KR100935257B1 - 반도체 처리용 성막 방법 및 장치와, 컴퓨터 판독 가능 매체 - Google Patents

반도체 처리용 성막 방법 및 장치와, 컴퓨터 판독 가능 매체 Download PDF

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

실란계 가스를 포함하는 제1 처리 가스와 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스와 탄화수소 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역 내에서 피처리 기판 상에 CVD에 의해 절연막을 형성한다. 이 성막 방법은 제1 내지 제4 공정을 교대로 구비한다. 제1 공정에서는 처리 영역에 대한 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 처리 영역에 대한 제2 처리 가스의 공급을 정지한다. 제2 공정에서는 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지한다. 제3 공정에서는 처리 영역에 대한 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 처리 영역에 대한 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지한다. 제4 공정에서는 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지한다.
처리 용기, 매니폴드, 덮개체, 회전축, 승강 기구, 아암

Description

반도체 처리용 성막 방법 및 장치와, 컴퓨터 판독 가능 매체{FILM FORMATION METHOD AND APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR PROCESS, AND COMPUTER READABLE MEDIUM}
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치(종형 CVD 장치)를 도시하는 단면도.
도2는 도1에 도시한 장치의 일부를 도시하는 횡단 평면도.
도3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서의 가스 공급 및 RF(고주파) 인가의 태양을 나타내는 타이밍차트.
도4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서의 가스 공급 및 RF(고주파) 인가의 태양을 나타내는 타이밍차트.
도5는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서의 가스 공급 및 RF(고주파) 인가의 태양을 나타내는 타이밍차트.
도6은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서의 가스 공급 및 RF(고주파) 인가의 태양을 나타내는 타이밍차트.
도7은 제4 실시 형태에 따라서 형성되는 박막의 적층 구조의 일예를 나타내는 단면도.
도8은 제1 내지 제3 실시 형태에 각각에 관한 3개의 실시예(PE1, PE2, PE3)의 박막의 에칭률의 평가 결과를 나타내는 그래프.
도9는 주 제어부의 구성의 개략을 나타내는 블럭도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
4 : 처리 용기
6 : 천정판
8 : 매니폴드
16 : 테이블
18 : 덮개체
20 : 회전축
25 : 승강 기구
26 : 아암
28 : 제2 처리 가스 공급계
30 : 제1 처리 가스 공급계
32 : 제4 처리 가스 공급계
34 : 제3 처리 가스 공급계
36 : 퍼지 가스 공급계
60 : 주 제어부
210 : CPU
212 : 기억부
214 : 입력부
216 : 출력부
[문헌 1] 일본 특허 공개 평6-34974호 공보
[문헌 2]일본 특허 공개 평6-45256호 공보
[문헌 3] 일본 특허 공개 평11-87341호 공보
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판 상에 절연막을 형성하는 반도체 처리용 성막 방법 및 장치에 관한 것이다. 여기서, 반도체 처리라 함은, 웨이퍼나 LCD(Liquid Crystal Display)나 FPD(Flat ㎩nel Display)용 글래스 기판 등의 피처리 기판 상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써, 상기 피처리 기판 상에 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해 실시되는 다양한 처리를 의미한다.
반도체 집적 회로를 구성하는 반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 피처리 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼에 성막, 에칭, 산화, 확산, 개질, 어닐링, 자연 산화막의 제거 등의 각종 처리가 실시된다. 일본 특허 공개 평6-34974호 공보는 종형의[소위 배취(batch)식의] 열처리 장치에 있어서의 이러한 종류의 반도체 처리 방법을 개시한다. 이 방법에서는, 우선 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 카세트로부터 종형의 웨이퍼 보트 상에 이동 적재되어 다단으로 지지된다. 웨이퍼 카세트에는 예를 들어 25매의 웨이퍼를 수용할 수 있고, 웨이퍼 보트에는 30 내지 150매의 웨이 퍼를 적재할 수 있다. 다음에, 웨이퍼 보트가 처리 용기의 하방으로부터 그 내부로 로드되는 동시에, 처리 용기가 기밀하게 폐쇄된다. 다음에, 처리 가스의 유량, 처리 압력, 처리 온도 등의 각종 처리 조건이 제어된 상태에서 소정의 열처리가 행해진다.
반도체 집적 회로의 특성을 향상시키기 위해, 반도체 디바이스의 절연막의 특성을 향상시키는 것이 중요하다. 반도체 디바이스 중 절연막으로서, SiO2, PSG(Phospho Silicate Glass), P(플라즈마 CVD로 형성되었음)-SiO, P(플라즈마 CVD로 형성되었음)-SiN, SOG(Spin On Glass), Si3N4(실리콘질화막) 등이 사용된다. 특히 실리콘질화막은 절연 특성이 실리콘산화막보다 비교적 양호한 것, 및 에칭 스토퍼막이나 층간 절연막으로서도 충분히 기능하므로 다용되는 경향이 있다. 또한 동일한 이유로 붕소가 도핑된 질화탄소막도 자주 이용된다.
반도체 웨이퍼의 표면에 상술한 바와 같은 실리콘질화막을 형성하는 방법으로서, 실리콘 소스 가스로서 모노실란(SiH4), 디클로로실란(DCS : SiH2Cl2), 헥사클로로디실란(HCD : Si2Cl6), 비스터셜부틸아미노실란(BTBAS : SiH2(NH(C4H9))2 등의 실란계 가스를 이용하여, 열 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 성막하는 방법이 알려져 있다. 예를 들어, SiH2Cl2 ＋ NH3(일본 특허 공개 평6-34974호 공보 참조) 혹은 Si2Cl6 ＋ NH3 등의 가스의 조합으로 열 CVD에 의해 실리콘질화막을 형성한다. 또한, 유전율을 작게 하기 위해 실리콘질화막에 불순물로서 예를 들어 붕소 (B)를 첨가하는 방법도 제안되어 있다(일본 특허 공개 평2-93071호 공보 참조).
최근, 반도체 집적 회로의 더욱 고집적화 및 고미세화의 요구에 수반하여, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서의 열 이력을 경감시키고, 디바이스의 특성을 향상시키는 것이 요구되고 있다. 종형의 처리 장치에 있어서도, 이러한 요구에 따른 반도체 처리 방법의 개량이 이루어지는 것이 요구되고 있다. 예를 들어, 성막 처리의 일종인 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 있어서, 원료 가스 등을 간헐적으로 공급하면서, 원자 혹은 분자 레벨의 두께의 층을 1층 혹은 몇 층씩 반복해서 성막하는 방법이 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 평6-45256호 공보, 일본 특허 공개 평11-87341호 공보). 이와 같은 성막 방법은 일반적으로는 ALD(Atomic layer Deposition)라 불리우고, 이에 의해 웨이퍼를 그 정도의 고온에 노출시키지 않아도 목적으로 하는 처리를 행하는 것이 가능해진다.
예를 들어, 실란계 가스인 디클로로실란(DCS)과 질화 가스인 NH3를 이용하여 실리콘질화막(SiN)을 형성하는 경우, 이하와 같은 처리가 행해진다. 즉, 처리 용기 내에, DCS와 NH3 가스가 퍼지 기간을 사이에 두고 교대로 간헐적으로 공급된다. NH3 가스를 공급할 때에 RF(고주파)가 인가됨으로써, 처리 용기 내에 플라즈마가 생성되어 질화 반응이 촉진된다. 여기서, 우선 DCS가 처리 용기 내로 공급됨으로써, 웨이퍼 표면 상에 DCS가 분자 레벨로 한 층 혹은 복수층 흡착한다. 여분의 DCS는 퍼지 기간 동안에 배제된다. 다음에, NH3가 공급되어 플라즈마가 생성됨으로써 저온에서의 질화에 의해 실리콘질화막이 형성된다. 이와 같은 일련의 공정이 반복되 어 행해져 소정 두께의 막이 완성된다.
그런데, 상술한 바와 같은 절연막을 형성한 후에, 이 위에 별도의 박막을 형성하는 경우, 상기 절연막의 표면이 유기물이나 파티클 등의 오염물이 부착되어 있을 가능성이 있다. 이로 인해, 필요에 따라서, 이 오염물을 제거할 목적으로 클리닝 처리를 행한다. 이 경우, 반도체 웨이퍼를 희불산 등의 클리닝액에 침지시켜 절연막의 표면을 에칭한다. 이에 의해, 절연막의 표면을 매우 얇게 깎아내어 오염물을 제거한다.
상기 절연막을 예를 들어 760 ℃ 정도의 고온에서 CVD 성막한 경우, 절연막의 클리닝시의 에칭률은 상당히 작아진다. 이로 인해, 클리닝시에 이 절연막이 과도하게 깎아내어지는 일이 없어, 막두께의 제어성이 좋은 상태에서 클리닝 처리를 행할 수 있다. 그러나, 베이스층에 내열성이 낮은 박막이 형성되어 있는 경우에는 고온의 열 CVD 처리는 채용할 수 없다.
이에 대해, 상기 절연막을 예를 들어 400 ℃ 정도의 낮은 온도에서 ALD 성막한 경우, 절연막의 클리닝시의 에칭률은 상당히 커진다. 이로 인해, 클리닝시에 이 절연막이 과도하게 깎아내어지는 경우가 발생하여, 클리닝 처리시의 막두께의 제어성이 떨어지게 된다.
또한, 실리콘질화막은 전술한 바와 같이 에칭 스토퍼막이나 층간 절연막으로서 사용하는 경우도 있다. 이 경우, 실리콘질화막의 에칭률을 충분히 작게 할 필요가 있지만, 종래의 성막 방법에서는 이 요청에 충분히 따를 수는 없다.
본 발명은 비교적 저온에서 성막해도 클리닝시의 에칭률을 비교적 작게 할 수 있어, 클리닝시의 막두께의 제어성을 향상시킬 수 있고, 또한 에칭 스토퍼막이나 층간 절연막으로서도 충분히 기능할 수 있는 절연막을 형성하기 위한 반도체 처리용 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은 일본 특허 공개 제2003-282566(2003년 10월 3일)에 개시한 발명의 개량 발명이다.
본 발명의 제1 시점은, 실란계 가스를 포함하는 제1 처리 가스와 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스와 탄화수소 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역 내에서 피처리 기판 상에 CVD에 의해 절연막을 형성하는 반도체 처리용 성막 방법이며,
상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 정지하는 제1 공정과,
상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제2 공정과,
상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제3 공정과,
상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제4 공정을 교대로 구비한다.
본 발명의 제2 시점은, 탄화수소 가스를 포함하는 제1 처리 가스와 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스와 붕소 함유 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역 내에서 피처리 기판 상에 CVD에 의해 절연막을 형성하는 반도체 처리용 성막 방법이며, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 정지하는 제1 공정과,
상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제2 공정과,
상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제3 공정과,
상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제4 공정을 교대로 구비한다.
본 발명의 제3 시점은, 반도체 처리용 성막 장치이며,
피처리 기판을 수납하는 처리 영역을 갖는 처리 용기와,
상기 처리 영역 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지 부재와,
상기 처리 영역 내의 상기 피처리 기판을 가열하는 히터와,
상기 처리 영역 내를 배기하는 배기계와,
상기 처리 영역에 실란계 가스를 포함하는 제1 처리 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급계와,
상기 처리 영역에 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급계와,
상기 처리 영역에 탄화수소 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 공급하는 제3 처리 가스 공급계와,
상기 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 피처리 기판 상에 CVD에 의해 절연막을 형성하기 위해,
상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 정지하는 제1 공정과,
상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제2 공정과,
상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제3 공정과,
상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제4 공정을 교대로 실행한다.
본 발명의 제4 시점은 반도체 처리용 성막 장치이며,
피처리 기판을 수납하는 처리 영역을 갖는 처리 용기와,
상기 처리 영역 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지 부재와,
상기 처리 영역 내의 상기 피처리 기판을 가열하는 히터와,
상기 처리 영역 내를 배기하는 배기계와,
상기 처리 영역에 탄화수소 가스를 포함하는 제1 처리 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급계와,
상기 처리 영역에 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급계와,
상기 처리 영역에 붕소 함유 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 공급하는 제3 처리 가스 공급계와,
상기 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 피처리 기판 상에 CVD에 의해 절연막을 형성하기 위해,
상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 정지하는 제1 공정과,
상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제2 공정과,
상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제3 공정과,
상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제4 공정을 교대로 실행한다.
본 발명의 제5 시점은, 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체이며,
상기 프로그램 지령은 프로세서에 의해 실행될 때, 실란계 가스를 포함하는 제1 처리 가스와 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스와 탄화수소 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역 내에서 피처리 기판 상에 CVD에 의해 절연막을 형성하는 반도체 처리용 성막 장치에,
상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 정지하는 제1 공정과,
상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제2 공정과,
상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제3 공정과,
상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제4 공정을 교대로 실행시킨다.
본 발명의 제6 시점은, 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체이며,
상기 프로그램 지령은 프로세서에 의해 실행될 때, 탄화수소 가스를 포함하는 제1 처리 가스와 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스와 붕소 함유 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역 내에서 피처리 기판 상에 CVD에 의해 절연막을 형성하는 반도체 처리용 성막 장치에,
상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 정지하는 제1 공정과,
상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제2 공정과,
상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제3 공정과,
상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제4 공정을 교대로 실행시킨다.
본 발명의 부가의 목적 및 장점은 이어지는 상세한 설명에 설명되고, 부분적으로는 상세한 설명으로부터 명백해지거나 본 발명의 실시에 의해 습득될 수 있을 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 특히 이하에 지시된 도구들 및 조합들에 의해 실현되고 얻어질 수 있다.
본 명세서에 합체되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고, 전술된 일반적인 설명 및 후술하는 바람직한 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 기능을 한다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일부호를 부여하여, 중복 설명은 필요한 경우에만 행한다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치(종형 CVD 장치)를 도시하는 단면도이다. 도2는 도1에 도시의 장치의 일부를 도시하는 횡단 평면도이다. 이 성막 장치(2)는 실란계 가스인 디클로로실란(DCS) 가스를 포함하는 제1 처리 가스와, 질화 가스인 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제2 처리 가스와, 탄화수소 가스인 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제3 처리 가스와, 붕소 함유 가스인 BCl3 가스를 포함하는 제4 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역을 구비한다. 성막 장치(2)는 이와 같은 처리 영역 내에서 피처리 기판 상에 CVD에 의해 탄소를 함유하는 절연막을 형성하도록 구성된다. 또, 이하의 설명에 있어서, 성막 장치(2)에는 상술한 모든 가스의 공급계가 포함되지만, 후술하는 각 실시 형태에서는 이들 가스의 일부를 사용하지 않는 경우도 있다. 또한, 각 실시 형태에 전용 장치를 구축하는 경우에는, 사용하지 않는 가스의 공급계는 생략할 수 있다.
성막 장치(2)는 간격을 두고 적층된 복수의 반도체 웨이퍼(피처리 기판)를 수납하여 처리하는 처리 영역(5)을 내부에 규정하고, 하단부가 개방된 천정이 있는 원통체 형상의 처리 용기(4)를 갖는다. 처리 용기(4)의 전체는 예를 들어 석영에 의해 형성된다. 처리 용기(4) 내의 천정에는 석영으로 된 천정판(6)이 배치되어 밀봉된다. 처리 용기(4)의 하단부 개구에는 원통체 형상으로 성형된 매니폴드(8)가 O링 등의 밀봉 부재(10)를 거쳐서 연결된다. 또, 매니폴드(8)를 별도로 설치하지 않고 전체를 원통체 형상의 석영으로 된 처리 용기로 구성할 수도 있다.
매니폴드(8)는 예를 들어 스테인레스 스틸로 이루어지고, 처리 용기(4)의 하단부를 지지한다. 매니폴드(8)의 하단부 개구를 통해 석영으로 된 웨이퍼 보트(12)가 승강되고, 이에 의해 처리 용기(4)에 대해 웨이퍼 보트(12)가 로드/언로드된다. 웨이퍼 보트(12)에는 피처리 기판으로서, 다수매의 반도체 웨이퍼(W)가 다단으로 적재된다. 예를 들어, 본 실시 형태의 경우에 있어서 웨이퍼 보트(12)의 지지 기둥(12A)에는, 예를 들어 50 내지 100매 정도의 직경이 300 ㎜인 웨이퍼(W)가 대략 등피치로 다단으로 지지 가능하게 된다.
웨이퍼 보트(12)는 석영으로 된 보온통(14)을 거쳐서 테이블(16) 상에 적재된다. 테이블(16)은 매니폴드(8)의 하단부 개구를 개폐하는 예를 들어 스테인레스 스틸로 된 덮개체(18)를 관통하는 회전축(20) 상에 지지된다.
회전축(20)의 관통부에는 예를 들어 자성 유체 밀봉(22)이 개재 설치되어, 회전축(20)을 기밀하게 밀봉하면서 회전 가능하게 지지한다. 덮개체(18)의 주변부와 매니폴드(8)의 하단부에는 예를 들어 O링 등으로 이루어지는 밀봉 부재(24)가 개재 설치되어 용기 내의 밀봉성을 유지한다.
회전축(20)은 예를 들어 보트 엘리베이터 등의 승강 기구(25)에 지지된 아암(26)의 선단부에 부착된다. 승강 기구(25)에 의해 웨이퍼 보트(12) 및 덮개체(18) 등이 일체적으로 승강된다. 또, 테이블(16)을 덮개체(18)측에 고정하여 설치하여, 웨이퍼 보트(12)를 회전시키는 일 없이 웨이퍼(W)의 처리를 행하도록 해도 좋다.
매니폴드(8)의 측부에는 처리 용기(4) 내의 처리 영역(5)에 소정의 처리 가스를 공급하기 위한 가스 공급부가 접속된다. 가스 공급부는 제2 처리 가스 공급계(28), 제1 처리 가스 공급계(30), 제4 처리 가스 공급계(32), 제3 처리 가스 공급계(34), 및 퍼지 가스 공급계(36)를 포함한다. 제1 처리 가스 공급계(30)는 실란계 가스로서 DCS(디클로로실란) 가스를 포함하는 제1 처리 가스를 공급한다. 제2 처리 가스 공급계(28)는 질화 가스로서 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제2 처리 가스를 공급한다. 제3 처리 가스 공급계(34)는 탄화수소 가스로서 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제3 처리 가스를 공급한다. 제4 처리 가스 공급계(32)는 붕소 함유 가스(도핑 가스)로서 BCl3 가스를 포함하는 제4 처리 가스를 공급한다. 퍼지 가스 공급계(36)는 퍼지 가스로서 불활성 가스, 예를 들어 N2 가스를 공급한다. 제1 내지 제4 처리 가스에는 필요에 따라서 적당한 양의 캐리어 가스가 혼합되지만, 이하에서는 설명을 용이하게 하기 위해 캐리어 가스에 대해서는 언급하지 않는 다.
구체적으로는, 제2, 제1, 제4, 및 제3 처리 가스 공급계(28, 30, 32, 34)는 매니폴드(8)의 측벽을 내측으로 관통하여 상방향으로 굴곡되어 연장되는 석영관으로 이루어지는 가스 분산 노즐(38, 40, 42, 44)을 각각 갖는다(도1 참조). 각 가스 분산 노즐(38 내지 44)에는 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 또한 웨이퍼 보트(12) 상의 웨이퍼(W)의 전체에 걸치도록 복수의 가스 분사 구멍(38A, 40A, 42A, 44A)이 소정의 간격을 두고 형성된다. 가스 분사 구멍(38A, 40 A, 42A, 44A)은 웨이퍼 보트(12) 상의 복수의 웨이퍼(W)에 대해 평행한 가스류를 형성하도록 수평 방향으로 대략 균일하게 대응하는 처리 가스를 각각 공급한다. 한편, 퍼지 가스 공급계(36)는 매니폴드(8)의 측벽을 관통하여 설치한 짧은 가스 노즐(46)을 갖는다.
노즐(38, 40, 42, 44, 46)은 가스 공급 라인(가스 통로)(48, 50, 52, 54, 56)을 거쳐서 NH3 가스, DCS 가스, BCl3 가스, C2H4 가스, 및 N2 가스의 가스원(28S, 30S, 32S, 34S, 36S)에 각각 접속된다. 가스 공급 라인(48, 50, 52, 54, 56) 상에는 개폐 밸브(48A, 50A, 52A, 54A, 56A)와 매스플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(48B, 50B, 52B, 54B, 56B)가 배치된다. 이에 의해, NH3 가스, DCS 가스, BCl3 가스, C2H4 가스 및 N2 가스가 각각 유량 제어하면서 공급 가능해진다.
처리 용기(4)의 측벽의 일부에는 그 높이 방향을 따라 가스 여기부(66)가 배치된다. 가스 여기부(66)에 대향하는 처리 용기(4)의 반대측에는 이 내부 분위기를 진공 배기하기 위해 처리 용기(4)의 측벽을, 예를 들어 상하 방향으로 깎아냄으 로써 형성한 가늘고 긴 배기구(68)가 배치된다.
구체적으로는, 가스 여기부(66)는 처리 용기(4)의 측벽을 상하 방향을 따라 소정의 폭으로 깎아냄으로써 형성한 상하로 가늘고 긴 개구(70)를 갖는다. 개구(70)는 처리 용기(4)의 외벽에 기밀하게 용접 접합된 석영으로 된 커버(72)에 의해 덮인다. 커버(72)는 처리 용기(4)의 외측으로 돌출되도록 단면 오목부 형상을 이루고, 또한 상하로 가늘고 긴 형상을 갖는다.
이 구성에 의해, 처리 용기(4)의 측벽으로부터 돌출되고 또한 일측이 처리 용기(4) 내로 개방되는 가스 여기부(66)가 형성된다. 즉, 가스 여기부(66)의 내부공간은 처리 용기(4) 내의 처리 영역(5)에 연통한다. 개구(70)는 웨이퍼 보트(12)에 보유 지지되는 모든 웨이퍼(W)를 높이 방향에 있어서 커버할 수 있도록 상하 방향으로 충분히 길게 형성된다.
커버(72)의 양측벽의 외측면에는 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 서로 대향하도록 하여 가늘고 긴 한 쌍의 전극(74)이 배치된다. 전극(74)에는 플라즈마 발생용 고주파 전원(76)이 급전 라인(78)을 거쳐서 접속된다. 전극(74)에 예를 들어 13.56 ㎒의 고주파 전압을 인가함으로써, 한 쌍의 전극(74) 사이에 플라즈마를 여기하기 위한 고주파 전계가 형성된다. 또, 고주파 전압의 주파수는 13.56 ㎒에 한정되지 않고, 다른 주파수 예를 들어 400 ㎑ 등을 이용해도 좋다.
제2 처리 가스의 가스 분산 노즐(38)은 웨이퍼 보트(12) 상의 최하 레벨의 웨이퍼(W)보다도 하부의 위치에서, 처리 용기(4)의 반경 방향 외측으로 굴곡된다. 그 후, 가스 분산 노즐(38)은 가스 여기부(66) 내의 가장 안쪽[처리 용기(4)의 중 심으로부터 가장 떨어진 부분]의 위치에서 수직으로 기립한다. 가스 분산 노즐(38)은 도2에도 도시한 바와 같이 한 쌍의 대향하는 전극(74)에 협지된 영역(고주파 전계가 가장 강한 위치), 즉 주된 플라즈마가 실제로 발생하는 플라즈마 발생 영역(PS)보다도 외측으로 떨어진 위치에 설치된다. 가스 분산 노즐(38)의 가스 분사 구멍(38A)으로부터 분사된 NH3 가스를 포함하는 제2 처리 가스는 플라즈마 발생 영역(PS)을 향해 분사되고, 여기서 여기(분해 혹은 활성화)되어, 그 상태로 웨이퍼 보트(12) 상의 웨이퍼(W)에 공급된다.
커버(72)의 외측에는 이것을 덮도록 하여 예를 들어 석영으로 이루어지는 절연 보호 커버(80)가 부착된다. 절연 보호 커버(80)의 내측이며 전극(74)과 대향하는 부분에는 냉매 통로로 이루어지는 냉각 기구(도시하지 않음)가 배치된다. 냉매 통로에, 냉매로서 예를 들어 냉각된 질소 가스를 흐르게 함으로써 전극(74)이 냉각된다. 또, 절연 보호 커버(80)의 외측에는 이것을 덮어 고주파의 누설을 막기 위해 실드(도시하지 않음)가 배치된다.
가스 여기부(66)의 개구(70)의 외측 근방, 즉 개구(70)의 외측[처리 용기(4) 내]의 한쪽측에 제1 및 제4 처리 가스의 가스 분산 노즐(40, 42)이 수직으로 기립되어 배치되고, 다른 쪽측에 제3 처리 가스의 가스 분산 노즐(44)이 수직으로 기립되어 배치된다. 가스 분산 노즐(40, 42, 44)에 형성된 가스 분사 구멍(40A, 42A, 44A)으로부터 처리 용기(4)의 중심 방향을 향해 DCS 가스를 포함하는 제1 처리 가스, BCl3 가스를 포함하는 제4 처리 가스, 및 C2H4 가스를 포함하는 제3 처리 가스 가 각각 분사된다.
한편, 가스 여기부(66)에 대향시켜 설치한 배기구(68)에는 이것을 덮도록 하여 석영으로 이루어지는 단면 역ㄷ자 형상으로 성형된 배기구 커버 부재(82)가 용접에 의해 부착된다. 배기 커버 부재(82)는 처리 용기(4)의 측벽을 따라 상방으로 연장되고, 처리 용기(4)의 상방에 가스 출구(84)가 형성된다. 가스 출구(84)에는 진공 펌프 등을 배치한 진공 배기계(GE)가 접속된다.
처리 용기(4)를 둘러싸도록 처리 용기(4) 내의 분위기 및 웨이퍼(W)를 가열하는 히터(86)가 배치된다. 처리 용기(4) 내의 배기구(68) 근방에는 히터(86)를 제어하기 위한 열전대(도시하지 않음)가 배치된다.
또한 성막 장치(2)는 장치 전체의 동작을 제어하는 컴퓨터 등으로 이루어지는 주 제어부(60)를 구비한다. 주 제어부(60)는 이에 부수되는 기억부(212)에 미리 기억된 성막 처리의 처리 레시피, 예를 들어 형성되는 막의 막두께나 조성에 따라서 후술하는 성막 처리를 행한다. 이 기억부(212)에는 또한 처리 가스 유량과 막의 두께나 조성과의 관계가 미리 제어 데이터로서 기억된다. 따라서, 주 제어부(60)는 이들의 기억된 처리 레시피나 제어 데이터를 기초로 하여 승강 기구(25), 가스 공급계(28, 30, 32, 34, 36), 배기계(GE), 가스 여기부(66), 히터(86) 등을 제어할 수 있다.
다음에, 도1에 도시하는 장치를 이용하여 행해지는 성막 방법[이른바 ALD(Atomic Layer Deposition) 성막]에 대해 설명한다.
<제1 실시 형태>
제1 실시 형태에 관한 성막 방법에서는, CVD에 의해 반도체 웨이퍼(W) 상에 SiBCN(boron doped silicon carbon nitride)으로 이루어지는 절연막을 형성한다. 이로 인해, 웨이퍼(W)를 수납한 처리 영역(5) 내에 실란계 가스인 디클로로실란(DCS) 가스를 포함하는 제1 처리 가스와, 질화 가스인 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제2 처리 가스와, 탄화수소 가스인 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제3 처리 가스와, 붕소 함유 가스인 BCl3 가스를 포함하는 제4 처리 가스를 선택적으로 공급한다.
우선, 다수매, 예를 들어 50 내지 100매의 300 ㎜ 사이즈의 웨이퍼(W)를 보유 지지한 상온의 웨이퍼 보트(12)를 소정의 온도로 설정된 처리 용기(4) 내로 로드하여 처리 용기(4)를 밀폐한다. 다음에, 처리 용기(8) 내를 진공화하여 소정의 처리 압력으로 유지하는 동시에, 웨이퍼 온도를 상승시켜 성막용 처리 온도로 안정될 때까지 대기한다. 다음에, 웨이퍼 보트(12)를 회전시키면서, 제1 내지 제4 처리 가스를 각각 유량 제어하면서 가스 분산 노즐(40, 38, 44, 42)로부터 간헐적으로 공급한다.
구체적으로는, DCS 가스를 포함하는 제1 처리 가스, C2H4 가스를 포함하는 제3 처리 가스, 및 BCl3 가스를 포함하는 제4 처리 가스는 가스 분산 노즐(40, 44, 42)의 가스 분사 구멍(40A, 44A, 42A)으로부터 웨이퍼 보트(12) 상의 복수의 웨이퍼(W)에 대해 평행한 가스류를 형성하도록 공급된다. 그 동안에, DCS 가스, C2H4 가스, 및 BCl3 가스의 분자 혹은 그들의 분해에 의해 발생한 분해 생성물의 분자 혹은 원자가 웨이퍼 상에 흡착된다.
한편, NH3 가스를 포함하는 제2 처리 가스는 가스 분산 노즐(38)의 가스 분사 구멍(38A)으로부터 웨이퍼 보트(12) 상의 복수의 웨이퍼(W)에 대해 평행한 가스류를 형성하도록 공급된다. 제2 처리 가스는 한 쌍의 전극(74) 사이의 플라즈마 발생 영역(PS)을 통과할 때에 선택적으로 여기되어 일부가 플라즈마화된다. 이 때, 예를 들어 N*, NH*, NH2*, NH3* 등의 래디컬(활성종)이 생성된다(기호「*」는 래디컬인 것을 나타냄). 이들 래디컬은 가스 여기부(66)의 개구(70)로부터 처리 용기(4)의 중심을 향해 흘러나와, 웨이퍼(W) 상호간에 층류 상태로 공급된다.
상기 래디컬은 웨이퍼(W)의 표면에 부착되어 있는 DCS 가스, C2H4 가스의 분자들과 반응하고, 이에 의해 웨이퍼(W) 상에 박막이 형성된다. 또한, 이 때, BCl3 가스의 분해에 의해 발생한 B 원자가 박막 중에 취입되어, 불순물로서 붕소를 함유하는 SiBCN막이 형성된다. 또, 이와는 반대로, 웨이퍼(W)의 표면에 래디컬이 부착되어 있는 장소에 DCS 가스, C2H4 가스, 및 BCl3 가스가 흘러들어온 경우에도 똑같은 반응이 발생하여 웨이퍼(W) 상에 SiBCN막이 형성된다.
도3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서의 가스 공급 및 RF(고주파) 인가의 태양을 나타내는 타이밍차트이다. 도3에 도시한 바와 같이 이 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서는, 제1 내지 제4 공정(T1 내지 T4)을 교대로 반복한다. 즉, 제1 내지 제4 공정(T1 내지 T4)으로 이루어지는 사이클을 복수회 반복하여, 사이클마다 형성되는 SiBCN의 박막을 적층함으로써, 최종적인 두께의 SiBCN막을 얻을 수 있다.
구체적으로는, 제1 공정(T1)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1 처리 가스(도3에는 DCS로 표시), 제3 처리 가스(도3에서는 C2H4로 표시), 및 제4 처리 가스(도3에서는 BCl3으로 표시)의 공급을 행하는 한편, 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스(도3에서는 NH3으로 표시)의 공급을 정지한다. 제2 공정(T2)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지한다. 제3 공정(T3)에서는 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지한다. 또한, 제3 공정(T3)에서는 도중부터 RF 전원(76)을 온(ON)하여 가스 여기부(66)에서 제2 처리 가스를 플라즈마화함으로써, 서브 공정(T3b) 동안만큼 제2 처리 가스를 여기한 상태에서 처리 영역(5)에 공급한다. 제4 공정(T4)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지한다.
제3 공정(T3)에서는 소정의 시간(Δt)이 경과한 후에 RF 전원(76)을 온하여 가스 여기부(66)에서 제2 처리 가스를 플라즈마화함으로써, 서브 공정(T3b)만큼만 제2 처리 가스를 여기한 상태에서 처리 영역(5)에 공급한다. 이 소정 시간(Δt)이라 함은, NH3 가스의 유량이 안정될 때까지의 시간으로, 예를 들어 5초 정도이다. 그러나, 제2 처리 가스의 공급 기간의 전체 기간에 걸쳐서 가스 여기부(66)에서 제 2 처리 가스를 플라즈마화해도 좋다. 이와 같이 제2 처리 가스의 유량이 안정화된 후에 RF 전원을 온하여 플라즈마를 일으킴으로써, 웨이퍼(W)의 면간 방향(높이 방향)에 있어서의 활성종의 농도 균일성을 향상시킬 수 있다.
제2 및 제4 공정(T2, T4)은 처리 용기(4) 내에 잔류하는 가스를 배제하는 퍼지 공정으로서 사용된다. 여기서 퍼지라 함은, N2 가스 등의 불활성을 흐르게 하면서 처리 용기(4) 내를 진공 배기하는 것, 혹은 모든 가스의 공급을 정지하여 처리 용기(4) 내를 진공 배기함으로써, 처리 용기(4) 내의 잔류 가스를 제거하는 것을 의미한다. 또한, 제2 및 제4 공정(T2, T4)의 전반은 진공 배기만을 행하고, 후반은 진공 배기와 불활성 공급을 함께 행하도록 해도 좋다. 또, 제1 및 제3 공정(T1, T3)에 있어서, 제1 내지 제4 처리 가스를 공급할 때는 처리 용기(4) 내의 진공 배기를 정지할 수 있다. 그러나, 제1 내지 제4 처리 가스의 공급을 처리 용기(4) 내를 진공 배기하면서 행하는 경우에는, 제1 내지 제4 공정(T1 내지 T4)의 전체에 걸쳐서 처리 용기(4) 내의 진공 배기를 계속시킬 수 있다.
도3에 있어서, 제1 공정(T1)은 약 1 내지 20초, 예를 들어 약 10초, 제2 공정(T2)은 약 5 내지 15초, 예를 들어 약 10초, 제3 공정(T3)은 약 1 내지 30초, 예를 들어 약 20초, 서브 공정(T3b)은 약 1 내지 25초, 예를 들어 약 10초, 제4 공정(T4)은 약 5 내지 15초, 예를 들어 약 10초로 설정된다. 또한, 통상 제1 내지 제4 공정(T1 내지 T4)의 1 사이클에 의해 형성되는 막두께는 0.11 내지 0.13 ㎚ 정도이다. 따라서, 목표 막두께가 예를 들어 70 ㎚이면, 이 사이클 600 정도 반복하게 된다. 단, 이들 시간이나 두께는 단순히 일예를 나타낸 것에 지나지 않고, 이 수치에 한정되지 않는다.
상술한 바와 같이, 제1, 제3, 및 제4 처리 가스를 함께 공급하는 공정(T1)과, NH3 가스를 포함하는 제2 처리 가스를 단독으로 공급하는 동시에 그것을 플라즈마로 여기하는 기간을 포함하는 공정(T3)이 퍼지 공정(T2, T4)을 사이에 두고 교대로 실시된다. 이에 의해, 형성되는 SiBCN막의 유전율을 매우 낮게 할 수 있고, 또한 그 드라이 에칭시의 에칭 내성을 대폭으로 향상시킬 수 있다. 그 이유는 다음과 같이 생각할 수 있다. 즉, 일반적으로는 실리콘질화(SiN)막에 붕소를 첨가하면 에칭 내성은 열화된다. 그러나, 제1 실시 형태와 같이, 제2 처리 가스의 공급시에 플라즈마로 이것을 여기하면, N을 포함하는 래디컬(활성종)의 발생에 의해 막의 질화가 촉진된다. 그 결과, 막 중 Si-H 결합이 감소하여 에칭 내성이 강한 Si-N 결합이 증가한다. 이에 의해, 막의 에칭 내성을 대폭으로 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 막을 성막할 때에 탄화수소 가스로서 예를 들어 C2H4 가스를 처리 용기(8) 내로 공급함으로써, 실리콘질화막 중에 탄소 성분이 함유된 상태가 된다. 이에 의해, 종래의 성막 온도, 예를 들어 760 ℃ 정도보다도 낮은 온도, 예를 들어 550 ℃에서 성막하였음에도 불구하고, 이 막의 표면의 클리닝 처리시나 에칭 처리시에 이용되는 희불산에 대한 에칭률을 작게 할 수 있다. 그 결과, 클리닝 처리시에 막이 과도하게 깎아내어지는 것을 방지하고, 이 막두께의 제어성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 이 막이 에칭 스토퍼막이나 층간 절 연막으로서의 기능도 충분히 다할 수 있게 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 처리 가스를 공급하는 제1 및 제2 공정 사이에서 처리 가스를 정지하는 제2 및 제4 공정(T2, T4)은 막을 개질하는 기간으로서 기능한다. 이 기간 직전에서 성막된 SiBCN막의 표면은 이 기간 동안에 개질되어 막질이 향상된다. 이에 의해, SiBCN막의 에칭률을 한층 억제할 수 있다. 이 개질 처리시의 원자 레벨의 작용은 다음과 같이 생각할 수 있다. 즉, 탄소 원자를 함유하는 SiBCN막의 성막시에는 이 박막의 최표면에 DCS 가스 중의 퇴적시에 이탈할 수 없었던 Cl 원자가 활성화 상태에서 결합한다. DCS 가스의 공급이 정지되는 공정(T2, T4)에 있어서, C2H4 가스나 NH3 가스 중 C 원자나 N 원자가 상기 박막 최외측 표면의 Cl 원자로 치환되어 막 중의 Cl 성분이 감소하고, 결과적으로 에칭률이 저하된다.
특히, C2H4 가스를 이용한 경우에는, 막 중에 취입되는 C 원자의 양이 증가하게 되므로 에칭률을 한층 억제하는 것이 가능해진다. 또, 붕소질화막에 탄소를 첨가하면, 넣지 않는 경우와 비교하여 성막률은 20 내지 30 ％ 정도 상승시킬 수 있다. 이 이유는, 탄소의 첨가에 의해 웨이퍼 표면에 대한 붕소의 흡착이 촉진되기 때문이라 생각된다.
상기 성막 처리의 처리 조건은 다음과 같다. DCS 가스의 유량은 50 내지 2000 sccm의 범위 내, 예를 들어 1000 sccm(1 slm)이다. NH3 가스의 유량은 500 내지 5000 sccm의 범위 내, 예를 들어 1000 sccm이다. C2H4 가스의 유량은 200 내지 2000 sccm의 범위 내, 예를 들어 500 sccm이다. BCl3 가스의 유량은 1 내지 40 sccm의 범위 내, 예를 들어 4 sccm이다. C2H4 가스의 유량은 DCS 가스의 유량의 3배 이하이다. 그 이유는 탄화수소 가스인 C2H4 가스의 유량이 과도하게 많아지면, 막질이 급격히 저하되는 문제점이 발생하기 때문이다.
처리 온도는 통상의 CVD 처리보다도 낮은 온도로, 구체적으로는 300 내지 700 ℃의 범위 내, 바람직하게는 550 내지 630 ℃의 범위 내이다. 처리 온도가 300 ℃보다도 낮으면, 반응이 발생하지 않아 거의 막이 퇴적하지 않는다. 처리 온도가 700 ℃보다도 높으면, 막질이 떨어지는 CVD에 의한 퇴적막이 형성되는 동시에, 이미 형성되어 있는 금속막 등에 열적 손상을 주게 된다.
처리 압력은 13 ㎩(0.1 Torr) 내지 1330 ㎩(10 Torr)의 범위 내, 바람직하게는 40 ㎩(0.3 Torr) 내지 266 ㎩(2 Torr)의 범위 내이다. 예를 들어, 처리 압력은 제1 공정(흡착 공정)(T1)에서는 1 Torr, 제3 공정(플라즈마를 이용하는 질화 공정)(T3)에서는 0.3 Torr이다. 처리 압력이 13 ㎩보다도 작은 경우에는, 성막률이 실용 레벨 이하가 된다. 처리 압력이 1330 ㎩ 이하에서는, 웨이퍼(W)에 대한 반응은 흡착 반응이 주류이므로, 막질이 양호한 박막을 높은 성막 속도로 안정적으로 퇴적시켜, 양호한 결과를 얻을 수 있다. 그러나, 처리 압력이 1330 ㎩보다도 커지면, 반응 형태가 흡착 반응으로부터 기상 반응으로 이행하여 기상 반응이 주류가 된다. 그 결과, 막의 면간 및 면내 균일성이 저하될 뿐만 아니라, 기상 반응에 기인하는 파티클이 급격히 증대하므로 바람직하지 못하다.
<제2 실시 형태>
제2 실시 형태에 관한 성막 방법에서는, CVD에 의해 반도체 웨이퍼(W) 상에 붕소(B)가 첨가되어 있지 않은 SiCN(silicon carbon nitride)으로 이루어지는 절연막을 형성한다. 이로 인해, 웨이퍼(W)를 수납한 처리 영역(5) 내에 실란계 가스인 디클로로실란(DCS) 가스를 포함하는 제1 처리 가스와, 질화 가스인 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제2 처리 가스와, 탄화수소 가스인 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급한다.
즉, 제2 실시 형태는 도3에 나타내는 제1 실시 형태를 변경하여, 붕소 함유 가스인 BCl3 가스를 포함하는 제4 처리 가스의 공급을 전혀 행하지 않도록 하여 성막을 행하는 방법에 대응한다. 따라서, 제2 실시 형태를 행하는 경우에는, 도1에 도시하는 성막 장치에 있어서 제4 처리 가스 공급계(32)는 불필요해진다. 또, 이 제2 실시 형태의 처리 조건은 제4 처리 가스에 관한 조건을 제외하고, 앞의 제1 실시 형태의 경우와 동일하다.
도4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서의 가스 공급 및 RF(고주파) 인가의 태양을 나타내는 타이밍차트이다. 도4에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서도, 제1 내지 제4 공정(T11 내지 T14)을 교대로 반복한다. 즉, 제1 내지 제4 공정(T11 내지 T14)으로 이루어지는 사이클 복수회 반복하고, 사이클마다 형성되는 SiCN의 박막을 적층함으로써 최종적인 두께의 SiCN막을 얻을 수 있다.
구체적으로는, 제1 공정(T11)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1 처리 가스(도4에서는 DCS로 표시) 및 제3 처리 가스(도4에서는 C2H4로 표시)의 공급을 행하는 한편, 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스(도4에서는 NH3로 표시)의 공급을 정지한다. 제2 공정(T12)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지한다. 제3 공정(T13)에서는 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지한다. 또한, 제3 공정(T13)에서는 도중부터 RF 전원(76)을 온하여 가스 여기부(66)에서 제2 처리 가스를 플라즈마화함으로써, 서브 공정(T13b) 동안만큼 제2 처리 가스를 여기한 상태에서 처리 영역(5)에 공급한다. 제4 공정(T14)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2 및 제3 처리 가스의 공급을 정지한다.
제2 실시 형태의 경우에도, 제2 처리 가스가 공급시에 플라즈마로 여기되므로, N을 포함하는 래디컬(활성종)의 발생에 의해 막의 질화가 촉진된다. 그 결과, 막 중 Si-H 결합이 감소하여 에칭 내성이 강한 Si-N 결합이 증가한다. 또한, 막을 성막할 때에, 탄화수소 가스로서 예를 들어 C2H4 가스를 처리 용기(8) 내로 공급함으로써, 실리콘질화막 중에 탄소 성분이 함유된 상태가 된다. 이에 의해, 종래의 성막 온도, 예를 들어 760 ℃ 정도보다도 낮은 온도, 예를 들어 550℃에서 성막하였음에도 불구하고, 이 막의 표면의 클리닝 처리시나 에칭 처리시에 이용되는 희불산에 대한 에칭률을 작게 할 수 있다. 그 결과, 클리닝 처리시에 막이 과도하게 깎아내어지는 것을 방지하여, 이 막두께의 제어성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 이 막이 에칭 스토퍼막이나 층간 절연막으로서의 기능도 충분히 다할 수 있게 된다.
<제3 실시 형태>
제3 실시 형태에 관한 성막 방법에서는, CVD에 의해 반도체 웨이퍼(W) 상에 BCN(boron doped carbon nitride)으로 이루어지는 절연막을 형성한다. 이로 인해, 웨이퍼(W)를 수납한 처리 영역(5) 내에 질화 가스인 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제2 처리 가스와, 탄화수소 가스인 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제3 처리 가스와, 붕소 함유 가스인 BCl3 가스를 포함하는 제4 처리 가스를 선택적으로 공급한다.
즉, 제3 실시 형태는 도3에 나타내는 제1 실시 형태를 변경하여, 실란계 가스인 디클로로실란(DCS) 가스를 포함하는 제1 처리 가스의 공급을 전혀 행하지 않도록 하여 성막을 행하는 방법에 대응한다. 따라서, 제3 실시 형태를 행하는 경우에는, 도1에 도시하는 성막 장치에 있어서, 제1 처리 가스 공급계(30)는 불필요해진다. 또, 이 제3 실시 형태의 처리 조건은 제1 처리 가스에 관한 조건을 제외하고, 앞의 제1 실시 형태인 경우와 동일하다.
도5는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서의 가스 공급 및 RF(고주파) 인가의 태양을 나타내는 타이밍차트이다. 도5에 도시한 바와 같이, 이 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서도, 제1 내지 제4 공정(T21 내지 T24)을 교대로 반복한다. 즉, 제1 내지 제4 공정(T21 내지 T24)으로 이루어지는 사이클을 복 수회 반복하여, 사이클마다 형성되는 BCN의 박막을 적층함으로써, 최종적인 두께의 BCN막을 얻을 수 있다.
구체적으로는, 제1 공정(T21)에서는 처리 영역(5)에 대한 제3 처리 가스(도5에서는 C2H4로 표시) 및 제4 처리 가스(도5에서는 BCl3로 표시)의 공급을 행하는 한편, 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스(도5에서는 NH3로 표시)의 공급을 정지한다. 제2 공정(T22)에서는 처리 영역(5)에 대한 제2, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지한다. 제3 공정(T23)에서는 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 처리 영역(5)에 대한 제3 및 제4 처리 가스의 공급을 정지한다. 또한, 제3 공정(T23)에서는 도중부터 RF 전원(76)을 온하여 가스 여기부(66)에서 제2 처리 가스를 플라즈마화함으로써, 서브 공정(T23b) 동안만큼 제2 처리 가스를 여기한 상태에서 처리 영역(5)에 공급한다. 제4 공정(T24)에서는 처리 영역(5)에 대한 제2, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지한다.
제3 실시 형태의 경우에는 제2 처리 가스가 공급시에 플라즈마로 여기되므로, N을 포함하는 래디컬(활성종)의 발생에 의해 막의 질화가 촉진된다. 그 결과, 막 중 C-H 결합이 감소하여 에칭 내성이 강한 C-N 결합이 증가한다. 이에 의해, 종래의 성막 온도, 예를 들어 760 ℃ 정도보다도 낮은 온도, 예를 들어 550℃에서 성막하였음에도 불구하고, 이 막의 표면의 클리닝 처리시나 에칭 처리시에 이용되는 희불산에 대한 에칭률을 작게 할 수 있다. 그 결과, 클리닝 처리시에 막이 과도하게 깎아내어지는 것을 방지하여, 이 막두께의 제어성을 향상시키는 것이 가능 해진다. 또한, 이 막이 에칭 스토퍼막이나 층간 절연막으로서의 기능도 충분히 다할 수 있게 된다.
<제4 실시 형태>
제4 실시 형태에 관한 성막 방법에서는, CVD에 의해 반도체 웨이퍼(W) 상에 SiBN(boron doped silicon carbon nitride) 박막과 SiCN(silicon carbon nitride) 박막의 반복 적층 구조로 이루어지는 절연막을 형성한다. 이로 인해, 웨이퍼(W)를 수납한 처리 영역(5) 내에 실란계 가스인 디클로로실란(DCS) 가스를 포함하는 제1 처리 가스와, 질화 가스인 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제2 처리 가스와, 탄화수소 가스인 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제3 처리 가스와, 붕소 함유 가스인 BCl3 가스를 포함하는 제4 처리 가스를 선택적으로 공급한다.
즉, 제4 실시 형태는 도3에 나타내는 제1 실시 형태를 변경하여, 탄화수소 가스인 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제3 처리 가스의 공급을 전혀 행하지 않는 제1 사이클과, 붕소 함유 가스인 BCl3 가스를 포함하는 제4 처리 가스의 공급을 전혀 행하지 않는 제2 사이클을 교대로 반복하여 성막을 행하는 방법에 대응한다. 또, 이 제4 실시 형태의 처리 조건은 제1 사이클과 제2 사이클을 교대로 행하는 점을 제외하고, 앞의 제1 실시 형태의 경우와 동일하다.
도7은 제4 실시 형태에서 형성되는 박막의 적층 구조의 일예를 나타내는 단면도이다. 도7에 도시한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W) 상에 SiBN 박막(92)과 SiCN 박막(94)이 교대로 적층된다. 이 SiBN/SiCN 적층 구조막은 전체로부터 보면, SiBCN막과 비슷한 특성을 나타낸다. 도7은 상술한 제1 및 제2 사이클로 이루어지는 세트를 3회 반복하였을 때의 상태를 나타낸다.
도6은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서의 가스 공급 및 RF(고주파) 인가의 태양을 나타내는 타이밍차트이다. 도6에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서는, 제1 내지 제4 공정(T31 내지 T34)으로 이루어지는 제1 사이클과 제5 내지 제8 공정(T35 내지 T38)으로 이루어지는 제2 사이클을 교대로 반복한다. 즉, 제1 및 제2 사이클을 복수회 반복하여 사이클마다 형성되는 SiBN의 박막과 SiCN의 박막을 적층함으로써, 최종적인 두께의 SiBN/SiCN막을 얻을 수 있다. 또, 제1 및 제2 사이클의 순서는 반대(제2 사이클이 선행하여 개시됨)라도 좋다.
구체적으로는, 우선 제1 사이클로서 제1 내지 제4 공정(T31 내지 T34)을 행한다. 제1 공정(T31)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1 처리 가스(도6에서는 DCS로 표시) 및 제4 처리 가스(도6에서는 BCl3로 표시)의 공급을 행하는 한편, 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스(도6에서는 NH3로 표시) 및 제3 처리 가스(도6에서는 C2H4로 표시)의 공급을 정지한다. 제2 공정(T32)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지한다. 제3 공정(T33)에서는 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지한다. 또한, 제3 공정(T33)에서는 도중부터 RF 전원 (76)을 온하여 가스 여기부(66)에서 제2 처리 가스를 플라즈마화함으로써, 서브 공정(T33b) 동안만큼 제2 처리 가스를 여기한 상태로 처리 영역(5)에 공급한다. 제4 공정(T34)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지한다.
다음에, 제2 사이클로서 제5 내지 제8 공정(T35 내지 T38)을 행한다. 제5 공정(T35)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 처리 영역(5)에 대한 제2 및 제4 처리 가스의 공급을 정지한다. 제6 공정(T36)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지한다. 제7 공정(T37)에서는 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지한다. 또한, 제7 공정(T37)에서는 도중부터 RF 전원(76)을 온하여 가스 여기부(66)에서 제2 처리 가스를 플라즈마화함으로써, 서브 공정(T37b) 동안만큼 제2 처리 가스를 여기한 상태에서 처리 영역(5)에 공급한다. 제8 공정(T38)에서는 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지한다.
제4 실시 형태의 경우에도, 제2 처리 가스가 공급시에 플라즈마로 여기되므로, N을 포함하는 래디컬(활성종)의 발생에 의해 막의 질화가 촉진된다. 또한, 막을 성막할 때에, 탄화수소 가스로서 예를 들어 C2H4 가스를 처리 용기(8) 내로 공급함으로써, 실리콘질화막 중에 탄소 성분이 함유된 상태가 된다. 이에 의해, 종래의 성막 온도, 예를 들어 760 ℃ 정도보다도 낮은 온도, 예를 들어 550℃에서 성막 하였음에도 불구하고, 이 막의 표면의 클리닝 처리시나 에칭 처리시에 이용되는 희불산에 대한 에칭률을 작게 할 수 있다. 그 결과, 클리닝 처리시에 막이 과도하게 깎아내어지는 것을 방지하여, 이 막두께의 제어성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 이 막이 에칭 스토퍼막이나 층간 절연막으로서의 기능도 충분히 다할 수 있게 된다. 또한, 막에는 붕소 원소도 함유되므로, 그 에칭 내성을 한층 향상시킬 수 있다.
<실험 1>
도1에 도시하는 장치를 사용하여, 제1 내지 제3 실시 형태에 관한 성막 방법에 의해 절연막을 형성하고, 그 평가를 행하였다. 이 실험에 있어서의 성막 처리의 처리 조건의 기준은 상술한 바와 같고, 성막 온도로서 550 ℃, 에칭액으로서 1 ％의 희석 불화수소수를 이용하였다.
도8은 제1 내지 제3 실시 형태에 각각에 관한 3개의 실시예(PE1, PE2, PE3)의 박막의 에칭률의 평가 결과를 나타내는 그래프이다. 실시예(PE1, PE2, PE3)의 박막은 각각 상술한 바와 같이 SiBCN 박막, SiCN 박막, 및 BCN 박막으로 이루어진다.
도8은 각 막의 각 에칭률과, 각 막이 탄소(C) 성분을 포함하지 않는 경우의 에칭률(기준)을 나타낸다.
도8로부터 명백한 바와 같이 각 막 중에 탄소 성분을 넣은 막 종류의 경우에는 탄소 성분을 넣지 않은 막 종류보다도 모두 에칭률을 저하시킬 수 있어, 막질의 개선을 도모할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 예를 들어 SiBCN 박막은 SiBN 박 막에 대해 에칭률을 13.8 ％ 개선할 수 있었다. SiCN 박막은 SiN 박막에 대해 에칭률을 6.8 ％ 개선할 수 있었다. BCN 박막은 BN 박막에 대해 에칭률을 48 ％ 개선할 수 있었다. 이에 의해 이들 막에 탄소를 함유시키는 것의 유용성을 확인할 수 있었다.
<제1 내지 제4 실시 형태에 공통된 사항>
제1 내지 제4 실시 형태에 관한 방법은, 상술한 바와 같이 처리 프로그램을 기초로 하여 주 제어부(60)의 제어 하에서 실행된다. 도9는 주 제어부(60)의 구성의 개략을 나타내는 블럭도이다. 주 제어부(60)는 CPU(210)를 갖고, 여기에 기억부(212), 입력부(214), 출력부(216) 등이 접속된다. 기억부(212)에는 처리 프로그램이나 처리 레시피가 기억된다. 입력부(214)는 사용자와 대화하기 위한 입력 장치, 예를 들어 키보드나 포인팅 디바이스 및 기억 매체의 드라이브 등을 포함한다. 출력부(216)는 처리 장치의 각 기기를 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다. 도9는 또한 컴퓨터에 착탈 가능한 기억 매체(218)도 모두 나타낸다.
상술한 실시 형태에 관한 방법은 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령으로서, 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체에 기입하여 각종 반도체 처리 장치에 적용할 수 있다. 혹은, 이러한 종류의 프로그램 지령은 통신 매체에 의해 전송하여 각종 반도체 처리 장치에 적용할 수 있다. 기억 매체는 예를 들어 자기 디스크{플렉시블디스크, 하드디스크[일예는 기억부(212)에 포함되는 하드디스크] 등}, 광디스크(CD, DVD 등), 광자기 디스크(MO 등), 반도체 메모리 등이다. 반도체 처리 장치의 동작을 제어하는 컴퓨터는 기억 매체에 기억된 프로그램 지령을 판독하여, 이것을 프로세서 상에서 실행함으로써 상술한 방법을 실행한다.
상기 실시 형태에서는, 성막 장치(2)로서 플라즈마를 형성하는 여기부(66)를 처리 용기(4)에 일체적으로 조립한 구성이 예시된다. 대신에, 여기부(66)를 처리 용기(4)와는 별개의 부재로 설치하여, NH3 가스를 처리 용기(4) 밖에서 미리 여기(이른바 리모트 플라즈마), 그 여기 NH3 가스를 처리 용기(4) 내로 공급하도록 해도 좋다. 또한, NH3 가스를 활성화하지 않고 공급해도 좋지만, 이 경우, 플라즈마를 이용하지 않는 것에 의한 에너지의 저하를 보상하기 위해 프로세스 온도를 조금 올리는 것이 필요해진다.
상기 실시 형태에서는 제1 처리 가스 중의 실란계 가스로서 DCS 가스가 예시된다. 이 점에 관하여, 실란계 가스로서는 디클로로실란(DCS), 헥사클로로디실란(HCD), 모노실란[SiH4], 디실란[Si2H6], 헥사메틸디실라잔(HMDS), 테트라클로로실란(TCS), 디실릴아민(DSA), 트리실릴아민(TSA), 비스터셜부틸아미노실란(BTBAS)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 이용할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 제2 처리 가스 중 질화 가스로서는 NH3 가스, N2 가스를 이용할 수 있다. 또한, 본 발명을 실리콘산질화물계의 막의 형성에 적용하는 경우에는, 질화 가스 대신에 일산화이질소[N2O], 일산화질소[NO]와 같은 산질화 가스를 이용할 수 있다. 이 경우, 형성되는 막은 산소[O]를 포함하는 실리콘산질화물계의 막이 된다.
상기 실시 형태에서는 제3 처리 가스 중의 탄화수소 가스로서 에틸렌 가스가 예시된다. 이 점에 관하여, 탄화수소 가스로서는, 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 가스를 이용할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 제4 처리 가스 중의 붕소 함유 가스로서 BCl3 가스가 예시된다. 이 점에 관하여, 붕소 함유 가스로서는 BCl3, B2H6, BF3, B(CH3)3으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함할 수 있다.
피처리 기판으로서는, 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD 기판, 글래스 기판 등의 다른 기판이라도 좋다.
부가의 장점 및 변형이 당 기술 분야의 숙련자들에게 즉시 이루어질 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 그 광의의 태양에서, 본 명세서에 도시되고 설명된 특정 상세 및 대표적인 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 다양한 변형이 첨부된 청구범위 및 이들의 등가물에 의해 규정된 바와 같은 일반적인 본 발명의 개념의 사상 또는 범주로부터 일탈하지 않고 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 비교적 저온에서 성막해도 클리닝시의 에칭률을 비교적 작게 할 수 있어 클리닝시의 막두께의 제어성을 향상시킬 수 있고, 또한 에칭 스토퍼막이나 층간 절연막으로서도 충분히 기능할 수 있는 절연막을 형성하기 위한 반도체 처리용 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Claims (22)

  1. 실란계 가스를 포함하는 제1 처리 가스와 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스와 탄화수소 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역 내에서 피처리 기판 상에 CVD에 의해 절연막을 형성하는 반도체 처리용 성막 방법이며,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 정지하는 제1 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제2 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제3 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제4 공정을 교대로 구비하는 반도체 처리용 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3 공정은 상기 제2 처리 가스를 여기 기구에 의해 여기한 상태에서 상기 처리 영역에 공급하는 여기 기간을 구비하는 반도체 처리용 성막 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제3 공정은 상기 여기 기간 전에 상기 제2 처리 가스 를 상기 여기 기구에 의해 여기하지 않은 상태에서 상기 처리 영역에 공급하는 기간도 구비하는 반도체 처리용 성막 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 처리 영역은 붕소 함유 가스를 포함하는 제4 처리 가스를 선택적으로 공급 가능하게 구성되고, 상기 반도체 처리용 성막 방법은 상기 처리 영역에 대한 상기 제4 처리 가스의 공급을 행하는 기간을 구비하는 반도체 처리용 성막 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 처리 영역에 대한 상기 제4 처리 가스 공급은 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급과 같은 타이밍에 실행 및 정지하는 반도체 처리용 성막 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 공정은 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 및 제4 처리 가스의 공급을 정지하는 것이고,
    상기 제2 공정은 상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지하는 것이고,
    상기 제3 공정은 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지하는 것이고,
    상기 제4 공정은 상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지하는 것이고,
    상기 반도체 처리용 성막 방법은 상기 제1 내지 제4 공정 후에,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제4 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제5 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지하는 제6 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지하는 제7 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 제3, 및 제4 처리 가스의 공급을 정지하는 제8 공정을 교대로 더 구비하는 것을 포함하는 반도체 처리용 성막 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제7 공정은 상기 제2 처리 가스를 여기 기구에 의해 여기한 상태에서 상기 처리 영역에 공급하는 여기 기간을 구비하는 반도체 처리용 성막 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제7 공정은 상기 여기 기간 전에 상기 제2 처리 가스를 상기 여기 기구에 의해 여기하지 않은 상태에서 상기 처리 영역에 공급하는 기간도 구비하는 반도체 처리용 성막 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 및 제4 공정의 각각은 상기 처리 영역에 대한 퍼 지 가스의 공급을 행하는 기간을 구비하는 반도체 처리용 성막 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 공정 내지 상기 제4 공정에 걸쳐서 상기 처리 영역 내의 배기를 계속하는 반도체 처리용 성막 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 처리 가스는 디클로로실란, 헥사클로로디실란, 모노실란, 디실란, 헥사메틸디실라잔, 테트라클로로실란, 디실릴아민, 트리실릴아민, 비스터셜부틸아미노실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함하고, 상기 제2 처리 가스는 암모니아, 질소, 일산화이질소, 일산화질소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함하고, 상기 제3 처리 가스는 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함하는 반도체 처리용 성막 방법.
  12. 제4항에 있어서, 상기 제4 처리 가스는 BCl3, B2H6, BF3, B(CH3)3으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함하는 반도체 처리용 성막 방법.
  13. 탄화수소 가스를 포함하는 제1 처리 가스와 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스와 붕소 함유 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역 내에서 피처리 기판 상에 CVD에 의해 절연막을 형성하는 반 도체 처리용 성막 방법이며,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 정지하는 제1 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제2 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제3 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제4 공정을 교대로 구비하는 반도체 처리용 성막 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제3 공정은 상기 제2 처리 가스를 여기 기구에 의해 여기한 상태에서 상기 처리 영역에 공급하는 여기 기간을 구비하는 반도체 처리용 성막 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제3 공정은 상기 여기 기간 전에 상기 제2 처리 가스를 상기 여기 기구에 의해 여기하지 않은 상태에서 상기 처리 영역에 공급하는 기간도 구비하는 반도체 처리용 성막 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제2 및 제4 공정의 각각은 상기 처리 영역에 대한 퍼지 가스의 공급을 행하는 기간을 구비하는 반도체 처리용 성막 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 제1 공정 내지 상기 제4 공정에 걸쳐서 상기 처리 영역 내의 배기를 계속하는 반도체 처리용 성막 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 제1 처리 가스는 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함하고, 상기 제2 처리 가스는 암모니아, 질소, 일산화이질소, 일산화질소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함하고, 상기 제3 처리 가스는 BCl3, B2H6, BF3, B(CH3)3으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스를 포함하는 반도체 처리용 성막 방법.
  19. 반도체 처리용 성막 장치이며,
    피처리 기판을 수납하는 처리 영역을 갖는 처리 용기와,
    상기 처리 영역 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지 부재와,
    상기 처리 영역 내의 상기 피처리 기판을 가열하는 히터와,
    상기 처리 영역 내를 배기하는 배기계와,
    상기 처리 영역에 실란계 가스를 포함하는 제1 처리 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급계와,
    상기 처리 영역에 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급계와,
    상기 처리 영역에 탄화수소 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 공급하는 제3 처리 가스 공급계와,
    상기 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 피처리 기판 상에 CVD에 의해 절연막을 형성하기 위해,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 정지하는 제1 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제2 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제3 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제4 공정을 교대로 실행하는 반도체 처리용 성막 장치.
  20. 반도체 처리용 성막 장치이며,
    피처리 기판을 수납하는 처리 영역을 갖는 처리 용기와,
    상기 처리 영역 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지 부재와,
    상기 처리 영역 내의 상기 피처리 기판을 가열하는 히터와,
    상기 처리 영역 내를 배기하는 배기계와,
    상기 처리 영역에 탄화수소 가스를 포함하는 제1 처리 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급계와,
    상기 처리 영역에 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급계와,
    상기 처리 영역에 붕소 함유 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 공급하는 제3 처리 가스 공급계와,
    상기 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 피처리 기판 상에 CVD에 의해 절연막을 형성하기 위해,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 정지하는 제1 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제2 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제3 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제4 공정을 교대로 실행하는 반도체 처리용 성막 장치.
  21. 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체이며,
    상기 프로그램 지령은, 프로세서에 의해 실행될 때, 실란계 가스를 포함하는 제1 처리 가스와 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스와 탄화수 소 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역 내에서 피처리 기판 상에 CVD에 의해 절연막을 형성하는 반도체 처리용 성막 장치에,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 정지하는 제1 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제2 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제3 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제4 공정을 교대로 실행시키는 컴퓨터 판독 가능 매체.
  22. 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체이며,
    상기 프로그램 지령은, 프로세서에 의해 실행될 때, 탄화수소 가스를 포함하는 제1 처리 가스와 질화 가스 또는 산질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스와 붕소 함유 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역 내에서 피처리 기판 상에 CVD에 의해 절연막을 형성하는 반도체 처리용 성막 장치에,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 정지하는 제1 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제2 공정과,
    상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 정지하는 제3 공정과,
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