KR101314002B1 - ＳｉＣＮ막 성막 방법 - Google Patents

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Abstract

성막 방법은, 처리 영역 내에서 이하의 사이클을 복수회 반복하여, SiCN막을 피처리 기판 상에 형성한다. 사이클의 각각은, 실란계 가스를 포함하는 제1 처리 가스의 공급을 행하는 제1 공정과, 질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스의 공급을 행하는 제2 공정과, 탄화수소 가스를 포함하는 제3 처리 가스의 공급을 행하는 제3 공정과, 제1 처리 가스의 공급을 차단하는 제4 공정을 구비한다. 제1, 제2, 및 제3 처리 가스를, 처리 영역 밖에서 플라즈마화하지 않고 처리 영역으로 공급하고, 또한 처리 영역을 실란계 가스와 질화 가스와 탄화수소 가스가 서로 반응하는 제1 온도로 가열한다.

Description

ＳｉＣＮ막 성막 방법 {SiCN FILM FORMATION METHOD}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판 상에 SiCN막을 형성하는 성막 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 처리용의 성막 방법 및 장치에 관한 것이다. 여기서, 반도체 처리란, 웨이퍼나 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 FPD(Flat Panel Display)용의 글래스 기판 등의 피처리 기판 상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써, 상기 피처리 기판 상에 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해 실시되는 다양한 처리를 의미한다.
반도체 집적 회로를 구성하는 반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 피처리 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼에, 성막, 에칭, 산화, 확산, 개질, 어닐링, 자연 산화막의 제거 등의 각종 처리가 실시된다. US2006/0286817 A1은, 세로형의(소위 배치식의) 열처리 장치에 있어서의 이러한 종류의 반도체 처리 방법을 개시한다. 이 방법으로는, 우선, 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 카세트로부터 세로형의 웨이퍼 보트 상에 이동 탑재되어, 다단으로 지지된다. 웨이퍼 카세트에는, 예를 들어 25매의 웨이퍼를 수용할 수 있는데, 웨이퍼 보트에는 30 내지 150매의 웨이퍼를 재치할 수 있다. 다음에 웨이퍼 보트가 처리 용기의 하방으로부터 그 내부로 로드되는 동시에, 처리 용기가 기밀하게 폐쇄된다. 다음에 처리 가스의 유량, 처리 압력, 처리 온도 등의 각종 처리 조건이 제어된 상태에서, 소정의 열처리가 행해진다.
반도체 집적 회로의 특성을 향상시키기 위해, 반도체 디바이스의 절연막의 특성을 향상시키는 것이 중요하다. 반도체 디바이스 내의 절연막으로서, SiO2, PSG(Phospho Silicate Glass), P(플라즈마 CVD로 형성됨)-SiO, P(플라즈마 CVD로 형성됨)-SiN, SOG(Spin On Glass), Si3N4(실리콘 질화막) 등이 사용된다. 특히 실리콘 질화막은, 절연 특성이 실리콘 산화막보다 비교적 양호한 것, 및 에칭 스토퍼막이나 층간 절연막으로서도 충분히 기능한다는 점에서 다용되는 경향이 있다.
반도체 웨이퍼의 표면에 상술한 바와 같은 실리콘 질화막을 형성하는 방법으로서, 실리콘 소스 가스로서 모노실란(SiH4), 디크롤실란(DCS : SiH2Cl2), 헥사클로로디실란(HCD : Si2Cl6), 비스타셜부틸아미노실란(BTBAS : SiH2(NH(C4H9))2 등의 실란계 가스를 이용하여, 열 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 성막하는 방법이 알려져 있다. 예를 들어, SiH2Cl2+NH3(US5,874,368 A 참조) 혹은 Si2Cl6+NH3 등의 가스의 조합으로 열 CVD에 의해 실리콘 질화막을 형성한다.
최근, 반도체 집적 회로의 한층 더한 고집적화 및 고미세화의 요구에 수반하여, 반도체 디바이스의 제조 공정에서의 열이력을 경감하여, 디바이스의 특성을 향상시키는 것이 기대되고 있다. 세로형의 처리 장치에 있어서도, 이러한 요구에 따른 반도체 처리 방법의 개량이 이루어지는 것이 기대되고 있다. 예를 들어, CVD로부터 파생된 성막 처리로서, 원료 가스 등을 간헐적으로 공급하면서, 원자 혹은 분자 레벨의 두께의 층을, 1층 혹은 수층씩 반복하여 성막하는 방법이 있다(예를 들어, 일본 특개평2-93071호, 일본 특개평6-45256호 공보, US6,165,916 A 참조). 이와 같은 성막 방법은 일반적으로는 ALD(Atomic Layer Deposition) 혹은 MLD(Molecular Layer Deposition)이라고 칭해지며, 이에 의해, 웨이퍼를 그 정도의 고온에 노출시키지 않아도 목적으로 하는 처리를 행하는 것이 가능하게 된다.
예를 들어, 실란계 가스인 디클로로실란(DCS)과 질화 가스인 NH3을 이용하여 실리콘 질화막(SiN)을 형성할 경우, 이하와 같은 처리가 행해진다. 즉, 처리 용기 내에, DCS와 NH3 가스가, 퍼지 기간을 사이에 두고 교대로 간헐적으로 공급된다. NH3 가스를 공급할 때 RF(고주파)가 인가됨으로써, 처리 용기 내에 플라즈마가 생성되고 질화 반응이 촉진된다. 여기에서, 우선, DCS가 처리 용기 내로 공급됨으로써, 웨이퍼 표면 상에 DCS가 분자 레벨에서 1층 혹은 복수층 흡착한다. 여분의 DCS는, 퍼지 기간 중에 배제된다. 다음에 NH3이 공급되어 플라즈마가 생성됨으로써, 저온에서의 질화에 의해 실리콘 질화막이 형성된다. 이러한 일련의 공정이 반복되어 행해져, 소정의 두께의 막이 완성된다.
그런데, 전술한 바와 같은 절연막을 형성한 후에, 이 위에 다른 박막을 형성할 경우, 상기 절연막의 표면이 유기물이나 파티클 등의 오염물이 부착될 가능성이 있다. 이 때문에, 필요에 따라, 이 오염물을 제거하는 목적으로, 클리닝 처리를 행한다. 이 경우, 반도체 웨이퍼를 희불산 등의 클리닝액에 침지시켜 절연막의 표면을 에칭한다. 이에 의해, 절연막의 표면을 매우 얇게 깎아내어, 오염물을 제거한다.
상기 절연막을, 예를 들어 760℃ 정도의 고온에서 CVD 성막한 경우, 절연막의 클리닝 시의 에칭 레이트는 꽤 작아진다. 이 때문에, 클리닝 시에 이 절연막이 과도하게 깎아내어지지 않고, 막 두께의 제어성이 좋은 상태에서 클리닝 처리를 행할 수 있다. 그러나, 하지층에 내열성이 낮은 박막이 형성되어 있는 경우에는, 고온의 열 CVD 처리는 채용할 수 없다.
이에 대하여 상기 절연막을, 예를 들어 400℃ 정도의 낮은 온도에서 ALD 성막 한 경우, 절연막의 클리닝 시의 에칭 레이트는 꽤 커진다. 이 때문에, 클리닝 시에 이 절연막이 과도하게 깎아내어지는 경우가 발생하여, 클리닝 처리 시의 막 두께의 제어성이 뒤떨어진다.
또한, 실리콘 질화막은 전술한 바와 같이 에칭 스토퍼막이나 층간 절연막으로서 사용하는 경우도 있다. 이 경우, 실리콘 질화막의 에칭 레이트를 충분히 작게 할 필요가 있지만, 종래의 성막 방법에서는, 이 요청에 충분히 응할 수는 없다.
본 발명은, 비교적 저온에서 성막해도 클리닝 시의 에칭 레이트를 비교적 작게 할 수 있어, 클리닝 시의 막 두께의 제어성을 향상시킬 수 있고, 또한 에칭 스토퍼막이나 층간 절연막으로서도 충분히 기능할 수 있는 SiCN막을 형성하기 위한 성막 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 US 2005/095770 A1 및 US 2007/167028 A1에 개시된 발명의 개량 발명이다.
본 발명의 제1 시점은, 실란계 가스를 포함하는 제1 처리 가스와 질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스와 탄화수소 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역 내에서, 이하의 사이클을 복수회 반복하여, 상기 사이클마다 형성되는 박막을 적층함으로써 소정의 두께를 갖는 SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 성막 방법이며, 여기에서 상기 사이클의 각각은, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 처리 가스의 공급을 행하는 제1 공정과, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 제2 공정과, 상기 처리 영역에 대한 상기 제3 처리 가스의 공급을 행하는 제3 공정과, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 처리 가스의 공급을 차단하는 제4 공정을 구비하고, 제1, 제2, 및 제3 처리 가스를 상기 처리 영역 밖에서 플라즈마화하지 않고 상기 처리 영역으로 공급하고, 또한 상기 제1, 제2, 제3, 및 제4 공정에 걸쳐, 상기 처리 영역을 상기 실란계 가스와 상기 질화 가스와 상기 탄화수소 가스가 서로 반응하는 제1 온도로 가열한다.
본 발명의 제2 시점은, SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 장치이며, 상기 피처리 기판을 수납하는 처리 영역을 갖는 처리 용기와, 상기 처리 영역 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지 부재와, 상기 처리 영역 내의 상기 피처리 기판을 가열하는 히터와, 상기 처리 영역 내를 배기하는 배기계와, 상기 처리 영역에 실란계 가스를 포함하는 제1 처리 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급계와, 상기 처리 영역에 질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급계와, 상기 처리 영역에 탄화수소 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 공급하는 제3 처리 가스 공급계와, 상기 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 처리 영역 내에서, 이하의 사이클을 복수회 반복하여, 상기 사이클마다 형성되는 박막을 적층함으로써 소정의 두께를 갖는 SiCN막을 상기 피처리 기판 상에 형성하는 방법을 실행하도록 미리 설정되고, 여기에서 상기 사이클의 각각은, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 처리 가스의 공급을 행하는 제1 공정과, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 제2 공정과, 상기 처리 영역에 대한 상기 제3 처리 가스의 공급을 행하는 제3 공정과, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 처리 가스의 공급을 차단하는 제4 공정을 구비하고, 제1, 제2, 및 제3 처리 가스를, 상기 처리 영역 밖에서 플라즈마화하지 않고 상기 처리 영역으로 공급하고, 또한 상기 제1, 제2, 제3, 및 제4 공정에 걸쳐, 상기 처리 영역을 상기 실란계 가스와 상기 질화 가스와 상기 탄화수소 가스가 서로 반응하는 제1 온도로 가열한다.
본 발명의 제3 시점은, 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체이며, 상기 프로그램 지령은, 프로세서에 의해 실행될 때, 실란계 가스를 포함하는 제1 처리 가스와 질화 가스를 포함하는 제2 처리 가스와 탄화수소 가스를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역을 갖는 성막 장치에 있어서, 상기 처리 영역 내에서 이하의 사이클을 복수회 반복하여, 상기 사이클마다 형성되는 박막을 적층함으로써 소정의 두께를 갖는 SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 방법을 실행시키고, 여기에서 상기 사이클의 각각은, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 처리 가스의 공급을 행하는 제1 공정과, 상기 처리 영역에 대한 상기 제2 처리 가스의 공급을 행하는 제2 공정과, 상기 처리 영역에 대한 상기 제3 처리 가스의 공급을 행하는 제3 공정과, 상기 처리 영역에 대한 상기 제1 처리 가스의 공급을 차단하는 제4 공정을 구비하고, 제1, 제2, 및 제3 처리 가스를, 상기 처리 영역 밖에서 플라즈마화하지 않고 상기 처리 영역으로 공급하고, 또한 상기 제1, 제2, 제3, 및 제4 공정에 걸쳐, 상기 처리 영역을 상기 실란계 가스와 상기 질화 가스와 상기 탄화수소 가스가 서로 반응하는 제1 온도로 가열한다.
본 발명의 추가의 목적 및 장점은 다음의 기재에서 설명되며, 일부는 그 기재로부터 명백해지거나 또는 본 발명의 실시에 의해 학습될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 여기에서 특별히 지적한 수단 및 이들의 조합에 의해 실현되고 얻어진다.
본 발명에 따르면, 처리 영역 내에서 이하의 사이클을 복수회 반복하여, SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 성막의 방법을 얻을 수 있다.
도1은 본 발명 실시 형태에 따른 세로형 성막 장치를 도시하는 단면도.
도2는 도1에 도시한 장치의 일부를 도시하는 횡단 평면도.
도3a, b, c는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에 있어서의 가스 공급의 타이밍차트.
도4는 실험에 의해 얻어진 SiCN막 내의 탄소 농도와 에칭 레이트와의 관계를 나타내는 그래프.
도5a, b, c는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에 있어서의 가스 공급의 타이밍차트.
도6a, b, c, d는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도7a, b, c, d는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도8a, b, c, d는, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도9a, b, c, d는, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도10a, b, c는 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도11a, b, c는 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도12a, b, c는 본 발명의 제9 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도13a, b, c는 본 발명의 제10 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도14는 성막 장치의 변형예의 각 가스 공급계의 일부를 도시하는 부분 구성도.
도15a, b, c는 본 발명의 제11 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도16a, b, c는 본 발명의 제12 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도17a, b, c, d는 본 발명의 제13 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도18a, b, c, d는 본 발명의 제14 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도19a, b, c, d는 본 발명의 제15 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도20a, b, c, d는 본 발명의 제16 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도21a, b, c는 본 발명의 제17 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도22a, b, c는 본 발명의 제18 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도23a, b, c는 본 발명의 제19 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
도24a, b, c는 본 발명의 제20 실시 형태에 따른 성막 방법 및 그 변형예에서의 가스 공급의 타이밍차트.
본 발명자들은, 본 발명의 개발의 과정에서, 반도체 처리에 있어서 실리콘 질화막의 성막 방법에 관한 종래 기술의 문제점에 대하여 연구하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 이하에 서술한 바와 같은 지견을 얻었다.
본 발명자들이 속하는 연구 그룹은 「Description of the Related Art」에 기재된 문제점을 감안하여, ALD 혹은 MLD형의 처리 가스의 공급과 플라즈마에 의한 처리 가스의 여기를 조합한 성막 방법을 개발하였다(US2006/205231 A1 등). 이 방법으로는, 플라즈마를 이용하여 NH3 등을 활성화시킴으로써 질화 처리를 촉진시켜서 생산성을 높게 유지하면서, SiCN막 내에 어느 정도의 탄소 성분을 도입하여 약액 내성도 어느 정도 향상시킨다. 이에 의해, 종래 기술과 비교하여, 층간 절연막 등으로서 우수하고, 게다가 에칭 레이트도 작은 SiCN막을 비교적 낮은 온도에서 성막하는 것이 가능하게 된다.
그러나, 그 후의 연구에 의하면, 플라즈마를 이용한 상기 성막 방법은, 생산성을 향상시키는 점에서는 우수하지만, 절연막 중에의 탄소의 도입량(첨가량)을 충분히 얻을 수 없어, 약액 내성의 향상이 크게 제한되는 것이 발견되었다. 최근, 반도체 디바이스의 선폭의 미세화나 박막화의 요청에 의해 절연막의 가공성에 대한 요구가 보다 엄격해지고 있기 때문에, 상기한 성막 방법에서는, 이 요구에 충분히 대응하는 것이 곤란하다고 생각된다.
이하에서, 이러한 지견에 기초하여 구성된 본 발명 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 붙이고, 중복 설명은 필요할 경우에만 행한다.
도1은 본 발명 실시 형태에 따른 세로형 성막 장치를 도시하는 단면도이다. 도2는 도1에 도시한 장치의 일부를 도시하는 횡단 평면도이다. 이 성막 장치(2)는, 실란계 가스인 디클로로실란(DCS) 가스를 포함하는 제1 처리 가스와, 질화 가스인 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제2 처리 가스와, 탄화수소 가스인 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급 가능한 처리 영역을 구비한다. 성막 장치(2)는, 이러한 처리 영역 내에서, 피처리 기판 상에 탄소를 함유하는 실리콘 질화막인 SiCN막을 형성하도록 구성된다.
성막 장치(2)는, 간격을 두고 겹쳐 쌓여진 복수의 반도체 웨이퍼(피처리 기판)를 수납하여 처리하는 처리 영역(5)을 내부에 규정하고, 하단이 개구되고 천장이 있는 원통체 형상의 처리 용기(4)를 갖는다. 처리 용기(4)의 전체는, 예를 들어 석영에 의해 형성된다. 처리 용기(4) 내의 천장에는, 석영제의 천장판(6)이 배치되고 밀봉된다. 처리 용기(4)의 하단 개구에는, 원통체 형상으로 성형된 매니폴드(8)가 O링 등의 시일 부재(10)를 통하여 연결된다. 또한, 매니폴드(8)를 별도로 설치하지 않고, 전체를 원통체 형상의 석영제의 처리 용기로 구성할 수도 있다.
매니폴드(8)는, 예를 들어 스테인리스 스틸로 이루어지고, 처리 용기(4)의 하단을 지지한다. 매니폴드(8)의 하단 개구를 통하여, 석영제의 웨이퍼 보트(12)가 승강되고, 이에 의해 처리 용기(4)에 대하여 웨이퍼 보트(12)가 로드/언로드된다. 웨이퍼 보트(12)에는, 피처리 기판으로서, 다수매의 반도체 웨이퍼(W)가 다단으로 재치된다. 예를 들어, 본 실시 형태의 경우에, 웨이퍼 보트(12)의 지주(12A)에는 50 내지 100매 정도이고, 직경이 300㎜인 웨이퍼(W)가 대략 동일한 피치로 다단으로 지지 가능하게 된다.
웨이퍼 보트(12)는, 석영제의 보온통(14)을 개재하여 테이블(16) 상에 재치된다. 테이블(16)은, 매니폴드(8)의 하단 개구를 개폐하는, 예를 들어 스테인리스 스틸제의 덮개(18)를 관통하는 회전축(20) 상에 지지된다.
회전축(20)의 관통부에는, 예를 들어 자성 유체 시일(22)이 개재되어 설치되어, 회전축(20)을 기밀하게 시일하면서 회전 가능하게 지지한다. 덮개(18)의 주변부와 매니폴드(8)의 하단부에는, 예를 들어 O링 등으로 이루어지는 시일 부재(24)가 개재되어 설치되어, 용기 내의 기밀성을 유지한다.
회전축(20)은, 예를 들어 보트 엘리베이터 등의 승강 기구(25)에 지지된 아암(26)의 선단에 설치된다. 승강 기구(25)에 의해, 웨이퍼 보트(12) 및 덮개(18) 등이 일체적으로 승강된다. 또한, 테이블(16)을 덮개(18)측에 고정하여 설치하고, 웨이퍼 보트(12)를 회전시키지 않고 웨이퍼(W)의 처리를 행하도록 하여도 된다.
매니폴드(8)의 측부에는, 처리 용기(4) 내의 처리 영역(5)에 소정의 처리 가스를 공급하기 위한 가스 공급부가 접속된다. 가스 공급부는, 제3 처리 가스 공급계(28), 제1 처리 가스 공급계(30), 제2 처리 가스 공급계(32), 및 퍼지 가스 공급계(36)를 포함한다. 제1 처리 가스 공급계(30)는, 실란계 가스로서 DCS(디클로로실란) 가스를 포함하는 제1 처리 가스를 공급한다. 제2 처리 가스 공급계(32)는, 질화 가스로서 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제2 처리 가스를 공급한다. 제3 처리 가스 공급계(28)는, 탄화수소 가스로서 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제3 처리 가스를 공급한다. 퍼지 가스 공급계(36)는, 퍼지 가스로서 불활성 가스, 예를 들어 N2 가스를 공급한다. 제1 내지 제3 처리 가스에는 필요에 따라 적당한 양의 캐리어 가스(예를 들어 N2 가스)가 혼합되지만, 이하에서는, 설명을 쉽게 하기 위해서, 캐리어 가스에 대해서는 언급하지 않는다.
구체적으로는, 제3, 제1, 및 제2 처리 가스 공급계(28, 30, 32)는, 매니폴드(8)의 측벽을 내측으로 관통하여 상방향으로 굴곡되어 연장되는 석영관으로 이루어지는 가스 분산 노즐(38, 40, 42)을 각각 갖는다(도1 참조). 각 가스 분산 노즐(38, 40, 42)에는, 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 또한 웨이퍼 보트(12) 상의 웨이퍼(W)의 전체에 걸치도록 복수의 가스 분사 구멍(38A, 40A, 42A)이 소정의 간격을 사이에 두고 형성된다. 가스 분사 구멍(38A, 40A, 42A)은, 웨이퍼 보트(12) 상의 복수의 웨이퍼(W)에 대하여 평행한 가스 흐름을 형성하도록, 수평 방향으로 대략 균일하게, 대응하는 처리 가스를 각각 공급한다. 한편, 퍼지 가스 공급계(36)는, 매니폴드(8)의 측벽을 관통하여 설치한 짧은 가스 노즐(46)을 갖는다.
노즐(38, 40, 42, 46)은, 가스 공급 라인(가스 통로)(48, 50, 52, 56)을 통하여, C2H4 가스, DCS 가스, NH3 가스, 및 N2 가스의 가스원(28S, 30S, 32S, 36S)에 각각 접속된다. 가스 공급 라인(48, 50, 52, 56) 상에는, 개폐 밸브(48A, 50A, 52A, 56A)와 매스 플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(48B, 50B, 52B, 56B)가 배치된다. 이에 의해, C2H4 가스, DCS 가스, NH3 가스, 및 N2 가스가 각각 유량 제어되면서 공급 가능해진다. 또한, 가스 공급 라인(가스 통로)(48, 50, 52)에는, N2 가스의 가스원(도시하지 않음)도 접속된다.
처리 용기(4)의 측벽의 일부에는, 그 높이 방향을 따라 노즐 수용 오목부(60)가 배치된다. 노즐 수용 오목부(60)는, 처리 용기(4)의 측벽을 상하 방향을 따라 소정의 폭으로 깎아냄으로써 형성한 상하로 가늘고 긴 개구(64)를 갖는다. 이 개구(64)는 처리 용기(4)의 외벽에 기밀하게 접합된 석영제의 커버(66)에 의해 덮힌다. 커버(66)는 처리 용기(4)의 외측으로 돌출되도록 단면 오목부 형상을 이루고, 또한 상하로 가늘고 긴 형상을 갖는다.
이 구성에 의해, 처리 용기(4)의 측벽으로부터 돌출되고 또한 일측이 처리 용기(4) 내에 접속된 노즐 수용 오목부(60)가 형성된다. 즉, 노즐 수용 오목부(60)의 내부 공간은, 개구(64)를 통하여 처리 용기(4) 내의 처리 영역(5)에 연통한다. 개구(64)는, 웨이퍼 보트(12)에 유지되는 모든 웨이퍼(W)를 높이 방향에 있어서 커버할 수 있게 상하 방향으로 충분히 길게 형성된다.
가스 분산 노즐(38, 40, 42)의 각각은, 웨이퍼 보트(12) 상의 최하 레벨의 웨이퍼(W)보다도 아래 위치이고, 처리 용기(4)의 반경 방향 외방으로 굴곡된다. 그 후 가스 분산 노즐(38, 40, 42)은, 노즐 수용 오목부(60) 내의 가장 안쪽[처리 용기(4)의 중심으로부터 가장 떨어진 부분]의 위치이고, 나란히 수직하게 기립한다. 가스 분산 노즐(38, 40, 42)의 가스 분사 구멍(38A, 40A, 42A)은 웨이퍼 보트(12) 상의 복수의 웨이퍼(W)의 각 사이에 배치되고, 웨이퍼(W)에 대하여 평행한 가스 흐름을 형성하도록, 수평 방향으로 대략 균일하게 가스를 공급한다. 가스 분산 노즐(38, 40, 42)의 가스 분사 구멍(38A, 40A, 42A)으로부터 분사된 제3, 제1, 및 제2 처리 가스는 내측을 향하여 분사되어, 개구(64)를 통하여 웨이퍼 보트(12) 상의 웨이퍼(W)로 공급된다. 가스 분산 노즐(38, 40, 42)로부터 N2 가스를 구비하는 불활성 가스가 각각 분사되는 경우에도, 마찬가지로 공급되어, 웨이퍼(W)에 대하여 평행한 가스 흐름이 형성된다.
한편, 노즐 수용 오목부(60)에 대향하는 처리 용기(4)의 반대측에는, 이 내부 분위기를 진공 배기하기 위해, 처리 용기(4)의 측벽을 깎아냄으로써 형성한 가늘고 긴 배기구(62)가 배치된다. 도1에 도시한 바와 같이 배기구(62)는, 웨이퍼 보트(12)에 유지되는 모든 웨이퍼(W)를 높이 방향에 있어서 커버할 수 있도록 상하 방향으로 충분히 길게 형성된다. 배기구(62)에는 이것을 덮도록 하여 석영으로 이루어지는 단면 역ㄷ자 형상으로 성형된 배기구 커버 부재(68)가 용접에 의해 설치된다. 배기 커버 부재(68)는, 처리 용기(4)의 측벽을 따라 상방으로 연장되고, 처리 용기(4)의 상방에 가스 출구(70)가 형성된다. 가스 출구(70)에는, 진공 펌프 등을 배치한 진공 배기계(73)가 접속된다. 진공 배기계(73)는, 가스 출구(70)에 연결된 배기 통로(77)를 갖고, 그 상류측부터 순서대로 밸브 유닛(개방도 조정용의 밸브)(78), 진공 펌프(79) 등이 배치된다.
처리 용기(4)를 포위하도록, 케이싱(71)이 배치된다. 케이싱(71)의 내면 상에는, 처리 용기(4) 내의 분위기 및 웨이퍼(W)를 가열하는 히터(72)가 배치된다. 히터(72)로서는, 오염이 없고 승강온 특성이 우수한 카본 와이어 등이 이용된다. 처리 용기(4) 내의 배기구(62)의 근방에는, 히터(72)를 제어하기 위한 열전쌍(도시하지 않음)이 배치된다.
이상과 같이 구성된 성막 장치(2)의 전체의 동작은, 예를 들어 컴퓨터 등으로 이루어지는 제어부(74)에 의해 제어된다. 이 동작을 행하는 컴퓨터의 프로그램은 플렉시블 디스크나 CD(Compact Disc)나 하드 디스크나 플래시 메모리 등의 기억 매체를 포함하는 기억부(76)에 기억된다. 구체적으로는, 이 제어부(74)로부터의 지령에 의해, 각 가스의 공급의 개시/정지, 가스 유량, 처리 온도, 처리 압력의 제어 등이 행해진다.
다음에 도1에 도시하는 장치를 이용하여 행해지는 성막 방법(소위 ALD 혹은 MLD 성막)에 관하여 설명한다. 이 성막 방법에서는, ALD 혹은 MLD에 의해 반도체 웨이퍼(W) 상에 SiCN(silicon carbo㎚ nitride)로 이루어지는 절연막을 형성한다. 이 때문에, 웨이퍼(W)를 수납하고 또한 히터(72)에 의해 가열된 처리 영역(5) 내에 실란계 가스인 디클로로실란(DCS) 가스를 포함하는 제1 처리 가스와, 질화 가스인 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제2 처리 가스와, 탄화수소 가스인 C2H4 가스(에틸렌 가스)를 포함하는 제3 처리 가스를 선택적으로 공급한다. 구체적으로는, 이하의 조작에 의해 성막 처리를 진행시킨다.
우선, 다수매, 예를 들어 50 내지 100매이고 300㎜ 사이즈인 웨이퍼(W)를 유지한 상온의 웨이퍼 보트(12)를, 소정의 온도로 설정된 처리 용기(4) 내로 로드하고, 처리 용기(4)를 밀폐한다. 다음에 처리 용기(8) 내를 탈기하여 소정의 처리 압력으로 유지하는 동시에, 웨이퍼 온도를 상승시켜 성막용의 처리 온도로 안정될 때까지 대기한다. 다음에 웨이퍼 보트(12)를 회전시키면서, 제1 내지 제3 처리 가스를, 각각 유량 제어하면서 가스 분산 노즐(40, 42, 38)로부터 간헐적으로 혹은 연속적으로 공급한다.
즉, DCS 가스를 포함하는 제1 처리 가스, NH3 가스를 포함하는 제2 처리 가스, C2H4 가스를 포함하는 제3 처리 가스는, 각각 가스 분산 노즐(40, 42, 38)의 가스 분사 구멍(40A, 42A, 38A)으로부터, 웨이퍼 보트(12) 상의 복수의 웨이퍼(W)에 대하여 평행한 가스 흐름을 형성하도록 공급된다. 그 동안에, DCS 가스, NH3 가스, 및 C2H4 가스의 분자 혹은, 그들의 분해에 의해 발생한 분해 생성물의 분자 혹은 원자가 웨이퍼 상에 흡착된다. 이들 가스의 분자 혹은 분해 성분은, 웨이퍼(W) 상에두고 히터(72)의 가열에 의해 서로 반응하여, 웨이퍼(W) 상에 SiCN막의 단위 박막이 형성된다. 이러한 단위 박막을 형성하는 사이클을 다수회 반복하여, 사이클마다 형성되는 단위 박막을 적층함으로써, 최종적인 두께의 SiCN막이 얻어진다.
예를 들어, 각 사이클에 있어서, 제1 및 제3 처리 가스가 제2 처리 가스에 선행하여 공급될 경우, 우선, 웨이퍼 표면에서 DCS와 C2H4가 반응하여 웨이퍼(W) 상에 흡착하는 얇은 SiC막이 형성된다. 다음에 제2 처리 가스가 공급되면, NH3이 웨이퍼(W) 상에 흡착하는 SiC막과 반응하여 SiCN막의 단위 박막이 형성된다. 또한, 예를 들어 각 사이클에서, 제1 및 제2 처리 가스가 제3 처리 가스에 선행하여 공급될 경우, 우선, 웨이퍼 표면에서 DCS와 NH3이 반응하여 웨이퍼(W) 상에 흡착하는 얇은 SiN막이 형성된다. 다음에 제3 처리 가스가 공급되면, C2H4이 웨이퍼(W) 상에 흡착하는 SiN막과 반응하여 SiCN막의 단위 박막이 형성된다.
이하에, 본 발명 실시 형태에 따른 가스 공급의 타이밍에 대하여 설명한다. 또한, 예를 들어, 도3a에 도시한 바와 같이 타이밍차트를 도시하는 모든 도면에서, 이해를 돕기 위해, 제1 처리 가스는 DCS로 표시되고, 제2 처리 가스는 NH3으로 표시되고, 제3 처리 가스는 C2H4로 표시된다. 또한, 이들 도면에서, 부호 80 및 82는, 제1 처리 가스의 공급을 행하는 공정과 차단하는 공정을 각각 나타낸다. 부호 84 및 86은 제2 처리 가스의 공급을 행하는 공정과 차단하는 공정을 각각 나타낸다. 부호 88 및 90은, 제3 처리 가스의 공급을 행하는 공정과 차단하는 공정을 각각 나타낸다.
<제1 실시 형태>
도3a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도3a에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서는, 제1 내지 제4 기간(T1 내지 T4)을 교대로 반복한다. 즉, 제1 내지 제4 기간(T1 내지 T4)으로 이루어지는 사이클을 다수회 반복하여, 사이클마다 형성되는 SiCN의 박막을 적층함으로써, 최종적인 두께의 SiCN막이 얻어진다.
구체적으로는, 제1 기간(T1)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 처리 영역에 대한 제2 처리 가스의 공급을 차단한다. 제2 기간(T2)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다. 제3 기간(T3)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스의 공급을 행하는 한편, 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다. 제4 기간(T4)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다.
본 실시 형태에 있어서, 제1 처리 가스 공급 공정(80)과 제2 처리 가스 공급 공정(84)과 제3 처리 가스 공급 공정(88)의 길이는 동일 또는 근사하도록 설정된다. 제1 및 제3 처리 가스 공급 공정(80, 88)은 동기(완전하게 오버랩)하여 행해지고, 제1 및 제3 처리 가스 차단 공정(82, 90)은 동기(완전하게 오버랩)하여 행해진다. 제2 처리 가스 공급 공정(84)은, 제1 및 제3 처리 가스 차단 공정(82, 90)의 대략 중앙에서 행해진다. 제1 및 제3 처리 가스 공급 공정(80, 88), 제2 처리 가스 차단 공정(86)의 대략 중앙에서 행해진다.
제2 및 제4 기간(T2, T4)은, 처리 용기(4) 내에 잔류하는 가스를 배제하는 퍼지 공정(P1, P2)으로서 사용된다. 여기에서 퍼지란, N2 가스 등의 불활성을 흘리면서 처리 용기(4) 내를 진공 배기하는 것, 혹은 모든 가스의 공급을 차단하여 처리 용기(4) 내를 진공 배기함으로써, 처리 용기(4) 내의 잔류 가스를 제거하는 것을 의미한다. 또한, 제2 및 제4 기간(T2, T4)의 전반은 진공 배기만을 행하고, 후반은 진공 배기와 불활성 공급을 더불어서 행하도록 해도 된다. 또한, 제1 및 제3기간(T1, T3)에 있어서, 제1 내지 제3 처리 가스를 공급할 때는, 처리 용기(4) 내의 진공 배기를 정지할 수 있다. 그러나, 제1 내지 제3 처리 가스의 공급을, 처리 용기(4) 내를 진공 배기하면서 행하는 경우에는, 제1 내지 제4 기간(T1 내지 T4) 모두에 걸쳐, 처리 용기(4) 내의 진공 배기를 계속시킬 수 있다.
예를 들어, 도3a에 있어서, 제1 기간(T1)은 약 4초, 제2 기간(T2)은 약 5초, 제3 기간(T3)은 약 6초, 제4 기간(T4)은 약 5초로 설정된다. 또한, 통상 제1 내지 제4 기간(T1 내지 T4)의 1사이클에 의하여 형성되는 막 두께는 0.048 내지 0.13㎚ 정도이다. 따라서, 목표 막 두께가, 예를 들어 70㎚이면, 이 사이클을 600 정도 반복하게 된다. 단, 이들의 시간이나 두께는 단순히 일례를 나타내는 것에 지나지 않으며, 이 수치에 한정되지 않는다.
전술된 바와 같이, 제1 및 제3 처리 가스를 처리 영역(5) 밖에서 플라즈마화하지 않고(즉, 래디컬화하지 않음) 함께 공급하는 기간(T1)과, 제2 처리 가스를 처리 영역(5) 밖에서 플라즈마화하지 않고(즉, 래디컬화하지 않음) 단독으로 공급하는 기간(T3)이, 처리 가스의 공급을 차단하는 기간(T2, T4)[퍼지 공정(P1, P2)]을 사이에 두고 교대로 실시된다. 이에 의해, 종래의 성막 온도, 예를 들어 760℃ 정도보다도 낮은 온도에서 성막했음에도 불구하고, 형성되는 SiCN막 내로 탄소 성분을 다량으로 도입하여, SiCN막의 표면의 클리닝 처리 시나 에칭 처리 시에 이용되는 희불산에 대한 에칭 레이트를 작게 할 수 있다. 그 결과, 클리닝 처리 시에 막이 과도하게 깎아내어지는 것을 방지하여, 이 막 두께의 제어성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 이 막이 에칭 스토퍼막이나 층간 절연막으로서의 기능도 충분히 다할 수 있게 된다.
또한, 전술한 바와 같이, 처리 가스를 공급하는 기간(T1, T3) 사이에서 처리 가스의 공급을 차단하는 기간(T2, T4)은, 퍼지 공정(P1, P2)으로서뿐만 아니라, 막을 개질하는 기간으로서 기능한다. 이 기간 직전에 성막된 SiCN막의 표면은, 이 기간 중에 개질되어 막질이 향상된다. 이에 의해, SiCN막의 에칭 레이트를 한층 억제할 수 있다. 이 개질 처리 시의 원자 레벨의 작용은 다음과 같이 생각된다. 즉, 탄소 원자를 함유하는 SiCN막의 성막 시에는, 이 박막의 최외측 표면에 DCS 가스 내의 퇴적 시에 이탈할 수 없었던 Cl 원자가 활성화 상태에서 결합한다. DCS 가스의 공급이 차단되는 기간(T2, T4)에서, C2H4 가스나 NH3 가스 내의 C 원자나 N 원자가 상기 박막 최외측 표면의 Cl 원자와 치환되어 막 내의 Cl 성분이 감소하여, 결과적으로 에칭 레이트가 저하된다. 특히, C2H4 가스를 이용한 경우에는, 막 내에 받아들이는 C 원자의 양이 증가하게 되므로 에칭 레이트를 한층 억제하는 것이 가능하게 된다.
상기 성막 처리의 처리 조건은 다음과 같다. DCS 가스의 유량은 500 내지5000sccm의 범위 내, 예를 들어 1000sccm(1slm)이다. NH3 가스의 유량은 100 내지10000sccm의 범위 내, 예를 들어 1000sccm이다. C2H4 가스의 유량은 100 내지5000sccm의 범위 내, 예를 들어 500sccm이다. C2H4 가스의 유량은 DCS 가스의 유량의 3배 이하이다. 그 이유는, 탄화수소 가스인 C2H4 가스의 유량이 과도하게 너무 많으면, 막질이 급격하게 저하된다는 문제점이 생기기 때문이다.
처리 온도는 통상적인 CVD 처리보다도 낮은 온도이며, 구체적으로는 300 내지 700℃의 범위 내, 바람직하게는 550 내지 650℃의 범위 내, 예를 들어 630℃이다. 처리 온도가 300℃보다도 낮으면, 반응이 생기지 않아 거의 막이 퇴적되지 않는다. 처리 온도가 700℃보다도 높으면, 막질이 뒤떨어지는 CVD에 의한 퇴적막이 형성되는 동시에, 이미 형성되어 있는 금속막 등에 열적 데미지를 부여한다.
처리 압력은 13Pa(0.1Torr) 내지 1330Pa(10Torr)의 범위 내, 바람직하게는40Pa(0.3Tort) 내지 266Pa(2Torr)의 범위 내이다. 예를 들어, 처리 압력은, 제1 기간(흡착 공정)(T1)에서는 1Torr, 제3 기간(질화 공정)(T3)에서는 10Torr이다. 처리 압력이 13Pa보다도 작은 경우에는, 성막 레이트가 실용 레벨 이하로 된다. 한편, 처리 압력이 1330Pa보다도 커지면, 반응 형태가 흡착 반응으로부터 기상 반응으로 이행되어 기상 반응이 주류가 된다. 그 결과, 막의 면간 및 면내 균일성이 저하될 뿐만아니라, 기상 반응에 기인하는 파티클이 급격하게 증대하므로 바람직하지 못하다.
도3a에 도시하는 타이밍차트는, 2개의 퍼지 공정(P1, P2)을 갖지만, 이들을 생략하여도 된다. 도3b는 제1 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도3a에서의 최초의 퍼지 공정(P1)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T4)에 의해 형성된다. 즉, 제1 및 제3 처리 가스 공급 공정(80, 88) 다음에 퍼지 공정을 행하지 않고 바로 제2 처리 가스 공급 공정(84)을 행하고, 다음에 퍼지 공정(P2)을 행한다.
도3c는 제1 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도3a에서의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이로 인해, 1사이클이 기간(T1, T3)에 의해 형성된다. 즉, 제1 및 제3 처리 가스 공급 공정(80, 88) 다음에 퍼지 공정을 행하지 않고 바로 제2 처리 가스 공급 공정(84)을 행하고 1사이클을 종료한다. 또한 여기에서는 도시하지 않았지만, 제1 실시 형태의 변형예3으로서 도3a에서 후의 퍼지 공정(P2)만을 생략하도록 하여도 된다. 이들 퍼지 공정을 생략한 성막 방법에 의하면, 그 만큼 처리 속도가 향상되어서 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 SiCN막의 성막 시에 막 내의 탄소 함유량을 조정하기 위해서는, 제3 처리 가스 공급 공정(88), 즉 C2H4의 흡착 시간이나 제2 처리 가스 공급 공정(84), 즉 질화 시간 등의 길이를 제어함으로써 행한다.
<SiCN막의 평가>
실시예로서, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법을 사용하여, 제2 및/또는 제3 처리 가스 공급 공정(84 및/또는 88)의 길이를 조정하여, 탄소 농도(함유량)가 상이한 SiCN막을 형성했다. 또한, 비교예 CE1로서, C2H4 가스없이 SiN막을 형성했다. 비교예 CE2로서, 플라즈마를 이용하여 SiCN막을 형성했다(US2007/167028 A1의 성막 방법). 이렇게 하여 형성한 막을, 희불산 DHF(200 : 1)을 이용하여 에칭을 행하였다.
도4는 실험에 의해 얻어진 SiCN막 내의 탄소 농도와 에칭 레이트와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도4로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 CE1(탄소를 포함하지 않은 SiN막)에서는, 에칭 레이트가 0.6㎚/min으로 꽤 컸다. 비교예 CE2(플라즈마를 이용하여 형성한 SiCN막)에서는, 탄소 농도가 많아봤자 겨우 3.5％ 정도이며, 에칭 레이트가 0.35㎚/min 정도로 꽤 컸다.
이에 대하여 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에서는, 조건 조정에 의해, SiCN막 내의 탄소 농도를 15.2％ 내지 28.5％까지 자유롭게 제어하고 또한 탄소의 함유량을 대폭 향상시킬 수 있었다. 도4는, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법을 이용하여 형성한 SiCN막의 대표예로서, 탄소 농도가 각각 15.2％인 제1 실시예 PE1, 26.2％인 제2 실시예 PE2, 28.5％인 제3 실시예 PE3의 데이터를 나타낸다. 제1, 제2, 제3 실시예 PE1, PE2, PE3의 에칭 레이트는, 0.22㎚/min 내지 0.1㎚/min 정도로, 비교예 CE1, CE2에 비하여 충분히 작은 것이었다.
<제2 실시 형태>
도5a는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도5a에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서는, 제1 처리 가스의 공급(DCS의 공급)은 도3a에 도시하는 제1 실시 형태와 동일한 타이밍에서 행하고, 제2 처리 가스의 공급(NH3의 공급)과 제3 처리 가스의 공급(C2H4의 공급)은, 도3a에 도시한 경우와 비교하여, 서로 교체한 타이밍에서 행한다.
구체적으로는, 제1 기간(T1)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제2 처리 가스의 공급을 행하는[제1 및 제2 처리 가스 공급 공정(80, 84)] 한편, 처리 영역(5)에 대한 제3 처리 가스의 공급을 차단한다. 제2 기간(T2)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다[퍼지 공정(P1)]. 제3 기간(T3)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제3 처리 가스의 공급을 행하는[제3 처리 가스 공급 공정(88)] 한편, 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제2 처리 가스의 공급을 차단한다. 제4 기간(T4)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다[퍼지 공정(P2)].
본 실시 형태의 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는데, 즉 비교적 저온에서 성막해도, 형성되는 SiCN막 내로 탄소 성분을 다량으로 도입할 수 있다. 그 결과, 당해 SiCN막의 에칭 레이트를 작게 하여, 클리닝 처리 시의 막 두께의 제어성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 당해 SiCN막이 에칭 스토퍼 막이나 층간 절연막 등의 특정한 용도의 절연막으로서의 기능도 충분히 다할 수 있게 된다.
도5a에 도시하는 타이밍차트는, 2개의 퍼지 공정(P1, P2)을 갖지만, 이들을 생략하여도 된다. 도5b는, 제2 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도5a에서의 최초의 퍼지 공정(P1)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T4)에 의해 형성된다. 즉, 제1 및 제2 처리 가스 공급 공정(80, 84) 다음에 퍼지 공정을 행하지 않고, 즉시 제3 처리 가스 공급 공정(88)을 행하고, 다음에 퍼지 공정(P2)을 행한다.
도5c는 제2 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도5a에서의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3)에 의해 형성된다. 즉, 제1 및 제2 처리 가스 공급 공정(80, 84) 다음에 퍼지 공정을 행하지 않고 바로 제3 처리 가스 공급 공정(88)을 행하고 1사이클을 종료한다. 또한 여기에서는 도시하지 않았지만, 제2 실시 형태의 변형예3으로서 도5a로부터 후의 퍼지 공정(P2)만을 생략하도록 하여도 된다. 이들 퍼지 공정을 생략한 성막 방법에 의하면, 그 만큼 처리 속도가 향상되어 생산성을 향상시킬 수 있다.
<제3 실시 형태>
도6a는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도6a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서는, 제1 내지 제6 기간(T1 내지 T6)을 교대로 반복한다. 즉, 제1 내지 제6 기간(T1 내지 T6)으로 이루어지는 사이클을 다수회 반복하여, 사이클마다 형성되는 SiCN의 박막을 적층함으로써, 최종적인 두께의 SiCN막이 얻어진다.
구체적으로는, 제1 기간(T1)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1 처리 가스의 공급을 행하는[제1 처리 가스 공급 공정(80)] 한편, 처리 영역(5)에 대한 제2 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다. 제2 기간(T2)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다[퍼지 공정(P1)]. 제3 기간(T3)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제3 처리 가스의 공급을 행하는[제3 처리 가스 공급 공정(88)] 한편, 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제2 처리 가스의 공급을 차단한다. 제4 기간(T4)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다[퍼지 공정(P2)]. 제5 기간(T5)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스의 공급을 행하는[제2 처리 가스 공급 공정(84)] 한편, 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다. 제6 기간(T6)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다[퍼지 공정(P3)].
예를 들어, 제1 내지 제4 기간(T1 내지 T4)의 길이는, 제1 실시 형태에서 서술한 바와 같이 설정할 수 있다. 또한, 제5 기간(T5)은 6초 정도, 제6 기간(T6)은 5초 정도로 설정할 수 있다. 이 실시 형태의 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는데, 즉 비교적 저온에서 성막해도, 형성되는 SiCN막 내로 탄소 성분을 다량으로 도입할 수 있다.
도6a에 도시하는 타이밍차트는, 3개의 퍼지 공정(P1, P2, P3)을 갖지만, 이들을 생략하여도 된다. 도6b는, 제3 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도6a에서의 제2번째의 퍼지 공정(P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T2, T3, T5, T6)에 의해 형성된다. 즉, 제3 처리 가스 공급 공정(88)을 행한 후에, 퍼지 공정을 행하지 않고 바로 제2 처리 가스 공급 공정(84)을 행한다.
도6c는 제3 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도6a에서 제1번째와 제2번째의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5, T6)에 의해 형성된다.
도6d에 도시하는 타이밍차트는 제3 실시 형태의 변형예3을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도6a에서 제1 내지 제3번째의 3개의 퍼지 공정(P1 내지 P3)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5)에 의해 형성된다.
<제4 실시 형태>
도7a는, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도7a에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제2 처리 가스의 공급(NH3의 공급)을, 제5 기간(T5)뿐만 아니라 제1 기간(T1)에서도 행하는 점을 제외하고, 도6a에 도시하는 제3 실시 형태와 동일하다. 즉, 여기에서는 1사이클 중에서 제2 처리 가스 공급 공정(84)을 2회(복수회) 행한다. 또한, 이 횟수를 더욱 증가시켜도 된다.
본 실시 형태의 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는데, 즉 비교적 저온에서 성막해도, 형성되는 SiCN막 내로 탄소 성분을 다량으로 도입할 수 있다.
도7a에 도시하는 타이밍차트는, 3개의 퍼지 공정(P1, P2, P3)을 갖지만, 이들을 생략하여도 된다. 도7b는, 제4 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도7a에서의 제2번째의 퍼지 공정(P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T2, T3, T5, T6)에 의해 형성된다. 즉, 제3 처리 가스 공급 공정(88)을 행한 후에, 퍼지 공정을 행하지 않고 바로 제2 처리 가스 공급 공정(84)을 행한다.
도7c는 제4 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도7a에서 제1번째와 제2번째의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5, T6)에 의해 형성된다.
도7d에 도시하는 타이밍차트는 제4 실시 형태의 변형예3을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도7a에서 제1 내지 제3번째의 3개의 퍼지 공정(P1 내지 P3)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5)에 의해 형성된다.
<제5 실시 형태>
도8a는, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도8a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제3 처리 가스의 공급(C2H4의 공급)을, 제3 기간(T3)뿐만 아니라 제1 기간(T1)에서도 행하는 점을 제외하고, 도6a에 도시하는 제3 실시 형태와 동일하다. 즉, 여기에서는 1사이클 중에서 제3 처리 가스 공급 공정(88)을 2회(복수회) 행한다. 또한, 이 횟수를 더욱 증가시켜도 된다.
본 실시 형태의 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는데, 즉 비교적 저온에서 성막해도, 형성되는 SiCN막 내로 탄소 성분을 다량으로 도입할 수 있다.
도8a에 도시하는 타이밍차트는, 3개의 퍼지 공정(P1, P2, P3)을 갖지만, 이들을 생략하여도 된다. 도8b는, 제5 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도8a에서의 제2번째의 퍼지 공정(P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T2, T3, T5, T6)에 의해 형성된다. 즉, 제3 처리 가스 공급 공정(88)을 행한 후에, 퍼지 공정을 행하지 않고 바로 제2 처리 가스 공급 공정(84)을 행한다.
도8c는 제5 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도8a에서 제1번째와 제2번째의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5, T6)에 의해 형성된다. 이 경우, 2개의 제3 처리 가스 공급 공정(88)이 연속된 상태로 되어, 제1 처리 가스 공급 공정(80)보다도 길어진다.
도8d에 도시하는 타이밍차트는 제5 실시 형태의 변형예3을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도8a에서 제1 내지 제3번째의 3개의 퍼지 공정(P1 내지 P3)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5)에 의해 형성된다.
<제6 실시 형태>
도9a는, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도9a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제2 처리 가스의 공급(NH3의 공급)을, 제5 기간(T5)뿐만 아니라 제1 기간(T1)에서도 행하는 점, 및 제3 처리 가스의 공급(C3H4의 공급)을, 제3 기간(T3)뿐만 아니라 제1 기간(T1)에서도 행하는 점을 제외하고, 도6a에 도시하는 제3 실시 형태와 동일하다. 즉, 여기에서는 1사이클 중에서 제2 처리 가스 공급 공정(84) 및 제3 처리 가스 공급 공정(88)의 각각을 2회(복수회) 행한다. 또한, 이 횟수를 더욱 증가시켜도 된다.
본 실시 형태의 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는데, 즉 비교적 저온에서 성막해도, 형성되는 SiCN막 내로 탄소 성분을 다량으로 도입할 수 있다.
도9a에 도시하는 타이밍차트는, 3개의 퍼지 공정(P1, P2, P3)을 갖지만, 이들을 생략하여도 된다. 도9b는, 제6 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도9a에서의 제2번째의 퍼지 공정(P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T2, T3, T5, T6)에 의해 형성된다. 즉, 제3 처리 가스 공급 공정(88)을 행한 후에, 퍼지 공정을 행하지 않고 바로 제2 처리 가스 공급 공정(84)을 행한다.
도9c는, 제6 실시 형태의 변형예2를 나타내는 타이밍차트이며, 여기에서는 도9a에서 제1번째와 제2번째의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5, T6)에 의해 형성된다.
도9d에 도시하는 타이밍차트는 제6 실시 형태의 변형예3을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도9a에서 제1 내지 제3번째의 3개의 퍼지 공정(P1 내지 P3)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5)에 의해 형성된다.
<제7 실시 형태>
도10a는 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도10a에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제2 처리 가스의 공급(NH3의 공급)을, 제3 기간(T3)뿐만 아니라 제1 기간(T1)에서도 행하는 점, 및 제3 처리 가스의 공급(C2H4의 공급)을, 제1 기간(T1)뿐만 아니라 제3 기간(T3)에서도 행하는 점을 제외하고, 도3a에 도시하는 제1 실시 형태와 동일하다. 즉, 여기에서는 1사이클 중에서 제2 처리 가스 공급 공정(84) 및 제3 처리 가스 공급 공정(88)의 각각을 2회(복수회) 행한다. 또한, 이 횟수를 더욱 증가시켜도 된다.
본 실시 형태의 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는데, 즉 비교적 저온에서 성막해도, 형성되는 SiCN막 내로 탄소 성분을 다량으로 도입할 수 있다.
도10a에 도시하는 타이밍차트는, 2개의 퍼지 공정(P1, P2)을 갖지만, 이들을 생략하여도 된다. 도10b는, 제7 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도10a에서의 최초의 퍼지 공정(P1)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T4)에 의해 형성된다. 즉, 제1, 제2, 및 제3 처리 가스 공급 공정(80, 84, 88)을 동시에 행한 후에, 퍼지 공정을 행하지 않고 바로 제2 및 제3 처리 가스 공급 공정(84, 88)을 동시에 행하고 있으며, 다음에 퍼지 공정(P2)을 행한다.
도10c는, 제7 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서 는 도10a에서의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3)에 의해 형성된다. 즉, 제1 처리 가스(DCS)는 공급과 차단을 교대로 반복하는 한편, 제2 처리 가스(NH3) 및 제3 처리 가스(C2H4)는 연속적으로 공급한다. 또한 여기에서는 도시하고 있지 않지만, 제7 실시 형태의 변형예3로서 도10a에서 후의 퍼지 공정(P2)만을 생략하도록 하여도 된다.
<제8 실시 형태>
도11a는, 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도11a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제2 처리 가스의 공급(NH3의 공급)을, 제1 기간(T1)뿐만 아니라 제3 기간(T3)에서도 행하는 점을 제외하고, 도5a에 도시하는 제2 실시 형태와 동일하다. 즉, 여기에서는 1사이클 중에서 제2 처리 가스 공급 공정(84)을 2회(복수회) 행한다. 또한, 이 횟수를 더욱 증가시켜도 된다.
본 실시 형태의 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는데, 즉 비교적 저온에서 성막해도, 형성되는 SiCN막 내로 탄소 성분을 다량으로 도입할 수 있다.
도11a에 도시하는 타이밍차트는, 2개의 퍼지 공정(P1, P2)을 갖지만, 이들을 생략하여도 된다. 도11b는, 제8 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도11a에서의 최초의 퍼지 공정(P1)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T4)에 의해 형성된다. 즉, 제1 및 제1 처리 가스 공급 공정(80, 84)을 동시에 행한 후에, 퍼지 공정을 행하지 않고 바로 제2 및 제3 처리 가스 공급 공정(84, 88)을 동시에 행하고 있으며, 다음에 퍼지 공정(P2)을 행한다.
도11c는, 제8 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도11a에서의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3)에 의해 형성된다. 즉, 제1 처리 가스(DCS) 및 제3 처리 가스(C2H4)는 공급과 차단을 교대로 반복하는 한편, 제2 처리 가스(NH3)는 연속적으로 공급한다. 또한 여기에서는 도시하고 있지 않지만, 제8 실시 형태의 변형예3으로서 도11a에서 후의 퍼지 공정(P2)만을 생략하도록 하여도 된다.
<제9 실시 형태>
도12a는, 본 발명의 제9 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도12a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제3 처리 가스의 공급(C2H4의 공급)을, 제1 기간(T1) 대신에 제3 기간(T3)에서 행하는 점을 제외하고, 도3a에 도시하는 제1 실시 형태와 동일하다.
본 실시 형태의 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는데, 즉 비교적 저온에서 성막해도, 형성되는 SiCN막 내로 탄소 성분을 다량으로 도입할 수 있다.
도12a에 도시하는 타이밍차트는, 2개의 퍼지 공정(P1, P2)을 갖지만, 이들을 생략하여도 된다. 도12b는, 제9 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도12a에서의 최초의 퍼지 공정(P1)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T4)에 의해 형성된다. 즉, 제1 처리 가스 공급 공정(80) 다음에 퍼지 공정을 행하지 않고 바로 제2 및 제3 처리 가스 공급 공정(84, 88)을 동시에 행하고, 다음에 퍼지 공정(P2)을 행한다.
도12c는, 제9 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도12a에서의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이로 인해, 1사이클이 기간(T1, T3)에 의해 형성된다. 즉, 제1 처리 가스 공급 공정(80) 다음에 퍼지 공정을 행하지 않고 바로 제2 및 제3 처리 가스 공급 공정(84, 88)을 동시에 행하고 1사이클을 종료한다. 또한 여기에서는 도시하지 않았지만, 제9 실시 형태의 변형예3으로서 도12a에서 후의 퍼지 공정(P2)만을 생략하도록 하여도 된다.
<제10 실시 형태>
도13a는, 본 발명의 제10 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도13a에 도시한 바와 같이 이 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제3 처리 가스의 공급(C2H4의 공급)을, 제1 기간(T1)뿐만 아니라 제3 기간(T3)에서도 행하는 점을 제외하고, 도3a에 도시하는 제1 실시 형태와 동일하다. 즉, 여기에서는 1사이클 중에서 제3 처리 가스 공급 공정(88)을 2회(복수회) 행한다. 또한, 이 횟수를 더욱 증가시켜도 된다.
본 실시 형태의 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는데, 즉 비교적 저온에서 성막해도, 형성되는 SiCN막 내로 탄소 성분을 다량으로 도입할 수 있다.
도13a에 도시하는 타이밍차트는, 2개의 퍼지 공정(P1, P2)을 갖지만, 이들을 생략해도 된다. 도13b는, 제10 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도13a에서의 최초의 퍼지 공정(P1)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T4)에 의해 형성된다. 즉, 제1 및 제3 처리 가스 공급 공정(80, 88)을 동시에 행한 후에, 퍼지 공정을 행하지 않고 바로 제2 및 제3 처리 가스 공급 공정(84, 88)을 동시에 행하고 있으며, 다음에 퍼지 공정(P2)을 행한다.
도13c는 제10 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도13a에서의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3)에 의해 형성된다. 즉, 제1 처리 가스(DCS) 및 제2 처리 가스(NH3)는 공급과 차단을 교대로 반복하는 한편, 제3 처리 가스(C2H4)는 연속적으로 공급한다. 또한 여기에서는 도시하지 않았지만, 제10 실시 형태의 변형예3으로서 도13a에서 후의 퍼지 공정(P2)만을 생략해도 된다.
<성막 장치의 변형예>
도14는, 성막 장치의 변형예의 각 가스 공급계의 일부를 도시하는 부분 구성도이다. 도14에 도시한 바와 같이 제3 처리 가스 공급계(28)의 가스 통로(48)에는 유량 제어기(48B), 개폐 밸브(48A)의 하류측에, 일정한 용량의 저류 탱크(48C) 및 제2 개폐 밸브(48D)가 각각 순차적으로 배치된다. 제1 처리 가스 공급계(30)의 가스 통로(50)에는, 유량 제어기(50B), 개폐 밸브(50A)의 하류측에, 일정한 용량의 저류 탱크(50C) 및 제2 개폐 밸브(50D)가 각각 순차적으로 배치된다. 각 저류 탱크(48C, 50C)의 용량은, 예를 들어 200 내지 5000밀리리터 정도이다.
이 구성에 의해, 처리 영역(5)에 대한 각 처리 가스의 공급을 차단하고 있는 동안에, 처리 가스를 다음에 처리 영역(5)으로 공급하는 양만큼 대응하는 저류 탱크(48C, 50C)에 각각 저류하고, 다음 공급 공정 시에 저류 탱크(48C, 50C) 내의 가스를 한꺼번에 처리 영역(5)으로 공급할 수 있다. 이에 의해, 처리 영역(5)에 대하여 다량의 처리 가스를 단시간에 공급하여 흡착 시간을 단축할 수 있다. 이 때, 처리 영역(5)에 대한 가스의 공급의 개시 및 정지의 절환은 제2 개폐 밸브(48D, 50D)의 개폐로 행하고, 저류 탱크(48C, 50C)로의 가스의 저류의 개시 및 정지의 절환은 상류측의 개폐 밸브(48A, 50A)의 개폐로 행한다. 제2 개폐 밸브(48D, 50D)의 개폐는, 제어부(74)(도1 참조)측으로부터 제어된다. 상류측에 설치한 개폐 밸브(48A, 50A)는, 항상 열림 상태로 해도 되고, 저류 탱크(48C, 50C)로의 가스의 저류 시에만 열림 상태로 해도 된다.
여기서는 저류 탱크(48C, 50C) 및 개폐 밸브(48D, 50D)를 제3 처리 가스 공급계(28)의 가스 통로(48)와 제1 처리 가스 공급계(30)의 가스 통로(50) 쌍방에 각각 설치했지만, 어느 한 쪽의 가스 통로에만 배치하여도 된다. 각 저류 탱크(48C, 50C)를 부가할지의 여부는, 각 처리 가스의 공급 태양에 따라 결정할 수 있다. 저류 탱크(48C, 50C)의 어느 한 쪽이 배치되지 않는 경우에는, 이하의 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서, 대응하는 처리 가스 저류 공정은 실행되지 않게 된다.
<제11 실시 형태>
도15a는, 본 발명의 제11 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도3a에 도시하는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 본 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서는, 제1 내지 제4 기간(T1 내지 T4)을 교대로 반복한다. 즉, 제1 내지 제4 기간(T1 내지 T4)으로 이루어지는 사이클을 다수회 반복하여, 사이클마다 형성되는 SiCN의 박막을 적층함으로써, 최종적인 두께의 SiCN막이 얻어진다.
구체적으로는, 제1 기간(T1)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제3 처리 가스(DCS, C2H4)의 공급을 행하는[제1 및 제3 처리 가스 공급 공정(80, 88)] 한편, 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스(NH3)의 공급을 차단한다. 제2 기간(T2)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다[퍼지 공정(P1)]. 제3 기간(T3)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스의 공급을 행하는[제2 처리 가스 공급 공정(84)] 한편, 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다. 제4 기간(T4)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다[퍼지 공정(P2)].
또한 처리 영역(5)에 대한 제1 처리 가스의 공급을 차단하는 제1 처리 가스 차단 공정(82) 중에, 제1 처리 가스를 저류 탱크(50C)로 저류하는 제1 처리 가스 저류 공정(94)을 행한다. 또한, 처리 영역(5)에 대한 제3 처리 가스의 공급을 차단하는 제3 처리 가스 차단 공정(90) 중에, 제3 처리 가스를 저류 탱크(48C)로 저류하는 제3 처리 가스 저류 공정(96)을 행한다.
도15a에 도시하는 타이밍차트에서는, 제1 및 제3 처리 가스 저류 공정(94, 96)을 제3 기간(T3)에서 행하고 있지만, 이들 공정(94, 96)은, 각각 제1 및 제3 처리 가스 차단 공정(82, 90) 중이면, 어디에서 행해도 된다. 즉, 제1 및 제3 처리 가스 저류 공정(94, 96)의 각각은, 제2 내지 제4 기간(T2 내지 T4)의 어디에 위치시켜도 되고, 그 길이도 특별히 한정되지 않는다. 또한, 1사이클째를 행할 때에는, 미리 저류 탱크(48C, 50C) 내로 각각의 가스를 저류해 두는 것이 바람직하다. 이들의 점은, 이하의 제12 실시 형태 내지 제20 실시 형태에서도 마찬가지이다.
이와 같이, 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 차단하고 있는 동안에, 각 가스를 다음에 처리 영역(5)으로 공급하는 양만큼 대응하는 저류 탱크(50C, 48C)에 각각 저류하고, 다음 공급 공정 시에 저류 탱크(50C, 48C) 내의 가스를 한꺼번에 처리 영역(5)으로 공급할 수 있다. 이에 의해, 처리 영역(5)에 대하여 다량의 처리 가스를 단시간에 공급하여 흡착 시간[기간(T1)의 길이]을 단축할 수 있으며, 따라서 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 및 제3 처리 가스를 처리 영역(5)으로 공급할 때에, 배기측의 압력 조정 밸브[도1의 밸브 유닛(78)]의 밸브 개방도를 작게 하여 처리 용기(4) 내의 가스량을 많게 하도록 하여도 된다.
도15b는, 제11 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도15a에서의 최초의 퍼지 공정(P1)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T4)에 의해 형성된다. 제1 및 제3 처리 가스 저류 공정(94, 96)은 제4 기간(T4)에서 행한다.
도15c는, 제11 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도15a에서의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3)에 의해 형성된다. 제1 및 제3 처리 가스 저류 공정(94, 96)은 제3 기간(T3)에서 행한다.
<제12 실시 형태>
도16a는, 본 발명의 제12 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도16a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법에서는, 제1 처리 가스의 공급(DCS의 공급)은 도15a에 도시하는 제11 실시 형태와 동일한 타이밍에서 행하고, 제2 처리 가스의 공급(NH3의 공급)과 제3 처리 가스의 공급(C2H4의 공급)은, 도15a에 도시한 경우와 비교하여, 서로 교체한 타이밍에서 행한다. 또한, 제1 처리 가스 저류 공정(94)은 행하지 않고, 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제2 기간(T2)에서 행한다.
도16b는, 제12 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도16a에서의 최초의 퍼지 공정(P1)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T4)에 의해 형성된다. 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제1 기간(T1)에서 행한다.
도16c는, 제12 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도16a에서의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3)에 의해 형성된다. 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제1 기간(T1)에서 행한다.
본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 제1 처리 가스 저류 공정(94)을 이용할 수 있다.
<제13 실시 형태>
도17a는, 본 발명의 제13 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도17a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법에서는, 도6a에 도시하는 제3 실시 형태와 마찬가지로, 제1 내지 제6 기간(T1 내지 T6)을 서로 반복한다. 즉, 제1 내지 제6 기간(T1 내지 T6)으로 이루어지는 사이클을 다수회 반복하여, 사이클마다 형성되는 SiCN의 박막을 적층함으로써, 최종적인 두께의 SiCN막이 얻어진다.
구체적으로는, 제1 기간(T1)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1 처리 가스의 공급을 행하는[제1 처리 가스 공급 공정(80)] 한편, 처리 영역(5)에 대한 제2 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다. 제2 기간(T2)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다[퍼지 공정(P1)]. 제3 기간(T3)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제3 처리 가스의 공급을 행하는[제3 처리 가스 공급 공정(88)] 한편, 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제2 처리 가스의 공급을 차단한다. 제4 기간(T4)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다[퍼지 공정(P2)]. 제5 기간(T5)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제2 처리 가스의 공급을 행하는[제2 처리 가스 공급 공정(84)] 한편, 처리 영역(5)에 대한 제1 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다. 제6 기간(T6)에서는, 처리 영역(5)에 대한 제1, 제2, 및 제3 처리 가스의 공급을 차단한다[퍼지 공정(P3)].
또한 처리 영역(5)에 대한 제1 처리 가스의 공급을 차단하는 제1 처리 가스 차단 공정(82) 중에, 제1 처리 가스를 저류 탱크(50C)에 저류하는 제1 처리 가스 저류 공정(94)을 행한다. 또한, 처리 영역(5)에 대한 제3 처리 가스의 공급을 차단하는 제3 처리 가스 차단 공정(90) 중에, 제3 처리 가스를 저류 탱크(48C)에 저류하는 제3 처리 가스 저류 공정(96)을 행한다. 도17a에 도시하는 타이밍차트에서는, 제1 및 제3 처리 가스 저류 공정(94, 96)을 제4 기간(T4)에서 행하고 있지만, 이들 공정(94, 96)은, 각각 제1 및 제3 처리 가스 차단 공정(82, 90) 중이면, 어디에서 실시해도 된다. 즉, 제1 및 제3 처리 가스 저류 공정(94, 96) 각각은, 제2 내지 제6 기간(T2 내지 T6)의 어디에 위치시켜도 되고, 그 길이도 특별히 한정되지 않는다.
도17b는, 제13 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도17a에서의 제2번째의 퍼지 공정(P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T2, T3, T5, T6)에 의해 형성된다. 제1 및 제3 처리 가스 저류 공정(94, 96)은 제5 기간(T5)에서 행한다.
도17c는 제13 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는도17a에서 제1번째와 제2번째의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5, T6)에 의해 형성된다. 제1, 및 제3 처리 가스 저류 공정(94, 96)은 제6 기간(T6)에서 행한다.
도17d에 도시하는 타이밍차트는 제13 실시 형태의 변형예3을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도17a에서 제1 내지 제3번째의 3개의 퍼지 공정(P1 내지 P3)가 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5)에 의해 형성된다. 제1 및 제3 처리 가스 저류 공정(94, 96)은 제5 기간(T5)에서 행한다.
본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
<제14 실시 형태>
도18a는 본 발명의 제14 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도18a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제2 처리 가스의 공급(NH3의 공급)을, 제5 기간(T5)뿐만 아니라 제1 기간(T1)에서도 행하는 점, 및 제1 처리 가스 저류 공정(94)은 행하지 않고, 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제2 기간(T2)에서 행하는 점을 제외하고, 도17a에 도시하는 제13 실시 형태와 동일하다.
도18b는, 제14 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도18a에서의 제2번째의 퍼지 공정(P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T2, T3, T5, T6)에 의해 형성된다. 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제2 기간(T2)에서 행한다.
도18c는, 제14 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도18a에서 제1번째와 제2번째의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5, T6)에 의해 형성된다. 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제1 기간(T1)에서 행한다.
도18d에 도시하는 타이밍차트는 제14 실시 형태의 변형예3을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도18a에서 제1 내지 제3번째의 3개의 퍼지 공정(P1 내지 P3)가 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5)에 의해 형성된다. 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제1 기간(T1)에서 행한다.
본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 제1 처리 가스 저류 공정(94)을 이용할 수 있다.
<제15 실시 형태>
도19a는, 본 발명의 제15 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도19a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제3 처리 가스의 공급(C2H4의 공급)을, 제3 기간(T3)뿐만 아니라 제1 기간(T1)에서도 행하는 점, 및 제1 처리 가스 저류 공정(94)은 제5 기간(T5)에서 행하고, 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제2 및 제5 기간(T2, T5)에서 행하는 점을 제외하고, 도17a에 도시하는 제13 실시 형태와 동일하다. 또한, 제2 기간(T2)에서는, 이 직후의 제3 처리 가스 공급 공정(88)에 대비하여 반드시 제3 처리 가스 저류 공정(96)을 행할 필요가 있다.
도19b는 제15 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도19a에서의 제2번째의 퍼지 공정(P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T2, T3, T5, T6)에 의해 형성된다. 제1 처리 가스 저류 공정(94)은 제5 기간(T5)에서 행하고, 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제2 및 제5 기간(T2, T5)에서 행한다.
도19c는 제15 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도19a에서 제1번째와 제2번째의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5, T6)에 의해 형성된다. 제1 및 제3 처리 가스 저류 공정(94, 96)은 제5 기간(T5)에서만 행한다.
도19d에 도시하는 타이밍차트는 제15 실시 형태의 변형예3을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도19a에서 제1 내지 제3번째의 3개의 퍼지 공정(P1 내지 P3)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5)에 의해 형성된다. 제1 및 제3 처리 가스 저류 공정(94, 96)은 제5 기간(T5)에서만 행한다.
본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
<제16 실시 형태>
도20a는 본 발명의 제16 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도20a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제2 처리 가스의 공급(NH3의 공급)을, 제5 기간(T5)뿐만 아니라 제1 기간(T1)에서도 행하는 점, 제3 처리 가스의 공급(C2H4의 공급)을, 제3 기간(T3)뿐만 아니라 제1 기간(T1)에서도 행하는 점, 및 제1 처리 가스 저류 공정(94)은 행하지 않고, 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제2 및 제5 기간(T2, T5)에서 행하는 점을 제외하고, 도17a에 도시하는 제13 실시 형태와 동일하다. 또한, 제2 기간(T2)에서는, 이 직후의 제3 처리 가스 공급 공정(88)에 대비하여 반드시 제3 처리 가스 저류 공정(96)을 행할 필요가 있다.
도20b는 제16 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도20a에서의 제2번째의 퍼지 공정(P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T2, T3, T5, T6)에 의해 형성된다. 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제2 및 제6 기간(T2, T6)에서 행한다.
도20c는 제16 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도20a에서 제1번째와 제2번째의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T5, T6)에 의해 형성된다. 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제5 및 제6 기간(T5, T6)에서 행한다.
도20d에 도시하는 타이밍차트는 제16 실시 형태의 변형예3을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도20a에서 제1 내지 제3번째의 3개의 퍼지 공정(P1 내지 P3)이 생략된다. 이로 인해, 1사이클이 기간(T1, T3, T5)에 의해 형성된다. 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제5 기간(T5)에서만 행한다.
본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 제1 처리 가스 저류 공정(94)을 이용할 수 있다.
<제17 실시 형태>
도21a는, 본 발명의 제17 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도21a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제2 처리 가스의 공급(NH3의 공급)을, 제3 기간(T3)뿐만 아니라 제1 기간(T1)에서도 행하는 점, 제3 처리 가스의 공급(C2H4의 공급)을, 제1 기간(T1)뿐만 아니라 제3 기간(T3)에서도 행하는 점, 및 제1 처리 가스 저류 공정(94)을 제4 기간(T4)에서 행하는 한편 제3 처리 가스 저류 공정(96)을 제2 및 제4 기간(T2, T4)에서 행하는 점을 제외하고, 도15a에 도시하는 제11 실시 형태와 동일하다. 또한, 제2 기간(T2)에서는, 이 직후의 제3 처리 가스 공급 공정(88)에 대비하여 반드시 제3 처리 가스 저류 공정(96)을 행할 필요가 있다.
도21b는 제17 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도21a에서의 최초의 퍼지 공정(P1)이 생략된다. 이로 인해, 1사이클이 기간(T1, T3, T4)에 의해 형성된다. 제1 및 제3 처리 가스 저류 공정(94, 96)은 제4 기간(T4)에서만 행한다.
도21c는 제17 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도21a에서의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3)에 의해 형성된다. 즉, 제1 처리 가스(DCS)는 공급과 차단을 교대로 반복하는 한편, 제2 처리 가스(NH3) 및 제3 처리 가스(C2H4)는 연속적으로 공급한다. 따라서, 제1 처리 가스 저류 공정(94)만을 제3 기간(T3)에서 행한다.
본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
<제18 실시 형태>
도22a는, 본 발명의 제18 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도22a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제2 처리 가스의 공급(NH3의 공급)을, 제1 기간(T1)뿐만 아니라 제3기간(T3)에서도 행하는 점을 제외하고, 도16a에 도시하는 제12 실시 형태와 동일하다. 제1 처리 가스 저류 공정(94)은 행하지 않고, 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제2 기간(T2)에서 행한다.
도22b는, 제18 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도22a에서의 최초의 퍼지 공정(P1)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T4)에 의해 형성된다. 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제1 기간(T1)에서 행한다.
도22c는, 제18 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도22a에서의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3)에 의해 형성된다. 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제1 기간(T1)에서 행한다.
본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 제1 처리 가스 저류 공정(94)을 이용할 수 있다.
<제19 실시 형태>
도23a는, 본 발명의 제19 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도23a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제3 처리 가스의 공급(C2H4의 공급)을, 제1 기간(T1) 대신에 제3 기간(T3)에서 행하는 점, 및 제1 처리 가스 저류 공정(94)은 행하지 않고, 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제2 기간(T2)에서 행하는 점을 제외하고, 도15a에 도시하는 제11 실시 형태와 동일하다.
도23b는, 제19 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도23a에서의 최초의 퍼지 공정(P1)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T4)에 의해 형성된다. 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제1 기간(T1)에서 행한다.
도23c는 제19 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도23a에서의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3)에 의해 형성된다. 제3 처리 가스 저류 공정(96)은 제1 기간(T1)에서 행한다.
본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 제1 처리 가스 저류 공정(94)을 이용할 수 있다.
<제20 실시 형태>
도24a는, 본 발명의 제20 실시 형태에 따른 성막 방법에서의 가스 공급의 타이밍차트이다. 도24a에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 제3 처리 가스의 공급(C2H4의 공급)을, 제1 기간(T1)뿐만 아니라 제3 기간(T3)에서도 행하는 점, 및 제1 처리 가스 저류 공정(94)을 제4 기간(T4)에서 행하는 한편 제3 처리 가스 저류 공정(96)을 제2 및 제4 기간(T2, T4)에서 행하는 점을 제외하고, 도15a에 도시하는 제11 실시 형태와 동일하다. 또한, 제2 기간(T2)에서는, 이 직후의 제3 처리 가스 공급 공정(88)에 대비하여 반드시 제3 처리 가스 저류 공정(96)을 행할 필요가 있다.
도24b는 제20 실시 형태의 변형예1을 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도24a에서의 최초의 퍼지 공정(P1)이 생략된다. 이 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3, T4)에 의해 형성된다. 제1 및 제3 처리 가스 저류 공정(94, 96)은 제4 기간(T4)에서만 행한다.
도24c는, 제20 실시 형태의 변형예2를 도시하는 타이밍차트이며, 여기에서는 도24a에서의 2개의 퍼지 공정(P1, P2)이 생략된다. 그 때문에, 1사이클이 기간(T1, T3)에 의해 형성된다. 즉, 제1 처리 가스(DCS) 및 제2 처리 가스(NH3)는 공급과 차단을 교대로 반복하는 한편, 제3 처리 가스(C2H4)는 연속적으로 공급한다. 따라서, 제1 처리 가스 저류 공정(94)만을 제3 기간(T3)에서 행한다.
본 실시 형태의 경우에도, 제11 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
<제1 내지 제20 실시 형태에 공통된 사항>
또한, 이상의 각 실시 형태에서는 SiCN막을 형성하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 B(붕소) 등의 불순물을 도입하도록 하여도 된다. 또한, 이상의 각 실시 형태에서는, 제1 처리 가스(DCS)를 최초로 공급하는 사이클로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 제2 처리 가스(NH3)나 제3 처리 가스(C2H4)를 최초로 공급하도록 하여도 된다.
도1 및 도2에 도시하는 장치에서는, 노즐(38, 40, 42)을 수용하기 위해 노즐 수용 오목부(60)가 처리 용기(4)의 측벽에 배치된다. 그러나, 처리 용기(4)의 내벽과 웨이퍼 주연부 사이에 노즐을 수용하는 충분한 스페이스가 있는 경우에는, 상기 노즐 수용 오목부(60)를 형성하지 않아도 된다.
도1 및 도2에 도시하는 장치는, 단관식의 성막 장치이지만, 내관과 외관을 동일 코어 형상으로 배치하여 이루어지는 이중관식의 성막 장치를 이용해도 된다. 처리 용기 내의 가스의 흐름은 가로 방향에 한정되지 않고, 예를 들어 세로형의 처리 용기의 상하의 일단측으로부터 가스를 도입하여 타단측으로부터 배출하도록 한 가스 흐름이 되는 처리 용기를 갖는 성막 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 도1 및 도2에 도시하는 장치는, 한번에 복수매의 웨이퍼를 처리할 수 있는 배치식의 성막 장치이지만, 웨이퍼를 1매씩 처리하는 매엽식의 성막 장치에 관해서도 본 발명을 적용할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 제1 처리 가스 내의 실란계 가스로서 DCS 가스가 예시된다. 이 점에 관한 것으로, 실란계 가스로서는, 디클로로실란(DCS), 헥사클로로디실란(HCD), 모노실란[SiH4], 디실란[Si2H6], 헥사메틸디실라잔(HMDS), 테트라클로로실란(TCS), 디시릴아민(DSA), 트리시릴아민(TSA), 비스타셜부틸아미노실란(BTBAS), 디이소프로필아미노실란(DIPAS)으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 가스를 이용할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 제2 처리 가스 중의 질화 가스로서는, NH3 가스가 예시된다. 이러한 점에 관한 것으로, 질화 가스로서는, 암모니아[NH3], 질소[N2], 일산화이질소[N2O], 일산화질소[NO]로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 가스를 이용할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 제3 처리 가스 내의 탄화수소 가스로서 에틸렌 가스가 예시된다. 이 점에 관한 것으로, 탄화수소 가스로서는, 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 가스를 이용할 수 있다.
피처리 기판으로서는, 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD 기판, 글래스 기판 등의 다른 기판이어도 된다.
당 분야의 당업자라면, 추가의 장점 및 변경을 이룰 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 광의의 점에서 상술한 설명 및 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 첨부한 특허청구범위와 그의 등가물에 의해 정의된 정신이나 범위를 일탈하지 않고 다양한 변경이 이루어질 수도 있다.
2 : 성막 장치
4 : 처리 용기
5 : 처리 영역
6 : 천장판
8 : 매니폴드
10 : 시일 부재
12 : 웨이퍼 보트

Claims (11)

  1. 실리콘 소스 가스와 질화 가스와 탄화수소 가스를 공급 가능한 처리 영역 내에서, 이하의 사이클을 복수회 반복하여, 상기 사이클마다 형성되는 박막을 적층함으로써 소정의 두께를 갖는 SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 방법이며, 여기에서 상기 사이클의 각각은,
    상기 실리콘 소스 가스 및 탄화수소 가스를 상기 처리 영역에 대하여 공급하는 한편, 상기 처리 영역에 대하여 상기 질화 가스를 공급하지 않는 제1 공급 공정과,
    상기 탄화수소 가스를 상기 처리 영역에 대하여 공급하는 한편, 상기 처리 영역에 대하여 상기 실리콘 소스 가스 및 상기 질화 가스를 공급하지 않는 제2 공급 공정과,
    상기 질화 가스를 상기 처리 영역에 대하여 공급하는 한편, 상기 처리 영역에 대하여 상기 실리콘 소스 가스 및 상기 탄화수소 가스를 공급하지 않는 제3 공급 공정을 구비하고,
    상기 사이클은, 상기 실리콘 소스 가스, 상기 탄화수소 가스 및 상기 질화 가스를, 상기 처리 영역 외에서 플라즈마화하지 않고 상기 처리 영역에 공급하고, 또한 상기 제1, 제2 및 제3 공급 공정에 걸쳐서, 상기 처리 영역을, 상기 실리콘 소스 가스, 상기 탄화수소 가스 및 상기 질화 가스가 분해해서 분해 생성물이 생성되어, 그들의 적어도 일부가 상기 피처리 기판 상에 흡착하는 동시에 서로 반응하는 제1 온도로 가열하는, SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사이클은, 상기 제3 공급 공정에 이어서, 상기 처리 영역에 대하여 상기 실리콘 소스 가스, 상기 탄화수소 가스, 및 상기 질화 가스를 공급하지 않고, 상기 처리 영역 내를 배기하는 최종 배기 공정을 더 구비하는, SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 사이클은, 상기 제1 및 제2 공급 공정 사이에서, 상기 처리 영역에 대하여 상기 실리콘 소스 가스, 상기 탄화수소 가스 및 상기 질화 가스를 공급하지 않고, 상기 처리 영역 내를 배기하는 제1 배기 공정을 더 구비하는, SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 사이클은, 상기 제2 및 제3 공급 공정 사이에서, 상기 처리 영역에 대하여 상기 실리콘 소스 가스, 상기 탄화수소 가스 및 상기 질화 가스를 공급하지 않고, 상기 처리 영역 내를 배기하는 중간 배기 공정을 더 구비하는, SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 사이클은, 상기 처리 영역에 대하여 상기 실리콘 소스 가스, 상기 탄화수소 가스 및 상기 질화 가스를 공급하지 않고, 상기 처리 영역 내를 배기하는 배기 공정을 구비하지 않는, SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 공급 공정과 상기 제2 공급 공정은 연속되는, SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제2 공급 공정과 상기 제3 공급 공정은 연속되는, SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 사이클의 각각은, 상기 제3 공급 공정 중에, 상기 실리콘 소스 가스와 상기 탄화수소 가스를, 유량 제어기와 상기 처리 영역 사이에 배치된 저류 탱크 내에 저류하는 공정을 구비하는, SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 방법.
  9. 제3항에 있어서, 상기 사이클의 각각은, 상기 제1 배기 공정 중에, 상기 탄화수소 가스를, 유량 제어기와 상기 처리 영역 사이에 배치된 저류 탱크 내에 저류하는 공정을 구비하는, SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 방법.
  10. SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 장치에 있어서,
    상기 피처리 기판을 수납하는 처리 영역을 갖는 처리 용기와,
    상기 처리 영역 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지 부재와,
    상기 처리 영역 내의 상기 피처리 기판을 가열하는 히터와,
    상기 처리 영역 내를 배기하는 배기계와,
    상기 처리 영역에 실리콘 소스 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급계와,
    상기 처리 영역에 질화 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급계와,
    상기 처리 영역에 탄화수소 가스를 공급하는 제3 처리 가스 공급계와,
    상기 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 처리 영역 내에서, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 사이클을 복수회 반복하여, 상기 사이클마다 형성되는 박막을 적층함으로써 소정의 두께를 갖는 SiCN막을 상기 피처리 기판 상에 형성하는 방법을 실행하도록 설정되는, SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 장치.
  11. 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령을 포함하는 컴퓨터에서 판독 가능한 매체에 있어서,
    상기 프로그램 지령은, 프로세서에 의해 실행될 때, 실리콘 소스 가스와 질화 가스와 탄화수소 가스를 공급 가능한 처리 영역을 갖는 성막 장치에 있어서, 상기 처리 영역 내에서, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 사이클을 복수회 반복하여, 상기 사이클마다 형성되는 박막을 적층함으로써 소정의 두께를 갖는 SiCN막을 피처리 기판 상에 형성하는 방법을 실행시키는, 컴퓨터에서 판독 가능한 매체.
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