipe 520 is provided with a mass flow controller 522 and a valve 523 in order from the upstream side.

ガス供給管320の下流端は、ノズル420の上流端に接続されている。ノズル420は、ガス分散空間(放電室、放電空間)であるバッファ室423内に設けられている。バッファ室423内には、さらに後述する電極保護管451,452が設けられている。バッファ室423内には、ノズル420、電極保護管451および電極保護管452が反応管203の内壁に沿うようにこの順序に配置されている。   The downstream end of the gas supply pipe 320 is connected to the upstream end of the nozzle 420. The nozzle 420 is provided in a buffer chamber 423 which is a gas dispersion space (discharge chamber, discharge space). In the buffer chamber 423, electrode protection tubes 451 and 452 described later are further provided. In the buffer chamber 423, the nozzle 420, the electrode protection tube 451, and the electrode protection tube 452 are arranged in this order so as to follow the inner wall of the reaction tube 203.

バッファ室423は、反応管203の内壁とバッファ室壁424とにより形成されている。バッファ室壁424は、反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状の空間に、反応管203内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ200の積載方向に沿って設けられている。バッファ室壁424のウエハ200と隣接する壁には、ガスを供給するガス供給孔425が設けられている。ガス供給孔425は、電極保護管451と電極保護管452との間に設けられている。ガス供給孔425は、反応管203の中心を向くように開口している。ガス供給孔425は、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、さらに同じピッチで設けられている。   The buffer chamber 423 is formed by the inner wall of the reaction tube 203 and the buffer chamber wall 424. The buffer chamber wall 424 is provided in an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafer 200 in a portion extending from the lower part to the upper part of the inner wall of the reaction tube 203 along the loading direction of the wafer 200. A gas supply hole 425 for supplying a gas is provided in a wall of the buffer chamber wall 424 adjacent to the wafer 200. The gas supply hole 425 is provided between the electrode protection tube 451 and the electrode protection tube 452. The gas supply hole 425 is opened so as to face the center of the reaction tube 203. A plurality of gas supply holes 425 are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203, each having the same opening area, and further provided at the same pitch.

ノズル420は、バッファ室423の一端側に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル420は、L字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル420の側面にはガスを供給するガス供給孔421が設けられている。ガス供給孔421はバッファ室423の中心を向くように開口している。ガス供給孔421は、バッファ室423のガス供給孔425と同様に、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。複数のガス供給孔421のそれぞれの開口面積は、バッファ室423内とノズル420内の差圧が小さい場合には、上流側(下部)から下流側(上部)まで、同一の開口面積で同一のピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって、順次開口面積を大きくするか、ピッチを小さくするとよい。   The nozzle 420 is provided on one end side of the buffer chamber 423 so as to rise upward in the stacking direction of the wafer 200 along the lower portion of the inner wall of the reaction tube 203. The nozzle 420 is configured as an L-shaped long nozzle. A gas supply hole 421 for supplying gas is provided on the side surface of the nozzle 420. The gas supply hole 421 opens so as to face the center of the buffer chamber 423. A plurality of gas supply holes 421 are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203, similarly to the gas supply holes 425 of the buffer chamber 423. Each of the gas supply holes 421 has the same opening area with the same opening area from the upstream side (lower part) to the downstream side (upper part) when the differential pressure in the buffer chamber 423 and the nozzle 420 is small. The pitch may be set, but when the differential pressure is large, the opening area may be sequentially increased from the upstream side toward the downstream side, or the pitch may be decreased.

本実施形態においては、ノズル420のガス供給孔421のそれぞれの開口面積や開口ピッチを、上流側から下流側にかけて上述のように調節することで、まず、ガス供給孔421のそれぞれから、流速の差はあるもの、流量がほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてガス供給孔421のそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室423内に導入し、バッファ室423内においてガスの流速差の均一化を行うこととしている。すなわち、ノズル420のガス供給孔421のそれぞれよりバッファ室423内に噴出したガスはバッファ室423内で各ガスの粒子速度が緩和された後、バッファ室423のガス供給孔425より処理室201内に噴出する。これにより、ノズル420のガス供給孔421のそれぞれよりバッファ室423内に噴出したガスは、バッファ室423のガス供給孔425のそれぞれより処理室201内に噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとなる。   In this embodiment, by adjusting the opening area and the opening pitch of each of the gas supply holes 421 of the nozzle 420 from the upstream side to the downstream side as described above, first, the flow rate of each gas supply hole 421 is adjusted from each of the gas supply holes 421. Although there is a difference, the gas with the same flow rate is ejected. The gas ejected from each of the gas supply holes 421 is once introduced into the buffer chamber 423, and the difference in gas flow velocity is made uniform in the buffer chamber 423. That is, the gas ejected into the buffer chamber 423 from each of the gas supply holes 421 of the nozzle 420 is reduced in the particle velocity of each gas in the buffer chamber 423 and then into the processing chamber 201 from the gas supply hole 425 of the buffer chamber 423. To erupt. Thus, when the gas ejected into the buffer chamber 423 from each of the gas supply holes 421 of the nozzle 420 is ejected into the processing chamber 201 from each of the gas supply holes 425 of the buffer chamber 423, a uniform flow rate and flow velocity are obtained. It becomes gas which has.

バルブ323を開くことにより、マスフローコントローラ322で流量調整されたガスを、ガス供給管320、ノズル420およびバッファ室423を介して処理室201内に供給することができる。このとき、バルブ523を開くことにより、マスフローコントローラ522で流量調整されたキャリアガス(希釈ガス、拡散ガス)としての不活性ガスを、ガス供給管320、ノズル420およびバッファ室423を介して処理室201内に供給することができる。また、バルブ323を閉じ、バルブ622を開くことにより、マスフローコントローラ322で流量調整されたガスを、処理室201内に供給することなくバイパスし、ベントガス管620を介して排気管231へ排気することができる。また、バルブ323を閉じ、バルブ523を開くことにより、マスフローコントローラ522で流量調整されたパージガスとしての不活性ガスを、ガス供給管320、ノズル420およびバッファ室423を介して処理室201内に供給し、処理室201内をパージすることができる。   By opening the valve 323, the gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 322 can be supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipe 320, the nozzle 420 and the buffer chamber 423. At this time, by opening the valve 523, the inert gas as the carrier gas (dilution gas, diffusion gas) whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 522 is passed through the gas supply pipe 320, the nozzle 420 and the buffer chamber 423. 201 can be supplied. Further, by closing the valve 323 and opening the valve 622, the gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 322 is bypassed without being supplied into the processing chamber 201, and is exhausted to the exhaust pipe 231 through the vent gas pipe 620. Can do. Further, by closing the valve 323 and opening the valve 523, an inert gas as a purge gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 522 is supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipe 320, the nozzle 420 and the buffer chamber 423. Then, the inside of the processing chamber 201 can be purged.

ガス供給管320からは、窒化ガス(窒化剤)として、窒素(N)元素を含有するガスが、マスフローコントローラ322、バルブ323、ノズル420およびバッファ室423を介して処理室201内に供給される。窒化ガスとしては、例えばアンモニア(NH)ガス、ジアジン(N)ガス、ヒドラジン(N)ガス、Nガス、これらの化合物を含むガスを用いることができる。 From the gas supply pipe 320, a gas containing nitrogen (N) element as a nitriding gas (nitriding agent) is supplied into the processing chamber 201 through the mass flow controller 322, the valve 323, the nozzle 420 and the buffer chamber 423. . As the nitriding gas, for example, ammonia (NH 3 ) gas, diazine (N 2 H 2 ) gas, hydrazine (N 2 H 4 ) gas, N 3 H 8 gas, or a gas containing these compounds can be used.

不活性ガス供給管520からは、例えば窒素(N)ガスやAr、He、Ne、Xe等の希ガスが、それぞれマスフローコントローラ522、バルブ523、ガス供給管320、ノズル420、バッファ室423を介して処理室201内に供給される。 From the inert gas supply pipe 520, for example, nitrogen (N 2 ) gas or a rare gas such as Ar, He, Ne, or Xe passes through the mass flow controller 522, the valve 523, the gas supply pipe 320, the nozzle 420, and the buffer chamber 423. Is supplied into the processing chamber 201.

主に、ガス供給管320、マスフローコントローラ322、バルブ323、ノズル420およびバッファ室423により窒化ガス供給系302が構成されている。なお、ベントガス管620およびバルブ622を窒化ガス供給系302に含めて考えてもよい。また、主に、不活性ガス供給管520、マスフローコントローラ522およびバルブ523により、第2不活性ガス供給系(キャリア及びパージガス供給系)502が構成されている。なお、ガス供給管320、ノズル420およびバッファ室423を第2不活性ガス供給系502に含めて考えてもよい。   A nitriding gas supply system 302 is mainly configured by the gas supply pipe 320, the mass flow controller 322, the valve 323, the nozzle 420 and the buffer chamber 423. The vent gas pipe 620 and the valve 622 may be included in the nitriding gas supply system 302. In addition, a second inert gas supply system (carrier and purge gas supply system) 502 is mainly configured by the inert gas supply pipe 520, the mass flow controller 522, and the valve 523. The gas supply pipe 320, the nozzle 420, and the buffer chamber 423 may be included in the second inert gas supply system 502.

(酸化ガス供給系)
ガス供給管330には、上流側から順に、流量制御装置(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)332および開閉弁であるバルブ333が設けられている。ガス供給管330のマスフローコントローラ332とバルブ333との間には、ガスをバイパスして排気するベントガス管630の上流端が接続されている。ベントガス管630の下流端は、後述する排気管231のAPCバルブ243の下流側に接続されている。ベントガス管630にはバルブ632が設けられている。ガス供給管330のバルブ333の下流側には、キャリアガスやパージガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給管530の下流端が接続されている。不活性ガス供給管530には、上流側から順に、マスフローコントローラ532およびバルブ533が設けられている。
(Oxidizing gas supply system)
The gas supply pipe 330 is provided with a mass flow controller (MFC) 332 that is a flow rate control device (flow rate control unit) and a valve 333 that is an on-off valve in order from the upstream side. An upstream end of a vent gas pipe 630 that bypasses and exhausts gas is connected between the mass flow controller 332 and the valve 333 of the gas supply pipe 330. The downstream end of the vent gas pipe 630 is connected to the downstream side of the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 described later. The vent gas pipe 630 is provided with a valve 632. A downstream end of an inert gas supply pipe 530 that supplies an inert gas as a carrier gas or a purge gas is connected to the downstream side of the valve 333 of the gas supply pipe 330. The inert gas supply pipe 530 is provided with a mass flow controller 532 and a valve 533 in order from the upstream side.

ガス供給管330の下流端は、ノズル430の上流端に接続されている。ノズル430は、ガス分散空間(放電室、放電空間)であるバッファ室433内に設けられている。バッファ室433内には、さらに後述する電極保護管461,462が設けられている。バッファ室433内には、ノズル430、電極保護管461および電極保護管462が反応管203の内壁に沿うようにこの順序に配置されている。   The downstream end of the gas supply pipe 330 is connected to the upstream end of the nozzle 430. The nozzle 430 is provided in a buffer chamber 433 that is a gas dispersion space (discharge chamber, discharge space). In the buffer chamber 433, electrode protection tubes 461 and 462, which will be described later, are further provided. In the buffer chamber 433, the nozzle 430, the electrode protection tube 461, and the electrode protection tube 462 are arranged in this order so as to follow the inner wall of the reaction tube 203.

バッファ室433は、反応管203の内壁とバッファ室壁434とにより形成されている。バッファ室壁434は、反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状の空間に、反応管203内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ200の積載方向に沿って設けられている。バッファ室壁434のウエハ200と隣接する壁には、ガスを供給するガス供給孔435が設けられている。ガス供給孔435は、電極保護管461と電極保護管462との間に設けられている。ガス供給孔435は、反応管203の中心を向くように開口している。ガス供給孔435は、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、さらに同じピッチで設けられている。   The buffer chamber 433 is formed by the inner wall of the reaction tube 203 and the buffer chamber wall 434. The buffer chamber wall 434 is provided in an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafer 200 in a portion extending from the lower part to the upper part of the inner wall of the reaction tube 203 along the loading direction of the wafer 200. A gas supply hole 435 for supplying a gas is provided on the wall of the buffer chamber wall 434 adjacent to the wafer 200. The gas supply hole 435 is provided between the electrode protection tube 461 and the electrode protection tube 462. The gas supply hole 435 is opened to face the center of the reaction tube 203. A plurality of gas supply holes 435 are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203, each having the same opening area, and further provided at the same pitch.

ノズル430は、バッファ室433の一端側に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル430は、L字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル430の側面にはガスを供給するガス供給孔431が設けられている。ガス供給孔431はバッファ室433の中心を向くように開口している。ガス供給孔431は、バッファ室433のガス供給孔435と同様に、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。複数のガス供給孔431のそれぞれの開口面積は、バッファ室433内とノズル430内の差圧が小さい場合には、上流側(下部)から下流側(上部)まで、同一の開口面積で同一のピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって、順次開口面積を大きくするか、ピッチを小さくするとよい。   The nozzle 430 is provided on one end side of the buffer chamber 433 so as to rise upward in the stacking direction of the wafer 200 along the upper portion from the lower portion of the inner wall of the reaction tube 203. The nozzle 430 is configured as an L-shaped long nozzle. A gas supply hole 431 for supplying a gas is provided on a side surface of the nozzle 430. The gas supply hole 431 is opened to face the center of the buffer chamber 433. Similar to the gas supply hole 435 of the buffer chamber 433, a plurality of gas supply holes 431 are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203. Each of the gas supply holes 431 has the same opening area from the upstream side (lower part) to the downstream side (upper part) with the same opening area when the differential pressure between the buffer chamber 433 and the nozzle 430 is small. The pitch may be set, but when the differential pressure is large, the opening area may be sequentially increased from the upstream side toward the downstream side, or the pitch may be decreased.

本実施形態においては、ノズル430のガス供給孔431のそれぞれの開口面積や開口ピッチを、上流側から下流側にかけて上述のように調節することで、まず、ガス供給孔431のそれぞれから、流速の差はあるもの、流量がほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてガス供給孔431のそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室433内に導入し、バッファ室433内においてガスの流速差の均一化を行うこととしている。すなわち、ノズル430のガス供給孔431のそれぞれよりバッファ室433内に噴出したガスはバッファ室433内で各ガスの粒子速度が緩和された後、バッファ室433のガス供給孔435より処理室201内に噴出する。これにより、ノズル430のガス供給孔431のそれぞれよりバッファ室433内に噴出したガスは、バッファ室433のガス供給孔435のそれぞれより処理室201内に噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとなる。   In the present embodiment, by adjusting the opening area and the opening pitch of each of the gas supply holes 431 of the nozzle 430 from the upstream side to the downstream side as described above, first, the flow rate from each of the gas supply holes 431 is adjusted. Although there is a difference, the gas with the same flow rate is ejected. The gas ejected from each of the gas supply holes 431 is once introduced into the buffer chamber 433, and the difference in gas flow velocity is made uniform in the buffer chamber 433. That is, the gas ejected into the buffer chamber 433 from each of the gas supply holes 431 of the nozzle 430 is reduced in the particle velocity of each gas in the buffer chamber 433, and then the gas supply holes 435 in the buffer chamber 433 enter the processing chamber 201. To erupt. As a result, when the gas ejected into the buffer chamber 433 from each of the gas supply holes 431 of the nozzle 430 is ejected into the processing chamber 201 from each of the gas supply holes 435 of the buffer chamber 433, a uniform flow rate and flow rate are obtained. It becomes gas which has.

バルブ333を開くことにより、マスフローコントローラ332で流量調整されたガスを、ガス供給管330、ノズル430およびバッファ室433を介して処理室201内に供給することができる。このとき、バルブ533を開くことにより、マスフローコントローラ532で流量調整されたキャリアガス(希釈ガス、拡散ガス)としての不活性ガスを、ガス供給管330、ノズル430およびバッファ室433を介して処理室201内に供給することができる。また、バルブ333を閉じ、バルブ632を開くことにより、マスフローコントローラ332で流量調整されたガスを、処理室201内に供給することなくバイパスし、ベントガス管630を介して排気管231へ排気することができる。また、バルブ333を閉じ、バルブ533を開くことにより、マスフローコントローラ532で流量調整されたパージガスとしての不活性ガスを、ガス供給管330、ノズル430およびバッファ室433を介して処理室201内に供給し、処理室201内をパージすることができる。   By opening the valve 333, the gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 332 can be supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipe 330, the nozzle 430, and the buffer chamber 433. At this time, by opening the valve 533, the inert gas as the carrier gas (dilution gas, diffusion gas) whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 532 is passed through the gas supply pipe 330, the nozzle 430 and the buffer chamber 433. 201 can be supplied. Further, by closing the valve 333 and opening the valve 632, the gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 332 is bypassed without being supplied into the processing chamber 201, and is exhausted to the exhaust pipe 231 through the vent gas pipe 630. Can do. Further, by closing the valve 333 and opening the valve 533, the inert gas as the purge gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 532 is supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipe 330, the nozzle 430 and the buffer chamber 433. Then, the inside of the processing chamber 201 can be purged.

ガス供給管330からは、酸化ガス(酸化剤)として、酸素(O)元素を含有するガスが、マスフローコントローラ332、バルブ333、ノズル430およびバッファ室433を介して処理室201内に供給される。酸化ガスとしては、例えば酸素(O)ガス、酸素ガスと水素ガスとの混合ガス(O+H)、二酸化窒素(NO)ガス、一酸化窒素(NO)ガス、オゾン(O)ガス、水蒸気(HO)、過酸化水素(H)ガス等を用いることができる。 From the gas supply pipe 330, a gas containing oxygen (O) element as an oxidizing gas (oxidant) is supplied into the processing chamber 201 through the mass flow controller 332, the valve 333, the nozzle 430 and the buffer chamber 433. . Examples of the oxidizing gas include oxygen (O 2 ) gas, mixed gas of oxygen gas and hydrogen gas (O 2 + H 2 ), nitrogen dioxide (N 2 O) gas, nitrogen monoxide (NO) gas, ozone (O 3). ) Gas, water vapor (H 2 O), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) gas, or the like can be used.

不活性ガス供給管530からは、例えば窒素(N)ガスやAr、He、Ne、Xe等の希ガスが、それぞれマスフローコントローラ532、バルブ533、ガス供給管330、ノズル430、バッファ室433を介して処理室201内に供給される。 From the inert gas supply pipe 530, for example, nitrogen (N 2 ) gas or a rare gas such as Ar, He, Ne, or Xe passes through the mass flow controller 532, the valve 533, the gas supply pipe 330, the nozzle 430, and the buffer chamber 433. Is supplied into the processing chamber 201.

主に、ガス供給管330、マスフローコントローラ332、バルブ333、ノズル430およびバッファ室433により酸化ガス供給系303が構成されている。なお、ベントガス管630およびバルブ632を酸化ガス供給系303に含めて考えてもよい。また、主に、不活性ガス供給管530、マスフローコントローラ532およびバルブ533により、第3不活性ガス供給系(キャリア及びパージガス供給系)503が構成されている。なお、ガス供給管330、ノズル430およびバッファ室433を第3不活性ガス供給系503に含めて考えてもよい。   An oxidizing gas supply system 303 is mainly configured by the gas supply pipe 330, the mass flow controller 332, the valve 333, the nozzle 430, and the buffer chamber 433. The vent gas pipe 630 and the valve 632 may be included in the oxidizing gas supply system 303. In addition, a third inert gas supply system (carrier and purge gas supply system) 503 is mainly configured by the inert gas supply pipe 530, the mass flow controller 532, and the valve 533. The gas supply pipe 330, the nozzle 430, and the buffer chamber 433 may be included in the third inert gas supply system 503.

(第1及び第2のプラズマ源)
バッファ室423内には、図2に示すように、細長い構造を有する棒状電極471および棒状電極472が、反応管203の下部より上部にわたりウエハ200の積層方向に沿って配設されている。棒状電極471および棒状電極472は、それぞれ、ノズル420と平行に設けられている。棒状電極471および棒状電極472は、それぞれ、上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管451,452により覆われることで保護されている。棒状電極471は、整合器271を介して高周波(RF:Radio Frequency)電源270に接続され、棒状電極472は基準電位であるアース272に接続されている。整合器271を介して高周波電源270から棒状電極471および棒状電極472間に高周波電力を印加することで、棒状電極471および棒状電極472間のプラズマ生成領域にプラズマが生成される。主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、バッファ室423により第1のプラズマ発生構造429が構成される。また、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451および電極保護管452により、プラズマ発生器(プラズマ発生部)としての第1のプラズマ源が構成される。なお、整合器271、高周波電源270を第1のプラズマ源に含めて考えてもよい。第1のプラズマ源は、ガスをプラズマで活性化させる活性化機構として機能する。バッファ室423はプラズマ発生室として機能する。
(First and second plasma sources)
In the buffer chamber 423, as shown in FIG. 2, rod-like electrodes 471 and rod-like electrodes 472 having an elongated structure are arranged along the stacking direction of the wafers 200 from the lower part to the upper part of the reaction tube 203. The rod-shaped electrode 471 and the rod-shaped electrode 472 are each provided in parallel with the nozzle 420. The rod-shaped electrode 471 and the rod-shaped electrode 472 are protected by being covered with electrode protection tubes 451 and 452 which are protection tubes that protect the electrode from the upper part to the lower part, respectively. The rod-shaped electrode 471 is connected to a radio frequency (RF) power source 270 via a matching unit 271, and the rod-shaped electrode 472 is connected to a ground 272 that is a reference potential. By applying high-frequency power between the rod-shaped electrode 471 and the rod-shaped electrode 472 from the high-frequency power source 270 via the matching device 271, plasma is generated in the plasma generation region between the rod-shaped electrode 471 and the rod-shaped electrode 472. The first plasma generation structure 429 is mainly configured by the rod-shaped electrode 471, the rod-shaped electrode 472, the electrode protection tube 451, the electrode protection tube 452, and the buffer chamber 423. The rod-shaped electrode 471, the rod-shaped electrode 472, the electrode protection tube 451, and the electrode protection tube 452 mainly constitute a first plasma source as a plasma generator (plasma generator). Note that the matching device 271 and the high-frequency power source 270 may be included in the first plasma source. The first plasma source functions as an activation mechanism that activates gas with plasma. The buffer chamber 423 functions as a plasma generation chamber.

バッファ室433内には、バッファ室423内と同様に、細長い構造を有する棒状電極481および棒状電極482が、反応管203の下部より上部にわたりウエハ200の積層方向に沿って配設されている。棒状電極481および棒状電極482は、それぞれ、ノズル430と平行に設けられている。棒状電極481および棒状電極482は、それぞれ、上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管461,462により覆われることで保護されている。棒状電極481は、整合器271を介して高周波電源270に接続され、棒状電極482は基準電位であるアース272に接続されている。整合器271を介して高周波電源270から棒状電極481および棒状電極482間に高周波電力を印加することで、棒状電極481および棒状電極482間のプラズマ生成領域にプラズマが生成される。主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462およびバッファ室433により第2のプラズマ発生構造439が構成される。また、主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462により、プラズマ発生器(プラズマ発生部)としての第2のプラズマ源が構成される。なお、整合器271、高周波電源270を第2のプラズマ源に含めて考えてもよい。第2のプラズマ源は、ガスをプラズマで活性化させる活性化機構として機能する。バッファ室433はプラズマ発生室として機能する。   In the buffer chamber 433, as in the buffer chamber 423, rod-like electrodes 481 and rod-like electrodes 482 having an elongated structure are disposed along the stacking direction of the wafers 200 from the lower part to the upper part of the reaction tube 203. Each of the rod-shaped electrode 481 and the rod-shaped electrode 482 is provided in parallel with the nozzle 430. The rod-shaped electrode 481 and the rod-shaped electrode 482 are protected by being covered with electrode protection tubes 461 and 462 that are protection tubes that protect the electrode from the upper part to the lower part, respectively. The rod-shaped electrode 481 is connected to the high-frequency power source 270 via the matching unit 271, and the rod-shaped electrode 482 is connected to the ground 272 that is a reference potential. By applying high-frequency power between the rod-shaped electrode 481 and the rod-shaped electrode 482 from the high-frequency power source 270 via the matching device 271, plasma is generated in the plasma generation region between the rod-shaped electrode 481 and the rod-shaped electrode 482. The second plasma generation structure 439 is mainly configured by the rod-shaped electrode 481, the rod-shaped electrode 482, the electrode protection tube 461, the electrode protection tube 462, and the buffer chamber 433. The rod-shaped electrode 481, the rod-shaped electrode 482, the electrode protective tube 461, and the electrode protective tube 462 mainly constitute a second plasma source as a plasma generator (plasma generating unit). Note that the matching device 271 and the high-frequency power source 270 may be included in the second plasma source. The second plasma source functions as an activation mechanism that activates the gas with plasma. The buffer chamber 433 functions as a plasma generation chamber.

電極保護管451,452,461,462は、ボート支持台218の下部付近の高さの位置で、反応管203に設けた貫通孔(図示せず)を介して、バッファ室423,433内にそれぞれ挿入されている。電極保護管451,452,461,462は、棒状電極471,472,481,482をバッファ室423,433の雰囲気とそれぞれ隔離した状態でバッファ室423,433内に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管451,452,461,462の内部が外気(大気)の酸素濃度と同程度であると、電極保護管451,452,461,462内に挿入された棒状電極471,472,481,482は、ヒータ207による熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管451,452,461,462の内部を窒素ガスなどの不活性ガスで充填しておくか、電極保護管451,452,461,462の内部を不活性ガスパージ機構を用いて窒素ガスなどの不活性ガスでパージすることで、電極保護管451,452,461,462の内部の酸素濃度を低減させ、棒状電極471,472,481,482の酸化を防止することができるように構成されている。   The electrode protection tubes 451, 452, 461, and 462 are placed in the buffer chambers 423 and 433 through a through hole (not shown) provided in the reaction tube 203 at a height near the lower portion of the boat support 218. Each is inserted. The electrode protection tubes 451, 452, 461, and 462 are structured such that the rod-shaped electrodes 471, 472, 481, 482 can be inserted into the buffer chambers 423, 433 while being isolated from the atmosphere of the buffer chambers 423, 433, respectively. Here, if the insides of the electrode protection tubes 451, 452, 461, and 462 are substantially the same as the oxygen concentration in the outside air (atmosphere), the rod-shaped electrodes 471 and 472 inserted into the electrode protection tubes 451, 452, 461, and 462, respectively. , 481, 482 are oxidized by heat from the heater 207. Therefore, the inside of the electrode protection tubes 451, 452, 461, 462 is filled with an inert gas such as nitrogen gas, or the inside of the electrode protection tubes 451, 452, 461, 462 is nitrogenated using an inert gas purge mechanism. By purging with an inert gas such as a gas, the oxygen concentration inside the electrode protection tubes 451, 452, 461, and 462 can be reduced, and oxidation of the rod-shaped electrodes 471, 472, 481, and 482 can be prevented. It is configured.

なお、本実施形態により発生したプラズマをリモートプラズマと呼ぶ。リモートプラズマとは、電極間で生成したプラズマをガスの流れ等により被処理物表面に輸送してプラズマ処理を行うものである。本実施形態では、バッファ室423内に2本の棒状電極471および472が収容され、バッファ室433内に2本の棒状電極481および482が収容されているため、ウエハ200にダメージを与えるイオンがバッファ室423,433の外の処理室201内に漏れにくい構造となっている。また、2本の棒状電極471および472を取り囲むように(つまり、2本の棒状電極471および472がそれぞれ収容される電極保護管451および452を取り囲むように)電場が発生し、プラズマが生成され、2本の棒状電極481および482を取り囲むように(つまり、2本の棒状電極481および482がそれぞれ収容される電極保護管461および462を取り囲むように)電場が発生し、プラズマが生成される。プラズマに含まれる活性種は、バッファ室423のガス供給孔425およびバッファ室433のガス供給孔435を介してウエハ200の外周からウエハ200の中心方向に供給される。また、本実施形態のようにウエハ200を複数枚、主面を水平面に平行にしてスタック状に積み上げる縦型のバッチ装置であれば、反応管203の内壁面、つまり処理すべきウエハ200に近い位置にバッファ室423,433が配置されている結果、発生した活性種が失活せずにウエハ200の表面に到達しやすいという効果がある。   The plasma generated by this embodiment is called remote plasma. Remote plasma is a plasma process in which plasma generated between electrodes is transported to the surface of an object by gas flow or the like. In this embodiment, since two rod-shaped electrodes 471 and 472 are accommodated in the buffer chamber 423 and the two rod-shaped electrodes 481 and 482 are accommodated in the buffer chamber 433, ions that cause damage to the wafer 200 are present. This structure is difficult to leak into the processing chamber 201 outside the buffer chambers 423 and 433. Further, an electric field is generated so as to surround the two rod-shaped electrodes 471 and 472 (that is, so as to surround the electrode protection tubes 451 and 452 in which the two rod-shaped electrodes 471 and 472 are respectively accommodated), and plasma is generated. An electric field is generated so as to surround the two rod-shaped electrodes 481 and 482 (that is, so as to surround the electrode protection tubes 461 and 462 in which the two rod-shaped electrodes 481 and 482 are accommodated, respectively), and plasma is generated. . The active species contained in the plasma is supplied from the outer periphery of the wafer 200 toward the center of the wafer 200 through the gas supply hole 425 of the buffer chamber 423 and the gas supply hole 435 of the buffer chamber 433. Further, in the case of a vertical batch apparatus in which a plurality of wafers 200 are stacked in a stack shape with the main surface parallel to a horizontal plane as in the present embodiment, the inner wall surface of the reaction tube 203, that is, close to the wafer 200 to be processed. As a result of the buffer chambers 423 and 433 being arranged at the positions, there is an effect that the generated active species can easily reach the surface of the wafer 200 without being deactivated.

(排気系)
反応管203の下部には、排気口230が設けられている。排気口230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、上流側から順に、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、圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ243および真空排気装置としての真空ポンプ246が設けられている。真空ポンプ246の下流側の排気管231は、廃ガス処理装置(図示せず)等に接続されている。なお、APCバルブ243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バルブである。主に、排気管231、APCバルブ243、圧力センサ245により排気系が構成される。なお、真空ポンプ246を排気系に含めて考えてもよい。排気系は、真空ポンプ246を作動させつつ、圧力センサ245により検出された圧力情報に基づいてAPCバルブ243の弁の開度を調節することにより、処理室201内の圧力が所定の圧力(真空度)となるよう真空排気し得るように構成されている。
(Exhaust system)
An exhaust port 230 is provided below the reaction tube 203. An exhaust pipe 231 that exhausts the atmosphere in the processing chamber 201 is connected to the exhaust port 230. The exhaust pipe 231 includes, in order from the upstream side, a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detection unit) that detects the pressure in the processing chamber 201, and an APC (Auto Pressure Controller) as a pressure regulator (pressure adjustment unit). A valve 243 and a vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device are provided. The exhaust pipe 231 on the downstream side of the vacuum pump 246 is connected to a waste gas treatment device (not shown) or the like. Note that the APC valve 243 can open and close the vacuum pump 246 in a state where the vacuum pump 246 is operated to perform vacuum exhaust and stop the vacuum exhaust in the processing chamber 201, and further, a state where the vacuum pump 246 is operated. The valve is configured so that the pressure in the processing chamber 201 can be adjusted by adjusting the valve opening degree. An exhaust system is mainly configured by the exhaust pipe 231, the APC valve 243, and the pressure sensor 245. Note that the vacuum pump 246 may be included in the exhaust system. The exhaust system adjusts the opening degree of the APC valve 243 based on pressure information detected by the pressure sensor 245 while operating the vacuum pump 246, so that the pressure in the processing chamber 201 becomes a predetermined pressure (vacuum). It is configured so that it can be evacuated to a degree.

なお、排気口230は、ウエハ200を挟んで上述のノズル410のガス供給孔411と対向する位置(180度反対側)に設けられている。これにより、ガス供給孔411より供給されるガスが、処理室201内に搬入されたウエハ200の主面上を排気管231の方向に向かって横切るように流れ、ウエハ200の全面により効率的、かつ、より均一にガスが供給されるようになり、ウエハ200に対する処理の効率を向上させ、かつ、面内均一性を向上させることができるようになる。また、上述の第1のプラズマ発生構造429のガス供給孔425および第2のプラズマ発生構造439のガス供給孔435は、処理室201内に搬入されたウエハ200の中心(反応管203の中心)と排気口230とを結ぶ直線上に対し、互いに線対称の位置にそれぞれ設けられている。これにより、ガス供給孔425,435より供給されるガス(プラズマにより活性化されたガス)が、処理室201内に搬入されたウエハ200の全面に対してより均一に供給されるようになり、ウエハ200に対する処理の面内均一性をより向上させることができるようになる。また、ノズル410のガス供給孔411とバッファ室423のガス供給孔425との距離、ノズル410のガス供給孔411とバッファ室433のガス供給孔435との距離、バッファ室423のガス供給孔425とバッファ室433のガス供給孔435との距離は、互いに等しくなるように構成されている。このようにすれば、ウエハ200に対する処理の面内均一性をさらに向上させることができるようになる。   The exhaust port 230 is provided at a position (on the opposite side of 180 degrees) facing the gas supply hole 411 of the nozzle 410 with the wafer 200 interposed therebetween. Thereby, the gas supplied from the gas supply hole 411 flows so as to cross the main surface of the wafer 200 carried into the processing chamber 201 in the direction of the exhaust pipe 231, and more efficiently on the entire surface of the wafer 200. In addition, the gas is supplied more uniformly, so that the processing efficiency for the wafer 200 can be improved and the in-plane uniformity can be improved. Further, the gas supply hole 425 of the first plasma generation structure 429 and the gas supply hole 435 of the second plasma generation structure 439 described above are the center of the wafer 200 (the center of the reaction tube 203) loaded into the processing chamber 201. Are provided at positions symmetrical with each other with respect to a straight line connecting the exhaust port 230 and the exhaust port 230. As a result, the gas (gas activated by plasma) supplied from the gas supply holes 425 and 435 is more uniformly supplied to the entire surface of the wafer 200 carried into the processing chamber 201. In-plane uniformity of processing on the wafer 200 can be further improved. Further, the distance between the gas supply hole 411 of the nozzle 410 and the gas supply hole 425 of the buffer chamber 423, the distance between the gas supply hole 411 of the nozzle 410 and the gas supply hole 435 of the buffer chamber 433, and the gas supply hole 425 of the buffer chamber 423. And the gas supply hole 435 of the buffer chamber 433 are configured to be equal to each other. In this way, the in-plane uniformity of processing on the wafer 200 can be further improved.

(温度センサ)
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は、ノズル410,420,430と同様にL字型に構成されており、反応管203の内壁に沿って設けられている。温度センサ263により検出された温度情報に基づき、加熱用電源250からのヒータ207に対する供給電力を調整することで、処理室201内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。
(Temperature sensor)
A temperature sensor 263 as a temperature detector is installed in the reaction tube 203. The temperature sensor 263 is configured in an L shape like the nozzles 410, 420, and 430, and is provided along the inner wall of the reaction tube 203. Based on the temperature information detected by the temperature sensor 263, the supply power to the heater 207 from the heating power source 250 is adjusted so that the temperature in the processing chamber 201 has a desired temperature distribution.

(コントローラ)
図3に示すように、制御部(制御手段)であるコントローラ280は、CPU(Central Processing Unit)280a、RAM(Random Access Memory)280b、記憶装置280c、I/Oポート280dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM280b、記憶装置280c、I/Oポート280dは、内部バス280eを介して、CPU280a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280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。
(controller)
As shown in FIG. 3, the controller 280, which is a control unit (control means), is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 280a, a RAM (Random Access Memory) 280b, a storage device 280c, and an I / O port 280d. Has been. The RAM 280b, the storage device 280c, and the I / O port 280d are configured to exchange data with the CPU 280a via the internal bus 280e. For example, an input / output device 122 configured as a touch panel or the like is connected to the controller 280.

記憶装置280c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280c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など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。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ280に実行させ、所定の結果を得ることが出来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、この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。なお、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、プロセス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、その両方を含む場合がある。また、RAM280bは、CPU280a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 280c is configured by, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), or the like. In the storage device 280c, a control program that controls the operation of the substrate processing apparatus, a process recipe that describes the procedure and conditions of the substrate processing described later, and the like are stored in a readable manner. Note that the process recipe is a combination of the controller 280 so that predetermined procedures can be obtained by causing the controller 280 to execute each procedure in the substrate processing process described later, and functions as a program. Hereinafter, the process recipe, the control program, and the like are collectively referred to as simply a program. When the term “program” is used in this specification, it may include only a process recipe alone, may include only a control program alone, or may include both. The RAM 280b is configured as a memory area (work area) in which a program, data, and the like read by the CPU 280a are temporarily stored.

I/Oポート280dは、上述のマスフローコントローラ312,322,332,512,522,532、バルブ313,314,323,333,513,523,533,612,622,632、圧力センサ245、APCバルブ243、真空ポンプ246、ヒータ207、加熱用電源250、温度センサ263、高周波電源270、整合器271、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 280d includes the mass flow controllers 312, 322, 332, 512, 522, 532, the valves 313, 314, 323, 333, 513, 523, 533, 612, 622, 632, the pressure sensor 245, and the APC valve. 243, vacuum pump 246, heater 207, heating power supply 250, temperature sensor 263, high frequency power supply 270, matching unit 271, rotating mechanism 267, boat elevator 115, and the like.

CPU280aは、記憶装置280c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282からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置280cからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、CPU280aは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、マスフローコントローラ312,322,332,512,522,532による各種ガスの流量調整動作、バルブ313,314,323,333,513,523,533,612,622,632の開閉動作、APCバルブ243の開閉動作及び圧力センサ245に基づくAPCバルブ243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(加熱用電源250の出力調整)動作、高周波電源270の電力供給、整合器271によるインピーダンス調整動作、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 280a is configured to read and execute a control program from the storage device 280c and to read a process recipe from the storage device 280c in response to an operation command input from the input / output device 282 or the like. Then, the CPU 280a adjusts the flow rates of various gases by the mass flow controllers 312, 322, 332, 512, 522, 532, valves 313, 314, 323, 333, 513, 523, in accordance with the contents of the read process recipe. 533, 612, 622, 632 opening / closing operation, APC valve 243 opening / closing operation, pressure adjustment operation by APC valve 243 based on pressure sensor 245, starting and stopping of vacuum pump 246, temperature adjustment of heater 207 based on temperature sensor 263 ( Output adjustment of heating power supply 250), power supply of high-frequency power supply 270, impedance adjustment operation by matching unit 271, rotation and rotation speed adjustment operation of boat 217 by rotating mechanism 267, raising / lowering operation of boat 217 by boat elevator 115, etc. Control It is configured to.

なお、コントローラ280は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、CDやDVD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリやメモリカード等の半導体メモリ)281を用意し、係る外部記憶装置281を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ280を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置281を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置281を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶装置280cや外部記憶装置281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る。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、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280c単体のみを含む場合、外部記憶装置281単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。   The controller 280 is not limited to being configured as a dedicated computer, and may be configured as a general-purpose computer. For example, an external storage device storing the above-described program (for example, magnetic tape, magnetic disk such as a flexible disk or hard disk, optical disk such as CD or DVD, magneto-optical disk such as MO, semiconductor memory such as USB memory or memory card) The controller 280 according to the present embodiment can be configured by preparing 281 and installing a program in a general-purpose computer using the external storage device 281. The means for supplying the program to the computer is not limited to supplying the program via the external storage device 281. For example, the program may be supplied without using the external storage device 281 using communication means such as the Internet or a dedicated line. Note that the storage device 280c and the external storage device 281 are configured as computer-readable recording media. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. Note that when the term “recording medium” is used in this specification, it may include only the storage device 280c alone, may include only the external storage device 281 alone, or may include both.

(2)基板処理工程
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、処理室201内のウエハ200上に薄膜を形成する方法の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280により制御される。
(2) Substrate Processing Step Next, a method of forming a thin film on the wafer 200 in the processing chamber 201 as one step of a semiconductor device (device) manufacturing process using the processing furnace 202 of the substrate processing apparatus described above. An example will be described. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 280.

本実施形態では、処理室201内のウエハ200に対して所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、処理室201内のウエハ200に対して窒化ガスを供給する工程と、を行うことで、ウエハ200上に、所定元素および窒素を含む第1の層を形成する工程と、処理室201内のウエハ200に対して所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、処理室201内のウエハ200に対して酸化ガスを供給する工程と、を行うことで、第1の層上に、所定元素および酸素を含む第2の層を形成する工程と、を行うことで、ウエハ200上に、所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する。   In the present embodiment, by performing a step of supplying a source gas containing a predetermined element to the wafer 200 in the processing chamber 201 and a step of supplying a nitriding gas to the wafer 200 in the processing chamber 201, A step of forming a first layer containing a predetermined element and nitrogen on the wafer 200, a step of supplying a source gas containing the predetermined element to the wafer 200 in the processing chamber 201, and a wafer 200 in the processing chamber 201 And a step of forming a second layer containing a predetermined element and oxygen on the first layer by performing a step of supplying an oxidizing gas to the substrate. A thin film containing elements, nitrogen and oxygen is formed.

なお、第1の層を形成する工程では、所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、窒化ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行う。また、第2の層を形成する工程では、所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、酸化ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行う。なお、ここで所定回数行うとは、1回もしくは複数回行うこと、すなわち、1回以上行うことを意味する。   In the step of forming the first layer, a step of supplying a source gas containing a predetermined element and a step of supplying a nitriding gas are alternately performed a predetermined number of times. In the step of forming the second layer, the step of supplying the source gas containing the predetermined element and the step of supplying the oxidizing gas are alternately performed a predetermined number of times. Here, performing a predetermined number of times means performing one or more times, that is, performing one or more times.

以下、本実施形態の成膜シーケンスを、図4、図5を用いて具体的に説明する。図4は、本実施形態における成膜フローを示す図である。図5は、本実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。なお、ここでは、処理室201内のウエハ200に対して原料ガスとしてクロロシラン系原料ガスであるDCSガスを供給する工程と、窒化ガスとしてアンモニア(NH)ガスを供給する工程と、を交互に所定回数(m回)行うことで、ウエハ200上にシリコンおよび窒素を含む第1の層(SiN層)を形成する工程と、処理室201内のウエハ200に対してアミノシラン原料ガスであるBTBASガスを供給する工程と、処理室201内のウエハ200に対して酸化ガスとして酸素(O)ガスを供給する工程と、を行うことで、第1の層上に、シリコンおよび酸素を含む第2の層(SiO層)を形成する工程と、を行うことで、ウエハ200上に、シリコン、窒素および酸素を含むシリコン酸窒化膜(SiON膜)を形成する例について説明する。 Hereinafter, the film forming sequence of the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram showing a film formation flow in the present embodiment. FIG. 5 is a diagram showing gas supply timings in the film forming sequence of the present embodiment. Here, the step of supplying DCS gas, which is a chlorosilane-based source gas, to the wafer 200 in the processing chamber 201 and the step of supplying ammonia (NH 3 ) gas as the nitriding gas are alternately performed. Performing a predetermined number of times (m times) to form a first layer (SiN layer) containing silicon and nitrogen on the wafer 200, and a BTBAS gas that is an aminosilane source gas for the wafer 200 in the processing chamber 201 And a step of supplying oxygen (O 2 ) gas as an oxidizing gas to the wafer 200 in the processing chamber 201, whereby a second layer containing silicon and oxygen is formed on the first layer. Forming a silicon oxynitride film (SiON film) containing silicon, nitrogen and oxygen on the wafer 200 by performing the step of forming a layer (SiO layer) Will be described.

(ウエハチャージ及びボートロード)
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、反応管203の下端開口が開放される。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。なお、ウエハ200上の少なくとも一部には、レジスト膜をフォトリソグラフィ加工してなるレジストパターンが予め形成されている。レジストパターンは、SiON膜を形成する際の下地膜の一部となる。
(Wafer charge and boat load)
When a plurality of wafers 200 are loaded into the boat 217 (wafer charge), the lower end opening of the reaction tube 203 is opened. As shown in FIG. 1, the boat 217 supporting the plurality of wafers 200 is lifted by the boat elevator 115 and loaded into the processing chamber 201 (boat loading). In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the reaction tube 203 via the O-ring 220. Note that a resist pattern formed by photolithography processing of a resist film is formed in advance on at least a part of the wafer 200. The resist pattern becomes a part of the base film when the SiON film is formed.

(圧力調整及び温度調整)
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243がフィードバック制御される(圧力調整)。なお、真空ポンプ246は、少なくともウエハ200に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室201内が所望の温度となるようにヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電具合がフィードバック制御される(温度調整)。なお、ヒータ207による処理室201内の加熱は、少なくともウエハ200に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構267によりボート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。
(Pressure adjustment and temperature adjustment)
The processing chamber 201 is evacuated by a vacuum pump 246 so that a desired pressure (degree of vacuum) is obtained. At this time, the pressure in the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245, and the APC valve 243 is feedback-controlled based on the measured pressure information (pressure adjustment). Note that the vacuum pump 246 keeps being operated at least until the processing on the wafer 200 is completed. Further, the processing chamber 201 is heated by the heater 207 so as to have a desired temperature. At this time, the power supply to 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 (temperature adjustment). Note that the heating of the processing chamber 201 by the heater 207 is continuously performed at least until the processing on the wafer 200 is completed. Subsequently, the rotation mechanism 267 starts to rotate the boat 217 and the wafer 200. Note that the rotation of the boat 217 and the wafers 200 by the rotation mechanism 267 is continuously performed at least until the processing on the wafers 200 is completed.

〔SiON膜形成工程〕
その後、後述するSiN層形成工程とSiO層形成工程とを順に実行することにより、ウエハ200上にSiON膜を形成する。
[SiON film formation process]
Thereafter, a SiON film is formed on the wafer 200 by sequentially executing a SiN layer forming step and a SiO layer forming step described later.

[SiN層形成工程]
SiN層形成工程では、以下に示すステップ1a及びステップ2aを交互に所定回数(m回)行う。すなわち、ステップ1a及びステップ2aを1サイクルとしてこのサイクルを所定回数(m回)行う。
[SiN layer forming step]
In the SiN layer forming step, the following step 1a and step 2a are alternately performed a predetermined number of times (m times). That is, step 1a and step 2a are defined as one cycle, and this cycle is performed a predetermined number of times (m times).

(ステップ1a)
ガス供給管310のバルブ313、ベントガス管610のバルブ612を閉じた状態で、ガス供給管310のバルブ314を開くことにより、マスフローコントローラ312で流量調整されたDCSガスを、ガス溜り315内に充填する。ガス溜り315内には、ガス溜り315内の圧力が例えば20000Pa以上になるように、DCSガスを充填する。ガス溜り315内に充填するDCSガス量は、例えば100〜1000ccとする。ガス溜り315内に所定圧、所定量のDCSガスが充填されたら、上流側のバルブ314を閉じ、ベントガス管610のバルブ612を開くことで、ガス供給管310内へのDCSガスの供給を継続するようにしてもよい。
(Step 1a)
With the valve 313 of the gas supply pipe 310 and the valve 612 of the vent gas pipe 610 closed, the valve 314 of the gas supply pipe 310 is opened to fill the gas reservoir 315 with the DCS gas whose flow rate has been adjusted by the mass flow controller 312. To do. The gas reservoir 315 is filled with DCS gas so that the pressure in the gas reservoir 315 is, for example, 20000 Pa or more. The amount of DCS gas filled in the gas reservoir 315 is, for example, 100 to 1000 cc. When a predetermined pressure and a predetermined amount of DCS gas are filled in the gas reservoir 315, the supply of DCS gas into the gas supply pipe 310 is continued by closing the upstream valve 314 and opening the valve 612 of the vent gas pipe 610. You may make it do.

ガス溜り315内にDCSガスを充填する間、真空ポンプ246により、処理室201内の圧力が20Pa以下の圧力となるように処理室201内を排気しておく。ガス溜り315内へのDCSガスの充填及び処理室201内の排気が完了したら、APCバルブ243を閉じて処理室201内の排気を停止し、その後、ガス供給管310のバルブ313を開く。これにより、ガス溜り315内に溜められた高圧のDCSガスが処理室201内へ一気に(パルス的に)供給される。このとき、排気管231のAPCバルブ243が閉じられているので、処理室201内の圧力は急激に上昇し、例えば931Pa(7Torr)まで昇圧される。その後、処理室201内の昇圧状態を所定時間(例えば1〜10秒)維持し、高圧のDCSガス雰囲気中にウエハ200を晒す(DCS供給)。   While the gas reservoir 315 is filled with the DCS gas, the inside of the processing chamber 201 is exhausted by the vacuum pump 246 so that the pressure in the processing chamber 201 becomes 20 Pa or less. When the filling of the DCS gas into the gas reservoir 315 and the exhaust of the processing chamber 201 are completed, the APC valve 243 is closed to stop the exhaust of the processing chamber 201, and then the valve 313 of the gas supply pipe 310 is opened. As a result, the high-pressure DCS gas stored in the gas reservoir 315 is supplied into the processing chamber 201 at once (pulse-like). At this time, since the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 is closed, the pressure in the processing chamber 201 rapidly increases and is increased to, for example, 931 Pa (7 Torr). Thereafter, the pressure rising state in the processing chamber 201 is maintained for a predetermined time (for example, 1 to 10 seconds), and the wafer 200 is exposed to a high-pressure DCS gas atmosphere (DCS supply).

このとき同時にバルブ513を開き、不活性ガス供給管510内にキャリアガスとしてのNガスを流すようにしてもよい。この場合、NガスはNH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。また、このとき、ノズル420,430、バッファ室423,433内へのDCSガスの侵入を防止するため、バルブ523,533を開き、不活性ガス供給管520,530内にNガスを流すようにしてもよい。この場合、Nガスは、ガス供給管320,330、ノズル420,430、バッファ室423,433を介して処理室201内に供給される。 At this time, the valve 513 may be opened at the same time so that N 2 gas as a carrier gas flows in the inert gas supply pipe 510. In this case, N 2 gas is supplied into the processing chamber 201 together with NH 3 gas, and is exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, in order to prevent the DCS gas from entering the nozzles 420 and 430 and the buffer chambers 423 and 433, the valves 523 and 533 are opened so that the N 2 gas flows through the inert gas supply pipes 520 and 530. It may be. In this case, the N 2 gas is supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipes 320 and 330, the nozzles 420 and 430, and the buffer chambers 423 and 433.

このように、ガス溜り315を用いてDCSガスを一気に供給すると、ガス溜り315内と処理室201内との圧力差により、ノズル410から処理室201内に噴出されるDCSガスは例えば音速(340m/sec)程度にまで加速され、ウエハ200上のDCSガスの速度も数十m/sec程度と速くなる。その結果、DCSガスがウエハ200の中央部まで効率的に供給されるようになる。以下、この供給方法をフラッシュフローとも称する。   Thus, when the DCS gas is supplied at once using the gas reservoir 315, the DCS gas ejected from the nozzle 410 into the processing chamber 201 due to a pressure difference between the gas reservoir 315 and the processing chamber 201 is, for example, the speed of sound (340 m / Sec) and the speed of the DCS gas on the wafer 200 is increased to about several tens of m / sec. As a result, the DCS gas is efficiently supplied to the central portion of the wafer 200. Hereinafter, this supply method is also referred to as a flash flow.

DCSガスの供給により、ウエハ200(表面の下地膜)上に、シリコン含有層が形成される。   By supplying the DCS gas, a silicon-containing layer is formed on the wafer 200 (surface underlayer film).

なお、ヒータ207の温度は、ウエハ200の温度が、常温〜200℃の範囲内の温度であって、例えば200℃となるような温度に設定することが好ましい。ウエハ200の温度が200℃を超えると、ウエハ200上に予め形成されているレジストパターンが、後述するステップ2b(Oガス供給)を行った際等に酸化され、揮発してしまうことがある。また、ウエハ200の温度が低すぎると、ウエハ200上に原料ガス(DCS)のガス分子層が形成され難くなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。よって、ウエハ200の温度は、常温〜200℃の範囲内の温度であって、例えば200℃とするのが好ましい。 The temperature of the heater 207 is preferably set to such a temperature that the temperature of the wafer 200 is in the range of room temperature to 200 ° C., for example, 200 ° C. When the temperature of the wafer 200 exceeds 200 ° C., the resist pattern formed in advance on the wafer 200 may be oxidized and volatilized when performing Step 2b (O 2 gas supply) described later. . If the temperature of the wafer 200 is too low, it is difficult to form a source gas (DCS) gas molecular layer on the wafer 200, and a practical film formation rate may not be obtained. Therefore, the temperature of the wafer 200 is a temperature within the range of room temperature to 200 ° C., and is preferably set to 200 ° C., for example.

シリコン含有層が形成された後、ガス供給管310のバルブ313を閉じ、DCSガスの供給を停止する。そして、排気管231のAPCバルブ243を開き、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DCSガスを処理室201内から排除する(残留ガス除去)。なお、このとき、バルブ513,523,533を開き、不活性ガスとしてのNガスを処理室201内へ供給する。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DCS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。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2a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N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2a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、Nガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。 After the silicon-containing layer is formed, the valve 313 of the gas supply pipe 310 is closed and the supply of DCS gas is stopped. Then, the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 is opened, the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246, and the DCS gas remaining in the processing chamber 201 or contributing to formation of the silicon-containing layer is treated with the processing chamber 201. Eliminate from inside (residual gas removal). At this time, the valves 513, 523, and 533 are opened, and N 2 gas as an inert gas is supplied into the processing chamber 201. The N 2 gas acts as a purge gas, which can enhance the effect of removing unreacted or residual DCS gas remaining in the processing chamber 201 from the processing chamber 201. At this time, the gas remaining in the processing chamber 201 may not be completely removed, and the inside of the processing chamber 201 may not be completely purged. If the amount of gas remaining in the processing chamber 201 is very small, no adverse effects will occur in the subsequent step 2a. At this time, the flow rate of the N 2 gas supplied into the processing chamber 201 does not need to be a large flow rate. For example, by supplying an amount similar to the volume of the reaction tube 203 (processing chamber 201), adverse effects are caused in step 2a. Purging to such an extent that no occurrence occurs can be performed. Thus, by not completely purging the inside of the processing chamber 201, the purge time can be shortened and the throughput can be improved. In addition, consumption of N 2 gas can be minimized.

(ステップ2a)
ステップ1aが終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、ガス供給管320のバルブ323を開き、ガス供給管320内にNHガスを流す。ガス供給管320内を流れたNHガスは、マスフローコントローラ322により流量調整される。流量調整されたNHガスは、ノズル420のガス供給孔421からバッファ室423内に供給される。このとき、棒状電極471,472間に高周波電源270から整合器271を介して高周波電力を印加することで、バッファ室423内に供給されたNHガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔425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、プラズマで活性化されたNHガスが供給されることとなる(NH 供給)。
(Step 2a)
After step 1 a is completed and residual gas in the processing chamber 201 is removed, the valve 323 of the gas supply pipe 320 is opened, and NH 3 gas is allowed to flow into the gas supply pipe 320. The flow rate of the NH 3 gas flowing through the gas supply pipe 320 is adjusted by the mass flow controller 322. The NH 3 gas whose flow rate has been adjusted is supplied into the buffer chamber 423 from the gas supply hole 421 of the nozzle 420. At this time, by applying high frequency power from the high frequency power supply 270 via the matching unit 271 between the rod-shaped electrodes 471 and 472, the NH 3 gas supplied into the buffer chamber 423 is plasma-excited, and a gas supply hole is used as an active species. 425 is supplied into the processing chamber 201 and is exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, NH 3 gas activated by plasma is supplied to the wafer 200 (NH 3 * supply).

このとき同時にバルブ523を開き、不活性ガス供給管520内にNガスを流す。NガスはNH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。また、このとき、ノズル410,430、バッファ室433内へのNHガスの侵入を防止するため、バルブ513,533を開き、不活性ガス供給管510,530内にNガスを流す。Nガスは、ガス供給管310,330、ノズル410,430、バッファ室433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。 At the same time, the valve 523 is opened and N 2 gas is allowed to flow into the inert gas supply pipe 520. The N 2 gas is supplied into the processing chamber 201 together with the NH 3 gas, and is exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, in order to prevent the NH 3 gas from entering the nozzles 410 and 430 and the buffer chamber 433, the valves 513 and 533 are opened, and the N 2 gas is caused to flow into the inert gas supply pipes 510 and 530. N 2 gas is supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipes 310 and 330, the nozzles 410 and 430, and the buffer chamber 433, and is exhausted from the exhaust pipe 231.

NHガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、APCバルブ243を適正に調整して、処理室201内の圧力を、例えば10〜100Paの範囲内の圧力とする。プラズマを用いることで、処理室201内の圧力をこのような比較的低い圧力帯としても、NHガスを活性化させることが可能となる。処理室201内におけるNHガスの分圧は、例えば6〜100Paの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ322で制御するNHガスの供給流量は、例えば100〜10000sccmの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ512,522,532で制御するNガスの供給流量は、それぞれ例えば100〜10000sccmの範囲内の流量とする。NHガスをプラズマ励起することにより得られた活性種をウエハ200に対して供給する時間、すなわちガス供給時間(照射時間)は、例えば1〜120秒、好ましくは1〜60秒の範囲内の時間とする。このときのヒータ207の温度は、ステップ1aと同様、ウエハ200の温度が、常温〜200℃の範囲内の温度であって、例えば200℃となるような温度に設定する。高周波電源270から棒状電極471,472間に印加する高周波電力は、例えば50〜1000Wの範囲内の電力となるように設定する。 When flowing NH 3 gas as an active species by plasma excitation, the APC valve 243 is appropriately adjusted so that the pressure in the processing chamber 201 is, for example, in the range of 10 to 100 Pa. By using plasma, the NH 3 gas can be activated even when the pressure in the processing chamber 201 is set to such a relatively low pressure zone. The partial pressure of NH 3 gas in the processing chamber 201 is, for example, a pressure in the range of 6 to 100 Pa. The supply flow rate of NH 3 gas controlled by the mass flow controller 322 is, for example, a flow rate in the range of 100 to 10,000 sccm. The supply flow rate of N 2 gas controlled by the mass flow controllers 512, 522, and 532 is set to a flow rate in the range of, for example, 100 to 10,000 sccm. The time for supplying the active species obtained by plasma-exciting NH 3 gas to the wafer 200, that is, the gas supply time (irradiation time) is, for example, 1 to 120 seconds, preferably 1 to 60 seconds. Time. The temperature of the heater 207 at this time is set to a temperature in which the temperature of the wafer 200 is in the range of room temperature to 200 ° C., for example, 200 ° C., as in step 1a. The high frequency power applied between the high frequency power source 270 and the rod-shaped electrodes 471 and 472 is set so as to be, for example, a power in the range of 50 to 1000 W.

このとき処理室201内に流しているガスは、NHガスをプラズマ励起することにより得られた活性種であり、処理室201内にはDCSガスを流していない。したがって、NHガスは気相反応を起こすことはなく、活性種となったNHガスは、ステップ1aでウエハ200上に形成されたシリコン含有層の少なくとも一部と反応する。これによりシリコン含有層は窒化されて、Si、Nを含む第1の層、すなわち、シリコン窒化層(SiN層)へと改質される。 At this time, the gas flowing in the processing chamber 201 is an active species obtained by plasma-exciting NH 3 gas, and no DCS gas is flowing in the processing chamber 201. Therefore, the NH 3 gas does not cause a gas phase reaction, and the NH 3 gas that has become an active species reacts with at least a part of the silicon-containing layer formed on the wafer 200 in step 1a. As a result, the silicon-containing layer is nitrided and modified into a first layer containing Si and N, that is, a silicon nitride layer (SiN layer).

このように、NHガスをプラズマ励起することにより得られた活性種を処理室201内に流すことで、シリコン含有層をプラズマ窒化してSiN層へと改質(変化)させることができる。 As described above, by flowing the activated species obtained by exciting the NH 3 gas into the processing chamber 201, the silicon-containing layer can be plasma-nitrided to be modified (changed) into the SiN layer.

SiN層が形成された後、ガス供給管320のバルブ323を閉じ、NHガスの供給を停止する。このとき、ベントガス管620のバルブ622を開くことで、ガス供給管320内へのNHガスの供給を継続するようにしてもよい。またこのとき、排気管231のAPCバルブ243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SiN層形成に寄与した後のNHガスや反応副生成物を処理室201内から排除する(残留ガス除去)。なお、このとき、バルブ513,523,533を開き、不活性ガスとしてのNガスを処理室201内へ供給する。Nガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくはSiN層形成に寄与した後のNH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。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1a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N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1a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、Nガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。 After the SiN layer is formed, the valve 323 of the gas supply pipe 320 is closed and the supply of NH 3 gas is stopped. At this time, the supply of NH 3 gas into the gas supply pipe 320 may be continued by opening the valve 622 of the vent gas pipe 620. At this time, the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 is kept open, the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246, and NH 3 after remaining in the processing chamber 201 or contributing to formation of the SiN layer is exhausted. Gases and reaction byproducts are excluded from the processing chamber 201 (residual gas removal). At this time, the valves 513, 523, and 533 are opened, and N 2 gas as an inert gas is supplied into the processing chamber 201. The N 2 gas acts as a purge gas, which can enhance the effect of removing the NH 3 gas remaining in the processing chamber 201 or contributing to the formation of the SiN layer from the processing chamber 201. At this time, the gas remaining in the processing chamber 201 may not be completely removed, and the inside of the processing chamber 201 may not be completely purged. If the amount of gas remaining in the processing chamber 201 is very small, no adverse effect will occur in the subsequent step 1a. At this time, the flow rate of the N 2 gas supplied into the processing chamber 201 does not have to be a large flow rate. Purging to such an extent that no occurrence occurs can be performed. Thus, by not completely purging the inside of the processing chamber 201, the purge time can be shortened and the throughput can be improved. In addition, consumption of N 2 gas can be minimized.

上述したステップ1a及びステップ2aを交互に所定回数(m回)行うことにより、すなわち、ステップ1aとステップ2aとを1サイクルとして、このサイクルを所定回数(m回)行うことにより、ウエハ200上に予め形成されているレジストパターンを含む下地膜上に、第1の層として、所定組成及び所定厚さのSiN層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SiN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。第1の層としてのSiN層の厚さは、例えば0.5nm以上5.0nm以下の厚さとすることが好ましい。   Step 1a and step 2a described above are alternately performed a predetermined number of times (m times), that is, step 1a and step 2a are set as one cycle, and this cycle is performed a predetermined number of times (m times). A SiN layer having a predetermined composition and a predetermined thickness can be formed as a first layer on a base film including a resist pattern formed in advance. The above cycle is preferably repeated a plurality of times. That is, it is preferable that the thickness of the SiN layer formed per cycle is made smaller than the desired film thickness and the above-described cycle is repeated a plurality of times until the desired film thickness is obtained. The thickness of the SiN layer as the first layer is preferably 0.5 nm or more and 5.0 nm or less, for example.

[SiO層形成工程]
ウエハ200上に所定組成及び所定厚さのSiN層が形成されたら、SiO層形成工程を行う。SiO層形成工程では、後述するステップ1b及びステップ2bを交互に所定回数(n回)行う。すなわち、ステップ1b及びステップ2bを1サイクルとしてこのサイクルを所定回数(n回行う)。以下、これらのステップを順に説明する。
[SiO layer forming step]
When an SiN layer having a predetermined composition and thickness is formed on the wafer 200, an SiO layer forming process is performed. In the SiO layer forming step, Step 1b and Step 2b described later are alternately performed a predetermined number of times (n times). That is, step 1b and step 2b are set as one cycle, and this cycle is performed a predetermined number of times (n times). Hereinafter, these steps will be described in order.

(ステップ1b)
ステップ1bでは、処理室201内のウエハ200に対してBTBASガスを上述のフラッシュフローにより供給し、ウエハ200上(SiN層上)にシリコン含有層を形成する。なお、フラッシュフローを行わずにBTBASガスを処理室201内のウエハ200に対して供給してもよい。その後、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BTBASガスを処理室201内から排除する。ステップ1bは、上述のステップ1aと同様の手順および同様の条件で行うことができる。なお、ステップ1bでは、Siを含む原料ガスとして、ステップ1aで用いた原料ガス、すなわちDCSガスを用いることもできる。
(Step 1b)
In step 1b, the BTBAS gas is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201 by the above-described flash flow to form a silicon-containing layer on the wafer 200 (on the SiN layer). Note that the BTBAS gas may be supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201 without performing the flash flow. Thereafter, the inside of the processing chamber 201 is evacuated, and the BTBAS gas remaining in the processing chamber 201 or contributing to the formation of the silicon-containing layer is removed from the processing chamber 201. Step 1b can be performed by the same procedure and the same conditions as the above-mentioned step 1a. In step 1b, the source gas used in step 1a, that is, the DCS gas can be used as the source gas containing Si.

(ステップ2b)
ステップ1bが終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、ガス供給管330のバルブ333を開き、ガス供給管330内にOガスを流す。ガス供給管330内を流れたOガスは、マスフローコントローラ332により流量調整される。流量調整されたOガスは、ノズル430のガス供給孔431からバッファ室433内に供給される。このとき、棒状電極481,482間に高周波電源270から整合器271を介して高周波電力を印加することで、バッファ室433内に供給されたOガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔435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、プラズマで活性化されたOガスが供給されることとなる(O 供給)。
(Step 2b)
After step 1 b is completed and residual gas in the processing chamber 201 is removed, the valve 333 of the gas supply pipe 330 is opened, and O 2 gas is allowed to flow into the gas supply pipe 330. The flow rate of the O 2 gas that has flowed through the gas supply pipe 330 is adjusted by the mass flow controller 332. The O 2 gas whose flow rate has been adjusted is supplied into the buffer chamber 433 from the gas supply hole 431 of the nozzle 430. At this time, by applying high-frequency power from the high-frequency power source 270 via the matching unit 271 between the rod-shaped electrodes 481 and 482, the O 2 gas supplied into the buffer chamber 433 is plasma-excited and used as a gas supply hole as an active species 435 is supplied into the processing chamber 201 and is exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, O 2 gas activated by plasma is supplied to the wafer 200 (O 2 * supply).

このとき同時にバルブ533を開き、不活性ガス供給管530内にNガスを流す。NガスはNH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。また、このとき、ノズル410,420、バッファ室423内へのOガスの侵入を防止するため、バルブ513,523を開き、不活性ガス供給管510,520内にNガスを流す。Nガスは、ガス供給管310,320、ノズル410,420、バッファ室423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。 At the same time, the valve 533 is opened, and N 2 gas is allowed to flow into the inert gas supply pipe 530. The N 2 gas is supplied into the processing chamber 201 together with the NH 3 gas, and is exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, in order to prevent the O 2 gas from entering the nozzles 410 and 420 and the buffer chamber 423, the valves 513 and 523 are opened, and the N 2 gas is allowed to flow into the inert gas supply pipes 510 and 520. The N 2 gas is supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipes 310 and 320, the nozzles 410 and 420, and the buffer chamber 423, and is exhausted from the exhaust pipe 231.

ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、APCバルブ243を適正に調整して、処理室201内の圧力を、例えば10〜100Paの範囲内の圧力とする。プラズマを用いることで、処理室201内の圧力をこのような比較的低い圧力帯としても、Oガスを活性化させることが可能となる。処理室201内におけるOガスの分圧は、例えば6〜100Paの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ322で制御するOガスの供給流量は、例えば100〜10000sccmの範囲内の流量とする。マスフローコントローラ512,522,532で制御するNガスの供給流量は、それぞれ例えば100〜10000sccmの範囲内の流量とする。Oガスをプラズマ励起することにより得られた活性種をウエハ200に対して供給する時間、すなわちガス供給時間(照射時間)は、例えば1〜120秒、好ましくは1〜60秒の範囲内の時間とする。このときのヒータ207の温度は、ステップ1bと同様、ウエハ200の温度が、常温〜200℃の範囲内の温度であって、例えば200℃となるような温度に設定する。高周波電源270から棒状電極481,482間に印加する高周波電力は、例えば50〜1000Wの範囲内の電力となるように設定する。 When flowing O 2 gas as an active species by plasma excitation is to properly adjust the APC valve 243, the pressure in the processing chamber 201, for example a pressure in the range of 10-100 Pa. By using plasma, the O 2 gas can be activated even when the pressure in the processing chamber 201 is set to such a relatively low pressure zone. The partial pressure of O 2 gas in the processing chamber 201 is, for example, a pressure in the range of 6 to 100 Pa. The supply flow rate of the O 2 gas controlled by the mass flow controller 322 is, for example, a flow rate in the range of 100 to 10,000 sccm. The supply flow rate of N 2 gas controlled by the mass flow controllers 512, 522, and 532 is set to a flow rate in the range of, for example, 100 to 10,000 sccm. The time for supplying the active species obtained by plasma excitation of the O 2 gas to the wafer 200, that is, the gas supply time (irradiation time) is, for example, in the range of 1 to 120 seconds, preferably 1 to 60 seconds. Time. The temperature of the heater 207 at this time is set to a temperature in which the temperature of the wafer 200 is within a range of room temperature to 200 ° C., for example, 200 ° C., as in step 1b. The high-frequency power applied between the high-frequency power source 270 and the rod-shaped electrodes 481 and 482 is set so as to be, for example, in the range of 50 to 1000 W.

このとき処理室201内に流しているガスは、Oガスをプラズマ励起することにより得られた活性種であり、処理室201内にはBTBASガスを流していない。したがって、Oガスは気相反応を起こすことはなく、活性種となったOガスは、ステップ1bでウエハ200上に形成されたシリコン含有層の少なくとも一部と反応する。これによりシリコン含有層は酸化されて、Si、Oを含む第2の層、すなわち、シリコン酸化層(SiO層)へと改質される。 At this time, the gas flowing in the processing chamber 201 is an active species obtained by exciting the O 2 gas with plasma, and no BTBAS gas is flowing in the processing chamber 201. Therefore, the O 2 gas does not cause a gas phase reaction, and the O 2 gas that has become an active species reacts with at least a part of the silicon-containing layer formed on the wafer 200 in Step 1b. As a result, the silicon-containing layer is oxidized and modified into a second layer containing Si and O, that is, a silicon oxide layer (SiO layer).

このように、Oガスをプラズマ励起することにより得られた活性種を処理室201内に流すことで、シリコン含有層をプラズマ酸化してSiO層へと改質(変化)させることができる。このとき、シリコン含有層におけるO成分の割合を増加させつつ、活性種のエネルギーによりシリコン含有層におけるC成分を脱離させることで、シリコン含有層をSiO層へと改質させることができる。なおこのとき、Oガスによるプラズマ酸化の作用により、SiO層におけるSi−O結合が増加する一方、Si−C結合およびSi−Si結合は減少し、SiO層におけるC成分の割合およびSi成分の割合は減少することとなる。特にC成分は、その大部分が脱離することで不純物レベルにまで減少するか、実質的に消滅することとなる。すなわち、酸素濃度を増加させる方向に、また、炭素濃度およびシリコン濃度を減少させる方向に、組成比を変化させつつシリコン含有層をSiO層へと改質させることができる。さらに、このとき処理室201内の圧力やガス供給時間等の処理条件を制御することで、SiO層におけるO成分の割合、すなわち、酸素濃度を微調整することができ、SiO層の組成比をより厳密に制御することができる。 As described above, the active species obtained by plasma excitation of the O 2 gas are allowed to flow into the processing chamber 201, whereby the silicon-containing layer can be plasma oxidized and modified (changed) into the SiO layer. At this time, the silicon-containing layer can be modified into the SiO layer by increasing the proportion of the O component in the silicon-containing layer and detaching the C component in the silicon-containing layer by the energy of the active species. At this time, the Si—O bond in the SiO layer is increased by the action of the plasma oxidation by the O 2 gas, while the Si—C bond and the Si—Si bond are decreased, and the ratio of the C component and the Si component in the SiO layer are reduced. The proportion will decrease. In particular, most of the C component is reduced to the impurity level by being substantially eliminated, or substantially disappears. That is, the silicon-containing layer can be reformed into the SiO layer while changing the composition ratio in the direction of increasing the oxygen concentration and in the direction of decreasing the carbon concentration and the silicon concentration. Furthermore, by controlling the processing conditions such as the pressure in the processing chamber 201 and the gas supply time at this time, the ratio of the O component in the SiO layer, that is, the oxygen concentration can be finely adjusted, and the composition ratio of the SiO layer can be adjusted. It can be controlled more strictly.

SiO層が形成された後、ガス供給管330のバルブ333を閉じ、Oガスの供給を停止する。このとき、ベントガス管630のバルブ632を開くことで、ガス供給管330内へのOガスの供給を継続するようにしてもよい。またこのとき、排気管231のAPCバルブ243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SiO層形成に寄与した後のOガスや反応副生成物を処理室201内から排除する(残留ガス除去)。なお、このとき、バルブ513,523,533を開き、不活性ガスとしてのNガスを処理室201内へ供給する。Nガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくはSiO層形成に寄与した後のO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。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1b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N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1b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、Nガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。 After the SiO layer is formed, the valve 333 of the gas supply pipe 330 is closed and the supply of O 2 gas is stopped. At this time, the supply of O 2 gas into the gas supply pipe 330 may be continued by opening the valve 632 of the vent gas pipe 630. At this time, the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 is kept open, the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246, and O 2 after remaining in the processing chamber 201 or contributing to formation of the SiO layer. Gases and reaction byproducts are excluded from the processing chamber 201 (residual gas removal). At this time, the valves 513, 523, and 533 are opened, and N 2 gas as an inert gas is supplied into the processing chamber 201. The N 2 gas acts as a purge gas, which can enhance the effect of removing the unreacted O 2 gas remaining in the processing chamber 201 or after contributing to the formation of the SiO layer from the processing chamber 201. At this time, the gas remaining in the processing chamber 201 may not be completely removed, and the inside of the processing chamber 201 may not be completely purged. If the amount of gas remaining in the processing chamber 201 is very small, there will be no adverse effect in the subsequent step 1b. At this time, the flow rate of the N 2 gas supplied into the processing chamber 201 does not need to be a large flow rate. Purging to such an extent that no occurrence occurs can be performed. Thus, by not completely purging the inside of the processing chamber 201, the purge time can be shortened and the throughput can be improved. In addition, consumption of N 2 gas can be minimized.

上述したステップ1b及びステップ2bを交互に所定回数(n回)行うことにより、すなわち、ステップ1bとステップ2bとを1サイクルとして、このサイクルを所定回数(n回)行うことにより、ウエハ200上に形成したSiN層上に、第2の層として、所定組成及び所定厚さのSiO層を積層することができる。そして、Si、NおよびOを含む薄膜であるSiON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SiO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。   Step 1b and step 2b described above are alternately performed a predetermined number of times (n times), that is, step 1b and step 2b are set as one cycle, and this cycle is performed a predetermined number of times (n times). On the formed SiN layer, a SiO layer having a predetermined composition and a predetermined thickness can be laminated as the second layer. Then, a SiON film that is a thin film containing Si, N, and O can be formed. The above cycle is preferably repeated a plurality of times. That is, it is preferable that the thickness of the SiO layer formed per cycle is made smaller than the desired film thickness and the above-described cycle is repeated a plurality of times until the desired film thickness is obtained.

(パージ及び大気圧復帰)
ウエハ200上へのSiON膜の成膜が完了したら、バルブ513,523,533を開き、不活性ガス供給管510,520,530のそれぞれから不活性ガスとしてのNガスを処理室201内に供給し排気管231から排気する。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)。
(Purge and return to atmospheric pressure)
When the formation of the SiON film on the wafer 200 is completed, the valves 513, 523 and 533 are opened, and N 2 gas as an inert gas is supplied into the processing chamber 201 from each of the inert gas supply pipes 510, 520 and 530. Supply and exhaust from the exhaust pipe 231. The N 2 gas acts as a purge gas, whereby the inside of the processing chamber 201 is purged with an inert gas, and the gas and reaction byproducts remaining in the processing chamber 201 are removed from the processing chamber 201 (purge). Thereafter, the atmosphere in the processing chamber 201 is replaced with an inert gas (inert gas replacement), and the pressure in the processing chamber 201 is returned to 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)
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)。
(Boat unload and wafer discharge)
Thereafter, the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115 to open the lower end of the reaction tube 203, and the processed wafer 200 is supported by the boat 217 from the lower end of the reaction tube 203 to the outside of the reaction tube 203. Unloaded (boat unload). Thereafter, the processed wafer 200 is taken out from the boat 217 (wafer discharge).

(3)本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
(3) Effects according to the present embodiment According to the present embodiment, the following one or more effects are achieved.

(a)本実施形態によれば、ウエハ200上に第1の層としてのSiN層を形成した後、第2の層としてのSiO層を形成することで、SiON膜を形成するようにしている。つまり、SiON膜の形成を2段階で行うようにしている。これにより、ウエハ200上に予め形成されているレジストパターン(下地膜の一部)の酸化や揮発等を抑制できるようになる。これは、SiO層を形成する前に形成されたSiN層が、レジストパターンに対する酸化ガス(O ガス)の供給を抑制する(ブロックする)ように作用するからである。なお、ウエハ200上に形成するSiN層の厚さを例えば0.5nm以上の厚さとすることにより、レジストパターンへの酸化ガスの供給をより確実に回避することができ、レジストパターンの酸化をより確実に抑制できるようになる。 (A) According to the present embodiment, the SiON film is formed by forming the SiN layer as the first layer on the wafer 200 and then forming the SiO layer as the second layer. . That is, the SiON film is formed in two stages. As a result, the oxidation or volatilization of the resist pattern (a part of the base film) formed in advance on the wafer 200 can be suppressed. This is because the SiN layer formed before forming the SiO layer acts to suppress (block) the supply of the oxidizing gas (O 2 * gas) to the resist pattern. Note that, by setting the thickness of the SiN layer formed on the wafer 200 to a thickness of, for example, 0.5 nm or more, the supply of the oxidizing gas to the resist pattern can be avoided more reliably, and the oxidation of the resist pattern can be further improved. It becomes possible to suppress it reliably.

(b)本実施形態によれば、NHガスをプラズマ励起することにより得られた活性種(NH )を用いることで、ウエハ200の温度を例えば常温〜200℃の範囲内の低温とした場合であっても、シリコン含有層をSiN層へと改質させることができる。このような低温領域でSiN層を形成することにより、ウエハ200上に形成されているレジストパターンの酸化や揮発等を抑制できるようになる。 (B) According to the present embodiment, by using the active species (NH 3 * ) obtained by plasma excitation of NH 3 gas, the temperature of the wafer 200 is set to a low temperature within a range of room temperature to 200 ° C., for example. Even in this case, the silicon-containing layer can be modified into a SiN layer. By forming the SiN layer in such a low temperature region, oxidation, volatilization, and the like of the resist pattern formed on the wafer 200 can be suppressed.

(c)本実施形態によれば、Oガスをプラズマ励起することにより得られた活性種(O )を用いることで、ウエハ200の温度を例えば常温〜200℃の範囲内の低温とした場合であっても、シリコン含有層をSiO層へと改質させることができる。このような低温領域でSiO層を形成することにより、ウエハ200上に形成されているレジストパターンの酸化や揮発等を抑制できるようになる。 (C) According to the present embodiment, by using the active species (O 2 * ) obtained by plasma-exciting O 2 gas, the temperature of the wafer 200 is set to a low temperature within a range of room temperature to 200 ° C., for example. Even in this case, the silicon-containing layer can be modified into a SiO layer. By forming the SiO layer in such a low temperature region, it becomes possible to suppress oxidation or volatilization of the resist pattern formed on the wafer 200.

(d)本実施形態によれば、SiN層の厚さとSiO層の厚さとの比を調整することにより、SiON膜の組成を所望の組成とすることができる。すなわち、SiON膜中に含まれるN成分とO成分との比率を所望の比率とすることができる。例えば、SiN層の厚さを例えば5nm以下の厚さとし、その後は、SiON膜が所望の厚さに到達する迄SiO層を形成することで、SiON膜中のO成分の量を所定量以上とすることができ、SiON膜の物性を所望の物性とすることができるようになる。 (D) According to the present embodiment, the composition of the SiON film can be set to a desired composition by adjusting the ratio of the thickness of the SiN layer and the thickness of the SiO layer. That is, the ratio of the N component and the O component contained in the SiON film can be set to a desired ratio. For example, the thickness of the SiN layer is set to, for example, 5 nm or less, and thereafter, the SiO layer is formed until the SiON film reaches a desired thickness, whereby the amount of O component in the SiON film is set to a predetermined amount or more. Therefore, the physical properties of the SiON film can be set to desired physical properties.

(e)本実施形態によれば、SiN層を形成する際、処理室201内のウエハ200に対してDCSガスを供給する工程(ステップ1a)と、処理室201内のウエハ200に対してNHガスを供給する工程(ステップ2a)と、を交互に行うようにしている。また、SiO層を形成する際、処理室201内のウエハ200に対してBTBASガスを供給する工程(ステップ1b)と、処理室201内のウエハ200に対してOガスを供給する工程(ステップ2b)と、を交互に行うようにしている。このようにガスの交互供給による成膜処理を行うことで、SiON膜の膜厚調整を容易に行うことができる。また、SiON膜の段差被覆性、ウエハ200面内の膜厚均一性及びウエハ200間の膜厚均一性をそれぞれ向上させることができるようになる。 (E) According to the present embodiment, when the SiN layer is formed, a step of supplying DCS gas to the wafer 200 in the processing chamber 201 (Step 1a), and NH for the wafer 200 in the processing chamber 201 are performed. The process of supplying three gases (step 2a) is alternately performed. Further, when forming the SiO layer, a step of supplying BTBAS gas to the wafer 200 in the processing chamber 201 (step 1b) and a step of supplying O 2 gas to the wafer 200 in the processing chamber 201 (step) 2b) are alternately performed. As described above, by performing the film forming process by alternately supplying the gas, the film thickness of the SiON film can be easily adjusted. Further, the step coverage of the SiON film, the film thickness uniformity within the wafer 200 surface, and the film thickness uniformity between the wafers 200 can be improved.

(f)本実施形態によれば、NHガスをプラズマ励起することにより得られた活性種(NH )を用いてSiN層を形成することにより、SiN層中の不純物(特にC成分)の濃度を低減させることが可能となる。また、Oガスをプラズマ励起することにより得られた活性種(O )を用いてSiO層を形成することにより、SiN層中の不純物(特にC成分)の濃度を低減させることが可能となる。これにより、SiON膜の膜質を向上させることが可能となる。 (F) According to the present embodiment, by forming an SiN layer using activated species (NH 3 * ) obtained by plasma excitation of NH 3 gas, impurities (particularly, C component) in the SiN layer are formed. It becomes possible to reduce the density | concentration of. Moreover, it is possible to reduce the concentration of impurities (especially C component) in the SiN layer by forming the SiO layer using the active species (O 2 * ) obtained by exciting the O 2 gas with plasma. It becomes. As a result, the quality of the SiON film can be improved.

(e)本実施形態によれば、ステップ1a,1bでDCSガス、BTBASガスをフラッシュフローにより供給しているので、DCSガス、BTBASガスをウエハ200の中央部まで効率的に供給できるようになる。その結果、ウエハ200上に形成されるSiON膜のウエハ200面内の膜厚均一性や膜質均一性を向上させることができるようになる。 (E) According to the present embodiment, since the DCS gas and the BTBAS gas are supplied by the flash flow in steps 1a and 1b, the DCS gas and the BTBAS gas can be efficiently supplied to the central portion of the wafer 200. . As a result, the film thickness uniformity and film quality uniformity of the SiON film formed on the wafer 200 within the wafer 200 surface can be improved.

<第2の実施形態>
上述したように、ウエハ200上にシリコン酸化膜を形成すると、シリコン酸化膜が有する膜ストレスによって、レジストパターンが応力を受け、変形したり倒壊したりしてしまうことがあった。そこで本実施形態では、ウエハ200上に形成する薄膜の膜ストレスを低減させることによって、係る課題を解決するようにしている。
<Second Embodiment>
As described above, when a silicon oxide film is formed on the wafer 200, the resist pattern may be stressed and deformed or collapsed due to the film stress of the silicon oxide film. Therefore, in this embodiment, such a problem is solved by reducing the film stress of the thin film formed on the wafer 200.

具体的には、処理室201内のウエハ200に対して所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、処理室201内のウエハ200に対して窒化ガスを供給する工程と、処理室201内のウエハ200に対して酸化ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ200上に、所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成することで、係る課題を解決するようにしている。なお、ここで所定回数行うとは、1回もしくは複数回行うこと、すなわち、1回以上行うことを意味する。   Specifically, a step of supplying a source gas containing a predetermined element to the wafer 200 in the processing chamber 201, a step of supplying a nitriding gas to the wafer 200 in the processing chamber 201, By performing a cycle including the step of supplying an oxidizing gas to the wafer 200 a predetermined number of times, a thin film containing a predetermined element, nitrogen and oxygen is formed on the wafer 200, thereby solving the problem. ing. Here, performing a predetermined number of times means performing one or more times, that is, performing one or more times.

以下、本実施形態の成膜シーケンスを、図6、図7を用いて具体的に説明する。図6は、本実施形態における成膜フローを示す図である。図7は、本実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。なお、ここでは、処理室201内のウエハ200に対して原料ガスとしてアミノシラン系原料ガスであるBTBASガスを供給する工程と、窒化ガスとしてアンモニア(NH)ガスを供給する工程と、処理室201内のウエハ200に対して酸化ガスとして酸素(O)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、シリコン、窒素および酸素を含むシリコン酸窒化膜(SiON膜)を形成する例について説明する。 Hereinafter, the film forming sequence of the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram showing a film forming flow in the present embodiment. FIG. 7 is a diagram illustrating gas supply timings in the film forming sequence of the present embodiment. Here, the step of supplying BTBAS gas, which is an aminosilane-based source gas, as the source gas to the wafer 200 in the processing chamber 201, the step of supplying ammonia (NH 3 ) gas as the nitriding gas, and the processing chamber 201 And a step of supplying oxygen (O 2 ) gas as an oxidizing gas to the inner wafer 200 by performing a predetermined number of times (N times), a silicon acid containing silicon, nitrogen and oxygen on the wafer 200 An example of forming a nitride film (SiON film) will be described.

(ウエハチャージ〜圧力及び温度調整)
ウエハチャージ、ボートロード、圧力調整及び温度調整については、上述の第1実施形態と同様の手順で行う。
(Wafer charge to pressure and temperature adjustment)
Wafer charging, boat loading, pressure adjustment, and temperature adjustment are performed in the same procedure as in the first embodiment.

〔SiON膜形成工程〕
その後、後述するステップ1c〜3cを含むサイクルを1サイクルとしてこのサイクルを所定回数(N回)行うことにより、ウエハ200上にSiON膜を形成する。
[SiON film formation process]
Thereafter, a cycle including steps 1c to 3c described later is defined as one cycle, and this cycle is performed a predetermined number of times (N times), thereby forming a SiON film on the wafer 200.

(ステップ1c)
処理室201内のウエハ200に対してBTBASガスを上述のフラッシュフローにより供給し、ウエハ200上(レジストパターンを含む下地膜上)にシリコン含有層を形成する。その後、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BTBASガスを処理室201内から排除する。ステップ1cは、上述の第1実施形態のステップ1aと同様の手順および同様の条件で行うことができる。
(Step 1c)
BTBAS gas is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201 by the above-described flash flow to form a silicon-containing layer on the wafer 200 (on the base film including the resist pattern). Thereafter, the inside of the processing chamber 201 is evacuated, and the BTBAS gas remaining in the processing chamber 201 or contributing to the formation of the silicon-containing layer is removed from the processing chamber 201. Step 1c can be performed by the same procedure and the same conditions as step 1a of the first embodiment described above.

(ステップ2c)
次に、処理室201内のウエハ200に対してプラズマで活性化させたNHガスを供給し、ウエハ200上に形成されたシリコン含有層を窒化して、Si、Nを含むシリコン窒化層(SiN層)へと改質させる。その後、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SiN層形成に寄与した後のNHガスを処理室201内から排除する。ステップ2cは、上述の第1実施形態のステップ2aと同様の手順および同様の条件で行うことができる。
(Step 2c)
Next, NH 3 gas activated by plasma is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201, and the silicon-containing layer formed on the wafer 200 is nitrided to form a silicon nitride layer containing Si and N ( SiN layer). Thereafter, the inside of the processing chamber 201 is evacuated, and the NH 3 gas remaining in the processing chamber 201 or contributing to the formation of the SiN layer is removed from the processing chamber 201. Step 2c can be performed by the same procedure and the same conditions as step 2a of the first embodiment described above.

(ステップ3c)
次に、処理室201内のウエハ200に対してプラズマで活性化させたOガスを供給し、ウエハ200上に形成されたSiN層を酸化して、Si、NおよびOを含むシリコン酸窒化層(SiON層)へと改質させる。その後、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SiON層形成に寄与した後のOガスを処理室201内から排除する。ステップ3cは、上述の第1実施形態のステップ2bと同様の手順および同様の条件で行うことができる。
(Step 3c)
Next, O 2 gas activated by plasma is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201 to oxidize the SiN layer formed on the wafer 200, and silicon oxynitride containing Si, N, and O Modification into a layer (SiON layer). Thereafter, the inside of the processing chamber 201 is evacuated, and the O 2 gas remaining in the processing chamber 201 or contributed to the formation of the SiON layer is removed from the processing chamber 201. Step 3c can be performed by the same procedure and the same conditions as step 2b of the first embodiment described above.

上述したステップ1c〜3cを含むサイクルを所定回数(N回)行うことにより、ウエハ200上に、Si、NおよびOを含む薄膜であるSiON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SiON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。   By performing the cycle including the steps 1c to 3c described above a predetermined number of times (N times), a SiON film that is a thin film containing Si, N, and O can be formed on the wafer 200. The above cycle is preferably repeated a plurality of times. That is, it is preferable that the thickness of the SiON layer formed per cycle is made smaller than the desired film thickness and the above cycle is repeated a plurality of times until the desired film thickness is obtained.

なお、ステップ1c〜3cを含むサイクルを複数回繰り返す際、ステップ2cやステップ3cを所定の頻度で間引くようにしても良い。例えば、SiON膜の形成初期においては、ステップ3cを所定の頻度で間引くことにより、O成分の含有量の比較的少ないSiON層(或いはO成分を含まないSiN層)を形成するようにしてもよい。また、SiON膜の形成中期〜後期においては、ステップ2cを所定の頻度で間引くことにより、N成分の含有量の少ないSiON層(或いはN成分を含まないSiO層)を形成するようにしてもよい。   When the cycle including steps 1c to 3c is repeated a plurality of times, step 2c and step 3c may be thinned at a predetermined frequency. For example, in the initial stage of forming the SiON film, the SiON layer (or the SiN layer not containing the O component) with a relatively small O component content may be formed by thinning out step 3c at a predetermined frequency. . Further, in the middle stage to the latter stage of the formation of the SiON film, the SiON layer having a small N component content (or the SiO layer not containing the N component) may be formed by thinning out step 2c at a predetermined frequency. .

本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。   According to the present embodiment, one or more effects shown below are produced.

(a)本実施形態によれば、ウエハ200上にSiO膜を形成するのではなく、SiO膜中にN成分が添加されたSiON膜を形成することで、ウエハ200上に予め形成されているレジストパターン(下地膜の一部)の変形や倒壊等を抑制できるようになる。これは、N成分が添加されたSiON膜は、SiO膜に比べて膜ストレスが少なく、レジストパターンに加わる応力が小さくなるためである。 (A) According to the present embodiment, the SiO film is not formed on the wafer 200 but is formed in advance on the wafer 200 by forming the SiON film to which the N component is added in the SiO film. Deformation or collapse of the resist pattern (a part of the base film) can be suppressed. This is because the SiON film to which the N component is added has less film stress and less stress applied to the resist pattern than the SiO film.

(b)本実施形態によれば、ステップ1c〜3cを含むサイクルを複数回繰り返す際、ステップ2cやステップ3cを所定の頻度で間引くことにより、SiON膜の組成をその厚さ方向に渡り緻密に制御することが可能となる。例えば、SiON膜の形成初期においては、ステップ3cを所定の頻度で間引くことにより、SiON膜の下層を、O成分の含有量の少ないSiON層(或いはSiN層)とすることができる。また、SiON膜の形成中期〜後期においては、ステップ2cを所定の頻度で間引くことにより、SiON膜の中層〜上層を、N成分の含有量の少ないSiON層(或いはSiO層)とすることができる。このように、SiON膜のうちレジストパターンに近接する層(下層)中のN成分を増やした場合、レジストパターンに加わる応力を一層低減させることができ、レジストパターンの変形や倒壊等をさらに抑制できるようになる。また、SiON膜の形成初期においてステップ3cを所定の頻度で間引くことにより、レジストパターンに対する酸化ガス(O ガス)の供給量を低減させることができ、レジストパターンの酸化や揮発等をさらに抑制できるようになる。 (B) According to this embodiment, when the cycle including steps 1c to 3c is repeated a plurality of times, step 2c and step 3c are thinned out at a predetermined frequency, so that the composition of the SiON film is densely distributed in the thickness direction. It becomes possible to control. For example, in the initial stage of formation of the SiON film, by thinning out step 3c at a predetermined frequency, the lower layer of the SiON film can be made an SiON layer (or SiN layer) with a low content of O component. Further, in the middle stage to the latter stage of the formation of the SiON film, the middle layer to the upper layer of the SiON film can be made into a SiON layer (or SiO layer) with a low N component content by thinning out step 2c at a predetermined frequency. . Thus, when the N component in the layer (lower layer) close to the resist pattern in the SiON film is increased, the stress applied to the resist pattern can be further reduced, and the deformation and collapse of the resist pattern can be further suppressed. It becomes like this. In addition, by thinning out step 3c at a predetermined frequency in the initial stage of forming the SiON film, the supply amount of the oxidizing gas (O 2 * gas) to the resist pattern can be reduced, and the oxidation and volatilization of the resist pattern are further suppressed. become able to.

(c)本実施形態によれば、NHガスをプラズマ励起することにより得られた活性種(NH )を用いることで、ウエハ200の温度を例えば常温〜200℃の範囲内の低温とした場合であっても、シリコン含有層をSiN層へと改質させることができる。このような低温領域でSiN層を形成することにより、ウエハ200上に形成されているレジストパターンの酸化や揮発等を抑制できるようになる。 (C) According to the present embodiment, by using the activated species (NH 3 * ) obtained by plasma excitation of NH 3 gas, the temperature of the wafer 200 is set to a low temperature within a range of room temperature to 200 ° C., for example. Even in this case, the silicon-containing layer can be modified into a SiN layer. By forming the SiN layer in such a low temperature region, oxidation, volatilization, and the like of the resist pattern formed on the wafer 200 can be suppressed.

(d)本実施形態によれば、Oガスをプラズマ励起することにより得られた活性種(O )を用いることで、ウエハ200の温度を例えば常温〜200℃の範囲内の低温とした場合であっても、シリコン含有層をSiO層へと改質させることができる。このような低温領域でSiO層を形成することにより、ウエハ200上に形成されているレジストパターンの酸化や揮発等を抑制できるようになる。 (D) According to the present embodiment, by using the active species (O 2 * ) obtained by plasma-exciting O 2 gas, the temperature of the wafer 200 is set to a low temperature within a range of room temperature to 200 ° C., for example. Even in this case, the silicon-containing layer can be modified into a SiO layer. By forming the SiO layer in such a low temperature region, it becomes possible to suppress oxidation or volatilization of the resist pattern formed on the wafer 200.

(e)本実施形態によれば、ステップ1c〜3cを含むサイクルを所定回数行うようにしている。このようなガス供給シーケンスによる成膜処理を行うことで、SiON膜の段差被覆性、ウエハ200面内の膜厚均一性及びウエハ200間の膜厚均一性をそれぞれ向上させることができるようになる。 (E) According to this embodiment, the cycle including steps 1c to 3c is performed a predetermined number of times. By performing the film forming process by such a gas supply sequence, the step coverage of the SiON film, the film thickness uniformity within the wafer 200 surface, and the film thickness uniformity between the wafers 200 can be improved. .

(f)本実施形態によれば、NHガスをプラズマ励起することにより得られた活性種(NH )を用いてSiN層を形成することにより、SiN層中の不純物(特にC成分)の濃度を低減させることが可能となる。また、Oガスをプラズマ励起することにより得られた活性種(O )を用いてSiON層を形成することにより、SiON層中の不純物(特にC成分)濃度を低減させることが可能となる。これにより、SiON膜の膜質を向上させることが可能となる。 (F) According to the present embodiment, by forming an SiN layer using activated species (NH 3 * ) obtained by plasma excitation of NH 3 gas, impurities (particularly, C component) in the SiN layer are formed. It becomes possible to reduce the density | concentration of. Further, by forming the SiON layer using the active species (O 2 * ) obtained by plasma excitation of O 2 gas, it is possible to reduce the concentration of impurities (particularly C component) in the SiON layer. Become. As a result, the quality of the SiON film can be improved.

(e)本実施形態によれば、ステップ1cでBTBASガスをフラッシュフローにより供給しているので、BTBASガスをウエハ200の中央部まで効率的に供給できるようになる。その結果、ウエハ200上に形成されるSiON膜のウエハ200面内の膜厚均一性や膜質均一性を向上させることができるようになる。 (E) According to this embodiment, since the BTBAS gas is supplied by the flash flow in step 1c, the BTBAS gas can be efficiently supplied to the central portion of the wafer 200. As a result, the film thickness uniformity and film quality uniformity of the SiON film formed on the wafer 200 within the wafer 200 surface can be improved.

(変形例)
なお、本実施形態は、例えば図8、図9に示すように変形することが可能である。
(Modification)
The present embodiment can be modified as shown in FIGS. 8 and 9, for example.

図8は、本実施形態における成膜フローの変形例を示す図である。図9は、本実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングの変形例を示す図である。ここでは、処理室201内のウエハ200に対して原料ガスとしてアミノシラン系原料ガスであるBTBASガスを供給する工程と、窒化ガスとしてアンモニア(NH)ガスを供給する工程と、処理室201内のウエハ200に対して原料ガスとしBTBASガスを供給する工程と、処理室201内のウエハ200に対して酸化ガスとして酸素(O)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、シリコン、窒素および酸素を含むシリコン酸窒化膜(SiON膜)を形成する例について示している。 FIG. 8 is a diagram showing a modification of the film forming flow in the present embodiment. FIG. 9 is a diagram showing a modification of the gas supply timing in the film forming sequence of the present embodiment. Here, a step of supplying BTBAS gas, which is an aminosilane-based source gas, as a source gas to the wafer 200 in the processing chamber 201, a step of supplying ammonia (NH 3 ) gas as a nitriding gas, A cycle including a step of supplying BTBAS gas as a source gas to the wafer 200 and a step of supplying oxygen (O 2 ) gas as an oxidizing gas to the wafer 200 in the processing chamber 201 is repeated a predetermined number of times (N times). This shows an example in which a silicon oxynitride film (SiON film) containing silicon, nitrogen and oxygen is formed on the wafer 200 by performing the above.

本変形例では、ステップ1d〜ステップ4dを含むサイクルを1サイクルとしてこのサイクルを所定回数(N回)行うことで、ウエハ200上に、Si、NおよびOを含むSiON膜を形成する。ステップ1d及びステップ3dは、上述の第1実施形態のステップ1aと同様の手順および同様の条件で行うことができる。ステップ2dは、上述の第1実施形態のステップ2aと同様の手順および同様の条件で行うことができる。ステップ4dは、上述の第1実施形態のステップ2bと同様の手順および同様の条件で行うことができる。   In this modification, a cycle including step 1d to step 4d is defined as one cycle, and this cycle is performed a predetermined number of times (N times), thereby forming a SiON film including Si, N, and O on the wafer 200. Step 1d and step 3d can be performed by the same procedure and the same conditions as step 1a of the first embodiment described above. Step 2d can be performed by the same procedure and the same conditions as Step 2a of the first embodiment described above. Step 4d can be performed by the same procedure and the same conditions as step 2b of the first embodiment described above.

本変形例でも、サイクルを複数回繰り返す際、ステップ2dやステップ4dを所定の頻度で間引くようにしても良い。例えば、SiON膜の形成初期においては、ステップ3d及びステップ4dを所定の頻度で間引くことにより、O成分の含有量の少ないSiON層(或いはSiN層)を形成するようにしてもよい。また、SiON膜の形成中期〜後期においては、ステップ1d及びステップ2dを所定の頻度で間引くことにより、N成分の含有量の少ないSiON層(或いはSiO層)を形成するようにしてもよい。   Also in this modification, when the cycle is repeated a plurality of times, step 2d and step 4d may be thinned at a predetermined frequency. For example, in the initial stage of formation of the SiON film, the SiON layer (or SiN layer) with a small content of O component may be formed by thinning out steps 3d and 4d at a predetermined frequency. Further, in the middle stage to the latter stage of the formation of the SiON film, the SiON layer (or SiO layer) having a small N component content may be formed by thinning out steps 1d and 2d at a predetermined frequency.

本変形例においても、図6、図7に示す成膜シーケンスと同様の効果を奏する。   Also in this modification, the same effect as the film-forming sequence shown in FIGS.

<本発明の第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態を説明する。
<Third embodiment of the present invention>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

本実施形態では、上述した第1実施形態と第2実施形態との組み合わせによりSiON膜を形成する。すなわち、第1実施形態の成膜フローによりウエハ200上に第1の層としてのSiN層を形成した後、第2実施形態の成膜フローによりSiN層上に第2の層としてのSiON層を形成する。具体的には、第1実施形態のステップ1a及びステップ2aを交互に所定回数(m回)行うことでウエハ200上にSiN層を形成した後、第2実施形態のステップ1c〜3c(或いはステップ1d〜4d)を含むサイクルを所定回数(n回)行うことでSiN層上にSiON層を形成する。これにより、ウエハ200上にSi、NおよびOを含む薄膜であるSiON膜を成膜する。なお、本実施形態においても、サイクルを複数回繰り返してSiON層を形成する際、ステップ2cやステップ3c(或いはステップ2dやステップ4d)を所定の頻度で間引くようにしてもよい。   In the present embodiment, the SiON film is formed by a combination of the first embodiment and the second embodiment described above. That is, after the SiN layer as the first layer is formed on the wafer 200 by the film formation flow of the first embodiment, the SiON layer as the second layer is formed on the SiN layer by the film formation flow of the second embodiment. Form. Specifically, after steps 1a and 2a of the first embodiment are alternately performed a predetermined number of times (m times) to form a SiN layer on the wafer 200, steps 1c to 3c (or steps of the second embodiment) are performed. A SiON layer is formed on the SiN layer by performing a cycle including 1d to 4d) a predetermined number of times (n times). Thereby, a SiON film which is a thin film containing Si, N and O is formed on the wafer 200. Also in this embodiment, when the SiON layer is formed by repeating the cycle a plurality of times, step 2c and step 3c (or step 2d and step 4d) may be thinned at a predetermined frequency.

本変形例によれば、上述の第1実施形態の効果及び第2実施形態の効果を同時に奏する。すなわち、SiO層を形成する前に形成されたSiN層が、レジストパターンに対する酸化ガス(O ガス)の供給を抑制する(ブロックする)ことで、レジストパターンの酸化や揮発を抑制できるようになる。また、SiN層上に、膜ストレスの少ないSiON層を形成することで、レジストパターンに加わる応力を小さくすることができ、レジストパターンの変形や倒壊等を抑制できるようになる。 According to this modification, the effects of the above-described first embodiment and the effects of the second embodiment are simultaneously achieved. That is, the SiN layer formed before forming the SiO layer can suppress (block) the supply of the oxidizing gas (O 2 * gas) to the resist pattern, thereby suppressing the oxidation and volatilization of the resist pattern. Become. Further, by forming a SiON layer with little film stress on the SiN layer, it is possible to reduce the stress applied to the resist pattern and to suppress the deformation and collapse of the resist pattern.

<本発明の他の実施形態>
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<Other Embodiments of the Present Invention>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can change variously in the range which does not deviate from the summary.

例えば、上述の第1実施形態では、SiN層形成工程とSiO層形成工程とで異なる種類の原料ガス(DCSガス、BTBASガス)を用いる例について説明したが、本発明は係る形態に限定されず、同じ種類の原料ガスを用いるようにしてもよい。また、例えば、SiN層形成工程では原料ガスとしてBTBASガスを用い、他方の工程では、原料ガスとして、BTBASガス以外のアミノシラン系原料ガスや、クロロシラン系原料ガスやフルオロシラン系原料ガス等のハロゲン系のリガンドを持つシラン系原料ガスや、無機原料を気化させたシラン系ガス等を用いてもよい。原料ガスの種類は、窒化や酸化の処理条件に合わせて、適切なものを適宜選択すればよい。第2実施形態でも同様に、ステップ1c〜3c(或いはステップ1d〜4d)を含むサイクルを繰り返す途中で、原料ガスの種類を切り替えるようにしてもよい。第3実施形態でも同様に、SiN層形成工程とSiON層形成工程とで異なる原料ガスを用いるようにしてもよい。   For example, in the first embodiment described above, an example in which different types of source gases (DCS gas, BTBAS gas) are used in the SiN layer forming step and the SiO layer forming step has been described. However, the present invention is not limited to such a form. The same kind of source gas may be used. In addition, for example, BTBAS gas is used as a source gas in the SiN layer forming step, and in the other step, an aminosilane-based source gas other than BTBAS gas, a halogen-based material such as a chlorosilane-based source gas or a fluorosilane-based source gas is used as the source gas. Alternatively, a silane-based source gas having the above ligand or a silane-based gas obtained by vaporizing an inorganic source may be used. As the type of the source gas, an appropriate one may be selected as appropriate in accordance with the nitriding or oxidizing treatment conditions. Similarly, in the second embodiment, the type of the source gas may be switched during the cycle including steps 1c to 3c (or steps 1d to 4d). Similarly, in the third embodiment, different source gases may be used in the SiN layer forming step and the SiON layer forming step.

上述の各実施形態や各変形例の手法により形成したシリコン絶縁膜を、サイドウォールスペーサとして使用することにより、リーク電流が少なく、加工性に優れたデバイス形成技術を提供することが可能となる。   By using the silicon insulating film formed by the method of each of the above-described embodiments and modifications as a sidewall spacer, it is possible to provide a device forming technique with less leakage current and excellent workability.

また、上述の各実施形態や各変形例の手法により形成したシリコン絶縁膜を、エッチストッパーとして使用することにより、加工性に優れたデバイス形成技術を提供することが可能となる。   In addition, by using the silicon insulating film formed by the method of each of the above-described embodiments and modifications as an etch stopper, it is possible to provide a device forming technique with excellent workability.

また、上述の実施形態では、酸窒化膜として、半導体元素であるシリコンを含むシリコン系絶縁膜(SiON膜)を形成する例について説明したが、本発明は、例えばチタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)等の金属元素を含む金属系薄膜を形成する場合にも適用することができる。すなわち、本発明は、例えば、チタン酸窒化膜(TiON膜)、ジルコニウム酸窒化膜(ZrON膜)、ハフニウム酸窒化膜(HfON膜)、タンタル酸窒化膜(TaON膜)、アルミニウム酸窒化膜(AlON膜)、モリブデン酸窒化膜(MoON膜)等の金属酸窒化膜を形成する場合にも好適に適用することができる。   In the above-described embodiment, an example in which a silicon-based insulating film (SiON film) containing silicon as a semiconductor element is formed as the oxynitride film has been described. However, the present invention can be applied to, for example, titanium (Ti), zirconium (Zr). ), Hafnium (Hf), tantalum (Ta), aluminum (Al), molybdenum (Mo), and other metal-based thin films containing metal elements can also be applied. That is, the present invention provides, for example, a titanium oxynitride film (TiON film), a zirconium oxynitride film (ZrON film), a hafnium oxynitride film (HfON film), a tantalum oxynitride film (TaON film), and an aluminum oxynitride film (AlON). Film) and a metal oxynitride film such as a molybdate oxynitride film (MoON film).

この場合、上述の実施形態におけるシラン系原料ガスの代わりに、金属元素を含む原料ガスを用い、上述の実施形態と同様なシーケンスにより成膜を行うことができる。   In this case, instead of the silane-based source gas in the above-described embodiment, a source gas containing a metal element can be used to form a film in the same sequence as in the above-described embodiment.

例えば、Tiを含む金属系薄膜(TiON膜)を形成する場合は、原料ガスとして、テトラキスジメチルアミノチタン(Ti[N(CH、略称:TDMAT)等のTiおよびアミノ基を含むガスや、チタニウムテトラクロライド(TiCl)等のTiおよびクロロ基を含むガスや、チタニウムテトラフルオライド(TiF)等のTiおよびフルオロ基を含むガスを用いることができる。窒化ガス、酸化ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。なお、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。 For example, when forming a metal-based thin film (TiON film) containing Ti, the raw material gas includes Ti and amino groups such as tetrakisdimethylaminotitanium (Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4 , abbreviation: TDMAT). A gas, a gas containing Ti and a chloro group such as titanium tetrachloride (TiCl 4 ), or a gas containing Ti and a fluoro group such as titanium tetrafluoride (TiF 4 ) can be used. As the nitriding gas and the oxidizing gas, the same gas as that in the above-described embodiment can be used. Note that the processing conditions at this time can be the same processing conditions as in the above-described embodiment, for example.

また例えば、Zrを含む金属系薄膜(ZrON膜)を形成する場合は、原料ガスとして、テトラキスジメチルアミノジルコニウム(Zr[N(CH、略称:TDMAZ)、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム(Zr[N(CH)CHCH、略称:TEMAZ)等のZrおよびアミノ基を含むガスや、ジルコニウムテトラクロライド(ZrCl)等のZrおよびクロロ基を含むガスや、ジルコニウムテトラフルオライド(ZrF)等のZrおよびフルオロ基を含むガスを用いることができる。窒化ガス、酸化ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。なお、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。 For example, when forming a metal-based thin film (ZrON film) containing Zr, tetrakisdimethylaminozirconium (Zr [N (CH 3 ) 2 ] 4 , abbreviation: TDMAZ), tetrakisethylmethylaminozirconium ( Zr [N (CH 3 ) CH 2 CH 3 ] 4 , gas containing Zr and amino groups such as TEMAZ), gas containing Zr and chloro groups such as zirconium tetrachloride (ZrCl 4 ), zirconium tetrafluoro A gas containing Zr and a fluoro group such as a ride (ZrF 4 ) can be used. As the nitriding gas and the oxidizing gas, the same gas as that in the above-described embodiment can be used. Note that the processing conditions at this time can be the same processing conditions as in the above-described embodiment, for example.

また例えば、Hfを含む金属系薄膜(HfON膜)を形成する場合は、原料ガスとして、テトラキスジメチルアミノハフニウム(Hf[N(CH、略称:TDMAHf)、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム(Hf[N(CH)CHCH、略称:TEMAHf)等のHfおよびアミノ基を含むガスや、ハフニウムテトラクロライド(HfCl)等のHfおよびクロロ基を含むガスや、ハフニウムテトラフルオライド(HfF)等のHfおよびフルオロ基を含むガスを用いることができる。窒化ガス、酸化ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。なお、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。 For example, in the case of forming a metal-based thin film containing Hf (HfON film), tetrakisdimethylaminohafnium (Hf [N (CH 3 ) 2 ] 4 , abbreviation: TDMAHf), tetrakisethylmethylaminohafnium (HfON film) Gas containing Hf and amino groups such as Hf [N (CH 3 ) CH 2 CH 3 ] 4 , abbreviation: TEMAHf), gas containing Hf and chloro groups such as hafnium tetrachloride (HfCl 4 ), hafnium tetrafluor A gas containing Hf and a fluoro group such as a ride (HfF 4 ) can be used. As the nitriding gas and the oxidizing gas, the same gas as that in the above-described embodiment can be used. Note that the processing conditions at this time can be the same processing conditions as in the above-described embodiment, for example.

また例えば、Taを含む金属系薄膜(TaON膜)を形成する場合は、原料ガスとして、トリスジエチルアミノターシャリーブチルイミノタンタル(Ta[N(C[=NC(CH]、略称:TBTDET)、トリスエチルメチルアミノターシャリーブチルイミノタンタル(Ta[NC(CH][N(C)CH)、略称TBTEMT)等のTaおよびアミノ基を含むガスや、タンタルペンタクロライド(TaCl)等のTaおよびクロロ基を含むガスや、タンタルペンタフルオライド(TaF)等のTaおよびフルオロ基を含むガスを用いることができる。窒化ガス、酸化ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。なお、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。 For example, when forming a metal-based thin film (TaON film) containing Ta, as a source gas, trisdiethylaminotertiarybutyliminotantalum (Ta [N (C 2 H 5 ) 2 ] 3 [= NC (CH 3 ) 3 ], abbreviation: TBTDET), trisethylmethylamino tertiary butylimino tantalum (Ta [NC (CH 3 ) 3 ] [N (C 2 H 5 ) CH 3 ] 3 ), abbreviation TBTEMT) and the like and amino groups , A gas containing Ta and a chloro group such as tantalum pentachloride (TaCl 5 ), and a gas containing Ta and a fluoro group such as tantalum pentafluoride (TaF 5 ) can be used. As the nitriding gas and the oxidizing gas, the same gas as that in the above-described embodiment can be used. Note that the processing conditions at this time can be the same processing conditions as in the above-described embodiment, for example.

また例えば、Alを含む金属系薄膜(AlON膜)を形成する場合は、原料ガスとして、トリメチルアルミニウム(Al(CH、略称:TMA)等のAlおよびアミノ基を含むガスや、アルミニウムトリクロライド(AlCl)等のAlおよびクロロ基を含むガスや、アルミニウムトリフルオライド(AlF)等のAlおよびフルオロ基を含むガスを用いることができる。窒化ガス、酸化ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。なお、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。 Further, for example, in the case of forming a metal-based thin film (AlON film) containing Al, as a raw material gas, a gas containing Al and an amino group such as trimethylaluminum (Al (CH 3 ) 3 , abbreviation: TMA) or aluminum tri A gas containing Al and a chloro group such as chloride (AlCl 3 ) or a gas containing Al and a fluoro group such as aluminum trifluoride (AlF 3 ) can be used. As the nitriding gas and the oxidizing gas, the same gas as that in the above-described embodiment can be used. Note that the processing conditions at this time can be the same processing conditions as in the above-described embodiment, for example.

また例えば、Moを含む金属系薄膜(MoON膜)を形成する場合は、原料ガスとして、モリブデンペンタクロライド(MoCl)等のMoおよびクロロ基を含むガスや、モリブデンペンタフルオライド(MoF)等のMoおよびフルオロ基を含むガスを用いることができる。窒化ガス、酸化ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。なお、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。 Further, for example, when forming a metal-based thin film (MoON film) containing Mo, as a source gas, a gas containing Mo and a chloro group such as molybdenum pentachloride (MoCl 5 ), molybdenum pentafluoride (MoF 5 ), etc. A gas containing Mo and a fluoro group can be used. As the nitriding gas and the oxidizing gas, the same gas as that in the above-described embodiment can be used. Note that the processing conditions at this time can be the same processing conditions as in the above-described embodiment, for example.

また、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薄膜を成膜する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、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薄膜を成膜する場合にも、好適に適用できる。   In the above-described embodiment, an example in which a thin film is formed using a batch-type substrate processing apparatus that processes a plurality of substrates at a time has been described. However, the present invention is not limited to this, and one substrate at a time. Alternatively, the present invention can be suitably applied to the case where a thin film is formed using a single wafer processing apparatus that processes several substrates.

また、上述の各実施形態や各変形例や各応用例等は、適宜組み合わせて用いることができる。   Moreover, the above-described embodiments, modifications, application examples, and the like can be used in appropriate combination.

また、本発明は、例えば、既存の基板処理装置のプロセスレシピを変更することでも実現できる。プロセスレシピを変更する場合は、本発明に係るプロセスレシピを電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体を介して既存の基板処理装置にインストールしたり、また、既存の基板処理装置の入出力装置を操作し、そのプロセスレシピ自体を本発明に係るプロセスレシピに変更することも可能である。   The present invention can also be realized by changing a process recipe of an existing substrate processing apparatus, for example. When changing a process recipe, the process recipe according to the present invention is installed in an existing substrate processing apparatus via a telecommunication line or a recording medium recording the process recipe, or input / output of the existing substrate processing apparatus It is also possible to operate the apparatus and change the process recipe itself to the process recipe according to the present invention.

<本発明の好ましい態様>
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

(付記1)
本発明の一態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する工程と、を行うことで、前記基板上に、前記所定元素および窒素を含む第1の層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する工程と、を行うことで、前記第1の層上に、前記所定元素および酸素を含む第2の層を形成する工程と、
を行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する
半導体装置の製造方法が提供される。
(Appendix 1)
According to one aspect of the invention,
Performing a step of supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in a processing chamber and a step of supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber; Forming a first layer containing nitrogen;
The step of supplying a source gas containing the predetermined element to the substrate in the processing chamber and the step of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber are performed on the first layer. And forming a second layer containing the predetermined element and oxygen,
By performing the above, a method for manufacturing a semiconductor device is provided in which a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen is formed on the substrate.

(付記2)
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第1の層を形成する工程では、
前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、前記窒化ガスを供給する工程と、を交互に所定回数(m回)行う。
(Appendix 2)
A method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 1, preferably,
In the step of forming the first layer,
The step of supplying the source gas containing the predetermined element and the step of supplying the nitriding gas are alternately performed a predetermined number of times (m times).

(付記3)
付記1又は2の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、
前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、前記酸化ガスを供給する工程と、を交互に所定回数(n回)行う。
(Appendix 3)
A method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 1 or 2, preferably,
In the step of forming the second layer,
The step of supplying the source gas containing the predetermined element and the step of supplying the oxidizing gas are alternately performed a predetermined number of times (n times).

(付記4)
付記1又は2の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、
前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、前記窒化ガスを供給する工程と、前記酸化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。
(Appendix 4)
A method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 1 or 2, preferably,
In the step of forming the second layer,
A cycle including a step of supplying a source gas containing the predetermined element, a step of supplying the nitriding gas, and a step of supplying the oxidizing gas is performed a predetermined number of times (n times).

(付記5)
付記1又は2の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、
前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、前記窒化ガスを供給する工程と、前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、前記酸化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。
(Appendix 5)
A method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 1 or 2, preferably,
In the step of forming the second layer,
A cycle including a step of supplying a raw material gas containing the predetermined element, a step of supplying the nitriding gas, a step of supplying a raw material gas containing the predetermined element, and a step of supplying the oxidizing gas a predetermined number of times (N times).

(付記6)
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、
前記第1の層の厚さを、0.5nm以上5.0nm以下の厚さとする。
(Appendix 6)
A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 5, preferably,
The thickness of the first layer is 0.5 nm or more and 5.0 nm or less.

(付記7)
本発明の他の態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する
半導体装置の製造方法が提供される。
(Appendix 7)
According to another aspect of the invention,
Supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in the processing chamber;
Supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber;
And a step of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber, a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen is formed on the substrate by performing a cycle including a predetermined number of times. Is provided.

(付記8)
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する
半導体装置の製造方法が提供される。
(Appendix 8)
According to yet another aspect of the invention,
Supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in the processing chamber;
Supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber;
Supplying a source gas containing the predetermined element to the substrate in the processing chamber;
And a step of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber, a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen is formed on the substrate by performing a cycle including a predetermined number of times. Is provided.

(付記9)
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、
前記薄膜を形成する際の前記基板の温度を200℃以下の温度とする。
(Appendix 9)
A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 8, preferably,
The temperature of the substrate when forming the thin film is set to a temperature of 200 ° C. or lower.

(付記10)
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、
前記窒化ガスを供給する工程では、プラズマにより活性化した前記窒化ガスを前記基板に対して供給する。
(Appendix 10)
A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 9, preferably,
In the step of supplying the nitriding gas, the nitriding gas activated by plasma is supplied to the substrate.

(付記11)
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、
前記酸化ガスを供給する工程では、プラズマにより活性化した前記酸化ガスを前記基板に対して供給する。
(Appendix 11)
A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 10, preferably,
In the step of supplying the oxidizing gas, the oxidizing gas activated by plasma is supplied to the substrate.

(付記12)
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、
前記所定元素は、半導体元素または金属元素を含む。
(Appendix 12)
A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 11, preferably,
The predetermined element includes a semiconductor element or a metal element.

(付記13)
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、
前記所定元素は、シリコン元素を含む。
(Appendix 13)
A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 11, preferably,
The predetermined element includes a silicon element.

(付記14)
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する工程と、を行うことで、前記基板上に、前記所定元素および窒素を含む第1の層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する工程と、を行うことで、前記第1の層上に、前記所定元素および酸素を含む第2の層を形成する工程と、
を行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する
基板処理方法が提供される。
(Appendix 14)
According to yet another aspect of the invention,
Performing a step of supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in a processing chamber and a step of supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber; Forming a first layer containing nitrogen;
The step of supplying a source gas containing the predetermined element to the substrate in the processing chamber and the step of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber are performed on the first layer. And forming a second layer containing the predetermined element and oxygen,
By performing the above, there is provided a substrate processing method for forming a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen on the substrate.

(付記15)
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する
基板処理装置が提供される。
(Appendix 15)
According to yet another aspect of the invention,
Supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in the processing chamber;
Supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber;
A substrate processing apparatus for forming a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen on the substrate by performing a cycle including a step of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber a predetermined number of times. Is done.

(付記16)
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する
基板処理装置が提供される。
(Appendix 16)
According to yet another aspect of the invention,
Supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in the processing chamber;
Supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber;
Supplying a source gas containing the predetermined element to the substrate in the processing chamber;
A substrate processing apparatus for forming a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen on the substrate by performing a cycle including a step of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber a predetermined number of times. Is done.

(付記17)
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室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、
前記処理室内に窒化ガスを供給する窒化ガス供給系と、
前記処理室内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、を有し、
前記処理室内の基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記窒化ガスを供給する処理と、を行うことで、前記基板上に、前記所定元素および窒素を含む第1の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所定元素を含む原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記酸化ガスを供給する処理と、を行うことで、前記第1の層上に、前記所定元素および酸素を含む第2の層を形成する処理と、
を行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成するように、前記原料ガス供給系、前記窒化ガス供給系および前記酸化ガス供給系を制御する制御部を有する
基板処理装置が提供される。
(Appendix 17)
According to yet another aspect of the invention,
A processing chamber for processing the substrate;
A raw material gas supply system for supplying a raw material gas containing a predetermined element into the processing chamber;
A nitriding gas supply system for supplying a nitriding gas into the processing chamber;
An oxidizing gas supply system for supplying an oxidizing gas into the processing chamber,
By performing the process of supplying the source gas containing the predetermined element to the substrate in the processing chamber and the process of supplying the nitriding gas to the substrate in the processing chamber, Forming a first layer containing a predetermined element and nitrogen;
The first layer is obtained by performing a process of supplying a source gas containing the predetermined element to the substrate in the process chamber and a process of supplying the oxidizing gas to the substrate in the process chamber. A process for forming a second layer containing the predetermined element and oxygen;
A control unit that controls the source gas supply system, the nitriding gas supply system, and the oxidizing gas supply system so as to form a thin film containing the predetermined element, nitrogen, and oxygen on the substrate. A substrate processing apparatus is provided.

(付記18)
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室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、
前記処理室内に窒化ガスを供給する窒化ガス供給系と、
前記処理室内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、を有し、
前記処理室内の基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して窒化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酸化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、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成するように、前記原料ガス供給系、前記窒化ガス供給系および前記酸化ガス供給系を制御する制御部を有する
基板処理装置が提供される。
(Appendix 18)
According to yet another aspect of the invention,
A processing chamber for processing the substrate;
A raw material gas supply system for supplying a raw material gas containing a predetermined element into the processing chamber;
A nitriding gas supply system for supplying a nitriding gas into the processing chamber;
An oxidizing gas supply system for supplying an oxidizing gas into the processing chamber,
A process for supplying a source gas containing the predetermined element to a substrate in the processing chamber; a process for supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber; and an oxidizing gas for the substrate in the processing chamber. And supplying the raw material gas supply system, the nitriding gas supply system, and the oxidation so as to form a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen on the substrate by performing a cycle including the supply process a predetermined number of times. A substrate processing apparatus having a controller for controlling a gas supply system is provided.

(付記19)
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室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、
前記処理室内に窒化ガスを供給する窒化ガス供給系と、
前記処理室内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、を有し、
前記処理室内の基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して窒化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所定元素を含む原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して酸化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、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成するように、前記原料ガス供給系、前記窒化ガス供給系および前記酸化ガス供給系を制御する制御部を有する
基板処理装置が提供される。
(Appendix 19)
According to yet another aspect of the invention,
A processing chamber for processing the substrate;
A raw material gas supply system for supplying a raw material gas containing a predetermined element into the processing chamber;
A nitriding gas supply system for supplying a nitriding gas into the processing chamber;
An oxidizing gas supply system for supplying an oxidizing gas into the processing chamber,
A process for supplying a source gas containing the predetermined element to a substrate in the processing chamber; a process for supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber; and the predetermined element for the substrate in the processing chamber A predetermined number of cycles including a process of supplying a source gas containing oxygen and a process of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber, whereby the predetermined element, nitrogen, and oxygen are added to the substrate. There is provided a substrate processing apparatus having a control unit for controlling the source gas supply system, the nitriding gas supply system, and the oxidizing gas supply system so as to form a thin film including the thin film.

(付記20)
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を含む原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する手順と、を行うことで、前記基板上に、前記所定元素および窒素を含む第1の層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する手順と、を行うことで、前記第1の層上に、前記所定元素および酸素を含む第2の層を形成する手順と、
を行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
(Appendix 20)
According to yet another aspect of the invention,
By performing a procedure for supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in a processing chamber of the substrate processing apparatus and a procedure for supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber, on the substrate, Forming a first layer containing the predetermined element and nitrogen;
By performing a procedure for supplying a source gas containing the predetermined element to the substrate in the processing chamber and a procedure for supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber, And forming a second layer containing the predetermined element and oxygen,
By performing the above, a program for causing a computer to execute a procedure for forming a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen on the substrate is provided.

(付記21)
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を含む原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して酸化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、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
(Appendix 21)
According to yet another aspect of the invention,
A procedure for supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in a processing chamber of the substrate processing apparatus;
Supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber;
And a step of forming a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen on the substrate by performing a cycle including a step of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber a predetermined number of times. A program is provided.

(付記22)
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素を含む原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
(Appendix 22)
According to yet another aspect of the invention,
A procedure for supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in a processing chamber;
Supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber;
Supplying a source gas containing the predetermined element to the substrate in the processing chamber;
A step of forming a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen on the substrate by executing a cycle including a step of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber a predetermined number of times. A program is provided.

(付記23)
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を含む原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する手順と、を行うことで、前記基板上に、前記所定元素および窒素を含む第1の層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する手順と、を行うことで、前記第1の層上に、前記所定元素および酸素を含む第2の層を形成する手順と、
を行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
(Appendix 23)
According to yet another aspect of the invention,
By performing a procedure for supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in a processing chamber of the substrate processing apparatus and a procedure for supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber, on the substrate, Forming a first layer containing the predetermined element and nitrogen;
By performing a procedure for supplying a source gas containing the predetermined element to the substrate in the processing chamber and a procedure for supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber, And forming a second layer containing the predetermined element and oxygen,
By performing the above, a computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute a procedure for forming a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen on the substrate is provided.

(付記24)
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を含む原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して酸化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、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
(Appendix 24)
According to yet another aspect of the invention,
A procedure for supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in a processing chamber of the substrate processing apparatus;
Supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber;
And a step of forming a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen on the substrate by performing a cycle including a step of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber a predetermined number of times. A computer-readable recording medium on which a program to be recorded is recorded is provided.

(付記25)
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素を含む原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して窒化ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素を含む原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して酸化ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および酸素を含む薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
(Appendix 25)
According to yet another aspect of the invention,
A procedure for supplying a source gas containing a predetermined element to a substrate in a processing chamber;
Supplying a nitriding gas to the substrate in the processing chamber;
Supplying a source gas containing the predetermined element to the substrate in the processing chamber;
A step of forming a thin film containing the predetermined element, nitrogen and oxygen on the substrate by executing a cycle including a step of supplying an oxidizing gas to the substrate in the processing chamber a predetermined number of times. A computer-readable recording medium on which a program to be recorded is recorded is provided.

200 ウエハ(基板)
201 処理室
280 コントローラ(制御部)
301 原料ガス供給系
302 窒化ガス供給系
303 酸化ガス供給系
501 第1不活性ガス供給系
502 第2不活性ガス供給系
503 第3不活性ガス供給系
200 wafer (substrate)
201 processing chamber 280 controller (control unit)
301 Source gas supply system 302 Nitridation gas supply system 303 Oxidation gas supply system 501 First inert gas supply system 502 Second inert gas supply system 503 Third inert gas supply system

Claims (5)

表面にレジストパターンが形成された基板を200℃以下の所定温度に維持しつつ、前記基板に対して所定元素を含む第1の原料ガスを供給して排気する工程と、前記基板に対して窒化ガスを供給して排気する工程と、を複数回行うことで、前記基板上に、前記所定元素および窒素を含む第1の層を0.5nm〜5nmの膜厚となるよう形成する工程と、
前記基板を200℃以下の所定温度に維持しつつ、前記基板に対して前記所定元素を含む第2の原料ガスを供給して排気する工程と、前記基板に対して前記窒化ガスを供給して排気する工程と、前記基板に対して酸化ガスを供給して排気する工程と、を複数回行うことで、前記第1の層上に、前記所定元素、窒素、酸素を含む第2の層を形成する工程と、
を行う半導体装置の製造方法。
Supplying the substrate with the resist pattern formed on the surface thereof at a predetermined temperature of 200 ° C. or lower while supplying a first source gas containing a predetermined element to the substrate, and nitriding the substrate; Forming a first layer containing the predetermined element and nitrogen to a thickness of 0.5 nm to 5 nm on the substrate by performing a process of supplying and exhausting a gas a plurality of times;
Supplying a second source gas containing the predetermined element to the substrate and exhausting the substrate while maintaining the substrate at a predetermined temperature of 200 ° C. or less; and supplying the nitriding gas to the substrate A second layer containing the predetermined element, nitrogen, and oxygen is formed on the first layer by performing a process of exhausting and a process of supplying and exhausting an oxidizing gas to the substrate a plurality of times. Forming, and
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記窒化ガスおよび前記酸化ガスは、それぞれプラズマ励起により活性化された状態で前記基板に対して供給する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the nitriding gas and the oxidizing gas are supplied to the substrate while being activated by plasma excitation. 前記第1の原料ガスと前記第2の原料ガスとは、異なるガスである請求項1もしくは請求項2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 first source gas and the second source gas are different gases. 基板を収容する処理室と、
前記処理室内に所定元素を含む第1の原料ガスを供給する第1の原料ガス供給系と、
前記処理室内に所定元素を含む第2の原料ガスを供給する第2の原料ガス供給系と、
前記処理室内に窒化ガスを供給する窒化ガス供給系と、
前記処理室内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、
前記基板を加熱する加熱系と、
前記処理室を排気する排気系と、
前記処理室に収容された表面にレジストパターンが形成された基板を200℃以下の所定温度に維持しつつ、前記処理室内に所定元素を含む第1の原料ガスを供給して排気する処理と、前記処理室内に窒化ガスを供給して排気する処理と、を複数回行うことで、前記基板上に、前記所定元素および窒素を含む第1の層を0.5nm〜5nmの膜厚となるよう形成する処理と、前記基板を200℃以下の所定温度に維持しつつ、前記処理室内に前記所定元素を含む第2の原料ガスを供給して排気する処理と、前記基板に対して前記窒化ガスを供給して排気する処理と、前記処理室内に酸化ガスを供給して排気する処理と、を複数回行うことで、前記第1の層上に、前記所定元素、窒素、酸素を含む第2の層を形成する処理と、を行うように、前記第1の原料ガス供給系、前記第2の原料ガス供給系、前記窒化ガス供給系、前記酸化ガス供給系、加熱系、排気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 chamber for accommodating the substrate;
A first source gas supply system for supplying a first source gas containing a predetermined element into the processing chamber;
A second source gas supply system for supplying a second source gas containing a predetermined element into the processing chamber;
A nitriding gas supply system for supplying a nitriding gas into the processing chamber;
An oxidizing gas supply system for supplying an oxidizing gas into the processing chamber;
A heating system for heating the substrate;
An exhaust system for exhausting the processing chamber;
A process of supplying and exhausting a first source gas containing a predetermined element into the processing chamber while maintaining a substrate having a resist pattern formed on the surface accommodated in the processing chamber at a predetermined temperature of 200 ° C. or lower; A process of supplying and exhausting a nitriding gas into the processing chamber is performed a plurality of times so that the first layer containing the predetermined element and nitrogen has a thickness of 0.5 nm to 5 nm on the substrate. a process of forming, one protein maintains the substrate at a predetermined temperature of 200 ° C. or less, a process of exhausting and supplying a second source gas containing the specific element into the processing chamber, the nitride to the substrate By performing a process of supplying and exhausting a gas and a process of supplying and exhausting an oxidizing gas into the processing chamber a plurality of times, a first layer containing the predetermined element , nitrogen, and oxygen is formed on the first layer. The process of forming the two layers, and so on The first raw material gas supply system, and the second source gas supply system, the nitriding gas supply system, the oxidizing gas supply system, a heating system, and a control unit to control the exhaust system,
A substrate processing apparatus.
基板処理装置の処理室内に収容された表面にレジストパターンが形成された基板を200℃以下の所定温度に維持しつつ、前記基板に対して所定元素を含む第1の原料ガスを供給して排気する手順と、前記基板に対して窒化ガスを供給して排気する手順と、を複数回行うことで、前記基板上に、前記所定元素および窒素を含む第1の層を0.5nm〜5nmの膜厚となるよう形成する手順と、
前記基板を200℃以下の所定温度に維持しつつ、前記基板に対して前記所定元素を含む第2の原料ガスを供給して排気する手順と、前記基板に対して前記窒化ガスを供給して排気する手順と、前記基板に対して酸化ガスを供給して排気する手順と、を複数回行うことで、前記第1の層上に、前記所定元素、窒素、酸素を含む第2の層を形成する手順と、を行う前記基板処理装置をコンピュータに制御させるプログラム。
A substrate having a resist pattern formed on a surface accommodated in a processing chamber of a substrate processing apparatus is maintained at a predetermined temperature of 200 ° C. or lower, and a first source gas containing a predetermined element is supplied to the substrate and exhausted. And a step of supplying and exhausting a nitriding gas to the substrate a plurality of times to form a first layer containing the predetermined element and nitrogen on the substrate with a thickness of 0.5 nm to 5 nm. A procedure for forming a film thickness;
While maintaining the substrate at a predetermined temperature of 200 ° C. or lower, supplying a second source gas containing the predetermined element to the substrate and exhausting the substrate, and supplying the nitriding gas to the substrate A second layer containing the predetermined element , nitrogen, and oxygen is formed on the first layer by performing a procedure for exhausting and a procedure for supplying and exhausting an oxidizing gas to the substrate a plurality of times. And a program for causing a computer to control the substrate processing apparatus for performing the forming process .
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