JP6741780B2 - 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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Description

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

半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、基板に対して原料ガスを供給する工程と、基板に対して酸素含有ガスを供給する工程と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、基板上に、酸化膜を形成する処理が行われることがある(例えば特許文献1参照)。 As one of the steps of manufacturing a semiconductor device (device), a step of supplying a source gas to a substrate and a step of supplying an oxygen-containing gas to the substrate are performed non-simultaneously, by performing a predetermined number of times, A process of forming an oxide film may be performed on the substrate (see, for example, Patent Document 1).

特開2010−153776号公報JP, 2010-153776, A

本発明は、基板上に形成される酸化膜の平滑性および膜厚均一性を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the smoothness and the film thickness uniformity of an oxide film formed on a substrate.

本発明の一態様によれば、
基板に対して第1ノズルより原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第1ノズルとは異なる第2ノズルより第1の酸素含有ガスを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとはそれぞれ異なる第3ノズルより第2の酸素含有ガスを供給する期間を含む技術が提供される。
According to one aspect of the invention,
Supplying a source gas from the first nozzle to the substrate,
Supplying a first oxygen-containing gas to the substrate from a second nozzle different from the first nozzle;
A step of forming an oxide film on the substrate by performing a predetermined number of cycles of
There is provided a technique in which the step of supplying the raw material gas includes a period of supplying a second oxygen-containing gas to the substrate from a third nozzle different from the first nozzle and the second nozzle.

本発明によれば、基板上に形成される酸化膜の平滑性および膜厚均一性を向上させることが可能となる。 According to the present invention, it becomes possible to improve the smoothness and the film thickness uniformity of the oxide film formed on the substrate.

本発明の一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。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus preferably used in an embodiment of the present invention, showing a processing furnace portion in a vertical sectional view. 本発明の一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。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus preferably used in an embodiment of the present invention, showing a processing furnace portion in a sectional view taken along the line AA of FIG. 1. 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。It is a schematic block diagram of the controller of the substrate processing apparatus suitably used in one embodiment of the present invention, and is a diagram showing a control system of the controller in a block diagram. (a)は本発明の一実施形態の成膜シーケンスを示す図であり、(b)はその変形例を示す図である。(A) is a figure which shows the film-forming sequence of one Embodiment of this invention, (b) is a figure which shows the modification. (a)は比較的低温で成膜処理を行う際における原料ガス供給時のウエハ表面の様子を示す図であり、(b)は比較的高温で成膜処理を行う際の原料ガス供給時に、ウエハ表面に吸着したSiが移動(マイグレーション)する様子を示す図であり、(c)は比較的高温で成膜処理を行う際の原料ガス供給時に、原料ガスと一緒に酸素ガスを供給することでウエハ表面に吸着したSiのマイグレーションが抑制される様子を示す図である。(A) is a diagram showing a state of a wafer surface at the time of supplying a raw material gas when performing a film forming process at a relatively low temperature, and (b) is a view showing when supplying a source gas when performing a film forming process at a relatively high temperature FIG. 4 is a diagram showing how Si adsorbed on the wafer surface moves (migration), and FIG. 3C shows that an oxygen gas is supplied together with the source gas when the source gas is supplied at the time of performing a film forming process at a relatively high temperature. It is a figure which shows a mode that migration of Si adsorbed on the wafer surface is suppressed by. (a)は実施例におけるSiO膜のウエハ面内およびウエハ間の膜厚均一性に関する評価結果を示す図であり、(b)は比較例におけるSiO膜のウエハ面内およびウエハ間の膜厚均一性に関する評価結果を示す図である。(A) is a figure which shows the evaluation result regarding the film thickness uniformity in the wafer surface of the SiO film in an Example, and between wafers, (b) is a film thickness uniformity of the SiO film in a wafer surface and between wafers in a comparative example. It is a figure which shows the evaluation result regarding sex. 本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を横断面図で示す図であり、反応管、ノズル、排気管、ウエハ等を抜き出して示す図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a processing furnace of a substrate processing apparatus preferably used in another embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view of a processing furnace portion, in which a reaction tube, a nozzle, an exhaust pipe, a wafer, etc. are extracted. FIG.

<本発明の一実施形態>
以下、本発明の一実施形態について、図1〜図5を用いて説明する。
<One Embodiment of the Present Invention>
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

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

ヒータ207の内側には、ヒータ207と同心円状に反応管203が配設されている。反応管203は、例えば石英(SiO)または炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料により構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管203の下方には、反応管203と同心円状に、マニホールド209が配設されている。マニホールド209は、例えばステンレス(SUS)等の金属材料により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド209の上端部は、反応管203の下端部に係合しており、反応管203を支持するように構成されている。マニホールド209と反応管203との間には、シール部材としてのOリング220aが設けられている。反応管203はヒータ207と同様に垂直に据え付けられている。主に、反応管203とマニホールド209とにより処理容器(反応容器)が構成される。処理容器の筒中空部には処理室201が形成される。処理室201は、基板としてのウエハ200を収容可能に構成されている。Inside the heater 207, a reaction tube 203 is arranged concentrically with the heater 207. The reaction tube 203 is made of, for example, a heat resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and has a cylindrical shape with an upper end closed and a lower end opened. Below the reaction tube 203, a manifold 209 is arranged concentrically with the reaction tube 203. The manifold 209 is made of, for example, a metal material such as stainless steel (SUS), and has a cylindrical shape with an open upper end and a lower end. The upper end of the manifold 209 is engaged with the lower end of the reaction tube 203, and is configured to support the reaction tube 203. An O-ring 220a as a seal member is provided between the manifold 209 and the reaction tube 203. The reaction tube 203 is vertically installed like the heater 207. A processing container (reaction container) is mainly configured by the reaction tube 203 and the manifold 209. A processing chamber 201 is formed in the hollow cylindrical portion of the processing container. The processing chamber 201 is configured to be able to accommodate the wafer 200 as a substrate.

処理室201内には、第1ノズルとしてのノズル249a、第2ノズルとしてのノズル249b、および、第3ノズルとしてのノズル249cが、マニホールド209の側壁を貫通するように設けられている。ノズル249a〜249cには、ガス供給管232a〜232cが、それぞれ接続されている。 A nozzle 249a serving as a first nozzle, a nozzle 249b serving as a second nozzle, and a nozzle 249c serving as a third nozzle are provided in the processing chamber 201 so as to penetrate a sidewall of the manifold 209. Gas supply pipes 232a to 232c are connected to the nozzles 249a to 249c, respectively.

ガス供給管232a〜232cには、ガス流の上流側から順に、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)241a〜241cおよび開閉弁であるバルブ243a〜243cがそれぞれ設けられている。ガス供給管232a〜232cのバルブ243a〜243cよりも下流側には、ガス供給管232d〜232fがそれぞれ接続されている。ガス供給管232d〜232fには、ガス流の上流側から順に、MFC241d〜241fおよびバルブ243d〜243fがそれぞれ設けられている。 The gas supply pipes 232a to 232c are provided with mass flow controllers (MFCs) 241a to 241c, which are flow rate controllers (flow rate control units), and valves 243a to 243c, which are opening/closing valves, in order from the upstream side of the gas flow. .. Gas supply pipes 232d to 232f are connected to the gas supply pipes 232a to 232c on the downstream side of the valves 243a to 243c, respectively. The gas supply pipes 232d to 232f are provided with MFCs 241d to 241f and valves 243d to 243f in this order from the upstream side of the gas flow.

ノズル249a〜249cは、図2に示すように、反応管203の内壁とウエハ200との間における平面視において円環状の空間に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル249a〜249cは、ウエハ200が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。なお、図2に示すように、ノズル249a〜249cはそれぞれ異なるノズルである。 As shown in FIG. 2, the nozzles 249 a to 249 c are arranged in an annular space in a plan view between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafer 200, along the upper portion of the inner wall of the reaction tube 203 and above the wafer 200. They are provided so as to rise upward in the arrangement direction. That is, the nozzles 249a to 249c are provided along the wafer arrangement region in a region horizontally surrounding the wafer arrangement region on the side of the wafer arrangement region in which the wafers 200 are arranged. As shown in FIG. 2, the nozzles 249a to 249c are different nozzles.

ノズル249a,249bは、図2に示すように平面視において、処理室201内に搬入されるウエハ200を挟んで、後述する排気口231aと対向(対面)するように配置されている。ノズル249bは、ノズル249aの近傍に配置されている。ノズル249cは、ノズル249bよりもノズル249aから離れた位置に配置されている。ノズル249a〜249cがそれぞれこのように配置されることで、ノズル249aとノズル249bとの間の距離Aと、ノズル249aとノズル249cとの間の距離Bとは、異なる大きさとなっている(距離A≠距離B)。具体的には、ノズル249aとノズル249cとの間の距離Bは、ノズル249aとノズル249bとの間の距離Aよりも大きくなっている(距離B>距離A)。また、ノズル249a、ノズル249c、およびウエハ200の中心200aで形成される扇形の中心角θは、ノズル249a、ノズル249b、およびウエハ200の中心200aで形成される扇形の中心角θよりも大きくなっている(中心角θ>中心角θ)。As shown in FIG. 2, the nozzles 249a and 249b are arranged so as to face (face) an exhaust port 231a, which will be described later, with the wafer 200 loaded into the processing chamber 201 interposed therebetween in a plan view. The nozzle 249b is arranged near the nozzle 249a. The nozzle 249c is located farther from the nozzle 249a than the nozzle 249b. By arranging the nozzles 249a to 249c in this way, the distance A between the nozzles 249a and 249b and the distance B between the nozzles 249a and 249c have different sizes (distances). A≠ distance B). Specifically, the distance B between the nozzles 249a and 249c is larger than the distance A between the nozzles 249a and 249b (distance B>distance A). Further, the fan-shaped central angle θ 2 formed by the nozzles 249a, 249c, and the center 200a of the wafer 200 is smaller than the fan-shaped central angle θ 1 formed by the nozzles 249a, 249b, and the center 200a of the wafer 200. It is larger (center angle θ 2 >center angle θ 1 ).

上述の距離Bは例えば30cm以上80cm以下の大きさとなっており、上述の距離Aは例えば1cm以上5cm以下の大きさとなっている。また、上述の中心角θは例えば90°以上180°未満の範囲内の大きさとなっており、上述の中心角θは例えば3°以上60°未満の範囲内の大きさとなっている。The distance B is, for example, 30 cm or more and 80 cm or less, and the distance A is, for example, 1 cm or more and 5 cm or less. Further, the above-mentioned central angle θ 2 has a size within the range of 90° or more and less than 180°, for example, and the above-mentioned central angle θ 2 has a size within the range of 3° or more and less than 60°, for example.

ノズル249a〜249cの側面には、ガスを供給するガス供給孔250a〜250cがそれぞれ設けられている。ガス供給孔250a〜250cは、反応管203の中央部を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ200の中央部に向けてガスを供給することが可能となっている。なお、ガス供給孔250a,250bは、図2に示すように、平面視において、ウエハ200を挟んで排気口231aと対向(対面)するように設けられている。ガス供給孔250a〜250cは、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられている。なお、距離Aは、ガス供給孔250aとガス供給孔250bとの間の距離と考えてもよいし、距離Bはガス供給孔250aとガス供給孔250cとの間の距離と考えてもよい。 Gas supply holes 250a to 250c for supplying gas are provided on the side surfaces of the nozzles 249a to 249c, respectively. The gas supply holes 250a to 250c are opened so as to face the central portion of the reaction tube 203, and the gas can be supplied toward the central portion of the wafer 200. As shown in FIG. 2, the gas supply holes 250a and 250b are provided so as to face (face) the exhaust port 231a with the wafer 200 sandwiched therebetween in a plan view. A plurality of gas supply holes 250a to 250c are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203. The distance A may be considered as the distance between the gas supply holes 250a and 250b, and the distance B may be considered as the distance between the gas supply holes 250a and 250c.

ガス供給管232aからは、原料(原料ガス)として、例えば、所定元素(主元素)としてのシリコン(Si)およびハロゲン元素を含むハロシラン原料ガスが、MFC241a、バルブ243a、ノズル249aを介して処理室201内へ供給される。原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。ハロゲン元素には、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)等が含まれる。ハロシラン原料ガスとしては、例えば、SiおよびClを含む原料ガス、すなわち、クロロシラン原料ガスを用いることができる。クロロシラン原料ガスは、Siソースとして作用する。クロロシラン原料ガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン(SiCl、略称:HCDS)ガスを用いることができる。From the gas supply pipe 232a, as a raw material (raw material gas), for example, a halosilane raw material gas containing silicon (Si) as a predetermined element (main element) and a halogen element is passed through the MFC 241a, the valve 243a, and the nozzle 249a. It is supplied into 201. The raw material gas is a raw material in a gaseous state, for example, a gas obtained by vaporizing a raw material in a liquid state under normal temperature and normal pressure, a raw material in a gaseous state under normal temperature and normal pressure, and the like. The halogen element includes chlorine (Cl), fluorine (F), bromine (Br), iodine (I) and the like. As the halosilane source gas, for example, a source gas containing Si and Cl, that is, a chlorosilane source gas can be used. The chlorosilane source gas acts as a Si source. As the chlorosilane raw material gas, for example, hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 , abbreviation: HCDS) gas can be used.

ガス供給管232b,232cからは、反応体(反応ガス)として、例えば、酸素(O)含有ガスが、MFC241b,241c、バルブ243b,243c、ノズル249b,249cを介して処理室201内へそれぞれ供給される。本明細書では、後述する成膜処理のステップ2において、ノズル249bより供給するO含有ガスを第1のO含有ガスとも称し、また、成膜処理のステップ1において、ノズル249cより供給するO含有ガスを第2のO含有ガスとも称する。第1のO含有ガスは、酸化源(酸化剤、酸化ガス)、すなわち、Oソースとして作用する。第2のO含有ガスは、ウエハ200上に吸着したSiのマイグレーションを抑制するマイグレーション抑制ガスとして作用する。第1、第2のO含有ガスとしては、例えば、酸素(O)ガスを用いることができる。As a reactant (reaction gas), for example, an oxygen (O)-containing gas is supplied from the gas supply pipes 232b and 232c into the processing chamber 201 through the MFCs 241b and 241c, the valves 243b and 243c, and the nozzles 249b and 249c, respectively. To be done. In this specification, the O-containing gas supplied from the nozzle 249b in step 2 of the film forming process described later is also referred to as a first O-containing gas, and the O-containing gas supplied from the nozzle 249c in step 1 of the film forming process is also referred to. The gas is also referred to as the second O-containing gas. The first O-containing gas acts as an oxidation source (oxidizer, oxidizing gas), that is, an O source. The second O-containing gas acts as a migration suppressing gas that suppresses the migration of Si adsorbed on the wafer 200. As the first and second O-containing gas, for example, oxygen (O 2 ) gas can be used.

ガス供給管232aからは、反応体(反応ガス)として、例えば、水素(H)含有ガスが、MFC241a、バルブ243a、ノズル249aを介して処理室201内へ供給される。H含有ガスは、それ単体では酸化作用は得られないが、後述する成膜処理において、特定の条件下でO含有ガスと反応することで原子状酸素(atomic oxygen、O)等の酸化種を生成し、酸化処理の効率を向上させるように作用する。H含有ガスとしては、例えば、水素(H)ガスを用いることができる。From the gas supply pipe 232a, for example, a hydrogen (H)-containing gas as a reactant (reaction gas) is supplied into the processing chamber 201 via the MFC 241a, the valve 243a, and the nozzle 249a. Although the H-containing gas cannot obtain an oxidizing action by itself, it reacts with the O-containing gas under a specific condition in the film forming process described below to generate an oxidizing species such as atomic oxygen (O). It acts to generate and improve the efficiency of the oxidation process. As the H-containing gas, for example, hydrogen (H 2 ) gas can be used.

ガス供給管232d〜232fからは、不活性ガスとして、例えば、窒素(N)ガスが、それぞれMFC241d〜241f、バルブ243d〜243f、ガス供給管232a〜232c、ノズル249a〜249cを介して処理室201内へ供給される。Nガスは、パージガス、キャリアガスとして作用する。From the gas supply pipes 232d to 232f, for example, nitrogen (N 2 ) gas is supplied as an inert gas through the MFCs 241d to 241f, the valves 243d to 243f, the gas supply pipes 232a to 232c, and the nozzles 249a to 249c, respectively. It is supplied into 201. N 2 gas acts as a purge gas and a carrier gas.

主に、ガス供給管232a、MFC241a、バルブ243aにより、原料ガスを供給する第1供給系が構成される。主に、ガス供給管232b、MFC241b、バルブ243bにより、第1のO含有ガスを供給する第2供給系が構成される。第2供給系からのO含有ガスの供給と同時にガス供給管232aからH含有ガスを供給する場合、ガス供給管232a、MFC241a、バルブ243aを第2供給系に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管232c、MFC241c、バルブ243cにより、第2のO含有ガスを供給する第3供給系が構成される。主に、ガス供給管232d〜232f、MFC241d〜241f、バルブ243d〜243fにより、不活性ガス供給系が構成される。 The gas supply pipe 232a, the MFC 241a, and the valve 243a mainly form a first supply system for supplying the raw material gas. The gas supply pipe 232b, the MFC 241b, and the valve 243b mainly form a second supply system for supplying the first O-containing gas. When the H-containing gas is supplied from the gas supply pipe 232a at the same time as the O-containing gas is supplied from the second supply system, the gas supply pipe 232a, the MFC 241a, and the valve 243a may be included in the second supply system. A third supply system that supplies the second O-containing gas is mainly configured by the gas supply pipe 232c, the MFC 241c, and the valve 243c. An inert gas supply system is mainly configured by the gas supply pipes 232d to 232f, the MFCs 241d to 241f, and the valves 243d to 243f.

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

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

マニホールド209の下方には、マニホールド209の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ219が設けられている。シールキャップ219は、例えばSUS等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ219の上面には、マニホールド209の下端と当接するシール部材としてのOリング220bが設けられている。シールキャップ219の下方には、後述するボート217を回転させる回転機構267が設置されている。回転機構267の回転軸255は、シールキャップ219を貫通してボート217に接続されている。回転機構267は、ボート217を回転させることでウエハ200を回転させるように構成されている。シールキャップ219は、反応管203の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ115によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ115は、シールキャップ219を昇降させることで、ウエハ200を処理室201内外に搬入および搬出(搬送)する搬送装置(搬送機構)として構成されている。また、マニホールド209の下方には、シールキャップ219を降下させボート217を処理室201内から搬出した状態で、マニホールド209の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ219sが設けられている。シャッタ219sは、例えばSUS等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ219sの上面には、マニホールド209の下端と当接するシール部材としてのOリング220cが設けられている。シャッタ219sの開閉動作(昇降動作や回動動作等)は、シャッタ開閉機構115sにより制御される。 Below the manifold 209, there is provided a seal cap 219 as a furnace port cover capable of airtightly closing the lower end opening of the manifold 209. The seal cap 219 is made of, for example, a metal material such as SUS and has a disc shape. On the upper surface of the seal cap 219, an O-ring 220b is provided as a seal member that contacts the lower end of the manifold 209. Below the seal cap 219, a rotation mechanism 267 for rotating the boat 217 described later is installed. The rotating shaft 255 of the rotating mechanism 267 penetrates the seal cap 219 and is connected to the boat 217. The rotation mechanism 267 is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217. The seal cap 219 is configured to be vertically moved by a boat elevator 115 as an elevating mechanism installed outside the reaction tube 203. The boat elevator 115 is configured as a transfer device (transfer mechanism) that moves the wafer 200 in and out (transfers) the wafer 200 by moving the seal cap 219 up and down. Further, below the manifold 209, there is provided a shutter 219s as a furnace port cover capable of airtightly closing the lower end opening of the manifold 209 in a state where the seal cap 219 is lowered and the boat 217 is carried out from the processing chamber 201. There is. The shutter 219s is made of a metal material such as SUS and has a disk shape. On the upper surface of the shutter 219s, an O-ring 220c is provided as a seal member that contacts the lower end of the manifold 209. The opening/closing operation of the shutter 219s (elevating operation, rotating operation, etc.) is controlled by the shutter opening/closing mechanism 115s.

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

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

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

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

I/Oポート121dは、上述のMFC241a〜241f、バルブ243a〜243f、圧力センサ245、APCバルブ244、真空ポンプ246、温度センサ263、ヒータ207、回転機構267、ボートエレベータ115、シャッタ開閉機構115s等に接続されている。 The I/O port 121d includes the MFCs 241a to 241f, the valves 243a to 243f, the pressure sensor 245, the APC valve 244, the vacuum pump 246, the temperature sensor 263, the heater 207, the rotating mechanism 267, the boat elevator 115, the shutter opening/closing mechanism 115s, and the like. It is connected to the.

CPU121aは、記憶装置121cから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置122からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置121cからレシピを読み出すように構成されている。CPU121aは、読み出したレシピの内容に沿うように、MFC241a〜241fによる各種ガスの流量調整動作、バルブ243a〜243fの開閉動作、APCバルブ244の開閉動作および圧力センサ245に基づくAPCバルブ244による圧力調整動作、真空ポンプ246の起動および停止、温度センサ263に基づくヒータ207の温度調整動作、回転機構267によるボート217の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ115によるボート217の昇降動作、シャッタ開閉機構115sによるシャッタ219sの開閉動作等を制御するように構成されている。 The CPU 121a is configured to read and execute the control program from the storage device 121c, and read the recipe from the storage device 121c according to input of an operation command from the input/output device 122. The CPU 121a adjusts the flow rates of various gases by the MFCs 241a to 241f, opens and closes the valves 243a to 243f, opens and closes the APC valve 244, and adjusts the pressure by the APC valve 244 based on the pressure sensor 245 so as to follow the contents of the read recipe. Operation, start and stop of the vacuum pump 246, temperature adjustment operation of the heater 207 based on the temperature sensor 263, rotation and rotation speed adjustment operation of the boat 217 by the rotation mechanism 267, raising/lowering operation of the boat 217 by the boat elevator 115, shutter opening/closing mechanism 115s. Is configured to control the opening/closing operation of the shutter 219s.

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

(2)成膜処理
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ200上にシリコン酸化膜(SiO膜)を形成するシーケンス例について、図4(a)を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。
(2) Film Forming Process FIG. 4A shows a sequence example of forming a silicon oxide film (SiO film) on a wafer 200 as a substrate by using the substrate processing apparatus described above as one step of a semiconductor device manufacturing process. Will be explained. In the following description, the operation of each part of the substrate processing apparatus is controlled by the controller 121.

図4(a)に示す成膜シーケンスでは、
ウエハ200に対してノズル249aよりHCDSガスを供給するステップ1と、
ウエハ200に対してノズル249bよりOガスを供給するステップ2と、
を非同時に行うサイクルを所定回数(1回以上)行うことで、ウエハ200上に、SiおよびOを含む膜としてSiO膜を形成する。
In the film forming sequence shown in FIG.
Step 1 of supplying HCDS gas from the nozzle 249a to the wafer 200,
Step 2 of supplying O 2 gas from the nozzle 249b to the wafer 200,
A non-simultaneous cycle is performed a predetermined number of times (one or more times) to form a SiO film as a film containing Si and O on the wafer 200.

上述のステップ1は、ウエハ200に対して、ノズル249cよりOガスを供給する期間を含んでいる。すなわち、ステップ1は、ウエハ200に対して、HCDSガスとOガスとを同時に供給する期間を含んでいる。また、上述のステップ2は、ウエハ200に対して、OガスとHガスとを同時に供給する期間を含んでいる。Hガスの供給は、ステップ2においてOガスの供給を行うノズル249bの近傍に配置されたノズル249aより行う。The above step 1 includes a period in which the O 2 gas is supplied to the wafer 200 from the nozzle 249c. That is, step 1 includes a period in which the HCDS gas and the O 2 gas are simultaneously supplied to the wafer 200. Further, the above step 2 includes a period in which the O 2 gas and the H 2 gas are simultaneously supplied to the wafer 200. The H 2 gas is supplied from the nozzle 249a arranged near the nozzle 249b that supplies the O 2 gas in step 2.

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

(HCDS+O→O+H)×n ⇒ SiO(HCDS+O 2 →O 2 +H 2 )×n ⇒ SiO

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

(ウエハチャージおよびボートロード)
複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、シャッタ開閉機構115sによりシャッタ219sが移動させられて、マニホールド209の下端開口が開放される(シャッタオープン)。その後、図1に示すように、複数枚のウエハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内へ搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219は、Oリング220bを介してマニホールド209の下端をシールした状態となる。
(Wafer charge and boat load)
When a plurality of wafers 200 are loaded into the boat 217 (wafer charge), the shutter opening/closing mechanism 115s moves the shutter 219s to open the lower end opening of the manifold 209 (shutter open). Thereafter, 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 manifold 209 via the O-ring 220b.

(圧力調整および温度調整)
処理室201内、すなわち、ウエハ200が存在する空間が所望の圧力(真空度)となるように、真空ポンプ246によって処理室201内が真空排気(減圧排気)される。この際、処理室201内の圧力は圧力センサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ244がフィードバック制御される。また、処理室201内のウエハ200が所望の成膜温度となるように、ヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構267によるウエハ200の回転を開始する。処理室201内の排気、ウエハ200の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
(Pressure adjustment and temperature adjustment)
The inside of the processing chamber 201 is evacuated (decompressed) by the vacuum pump 246 so that the inside of the processing chamber 201, that is, the space where the wafer 200 exists has a desired pressure (vacuum degree). At this time, the pressure in the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245, and the APC valve 244 is feedback-controlled based on the measured pressure information. Further, the wafer 200 in the processing chamber 201 is heated by the heater 207 so as to have a desired film forming 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. Further, the rotation mechanism 267 starts rotating the wafer 200. The exhaust of the processing chamber 201, the heating of the wafer 200, and the rotation are all continuously performed at least until the processing of the wafer 200 is completed.

(成膜ステップ)
その後、以下のステップ1,2を順次実行する。
(Film forming step)
After that, the following steps 1 and 2 are sequentially executed.

[ステップ1]
このステップでは、処理室201内のウエハ200に対してHCDSガスとOガスとを異なるノズルより同時に供給する。
[Step 1]
In this step, HCDS gas and O 2 gas are simultaneously supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201 from different nozzles.

具体的には、バルブ243a,243cを開き、ガス供給管232a,232c内へHCDSガス、Oガスをそれぞれ流す。HCDSガス、Oガスは、それぞれ、MFC241a,241cにより流量調整され、ノズル249a,249cを介して処理室201内へ供給されて、処理室201内で混合され、排気口231aより排気される。このとき、ウエハ200に対してHCDSガスとOガスとが同時(一緒)に供給される。このとき同時にバルブ243d,243fを開き、ガス供給管232d,232f内へNガスをそれぞれ流す。Nガスは、MFC241d,241fにより流量調整され、HCDSガス、Oガスと一緒に処理室201内へ供給される。また、ノズル249b内へのHCDSガス等の侵入を防止するため、バルブ243eを開き、ガス供給管232e内へNガスを流す。Nガスは、ガス供給管232b、ノズル249bを介して処理室201内へ供給される。Specifically, the valves 243a and 243c are opened, and the HCDS gas and the O 2 gas are allowed to flow into the gas supply pipes 232a and 232c, respectively. The flow rates of the HCDS gas and the O 2 gas are adjusted by the MFCs 241a and 241c, respectively, are supplied into the processing chamber 201 through the nozzles 249a and 249c, are mixed in the processing chamber 201, and are exhausted from the exhaust port 231a. At this time, the HCDS gas and the O 2 gas are supplied (simultaneously) to the wafer 200 at the same time. At this time, the valves 243d and 243f are simultaneously opened, and N 2 gas is caused to flow into the gas supply pipes 232d and 232f, respectively. The flow rate of the N 2 gas is adjusted by the MFCs 241d and 241f, and the N 2 gas is supplied into the processing chamber 201 together with the HCDS gas and the O 2 gas. Further, in order to prevent HCDS gas and the like from entering the nozzle 249b, the valve 243e is opened and N 2 gas is flown into the gas supply pipe 232e. The N 2 gas is supplied into the processing chamber 201 via the gas supply pipe 232b and the nozzle 249b.

ノズル249cより供給するOガスの供給流量Fは、1サイクルあたりのステップ1におけるOガス(第2のO含有ガス)の供給量Qが、1サイクルあたりの後述するステップ2におけるOガス(第1のO含有ガス)の供給量Qよりも小さくなる(Q<Q)ような微量な流量に設定する。ステップ1におけるOガスの供給時間と、ステップ2におけるOガスの供給時間と、を同じとする場合、Fを、ステップ2においてノズル249bより供給するOガスの供給流量Fよりも小さくすることで、Q<Qとすることが可能となる。ウエハ200上に形成されるSiO膜の膜厚均一性等の点から、Fは、Fよりも小さくする(F<F)のが好ましく、例えばFの1/20以上1/2以下、好ましくは1/10以上1/5以下の範囲内の微量な流量とすることができる。なお、Fは、ステップ2において、ステップ1で形成された第1層を充分に酸化させることが可能な流量である。The supply flow rate F 1 of the O 2 gas supplied from the nozzle 249c is such that the supply amount Q 1 of the O 2 gas (second O-containing gas) in step 1 per cycle is O in step 2 described later per cycle. The flow rate is set to such a small amount that the supply amount Q 2 of the two gases (first O-containing gas) becomes smaller (Q 1 <Q 2 ). When the supply time of the O 2 gas in step 1 is the same as the supply time of the O 2 gas in step 2, F 1 is more than the supply flow rate F 2 of the O 2 gas supplied from the nozzle 249b in step 2. By making it small, it becomes possible to satisfy Q 1 <Q 2 . In view of thickness uniformity and the like of the SiO film formed on the wafer 200, F 1 is smaller than F 2 (F 1 <F 2) of preferably, for example, F 2 1/20 or 1 / The flow rate can be set to 2 or less, preferably 1/10 or more and 1/5 or less. It should be noted that F 2 is a flow rate capable of sufficiently oxidizing the first layer formed in Step 1 in Step 2.

がFの1/20未満となると、Oガスによる後述するSiのマイグレーション抑制効果が得られなくなる場合があり、ウエハ200上に形成されるSiO膜の表面ラフネスが悪化しやすくなる。FをFの1/20以上とすることで、マイグレーション抑制効果が得られるようになり、SiO膜の表面ラフネスを向上させることが可能となる。FをFの1/10以上とすることで、マイグレーション抑制効果が確実に得られるようになり、SiO膜の表面ラフネスを確実に向上させることが可能となる。ここで「表面ラフネス」とは、ウエハ面内における膜の高低差を意味しており、表面粗さと同義である。表面ラフネスが向上するとは、この高低差が小さくなり、表面が平滑になることを意味している。表面ラフネスが悪化するとは、この高低差が大きくなり、表面が粗くなることを意味している。When F 1 is less than 1/20 of F 2, the effect of suppressing the migration of Si described below by O 2 gas may not be obtained, and the surface roughness of the SiO film formed on the wafer 200 is likely to deteriorate. By setting F 1 to 1/20 or more of F 2 , it becomes possible to obtain the effect of suppressing migration and improve the surface roughness of the SiO film. By setting F 1 to 1/10 or more of F 2 , it becomes possible to reliably obtain the effect of suppressing migration, and it is possible to surely improve the surface roughness of the SiO film. Here, “surface roughness” means the height difference of the film within the wafer surface, and is synonymous with the surface roughness. The improvement of the surface roughness means that the height difference becomes small and the surface becomes smooth. The deterioration of the surface roughness means that the height difference becomes large and the surface becomes rough.

がFの1/2を超えると、過剰な気相反応が生じることで、ウエハ200上に形成されるSiO膜の膜厚均一性が悪化しやすくなる場合がある。FをFの1/2以下とすることで、適正な気相反応を生じさせることができ、SiO膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。FをFの1/5以下とすることで、気相反応を適正に抑制することができ、SiO膜の膜厚均一性を確実に向上させることが可能となる。If F 1 exceeds 1/2 of F 2 , excessive gas phase reaction may occur, and thus the film thickness uniformity of the SiO film formed on the wafer 200 may be easily deteriorated. By setting F 1 to 1/2 or less of F 2 , it is possible to cause an appropriate gas phase reaction and improve the film thickness uniformity of the SiO film. By setting F 1 to ⅕ or less of F 2 , the gas phase reaction can be appropriately suppressed, and the film thickness uniformity of the SiO film can be reliably improved.

本ステップにおける処理条件としては、
成膜圧力(処理室201内の圧力):0.1〜20Torr(13.3〜2666Pa)、好ましくは、1〜10Torr(133〜1333Pa)
HCDSガス供給流量:1〜2000sccm、好ましくは、10〜1000sccm
ガス供給流量F(ノズル249c):1〜1000sccm、好ましくは、1〜500sccm
ガス供給流量(各ガス供給管):100〜10000sccm
成膜温度(ウエハ200の温度):450〜1000℃、好ましくは、600〜1000℃、より好ましくは700〜900℃
各ガス供給時間:1〜100秒、好ましくは1〜50秒
が例示される。
The processing conditions in this step are:
Film forming pressure (pressure in the processing chamber 201): 0.1 to 20 Torr (13.3 to 2666 Pa), preferably 1 to 10 Torr (133 to 1333 Pa)
HCDS gas supply flow rate: 1 to 2000 sccm, preferably 10 to 1000 sccm
O 2 gas supply flow rate F 1 (nozzle 249c): 1-1000 sccm, preferably 1-500 sccm
N 2 gas supply flow rate (each gas supply pipe): 100 to 10,000 sccm
Film formation temperature (temperature of wafer 200): 450 to 1000°C, preferably 600 to 1000°C, more preferably 700 to 900°C.
Each gas supply time: 1 to 100 seconds, preferably 1 to 50 seconds is exemplified.

成膜温度が450℃未満となると、ウエハ200上にSiO膜が形成されにくくなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。成膜温度を450℃以上の温度とすることで、これを解消することが可能となる。成膜温度を600℃以上の温度とすることで、ウエハ200上に形成されるSiO膜のフッ化水素(HF)等に対するエッチング耐性等を向上させることが可能となる。成膜温度を700℃以上の温度とすることで、SiO膜のエッチング耐性等をより向上させることが可能となる。 When the film forming temperature is lower than 450° C., it becomes difficult to form the SiO film on the wafer 200, and a practical film forming speed may not be obtained. This can be eliminated by setting the film forming temperature to 450° C. or higher. By setting the film formation temperature to 600° C. or higher, it becomes possible to improve the etching resistance of the SiO film formed on the wafer 200 to hydrogen fluoride (HF) and the like. By setting the film forming temperature to 700° C. or higher, it becomes possible to further improve the etching resistance and the like of the SiO film.

成膜温度が1000℃を超えると、過剰な気相反応が生じることで、ウエハ200上に形成されるSiO膜の膜厚均一性が悪化する場合がある。また、処理室201内にパーティクルが大量に発生し、成膜処理の品質を低下させる場合がある。成膜温度を1000℃以下の温度とすることで、適正な気相反応を生じさせることができ、SiO膜の膜厚均一性を向上させ、また、処理室201内におけるパーティクルの発生を抑制することが可能となる。成膜温度を900℃以下の温度とすることで、SiO膜の膜厚均一性を確実に向上させ、また、処理室201内におけるパーティクルの発生を確実に抑制することが可能となる。 When the film forming temperature exceeds 1000° C., excessive gas phase reaction may occur, which may deteriorate the film thickness uniformity of the SiO film formed on the wafer 200. In addition, a large amount of particles are generated in the processing chamber 201, which may deteriorate the quality of the film forming process. By setting the film forming temperature to 1000° C. or less, an appropriate gas phase reaction can be generated, the film thickness uniformity of the SiO film is improved, and the generation of particles in the processing chamber 201 is suppressed. It becomes possible. By setting the film formation temperature to 900° C. or less, it becomes possible to surely improve the film thickness uniformity of the SiO film and to surely suppress the generation of particles in the processing chamber 201.

上述の温度帯は、処理室201内にHCDSガスが単独で存在した場合に、HCDSが熱分解(自己分解)する温度帯を含んでいる。また、この温度帯は、ウエハ200に対してHCDSガスを単独で供給した場合に、HCDSガスに含まれるSiのマイグレーションがウエハ200の表面上で顕著に生じる温度帯を含んでいる。 The above-mentioned temperature zone includes a temperature zone in which HCDS is thermally decomposed (self-decomposed) when the HCDS gas alone exists in the processing chamber 201. Further, this temperature range includes a temperature range in which the migration of Si contained in the HCDS gas remarkably occurs on the surface of the wafer 200 when the HCDS gas is solely supplied to the wafer 200.

上述の条件下でウエハ200に対してHCDSガスおよびOガスを同時に供給することにより、ウエハ200の最表面上に、第1層(初期層)として、例えば1原子層(1分子層)未満から数原子層(数分子層)程度の厚さのClを含むSi含有層が形成される。Clを含むSi含有層は、ウエハ200の最表面に、HCDSが物理吸着したり、HCDSの一部が分解した物質(以下、SiCl)が化学吸着したり、HCDSが熱分解したりすること等により形成される。Clを含むSi含有層は、HCDSやSiClの吸着層(物理吸着層や化学吸着層)であってもよく、Clを含むSi層であってもよい。HCDSやSiClの吸着層を形成するよりも、Clを含むSi層を形成する方が、1サイクルあたりに形成される層の厚さを厚くすることができる。なお、本明細書では、Clを含むSi含有層を、単に、Si含有層とも称する。By simultaneously supplying the HCDS gas and the O 2 gas to the wafer 200 under the above-mentioned conditions, for example, less than one atomic layer (one molecular layer) is formed on the outermost surface of the wafer 200 as the first layer (initial layer). Thus, a Si-containing layer containing Cl having a thickness of about several atomic layers (several molecular layers) is formed. In the Si-containing layer containing Cl, HCDS is physically adsorbed on the outermost surface of the wafer 200, a substance in which a part of HCDS is decomposed (hereinafter, Si x Cl y ) is chemically adsorbed, or HCDS is thermally decomposed. And the like. The Si-containing layer containing Cl may be an adsorption layer of HCDS or Si x Cl y (physical adsorption layer or chemical adsorption layer), or may be a Si layer containing Cl. The thickness of the layer formed per cycle can be increased by forming the Si layer containing Cl rather than forming the adsorption layer of HCDS or Si x Cl y . In addition, in this specification, the Si-containing layer containing Cl is also simply referred to as a Si-containing layer.

第1層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ2での改質の作用が第1層の全体に届かなくなる。また、第1層の厚さの最小値は1原子層未満である。よって、第1層の厚さは1原子層未満から数原子層程度とするのが好ましい。第1層の厚さを1原子層以下とすることで、後述するステップ2での改質反応の作用を相対的に高めることができ、ステップ2での改質反応に要する時間を短縮することができる。ステップ1での第1層の形成に要する時間を短縮することもできる。結果として、1サイクルあたりの処理時間を短縮することができ、トータルでの処理時間を短縮することも可能となる。すなわち、成膜レートを高くすることも可能となる。また、第1層の厚さを1原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性を高めることも可能となる。 If the thickness of the first layer exceeds several atomic layers, the modification action in step 2 described later cannot reach the entire first layer. Moreover, the minimum value of the thickness of the first layer is less than one atomic layer. Therefore, the thickness of the first layer is preferably less than one atomic layer to several atomic layers. By setting the thickness of the first layer to 1 atomic layer or less, the action of the reforming reaction in step 2 described later can be relatively enhanced, and the time required for the reforming reaction in step 2 can be shortened. You can It is also possible to shorten the time required to form the first layer in step 1. As a result, the processing time per cycle can be shortened, and the total processing time can also be shortened. That is, the film forming rate can be increased. Further, by controlling the thickness of the first layer to be one atomic layer or less, it becomes possible to enhance the controllability of the film thickness uniformity.

なお、第1層を形成する過程において、ウエハ200上に吸着した主元素、すなわち、第1層に含まれるSiがウエハ200の表面上で移動(マイグレーション)する場合がある。特に、成膜温度を高く設定するほど、Siのマイグレーションは活発になり、ウエハ200上に形成されるSiO膜の表面ラフネスは悪化しやすくなる。図5(a)は、700℃未満の比較的低温の条件下で成膜処理を行った際におけるHCDSガス供給時のウエハ200表面の様子を示す図である。このような温度帯では、ウエハ200上に吸着したSiのマイグレーションは比較的穏やかであり、SiO膜の表面ラフネス等に大きな影響を与えることはない。図5(b)は、700℃以上の比較的高温の条件下で成膜処理を行った際におけるHCDSガス供給時のウエハ200表面の様子を示す図である。このような温度帯では、ウエハ200上に吸着したSiのマイグレーションが顕著となり、Siが凝集すること等によって、第1層の表面に凹凸構造が形成されてしまう場合がある。結果として、下地とSiO膜との間の界面ラフネスやSiO膜の表面ラフネスを悪化させてしまう場合がある。 In the process of forming the first layer, the main element adsorbed on the wafer 200, that is, Si contained in the first layer may move (migrate) on the surface of the wafer 200. In particular, as the film formation temperature is set higher, the migration of Si becomes more active, and the surface roughness of the SiO film formed on the wafer 200 is likely to deteriorate. FIG. 5A is a diagram showing a state of the surface of the wafer 200 at the time of supplying the HCDS gas when the film forming process is performed under the condition of a relatively low temperature of less than 700° C. In such a temperature range, the migration of Si adsorbed on the wafer 200 is relatively gentle and does not significantly affect the surface roughness and the like of the SiO film. FIG. 5B is a diagram showing a state of the surface of the wafer 200 when the HCDS gas is supplied when the film forming process is performed under the condition of a relatively high temperature of 700° C. or higher. In such a temperature range, migration of Si adsorbed on the wafer 200 becomes significant, and Si agglomerates or the like, so that an uneven structure may be formed on the surface of the first layer. As a result, the interface roughness between the base and the SiO film and the surface roughness of the SiO film may be deteriorated.

この課題を解決するため、本実施形態では、ステップ1においてウエハ200に対してHCDSガスとOガスとを同時に供給するようにしている。HCDSガスと一緒にOガスを供給することで、ウエハ200上へのSiの吸着と同時或いはその前後に、このSiの少なくとも一部を酸化させて酸化物(SiO)に変化させることが可能となる。ウエハ200上に吸着したSiは、酸化されることによりマイグレーションしにくくなる。すなわち、ウエハ200上に吸着したSi原子は、Si原子と結合したO原子によりマイグレーションが妨げられる。これにより、ウエハ200の温度を上述の温度帯とした場合であっても、下地とSiO膜との間の界面ラフネスやSiO膜の表面ラフネスの悪化を回避することが可能となる。図5(c)は、HCDSガスと一緒にOガスを供給することにより、Siのマイグレーションが抑制される様子を示す図である。図5(c)は、ウエハ200上に吸着したSi原子に隣接するO原子によりSi原子のマイグレーションがブロックされ、Siの凝集が妨げられる様子を、原子レベルで示している。HCDSガスと一緒に供給するOガスを、その作用からマイグレーション抑制ガスと称することもできる。発明者等は、ウエハ200の温度を例えば700〜1000℃の範囲内の温度とした場合であっても、ステップ1においてウエハ200に対してHCDSガスとOガスとを同時に供給することで、SiO膜の表面ラフネス等の悪化を回避できることを確認している。なお、ウエハ200上に形成される第1層は、Clだけでなく、Oをさらに含むSi含有層となる。但し、本明細書では、このClおよびOを含むSi含有層を、便宜上、Clを含むSi含有層、もしくは、単に、Si含有層とも称する。In order to solve this problem, in this embodiment, in step 1, the HCDS gas and the O 2 gas are simultaneously supplied to the wafer 200. By supplying O 2 gas together with HCDS gas, it is possible to oxidize at least a part of Si at the same time as before or after the adsorption of Si on the wafer 200 and to change it to an oxide (SiO x ). It will be possible. The Si adsorbed on the wafer 200 is oxidized and becomes difficult to migrate. That is, migration of the Si atoms adsorbed on the wafer 200 is hindered by the O atoms bonded to the Si atoms. As a result, even when the temperature of the wafer 200 is in the above temperature range, it is possible to avoid deterioration of the interface roughness between the base and the SiO film and the surface roughness of the SiO film. FIG. 5C is a diagram showing how Si migration is suppressed by supplying O 2 gas together with HCDS gas. FIG. 5C shows, on an atomic level, a state in which the migration of Si atoms is blocked by the O atoms adjacent to the Si atoms adsorbed on the wafer 200 and the aggregation of Si is prevented. O 2 gas supplied together with the HCDS gas can also be referred to as a migration suppressing gas because of its action. Even when the temperature of the wafer 200 is set in the range of, for example, 700 to 1000° C., the inventors can simultaneously supply the HCDS gas and the O 2 gas to the wafer 200 in step 1, It has been confirmed that deterioration of the surface roughness of the SiO film can be avoided. The first layer formed on the wafer 200 is a Si-containing layer further containing O in addition to Cl. However, in the present specification, the Si-containing layer containing Cl and O is also referred to as a Si-containing layer containing Cl or simply a Si-containing layer for convenience.

但し、HCDSガスと一緒にOガスを供給する際、Oガスの供給に用いるノズルの配置によっては、ウエハ200上に形成されるSiO膜の膜厚均一性が低下する場合があることを、発明者等は鋭意研究により明らかとした。例えば、ステップ1において、Oガスを、HCDSガスの供給に用いるノズル249aの近傍に配置されたノズル249bより供給すると、ウエハ200上に形成されるSiO膜のウエハ面内膜厚分布(以下、単に面内膜厚分布ともいう)が、ウエハ200の中央部で最も薄く、周縁部に近づくにつれて徐々に厚くなる分布(中央凹分布)となる等し、ウエハ200面内における膜厚均一性(WiW)が低下する場合がある。また、ステップ1において、Oガスを、ノズル249bより供給すると、ウエハ200間におけるSiO膜の膜厚均一性(WtW)が低下する場合もある。However, when supplying O 2 gas with HCDS gas, depending on the arrangement of the nozzles used for the supply of O 2 gas, the film thickness uniformity of the SiO film formed on the wafer 200 may be lowered The inventors have clarified through intensive research. For example, in step 1, when the O 2 gas is supplied from the nozzle 249b arranged in the vicinity of the nozzle 249a used for supplying the HCDS gas, the in-wafer film thickness distribution of the SiO film formed on the wafer 200 (hereinafter, The in-plane film thickness distribution is the thinnest in the central portion of the wafer 200, and gradually becomes thicker toward the peripheral portion (central concave distribution). WiW) may decrease. Further, in step 1, if the O 2 gas is supplied from the nozzle 249b, the film thickness uniformity (WtW) of the SiO film between the wafers 200 may decrease.

これらの課題を解決するため、本実施形態では、HCDSガスとOガスとを同時に供給する際、Oガスを、ノズル249a,249bとは異なるノズル249cより供給するようにしている。これにより、HCDSガスと同時に供給するOガスの供給ポイントを、ノズル249a,249b以外のポイントとするよう調整することが可能となる。すなわち、微量Oガスの供給ポイントを、自在に調整することが可能となる。これにより、ステップ1において、Oガスをノズル249bより供給する場合に比べ、ウエハ200上に形成されるSiO膜のWiWやWtWをそれぞれ向上させることが可能となる。In order to solve these problems, in the present embodiment, when the HCDS gas and the O 2 gas are simultaneously supplied, the O 2 gas is supplied from the nozzle 249c different from the nozzles 249a and 249b. This makes it possible to adjust the supply point of the O 2 gas supplied at the same time as the HCDS gas to a point other than the nozzles 249a and 249b. That is, it becomes possible to freely adjust the supply point of the minute amount of O 2 gas. This makes it possible to improve WiW and WtW of the SiO film formed on the wafer 200, respectively, as compared with the case where the O 2 gas is supplied from the nozzle 249b in step 1.

これは、ノズル249a,249b間の距離Aと、ノズル249a,249c間の距離Bと、を異なる大きさとしているため、具体的には、距離B>距離Aとしているためである。というもの、ステップ1においてOガスをノズル249cより供給する場合、Oガスをノズル249aの近傍に配置されたノズル249bより供給する場合に比べ、ノズル249aの近傍、すなわち、ウエハ200の周縁部近傍におけるHCDSガスとOガスとの混合(反応)を、適正に抑制することが可能となる。これにより、ノズル249aより供給されたHCDSガスがウエハ200の中心部に到達する前に消費されてしまうことを、適正に抑制することが可能となる。そして、ウエハ200に対するHCDSガスの供給量を、ウエハ200の周縁部と中心部とでより均一化させることが可能となる。結果として、上述した第1層の形成反応を、ウエハ200の周縁部〜中心部の全域にわたって、また、ウエハ配列領域の全域にわたって、均等なレートで進行させることが可能となる。これにより、ウエハ200上に形成されるSiO膜のWiWやWtWをそれぞれ向上させることが可能となる。This is because the distance A between the nozzles 249a and 249b and the distance B between the nozzles 249a and 249c have different sizes, specifically, the distance B>the distance A. Those that, when the O 2 gas is supplied from the nozzle 249c at step 1, as compared with the case where O 2 gas supplied from the nozzle 249b disposed in the vicinity of the nozzles 249a, near the nozzle 249a, i.e., the peripheral portion of the wafer 200 Mixing (reaction) of HCDS gas and O 2 gas in the vicinity can be appropriately suppressed. This makes it possible to properly suppress the HCDS gas supplied from the nozzle 249a from being consumed before reaching the central portion of the wafer 200. Then, the supply amount of the HCDS gas to the wafer 200 can be made more uniform in the peripheral portion and the central portion of the wafer 200. As a result, the above-described reaction of forming the first layer can be progressed at a uniform rate over the entire area from the peripheral edge portion to the central portion of the wafer 200 and the entire wafer arrangement area. This makes it possible to improve WiW and WtW of the SiO film formed on the wafer 200, respectively.

なお、ステップ1において、Oガスをノズル249cより供給する場合、Oガスをノズル249bより供給する場合に比べ、上述したSiO膜の表面ラフネス等の向上効果を、ウエハ200面内にわたり、また、ウエハ200間にわたり、より均等に得られるようにもなる。これは、ステップ1では、ノズル249cより供給されるOガスの方が、ノズル249bより供給されるOガスに比べ、より拡散した状態となってからウエハ200に対して供給されるためと考えられる。ステップ1では、ノズル249cより供給されるOガスの方が、ノズル249bより供給されるOガスに比べて拡散した状態となりやすいのは、上述したように、ノズル249cの方が、ノズル249bよりもノズル249aから離れた位置に配置されており、これにより、HCDSガスとの衝突、混合等によってOガスの拡散が阻害される確率が小さくなっているためと考えられる。In addition, in step 1, when the O 2 gas is supplied from the nozzle 249c, the above-described effect of improving the surface roughness of the SiO film, etc. over the surface of the wafer 200 is compared to the case where the O 2 gas is supplied from the nozzle 249b. It is also possible to obtain more evenly across the wafers 200. This is the order in step 1, the direction of O 2 gas supplied from the nozzle 249 c, which compared with the O 2 gas supplied from the nozzle 249 b, is supplied to the wafer 200 from a more diffuse state Conceivable. In step 1, the O 2 gas supplied from the nozzle 249c is more likely to be in a diffused state than the O 2 gas supplied from the nozzle 249b, as described above. This is considered to be because it is arranged at a position farther from the nozzle 249a, and this reduces the probability that the diffusion of O 2 gas is hindered by collision with HCDS gas, mixing, and the like.

第1層を形成した後、バルブ243a,243cを閉じ、処理室201内へのHCDSガス、Oガスの供給をそれぞれ停止する。そして、処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留するガス等を処理室201内から排除する。このとき、バルブ243d〜243fは開いたままとして、Nガスの処理室201内への供給を維持する。Nガスはパージガスとして作用する。After forming the first layer, the valves 243a and 243c are closed and the supply of the HCDS gas and the O 2 gas into the processing chamber 201 is stopped. Then, the inside of the processing chamber 201 is evacuated to remove gas and the like remaining in the processing chamber 201 from the inside of the processing chamber 201. At this time, the valves 243d to 243f are left open to maintain the supply of N 2 gas into the processing chamber 201. N 2 gas acts as a purge gas.

原料ガスとしては、HCDSガスの他、モノクロロシラン(SiHCl)ガス、ジクロロシラン(SiHCl)ガス、トリクロロシラン(SiHCl)ガス、テトラクロロシラン(SiCl)ガス等のクロロシラン原料ガスを用いることができる。また、原料ガスとしては、テトラフルオロシラン(SiF)ガス、テトラブロモシラン(SiBr)ガス、テトラヨードシラン(SiI)ガス等を用いることができる。すなわち、原料ガスとしては、クロロシラン原料ガス(クロロシラン化合物)、フルオロシラン原料ガス(フルオロシラン化合物)、ブロモシラン原料ガス(ブロモシラン化合物)、ヨードシラン原料ガス(ヨードシラン化合物)等のハロシラン原料ガス(ハロシラン化合物)を用いることができる。As the source gas, in addition to HCDS gas, chlorosilane source gas such as monochlorosilane (SiH 3 Cl) gas, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) gas, trichlorosilane (SiHCl 3 ) gas, tetrachlorosilane (SiCl 4 ) gas, etc. Can be used. In addition, as the raw material gas, tetrafluorosilane (SiF 4 ) gas, tetrabromosilane (SiBr 4 ) gas, tetraiodosilane (SiI 4 ) gas, or the like can be used. That is, as a raw material gas, a halosilane raw material gas (chlorosilane compound), a fluorosilane raw material gas (fluorosilane compound), a bromosilane raw material gas (bromosilane compound), an iodosilane raw material gas (iodosilane compound), or another halosilane raw material gas (halosilane compound) is used. Can be used.

また、原料ガスとしては、テトラキスジメチルアミノシラン(Si[N(CH、略称:4DMAS)ガス、トリスジメチルアミノシラン(Si[N(CHH、略称:3DMAS)ガス、ビスジエチルアミノシラン(Si[N(C、略称BDEAS)ガス、ビスターシャリブチルアミノシラン(SiH[NH(C)]、略称:BTBAS)ガス、ジイソプロピルアミノシラン(SiHN[CH(CH、略称:DIPAS)ガス等のアミノシラン原料ガス(アミノシラン化合物)を用いることもできる。アミノシラン原料ガスは、Siソースとしてだけでなく、NソースおよびCソースとしても作用する。In addition, as a raw material gas, tetrakisdimethylaminosilane (Si[N(CH 3 ) 2 ] 4 , abbreviation: 4DMAS) gas, trisdimethylaminosilane (Si[N(CH 3 ) 2 ] 3 H, abbreviation: 3DMAS) gas, bis diethylamino silane (Si [N (C 2 H 5) 2] 2 H 2, abbreviated BDEAS) gas, Bicester fischeri butylamino silane (SiH 2 [NH (C 4 H 9)] 2, abbreviated: BTBAS) gas, diisopropylaminosilane An aminosilane source gas (aminosilane compound) such as (SiH 3 N[CH(CH 3 ) 2 ] 2 , abbreviation: DIPAS) gas can also be used. The aminosilane source gas acts not only as a Si source but also as an N source and a C source.

また、原料ガスとしては、モノシラン(SiH)ガス、ジシラン(Si)ガス、トリシラン(Si)ガス等の水素化ケイ素ガス(水素化ケイ素化合物)を用いることもできる。As the source gas, silicon hydride gas (silicon hydride compound) such as monosilane (SiH 4 ) gas, disilane (Si 2 H 6 ) gas, trisilane (Si 3 H 8 ) gas can be used.

また、原料ガスとしては、ヘキサメチルジシロキサン([(CHSi]O)ガス、テトラメチルジシロキサン([H(CHSi]O)ガス、ヘキサクロロジシロキサン((ClSi)O)ガス、テトラクロロジシロキサン((HClSi)O)ガス等のシロキサン原料ガス(シロキサン化合物)を用いることができる。シロキサン化合物とは、SiとOとを骨格とする化合物であり、Si−O−Si結合(シロキサン結合)を持つものの総称である。シロキサン原料ガスは、Siソースとしてだけでなく、Oソース、或いは、OソースおよびCソースとしても作用する。In addition, as a raw material gas, hexamethyldisiloxane ([(CH 3 ) 3 Si] 2 O) gas, tetramethyldisiloxane ([H(CH 3 ) 2 Si] 2 O) gas, hexachlorodisiloxane ((Cl A siloxane raw material gas (siloxane compound) such as 3 Si) 2 O) gas or tetrachlorodisiloxane ((HCl 2 Si) 2 O) gas can be used. A siloxane compound is a compound having Si and O as a skeleton and is a generic term for compounds having a Si—O—Si bond (siloxane bond). The siloxane raw material gas acts not only as a Si source but also as an O source or an O source and a C source.

また、原料ガスとしては、例えば、ヘキサメチルジシラザン([(CHSi]NH)ガス、テトラメチルジシラザン([H(CHSi]NH)ガス、ヘキサクロロジシラザン((ClSi)NH)ガス、テトラクロロジシラザン((HClSi)NH)ガス等のシラザン原料ガス(シラザン化合物)を用いることができる。シラザン化合物とは、SiとNとを骨格とする化合物であり、Si−N−Si結合やSi−N結合等のシラザン結合を持つものの総称である。シラザン原料ガスは、Siソースとしてだけでなく、Nソース、或いは、NソースおよびCソースとしても作用する。As the raw material gas, for example, hexamethyldisilazane ([(CH 3) 3 Si ] 2 NH) gas, tetramethyl disilazane ([H (CH 3) 2 Si] 2 NH) gas, hexachloro disilazane ( A silazane source gas (silazane compound) such as (Cl 3 Si) 2 NH) gas or tetrachlorodisilazane ((HCl 2 Si) 2 NH) gas can be used. The silazane compound is a compound having Si and N as a skeleton, and is a general term for compounds having a silazane bond such as Si—N—Si bond or Si—N bond. The silazane source gas acts not only as a Si source but also as an N source or an N source and a C source.

このように、原料ガスとしては、シラン化合物(ハロシラン化合物、アミノシラン化合物、水素化ケイ素化合物)、シロキサン化合物、およびシラザン化合物からなる群より選択される少なくとも1つを用いることができる。なお、シロキサン化合物やシラザン化合物は、シラン化合物に比べて熱分解温度が高い(自己分解しにくい)傾向がある。成膜温度を高温側とする場合には、原料ガスとしてシロキサン化合物やシラザン化合物を用いることで、過剰な熱分解を抑制し、成膜処理の制御性を高めることが可能となる。 Thus, as the source gas, at least one selected from the group consisting of silane compounds (halosilane compounds, aminosilane compounds, silicon hydride compounds), siloxane compounds, and silazane compounds can be used. Note that siloxane compounds and silazane compounds tend to have higher thermal decomposition temperatures (harder to self-decompose) than silane compounds. When the film forming temperature is set to the high temperature side, by using a siloxane compound or a silazane compound as a raw material gas, it is possible to suppress excessive thermal decomposition and improve the controllability of the film forming process.

第2のO含有ガスとしては、Oガスの他、亜酸化窒素(NO)ガス、一酸化窒素(NO)ガス、二酸化窒素(NO)ガス、オゾン(O)ガス等を用いることができる。As the second O-containing gas, in addition to O 2 gas, nitrous oxide (N 2 O) gas, nitric oxide (NO) gas, nitrogen dioxide (NO 2 ) gas, ozone (O 3 ) gas, etc. are used. be able to.

不活性ガスとしては、Nガスの他、例えば、Arガス、Heガス、Neガス、Xeガス等の各種希ガスを用いることができる。この点は、後述するステップ2においても同様である。As the inert gas, various rare gases such as Ar gas, He gas, Ne gas, and Xe gas can be used in addition to N 2 gas. This point is the same in step 2 described later.

[ステップ2]
ステップ1が終了した後、処理室201内のウエハ200に対してOガスとHガスとを異なるノズルより同時に供給する。
[Step 2]
After step 1 is completed, O 2 gas and H 2 gas are simultaneously supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201 from different nozzles.

具体的には、バルブ243b,243a,243d〜243fの開閉制御を、ステップ1におけるバルブ243c,243a,243d〜243fの開閉制御と同様の手順で行う。ガス供給管232b,232a内を流れたOガス、Hガスは、それぞれ、MFC241b,241aにより流量調整され、ノズル249b,249aを介して処理室201内へ供給される。OガスとHガスとは、処理室201内で混合して反応し、その後、排気口231aより排気される。このとき、ウエハ200に対してOガスとHガスとが同時に供給される。Specifically, the opening/closing control of the valves 243b, 243a, 243d to 243f is performed in the same procedure as the opening/closing control of the valves 243c, 243a, 243d to 243f in step 1. The flow rates of the O 2 gas and the H 2 gas flowing in the gas supply pipes 232b and 232a are adjusted by the MFCs 241b and 241a, respectively, and are supplied into the processing chamber 201 through the nozzles 249b and 249a. The O 2 gas and the H 2 gas are mixed and reacted in the processing chamber 201, and then exhausted from the exhaust port 231a. At this time, the O 2 gas and the H 2 gas are simultaneously supplied to the wafer 200.

ノズル249bより供給するOガスの供給流量は、ステップ1で供給するOガスの供給流量よりも大きな流量であって、ステップ1で形成された第1層を充分に酸化させることが可能な流量とする。The supply flow rate of the O 2 gas supplied from the nozzle 249b is larger than the supply flow rate of the O 2 gas supplied in step 1, and the first layer formed in step 1 can be sufficiently oxidized. Flow rate.

本ステップにおける処理条件としては、
成膜圧力(処理室201内の圧力):0.1〜10Torr(13.3〜1333Pa)、好ましくは、0.1〜3Torr(13.3〜399Pa)
ガス供給流量F(ノズル249b):2000〜10000sccm
ガス供給流量(ノズル249a):2000〜10000sccm
各ガス供給時間:1〜100秒、好ましくは、1〜50秒
が例示される。他の処理条件は、ステップ1における処理条件と同様とする。
The processing conditions in this step are:
Film forming pressure (pressure in the processing chamber 201): 0.1 to 10 Torr (13.3 to 1333 Pa), preferably 0.1 to 3 Torr (13.3 to 399 Pa)
O 2 gas supply flow rate F 2 (nozzle 249b): 2000 to 10000 sccm
H 2 gas supply flow rate (nozzle 249a): 2000 to 10000 sccm
Each gas supply time: 1 to 100 seconds, preferably 1 to 50 seconds. The other processing conditions are the same as the processing conditions in step 1.

上述の条件下でOガスおよびHガスを処理室201内へ同時に供給することで、これらのガスは、加熱された減圧雰囲気下においてノンプラズマで熱的に活性化(励起)されて反応し、それにより、原子状酸素(O)等の酸素を含む水分(HO)非含有の酸化種が生成される。そして、主にこの酸化種により、ステップ1でウエハ200上に形成された第1層に対して酸化処理が行われる。この酸化種の持つエネルギーは、Si含有層中に含まれるSi−Cl結合等の結合エネルギーよりも高いため、この酸化種のエネルギーを第1層に与えることで、第1層中に含まれるSi−Cl結合等は切り離される。Siとの結合が切り離されたCl等は層中から除去され、Cl、HCl等のClを含むガス状物質となって処理室201内から排出される。また、Cl等との結合が切られることで余ったSiの結合手は、酸化種に含まれるOと結びつき、Si−O結合が形成される。このようにして、第1層は、第2層、すなわち、Cl等の不純物の含有量が少ないSiO層へと変化させられる(改質される)。この酸化処理によれば、Oガスを単独で供給する場合や水蒸気(HOガス)を供給する場合に比べ、酸化力を大幅に向上させることができる。すなわち、減圧雰囲気下においてOガスにHガスを添加することで、Oガス単独供給の場合やHOガスを供給する場合に比べ、大幅な酸化力向上効果が得られるようになる。By simultaneously supplying the O 2 gas and the H 2 gas into the processing chamber 201 under the above-described conditions, these gases are thermally activated (excited) by non-plasma in a heated reduced pressure atmosphere and reacted. As a result, moisture (H 2 O)-free oxidizing species containing oxygen such as atomic oxygen (O) are generated. Then, the oxidizing process is performed on the first layer formed on the wafer 200 in Step 1 mainly by the oxidizing species. Since the energy of this oxidizing species is higher than the binding energy of the Si—Cl bond or the like contained in the Si-containing layer, the energy of this oxidizing species is applied to the first layer, so that the Si contained in the first layer is -Cl bond and the like are separated. Cl and the like from which the bond with Si has been separated is removed from the layer, and becomes a gaseous substance containing Cl such as Cl 2 and HCl and is discharged from the processing chamber 201. In addition, a bond of Si, which is left after the bond with Cl or the like is broken, is combined with O contained in the oxidizing species to form a Si—O bond. In this way, the first layer is changed (modified) to the second layer, that is, the SiO layer containing a small amount of impurities such as Cl. According to this oxidation treatment, the oxidizing power can be significantly improved as compared with the case of supplying O 2 gas alone or the case of supplying water vapor (H 2 O gas). That is, by adding H 2 gas to O 2 gas under a reduced pressure atmosphere, a significant oxidizing power improving effect can be obtained as compared with the case of supplying O 2 gas alone or supplying H 2 O gas. ..

第1層を第2層へと変化させた後、バルブ243b,243aを閉じ、処理室201内へのOガスおよびHガスの供給をそれぞれ停止する。そして、ステップ1と同様の処理手順、処理条件により、処理室201内に残留するガス等を処理室201内から排除する。After changing the first layer to the second layer, the valves 243b and 243a are closed and the supply of O 2 gas and H 2 gas into the process chamber 201 is stopped. Then, the gas and the like remaining in the processing chamber 201 are removed from the processing chamber 201 by the same processing procedure and processing conditions as in step 1.

第1のO含有ガスとしては、Oガスの他、NOガス、NOガス、NOガス、Oガス、原子状酸素(O)、酸素ラジカル(O)、水酸基ラジカル(OH)等を用いることができる。すなわち、第1のO含有ガスと第2のO含有ガスとは、同一の分子構造(化学構造)を有するガスであってもよく、異なる分子構造を有するガスであってもよい。第1のO含有ガスと第2のO含有ガスとを同一の分子構造を有するガスとする場合、ガス供給系の構造を簡素化させることができ、基板処理装置の製造コストやメンテナンスコストを低減させることが可能となる点で、好ましい。第1のO含有ガスと第2のO含有ガスとを異なる分子構造を有するガスとする場合、例えば、第2のO含有ガスとして第1のO含有ガスよりも酸化力が弱い物質を用いることにより、ステップ1における過剰な気相反応を確実に抑制することができ、膜厚均一性の制御性を高めることが可能となる点で、好ましい。例えば、第1のO含有ガスとしてOガスやOガスを用いた場合、第2のO含有ガスとしてNOガスやNOガスやNOガス等を用いるのがよい。Examples of the first O-containing gas include O 2 gas, N 2 O gas, NO gas, NO 2 gas, O 3 gas, atomic oxygen (O), oxygen radical (O * ), and hydroxyl radical (OH * ) . ) Etc. can be used. That is, the first O-containing gas and the second O-containing gas may be gases having the same molecular structure (chemical structure) or may be gases having different molecular structures. When the first O-containing gas and the second O-containing gas have the same molecular structure, the structure of the gas supply system can be simplified and the manufacturing cost and maintenance cost of the substrate processing apparatus can be reduced. It is preferable in that it is possible to do so. When the first O-containing gas and the second O-containing gas have different molecular structures, for example, as the second O-containing gas, a substance having an oxidizing power weaker than that of the first O-containing gas is used. This is preferable in that the excessive gas phase reaction in Step 1 can be surely suppressed and the controllability of the film thickness uniformity can be enhanced. For example, when O 3 gas or O 2 gas is used as the first O-containing gas, N 2 O gas, NO gas, NO 2 gas, or the like is preferably used as the second O-containing gas.

H含有ガスとしては、Hガスの他、重水素(D)ガス等を用いることができる。原料ガスとしてアミノシラン原料ガス等を用いる場合、第1のO含有ガスとしてOガスを用いるようにすれば、H含有ガスを用いることなく、充分な(同様な)成膜レートで成膜処理を進行させることができる。すなわち、H含有ガスを不使用とすることもできる。As the H-containing gas, deuterium (D 2 ) gas or the like can be used in addition to H 2 gas. When an aminosilane raw material gas or the like is used as the raw material gas, if the O 3 gas is used as the first O-containing gas, the film forming process can be performed at a sufficient (similar) film forming rate without using the H-containing gas. You can proceed. That is, the H-containing gas may not be used.

[所定回数実施]
ステップ1,2を非同時に、すなわち、同期させることなく交互に行うサイクルを所定回数(n回(nは1以上の整数))行うことにより、ウエハ200上に、所定膜厚のSiO膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、1サイクルあたりに形成される第2層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第2層を積層することで形成されるSiO膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
[Performed a predetermined number of times]
An SiO film having a predetermined film thickness is formed on the wafer 200 by performing steps 1 and 2 non-simultaneously, that is, a cycle in which they are alternately performed without synchronization, for a predetermined number of times (n times (n is an integer of 1 or more)) can do. The above cycle is preferably repeated multiple times. That is, the thickness of the second layer formed per cycle is made smaller than the desired film thickness, and the thickness of the SiO film formed by stacking the second layers becomes the desired film thickness. It is preferred to repeat the above cycle multiple times.

(パージおよび大気圧復帰)
SiO膜の形成が終了した後、ガス供給管232d〜232fのそれぞれからNガスを処理室201内へ供給し、排気口231aより排気する。Nガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室201内がパージされ、処理室201内に残留するガスや反応副生成物等が処理室201内から除去される(アフターパージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
(Purge and return to atmospheric pressure)
After the formation of the SiO film is completed, N 2 gas is supplied into the processing chamber 201 from each of the gas supply pipes 232d to 232f and exhausted from the exhaust port 231a. N 2 gas acts as a purge gas. As a result, the inside of the processing chamber 201 is purged, and gas, reaction by-products, etc. remaining in the processing chamber 201 are removed from the inside of the processing chamber 201 (after-purging). After that, the atmosphere in the processing chamber 201 is replaced with an inert gas (replacement with an inert gas), and the pressure in the processing chamber 201 is returned to normal pressure (return to atmospheric pressure).

(ボートアンロードおよびウエハディスチャージ)
ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降され、マニホールド209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、マニホールド209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。ボートアンロードの後は、シャッタ219sが移動させられ、マニホールド209の下端開口がOリング220cを介してシャッタ219sによりシールされる(シャッタクローズ)。処理済のウエハ200は、反応管203の外部に搬出された後、ボート217より取出される(ウエハディスチャージ)。
(Boat unload and wafer discharge)
The seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115, the lower end of the manifold 209 is opened, and the processed wafer 200 is carried from the lower end of the manifold 209 to the outside of the reaction tube 203 while being supported by the boat 217 ( Boat unloading). After the boat is unloaded, the shutter 219s is moved, and the lower end opening of the manifold 209 is sealed by the shutter 219s via the O-ring 220c (shutter close). The processed wafer 200 is carried out of the reaction tube 203 and then taken out of the boat 217 (wafer discharge).

(3)本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す一つ又は複数の効果が得られる。
(3) Effects of this Embodiment According to this embodiment, one or more of the following effects can be obtained.

(a)ステップ1において、ウエハ200に対してHCDSガスとOガスとを同時に供給することで、第1層に含まれるSiのマイグレーションを抑制し、ウエハ200上に形成されるSiO膜の表面ラフネス等を向上させることが可能となる。表面ラフネス等の向上効果は、成膜温度を450〜1000℃の範囲内の温度とする場合に限らず、より低温の温度(例えば250〜400℃の範囲内の温度)とする場合であっても同様に得られる。但し、Siのマイグレーションは、成膜温度が高くなるほど活発になる傾向がある。ステップ1においてHCDSガスとOガスとを同時に供給する技術的意義は、成膜温度を、ウエハ200に対してHCDSガスを単独で供給した場合にHCDSガスに含まれるSiのマイグレーションが顕著に生じる温度、例えば、700〜1000℃の範囲内の温度とする場合に、特に大きくなる。(A) In step 1, the HCDS gas and the O 2 gas are simultaneously supplied to the wafer 200 to suppress the migration of Si contained in the first layer, and the surface of the SiO film formed on the wafer 200. It is possible to improve roughness and the like. The effect of improving the surface roughness and the like is not limited to the case where the film forming temperature is in the range of 450 to 1000° C., but is the case of using a lower temperature (for example, the temperature in the range of 250 to 400° C.). Is obtained as well. However, the migration of Si tends to become more active as the film forming temperature becomes higher. The technical significance of supplying the HCDS gas and the O 2 gas at the same time in step 1 is that when the film-forming temperature is solely supplied to the wafer 200, the migration of Si contained in the HCDS gas occurs remarkably. The temperature becomes particularly large when the temperature is, for example, in the range of 700 to 1000°C.

(b)ステップ1において、Oガスを、ノズル249a,249bとは異なるノズル249cより供給することで、すなわち、Oガスをノズル249bよりもノズル249aから離れた位置に配置されたノズル249cより供給することで、ウエハ200上に形成されるSiO膜のWiWやWtWをそれぞれ向上させることが可能となる。また、上述したSiO膜の表面ラフネス等の向上効果を、ウエハ200面内にわたり、また、ウエハ200間にわたり、より均一に得ることが可能となる。(B) In step 1, the O 2 gas is supplied from the nozzle 249c different from the nozzles 249a and 249b, that is, the O 2 gas is supplied from the nozzle 249c located farther from the nozzle 249a than the nozzle 249b. By supplying, it becomes possible to improve WiW and WtW of the SiO film formed on the wafer 200, respectively. Further, the above-described effect of improving the surface roughness of the SiO film or the like can be more uniformly obtained within the surface of the wafer 200 and between the wafers 200.

(c)ステップ2におけるOガスの供給を、Hガスの供給に用いられるノズル249aの近傍に配置されたノズル249bを用いて行うことで、OガスとHガスとの反応による酸化種の生成を、安定して行うことが可能となる。これにより、ステップ2で行う酸化処理の、ウエハ200面内およびウエハ200間における均一性を高めることが可能となる。なお、ステップ2におけるOガスの供給をノズル249aから離れたノズル249cより行う場合、酸化種の生成量が不安定となってしまい、ステップ2で行う酸化処理のウエハ200面内およびウエハ200間における均一性が低下する場合があることを、発明者等は確認済みである。(C) O 2 gas supply in step 2 is performed by using the nozzle 249b arranged in the vicinity of the nozzle 249a used for supplying H 2 gas, so that oxidation by the reaction of O 2 gas and H 2 gas is performed. It is possible to stably generate seeds. This makes it possible to improve the uniformity of the oxidation process performed in step 2 within the surface of the wafers 200 and between the wafers 200. In addition, when the O 2 gas is supplied from the nozzle 249c apart from the nozzle 249a in step 2, the generation amount of the oxidizing species becomes unstable, and the oxidation treatment performed in step 2 is performed on the surface of the wafer 200 and between the wafers 200. The inventors have already confirmed that there is a case where the uniformity in the above is deteriorated.

(d)ウエハ200の表面を酸化させるのではなく、ウエハ200上にSiO膜を形成する(堆積させる)ことで、成膜処理の下地へのOの拡散を抑制することが可能となる。これにより、半導体デバイスを作製する際の要求仕様を満足させつつ、所望の絶縁特性を有するSiO膜を形成することが可能となる。例えば、3D構造のメモリデバイスを作製する際、下地へのOの拡散深さを許容範囲内に収めつつ、所望の絶縁性能を有するSiO膜を形成することが必要となる。これに対し、ウエハ200の表面を酸化させる手法(熱酸化法)では、これらの要求を両立させることは困難となる場合がある。 (D) By forming (depositing) a SiO film on the wafer 200 instead of oxidizing the surface of the wafer 200, it is possible to suppress the diffusion of O into the base of the film forming process. This makes it possible to form a SiO film having desired insulating characteristics while satisfying the required specifications when manufacturing a semiconductor device. For example, when manufacturing a memory device having a 3D structure, it is necessary to form a SiO film having desired insulation performance while keeping the diffusion depth of O into the base within an allowable range. On the other hand, it may be difficult to satisfy these requirements by the method of oxidizing the surface of the wafer 200 (thermal oxidation method).

(e)ステップ1,2を非同時に行う交互供給法によりSiO膜を形成することで、ステップ1,2を同時に行う同時供給法によりSiO膜を形成する場合に比べ、SiO膜の段差被覆性、膜厚制御性、面内膜厚均一性等を向上させることが可能となる。このような成膜手法は、成膜処理の下地面が、ラインアンドスペース形状、ホール形状、フィン形状等の3D構造を有する場合に特に有効である。 (E) By forming the SiO film by the alternate supply method in which steps 1 and 2 are not performed at the same time, the step coverage of the SiO film is higher than that in the case where the SiO film is formed by the simultaneous supply method in which steps 1 and 2 are performed simultaneously. The film thickness controllability, the in-plane film thickness uniformity, and the like can be improved. Such a film forming method is particularly effective when the lower surface of the film forming process has a 3D structure such as a line and space shape, a hole shape, or a fin shape.

(f)成膜処理を行う際、ウエハ200の温度を上述の温度帯に設定することで、高品質な膜特性を有するSiO膜を形成することが可能となる。例えば、成膜温度を450〜1000℃の範囲内の温度とすることで、成膜温度を450℃未満の温度、例えば、250〜400℃の範囲内の温度とする場合よりも、SiO膜のエッチング耐性や絶縁性能を向上させたり、耐用年数を伸ばしたり、トランジスタの応答速度に影響を及ぼす界面電子トラップ密度を低減させることも可能となる。 (F) By setting the temperature of the wafer 200 in the above-mentioned temperature range during the film forming process, it becomes possible to form a SiO film having high quality film characteristics. For example, by setting the film formation temperature to a temperature in the range of 450 to 1000° C., the film formation temperature of the SiO film is lower than that in the case of a film formation temperature of less than 450° C., for example, a temperature in the range of 250 to 400° C. It is also possible to improve etching resistance and insulation performance, extend service life, and reduce the interface electron trap density that affects the response speed of the transistor.

(g)上述の効果は、HCDSガス以外の原料ガスを用いる場合や、Oガス以外の第1のO含有ガスを用いる場合や、Hガス以外のH含有ガスを用いる場合や、Oガス以外の第2のO含有ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。(G) The above effects are obtained when using a source gas other than HCDS gas, when using a first O-containing gas other than O 2 gas, when using a H-containing gas other than H 2 gas, or when using O 2 The same can be obtained when a second O-containing gas other than the gas is used.

(4)変形例
本実施形態における成膜シーケンスは、以下に示す変形例のように変更することができる。
(4) Modified Example The film forming sequence in this embodiment can be modified as in the modified examples described below.

(変形例1)
ノズル249cからのOガスの供給は、ステップ1におけるHCDSガスの供給期間中だけでなく、他の期間中においても行うようにしてもよい。例えば、図4(b)に示すように、ノズル249cからのOガスの供給を、ステップ1におけるHCDSガスの供給期間中にのみ、すなわち、間欠的に行うのではなく、サイクル全体にわたり途切れることなく連続的に行うようにしてもよい。本変形例においても、図4(a)に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、本変形例のように処理室201内へ微量のOガスを常時供給することにより、処理室201の内壁等に付着した未反応のHCDS(残留HCDS)の失活を促し、残留HCDSによる成膜処理への悪影響を防止することが可能となる。なお、ノズル249cからのOガスの供給流量は、上述のステップ1におけるOガスの供給流量と同様とすることができる。
(Modification 1)
The supply of the O 2 gas from the nozzle 249c may be performed not only during the HCDS gas supply period in step 1 but also during another period. For example, as shown in FIG. 4B, the supply of O 2 gas from the nozzle 249c is interrupted throughout the cycle only during the supply period of the HCDS gas in step 1, that is, not intermittently. Instead, it may be performed continuously. Also in this modification, the same effect as that of the film forming sequence shown in FIG. Further, by constantly supplying a small amount of O 2 gas into the processing chamber 201 as in the present modification, deactivation of unreacted HCDS (residual HCDS) attached to the inner wall of the processing chamber 201 is promoted, and residual HCDS is retained. It is possible to prevent the film formation process from being adversely affected. The supply flow rate of the O 2 gas from the nozzle 249c can be the same as the supply flow rate of the O 2 gas in step 1 described above.

(変形例2)
以下に示す成膜シーケンスのように、アミノシラン原料ガスとOガスとを用い、中温条件下でSiO膜を形成するようにしてもよい。また、アミノシラン原料ガスとプラズマ励起させたOガス(以下、O とも称する)と、を用い、低温条件下でSiO膜を形成するようにしてもよい。また、アミノシラン原料ガスの代わりに上述の水素化ケイ素ガスを用いてもよい。
(Modification 2)
As in the film forming sequence described below, the SiO film may be formed under the medium temperature condition by using the aminosilane raw material gas and the O 3 gas. Alternatively, a SiO film may be formed under low temperature conditions using an aminosilane raw material gas and plasma-excited O 2 gas (hereinafter, also referred to as O 2 * ). Further, the above silicon hydride gas may be used instead of the aminosilane raw material gas.

(BDEAS+O→O)×n ⇒ SiO
(BDEAS+O→O )×n ⇒ SiO
(3DMAS+O→O)×n ⇒ SiO
(BTBAS+O→O )×n ⇒ SiO
(SiH+O→O)×n ⇒ SiO
(Si+O→O )×n ⇒ SiO
(BDEAS+O 2 →O 3 )×n ⇒ SiO
(BDEAS+O 2 →O 2 * )×n ⇒ SiO
(3DMAS+O 2 →O 3 )×n ⇒ SiO
(BTBAS+O 2 →O 2 * )×n ⇒ SiO
(SiH 4 +O 2 →O 3 )×n ⇒ SiO
(Si 2 H 6 +O 2 →O 2 * )×n ⇒ SiO

(変形例3)
以下に示す成膜シーケンスのように、反応ガスとして、アンモニア(NH)ガス等のN含有ガスや、トリエチルアミン((CN、略称:TEA)ガス等のNおよびC含有ガスや、プロピレン(C)ガス等のC含有ガスや、トリクロロボラン(BCl)ガス等のB含有ガスをさらに用い、ウエハ200上に、シリコン酸窒化膜(SiON膜)、シリコン酸炭化膜(SiOC膜)、シリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)、シリコン硼酸炭窒化膜(SiBOCN膜)、シリコン硼酸窒化膜(SiBON膜)等を形成するようにしてもよい。
(Modification 3)
As in the film formation sequence shown below, N-containing gas such as ammonia (NH 3 ) gas or N- and C-containing gas such as triethylamine ((C 2 H 5 ) 3 N, abbreviated as TEA) gas is used as a reaction gas. Further, a C-containing gas such as propylene (C 3 H 6 ) gas or a B-containing gas such as trichloroborane (BCl 3 ) gas is further used, and a silicon oxynitride film (SiON film) or a silicon oxycarbide film is formed on the wafer 200. A film (SiOC film), a silicon oxycarbonitride film (SiOCN film), a silicon boric acid carbonitride film (SiBOCN film), a silicon boric acid oxynitride film (SiBON film), or the like may be formed.

(HCDS+O→NH→O)×n ⇒ SiON
(HCDS+O→TEA→O)×n ⇒ SiOC
(HCDS+O→C→NH)×n ⇒ SiOCN
(HCDS+O→C→NH→O)×n ⇒ SiOCN
(HCDS+O→BCl→C→NH)×n ⇒ SiBOCN
(HCDS+O→BCl→NH)×n ⇒ SiBON
(HCDS+O 2 →NH 3 →O 2 )×n ⇒ SiON
(HCDS+O 2 →TEA →O 2 )×n ⇒ SiOC
(HCDS+O 2 →C 3 H 6 →NH 3 )×n ⇒ SiOCN
(HCDS+O 2 →C 3 H 6 →NH 3 →O 2 )×n ⇒ SiOCN
(HCDS+O 2 →BCl 3 →C 3 H 6 →NH 3 )×n ⇒ SiBOCN
(HCDS+O 2 →BCl 3 →NH 3 )×n ⇒ SiBON

<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<Other Embodiments>
The embodiments of the present invention have been specifically described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

本発明は、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、イットリウム(Y)、ストロンチウム(Sr)、ランタン(La)、ルテニウム(Ru)、アルミニウム(Al)等の金属元素を主元素として含む酸化膜(金属酸化膜)を形成する場合においても、好適に適用可能である。 The present invention includes titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), tantalum (Ta), niobium (Nb), molybdenum (Mo), tungsten (W), yttrium (Y), strontium (Sr), lanthanum. It is also suitably applicable when forming an oxide film (metal oxide film) containing a metal element such as (La), ruthenium (Ru), or aluminum (Al) as a main element.

例えば、原料として、チタニウムテトラクロライド(TiCl)ガス、ハフニウムテトラクロライド(HfCl)ガス、タンタルペンタクロライド(TaCl)ガス、トリメチルアルミニウム(Al(CH、略称:TMA)ガス等を用い、第1のO含有ガスとしてHOガスを用い、第2のO含有ガスとしてOガスを用い、以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ200上に、TiO膜、HfO膜、TaO膜、AlO膜等の金属酸化膜を形成する場合においても、本発明は好適に適用可能である。For example, as a raw material, titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas, hafnium tetrachloride (HfCl 4 ) gas, tantalum pentachloride (TaCl 5 ) gas, trimethylaluminum (Al(CH 3 ) 3 , abbreviation: TMA) gas, etc. are used. , H 2 O gas is used as the first O-containing gas, O 2 gas is used as the second O-containing gas, and the TiO film, the HfO film, and the TaO film are formed on the wafer 200 by the following film formation sequence. The present invention can be suitably applied to the case of forming a metal oxide film such as an AlO film.

(TiCl+O→HO)×n ⇒ TiO
(HfCl+O→HO)×n ⇒ HfO
(TaCl+O→HO)×n ⇒ TaO
(TMA+O→HO)×n ⇒ AlO
(TiCl 4 +O 2 →H 2 O)×n ⇒ TiO
(HfCl 4 +O 2 →H 2 O)×n ⇒ HfO
(TaCl 5 +O 2 →H 2 O)×n ⇒ TaO
(TMA+O 2 →H 2 O)×n ⇒ AlO

このときの成膜処理の処理手順、処理条件は、上述の実施形態や変形例の処理手順、処理条件と同様とすることができる。これらの場合においても、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。すなわち、本発明は、Si等の半金属元素を主元素として含む半金属酸化膜を形成する場合や、上述の各種金属元素を主元素として含む金属酸化膜を形成する場合に、好適に適用することができる。 The processing procedure and processing conditions of the film forming processing at this time can be the same as the processing procedures and processing conditions of the above-described embodiment and modified examples. Even in these cases, the same effects as those of the above-described embodiment and modifications can be obtained. That is, the present invention is preferably applied to the case of forming a metalloid oxide film containing a metalloid element such as Si as a main element, and the case of forming a metal oxide film containing various metal elements described above as a main element. be able to.

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

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

上述の実施形態では、一重管として構成された反応管を用いる例について説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、図7に縦型処理炉の断面図を示すように、反応管を、インナチューブとアウタチューブとを備える二重管により構成してもよい。図7に示す処理炉では、インナチューブの側壁に2つのバッファ室と排気口とを設け、排気口から遠い側の第1バッファ室(排気口とウエハ中心を挟んで対向する位置にあるバッファ室)内に上述の実施形態と同様の配置で第1、第2ノズルを設け、排気口から近い側の第2バッファ室内に上述の実施形態と同様の配置で第3ノズルを設けるようにしている。そして、アウタチューブに接続された排気管より、インナチューブとアウタチューブとの間の円環状の空間を排気することで、インナチューブの内部に形成された処理室内を排気するようにしている。ここで説明した反応管以外の構成は、図1に示す処理炉の各部の構成と同様である。このように構成された処理炉を用いた場合であっても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。 In the above-mentioned embodiment, the example using the reaction tube configured as a single tube has been described. However, the invention is not limited to the embodiments described above. For example, as shown in the sectional view of the vertical processing furnace in FIG. 7, the reaction tube may be configured by a double tube including an inner tube and an outer tube. In the processing furnace shown in FIG. 7, two buffer chambers and an exhaust port are provided on the side wall of the inner tube, and the first buffer chamber on the side far from the exhaust port (the buffer chamber at a position facing the exhaust port with the center of the wafer in between). ), the first and second nozzles are provided in the same arrangement as in the above-described embodiment, and the third nozzles are provided in the second buffer chamber on the side closer to the exhaust port in the same arrangement as in the above-described embodiment. .. The exhaust pipe connected to the outer tube exhausts the annular space between the inner tube and the outer tube, thereby exhausting the processing chamber formed inside the inner tube. The configuration other than the reaction tube described here is the same as the configuration of each part of the processing furnace shown in FIG. Even when the processing furnace configured as described above is used, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

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

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

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

以下、上述の実施形態や変形例で得られる効果を裏付ける実験結果について説明する。 Hereinafter, the experimental results that support the effects obtained in the above-described embodiments and modifications will be described.

実施例として、図7に示す縦型処理炉を備えた基板処理装置を用い、図4(a)に示す成膜シーケンスにより、ウエハ上にSiO膜を形成した。ステップ1では、HCDSガスを第1ノズルより供給し、Oガス(マイグレーション抑制ガス)を第3ノズルより供給した。ステップ2では、Oガス(酸化剤)を第2ノズルより供給し、Hガスを第1ノズルより供給した。各ステップにおける処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。As an example, a substrate processing apparatus equipped with the vertical processing furnace shown in FIG. 7 was used to form a SiO film on a wafer according to the film forming sequence shown in FIG. In step 1, the HCDS gas was supplied from the first nozzle and the O 2 gas (migration suppressing gas) was supplied from the third nozzle. In step 2, O 2 gas (oxidizer) was supplied from the second nozzle and H 2 gas was supplied from the first nozzle. The processing condition in each step was set within the processing condition range described in the above embodiment.

比較例として、図7に示す縦型処理炉を備えた基板処理装置を用い、図4(a)に示す成膜シーケンスにより、ウエハ上にSiO膜を形成した。ステップ1では、Oガス(マイグレーション抑制ガス)を第2ノズルより供給した。他のガスを供給するノズル、処理手順、処理条件は、実施例におけるそれらと同様とした。As a comparative example, a substrate processing apparatus equipped with the vertical processing furnace shown in FIG. 7 was used to form a SiO film on the wafer according to the film forming sequence shown in FIG. In step 1, O 2 gas (migration suppressing gas) was supplied from the second nozzle. The nozzle for supplying another gas, the processing procedure, and the processing conditions were the same as those in the example.

そして、実施例および比較例におけるSiO膜のウエハ面内膜厚均一性[WiW](±%)、ウエハ間膜厚均一性[WtW](±%)をそれぞれ測定した。図6(a)は実施例の評価結果を、図6(b)は比較例の評価結果をそれぞれ示している。これらの各図において、TOP、CEN、BTMは、ウエハ配列領域内におけるウエハの位置を、すなわち、ウエハの位置がウエハ配列領域内の上部、中央部、下部であることをそれぞれ示している。なお、WiWは、ウエハ面内における膜厚分布のばらつきの度合を示しており、その値が小さいほどウエハ面内における膜厚均一性が良好なことを示している。また、WtWは、ウエハ間における膜厚分布のばらつきの度合を示しており、その値が小さいほどウエハ間における膜厚均一性が良好なことを示している。 Then, the in-wafer film thickness uniformity [WiW] (±%) and the wafer-to-wafer film thickness uniformity [WtW] (±%) of the SiO film in Examples and Comparative Examples were measured. FIG. 6A shows the evaluation result of the example, and FIG. 6B shows the evaluation result of the comparative example. In each of these figures, TOP, CEN, and BTM indicate the position of the wafer in the wafer arrangement region, that is, the position of the wafer is the upper portion, the central portion, and the lower portion in the wafer arrangement region, respectively. WiW represents the degree of variation in the film thickness distribution within the wafer surface, and the smaller the value, the better the film thickness uniformity within the wafer surface. Further, WtW indicates the degree of variation in the film thickness distribution between the wafers, and the smaller the value, the better the film thickness uniformity between the wafers.

これらの図によれば、実施例におけるSiO膜は、比較例におけるSiO膜に比べて、TOP、CEN、BTMのいずれの位置においてもWiWが大幅に改善されており、さらに、WtWも大幅に改善されていることが分かる。すなわち、ステップ1において、HCDSガスを第1ノズルより供給し、マイグレーション抑制ガスであるOガスを第1ノズルから離れた位置にある第3ノズルより供給することで、ウエハ上に形成されるSiO膜のWiW,WtWを大幅に改善可能であることが分かる。According to these figures, the SiO film in the example is significantly improved in WiW at any position of TOP, CEN, and BTM as compared with the SiO film in the comparative example, and further, WtW is also significantly improved. You can see that it is done. That is, in step 1, the HCDS gas is supplied from the first nozzle, and the O 2 gas that is the migration suppressing gas is supplied from the third nozzle that is located away from the first nozzle, so that the SiO formed on the wafer is formed. It can be seen that the WiW and WtW of the film can be significantly improved.

200 ウエハ(基板)
249a ノズル(第1ノズル)
249b ノズル(第2ノズル)
249c ノズル(第3ノズル)
200 wafers (substrates)
249a nozzle (first nozzle)
249b nozzle (second nozzle)
249c nozzle (third nozzle)

Claims (19)

基板に対して第1ノズルより原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第1ノズルとは異なる第2ノズルより第1の酸素含有ガスを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとはそれぞれ異なる第3ノズルより第2の酸素含有ガスを供給する期間を含み、
前記第1ノズルと前記第3ノズルとの距離Bを、前記第1ノズルと前記第2ノズルとの距離Aよりも大きくする半導体装置の製造方法。
Supplying a source gas from the first nozzle to the substrate,
Supplying a first oxygen-containing gas to the substrate from a second nozzle different from the first nozzle;
A step of forming an oxide film on the substrate by performing a predetermined number of cycles of
Step of supplying the source gas to the substrate, seen including a period for supplying the second oxygen-containing gas from different third nozzles respectively from the first nozzle and the second nozzle,
A method of manufacturing a semiconductor device , wherein a distance B between the first nozzle and the third nozzle is set larger than a distance A between the first nozzle and the second nozzle .
基板に対して第1ノズルより原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第1ノズルとは異なる第2ノズルより第1の酸素含有ガスを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとはそれぞれ異なる第3ノズルより第2の酸素含有ガスを供給する期間を含み、
前記第3ノズルを、前記第2ノズルよりも前記第1ノズルから離れた位置に配置する半導体装置の製造方法。
Supplying a source gas from the first nozzle to the substrate,
Supplying a first oxygen-containing gas to the substrate from a second nozzle different from the first nozzle;
A step of forming an oxide film on the substrate by performing a predetermined number of cycles of
The step of supplying the source gas includes a period of supplying a second oxygen-containing gas from the third nozzles different from the first nozzle and the second nozzle to the substrate,
Wherein the third nozzle, the manufacturing method of the second nozzle semiconductors devices you located at a distance from the first nozzle than.
基板に対して第1ノズルより原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第1ノズルとは異なる第2ノズルより第1の酸素含有ガスを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとはそれぞれ異なる第3ノズルより第2の酸素含有ガスを供給する期間を含み、
前記第1ノズル、前記第3ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θを、前記第1ノズル、前記第2ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θよりも大きくする半導体装置の製造方法。
Supplying a source gas from the first nozzle to the substrate,
Supplying a first oxygen-containing gas to the substrate from a second nozzle different from the first nozzle;
A step of forming an oxide film on the substrate by performing a predetermined number of cycles of
The step of supplying the source gas includes a period of supplying a second oxygen-containing gas from the third nozzles different from the first nozzle and the second nozzle to the substrate,
The central angle θ 2 of the sector formed by the centers of the first nozzle, the third nozzle, and the substrate is defined as the central angle of the sector formed by the centers of the first nozzle, the second nozzle, and the substrate. method of manufacturing a semi-conductor device you greater than theta 1.
1サイクルあたりの前記第2の酸素含有ガスの供給量を、1サイクルあたりの前記第1の酸素含有ガスの供給量よりも小さくする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the supply amount of the second oxygen-containing gas per cycle is made smaller than the supply amount of the first oxygen-containing gas per cycle. Production method. 1サイクルあたりの前記第2の酸素含有ガスの供給流量を、1サイクルあたりの前記第1の酸素含有ガスの供給流量よりも小さくする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4 , wherein the supply flow rate of the second oxygen-containing gas per cycle is made smaller than the supply flow rate of the first oxygen-containing gas per cycle. 1サイクルあたりの前記第2の酸素含有ガスの供給流量を、1サイクルあたりの前記第1の酸素含有ガスの供給流量の1/20以上1/2以下の大きさとする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor according to claim 4 , wherein the supply flow rate of the second oxygen-containing gas per cycle is set to 1/20 or more and 1/2 or less of the supply flow rate of the first oxygen-containing gas per cycle. Device manufacturing method. 前記基板上に前記酸化膜を形成する工程では、前記第3ノズルからの前記第2の酸素含有ガスの供給を連続的に行う請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The manufacturing of the semiconductor device according to claim 1 , wherein in the step of forming the oxide film on the substrate, the second oxygen-containing gas is continuously supplied from the third nozzle. Method. 1サイクルあたりの前記第2の酸素含有ガスの供給時間を、1サイクルあたりの前記第1の酸素含有ガスの供給時間よりも短くする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor device according to claim 1, wherein a supply time of the second oxygen-containing gas per cycle is set shorter than a supply time of the first oxygen-containing gas per cycle. Production method. 前記第1の酸素含有ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第1の酸素含有ガスと水素含有ガスとを同時に供給する期間を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 Step of supplying the first oxygen-containing gas, to the substrate, according to claim 1, comprising a period for supplying said first oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas at the same time Of manufacturing a semiconductor device of. 前記基板上に前記酸化膜を形成する工程では、前記基板の温度を前記原料ガスが熱分解する温度に設定する請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein in the step of forming the oxide film on the substrate, the temperature of the substrate is set to a temperature at which the source gas is thermally decomposed. 前記原料ガスは、シラン化合物、シロキサン化合物、およびシラザン化合物からなる群より選択される少なくとも1つを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein the source gas contains at least one selected from the group consisting of a silane compound, a siloxane compound, and a silazane compound. 前記第1の酸素含有ガスは、酸素ガス、亜酸化窒素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、オゾンガス、原子状酸素、酸素ラジカル、および水酸基ラジカルからなる群より選択される少なくとも1つを含み、
前記第2の酸素含有ガスは、酸素ガス、亜酸化窒素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、およびオゾンガスからなる群より選択される少なくとも1つを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
The first oxygen-containing gas contains at least one selected from the group consisting of oxygen gas, nitrous oxide gas, nitric oxide gas, nitrogen dioxide gas, ozone gas, atomic oxygen, oxygen radicals, and hydroxyl radicals. ,
The second oxygen-containing gas, oxygen gas, nitrous oxide gas, any one of the preceding claims, including nitric oxide gas, nitrogen dioxide gas, and at least one selected from the group consisting of ozone gas A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1.
前記原料ガスに含まれる主元素は半金属元素または金属元素を含み、前記酸化膜は前記主元素を含む酸化膜である請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein the main element contained in the source gas contains a metalloid element or a metal element, and the oxide film is an oxide film containing the main element. 基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対して第1ノズルより原料ガスを供給する第1供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1ノズルとは異なる第2ノズルより第1の酸素含有ガスを供給する第2供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとはそれぞれ異なる第3ノズルより第2の酸素含有ガスを供給する第3供給系と、
前記処理室内において、基板に対して前記第1ノズルより前記原料ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記第2ノズルより前記第1の酸素含有ガスを供給する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する処理を行わせ、前記原料ガスを供給する処理が、前記基板に対して前記第3ノズルより前記第2の酸素含有ガスを供給する期間を含むように、前記第1供給系、前記第2供給系および前記第3供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有し、
前記第1ノズルと前記第3ノズルとの距離Bを、前記第1ノズルと前記第2ノズルとの距離Aよりも大きくする基板処理装置。
A processing chamber for accommodating the substrate,
A first supply system for supplying a source gas from a first nozzle to the substrate in the processing chamber;
A second supply system for supplying a first oxygen-containing gas from a second nozzle different from the first nozzle to the substrate in the processing chamber;
A third supply system for supplying a second oxygen-containing gas from a third nozzle different from the first nozzle and the second nozzle to the substrate in the processing chamber;
In the processing chamber, a process of supplying the source gas from the first nozzle to the substrate and a process of supplying the first oxygen-containing gas from the second nozzle to the substrate are performed non-simultaneously. The process of forming an oxide film on the substrate is performed by performing the cycle a predetermined number of times, and the process of supplying the source gas supplies the second oxygen-containing gas from the third nozzle to the substrate. A control unit configured to control the first supply system, the second supply system, and the third supply system so as to include a period;
Have a,
A substrate processing apparatus in which a distance B between the first nozzle and the third nozzle is made larger than a distance A between the first nozzle and the second nozzle .
基板を収容する処理室と、A processing chamber for accommodating the substrate,
前記処理室内の基板に対して第1ノズルより原料ガスを供給する第1供給系と、A first supply system for supplying a source gas from a first nozzle to the substrate in the processing chamber;
前記処理室内の基板に対して前記第1ノズルとは異なる第2ノズルより第1の酸素含有ガスを供給する第2供給系と、A second supply system for supplying a first oxygen-containing gas from a second nozzle different from the first nozzle to the substrate in the processing chamber;
前記処理室内の基板に対して前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとはそれぞれ異なる第3ノズルより第2の酸素含有ガスを供給する第3供給系と、A third supply system for supplying a second oxygen-containing gas from a third nozzle different from the first nozzle and the second nozzle to the substrate in the processing chamber;
前記処理室内において、基板に対して前記第1ノズルより前記原料ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記第2ノズルより前記第1の酸素含有ガスを供給する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する処理を行わせ、前記原料ガスを供給する処理が、前記基板に対して前記第3ノズルより前記第2の酸素含有ガスを供給する期間を含むように、前記第1供給系、前記第2供給系および前記第3供給系を制御するよう構成される制御部と、In the processing chamber, a process of supplying the source gas from the first nozzle to the substrate and a process of supplying the first oxygen-containing gas from the second nozzle to the substrate are performed non-simultaneously. The process of forming an oxide film on the substrate is performed by performing the cycle a predetermined number of times, and the process of supplying the source gas supplies the second oxygen-containing gas from the third nozzle to the substrate. A control unit configured to control the first supply system, the second supply system, and the third supply system so as to include a period;
を有し、Have
前記第3ノズルを、前記第2ノズルよりも前記第1ノズルから離れた位置に配置する基板処理装置。A substrate processing apparatus wherein the third nozzle is arranged at a position farther from the first nozzle than the second nozzle.
基板を収容する処理室と、A processing chamber for accommodating the substrate,
前記処理室内の基板に対して第1ノズルより原料ガスを供給する第1供給系と、A first supply system for supplying a source gas from a first nozzle to the substrate in the processing chamber;
前記処理室内の基板に対して前記第1ノズルとは異なる第2ノズルより第1の酸素含有ガスを供給する第2供給系と、A second supply system for supplying a first oxygen-containing gas from a second nozzle different from the first nozzle to the substrate in the processing chamber;
前記処理室内の基板に対して前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとはそれぞれ異なる第3ノズルより第2の酸素含有ガスを供給する第3供給系と、A third supply system for supplying a second oxygen-containing gas from a third nozzle different from the first nozzle and the second nozzle to the substrate in the processing chamber;
前記処理室内において、基板に対して前記第1ノズルより前記原料ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記第2ノズルより前記第1の酸素含有ガスを供給する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する処理を行わせ、前記原料ガスを供給する処理が、前記基板に対して前記第3ノズルより前記第2の酸素含有ガスを供給する期間を含むように、前記第1供給系、前記第2供給系および前記第3供給系を制御するよう構成される制御部と、In the processing chamber, a process of supplying the source gas from the first nozzle to the substrate and a process of supplying the first oxygen-containing gas from the second nozzle to the substrate are performed non-simultaneously. The process of forming an oxide film on the substrate is performed by performing the cycle a predetermined number of times, and the process of supplying the source gas supplies the second oxygen-containing gas from the third nozzle to the substrate. A control unit configured to control the first supply system, the second supply system, and the third supply system so as to include a period;
を有し、Have
前記第1ノズル、前記第3ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θA fan-shaped central angle θ formed by the centers of the first nozzle, the third nozzle, and the substrate Two を、前記第1ノズル、前記第2ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θIs a central angle θ of a sector formed by the centers of the first nozzle, the second nozzle, and the substrate. 1 よりも大きくする基板処理装置。Substrate processing equipment to make larger than.
基板処理装置の処理室内の基板に対して第1ノズルより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前記第1ノズルとは異なる第2ノズルより第1の酸素含有ガスを供給する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する手順と、
前記原料ガスを供給する手順が、前記処理室内の前記基板に対して、前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとはそれぞれ異なる第3ノズルより第2の酸素含有ガスを供給する期間を含むようにする手順と
前記第1ノズルと前記第3ノズルとの距離Bを、前記第1ノズルと前記第2ノズルとの距離Aよりも大きくした状態で、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。
A procedure for supplying a source gas from the first nozzle to the substrate in the processing chamber of the substrate processing apparatus;
A step of supplying a first oxygen-containing gas from a second nozzle different from the first nozzle to the substrate in the processing chamber;
A step of forming an oxide film on the substrate by performing a predetermined number of non-simultaneous cycles,
The procedure of supplying the source gas may include a period of supplying a second oxygen-containing gas to the substrate in the processing chamber from a third nozzle different from the first nozzle and the second nozzle. The steps to
A program to be executed by a computer by the computer in a state where a distance B between the first nozzle and the third nozzle is set larger than a distance A between the first nozzle and the second nozzle .
基板処理装置の処理室内の基板に対して第1ノズルより原料ガスを供給する手順と、A procedure for supplying a source gas from the first nozzle to the substrate in the processing chamber of the substrate processing apparatus;
前記処理室内の前記基板に対して前記第1ノズルとは異なる第2ノズルより第1の酸素含有ガスを供給する手順と、A step of supplying a first oxygen-containing gas from a second nozzle different from the first nozzle to the substrate in the processing chamber;
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する手順と、A step of forming an oxide film on the substrate by performing a predetermined number of non-simultaneous cycles,
前記原料ガスを供給する手順が、前記処理室内の前記基板に対して、前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとはそれぞれ異なる第3ノズルより第2の酸素含有ガスを供給する期間を含むようにする手順とを、The procedure of supplying the source gas may include a period of supplying a second oxygen-containing gas to the substrate in the processing chamber from a third nozzle different from the first nozzle and the second nozzle. The steps to
前記第3ノズルを、前記第2ノズルよりも前記第1ノズルから離れた位置に配置させた状態で、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。A program that causes the substrate processing apparatus to execute the program by a computer in a state in which the third nozzle is located farther from the first nozzle than the second nozzle.
基板処理装置の処理室内の基板に対して第1ノズルより原料ガスを供給する手順と、A procedure for supplying a source gas from the first nozzle to the substrate in the processing chamber of the substrate processing apparatus;
前記処理室内の前記基板に対して前記第1ノズルとは異なる第2ノズルより第1の酸素含有ガスを供給する手順と、A step of supplying a first oxygen-containing gas from a second nozzle different from the first nozzle to the substrate in the processing chamber;
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する手順と、A step of forming an oxide film on the substrate by performing a predetermined number of non-simultaneous cycles,
前記原料ガスを供給する手順が、前記処理室内の前記基板に対して、前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとはそれぞれ異なる第3ノズルより第2の酸素含有ガスを供給する期間を含むようにする手順とを、The procedure of supplying the source gas may include a period of supplying a second oxygen-containing gas to the substrate in the processing chamber from a third nozzle different from the first nozzle and the second nozzle. The steps to
前記第1ノズル、前記第3ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θA fan-shaped central angle θ formed by the centers of the first nozzle, the third nozzle, and the substrate Two を、前記第1ノズル、前記第2ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θIs a central angle θ of a sector formed by the centers of the first nozzle, the second nozzle, and the substrate. 1 よりも大きくした状態で、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。A program to be executed by the computer by the computer in a state of being made larger than the above.
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