KR101097726B1 - 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101097726B1
KR101097726B1 KR1020100114820A KR20100114820A KR101097726B1 KR 101097726 B1 KR101097726 B1 KR 101097726B1 KR 1020100114820 A KR1020100114820 A KR 1020100114820A KR 20100114820 A KR20100114820 A KR 20100114820A KR 101097726 B1 KR101097726 B1 KR 101097726B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
containing gas
substrate
oxygen
hydrogen
Prior art date
Application number
KR1020100114820A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110056233A (ko
Inventor
료타 사사지마
요시로 히로세
요스케 오타
나오노리 아카에
코지로 요코자와
Original Assignee
가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 filed Critical 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
Publication of KR20110056233A publication Critical patent/KR20110056233A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101097726B1 publication Critical patent/KR101097726B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • C23C16/402—Silicon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45546—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus specially adapted for a substrate stack in the ALD reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02178—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing aluminium, e.g. Al2O3
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02181—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing hafnium, e.g. HfO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02186—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing titanium, e.g. TiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02189—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing zirconium, e.g. ZrO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H01L21/02233—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
    • H01L21/02236—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor
    • H01L21/02238—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor silicon in uncombined form, i.e. pure silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H01L21/02244—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of a metallic layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02337—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/3141—Deposition using atomic layer deposition techniques [ALD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
    • H01L21/31608—Deposition of SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
    • H01L21/31645—Deposition of Hafnium oxides, e.g. HfO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/32051—Deposition of metallic or metal-silicide layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment

Abstract

본 발명의 목적은, 고온에서의 산화막 형성에 있어서의 리스크를 회피하면서 산화막의 막질을 향상시키고, 전기 특성을 개선하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 산화막 형성의 즈음에, 하지가 되는 재료의 소비를 최소한으로 억제하고, 미세한 구조에 적정한 산화막 형성을 실현하는 것에 있다. 본 발명에 따르면, (a) (a-1) 기판을 수용한 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정 및 (a-2) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 소정 원소 함유층을 산화층으로 변화시키는 공정을 교호적으로 반복하여 상기 기판 상에 소정 막 두께의 산화막을 형성하는 공정; 및 (b) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 기판 상에 형성된 상기 산화막을 개질하는 공정;을 포함한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치 {METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판 상에 박막을 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법 및 그 공정에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정에, CVD(Chemical Vapor Deposition)법이나 ALD(Atomic Layer Deposition)법에 의해 실리콘 산화막이나 금속 산화막(이하, 이들을 총칭해서 간단히 산화막이라고도 한다)을 형성하는 공정이 있다. 일반적으로 반도체 장치에 사용되는 각종 막은 고온에서 성막(成膜)하는 것이, 전기적 특성이 개선된다고 인식되고 있다. 이는 고온에서 성막하는 것이, 막 중(中)의 불순물 농도가 저감하여, 막질(膜質)이 양호해 짐에 따른 것으로 생각된다. 예컨대, 무기 원료인 SiH2Cl2가스와 N2O가스를 이용해서 CVD법에 의해 800℃ 부근의 고온에서 실리콘 산화막[HTO(High Temperature Oxide)막]을 형성하는 방법이 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
1. 일본 공개 특허 제2001-85333호 공보
그러나, CVD법이나 ALD법에 의해 실리콘 산화막이나 금속 산화막을 형성하는 경우, 고온에서는 실리콘 소스 등의 원료 가스가 자기(自己) 반응하여 이물질 발생의 원인이 되거나, 원료 가스로부터 발생하는 HCl, Cl2등에 기인해서 에칭 작용이 일어나는 것으로 인해 막 두께 균일성이 열화되거나 하는 등의 문제가 생긴다. 그 때문에, 고온에서는 CVD법이나 ALD법에 의해 실리콘 산화막이나 금속 산화막을 성막할 수 없는 경우가 있다.
한편, 드라이 산화법이나 웨트 산화법 등, 확산에 의해 산화막을 형성하는 방법도 있지만, 미세화가 진행함에 따라, 확산에 의한 산화막의 형성에서는, 하지(下地)가 되는 재료(예컨대 실리콘)가 산화막 형성 시에 소비되기 때문에, 미소한 영역으로의 산화막의 형성에 있어서는, 확산에 의한 성막에서는 부적합하게 되는 경우도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 고온에서의 산화막 형성에 있어서의 리스크를 회피하면서 산화막의 막질을 향상시키고, 전기 특성을 개선할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 산화막 형성 시에, 하지가 되는 재료의 소비를 최소한으로 억제하고, 미세한 구조로의 적정한 산화막 형성을 실현할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
(a) (a-1) 기판을 수용한 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정 및
(a-2) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 소정 원소 함유층을 산화층으로 변화시키는 공정
을 교호적으로 반복하여 상기 기판 상에 소정 막 두께의 산화막을 형성하는 공정; 및
(b) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 기판 상에 형성된 상기 산화막을 개질하는 공정;
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리 용기;
상기 처리 용기 내를 가열하는 히터;
상기 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계;
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계;
상기 처리 용기 내의 압력을 조정하는 압력 조정부; 및
(a) (a-1) 기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정 및
(a-2) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 소정 원소 함유층을 산화층으로 변화시키는 공정
을 교호적으로 반복하여 상기 기판 상에 소정 막 두께의 산화막을 형성하는 공정 및
(b) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 기판 상에 형성된 상기 산화막을 개질하는 공정
을 수행하도록, 상기 히터, 상기 원료 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 배기계 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부;
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 고온에서의 산화막 형성에 있어서의 리스크를 회피하면서 산화막의 막질을 향상시킬 수 있고, 전기 특성을 개선할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 산화막 형성 시에, 하지가 되는 재료의 소비를 최소한으로 억제하여, 미세한 구조로의 적정한 산화막 형성을 실현할 수 있다.
도 1은, 본 실시 형태에서 바람직하게 이용할 수 있는 기판 처리 장치의 종형(縱型) 처리로(處理爐)의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면으로 도시하는 도면이다.
도 2는, 본 실시 형태에서 바람직하게 이용할 수 있는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면이다.
도 3은, 본 실시 형태에 있어서의 처리 플로우를 도시하는 도면이다.
도 4는, 본 실시 형태의 처리 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이며, 기판 상에 실리콘 산화막을 형성하는 경우의 예를 도시하고 있다.
도 5는, 본 실시 형태의 처리 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이며, 기판 상에 금속 산화막으로서의 지르코늄 산화막을 형성하는 경우의 예를 도시하고 있다.
도 6은, 본 실시 형태의 성막 공정에 의해 형성한 실리콘 산화막에 대하여 각종 개질 처리를 실시한 전후에 있어서의 실리콘 산화막의 웨이퍼 에칭 레이트를 도시하는 도면이다.
도 7은, 본 실시 형태의 처리 시퀀스에 의해 형성한 실리콘 산화막의 막 중에 포함되는 불순물(H)의 농도를 도시하는 도면이다.
도 8은, 본 실시 형태의 처리 시퀀스에 의해 형성한 실리콘 산화막의 막 중에 포함되는 불순물(Cl)의 농도를 도시하는 도면이다.
도 9는, 다른 실시 형태의 처리 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이며, 성막 공정의 도중에 개질 공정을 수행하는 경우의 예를 도시하고 있다.
발명자 등은, 실리콘 산화막이나 금속 산화막 등의 산화막을 비교적 저온에서 성막하는 것으로, 고온 성막에 있어서의 리스크를 회피하면서, 성막 후의 산화막에 대하여 소정의 개질 처리를 실시하는 방법에 대해서 예의 연구를 수행하였다. 그 결과, 기판 상에 산화막을 형성하는 공정을 수행한 후, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에서, 산화막이 형성된 기판에 대하여 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하여 산화막을 개질하는 공정을 수행하는 것으로, 산화막의 막 중 불순물을 대폭 저감시킬 수 있고, 막질을 대폭 향상시킬 수 있는 것을 발견하였다. 또한, 산화막 형성 시에, 하지가 되는 재료의 소비를 최소한으로 억제하고, 미세한 구조로의 적정한 산화막 형성을 실현할 수 있다는 지견(知見)을 얻었다.
산화막을 형성하는 공정에서는, 예컨대 CVD법에 의해, 실리콘 산화막이나 금속 산화막 등의 산화막을 형성한다. 한편, 산화막은 ALD법에 의해 형성해도 좋다. 본 실시 형태에서는, 기판을 수용한 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정과, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로 소정 원소 함유층을 산화층으로 변화시키는 공정을, 교호적으로 반복하는 것으로, 기판 상에 소정 막 두께의 산화막을 형성한다. 소정 원소라는 것은, 예컨대 실리콘(Si) 등의 반도체 원소나, 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 등의 금속 원소이다.
상기 산화막을 형성하는 공정에 있어서의, 소정 원소 함유층을 형성하는 공정은, CVD 반응이 생기는 조건 하에서 수행한다. 이 때 기판 상에 1 원자층 미만에서부터 수 원자층 정도의 소정 원소 함유층으로서의 소정 원소층을 형성한다. 소정 원소 함유층은 소정 원소를 포함하는 원료 가스(이하, 간단히 원료 가스라고도 한다)의 흡착층이여도 좋다. 여기서, 소정 원소층이라는 것은, 소정 원소에 의해 구성되는 연속적인 층 외에, 불연속인 층이나, 이들을 겹쳐서 만들 수 있는 박막도 포함하는 총칭이다. 또한, 소정 원소에 의해 구성되는 연속적인 층을 박막이라고 하는 경우도 있다. 또한, 원료 가스의 흡착층이라는 것은 원료 가스의 가스 분자가 연속적인 화학 흡착층 외에, 불연속인 화학 흡착층도 포함한다. 또한, 1 원자층 미만의 층이라는 것은 불연속하게 형성되는 원자층을 의미하고 있다. 원료 가스가 자기 분해하는 조건 하에서는 기판 상에 소정 원소가 퇴적하는 것으로 소정 원소층이 형성된다. 원료 가스가 자기 분해하지 않는 조건 하에서는, 기판 상에 원료 가스가 흡착하는 것으로 원료 가스의 흡착층이 형성된다. 또한, 기판 상에 원료 가스의 흡착층을 형성하는 것보다도, 소정 원소층을 형성하는 쪽이, 성막율을 높게 할 수 있어 바람직하다.
상기 산화막을 형성하는 공정에 있어서의, 소정 원소 함유층을 산화층으로 변화시키는 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산소를 포함하는 산화종(酸化種)을 생성하고, 이 산화종에 의해 소정 원소 함유층을 산화해서 산화층으로 변화시킨다(개질한다). 이 산화 처리에 의하면, 산소 함유 가스를 단독으로 공급하는 경우에 비해, 산화력을 대폭 향상시킬 수 있다. 즉, 감압 분위기 하에 있어서 산소 함유 가스에 수소 함유 가스를 첨가하는 것으로 산소 함유 가스 단독 공급의 경우에 비해 대폭적인 산화력 향상 효과를 얻을 수 있다. 소정 원소 함유층을 산화층으로 변화시키는 공정은 논-플라즈마(non-plasma)의 감압 분위기 하에서 수행할 수 있다. 또한, 소정 원소 함유층을 산화층으로 변화시키는 공정에서는, 산소 함유 가스와 수소 함유 가스 중 적어도 어느 하나 또는 모두를 플라즈마로 활성화시켜서 이용할 수도 있다.
이상의, 소정 원소 함유층을 형성하는 공정과, 그 소정 원소 함유층을 산화층으로 변화시키는 공정을, 교호적으로 반복하는 것으로, 기판 상에 소정 막 두께의 산화막을 형성한다. 다음으로, 이 소정 막 두께의 산화막을 개질한다. 이 소정 막 두께의 산화막을 개질하는 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산소를 포함하는 산화종을 생성하고, 이 산화종에 의해 산화막을 개질한다. 이 개질 처리에 의하면, 산소 함유 가스를 단독으로 공급하는 경우에 비해, 산화막의 막 중 불순물을 대폭 저감할 수 있다. 즉, 감압 분위기 하에 있어서 산소 함유 가스에 수소 함유 가스를 첨가하는 것으로, 산소 함유 가스 단독 공급의 경우에 비해, 대폭적인 막 중 불순물 제거 효과가 얻어 지는 것이 판명되었다. 또한, 이 개질 처리에 의하면, N2가스를 단독으로 공급하는 경우, 즉 N2 어닐링을 수행하는 경우에 비해서도, 산화막의 막 중 불순물을 대폭 저감할 수 있는 것이 판명되었다. 그리고, 그 결과, 산화막의 전기 특성을 개선하는 것이 가능해진다. 산화막을 개질하는 공정은, 논-플라즈마의 감압 분위기 하에서 수행할 수 있다. 또한, 산화막을 개질하는 공정에서는, 산소 함유 가스와 수소 함유 가스 중 적어도 어느 하나 또는 모두를 플라즈마로 활성화시켜서 이용할 수도 있다.
본 발명은, 발명자 등이 얻은 이와 같은 지견에 기초하여 이루어진 것이다. 이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 실시의 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 종단면으로 도시하고 있다. 또한, 도 2는 본 실시의 형태에서 바람직하게 이용되는 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하고 있다. 또한, 본 발명은, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 한하지 않고, 매엽식(枚葉式), 핫월(Hot Wall) 형 또는 콜드월(Cold Wall) 형의 처리로를 포함하는 기판 처리 장치에도 바람직하게 적용할 수 있다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 처리로(202)는 가열 수단(가열 기구)로서의 히터(207)를 포함한다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보지판(保持板)으로서의 히터 베이스(미도시)에 지지되는 것에 의해 수직으로 설치되어 있다. 또한, 히터(207)는, 후술하는 바와 같이 가스를 열로 활성화시키는 활성화 기구로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원 형상으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관(203)이 배설(配設)되어 있다. 반응관(203)은, 예컨대 석영(SiO2)또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색하고 하단이 개구(開口)된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 통중공부(筒中空部)에는 처리실(201)이 형성되어 있고, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세에서 수직 방향으로 다단으로 정렬한 상태로 수용 가능하게 구성되어 있다.
처리실(201) 내에 있어서의 반응관(203)의 하부에는, 제1 가스 도입부로서의 제1 노즐(233a)과, 제2 가스 도입부로서의 제2 노즐(233b)이, 반응관(203)의 하부측벽을 관통하도록 설치되어 있다. 제1 노즐(233a), 제2 노즐(233b)에는, 제1 가스 공급관(232a), 제2 가스 공급관(232b)이 각각 접속되어 있다. 제2 가스 공급관(232b)에는 제3 가스 공급관(232c)이 접속되어 있다. 이와 같이, 반응관(203)에는 2개의 노즐(233a, 233b)과, 3개의 가스 공급관(232a, 232b, 232c)이 설치되어 있고, 처리실(201) 내에 복수 종류, 여기서는 3종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
제1 가스 공급관(232a)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC, 241a) 및 개폐 밸브인 밸브(243a)가 설치되어 있다. 또한, 제1 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)보다도 하류측에는, 제1 불활성 가스 공급관(232d)이 접속되어 있다. 이 제1 불활성 가스 공급관(232d)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241d) 및 개폐 밸브인 밸브(243d)가 설치되어 있다. 또한, 제1 가스 공급관(232a)의 선단부(先端部)에는, 상술한 제1 노즐(233a)이 접속되어 있다. 제1 노즐(233a)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에 있어서의 원호(圓弧) 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 적재 방향의 상방(上方)을 향해서 입상(立上)으로 설치되어 있다. 즉, 제1 노즐(233a)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방에 설치되어 있다. 제1 노즐(233a)은 L자형의 롱(long) 노즐로서 구성되어 있다. 제1 노즐(233a)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급공(供給孔, 248a)이 설치되어 있다. 가스 공급공(248a)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있고, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 가스 공급공(248a)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 설치되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지며, 또한 동일한 개구 피치로 설치되어 있다.
주로, 제1 가스 공급관(232a), 매스 플로우 컨트롤러(241a), 밸브(243a)에 의해 제1 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제1 노즐(233a)을 제1 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한, 주로, 제1 불활성 가스 공급관(232d), 매스 플로우 컨트롤러(241d), 밸브(243d)에 의해 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다. 제1 불활성 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계로서도 기능한다.
제2 가스 공급관(232b)에는 상류 방향에서 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC, 24lb) 및 개폐 밸브인 밸브(243b)가 설치되어 있다. 또한, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)보다도 하류측에는, 제2 불활성 가스 공급관(232e)이 접속되어 있다. 이 제2 불활성 가스 공급관(232e)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241e) 및 개폐 밸브인 밸브(243e)가 설치되어 있다. 또한, 제2 가스 공급관(232b)의 선단부에는 상술한 제2 노즐(233b)이 접속되어 있다. 제2 노즐(233b)은, 가스 분산 공간인 버퍼실(237) 내에 설치되어 있다.
버퍼실(237)은 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에 있어서의 원호 형상의 공간에, 반응관(203) 내벽의 하부로부터 상부에 걸치는 부분에, 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라 설치되어 있다. 즉, 버퍼실(237)은, 웨이퍼 배열 영역의 측방에 설치되어 있다. 버퍼실(237)의 웨이퍼(200)와 인접하는 벽의 단부(端部)에는 가스를 공급하는 가스 공급공(248c)이 설치되어 있다. 가스 공급공(248c)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있고, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 가스 공급공(248c)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 설치되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지고, 또한 동일한 개구 피치로 설치되어 있다.
제2 노즐(233b)은, 버퍼실(237)의 가스 공급공(248c)이 설치된 단부와 반대측의 단부에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 적재 방향의 상방을 향해서 입상으로 설치되어 있다. 즉, 제2 노즐(233b)은, 웨이퍼 배열 영역의 측방에 설치되고 있다. 제2 노즐(233b)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되어 있다. 제2 노즐(233b)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급공(248b)이 설치되어 있다. 가스 공급공(248b)은 버퍼실(237)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 이 가스 공급공(248b)은, 버퍼실(237)의 가스 공급공(248c)과 마찬가지로, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 설치되고 있다. 이 복수의 가스 공급공(248b) 각각의 개구 면적은, 버퍼실(237) 내와 처리실(201) 내의 차압(差壓)이 작은 경우에는, 상류측(하부)로부터 하류측(상부)까지, 각각 동일한 개구 면적으로 동일한 개구 피치로 하면 좋지만, 차압이 큰 경우에는 상류측에서 하류측을 향하여, 각각 개구 면적을 크게 하던지, 개구 피치를 작게 하면 좋다.
본 실시 형태에 있어서는, 제2 노즐(233b)의 가스 공급공(248b)의 각각의 개구 면적이나 개구 피치를, 상류측에서 하류측에 걸쳐서 상술한 바와 같이 조절하는 것으로, 우선, 가스 공급공(248b) 각각으로부터, 유속의 차이는 있지만, 유량이 거의 동량(同量)인 가스를 분출시킨다. 그리고 이 가스 공급공(248b)의 각각으로부터 분출하는 가스를, 일단, 버퍼실(237) 내에 도입하고, 버퍼실(237) 내에 있어서 가스의 유속차의 균일화를 수행하는 것으로 하고 있다. 즉, 제2 노즐(233b)의 가스 공급공(248b)의 각각으로부터 버퍼실(237) 내에 분출한 가스는 버퍼실(237) 내에서 각 가스의 입자 속도가 완화된 후, 버퍼실(237)의 가스 공급공(248c)으로부터 처리실(201) 내에 분출한다. 이에 따라, 제2 노즐(233b)의 가스 공급공(248b)의 각각으로부터 버퍼실(237) 내에 분출한 가스는, 버퍼실(237)의 가스 공급공(248c)의 각각으로부터 처리실(201) 내에 분출할 때에는, 균일한 유량과 유속을 갖는 가스가 된다.
주로, 제2 가스 공급관(232b), 매스 플로우 컨트롤러(24lb), 밸브(243b)에 의해 제2 가스 공급계가 구성된다. 한편, 제2 노즐(233b) 및 버퍼실(237)을 제2 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한, 주로, 제2 불활성 가스 공급관(232e), 매스 플로우 컨트롤러(241e), 밸브(243e)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다. 제2 불활성 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계로서도 기능한다.
제3 가스 공급관(232c)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC, 241c) 및 개폐 밸브인 밸브(243c)가 설치되어 있다. 또한, 제3 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)보다도 하류측에는, 제3 불활성 가스 공급관(232f)이 접속되어 있다. 이 제3 불활성 가스 공급관(232f)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241f) 및 개폐 밸브인 밸브(243f)가 설치되어 있다. 또한, 제3 가스 공급관(232c)의 선단부는, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)보다도 하류측에 접속되어 있다.
주로, 제3 가스 공급관(232c), 매스 플로우 컨트롤러(241c), 밸브(243c)에 의해 제3 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제2 가스 공급관(232b)의 제3 가스 공급관(232c)과의 접속부보다도 하류측, 제2노즐(233b) 및 버퍼실(237)을 제3 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다. 또한, 주로, 제3 불활성 가스 공급관(232f), 매스 플로우 컨트롤러(241f), 밸브(243f)에 의해 제3 불활성 가스 공급계가 구성된다. 제3 불활성 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계로서도 기능한다.
제1 가스 공급관(232a)으로부터는, 소정 원소를 포함하는 원료 가스, 즉, 소정 원소로서의 실리콘(Si)을 포함하는 원료 가스(실리콘 함유 가스)로서, 예컨대 헥사클로로실란(Si2Cl6, 약칭 HCD)가스가, 매스 플로우 컨트롤러(241a), 밸브(243a), 제1 노즐(233a)을 개재해서 처리실(201) 내에 공급된다. 즉, 제1 가스 공급계는 원료 가스 공급계(실리콘 함유 가스 공급계)로서 구성된다. 이 때 동시에, 제1 불활성 가스 공급관(232d)로부터, 불활성 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(241d), 밸브(243d)를 개재해서 제1 가스 공급관(232a) 내에 공급되도록 해도 좋다.
제2 가스 공급관(232b)으로부터는, 산소를 포함하는 가스(산소 함유 가스)로서, 예컨대 산소(O2)가스가, 매스 플로우 컨트롤러(24lb), 밸브(243b), 제2 노즐(233b), 버퍼실(237)을 개재해서 처리실(201) 내에 공급된다. 즉, 제2 가스 공급계는 산소 함유 가스 공급계로서 구성된다. 이 때 동시에, 제2 불활성 가스 공급관(232e)으로부터, 불활성 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(241e), 밸브(243e)를 개재해서 제2 가스 공급관(232b) 내에 공급되도록 해도 좋다.
제3 가스 공급관(232c)으로부터는, 수소를 포함하는 가스(수소 함유 가스)로서, 예컨대 수소(H2) 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(241c), 밸브(243c), 제2 가스 공급관(232b), 제2 노즐(233b), 버퍼실(237)을 개재해서 처리실(201) 내에 공급된다. 즉, 제3 가스 공급계는 수소 함유 가스 공급계로서 구성된다. 이 때 동시에, 제3 불활성 가스 공급관(232f)으로부터, 불활성 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(241f), 밸브(243f)를 개재해서 제3 가스 공급관(232c)내에 공급되도록 해도 좋다.
한편, 본 실시 형태에서는, O2가스와 H2가스를 같은 노즐로부터 처리실(201) 내[버퍼실(237)내]에 공급하도록 하고 있지만, 각각을 개별 노즐로부터 처리실(201) 내에 공급하도록 해도 좋다. 단, 복수 종류의 가스에 대하여 노즐을 공용으로 하는 것이, 노즐의 개수를 줄일 수 있고, 장치 비용을 저감할 수 있고, 또 메인터넌스도 용이해지는 등의 메리트가 있다. 예컨대, O2가스와 H2가스를 개별 노즐로부터 처리실(201) 내에 공급하는 경우에, H2가스와 HCD가스를 같은 노즐로부터 처리실(201) 내에 공급하도록 해도 좋다. 한편, 후술하는 성막 온도대에서는, HCD가스와 H2가스는 반응하지 않지만, HCD가스와 O2가스는 반응하는 것을 고려하면, HCD가스와 O2가스는 개별 노즐로부터 처리실(201) 내에 공급하는 것이 낫다.
버퍼실(237) 내에는, 도 2에 도시되는 바와 같이, 가늘고 긴 구조를 갖는 제1 전극인 제1 봉 형상 전극(269) 및 제2 전극인 제2 봉 형상 전극(270)이, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 웨이퍼(200)의 적층 방향을 따라 배설되어 있다. 제1 봉 형상 전극(269) 및 제2 봉 형상 전극(270) 각각은, 제2 노즐(233b)과 평행하게 설치되어 있다. 제1 봉 형상 전극(269) 및 제2 봉 형상 전극(270) 각각은, 상부로부터 하부에 걸쳐 각 전극을 보호하는 보호관인 전극 보호관(275)에 의해 덮혀짐으로써 보호되어 있다. 이 제1 봉 형상 전극(269) 또는 제2 봉 형상 전극(270)의 어느 한 쪽은 정합기(272)를 개재해서 고주파 전원(273)에 접속되고, 다른 한 쪽은 기준 전위인 어스에 접속되어 있다. 이 결과, 제1 봉 형상 전극(269) 및 제2 봉 형상 전극(270) 사이의 플라즈마 생성 영역(224)에 플라즈마가 생성된다. 주로, 제1 봉 형상 전극(269), 제2 봉 형상 전극(270), 전극 보호관(275), 정합기(272), 고주파 전원(273)에 의해 플라즈마 발생기(플라즈마 발생부)로서의 플라즈마 원(源)이 구성된다. 또한, 플라즈마 원은, 후술하는 바와 같이 가스를 플라즈마로 활성화시키는 활성화 기구로서 기능한다.
전극 보호관(275)은, 제1 봉 형상 전극(269) 및 제2 봉 형상 전극(270) 각각을 버퍼실(237)의 분위기와 격리한 상태로 버퍼실(237) 내에 삽입할 수 있는 구조로 되어 있다. 여기서, 전극 보호관(275)의 내부가 외기(대기)와 동일 분위기이면, 전극 보호관(275)에 각각 삽입된 제1 봉 형상 전극(269) 및 제2 봉 형상 전극(270)은 히터(207)에 의한 열로 산화되어 버린다. 그 때문에, 전극 보호관(275)의 내부에는 질소 등의 불활성 가스를 충전 또는 퍼지하고, 산소 농도를 충분히 낮게 억제해서 제1 봉 형상 전극(269) 또는 제2 봉 형상 전극(270)의 산화를 방지하기 위한 불활성 가스 퍼지 기구가 설치되어 있다.
반응관(203)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치되어 있다. 배기관(231)에는 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 정합기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 개재해서 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있다. 또한, APC 밸브(244)는 밸브를 개폐해서 처리실(201) 내의 진공배기 및 진공 배기 정지를 할 수 있고, 또한 밸브 개도(開度)를 조절해서 압력 조정 가능하도록 구성되어 있는 개폐 밸브이다. 진공 펌프(246)를 작동시키면서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)의 밸브의 개도를 조절하는 것에 의해, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공배기할 수 있도록 구성되어 있다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다.
반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)의 하단 개구를 기밀하게 폐색(閉塞) 가능한 노구(爐口) 개체(蓋體, 덮개)로서의 씰 캡(219)이 설치되어 있다. 씰 캡(219)은 반응관(203)의 하단에 수직 방향 하측(下側)으로부터 당접(當接)되도록 구성되어 있다. 씰 캡(219)은 예컨대 스텐레스 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 씰 캡(219)의 상면에는 반응관(203)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링(220)이 설치되어 있다. 씰 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 후술하는 기판 보지구(保持具)로서의 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은 씰 캡(219)을 관통해서 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는, 보트(217)를 회전시키는 것으로 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 씰 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 수직으로 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 씰 캡(219)을 승강시키는 것으로, 보트(217)을 처리실(201) 내에 대하여 반입 및 반출하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 예컨대 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지고, 복수 매의 웨이퍼(200)를 수평 자세에서로 서로 중심을 맞춘 상태로 정렬시켜서 다단으로 지지하도록 구성되어 있다. 한편, 보트(217)의 하부에는, 예컨대 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열 부재(218)가 설치되어 있고, 히터(207)로부터의 열이 씰 캡(219) 측에 전해지기 어렵게 구성되어 있다. 또한, 단열 부재(218)는, 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지는 복수 매의 단열판과, 이들 단열판을 수평 자세에서 다단으로 지지하는 단열판 홀더에 의해 구성해도 좋다.
반응관(203) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있고, 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태를 조정하는 것으로, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록 구성되어 있다. 온도 센서(263)는, 제1 노즐(233a) 및 제2 노즐(233b)과 마찬가지로, L자 형상으로 구성되어 있고, 반응관(203)의 내벽을 따라 설치되어 있다.
제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는, 매스 플로우 컨트롤러(241a, 24lb, 241c, 241d, 241e, 241f), 밸브(243a, 243b, 243c, 243d, 243e, 243f), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 보트 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 고주파 전원(273), 정합기(272) 등에 접속되어 있다. 컨트롤러(121)에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(241a, 24lb, 241c, 241d, 241e, 241f)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a, 243b, 243c, 243d, 243e, 243f)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 및 압력 센서(245)에 기초하는 압력 조정 동작, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 보트 회전 기구(267)의 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작 등의 제어나, 고주파 전원(273)의 전력 공급 제어, 정합기(272)에 의한 임피던스 제어가 수행된다.
다음으로, 상술한 기판 처리 장치의 처리로를 이용하여, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 절연막으로서의 산화막을 성막하고, 그 산화막을 개질하는 방법의 예에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 3에 본 실시 형태에 있어서의 처리 플로우 도면을, 도 4에 본 실시 형태의 처리 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍 도면를 도시한다. 본 실시 형태의 처리 시퀀스에서는, 기판을 수용한 처리 용기 내에 원료 가스를 공급하고 배기하는 공정과, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하는 공정을 교호적으로 반복하는 것으로 기판 상에 산화막을 형성한다. 그 후, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 처리 용기 내에, 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 기판 상에 형성된 산화막을 개질한다.
이하, 이를 구체적으로 설명한다.
한편, 본 실시 형태에서는, 원료 가스로서 HCD가스를, 산소 함유 가스로서 O2가스를, 수소 함유 가스로서 H2가스를, 퍼지 가스로서 N2가스를 이용하고, 도 3의 처리 플로우, 도 4의 처리 시퀀스에 의해, 기판 상에 산화막으로서 실리콘 산화막(SiO2막)을 형성하는 예에 대해서 설명한다.
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차징)되면, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수 매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내에 반입(보트 로딩)된다. 이 상태에서, 씰 캡(219)은 O링(220)을 개재해서 반응관(203)의 하단을 씰링(sealing)한 상태가 된다.
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이 때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도가 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이 때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포가 되도록 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태가 피드백 제어된다(온도 조정). 계속해서, 회전 기구(267)에 의해 보트(217)가 회전되는 것으로 웨이퍼(200)가 회전된다. 그 후, 후술하는 4개의 스텝을 순차적으로 실행하는 것으로 실리콘 산화막을 형성하는 성막 공정을 실시한다.
<성막 공정>
[스텝 1]
제1 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)를 열고, 제1 가스 공급관(232a)에 HCD가스를 흘려보낸다. HCD가스는, 제1 가스 공급관(232a)로부터 흘러, 매스 플로우 컨트롤러(241a)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 HCD가스는, 제1 노즐(233a)의 가스 공급공(248a)으로부터, 가열된 감압 상태의 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다(HCD가스 공급). 이 때, 제1 불활성 가스 공급관(232d)의 밸브(243d)를 열고, 제1 불활성 가스 공급관(232d)으로부터 불활성 가스로서 N2가스를 공급하도록 해도 좋다. N2가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241d)에 의해 유량 조정되어, 제1 가스 공급관(232a) 내에 공급된다. 이 경우, 제1 노즐(233a)로부터는, HCD가스와 N2가스의 혼합 가스가 공급되는 것이 된다.
이 때, APC 밸브(244)를 적정하게 조정하고, 처리실(201) 내의 압력을, 대기압 미만, 예컨대 10∼1,000Pa의 범위 내의 압력으로 유지한다. 매스 플로우 컨트롤러(241a)로 제어하는 HCD가스의 공급 유량은, 예컨대 20∼1,000sccm(0.02∼1slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241d)로 제어하는 N2가스의 공급 유량은, 예컨대 200∼1,000sccm(0.2∼1slm)의 범위 내의 유량으로 한다. HCD가스를 웨이퍼(200)에 노출하는 시간은, 예컨대 1∼120초간의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(207)의 온도는, 상술한 압력대에 있어서 처리실(201) 내에서 CVD 반응이 생기는 온도가 되도록 설정한다. 즉 웨이퍼(200)의 온도가, 예컨대 350∼850℃, 바람직하게는 400∼700℃의 범위 내의 온도가 되도록 히터(207)의 온도를 설정한다. 한편, 웨이퍼(200)의 온도가 350℃ 미만이 되면 웨이퍼(200) 상에 있어서 HCD가 분해, 흡착하기 어려워진다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도가 400℃ 미만이 되면 성막율이 실용 레벨을 밑돈다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도가 700℃, 특히 850℃를 넘으면 CVD 반응이 강해지고, 균일성이 악화되기 쉬워진다. 따라서, 웨이퍼(200)의 온도는 350∼850℃, 바람직하게는 400∼700℃로 하는 것이 좋다.
상술한 조건, 즉 CVD 반응이 생기는 조건 하에서 HCD가스를 처리실(201) 내에 공급하는 것으로, 웨이퍼(200, 표면의 하지막) 상에 1 원자층 미만에서부터 수원자층 정도의 실리콘 함유층으로서의 실리콘층이 형성된다. 실리콘 함유층은 HCD가스의 흡착층이여도 좋다. 여기서 실리콘층이란, 실리콘에 의해 구성되는 연속적인 층 이외에, 불연속인 층이나, 이들을 중첩하여 만들 수 있는 실리콘 박막도 포함하는 총칭이다. 한편, 실리콘에 의해 구성되는 연속적인 층을 실리콘 박막이라고 하는 경우도 있다. 또한, HCD가스의 흡착층이란, HCD가스의 가스 분자가 연속적인 화학 흡착층 이외에, 불연속인 화학 흡착층도 포함한다. 또한, 1 원자층 미만의 층이란 불연속하게 형성되는 원자층을 의미하고 있다. HCD가스가 자기 분해하는 조건 하에서는, 기판 상에 실리콘이 퇴적하는 것으로 실리콘 층이 형성된다. HCD 가스가 자기 분해하지 않는 조건 하에서는, 기판 상에 HCD가스가 흡착하는 것으로 HCD가스의 흡착층이 형성된다. 웨이퍼(200) 상에 형성되는 실리콘 함유층의 두께가 수 원자층을 넘으면, 후술하는 스텝 3에서의 산화 작용이 실리콘 함유층의 전체(全體)에 도달되지 않게 된다. 또한, 웨이퍼(200) 상에 형성 가능한 실리콘 함유층의 최소값은 1 원자층 미만이다. 따라서, 실리콘 함유층의 두께는 1 원자층 미만에서부터 수 원자층 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 기판 상에 HCD가스의 흡착층을 형성하는 것보다도, 기판 상에 실리콘층을 형성하는 것이, 성막율을 높게 할 수 있어서 바람직하다.
Si를 포함하는 원료로서는, HCD 외에, TCS(테트라클로로실란, SiCl4), DCS{디클로로실란, SiH2Cl2), SiH4(모노실란)등의 무기 원료뿐만 아니라, 아미노실란계의 4DMAS{테트라키스디메틸아미노실란, Si[N(CH3)2]4}, 3DMAS{트리스디메틸아미노실란, Si[N(CH3)2]3H}, 2DEAS{비스디에틸아미노실란, Si[N(C2H5)2]2H2}, BTBAS{비스터셔리부틸아미노실란, SiH2[NH(C4H9)]2} 등의 유기 원료를 이용해도 좋다.
불활성 가스로서는, N2가스 외에, Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 좋다. 또한, 불활성 가스로서 질소(N)를 포함하지 않는 가스인 Ar이나 He 등의 희가스를 사용하는 것으로, 형성되는 실리콘 산화막의 막 중 N불순물 농도를 저감할 수 있다. 따라서, 불활성 가스로서는, Ar, He등의 희가스를 이용하는 것이 바람직하다. 후술하는 스텝 2, 스텝 3, 스텝 4에 있어서도 동일하다.
[스텝 2]
웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층이 형성된 후, 제1 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)를 닫고, HCD가스의 공급을 정지한다. 이 때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 연 상태로 하여, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 잔류한 HCD가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이 때, 밸브(243d)를 열어, 불활성 가스로서의 N2가스를 처리실(201) 내에 공급하면, N2가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 실리콘 함유층 형성에 기여한 후의 HCD가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 더욱 높일 수 있다(잔류 가스 제거).
이 때의 히터(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가 HCD가스의 공급시와 같이 350∼850℃, 바람직하게는 400∼700℃의 범위 내의 온도가 되도록 설정한다. 퍼지 가스로서의 N2가스의 공급 유량은, 200∼1,000sccm(0.2∼1slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 또한, 퍼지 가스로서는, N2가스 외에, Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 좋다.
[스텝 3]
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)를 열어, 제2 가스 공급관(232b)에 O2가스를 흘려보낸다. O2가스는 제2 가스 공급관(232b)으로부터 흘러, 매스 플로우 컨트롤러(24lb)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 O2가스는 제2 노즐(233b)의 가스 공급공(248b)으로부터 가열된 감압 상태의 버퍼실(237) 내에 공급된다. 이 때 동시에, 제3 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)를 열어, 제3 가스 공급관(232c)에 H2가스를 흘려보낸다. H2가스는 제3 가스 공급관(232c)으로부터 흘러, 매스 플로우 컨트롤러(241c)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 H2가스는 제2 가스 공급관(232b)을 경유해서 제2 노즐(233b)의 가스 공급공(248b)로부터 가열된 감압 상태의 버퍼실(237) 내에 공급된다. 또한, H2가스는 제2 가스 공급관(232b)을 경유할 때에 제2 가스 공급관(232b) 내에서 O2가스와 혼합된다. 즉, 제2 노즐(233b)로부터는, O2가스와 H2가스의 혼합 가스가 공급되는 것이 된다. 버퍼실(237) 내에 공급된 O2가스와 H2가스의 혼합 가스는, 버퍼실(237)의 가스 공급공(248c)으로부터, 가열된 감압 상태의 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다(O2가스+H2가스 공급).
이 때, 제2 불활성 가스 공급관(232e)의 밸브(243e)를 열고, 제2 불활성 가스 공급관(232e)으로부터 불활성 가스로서 N2가스를 공급하도록 해도 좋다. N2가스는 매스 플로우 컨트롤러(241e)에 의해 유량 조정되어서, 제2 가스 공급관(232b)내에 공급된다. 또한, 제3 불활성 가스 공급관(232f)의 밸브(243f)를 열고, 제3 불활성 가스 공급관(232f)으로부터 불활성 가스로서 N2가스를 공급하도록 해도 좋다. N2가스는 매스 플로우 컨트롤러(241f)에 의해 유량 조정되어서, 제3 가스 공급관(232c) 내에 공급된다. 이 경우, 제2 노즐(233b)로부터는, O2가스와 H2가스와 N2가스의 혼합 가스가 공급되는 것이 된다. 또한, 불활성 가스로서는, N2가스 외에, Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 좋다.
이 때, APC 밸브(244)를 적정하게 조정하고, 처리실(201) 내의 압력을, 대기압 미만, 예컨대 1∼1,330Pa의 범위 내의 압력으로 유지한다. 매스 플로우 컨트롤러(24lb)에서 제어하는 O2가스의 공급 유량은, 예컨대 100∼10,000sccm(0.1∼10slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241c)에서 제어하는 H2가스의 공급 유량은, 예컨대 100∼10,000sccm(0.1∼10slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 또한, 매스 플로우 컨트롤러(241e, 241f)에서 제어하는 N2가스의 공급 유량은, 각각 예컨대 0∼2,000sccm(0∼2slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 또한, H2가스 농도[H2/(H2+O2)]는, 예컨대 25∼50%, 바람직하게는 10∼33%의 범위 내의 농도로 한다. 즉, 예컨대 O2가스 비율이 H2가스 비율 이상이 되는 조건, 바람직하게는, O2가스 비율이 H2가스 비율보다도 커지는 조건, 즉 산소가 풍부한 조건으로 한다. O2가스 및 H2가스를 웨이퍼(200)에 노출하는 시간은, 예컨대 1∼120초간의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가, 예컨대 350∼1,200℃의 범위 내의 온도가 되도록 설정한다. 또한, 이 범위 내의 온도라면 감압 분위기 하에서의 O2가스에의 H2가스 첨가에 의한 산화력 향상 효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도가 지나치게 낮으면 산화력 향상 효과를 얻을 수 없는 것도 확인하였다. 다만, 스루풋을 고려하면, 웨이퍼(200)의 온도가, 산화력 향상 효과를 얻을 수 있는 온도이며 스텝 1의 HCD가스의 공급 시와 같은 온도대가 되도록, 즉 스텝 1과 스텝 3에서 처리실(201) 내의 온도를 동일한 온도대로 보지하도록 히터(207)의 온도를 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 스텝 1과 스텝 3에서 웨이퍼(200)의 온도, 즉 처리실(201) 내의 온도가 350∼850℃, 바람직하게는 400∼700℃의 범위 내의 일정한 온도가 되게 히터(207)의 온도를 설정한다. 또한, 스텝 1∼스텝 4(후술)에 걸쳐서 처리실(201) 내의 온도를 같은 온도대로 보지하도록 히터(207)의 온도를 설정하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 스텝 1∼스텝 4(후술)에 걸쳐서 처리실(201) 내의 온도가 350∼850℃, 바람직하게는 400∼700℃의 범위 내의 일정한 온도가 되도록 히터(207)의 온도를 설정한다. 또한, 감압 분위기 하에서의 O2가스로의 H2가스 첨가에 의한 산화력 향상 효과를 얻기 위해서는, 처리실(201) 내의 온도를 350℃이상으로 할 필요가 있으나, 처리실(201) 내의 온도는 400℃이상으로 하는 것이 바람직하고, 450℃이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 처리실(201) 내의 온도를 400℃이상으로 하면, 400℃이상의 온도에서 수행하는 O3산화 처리에 의한 산화력을 넘는 산화력을 얻을 수 있고, 처리실(201) 내의 온도를 450℃이상으로 하면, 450℃이상의 온도에서 수행하는 O2플라즈마 산화 처리에 의한 산화력을 넘는 산화력을 얻을 수 있다.
상술한 조건에서 O2가스 및 H2가스를 처리실(201) 내에 공급하는 것으로, O2가스 및 H2가스는 가열된 감압 분위기 하에 있어서 논-플라즈마로 열적으로 활성화되어서 반응하고, 그로 인해 원자상(原子狀) 산소 등의 O를 포함하는 산화종이 생성된다. 그리고, 주로 이 산화종에 의해, 스텝 1에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 실리콘 함유층에 대하여 산화 처리가 수행된다. 그리고, 이 산화 처리에 의해, 실리콘 함유층은 실리콘 산화층(SiO2층, 이하, 간단히 SiO층이라고도 한다)으로 변화된다(개질된다). 이 산화 처리에 의하면 상술한 바와 같이, O2가스를 단독으로 공급하는 경우에 비해, 산화력을 대폭 향상시킬 수 있다. 즉, 감압 분위기 하에 있어서 O2가스에 H2가스를 첨가하는 것으로, O2가스를 단독으로 공급하는 경우에 비해 대폭으로 산화력 향상 효과를 얻을 수 있다.
한편, 이 때, O2가스와 H2가스 가운데 적어도 어느 하나 또는 모두를 플라즈마로 활성화시켜서 흘려보낼 수도 있다. O2가스 및/또는 H2가스를 플라즈마로 활성화시켜서 흘려보내는 것으로, 보다 에너지가 높은 산화종을 생성할 수 있고, 이 산화종에 의해 산화 처리를 수행하는 것으로, 디바이스 특성이 향상하는 등의 효과도 기대할 수 있다. 예컨대, O2가스와 H2가스 모두를 플라즈마로 활성화시킬 경우, 제1 봉 형상 전극(269) 및 제2 봉 형상 전극(270) 사이에 고주파 전원(273)으로부터 정합기(272)를 개재해서 고주파 전력을 인가하는 것으로, 버퍼실(237) 내에 공급된 O2가스와 H2가스의 혼합 가스는 플라즈마 여기(勵起)되어, 활성종으로서 가스 공급공(248c)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이 때, 고주파 전원(273)으로부터 제1 봉 형상 전극(269) 및 제2 봉 형상 전극(270) 사이에 인가하는 고주파 전력은, 예컨대 50∼1,000W의 범위 내의 전력이 되도록 설정한다. 그 외의 처리 조건은, 상술한 처리 조건과 동일하게 한다. 한편, 상술한 온도대에서는, O2가스와 H2가스는 열로 활성화되어서 충분히 반응하고, 충분한 양의 산화종이 생성된다. 따라서, O2가스와 H2가스를 논-플라즈마로 열적으로 활성화시켜도 충분한 산화력을 얻을 수 있다. 또한, O2가스와 H2가스는 열로 활성화시켜서 공급하는 것이, 소프트한 반응을 생기게 할 수 있고, 상술의 산화 처리를 소프트하게 수행할 수 있다.
산소 함유 가스, 즉 산화성 가스로서는, 산소(O2) 가스 외에, 오존(O2) 가스 등을 이용해도 좋다. 한편, 상술한 온도대에 있어서, 일산화질소(NO) 가스나 산화질소(N2O) 가스에 수소 함유 가스 첨가 효과를 시험해서 본 바, NO가스 단독 공급이나 N2O가스 단독 공급에 비해서 산화력 향상의 효과가 얻어지지 않는 것을 확인하였다. 즉, 산소 함유 가스로서는 질소 비함유의 산소 함유 가스(질소를 포함하지 않고 산소를 포함하는 가스)를 이용하는 것이 바람직하다. 수소 함유 가스, 즉 환원성 가스로서는, 수소(H2) 가스 외에, 중수소(D2) 가스 등을 이용해도 좋다. 또한, 암모니아(NH3) 가스나 메탄(CH4) 가스 등을 이용하면, 질소(N) 불순물이나 탄소(C)불순물의 막 중으로의 혼입을 고려할 수 있다. 즉, 수소 함유 가스로서는, 타 원소 비함유 수소 함유 가스(타 원소를 포함하지 않고 수소 또는 중수소를 포함하는 가스)를 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 산소 함유 가스로서는, O2가스 및 O3가스로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 가스를 이용할 수 있고, 수소 함유 가스로서는, H2가스 및 D2가스로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 가스를 이용할 수 있다.
[스텝 4]
실리콘 함유층을 실리콘 산화층에 변화시킨 후, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)를 닫고, O2가스의 공급을 정지한다. 또한, 제3 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)를 닫고, H2가스의 공급을 정지한다. 이 때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 연 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공배기하고, 잔류한 O2가스나 H2가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이 때, 밸브(243e, 243f)를 열고, 불활성 가스로서의 N2가스를 처리실(201) 내에 공급하면, N2가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 실리콘 산화층 형성에 기여한 후의 O2가스나 H2가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 더욱 높일 수 있다(잔류 가스 제거).
이 때의 히터(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가 O2가스 및 H2가스의 공급시와 같이 350∼850℃, 바람직하게는 400∼700℃의 범위 내의 온도가 되도록 설정한다. 퍼지 가스로서의 N2가스의 공급 유량은, 200∼1,000sccm(0.2∼1slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 퍼지 가스로서는, N2가스 외에, Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 좋다.
상술한 스텝 1∼스텝 4를 하나의 사이클로 하여, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회 실시하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 실리콘 산화막(SiO2막)을 성막 할 수 있다(성막 공정).
소정 막 두께의 실리콘 산화막이 성막되면, 밸브(243d, 243e, 243f)를 열고, 제1 불활성 가스 공급관(232d), 제2 불활성 가스 공급관(232e), 제3 불활성 가스 공급관(232f) 각각으로부터 불활성 가스로서의 N2가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기관(231)으로부터 배기한다. N2가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이것에 의해, 처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 처리실(201) 내로부터 제거된다(퍼지).
그 후, 처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이 때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도가 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이 때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포가 되도록 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태가 피드백 제어된다(온도 조정). 또한, 이 때, 웨이퍼(200)의 온도가, 성막 공정에 있어서의 웨이퍼(200)의 온도와 동일한 온도나 그보다 높은 온도가 되도록 히터(207)를 제어한다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전, 즉 웨이퍼(200)의 회전은, 성막 공정에 계속 유지한다. 그 후, 웨이퍼(200) 상에 형성된 소정 막 두께의 실리콘 산화막을 개질하는 개질 공정을 수행한다.
<개질 공정>
개질 공정에서는, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)를 열고, 제2 가스 공급관(232b)에 O2가스를 흘려보낸다. O2가스는 제2 가스 공급관(232b)으로부터 흘러, 매스 플로우 컨트롤러(24lb)에 의해 유량조정된다. 유량 조정된 O2가스는 제2 노즐(233b)의 가스 공급공(248b)로부터 가열된 감압 상태의 버퍼실(237) 내에 공급된다. 이 때 동시에, 제3 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)를 열고, 제3 가스 공급관(232c)에 H2가스를 흘려보낸다. H2가스는 제3 가스 공급관(232c)으로부터 흘러, 매스 플로우 컨트롤러(241c)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 H2가스는 제2 가스 공급관(232b)을 경유해서 제2 노즐(233b)의 가스 공급공(248b)으로부터 가열된 감압상태의 버퍼실(237) 내에 공급된다. 또한, H2가스는 제2 가스 공급관(232b)을 경유할 때에 제2 가스 공급관(232b) 내에서 O2가스와 혼합된다. 즉, 제2 노즐(233b)로부터는, O2가스와 H2가스의 혼합 가스가 공급되는 것이 된다. 버퍼실(237) 내에 공급된 O2가스와 H2가스의 혼합 가스는, 버퍼실(237)의 가스 공급공(248c)으로부터, 가열된 감압 상태의 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다[O2가스+H2가스 공급(개질 처리)].
이 때, 제2 불활성 가스 공급관(232e)의 밸브(243e)를 열고, 제2 불활성 가스 공급관(232e)으로부터 불활성 가스로서 N2가스를 공급하도록 해도 좋다. N2가스는 매스 플로우 컨트롤러(241e)에 의해 유량 조정되어, 제2 가스 공급관(232b) 내에 공급된다. 또한, 제3 불활성 가스 공급관(232f)의 밸브(243f)를 열고, 제3 불활성 가스 공급관(232f)으로부터 불활성 가스로서 N2가스를 공급하도록 해도 좋다. N2가스는 매스 플로우 컨트롤러(241f)에 의해 유량 조정되어서, 제3 가스 공급관(232c) 내에 공급된다. 이 경우, 제2 노즐(233b)로부터는, O2가스와 H2가스와 N2가스의 혼합 가스가 공급되는 것이 된다. 또한, 불활성 가스로서는, N2가스 외에, Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 좋다.
이 때, APC 밸브(244)를 적정하게 조정하고, 처리실(201) 내의 압력을, 대기압 미만, 예컨대 1∼1,330Pa의 범위 내의 압력으로 유지한다. 매스 플로우 컨트롤러(24lb)에서 제어하는 O2가스의 공급 유량은, 예컨대 100∼10,000sccm(0.1∼10slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241c)로 제어하는 H2가스의 공급 유량은, 예컨대 100∼10,000sccm(0.1∼10slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 또한, 매스 플로우 컨트롤러(241e, 241f)에서 제어하는 N2가스의 공급 유량은, 각각, 예컨대 0∼2,000sccm(0∼2slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 또한, H2가스 농도[H2/ (H2+O2)]는, 예컨대 25∼50%, 바람직하게는 10∼33%의 범위 내의 농도로 한다. 즉, 예컨대 O2가스 비율이 H2가스 비율 이상이 되는 조건, 바람직하게는, O2가스 비율이 H2가스 비율보다도 커지는 조건, 즉 산소가 풍부한 조건으로 한다. O2가스 및 H2가스를 웨이퍼(200)에 노출하는 시간은, 예컨대 1∼600분의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가, 예컨대 350∼1,200℃의 범위 내의 온도가 되도록 설정한다. 또한, 이 범위 내의 온도라면 감압 분위기 하에 있어서 O2가스에 H2가스를 첨가하는 것으로, O2가스 단독 공급의 경우(O2어닐링)에 비해, 대폭적인 막 중 불순물 제거 효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다. 또한, 대기압 분위기 하에 있어서의 N2가스 단독 공급의 경우(N2어닐링)에 비해서도 대폭으로 막 중 불순물 제거 효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다. 한편, 스루풋을 고려하면, 웨이퍼(200)의 온도가, 성막 공정과 개질 공정에서 동일한 온도대가 되도록, 히터(207)의 온도를 설정하는 것이 바람직하다. 즉 성막 공정과 개질 공정에서 처리실(201) 내의 온도를 같은 온도대로 보지하는 것이 바람직하다. 이 경우, 성막 공정과 개질 공정에서 웨이퍼(200)의 온도, 즉 처리실(201) 내의 온도가 350∼850℃, 바람직하게는 400∼700℃의 범위 내의 일정한 온도가 되도록 히터(207)의 온도를 설정한다. 단, 개질 공정에서는, 웨이퍼(200)의 온도를 고온으로 하는 것이 막 중 불순물 제거 효과를 높일 수 있고, 개질 공정에 있어서의 웨이퍼(200)의 온도는, 성막 공정에 있어서의 웨이퍼(200)의 온도보다도 높은 온도로 하는 것이 보다 바람직하다.
상술의 조건에서 O2가스 및 H2가스를 처리실(201) 내에 공급하는 것으로, O2가스 및 H2가스는 가열된 감압 분위기 하에 있어서 논-플라즈마로 열적으로 활성화되어서 반응하고, 그것에 의해 원자상 산소 등의 O를 포함하는 산화종이 생성된다. 그리고, 주로 이 산화종에 의해, 성막 공정에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 실리콘 산화막에 대하여 개질 처리가 수행된다. 그리고, 이 개질 처리에 의해, 실리콘 산화막의 막 중 불순물이 제거된다. 이 개질 처리에 의하면 상술한 바와 같이, O2어닐링이나 N2어닐링에 비해, 대폭으로 막 중 불순물 제거 효과를 얻을 수 있다. 즉, 감압 분위기 하에 있어서 O2가스에 H2가스를 첨가하는 것으로, O2어닐링이나 N2어닐링에 비해 대폭으로 막 중 불순물 제거 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이 때, O2가스와 H2가스 중 적어도 어느 하나 또는 모두를 플라즈마로 활성화시켜서 흘려보낼 수도 있다. O2가스 및/또는 H2가스를 플라즈마로 활성화시켜서 흘려보내는 것으로, 보다 에너지가 높은 산화종을 생성할 수 있고, 이 산화종에 의해 개질 처리를 수행하는 것으로, 디바이스 특성이 향상하는 등의 효과도 기대할 수 있다. 예컨대, O2가스와 H2가스 모두를 플라즈마로 활성화시키는 경우, 제1 봉 형상 전극(269) 및 제2 봉 형상 전극(270) 사이에 고주파 전원(273)으로부터 정합기(272)를 개재해서 고주파 전력을 인가하는 것으로, 버퍼실(237) 내에 공급된 O2가스와 H2가스의 혼합 가스는 플라즈마 여기되어, 활성종으로서 가스 공급공(248c)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이 때, 고주파전원(273)으로부터 제1 봉 형상 전극(269) 및 제2 봉 형상 전극(270) 사이에 인가하는 고주파 전력은, 예컨대 50∼1,000W의 범위 내의 전력이 되도록 설정한다. 그 외의 처리 조건은, 상술한 처리 조건과 동일하게 한다. 한편, 상술한 온도대에서는, O2가스와 H2가스는 열로 활성화되어서 충분히 반응하여, 충분한 양의 산화종이 생성된다. 따라서, O2가스와 H2가스를 논-플라즈마로 열적으로 활성화시켜도 충분한 산화력을 얻을 수 있다. 또한, O2가스와 H2가스는 열로 활성화시켜서 공급하는 것이, 소프트한 반응을 생기게 할 수 있고, 상술한 개질 처리를 소프트하게 수행할 수 있다.
산소 함유 가스, 즉 산화성 가스로서는, 산소(O2)가스 외에, 오존(O3)가스 등을 이용해도 좋다. 또한, 상술한 온도대에 있어서, 일산화질소(NO)가스나 아산화질소(N2O)가스에 수소 함유 가스 첨가 효과를 시험해서 본 바, NO가스 단독 공급이나 N2O가스 단독 공급에 비교해서 산화력 향상의 효과, 즉 불순물 제거 효과가 충분히 얻어지지 않는 것을 확인하였다. 즉, 산소 함유 가스로서는 질소 비함유의 산소 함유 가스(질소를 포함하지 않고 산소를 포함하는 가스)를 이용하는 것이 바람직하다. 수소 함유 가스, 즉 환원성 가스로서는, 수소(H2)가스 외에, 중수소(D2)가스 등을 이용해도 좋다. 또한, 암모니아(NH3)가스나 메탄(CH4)가스 등을 이용하면, 질소(N)불순물이나 탄소(C)불순물의 막 중에의 혼입을 고려할 수 있다. 즉, 수소 함유 가스로서는, 타 원소 비함유 수소 함유 가스(타 원소를 포함하지 않고 수소 또는 중수소를 포함하는 가스)를 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 산소 함유 가스로서는, O2가스 및 O3가스로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 가스를 이용할 수 있고, 수소 함유 가스로서는, H2가스 및 D2가스로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 가스를 이용할 수 있다.
개질 처리(개질 공정)가 종료하면, 밸브(243d, 243e, 243f)를 열고, 제1 불활성 가스 공급관(232d), 제2 불활성 가스 공급관(232e), 제3 불활성 가스 공급관(232f) 각각으로부터 불활성 가스로서의 N2가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기관(231)으로부터 배기한다. N2가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 처리실(201) 내로부터 제거된다(퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되어, 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)이 하강되어서, 반응관(203)의 하단이 개구됨과 함께, 처리 완료의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 보지된 상태로 반응관(203)의 하단에서 반응관(203)의 외부에 반출(보트 언로딩)된다. 그 후, 처리 완료의 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 꺼내진다(웨이퍼 디스차징).
본 실시 형태의 개질 공정에서는, 가열된 감압 분위기 하에 있어서 O2가스와 H2가스를 반응시켜서 원자상 산소 등의 O를 포함하는 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 실리콘 산화막(SiO2막)을 개질한다. 이 산화종이 가지는 에너지는, 실리콘 산화막 중에 포함되는 Si-N, Si-Cl, Si-H, Si-C의 결합 에너지보다도 높기 때문에, 이 산화종의 에너지를 산화 처리 대상의 실리콘 산화막에 주는 것으로, 실리콘 산화막 중에 포함되는 Si-N, Si-Cl, Si-H, Si-C결합은 분리된다. Si와의 결합이 분리된 N, H, Cl, C는 막 중으로부터 제거되어, N2, H2, Cl2, HCl, CO2 등으로서 배출된다. 또한, N, H, Cl, C와의 결합이 끊기는 것으로 남은 Si의 결합수(結合手)는, 산화종에 포함되는 O와 결부되어 Si-O결합이 형성된다. 또한, 이 때, 실리콘 산화막은 치밀화(緻密化) 된다. 이와 같이 하여 실리콘 산화막의 개질이 수행된다. 본 실시 형태의 처리 시퀀스에 의해 형성한 SiO2막의 막 중 질소, 수소, 염소, 탄소 농도는 지극히 낮고, Si/O비율은 화학량론(化學量論) 조성인 0.5에 지극히 가까운, 양질의 막이 되는 것을 확인하였다.
또한, 본 실시 형태의 성막 공정에 있어서의 스텝 3에 있어서도, 가열된 감압 분위기 하에 있어서 O2가스와 H2가스를 반응시켜서 원자상 산소 등의 O를 포함하는 산화종을 생성한다. 그리고 이 산화종을 이용하여, 실리콘 함유층(Si층이나 HCD가스의 흡착층)을 실리콘 산화층(SiO층)으로 변화시킨다. 이 산화종이 가지는 에너지는, 실리콘 함유층 중에 포함되는 Si-N, Si-Cl, Si-H, Si-C의 결합 에너지보다도 높기 때문에, 이 산화종의 에너지를 산화 처리 대상의 실리콘 함유층에 주는 것으로, 실리콘 함유층 중에 포함되는 Si-N, Si-Cl, Si-H, Si-C결합은 분리된다. Si와의 결합이 분리된 N, H, Cl, C는 막 중으로부터 제거되어, N2, H2, Cl2, HCl, CO2 등으로서 배출된다. 또한, N, H, Cl, C와의 결합이 끊기고 남은 Si의 결합수는, 산화종에 포함되는 O와 결합되어 Si-O결합이 형성된다. 이와 같이 하여 실리콘 함유층은 산화되어 실리콘 산화층으로 변화된다. 즉, 본 실시 형태의 성막 공정에 있어서의 산화 처리(스텝 3)에는, 개질 공정과 같은 막 중 불순물 제거 작용이 있어, 본 실시 형태의 성막 공정에 의하면, 막 중 질소, 수소, 염소, 탄소 농도가 낮은 실리콘 산화막을 얻을 수 있다. 그리고 이렇게 하여 형성된 실리콘 산화막에 대하여, 본 실시 형태의 개질 공정을 수행하는 것에 의해, 실리콘 산화막의 막 중 질소, 수소, 염소, 탄소 농도를 더욱 저감시키는 것이 가능해지고, 막 중 불순물 농도가 지극히 낮은 양질의 산화막을 얻을 수 있게 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 성막 공정에서 막 중 불순물 농도가 낮은 실리콘 산화막을 형성하고, 개질 공정에서 그 막 중 불순물 농도가 낮은 실리콘 산화막에 대하여 개질 처리를 수행하는 것으로, 그 낮은 막 중 불순물 농도를 더욱 낮게 하도록 하고 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 성막 공정의 산화 처리(스텝 3)에 있어서의 불순물 제거 작용과, 개질 공정에 있어서의 불순물 제거 작용의 2단계로 막 중 불순물 농도를 저감시키고 있다.
또한, 본 실시 형태의 성막 공정에 있어서의 산화 처리(스텝 3)에서의 처리 조건은, 1원자층 미만에서 수 원자층 정도의 실리콘 함유층을 산화시키는 것이 가능한 조건으로 하면 좋고, 이와 같은 조건으로 하는 것으로, 상술의 불순물 제거 작용이 얻어진다. 또한, 본 실시 형태의 개질 공정에 있어서의 처리 조건은, 실리콘 산화막에 대한 개질 처리, 즉 막 중 불순물 제거를 효율적으로 수행하는 것이 가능한 조건으로 하면 좋다. 한편, 개질 공정에 있어서의 불순물 제거 작용은, 기판의 온도가 높을수록, 또한, 각 가스의 공급 시간이 길수록, 높아지는 것이 판명되었다. 이들을 고려하면, 개질 공정에 있어서의 기판의 온도를 성막 공정에 있어서의 산화 처리(스텝 3)에 있어서의 기판의 온도보다도 높게 하거나, 개질 공정에 있어서의 각 가스의 공급 시간을 성막 공정에 있어서의 산화 처리(스텝 3)에 있어서의 각 가스의 공급 시간보다도 길게 하는 것이 바람직하다.
또한, 개질 공정에 있어서의 막 중 불순물 제거 작용은, 각 가스의 공급 시간보다도 기판의 온도에 크게 의존하는 것이 판명되었고, 개질 공정에 있어서의 각 가스의 공급 시간을 길게 하는 것보다도, 개질 공정에 있어서의 기판의 온도를 높게 하는 것이, 개질 공정에 있어서의 막 중 불순물 제거 효율을 높게 할 수 있어서 바람직하다.
또한, 본 실시 형태의 처리 시퀀스에 의해 실리콘 산화막을 형성하면, 웨이퍼 면내(面內)에 있어서의 막 두께 균일성은, 일반적인 CVD법에 의해 실리콘 산화막을 형성하는 경우보다도 양호한 것이 되는 것을 확인하였다. 또한, 일반적인 CVD법은, 무기 원료인 DCS와 N2O를 동시에 공급해서 CVD법에 의해 실리콘 산화막[HTO(High Temperature Oxide)막]을 형성하는 방법을 나타내고 있다. 또한, 본 실시 형태의 처리 시퀀스에 의해 형성한 실리콘 산화막의 막 중의 수소, 염소 등의 불순물의 농도는, 일반적인 CVD법에 의해 형성한 실리콘 산화막보다도 지극히 낮아지는 것을 확인하였다. 또한, 본 실시 형태의 처리 시퀀스에 의해 형성한 실리콘 산화막의 막 중의 불순물 농도는, 유기계(有機系) 실리콘 원료를 이용해서 CVD법에 의해 형성한 실리콘 산화막보다도 지극히 낮아지는 것을 확인하였다. 또한, 본 실시 형태의 처리 시퀀스에 의하면, 유기계 실리콘 원료를 이용한 경우여도, 웨이퍼 면내에 있어서의 막 두께 균일성, 막 중의 불순물 농도가 양호한 것이 되는 것을 확인하였다.
또한, 본 실시 형태에서는, O2가스와 H2가스를 같은 노즐(233b)로부터 버퍼실(237)을 개재해서 처리실(201) 내에 공급하고 있고, 노즐(233b) 내 및 버퍼실(237) 내는 처리실(201) 내와 같은 온도로 가열되고 있다. 그 때문에, O2가스와 H2가스는, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 노즐(233b) 내 및 버퍼실(237) 내에서 반응하고, 이 노즐(233b) 내 및 버퍼실(237) 내에서 산소를 포함하는 산화종이 생성되게 된다. 또한, 노즐(233b) 내 및 버퍼실(237) 내는, 처리실(201) 내보다도 압력이 높아지게 되어있다. 그 때문에, 노즐(233b) 내 및 버퍼실(237) 내에서의 O2가스와 H2가스의 반응은 촉진되어, O2가스와 H2가스의 반응에 의해 생기는 산화종을 보다 많이 생성하는 것이 가능해진다. 그 결과, 산화력을 보다 향상시킬 수 있게 되고, 또한, 막 중 불순물 제거 효과를 보다 향상시킬 수 있게 된다. 또한, O2가스와 H2가스를 처리실(201) 내에 공급하기 전에 노즐(233b) 내 및 버퍼실(237) 내에서 균등하게 혼합시킬 수 있는 것으로부터, O2가스와 H2가스를 노즐(233b) 내에서 균등하게 반응시킬 수 있고, 산화종의 농도를 균일화할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(200) 사이에 있어서의 산화력의 균일화나 웨이퍼(200) 사이에 있어서의 불순물 제거 효과의 균일화를 도모하는 것도 가능해진다. 이와 같이, O2가스와 H2가스를 같은 노즐로부터 처리실(201) 내에 공급하는 것에 의해, 보다 높은 산화력 향상 효과 및 산화력 균일화 효과를 얻을 수 있게 된다. 또한, 보다 높은 불순물 제거 효과를 얻을 수 있고, 불순물 제거 효과의 균일화를 도모할 수도 있게 된다. 또한, 플라즈마를 이용하지 않는 경우는 버퍼실(237)을 생략할 수도 있으나, 이 경우에 있어서도, O2가스와 H2가스를 동일한 노즐(233b) 내에서 혼합하여, 동일한 노즐(233b)로부터 처리실(201) 내에 공급하는 것이 되어, 상술한 바와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
단, O2가스와 H2가스를 동일한 노즐(233b)로부터 버퍼실(237)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급하는 경우, 노즐(233b) 내 및 버퍼실(237) 내에서 산화종을 보다 많이 생성하는 것이 가능해지나, 생성된 산화종이 노즐(233b) 내나 버퍼실(237)내를 통과할 때에 불활성화되는 것도 생각되며, 웨이퍼(200)에 도달하는 양이 감소해버릴 수도 있다. 이에 대하여, O2가스와 H2가스를 개별 노즐로부터 처리실(201) 내에 공급하도록 하면, O2가스와 H2가스는 처리실(201) 내에서 처음으로 혼합되므로, 산화종은 처리실(201) 내에서 생성되게 되고, 산화종의 노즐(233b) 내나 버퍼실(237) 내에서의 불활성화를 방지하는 것이 가능해진다.
상술한 실시 형태의 성막 공정에서는, 수소 함유 가스로서의 H2가스는, 도 4에 도시된 바와 같이 간헐적으로, 즉, 스텝 3에 있어서만 공급하는 예에 대해서 설명했으나, 연속적으로, 즉, 스텝 1∼스텝 4를 반복하는 동안, 항상 계속 공급하도록 해도 좋다. 또한, H2가스를 간헐적으로 공급하는 경우라도, 스텝 1 및 스텝 3에 있어서만 공급하도록 해도 좋고, 스텝 1∼스텝 3에 걸쳐서 공급하도록 해도 좋다. 또한, 스텝 2∼스텝 3에 걸쳐서 공급하도록 해도 좋고, 스텝 3∼스텝 4에 걸쳐서 공급하도록 해도 좋다.
상술한 실시 형태의 성막 공정에 있어서의 스텝 1에 있어서, 즉 HCD가스 공급시에 H2가스를 공급하는 것으로, HCD가스 중의 Cl을 뽑을 수 있고, 성막율의 향상, 막 중 Cl 불순물의 저감 효과를 생각할 수 있다. 또한, 스텝 2에 있어서, 즉 HCD가스의 공급을 정지한 후에 O2가스보다도 선행하여 H2가스의 공급을 개시하는 것으로, 막 두께 균일성 제어에 유효하게 된다. 또한, 스텝 2에 있어서, 즉 O2가스보다도 선행하여 H2가스의 공급을 개시하는 것으로, 예컨대 금속과 실리콘이 노출한 부분에 대하여는, 금속을 산화시키지 않고 금속 및 실리콘 상에 한결같이 산화막을 형성할 수 있게 된다. 또한, 스텝 4에 있어서, 즉 O2가스의 공급을 정지한 후, HCD가스의 공급을 개시하기 전에, H2가스를 공급하는 것으로, 스텝 3에서 형성된 SiO층의 표면을 수소 종단(終端)시켜서 개질시켜, 다음 스텝 1에 있어서 공급하는 HCD가스가 SiO층의 표면에 흡착하기 쉬워지는 것을 생각할 수 있다.
또 상술한 실시 형태의 성막 공정에서는, 스텝 1, 스텝 2, 스텝 3 및 스텝 4를 이 순서대로 수행하고, 이것을 하나의 사이클로 하여, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회 실시하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 실리콘 산화막을 성막하는 예에 대해서 설명했지만, 스텝 1과 스텝 3을 교체하여도 좋다. 즉, 스텝 3, 스텝 2, 스텝 1, 스텝 4를 이 순서대로 수행하고, 이것을 하나의 사이클로 하여, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회 실시하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 실리콘 산화막을 성막할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 성막 공정에 있어서의 스텝 3에 있어서, 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시킬 때, 산화제(酸化劑)로서 O2가스와 H2가스를 이용하는 예에 대해서 설명했지만, 산화제로서는, O2가스나 O3가스나 H2O가스 등의 산소 함유 가스를 단독으로 이용할 수도 있고, 또한, 산소 함유 가스를 플라즈마로 활성화한 가스를 이용할 수도 있다. 예컨대 O2가스를 플라즈마로 활성화한 가스를 이용할 수도 있다. 이와 같이 하여 형성한 산화막에 대하여, 상술한 실시 형태에 있어서의 개질 공정을 수행하여도, 동일한 효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 기판 상에 산화막으로서 반도체 원소인 실리콘(Si)을 포함하는 실리콘 산화막(SiO2막)을 형성하는 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 기판 상에 산화막으로서 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al)등의 금속 원소를 포함하는 금속 산화막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다. 이 경우, 성막 공정에서는, 원료 가스 공급에 의한 기판 상으로의 금속 원소 함유층의 형성(스텝 1)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 2)와, 산화제 공급에 의한 금속 원소 함유층의 금속 산화층으로의 변환(스텝 3)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 4)를 하나의 사이클로 하여, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회 실시하는 것에 의해, 기판 상에 소정 막 두께의 금속 산화막을 형성한다. 개질 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에서, 금속 산화막이 형성된 기판에 대하여 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급해서 금속 산화막을 개질한다.
예컨대, 기판 상에 지르코늄(Zr)을 포함하는 금속 산화막으로서 지르코늄 산화막(ZrO2막)을 형성하는 경우, 성막 공정에서는, 원료 가스 공급에 의한 기판 상으로의 지르코늄 함유층의 형성(스텝 1)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 2)와, 산화제 공급에 의한 지르코늄 함유층의 지르코늄 산화층으로의 변환(스텝 3)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 4)를 하나의 사이클로 하여, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회 실시하는 것에 의해 기판 상에 소정 막 두께의 지르코늄 산화막을 형성한다. 개질 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에서, 지르코늄 산화막이 형성된 기판에 대하여 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하여 지르코늄 산화막을 개질한다. 스텝 1에 있어서의 원료 가스로서는, 예컨대 TEMAZ{Tetrakis(ethylmethylamino)zirconium: Zr[N(C2H5)(CH3)]4}가스를 이용할 수 있다. 스텝 3에 있어서의 산화제로서는, 상술한 실시 형태와 같이 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스를 이용할 수 있다. 산소 함유 가스, 수소 함유 가스로서는, 상술한 실시 형태와 동일한 가스를 이용할 수도 있다. 한편, 산화제로서는, O2가스나 O3가스나 H2O가스 등의 산소 함유 가스를 단독으로 이용할 수도 있고, 또한, 산소 함유 가스를 플라즈마로 활성화한 가스를 이용할 수도 있다. 예컨대, O2가스를 플라즈마로 활성화한 가스를 이용할 수도 있다. 개질 공정에 있어서의 산소 함유 가스, 수소 함유 가스로서는, 상술한 실시 형태와 동일한 가스를 이용할 수 있다. 이 경우, 상술한 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 제1 가스 공급계(원료 가스 공급계)를 지르코늄 함유 가스 공급계로서 구성한다. 또 성막 공정, 개질 공정에 있어서의 각 처리 조건은, 예컨대, 상술한 실시 형태에 기재된 각 처리 조건 범위 내의 조건으로 한다. 이 경우, 예컨대 도 5와 같이 각종 가스를 공급하는 것이 된다. 한편, 도 5는 금속 산화막으로서의 지르코늄 산화막을 형성하는 경우에 본 발명을 적용했을 때의 처리 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍 도를 도시하고 있다. 도 5에서는, 원료 가스로서 TEMAZ가스를, 산소 함유 가스로서 O2가스를, 수소 함유 가스로서 H2가스를, 퍼지 가스로서 N2가스를 이용하는 예에 대하여 도시하고 있다.
또한 예컨대, 기판 상에 하프늄(Hf)을 포함하는 금속 산화막으로서 하프늄 산화막(HfO2막)을 형성하는 경우, 성막 공정에서는, 원료 가스 공급에 의한 기판 상으로의 하프늄 함유층의 형성(스텝 1)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 2)와, 산화제 공급에 의한 하프늄 함유층의 하프늄 산화층으로의 변환(스텝 3)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 4)를 하나의 사이클로 하여, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회 실시하는 것에 의해 기판 상에 소정 막 두께의 하프늄 산화막을 형성한다. 개질 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에서, 하프늄 산화막이 형성된 기판에 대하여 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하여 하프늄 산화막을 개질한다. 스텝 1에 있어서의 원료 가스로서는, 예컨대 TEMAH{Tetrakis(ethylmethylamino)hafnium:Hf[N(C2H5)(CH3)]4}가스나 TDMAH{Tetrakis(dimethylamino)hafnium:Hf[N(CH3)2]4}가스를 이용할 수 있다. 스텝 3에 있어서의 산화제로서는, 상술한 실시 형태와 동일한 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스를 이용할 수 있다. 산소 함유 가스, 수소 함유 가스로서는, 상술한 실시 형태와 같은 가스를 이용할 수 있다. 한편, 산화제로서는, O2가스나 O3가스나 H2O가스 등의 산소 함유 가스를 단독으로 이용할 수도 있고, 또한, 산소 함유 가스를 플라즈마로 활성화한 가스를 이용할 수도 있다. 예컨대 O2가스를 플라즈마로 활성화한 가스를 이용할 수도 있다. 개질 공정에 있어서의 산소 함유 가스, 수소 함유 가스로서는, 상술한 실시 형태와 동일한 가스를 이용할 수 있다. 이 경우, 상술한 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 제1 가스 공급계(원료 가스 공급계)를 하프늄 함유 가스 공급계로서 구성한다. 또 성막 공정, 개질 공정에 있어서의 각 처리 조건은, 예컨대, 상술한 실시 형태에 기재된 각 처리 조건 범위 내의 조건으로 한다.
또 예컨대, 기판 상에 티타늄(Ti)을 포함하는 금속 산화막으로서 티타늄 산화막(TiO2막)을 형성하는 경우, 성막 공정에서는, 원료 가스 공급에 의한 기판 상으로의 티타늄 함유층의 형성(스텝 1)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 2)와, 산화제 공급에 의한 티타늄 함유층의 티타늄 산화층으로의 변환(스텝 3)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 4)를 하나의 사이클로 하여, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회 실시하는 것에 의해 기판 상에 소정 막 두께의 티타늄 산화막을 형성한다. 개질 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에서, 티타늄 산화막이 형성된 기판에 대하여 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급해서 티타늄 산화막을 개질한다. 스텝 1에 있어서의 원료 가스로서는, 예컨대 TiCl4(사염화 티타늄)가스나 TDMAT{Tetrakis(dimethylamino)titanium:Ti[N(CH3)2]4}가스를 이용할 수 있다. 스텝 3에 있어서의 산화제로서는, 상술한 실시 형태와 같이 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스를 이용할 수 있다. 산소 함유 가스, 수소 함유 가스로서는, 상술한 실시 형태와 동일한 가스를 이용할 수 있다. 한편, 산화제로서는, O2가스나 O3가스나 H2O가스 등의 산소 함유 가스를 단독으로 이용할 수도 있고, 또한, 산소 함유 가스를 플라즈마로 활성화한 가스를 이용할 수도 있다. 예컨대 O2가스를 플라즈마로 활성화한 가스를 이용할 수도 있다. 개질 공정에 있어서의 산소 함유 가스, 수소 함유 가스로서는, 상술한 실시 형태와 동일한 가스를 이용할 수 있다. 이 경우, 상술한 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 제1 가스 공급계(원료 가스 공급계)를 티타늄 함유 가스 공급계로서 구성한다. 또 성막 공정, 개질 공정에 있어서의 각 처리 조건은, 예컨대, 상술한 실시 형태에 기재된 각 처리 조건 범위 내의 조건으로 한다.
또 예컨대, 기판 상에 알루미늄(Al)을 포함하는 금속 산화막으로서 알루미늄 산화막(Al2O3막)을 형성하는 경우, 성막 공정에서는, 원료 가스 공급에 의한 기판 상으로의 알루미늄 함유층의 형성(스텝 1)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 2)와, 산화제 공급에 의한 알루미늄 함유층의 알루미늄 산화층으로의 변환(스텝 3)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 4)를 하나의 사이클로 하여, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회 실시하는 것에 의해 기판 상에 소정 막 두께의 알루미늄 산화막을 형성한다. 개질 공정에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에서, 알루미늄 산화막이 형성된 기판에 대하여 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급해서 알루미늄 산화막을 개질한다. 스텝 1에 있어서의 원료 가스로서는, 예컨대 TMA{Trimethyl-aluminium:Al(CH3)3}가스를 이용할 수 있다. 스텝 3에 있어서의 산화제로서는, 상술한 실시 형태와 같이 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스를 이용할 수 있다. 산소 함유 가스, 수소 함유 가스로서는, 상술한 실시 형태와 같은 가스를 이용할 수 있다. 한편, 산화제로서는, O2가스나 O3가스나 H2O가스 등의 산소 함유 가스를 단독으로 이용할 수도 있고, 또한, 산소 함유 가스를 플라즈마로 활성화한 가스를 이용할 수도 있다. 예컨대 O2가스를 플라즈마로 활성화한 가스를 이용할 수도 있다. 개질 공정에 있어서의 산소 함유 가스, 수소 함유 가스로서는, 상술한 실시 형태와 같은 가스를 이용할 수 있다. 이 경우, 상술한 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 제1 가스 공급계(원료 가스 공급계)를 알루미늄 함유 가스 공급계로서 구성한다. 또 성막 공정, 개질 공정에 있어서의 각 처리 조건은, 예컨대, 상술한 실시 형태에 기재된 각 처리 조건 범위 내의 조건으로 한다.
이와 같이, 본 발명을 금속 산화막의 형성에 적용한 경우에 있어서도, 본 발명을 실리콘 산화막의 형성에 적용한 경우와 같은 효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다. 불순물 제거 효과에 주목하면, 실리콘 산화막의 형성에 본 발명을 적용한 경우, 막 중 불순물 중에서도 특히 H농도 및 Cl농도를 저감할 수 있는 것에 비해, 금속 산화막의 형성에 본 발명을 적용한 경우는, 막 중 불순물 중에서도 특히 H농도, Cl농도, C농도 및 N농도를 저감 할 수 있는 것을 확인하였다. 한편, 본 실시 형태의 성막 공정에 의해 형성한 실리콘 산화막은, 개질 처리를 수행하지 않아도, 막 중 불순물 중 C농도나 N농도는 지극히 낮지만, 이는, 원료 가스중에 C나 N이 포함되어 있지 않은 것을 원인으로 들 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 처리 시퀀스는, 기판 상에 실리콘 산화막을 형성하는 공정뿐만 아니라, 기판 상에 고유전율 절연막(High-k절연막) 등의 메탈 산화물, 즉 금속 산화막을 형성하는 공정에도 적용할 수 있다. 즉, 본 실시 형태의 처리 시퀀스는, 산화막에 포함되는 소정 원소가 반도체 원소일 경우뿐만 아니라 금속 원소인 경우에도 적용할 수 있다.
한편, 상술한 실시 형태에서는, 성막 공정에 있어서, 처리 용기 내에 원료 가스를 공급하는 공정과, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하는 공정을 교호적으로 반복하는 것으로, 사이클릭하게 산화막을 형성하는 예에 대해서 설명했지만, 산화막의 형성 방법은 이에 한정하지 않는다. 예컨대, 처리 용기 내에 원료 가스와 산소 함유 가스를 동시에 공급하여, 통상의 CVD법이나 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법에 의해 산화막을 형성하도록 해도 좋다. 예컨대, 처리 용기 내에 SiH4가스와 O2가스를 동시에 공급하고, CVD법에 의해 산화막으로서 SiO2막[LTO(Low Temperature Oxide)막]을 형성하도록 해도 좋다. 또한 예컨대, 처리 용기 내에 TDMAH가스와 O2가스를 동시에 공급하여, MOCVD법에 의해 산화막으로서 HfO2막을 형성하도록 해도 좋다. 이렇게 하여 형성한 CVD/MOCVD 산화막에 대하여, 상술한 실시 형태에 있어서의 개질 공정을 수행하여도, 동일한 효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 성막 공정과 개질 공정을, 동일한 처리 용기 내에서 연속해서 하는 예에 대해서 설명했지만, 성막 공정과 개질 공정은, 다른 처리 용기 내에서 각각 수행하도록 해도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 성막 공정의 후에 개질 공정을 수행하는 예에 대해서 설명했지만, 도 9에 도시되는 바와 같이, 성막 공정의 도중에 개질 공정을 수행하도록 하여도 좋다. 즉, 최종적으로 형성하는 실리콘 산화막보다도 얇은 실리콘 산화막(실리콘 산화층)을 형성하는 성막 공정과 개질 공정을 교호적으로 반복하여도 좋다. 예컨대, 성막 공정에 있어서의 스텝 1∼스텝 4로 구성되는 사이클을 10회 수행할 때마다 개질 공정을 수행하도록 해도 좋다. 도 9는, 성막 공정에 있어서의 스텝 1∼스텝 4로 구성되는 사이클을 3회 수행할 때마다 개질 공정을 수행하는 예를 도시하고 있다. 도 9에서는, 개질 처리를 수행하는 사이클(3사이클 째나 6사이클 째)에 있어서의 실리콘 함유층의 산화 처리(스텝 3)와, 그때까지 형성된 실리콘 산화층의 개질 처리를 연속적으로 수행하는 예를 도시하고 있다. 한편, 개질 처리를 수행하는 사이클에 있어서의 실리콘 함유층의 산화 처리(스텝 3)와, 그때까지 형성된 실리콘 산화층의 개질 처리는, 그 동안에 퍼지를 넣는 것에 의해, 단속적(斷續的)으로 수행하도록 해도 좋다.
이와 같이, 최종적으로 형성하는 실리콘 산화막보다도 얇은 실리콘 산화막(실리콘 산화층)을 형성하는 성막 공정과, 개질 공정을 교호적으로 반복하는 것에 의해, 비교적 얇은 실리콘 산화층에 대하여 개질 처리를 수행하는 것이 가능해지고, 막 중 불순물의 제거 효과를 더 향상시키는 것이 가능해진다. 한편, 이 방법은, 특히, 최종적으로 형성하는 실리콘 산화막의 막 두께가 200∼300Å이상의 비교적 두꺼운 실리콘 산화막을 형성하는 경우에 특히 유효하게 된다.
<실시예>
(제1 실시예)
다음에 제1 실시예에 대해서 설명한다.
상술한 실시 형태의 성막 공정에 의해 웨이퍼 상에 SiO2막을 450℃, 600℃의 각 온도로 성막하고, 그 후, 450℃로 성막한 SiO2막에 대하여 450℃, 600℃의 각 온도로, 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리(상술한 실시 형태의 개질 처리), 대기압 하에서의 N2어닐링(비교예의 개질 처리)을 수행하였다. 또한, 그 개질 처리 전후에 있어서의 SiO2막에 대하여 1%의 HF용액을 이용해서 에칭을 수행하고, 그 때의 웨이퍼 에칭 레이트(이하, WER이라고도 한다)를 측정했다. 구체적으로는, 다음 6개의 평가 샘플을 작성하고, 각각의 평가 샘플에 있어서의 SiO2막에 대하여 1%의 HF용액에 의한 WER을 측정했다. 한편, 온도(웨이퍼 온도) 이외의 처리 조건은, 상술한 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건으로 했다.
(A) 본 실시 형태의 성막 공정에 의해 SiO2막을 600℃로 성막한 평가 샘플.
(B) 본 실시 형태의 성막 공정에 의해 SiO2막을 450℃로 성막한 평가 샘플.
(C) 본 실시 형태의 성막 공정에 의해 SiO2막을 450℃로 성막하고, 그 후, 그 SiO2막에 대하여 성막 때보다도 높은 온도인 600℃의 온도로, 대기압 하에서의 N2어닐링(비교예의 개질 처리)을 수행한 평가 샘플.
(D) 본 실시 형태의 성막 공정에 의해 SiO2막을 450℃로 성막하고, 그 후, 그 SiO2막에 대하여 성막 때보다도 높은 온도인 600℃의 온도로, 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리(상술한 실시 형태의 개질 처리)를 수행한 평가 샘플.
(E) 본 실시 형태의 성막 공정에 의해 SiO2막을 450℃로 성막하고, 그 후, 그 SiO2막에 대하여 성막 때와 같은 온도인 450℃의 온도로, 대기압 하에서의 N2어닐링(비교예의 개질 처리)을 수행한 평가 샘플.
(F) 본 실시 형태의 성막 공정에 의해 SiO2막을 450℃로 성막하고, 그 후, 그 SiO2막에 대하여 성막 때와 같은 온도인 450℃의 온도로, 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리(상술한 실시 형태의 개질 처리)를 수행한 평가 샘플.
그 결과를 도 6에 도시한다. 도 6은, 상술한 각 평가 샘플의 주요 처리 조건과, 각 평가 샘플에 있어서의 SiO2막의 웨이퍼 에칭 레이트와의 관계를 도시하는 도면이다. 도 6의 횡축은 각 평가 샘플의 주요 처리 조건을 나타내고 있고, 종축은 각 평가 샘플에 있어서의 SiO2막의 WER을 나타내고 있다. 한편, 도 6에서는, 450℃로 성막한 평가 샘플(B)에 있어서의 SiO2막의 WER을 기준으로, 즉 1로 한 경우의 WER비율을 나타내고 있다. 한편, 본 실시예에서는, WER에 의해 막질을 판단하고 있다. 즉, 본 실시예에서는, WER이 작을수록 막질이 양호하다고 판단하고 있다. 여기서, 양호한 막질은, 불순물이 적고 치밀한 막인 것을 의미하고 있다. 예컨대, 막 중에 Cl 등의 불순물이 많이 포함되어 있을 경우, Cl 등의 불순물은 HF용액에 대하여 이온화하기 쉽기 때문에 WER은 커진다. 반대로 막 중에 포함되는 Cl 등의 불순물이 적은 경우, WER은 작아진다. 또한, 치밀한 막에서는, 거친 막에 비해서 HF에 담갔을 경우, 단위 시간당 동량(同量)의 분자가 용액에 녹았다고 하더라도 분자 밀도가 높으므로, 막 두께의 감소는 적어지고, WER은 작아진다. 따라서, WER이 작을수록, 불순물이 적고 치밀한 막이며, 막질이 양호하다고 할 수 있다.
도 6으로부터, 600℃로 성막한 평가 샘플(A)의 SiO2막은, 450℃로 성막한 평가 샘플(B)의 SiO2막보다도 WER이 0.75로 작아, 막질이 양호하다고 할 수 있다. 한편, 450℃로 성막하고 600℃로 N2어닐링을 수행한 평가 샘플(C)의 SiO2막은, 450℃로 성막하고 N2어닐링을 하지 않은 평가 샘플(B)의 SiO2막보다도, WER이 0.84로 작고, 막질이 개선되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 450℃로 성막하고 600℃로 감압하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리를 수행한 평가 샘플(D)의 SiO2막은, WER이 0.72으로 더욱 작고, 막질이 더욱 개선되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 평가 샘플(D)의 SiO2막은, 600℃로 성막한 평가 샘플(A)의 SiO2막보다도, WER이 작고, 막질이 가장 개선되어 있는 것을 알 수 있다. 여기서, 평가 샘플(C)에 있어서의 N2어닐링과, 평가 샘플(D)에 있어서의 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리는, 처리 시간이 동일하고(처리 시간을 맞춰 둠), N2어닐링보다도, 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의해 개질 처리하는 것이, 막질 개선 효과가 높은 것을 알 수 있다. 즉, N2어닐링보다도, 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의해 개질 처리하는 것이, 불순물이 적고 치밀한 막을 얻을 수 있다.
도 6으로부터도 알 수 있듯이, 비교적 고온에서 산화막을 형성하면, 막 중의 불순물 농도가 저하하는 경향이 있다. 그러나, 고온 영역에서는 원료 가스의 열분해가 진행하기 때문에, 또한, 원료 가스로부터 발생하는 HCl, Cl2 등에 기인하여 에칭 작용이 진행함에 따라, 산화막의 면내 막 두께 균일성을 확보하는 것이 어려워진다. 한편, 비교적 저온으로 산화막을 형성하면, 면내 막 두께 균일성이 양호한 산화막을 얻을 수 있다. 그러나 저온 영역에서 성막하면, 산화막의 막 중 불순물 농도가 높아져버린다. 이에 대하여 본 발명에 따르면, 일단, 비교적 저온으로 면내 막 두께 균일성이 양호한 산화막을 형성한 후에, 그보다도 높은 온도로, 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리를 수행하는 것으로, 저온 성막에 있어서의 결점인 막 중 불순물 양의 증대를 개선하는 것이 가능해지고, 양호한 막질의 산화막을 얻을 수 있다. 그리고 양호한 막질의 산화막을 얻을 수 있는 것으로, 전기 특성을 개선하는 것도 가능해진다.
또한, 450℃로 성막하고 450℃로 N2어닐링을 수행한 평가 샘플(E)의 SiO2막에 있어서도, WER은 0.98이 되고, 약간이지만 WER의 개선이 확인된다. 또한, 450℃로 성막하고 450℃로 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리를 수행한 평가 샘플(F)의 SiO2막에 있어서도, WER은 0.97이 되고, 약간이지만 WER의 개선이 확인된다. 즉, 성막 온도와 동일한 온도로 N2어닐링이나 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리를 수행한 경우에도, 막질 개선 효과는 있고, 예컨대, 개질 처리의 시간을 길게 하는 등 하는 것으로, 성막 온도보다도 높은 온도로 N2어닐링이나 감압하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리를 수행한 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이 경우, 즉 성막 온도와 같은 온도로 N2어닐링이나 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리를 수행한 경우에 있어서도, N2어닐링보다도 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의해 개질처리 하는 것이, 막질 개선 효과는 높은 것을 알 수 있다.
이로부터, 산화막에 대하여 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리를, 성막 온도와 같은 온도나, 그보다도 높은 온도로 수행하는 것으로, 산화막에 대하여 N2어닐링을 그와 동일한 온도로 하는 경우보다도, 높은 막질 개선 효과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 한편, 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리를 수행한 경우, 개질 처리 전후에서 막 두께가 간신히 증가하는 케이스도 보였으나, 개질 처리에 있어서의 처리 조건을 조정하는 것에 의해, 막 두께 증가량을 0에 가까이 할 수 있는 것을 확인하였다. 즉, 개질 처리에 있어서의 처리 조건을 조정하는 것에 의해, 하지가 되는 재료의 소비를 최소한으로 억제할 수 있는 것을 확인하였다.
(제2 실시예)
다음으로 제2 실시예에 대해서 설명한다.
상술한 실시 형태의 성막 공정에 의해 웨이퍼 상에 SiO2막을 450℃, 600℃, 700℃의 각 온도로 성막하고, 그 후 450℃, 600℃로 성막한 SiO2막에 대하여 700℃의 온도로, 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리(상술한 실시 형태의 개질 처리)를 60분 수행하고, 그 개질 처리 전후에 있어서의 SiO2막의 막 중 불순물(H, Cl)의 농도를 측정했다. 구체적으로는, 다음 5개의 평가 샘플을 작성하고, 각각의 평가 샘플에 있어서의 SiO2막의 막 중 불순물(H, Cl)의 농도를 측정했다. 또한, 온도(웨이퍼 온도) 이외의 처리 조건은, 상술한 실시 형태에 기재된 처리 조건범위 내의 조건으로 했다. 또 막 중 불순물의 측정은 SIMS에 의해 수행하였다.
(A) 본 실시 형태의 성막 공정에 의해 SiO2막을 450℃로 성막한 평가 샘플.
(B) 본 실시 형태의 성막 공정에 의해 SiO2막을 600℃로 성막한 평가 샘플.
(C) 본 실시 형태의 성막 공정에 의해 SiO2막을 700℃로 성막한 평가 샘플.
(D) 본 실시 형태의 성막 공정에 의해 SiO2막을 450℃로 성막하고, 그 후, 그 SiO2막에 대하여 성막 때보다도 높은 온도인 700℃의 온도로, 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리(상술한 실시 형태의 개질 처리)를 수행한 평가 샘플.
(E) 본 실시 형태의 성막 공정에 의해 SiO2막을 600℃로 성막하고, 그 후, 그 SiO2막에 대하여 성막 때보다도 높은 온도인 700℃의 온도로, 감압 하에서의 O2가스+H2가스에 의한 개질 처리(상술한 실시 형태의 개질 처리)를 수행한 평가 샘플.
그 결과를 도 7, 도 8에 도시하였다. 도 7은, 각 평가 샘플에 있어서의 SiO2막의 막 중에 포함되는 불순물(H)의 농도를 도시하고 있다. 도 8은, 각 평가 샘플에 있어서의 SiO2막의 막 중에 포함되는 불순물(Cl)의 농도를 도시하고 있다. 도 7 및 도 8에서, 횡축은 SiO2막 표면으로부터의 깊이(nm)를 나타내고 있고, 종축은 불순물(H, Cl)의 농도(atoms/cm3)를 나타내고 있다.
도 7 및 도 8로부터 450℃로 성막하고 700℃로 개질 처리를 수행한 평가 샘플(D)의 SiO2막은 450℃로 성막하고 개질 처리를 수행하지 않은 평가 샘플(A)의 SiO2막보다도, 막 중 H농도 및 Cl농도가 대폭 저감하고 있어, 막질이 대폭 개선되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 600℃로 성막하고 700℃로 개질 처리를 수행한 평가 샘플(E)의 SiO2막에 대해서도, 600℃로 성막하고 개질 처리를 하지 않은 평가 샘플(B)의 SiO2막보다도, 막 중 H농도 및 Cl농도가 대폭 저감하고 있어, 막질이 대폭 개선되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 7로부터 600℃에서 성막하고 700℃로 개질 처리를 수행한 평가 샘플(E)의 SiO2막은, 700℃로 성막한 평가 샘플(C)의 SiO2막과, 막 중 H농도가 동일한 것에 비해, 450℃로 성막하고 700℃로 개질 처리를 수행한 평가 샘플(D)의 SiO2막은, 700℃로 성막한 평가 샘플(C)의 SiO2막보다도, 막 중 H 농도가 저감하고 있어, 막 중 H농도가 가장 낮은 것을 알 수 있다.
이하, 본 발명이 바람직한 형태를 부기(付記)한다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
(a) (a-1) 기판을 수용한 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하여 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정, 및
(a-2) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여 상기 소정 원소 함유층을 산화층으로 변화시키는 공정,
을 교호적으로 반복하여 상기 기판 상에 소정 막 두께의 산화막을 형성하는 공정; 및
(b) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여 상기 기판 상에 형성된 상기 산화막을 개질하는 공정;
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 공정 (b)에 있어서의 상기 기판의 온도를 상기 공정 (a-2)에 있어서의 상기 기판의 온도보다도 높게 하거나, 상기 공정 (b)에 있어서의 상기 각 가스의 공급 시간을 상기 공정 (a-2)에 있어서의 상기 각 가스의 공급 시간보다도 길게 한다.
또 바람직하게는, 상기 공정 (b)에 있어서의 상기 기판의 온도를 상기 공정 (a)에 있어서의 상기 기판의 온도보다도 높게 한다.
또 바람직하게는, 상기 공정 (a)와 상기 공정 (b)를 교호적으로 반복한다.
또 바람직하게는, 상기 공정 (a-2)에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용해서 상기 소정 원소 함유층을 상기 산화층으로 변화시키고,
상기 공정 (b)에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용해서 상기 개질을 수행한다.
본 발명의 다른 형태에 의하면,
(a) (a-1)기판을 수용한 처리 용기 내에 실리콘을 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하여 상기 기판 상에 실리콘 함유층을 형성하는 공정, 및
(a-2) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정,
을 교호적으로 반복하여 상기 기판 상에 소정 막 두께의 실리콘 산화막을 형성하는 공정; 및
(b) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 상에 형성된 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정;
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 공정 (b)에 있어서의 상기 기판의 온도를, 상기 공정 (a-2)에 있어서의 상기 기판의 온도보다도 높게 하거나, 상기 공정 (b)에 있어서의 상기 각 가스의 공급 시간을 상기 공정 (a-2)에 있어서의 상기 각 가스의 공급 시간보다도 길게 한다.
또 바람직하게는, 상기 공정 (b)에 있어서의 상기 기판의 온도를 상기 공정 (a)에 있어서의 상기 기판의 온도보다도 높게 한다.
또 바람직하게는, 상기 공정 (a)와 상기 공정 (b)을 교호적으로 반복한다.
또 바람직하게는, 상기 공정 (a-2)에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용해서 상기 실리콘 함유층을 상기 실리콘 산화층으로 변화시키고,
상기 공정 (b)에서는, 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용해서 상기 개질을 수행한다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리 용기;
상기 처리 용기 내를 가열하는 히터;
상기 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계;
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계;
상기 처리 용기 내의 압력을 조정하는 압력 조정부; 및
(a) (a-1) 기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하여 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정 및
(a-2) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여 상기 소정 원소 함유층을 산화층으로 변화시키는 공정
을 교호적으로 반복하여 상기 기판 상에 소정 막 두께의 산화막을 형성하는 공정, 및
(b) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 상에 형성된 상기 산화막을 개질하는 공정,
을 수행하도록, 상기 히터, 상기 원료 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 배기계 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부;
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리 용기;
상기 처리 용기 내를 가열하는 히터;
상기 처리 용기 내에 실리콘을 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계;
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계;
상기 처리 용기 내의 압력을 조정하는 압력 조정부; 및
(a)(a-1)기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 실리콘을 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하여 상기 기판 상에 실리콘 함유층을 형성하는 공정 및
(a-2) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급해 배기하고, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층에 변화시키는 공정
을 교호적으로 반복하여 상기 기판 상에 소정 막 두께의 실리콘 산화막을 형성하는 공정, 및
(b) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기하여, 상기 기판 상에 형성된 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정,
을 수행하도록 상기 히터, 상기 원료 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 배기계 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부;
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
121: 컨트롤러 200: 웨이퍼
201: 처리실 202: 처리로
203: 반응관 207: 히터
231: 배기관 232a: 제1 가스 공급관
232b: 제2 가스 공급관 232c: 제3가스 공급관
232d: 제1 불활성 가스 공급관 232e: 제2 불활성 가스 공급관
232f: 제3 불활성 가스 공급관 241a: 매스 플로우 컨트롤러
24lb: 매스 플로우 컨트롤러 241c: 매스 플로우 컨트롤러
241d: 매스 플로우 컨트롤러 241e: 매스 플로우 컨트롤러
241f: 매스 플로우 컨트롤러

Claims (14)

  1. (a) (a-1) 기판을 수용한 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정 및
    (a-2) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 소정 원소 함유층을 산화층으로 변화시키는 공정
    을 교호적으로 반복하여 상기 기판 상에 소정 막 두께의 산화막을 형성하는 공정; 및
    (b) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 기판 상에 형성된 상기 산화막을 개질하는 공정;
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공정 (b)에 있어서의 상기 기판의 온도를 상기 공정 (a-2)에 있어서의 상기 기판의 온도보다도 높게 하거나, 상기 공정 (b)에 있어서의 상기 각 가스의 공급 시간을 상기 공정 (a-2)에 있어서의 상기 각 가스의 공급 시간보다도 길게 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공정 (b)에 있어서의 상기 기판의 온도를 상기 공정 (a)에 있어서의 상기 기판의 온도보다도 높게 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공정 (a)와 상기 공정 (b)를 교호적으로 반복하는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. (a) (a-1)기판을 수용한 처리 용기 내에 실리콘을 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 기판 상에 실리콘 함유층을 형성하는 공정 및
    (a-2) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정
    을 교호적으로 반복하여 상기 기판 상에 소정 막 두께의 실리콘 산화막을 형성하는 공정; 및
    (b) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 기판 상에 형성된 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정;
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공정 (b)에 있어서의 상기 기판의 온도를, 상기 공정 (a-2)에 있어서의 상기 기판의 온도보다도 높게 하거나, 상기 공정 (b)에 있어서의 상기 각 가스의 공급 시간을 상기 공정 (a-2)에 있어서의 상기 각 가스의 공급 시간보다도 길게 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 공정 (b)에 있어서의 상기 기판의 온도를 상기 공정 (a)에 있어서의 상기 기판의 온도보다도 높게 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 공정 (a)와 상기 공정 (b)을 교호적으로 반복하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 기판을 수용하는 처리 용기;
    상기 처리 용기 내를 가열하는 히터;
    상기 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
    상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계;
    상기 처리 용기 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계;
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계;
    상기 처리 용기 내의 압력을 조정하는 압력 조정부; 및
    (a) (a-1) 기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정 및
    (a-2) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 소정 원소 함유층을 산화층으로 변화시키는 공정
    을 교호적으로 반복하여 상기 기판 상에 소정 막 두께의 산화막을 형성하는 공정 및
    (b) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 기판 상에 형성된 상기 산화막을 개질하는 공정
    을 수행하도록, 상기 히터, 상기 원료 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 배기계 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 기판을 수용하는 처리 용기;
    상기 처리 용기 내를 가열하는 히터;
    상기 처리 용기 내에 실리콘을 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
    상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계;
    상기 처리 용기 내에 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계;
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계;
    상기 처리 용기 내의 압력을 조정하는 압력 조정부; 및
    (a) (a-1) 기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 실리콘을 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 기판 상에 실리콘 함유층을 형성하는 공정 및
    (a-2) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정
    을 교호적으로 반복하여 상기 기판 상에 소정 막 두께의 산화막을 형성하는 공정 및
    (b) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 기판 상에 형성된 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정
    을 수행하도록, 상기 히터, 상기 원료 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계, 상기 배기계 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  13. (a) (a-1)기판을 수용한 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정 및
    (a-2) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 소정 원소 함유층을 산화층으로 변화시키는 공정
    을 교호적으로 반복하여 상기 기판 상에 소정 막 두께의 산화막을 형성하는 공정; 및
    (b) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 기판 상에 형성된 상기 산화막을 개질하는 공정;
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  14. (a) (a-1)기판을 수용한 처리 용기 내에 실리콘을 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 기판 상에 실리콘 함유층을 형성하는 공정 및
    (a-2) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 산화층으로 변화시키는 공정
    을 교호적으로 반복하여 상기 기판 상에 소정 막 두께의 실리콘 산화막을 형성하는 공정; 및
    (b) 가열된 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 상기 처리 용기 내에 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 공급하고 배기함으로써, 상기 처리 용기 내에서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스를 반응시켜서 산화종을 생성하고, 이 산화종을 이용하여, 상기 기판 상에 형성된 상기 실리콘 산화막을 개질하는 공정;
    을 포함하는 기판 처리 방법.
KR1020100114820A 2009-11-20 2010-11-18 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치 KR101097726B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2009-265432 2009-11-20
JP2009265432 2009-11-20
JP2010215398A JP5813303B2 (ja) 2009-11-20 2010-09-27 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JPJP-P-2010-215398 2010-09-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110056233A KR20110056233A (ko) 2011-05-26
KR101097726B1 true KR101097726B1 (ko) 2011-12-22

Family

ID=44069223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100114820A KR101097726B1 (ko) 2009-11-20 2010-11-18 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치

Country Status (4)

Country Link
US (4) US8252701B2 (ko)
JP (1) JP5813303B2 (ko)
KR (1) KR101097726B1 (ko)
TW (1) TWI436426B (ko)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4896041B2 (ja) * 2006-01-17 2012-03-14 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法
KR101451716B1 (ko) * 2008-08-11 2014-10-16 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 성막 방법 및 성막 장치
JP5665289B2 (ja) 2008-10-29 2015-02-04 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP5813303B2 (ja) 2009-11-20 2015-11-17 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP5610438B2 (ja) * 2010-01-29 2014-10-22 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
US8409352B2 (en) * 2010-03-01 2013-04-02 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device, method of manufacturing substrate and substrate processing apparatus
JP6042656B2 (ja) * 2011-09-30 2016-12-14 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
JP2013197208A (ja) * 2012-03-16 2013-09-30 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法
JP6125846B2 (ja) * 2012-03-22 2017-05-10 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
GB201206096D0 (en) * 2012-04-05 2012-05-16 Dyson Technology Ltd Atomic layer deposition
JP2014011234A (ja) * 2012-06-28 2014-01-20 Tokyo Electron Ltd シリコン酸化膜の形成方法およびその形成装置
JP6009870B2 (ja) * 2012-09-11 2016-10-19 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
TWI476853B (zh) * 2012-09-13 2015-03-11 Motech Ind Inc 擴散機台
JP6017396B2 (ja) * 2012-12-18 2016-11-02 東京エレクトロン株式会社 薄膜形成方法および薄膜形成装置
JP6111317B2 (ja) * 2013-03-19 2017-04-05 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置、プログラムおよび記録媒体
JP6128969B2 (ja) 2013-06-03 2017-05-17 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
JP2015149461A (ja) * 2014-02-10 2015-08-20 東京エレクトロン株式会社 金属酸化物膜の成膜方法および成膜装置
KR101682154B1 (ko) * 2015-04-14 2016-12-02 주식회사 유진테크 기판처리장치
JP6545093B2 (ja) * 2015-12-14 2019-07-17 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
US10269566B2 (en) 2016-04-29 2019-04-23 Lam Research Corporation Etching substrates using ale and selective deposition
CN109417022B (zh) 2016-06-28 2023-08-11 应用材料公司 用于3d nand存储器器件的基于cvd的氧化物-金属多结构
JP6456893B2 (ja) 2016-09-26 2019-01-23 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、記録媒体および基板処理装置
TWI661076B (zh) * 2016-10-06 2019-06-01 南韓商圓益Ｉｐｓ股份有限公司 複合膜製造方法
US10566212B2 (en) 2016-12-19 2020-02-18 Lam Research Corporation Designer atomic layer etching
JP6828449B2 (ja) 2017-01-17 2021-02-10 株式会社デンソー 半導体装置およびその製造方法
JP6602332B2 (ja) * 2017-03-28 2019-11-06 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
US10600648B2 (en) * 2017-04-20 2020-03-24 Lam Research Corporation Silicon-based deposition for semiconductor processing
US10832909B2 (en) 2017-04-24 2020-11-10 Lam Research Corporation Atomic layer etch, reactive precursors and energetic sources for patterning applications
US10494715B2 (en) * 2017-04-28 2019-12-03 Lam Research Corporation Atomic layer clean for removal of photoresist patterning scum
US10796912B2 (en) 2017-05-16 2020-10-06 Lam Research Corporation Eliminating yield impact of stochastics in lithography
CN108447770B (zh) * 2018-03-08 2020-07-28 清华大学 二氧化硅薄膜的制备方法
JP7175210B2 (ja) * 2019-02-04 2022-11-18 東京エレクトロン株式会社 排気装置、処理システム及び処理方法
JP2021040060A (ja) * 2019-09-04 2021-03-11 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理システム、およびプログラム
KR102317442B1 (ko) * 2020-01-20 2021-10-26 주성엔지니어링(주) 기판처리방법
JP2022046097A (ja) * 2020-09-10 2022-03-23 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
KR20230162897A (ko) * 2021-03-30 2023-11-29 램 리써치 코포레이션 기판 프로세싱의 인 시츄 막 어닐링

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3172307B2 (ja) * 1993-01-18 2001-06-04 富士通株式会社 半導体装置の製造方法
JP3612144B2 (ja) * 1996-06-04 2005-01-19 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置の製造方法
JP2923879B2 (ja) * 1997-02-06 1999-07-26 日本電気株式会社 プラズマ処理装置
JP2001085333A (ja) 1999-09-16 2001-03-30 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法および半導体製造装置
JP3437832B2 (ja) * 2000-03-22 2003-08-18 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP2001237242A (ja) * 2001-01-17 2001-08-31 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法及び半導体装置
KR100400252B1 (ko) * 2001-06-29 2003-10-01 주식회사 하이닉스반도체 탄탈륨 옥사이드 캐퍼시터의 형성 방법
JP2004296887A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
US7442415B2 (en) * 2003-04-11 2008-10-28 Sharp Laboratories Of America, Inc. Modulated temperature method of atomic layer deposition (ALD) of high dielectric constant films
JP4285184B2 (ja) * 2003-10-14 2009-06-24 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP4647499B2 (ja) * 2003-12-18 2011-03-09 東京エレクトロン株式会社 成膜方法およびコンピュータ可読記録媒体
JP2005303074A (ja) * 2004-04-13 2005-10-27 Renesas Technology Corp 薄膜形成装置および薄膜形成方法
US20050252449A1 (en) 2004-05-12 2005-11-17 Nguyen Son T Control of gas flow and delivery to suppress the formation of particles in an MOCVD/ALD system
JP4595702B2 (ja) * 2004-07-15 2010-12-08 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体
KR100924055B1 (ko) 2005-02-17 2009-10-27 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 반도체 디바이스의 제조 방법 및 기판 처리 장치
US20070065578A1 (en) 2005-09-21 2007-03-22 Applied Materials, Inc. Treatment processes for a batch ALD reactor
KR100933374B1 (ko) 2006-01-13 2009-12-22 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 다공질 막의 성막 방법 및 컴퓨터 판독가능한 기록 매체
JP4896041B2 (ja) * 2006-01-17 2012-03-14 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法
JP2007227804A (ja) 2006-02-24 2007-09-06 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法
JP2007251066A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JP2008027932A (ja) 2006-07-18 2008-02-07 Sony Corp 半導体装置の製造方法および原子層蒸着装置
JP2009021526A (ja) 2007-07-13 2009-01-29 Toshiba Corp 電力用半導体装置及びその製造方法
JP4611414B2 (ja) 2007-12-26 2011-01-12 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
KR101250057B1 (ko) * 2008-02-08 2013-04-03 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 절연막의 플라즈마 개질 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
JP5374749B2 (ja) 2008-02-08 2013-12-25 東京エレクトロン株式会社 絶縁膜の形成方法、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体および処理システム
KR101576069B1 (ko) * 2008-02-22 2015-12-09 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 오스테나이트계 내열 주강 및 그것으로 이루어지는 배기계 부품
JP5665289B2 (ja) * 2008-10-29 2015-02-04 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP5518499B2 (ja) * 2009-02-17 2014-06-11 株式会社日立国際電気 半導体デバイスの製造方法および基板処理装置
US8071452B2 (en) * 2009-04-27 2011-12-06 Asm America, Inc. Atomic layer deposition of hafnium lanthanum oxides
JP5467007B2 (ja) 2009-09-30 2014-04-09 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法および基板処理装置
JP5813303B2 (ja) * 2009-11-20 2015-11-17 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP6125846B2 (ja) * 2012-03-22 2017-05-10 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
TWI436426B (zh) 2014-05-01
KR20110056233A (ko) 2011-05-26
TW201131655A (en) 2011-09-16
US20150214028A1 (en) 2015-07-30
JP5813303B2 (ja) 2015-11-17
US20110130011A1 (en) 2011-06-02
US20150214042A1 (en) 2015-07-30
US8252701B2 (en) 2012-08-28
JP2011129877A (ja) 2011-06-30
US9966252B2 (en) 2018-05-08
US9039838B2 (en) 2015-05-26
US9966251B2 (en) 2018-05-08
US20130019804A1 (en) 2013-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101097726B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치
JP5467007B2 (ja) 半導体装置の製造方法および基板処理装置
KR101074684B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
KR101396253B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체
KR101396243B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체
TWI458017B (zh) 半導體裝置之製造方法、基板處理方法及基板處理裝置
US20100105192A1 (en) Method of Manufacturing Semiconductor Device and Substrate Processing Apparatus
KR20090071391A (ko) 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치
WO2018055700A1 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法および電極固定ユニット
JP5770892B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP5982045B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびガス供給系
KR101464209B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
JP2012221978A (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
KR20130038137A (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141120

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151118

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161123

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171114

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181129

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191202

Year of fee payment: 9