JP6320129B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents
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Description
基板に対して硼素を含みボラジン環骨格非含有の第1の処理ガスを供給する工程と、前記基板に対して窒素、または、窒素および炭素を含む第2の処理ガスを供給する工程と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、ボラジン環骨格を有さず硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有さず硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程と、
前記基板に対して第3の処理ガスを供給する工程と、前記基板に対してボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスを供給する工程と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン環骨格を有し硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有し硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程と、
を含むサイクルを、前記第4の処理ガスにおけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記第1の膜と前記第2の膜とが積層されてなる積層膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記処理室内の基板に対して硼素を含みボラジン環骨格非含有の第1の処理ガスを供給する処理と、前記基板に対して窒素、または、窒素および炭素を含む第2の処理ガスを供給する処理と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、ボラジン環骨格を有さず硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有さず硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する第1処理と、前記基板に対して第3の処理ガスを供給する処理と、前記基板に対してボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスを供給する処理と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン環骨格を有し硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有し硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する第2処理と、を含むサイクルを、前記第4の処理ガスにおけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記第1の膜と前記第2の膜とが積層されてなる積層膜を形成する処理を行うように、前記ガス供給系、前記ヒータおよび前記圧力調整部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
処理室内の基板に対して硼素を含みボラジン環骨格非含有の第1の処理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素、または、窒素および炭素を含む第2の処理ガスを供給する手順と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、ボラジン環骨格を有さず硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有さず硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して第3の処理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ボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスを供給する手順と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン環骨格を有し硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有し硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順と、
を含むサイクルを、前記第4の処理ガスにおけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記第1の膜と前記第2の膜とが積層されてなる積層膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図3を用いて説明する。
図1に示すように、処理炉202は加熱手段(加熱機構)としてのヒータ207を有する。ヒータ207は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース(図示せず)に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ207は、後述するようにガスを熱で活性化(励起)させる活性化機構(励起部)としても機能する。
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用いて、半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、基板上に薄膜を形成するシーケンス例について説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。
基板に対してBを含みボラジン環骨格非含有の第1の処理ガスを供給する工程と、基板に対してN、または、NおよびCを含む第2の処理ガスを供給する工程と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、ボラジン環骨格を有さずBおよびNを含む膜(以下、非ボラジン系BN膜ともいう)、または、ボラジン環骨格を有さずB、CおよびNを含む膜(以下、非ボラジン系BCN膜ともいう)を形成する工程と、
基板に対して第3の処理ガスを供給する工程と、基板に対してボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスを供給する工程と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン環骨格を有しBおよびNを含む膜(以下、ボラジン系BN膜ともいう)、または、ボラジン環骨格を有しB、CおよびNを含む膜(以下、ボラジン系BCN膜ともいう)を形成する工程と、
を含むサイクルを、第4の処理ガスにおけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、基板上に、第1の膜と第2の膜とが積層されてなる積層膜を形成する。
ウエハ200に対してBを含みボラジン環骨格非含有の第1の処理ガスとしてクロロボラン系原料ガス(BCl3ガス)を供給する工程と、ウエハ200に対してN、または、NおよびCを含む第2の処理ガスとしてアミン系ガス(TEAガス)を供給する工程と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、非ボラジン系BCN膜を形成する工程と、
ウエハ200に対して第3の処理ガスとしてクロロボラン系原料ガス(BCl3ガス)を供給する工程と、ウエハ200に対してボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスとして有機ボラジン系ガス(TMBガス)を供給する工程と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン系BCN膜を形成する工程と、
を含むサイクルを、第4の処理ガスとしての有機ボラジン系ガス(TMBガス)におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、非ボラジン系BCN膜とボラジン系BCN膜とが積層されてなる積層膜を形成する。
クロロボラン系原料ガス(BCl3ガス)を供給する工程と、アミン系ガス(TEAガス)を供給する工程と、を第1のセットとして、このセットを所定回数(m1回)、ここでは複数回、具体的には2回行う工程と、
クロロボラン系原料ガス(BCl3ガス)を供給する工程と、有機ボラジン系ガス(TMBガス)を供給する工程と、を第2のセットとして、このセットを所定回数(m2回)、ここでは複数回、具体的には2回行う工程と、
を交互に行うサイクルを所定回数(n回)、ここでは複数回行う例を示している。すなわち、m1=2、m2=2である例を示している。なお、m1=1、m2=1とすることもできる。また、m1=1〜10、m2=1〜10とするのが好ましい。
複数のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、図1に示すように、複数のウエハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内に搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219はOリング220を介して反応管203の下端をシールした状態となる。
処理室201内の圧力、すなわち、ウエハ200が存在する空間の圧力が所望の圧力(真空度)となるように真空ポンプ246によって真空排気される。この際、処理室201内の圧力は圧力センサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ244がフィードバック制御される(圧力調整)。真空ポンプ246は、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室201内のウエハ200が所望の温度となるようにヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電具合がフィードバック制御される(温度調整)。ヒータ207による処理室201内の加熱は、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構267によりボート217及びウエハ200の回転を開始する。回転機構267によるボート217及びウエハ200の回転は、少なくとも、ウエハ200に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
その後、以下の2つのステップ、すなわち、ステップS1a,S2aを順次実行する。
(BCl3ガス供給)
バルブ243aを開き、ガス供給管232a内にBCl3ガスを流す。BCl3ガスは、MFC241aにより流量調整され、ガス供給孔250aから処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してBCl3ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243eを開き、ガス供給管232e内にN2ガス等の不活性ガスを流す。N2ガスは、MFC241eにより流量調整され、BCl3ガスと一緒に処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。
第1の層が形成された後、バルブ243aを閉じ、BCl3ガスの供給を停止する。このとき、APCバルブ244は開いたままとし、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは第1の層形成に寄与した後のBCl3ガスを処理室201内から排除する。このとき、バルブ243e〜243hは開いたままとし、不活性ガスとしてのN2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは第1の層形成に寄与した後のBCl3ガスを処理室201内から排除する効果を高めることができる。
(TEAガス供給)
ステップS1aが終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、バルブ243bを開き、ガス供給管232b内にTEAガスを流す。TEAガスは、MFC241bにより流量調整され、ガス供給孔250bから処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対して熱で活性化されたTEAガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243fを開き、ガス供給管232f内に不活性ガスとしてのN2ガスを流す。N2ガスは、MFC241fにより流量調整され、TEAガスと一緒に処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。
第2の層が形成された後、バルブ243bを閉じ、TEAガスの供給を停止する。このとき、APCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは第2の層形成に寄与した後のTEAガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。このとき、バルブ243e〜243hは開いたままとして、不活性ガスとしてのN2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは第2の層形成に寄与した後のTEAガスや反応副生成物を処理室201内から排除する効果を高めることができる。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のは、ステップS1aと同様である。
上述したステップS1a,S2aを第1のセットとして、このセットを1回以上(所定回数)行うことにより、すなわち、ステップS1a,S2aを交互に1回以上(所定回数)行うことにより、ウエハ200上に、第1の膜として、所定組成及び所定膜厚の非ボラジン系BCN膜を成膜することができる。上述のセットは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、1セットあたりに形成するBCN層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のセットを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
次に、以下の2つのステップ、すなわち、ステップS3a,S4aを順次実行する。
(BCl3ガス供給)
ステップS1aと同様の処理手順、処理条件によりウエハ200に対してBCl3ガスを供給する。これにより、ウエハ200上に形成された非ボラジン系BCN膜上に、第3の層として、例えば1原子層未満から数原子層程度の厚さのClを含むB含有層が形成される。
第3の層が形成された後、ステップS1aと同様の処理手順により、BCl3ガスの供給を停止し、また、処理室201内に残留する未反応もしくは第3の層形成に寄与した後のBCl3ガスを処理室201内から排除する。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のは、ステップS1aと同様である。
(TMBガス供給)
ステップS3aが終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、バルブ243dを開き、ガス供給管232d内にTMBガスを流す。TMBガスは、MFC241dにより流量調整され、ガス供給孔250d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TMBガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243hを開き、ガス供給管232h内に不活性ガスとしてのN2ガスを流す。N2ガスは、MFC241hにより流量調整され、TMBガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
第4の層が形成された後、バルブ243dを閉じ、TMBガスの供給を停止する。このとき、APCバルブ244は開いたままとし、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは第4の層形成に寄与した後のTMBガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。なお、このとき、バルブ243e〜243hは開いたままとし、不活性ガスとしてのN2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは第4の層形成に寄与した後のTMBガスや反応副生成物を処理室201内から排除する効果を高めることができる。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のは、ステップS1aと同様である。
上述したステップS3a,S4aを第2のセットとして、このセットを1回以上(所定回数)行うことにより、すなわち、ステップS3a,S4aを交互に1回以上(所定回数)行うことにより、第1の膜としての非ボラジン系BCN膜上に、第2の膜として、所定組成及び所定膜厚のボラジン系BCN膜を形成することができる。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BCN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。
上述した第1の膜を形成する工程と、上述した第2の膜を形成する工程と、を1サイクルとして、このサイクルを1回以上(所定回数)行うことにより、ウエハ200上に、所定組成および所定膜厚の、非ボラジ系BCN膜とボラジン系BCN膜とがナノレベルで交互に積層されてなる積層膜(以下、ナノラミネート膜ともいう)を形成することができる。この積層膜は、膜全体としては、B,CおよびNを含み、ボラジン環骨格を有する膜、すなわち、ボラジン系BCN膜となる。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BCN層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
所定組成を有する所定膜厚の積層膜を形成する成膜処理がなされると、バルブ243e〜243hを開き、ガス供給管232e〜232hのそれぞれから不活性ガスとしてのN2ガスを処理室201内へ供給し、排気管231から排気する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内が不活性ガスでパージされ、処理室201内に残留するガスや反応副生成物が処理室201内から除去される(パージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
その後、ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降されて、反応管203の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ200がボート217に支持された状態で反応管203の下端から反応管203の外部に搬出(ボートアンロード)される。その後、処理済のウエハ200はボート217より取出される(ウエハディスチャージ)。
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を得ることができる。
次に、第2実施形態について図5(a)、図5(b)を用いて説明する。
ウエハ200に対してBを含みボラジン環骨格非含有の第1の処理ガスとしてクロロボラン系原料ガス(BCl3ガス)を供給する工程と、ウエハ200に対してN、または、NおよびCを含む第2の処理ガスとしてアミン系ガス(TEAガス)を供給する工程と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、非ボラジン系BCN膜を形成する工程と、
ウエハ200に対して第3の処理ガスとしてクロロボラン系原料ガス(BCl3ガス)を供給する工程と、ウエハ200に対してボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスとして有機ボラジン系ガス(TMBガス)を供給する工程と、ウエハ200に対して窒化ガス(NH3ガス)を供給する工程と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン系BCN膜またはボラジン系BN膜を形成する工程と、
を含むサイクルを、第4の処理ガスとしての有機ボラジン系ガス(TMBガス)におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、非ボラジン系BCN膜とボラジン系BCN膜またはボラジン系BN膜とが積層されてなる積層膜を形成する。
(NH3ガス供給)
ステップS4bが終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、バルブ243cを開き、ガス供給管232c内にNH3ガスを流す。NH3ガスは、MFC241cにより流量調整され、ガス供給孔250cからバッファ室237内に供給される。このとき、棒状電極269,270間に高周波電力を印加しないことで、バッファ室237内に供給されたNH3ガスは、熱で活性化され、ガス供給孔250eから処理室201内へ供給され、排気管231から排気される(図5(a)参照)。また、このとき、棒状電極269,270間に高周波電源273から整合器272を介して高周波電力を印加することで、バッファ室237内に供給されたNH3ガスは、プラズマ励起され、活性種としてガス供給孔250eから処理室201内へ供給され、排気管231から排気される(図5(b)参照)。このときウエハ200に対して、熱またはプラズマで活性化されたNH3ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243gを開き、ガス供給管232g内にN2ガスを流す。N2ガスはNH3ガスと一緒に処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。
ウエハ温度:500〜650℃
処理室内圧力:133〜2666Pa
NH3ガス分圧:33〜2515Pa
NH3ガス供給流量:1000〜5000sccm
N2ガス供給流量:300〜3000sccm
NH3ガス供給時間:6〜60秒
ウエハ温度:500〜650℃
処理室内圧力:33〜80Pa
NH3ガス分圧:17〜75Pa
NH3ガス供給流量:1000〜5000sccm
N2ガス供給流量:300〜1000sccm
NH3ガス供給時間:6〜60秒
第5の層が形成された後、バルブ243cを閉じ、NH3ガスの供給を停止する。このとき、APCバルブ244は開いたままとし、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは第5の層形成に寄与した後のNH3ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。このとき、バルブ243e〜243hは開いたままとし、N2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは第5の層形成に寄与した後のNH3ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する効果を高めることができる。
上述したステップS3b,S4b,S5bを第2のセットとして、このセットを1回以上(所定回数)行うことにより、第2の膜として、所定組成及び所定膜厚のボラジン系BCN膜またはボラジン系BN膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
本実施形態の成膜シーケンスによれば、上述の第1実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態の成膜シーケンスによれば、ウエハ200に対してNH3ガスを供給するステップS5bを行うことで、ボラジン系BCN膜またはボラジン系BN膜の組成比を上述のように微調整することができ、最終的に形成されるナノラミネート膜の組成比を微調整することが可能となる。
次に、第3実施形態について図6を用いて説明する。
ウエハ200に対してBを含みボラジン環骨格非含有の第1の処理ガスとしてクロロボラン系原料ガス(BCl3ガス)を供給する工程と、ウエハ200に対してN、または、NおよびCを含む第2の処理ガスとしてアミン系ガス(TEAガス)を供給する工程と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、非ボラジン系BCN膜を形成する工程と、
ウエハ200に対して第3の処理ガスとしてクロロボラン系原料ガス(BCl3ガス)を供給する工程と、ウエハ200に対してボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスとして有機ボラジン系ガス(TMBガス)を供給する工程と、ウエハ200に対してアミン系ガス(TEAガス)を供給する工程と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン系BCN膜を形成する工程と、
を含むサイクルを、第4の処理ガスとしての有機ボラジン系ガス(TMBガス)におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、非ボラジン系BCN膜とボラジン系BCN膜とが積層されてなる積層膜を形成する。
次に、第4実施形態について図7(a)、図7(b)を用いて説明する。
ウエハ200に対してBを含みボラジン環骨格非含有の第1の処理ガスとしてクロロボラン系原料ガス(BCl3ガス)を供給する工程と、ウエハ200に対してN、または、NおよびCを含む第2の処理ガスとしてアミン系ガス(TEAガス)を供給する工程と、ウエハ200に対して窒化ガス(NH3ガス)を供給する工程と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、非ボラジン系BCN膜または非ボラジン系BN膜を形成する工程と、
ウエハ200に対して第3の処理ガスとしてクロロボラン系原料ガス(BCl3ガス)を供給する工程と、ウエハ200に対してボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスとして有機ボラジン系ガス(TMBガス)を供給する工程と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン系BCN膜を形成する工程と、
を含むサイクルを、第4の処理ガスとしての有機ボラジン系ガス(TMBガス)におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、非ボラジン系BCN膜または非ボラジン系BN膜とボラジン系BCN膜とが積層されてなる積層膜を形成する。
次に、第5実施形態について図8(a)、図8(b)を用いて説明する。
ウエハ200に対してBを含みボラジン環骨格非含有の第1の処理ガスとしてクロロボラン系原料ガス(BCl3ガス)を供給する工程と、ウエハ200に対してNを含む第2の処理ガスとして窒化ガス(NH3ガス)を供給する工程と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、非ボラジン系BN膜を形成する工程と、
ウエハ200に対して第3の処理ガスとしてクロロボラン系原料ガス(BCl3ガス)を供給する工程と、ウエハ200に対してボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスとして有機ボラジン系ガス(TMBガス)を供給する工程と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン系BCN膜を形成する工程と、
を含むサイクルを、第4の処理ガスとしての有機ボラジン系ガス(TMBガス)におけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、ウエハ200上に、非ボラジン系BN膜とボラジン系BCN膜とが積層されてなる積層膜を形成する。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。但し、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
基板に対して硼素を含みボラジン環骨格非含有の第1の処理ガスを供給する工程と、前記基板に対して窒素、または、窒素および炭素を含む第2の処理ガスを供給する工程と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、ボラジン環骨格を有さず硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有さず硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程と、
前記基板に対して第3の処理ガスを供給する工程と、前記基板に対してボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスを供給する工程と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン環骨格を有し硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有し硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程と、
を含むサイクルを、前記第4の処理ガスにおけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記第1の膜と前記第2の膜とが積層されてなる積層膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法、および、基板処理方法が提供される。
付記1に記載の方法であって、好ましくは、
前記積層膜を形成する工程では、前記第1の膜の形成を前記第2の膜の形成よりも先に行う。
付記1または2に記載の方法であって、好ましくは、
前記積層膜を形成する工程では、前記基板上に前記第1の膜を形成した後、前記第1の膜上に前記第2の膜を形成する。
付記1乃至3のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記積層膜を形成する工程では、最初に形成する膜を前記第1の膜とする。
付記1乃至4のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記積層膜を形成する工程では、最後に形成する膜を前記第1の膜とする。
付記1乃至5のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記積層膜を形成する工程では、前記第1の膜の形成と、前記第2の膜の形成とを、交互に複数回繰り返す。
付記1乃至6のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第1の膜および前記第2の膜の膜厚がそれぞれ5nm以下である。
付記1乃至7のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第1の膜および前記第2の膜の膜厚がそれぞれ1nm以下である。
付記1乃至8のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記積層膜は、前記第1の膜と前記第2の膜とがナノレベルで積層されてなる積層膜(ナノラミネート膜)である。
付記1乃至9のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記積層膜は、前記第1の膜と前記第2の膜とがナノレベルで交互に積層されてなる積層膜(ナノラミネート膜)である。
付記1乃至10のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第3の処理ガスは、硼素を含みボラジン環骨格非含有のガス、および、窒素を含むガス、および、窒素および炭素を含むガスのうち少なくともいずれかを含む。
付記1乃至11のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第3の処理ガスは、前記第1の処理ガス、および、前記第2の処理ガスのうち少なくともいずれかと化学構造が同一の物質で構成されるガスを含む。
付記1乃至12のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第3の処理ガスは、前記第1の処理ガスと化学構造が同一の物質で構成されるガスを含む。
付記1乃至13のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第1の処理ガスおよび前記第3の処理ガスは、硼素およびハロゲン元素を含みボラジン環骨格非含有のガスを含む。
本発明の他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記処理室内の基板に対して硼素を含みボラジン環骨格非含有の第1の処理ガスを供給する処理と、前記基板に対して窒素、または、窒素および炭素を含む第2の処理ガスを供給する処理と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、ボラジン環骨格を有さず硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有さず硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する第1処理と、前記基板に対して第3の処理ガスを供給する処理と、前記基板に対してボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスを供給する処理と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン環骨格を有し硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有し硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する第2処理と、を含むサイクルを、前記第4の処理ガスにおけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記第1の膜と前記第2の膜とが積層されてなる積層膜を形成する処理を行うように、前記ガス供給系、前記ヒータおよび前記圧力調整部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して硼素を含みボラジン環骨格非含有の第1の処理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素、または、窒素および炭素を含む第2の処理ガスを供給する手順と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、ボラジン環骨格を有さず硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有さず硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して第3の処理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ボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスを供給する手順と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン環骨格を有し硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有し硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順と、
を含むサイクルを、前記第4の処理ガスにおけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記第1の膜と前記第2の膜とが積層されてなる積層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、および、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
200 ウエハ(基板)
201 処理室
202 処理炉
203 反応管
207 ヒータ
231 排気管
232a〜232h ガス供給管
Claims (11)
- 基板に対して硼素を含みボラジン環骨格非含有の第1の処理ガスを供給する工程と、前記基板に対して窒素、または、窒素および炭素を含む第2の処理ガスを供給する工程と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、ボラジン環骨格を有さず硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有さず硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程と、
前記基板に対して第3の処理ガスを供給する工程と、前記基板に対してボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスを供給する工程と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン環骨格を有し硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有し硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程と、
を含むサイクルを、前記第4の処理ガスにおけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記第1の膜と前記第2の膜とがそれぞれ5nm以下の膜厚で積層されてなる積層膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法。 - 前記積層膜を形成する工程では、前記基板上に、前記第1の膜と前記第2の膜とがそれぞれ1nm以下の膜厚で積層されてなる積層膜を形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記積層膜を形成する工程では、前記第1の膜の形成と、前記第2の膜の形成とを、交互に複数回繰り返す請求項1または2のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記積層膜を形成する工程では、前記第1の膜の形成を前記第2の膜の形成よりも先に行う請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記積層膜を形成する工程では、最初に形成する膜および最後に形成する膜の両方を前記第1の膜とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3の処理ガスは、硼素を含みボラジン環骨格非含有のガス、および、窒素を含むガス、および、窒素および炭素を含むガスのうち少なくともいずれかである請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3の処理ガスは、前記第1の処理ガス、および、前記第2の処理ガスのうち少なくともいずれかと化学構造が同一の物質で構成されるガスである請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3の処理ガスは、前記第1の処理ガスと化学構造が同一の物質で構成されるガスである請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の処理ガスおよび前記第3の処理ガスは、硼素およびハロゲン元素を含みボラジン環骨格非含有のガスである請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 基板を収容する処理室と、
前記処理室内へガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記処理室内の基板に対して硼素を含みボラジン環骨格非含有の第1の処理ガスを供給する処理と、前記基板に対して窒素、または、窒素および炭素を含む第2の処理ガスを供給する処理と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、ボラジン環骨格を有さず硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有さず硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する第1処理と、前記基板に対して第3の処理ガスを供給する処理と、前記基板に対してボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスを供給する処理と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン環骨格を有し硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有し硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する第2処理と、を含むサイクルを、前記第4の処理ガスにおけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記第1の膜と前記第2の膜とがそれぞれ5nm以下の膜厚で積層されてなる積層膜を形成する処理を行うように、前記ガス供給系、前記ヒータおよび前記圧力調整部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。 - 基板処理装置の処理室内の基板に対して硼素を含みボラジン環骨格非含有の第1の処理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素、または、窒素および炭素を含む第2の処理ガスを供給する手順と、を含む第1のセットを所定回数行うことで、第1の膜として、ボラジン環骨格を有さず硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有さず硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して第3の処理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ボラジン環骨格および有機リガンドを含む第4の処理ガスを供給する手順と、を含む第2のセットを所定回数行うことで、第2の膜として、ボラジン環骨格を有し硼素および窒素を含む膜、または、ボラジン環骨格を有し硼素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順と、
を含むサイクルを、前記第4の処理ガスにおけるボラジン環骨格が保持される条件下で、所定回数行うことで、前記基板上に、前記第1の膜と前記第2の膜とがそれぞれ5nm以下の膜厚で積層されてなる積層膜を形成する手順をコンピュータによって、前記基板処理装置に実行させるプログラム。
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