KR101461310B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 - Google Patents

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사토시 시마모토
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

박막을 형성할 때에 있어서의 배기 배관 내로의 부생성물의 퇴적을 억제한다. 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 공정과, 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실 내에 잔류하는 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 처리실 내의 기판에 아민계 가스를 공급하는 공정과, 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 기판 위에 막을 형성하는 공정을 갖고, 처리실 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 배기 라인에 설치된 배기 밸브의 개방도를 다단계로 변화시킨다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 판독가능한 기록 매체{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, METHOD OF PROCESSING SUBSTRATE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM}
본 발명은, 기판 위에 박막을 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.
트랜지스터에 있어서의 게이트 전극의 사이드 월 스페이서(SWS)를 구성하는 절연막 등의 박막을 반도체 장치의 기판 위에 성막할 때는, 불순물의 확산을 방지하기 위하여, 저온에서 그 성막을 행할 필요가 있다. 또한, 그 절연막은, 기생 용량을 작게 하기 위하여 유전률이 낮은 막으로 할 필요가 있고, 나아가서는 사이드 월 스페이서 형성 후의 세정 공정에서 형상을 유지하기 위하여 불화 수소(HF) 내성이 높은 막으로 할 필요가 있다. 이러한 요구를 충족하는 양질의 절연막은, 그 막 내의 규소(Si) 원자나 산소(O) 원자나 탄소(C) 원자나 질소(N) 원자 등의 비율, 즉 막의 조성비를 제어함으로써 제공할 수 있다. 그리고, 막의 조성비를 제어하기 위하여 각종 처리 가스의 공급 조건을 적정하게 제어할 필요가 있다.
전술한 사이드 월 스페이서막 등의 박막의 성막에서는, 저온 영역에 있어서, 유전률을 더욱 저하시키거나, HF 내성을 향상시키거나 하기 위하여, 복수의 처리 가스를 이용한 성막이 행해져 왔다. 그러나, 예를 들면 배기 용량을 초과하는 가스가 한번에 배기된 경우 등에 있어서는, 배기 배관(배기 라인) 내에 가스의 체류가 일어나, 배기 배관 내에 부생성물이 퇴적되거나, 배기 배관에 설치된 진공 펌프의 배압이 상승하거나, 최종적으로 배기 배관이 폐색되거나 하는 경우가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은, 박막을 형성할 때에 있어서의 배기 배관 내로의 부생성물의 퇴적을 억제하는 것이 가능한 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 공정과, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 갖고, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브의 개방도를 다단계로 변화시키는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 공정과, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 갖고, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브의 개방도를 다단계로 변화시키는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 또한 다른 양태에 따르면, 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계와, 상기 처리실 내의 기판에 아민계 가스를 공급하는 아민계 가스 공급계와, 상기 처리실 내를 배기하는 배기 라인과, 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브와, 상기 처리실 내의 기판에 상기 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 상기 아민계 가스를 공급하는 처리와, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 처리를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 처리를 행하고, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 처리에서는, 상기 배기 밸브의 개방도를 다단계로 변화시키도록, 상기 원료 가스 공급계, 상기 아민계 가스 공급계, 상기 배기 라인 및 상기 배기 밸브를 제어하는 제어부를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 또한 다른 양태에 따르면, 기판 처리 장치의 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 수순과, 상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 수순과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 수순과, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 수순을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 수순을 컴퓨터에 실행시키고, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 수순에서는, 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브의 개방도를 다단계로 변화시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 박막을 형성할 때에 있어서의 배기 배관 내로의 부생성물의 퇴적을 억제하는 것이 가능한 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에서 적절히 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도로서, 처리로 부분을 종단면도로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 형태에서 적절히 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도로서, 처리로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 형태에서 적절히 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 성막 플로우를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태의 성막 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 성막 플로우를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태의 성막 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면.
도 8a는 본 발명의 실시예의 성막 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면
도 8b는 비교예의 성막 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면.
발명자 등은, 예의 연구의 결과, 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 공정과, 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실 내에 잔류하는 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 처리실 내의 기판에 아민계 가스를 공급하는 공정과, 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 기판 위에 막을 형성하는 처리를 행하면, 배기 라인에 설치된 진공 펌프의 배압이 상승해 버리는 경우가 있는 것을 발견하였다. 구체적으로는, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프보다도 하류측의 부분, 특히 배기 라인에 있어서의 진공 펌프보다도 하류측의 트랩 장치와 제해 장치와의 사이의 부분에, 상당한 양의 반응 부생성물의 부착이 확인되는 경우가 있고, 이 반응 부생성물이 진공 펌프의 배압을 상승시켜 버리는 원인이 되는 것이 판명되었다.
그리고 발명자 등은, 이 반응 부생성물은, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프보다도 하류측의 부분, 특히 트랩 장치와 제해 장치 사이의 부분에 잔류한 원료 가스가, 처리실 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정에 있어서, 단숨에 배기된 대량의 아민계 가스와 반응함으로써 생성되는 것을 구명하였다. 즉, 원료 가스를 공급하는 공정 후에, 처리실 내에 잔류하는 원료 가스를 배기하는 공정을 행하고 있지만, 배기 라인의 진공 펌프보다도 하류측의 부분에 원료 가스가 잔류해 버려, 아민계 가스를 공급하는 공정 후에 행하는 처리실 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정에 있어서, 대량의 아민계 가스가 단숨에 배기됨으로써, 잔류한 원료 가스와, 단숨에 배기된 대량의 아민계 가스가 반응함으로써 대량의 반응 부생성물이 생성되는 경우가 있는 것을 구명하였다. 또한, 아민계 가스의 단위 시간당 배기량이 많을수록, 잔류한 원료 가스와 아민계 가스의 반응 확률이 상승하고, 반응 부생성물의 부착량이 많아지는 경향이 있는 것도 구명하였다.
또한, 발명자 등은, 원료 가스로서, 특히 할로겐 원소를 포함하는 원료 가스 중에서도 특히 염소 원소를 포함하는 원료 가스를 이용하고, 또한 아민계 가스로서, 특히 아민을 이용하는 경우에, 이 현상이 현저하게 생기는 것도 구명하였다. 그리고, 아민계 가스의 단위 시간당 배기량이 많을수록, 잔류한 원료 가스와 아민계 가스의 반응 확률이 상승하여 반응 부생성물의 생성량이 증대하여, 배기 라인이 막히기 쉬워지는 것도 구명하였다. 또한, 반응 부생성물은, 염화 아민 등의 할로겐화 아민을 포함하는 것도 구명하였다. 또한, 아민계 가스 대신에, 아민계 가스보다도 증기압이 높은 NH3 가스나 O2 가스 등의 가스를 이용한 경우에는, 이 현상, 즉 진공 펌프의 배압이 상승해 버리는 현상이 생기지 않는 것도 확인하였다. 즉, 본 기술 과제는, 비교적 증기압이 낮은 물질(적어도 NH3 가스나 O2 가스 등의 가스보다도 증기압이 낮은 물질)인 아민계 가스를 이용하는 경우에 생기는, 이 경우 특유의 기술 과제인 것을 밝혀냈다.
<본 발명의 제1 실시 형태>
이하에 본 발명의 제1 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1은 본 실시 형태에서 적절히 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도로서, 처리로(202) 부분을 종단면도로 도시하고 있다. 도 2는 본 실시 형태에서 적절히 이용되는 종형 처리로의 개략 구성도로서, 처리로(202) 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하고 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 처리로(202)는 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 유지판으로서의 히터 베이스(도시 생략)에 의해 지지됨으로써 수직으로 설치되어 있다. 또한, 히터(207)는 후술하는 바와 같이 가스를 열에 의해 활성화시키는 활성화 기구로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원 형상으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관(203)이 배설되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들면 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성되어 있고, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 방향으로 다단으로 정렬한 상태에서 수용 가능하게 구성되어 있다.
처리실(201) 내에는, 제1 노즐(249a), 제2 노즐(249b), 제3 노즐(249c)이 반응관(203)의 하부를 관통하도록 설치되어 있다. 제1 노즐(249a), 제2 노즐(249b), 제3 노즐(249c)에는, 제1 가스 공급관(232a), 제2 가스 공급관(232b), 제3 가스 공급관(232c)이, 각각 접속되어 있다. 또한, 제3 가스 공급관(232c)에는, 제4 가스 공급관(232d)이 접속되어 있다. 이와 같이, 반응관(203)에는 3개의 노즐(249a, 249b, 249c)과, 4개의 가스 공급관(232a, 232b, 232c, 232d)이 설치되어 있고, 처리실(201) 내에 복수 종류, 여기에서는 4종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 반응관(203)의 하부에 배기관(231)이 설치되어 있다. 또한, 반응관(203)의 하방에, 반응관(203)을 지지하는 금속제의 매니홀드(도시하지 않음)를 설치하고, 각 노즐을, 이 금속제의 매니홀드의 측벽을 관통하게 설치하도록 하여도 된다. 이 경우, 배기관(231)을 반응관(203)의 하부가 아니라, 이 금속제의 매니홀드에 더 설치하도록 하여도 된다.
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(232e)이 접속되어 있다. 이 제1 불활성 가스 공급관(232e)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241e), 및 개폐 밸브인 밸브(243e)가 설치되어 있다. 또한, 제1 가스 공급관(232a)의 선단부에는, 전술한 제1 노즐(249a)이 접속되어 있다. 제1 노즐(249a)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에 있어서의 원호 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향하여 상승하도록 설치되어 있다. 즉, 제1 노즐(249a)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 제1 노즐(249a)은 L자형의 긴 노즐로서 구성되어 있고, 그 수평부는 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되어 있고, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향하여 상승하도록 설치되어 있다. 제1 노즐(249a)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250a)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250a)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지며, 게다가 동일한 개구 피치로 형성되어 있다. 주로, 제1 가스 공급관(232a), 매스 플로우 컨트롤러(241a), 밸브(243a), 제1 노즐(249a)에 의해 제1 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로 제1 불활성 가스 공급관(232e), 매스 플로우 컨트롤러(241e), 밸브(243e)에 의해 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다.
제2 가스 공급관(232b)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241b), 및 개폐 밸브인 밸브(243b)가 설치되어 있다. 또한, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)보다도 하류측에는, 제2 불활성 가스 공급관(232f)이 접속되어 있다. 이 제2 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, 제2 가스 공급관(232b)의 선단부에는, 전술한 제2 노즐(249b)이 접속되어 있다. 제2 노즐(249b)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에 있어서의 원호 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향하여 상승하도록 설치되어 있다. 즉, 제2 노즐(249b)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 제2 노즐(249b)은 L자형의 긴 노즐로서 구성되어 있고, 그 수평부는 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되어 있고, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향하여 상승하도록 설치되어 있다. 제2 노즐(249b)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250b)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250b)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250b)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지며, 게다가 동일한 개구 피치로 형성되어 있다. 주로, 제2 가스 공급관(232b), 매스 플로우 컨트롤러(241b), 밸브(243b), 제2 노즐(249b)에 의해 제2 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로 제2 불활성 가스 공급관(232f), 매스 플로우 컨트롤러(241f), 밸브(243f)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다.
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, 제4 가스 공급관(232d)이 접속되어 있다. 이 제4 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, 제3 가스 공급관(232c)에 있어서의 제4 가스 공급관(232d)과의 접속 개소보다도 하류측에는, 제3 불활성 가스 공급관(232g)이 접속되어 있다. 이 제3 불활성 가스 공급관(232g)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241g), 및 개폐 밸브인 밸브(243g)가 설치되어 있다. 또한, 제3 가스 공급관(232c)의 선단부에는, 전술한 제3 노즐(249c)이 접속되어 있다. 제3 노즐(249c)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에 있어서의 원호 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향하여 상승하도록 설치되어 있다. 즉, 제3 노즐(249c)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 제3 노즐(249c)은 L자형의 긴 노즐로서 구성되어 있고, 그 수평부는 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되어 있고, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향하여 상승하도록 설치되어 있다. 제3 노즐(249c)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250c)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250c)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250c)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지며, 게다가 동일한 개구 피치로 형성되어 있다. 주로, 제3 가스 공급관(232c), 매스 플로우 컨트롤러(241c), 밸브(243c), 제3 노즐(249c)에 의해 제3 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로 제4 가스 공급관(232d), 매스 플로우 컨트롤러(241d), 밸브(243d), 제3 노즐(249c)에 의해, 제4 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로 제3 불활성 가스 공급관(232g), 매스 플로우 컨트롤러(241g), 밸브(243g)에 의해, 제3 불활성 가스 공급계가 구성된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 가스 공급의 방법은, 반응관(203)의 내벽과, 적재된 복수매의 웨이퍼(200)의 단부로 정의되는 원호 형상의 세로 길이의 공간 내에 배치한 노즐(249a, 249b, 249c)을 경유하여 가스를 반송하고, 노즐(249a, 249b, 249c)에 각각 개구된 가스 공급 구멍(250a, 250b, 250c)으로부터 웨이퍼(200)의 근방에서 비로서 반응관(203) 내에 가스를 분출시키고 있고, 반응관(203) 내에 있어서의 가스의 주된 흐름을 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉 수평 방향으로 하고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 각 웨이퍼(200)에 균일하게 가스를 공급할 수 있어, 각 웨이퍼(200)에 형성되는 박막의 막 두께를 균일하게 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 반응 후의 잔류 가스는, 배기구, 즉 후술하는 배기관(231)의 방향을 향하여 흐르지만, 이 잔류 가스의 흐름의 방향은, 배기구의 위치에 따라 적절히 특정되며, 수직 방향으로 한정하는 것은 아니다.
제1 가스 공급관(232a)으로부터는, 소정 원소와 할로겐 원소를 포함하는 원료 가스로서, 예를 들면 적어도 실리콘(Si) 원소와 염소(Cl) 원소를 포함하는 원료 가스인 클로로실란계 원료 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(241a), 밸브(243a), 제1 노즐(249a)을 통하여 처리실(201) 내에 공급된다. 여기서, 클로로실란계 원료 가스란, 할로겐기로서의 클로로기를 갖는 실란계 원료 가스를 말한다. 클로로실란계 원료 가스로서는, 예를 들면 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭; HCDS) 가스를 이용할 수 있다. 또한, HCDS는 상온 상압 하에서 액체 상태이기 때문에, 액체 상태의 HCDS를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, HCDS 가스로서 공급하게 된다.
제2 가스 공급관(232b)으로부터는, 반응 가스(제1 반응 가스)로서, 탄소(C) 원소와 질소(N) 원소를 포함하는 가스인 아민계 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(241b), 밸브(243b), 제2 노즐(249b)을 통하여 처리실(201) 내에 공급된다. 아민계 가스는, 에틸아민, 메틸아민, 프로필아민, 이소프로필아민, 부틸아민, 이소부틸아민 등의 아민을 포함한다. 여기서, 아민이란, 암모니아(NH3)의 수소 원자를 알킬기 등의 탄화 수소기로 치환한 형태의 화합물의 총칭이다. 즉, 아민은, 알킬기 등의 탄화 수소기를 포함한다. 또한, 아민계 가스란, 전술한 아민을 기화한 가스 등의 아민기를 갖는 가스를 말하며, 아민기를 구성하는 탄소(C) 원소, 질소(N) 원소 및 수소(H) 원소의 3원소만으로 구성되는 가스를 말한다. 즉, 아민계 가스는, 실리콘 원소 비함유의 가스이며, 나아가서는 실리콘 원소 및 금속 원소 비함유의 가스이다. 아민계 가스로서는, 예를 들면 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭; TEA) 가스를 이용할 수 있다. 또한, TEA는 상온 상압 하에서 액체 상태이기 때문에, 액체 상태의 TEA를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, TEA 가스로서 공급하게 된다.
제3 가스 공급관(232c)으로부터는, 반응 가스(제2 반응 가스)로서, 예를 들면 산소(O) 원소를 함유하는 가스(산소 함유 가스)가, 매스 플로우 컨트롤러(241c), 밸브(243c), 제3 노즐(249c)을 통하여 처리실(201) 내에 공급된다. 산소 함유 가스로서는, 예를 들면 산소(O2) 가스를 이용할 수 있다.
제4 가스 공급관(232d)으로부터는, 반응 가스(제2 반응 가스)로서, 예를 들면 질소(N)를 함유하는 가스(질소 함유 가스)가, 매스 플로우 컨트롤러(241d), 밸브(243d), 제3 가스 공급관(232c), 제3 노즐(249c)을 통하여 처리실(201) 내에 공급된다. 질소 함유 가스로서는, 예를 들면 암모니아(NH3) 가스를 이용할 수 있다.
불활성 가스 공급관(232e, 232f, 232g)으로부터는, 예를 들면 질소(N2) 가스가, 각각 매스 플로우 컨트롤러(241e, 241f, 241g), 밸브(243e, 243f, 243g), 가스 공급관(232a, 232b, 232c), 노즐(249a, 249b, 249c)을 통하여 처리실(201) 내에 공급된다.
또한, 예를 들면 각 가스 공급관으로부터 전술한 바와 같은 가스를 각각 흘리는 경우, 제1 가스 공급계에 의해 원료 가스 공급계, 즉 클로로실란계 원료 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제2 가스 공급계에 의해 반응 가스 공급계(제1 반응 가스 공급계), 즉 아민계 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제3 가스 공급계에 의해 반응 가스 공급계(제2 반응 가스 공급계), 즉 산소 함유 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제4 가스 공급계에 의해 반응 가스 공급계(제2 반응 가스 공급계), 즉 질소 함유 가스 공급계가 구성된다.
반응관(203)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 횡단면시(도 1에서의 선 A-A를 따라 볼 때)에 있어서, 배기관(231)은, 반응관(203)의 제1 노즐(249a)의 가스 공급 구멍(250a), 제2 노즐(249b)의 가스 공급 구멍(250b) 및 제3 노즐(249c)의 가스 공급 구멍(250c)이 형성되는 측과 대향하는 측, 즉 웨이퍼(200)를 사이에 두고 가스 공급 구멍(250a, 250b, 250c)과는 반대측에 설치되어 있다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이 종단면시에 있어서, 배기관(231)은, 가스 공급 구멍(250a, 250b, 250c)이 형성되는 개소보다도 하방에 설치되어 있다. 이 구성에 의해, 가스 공급 구멍(250a, 250b, 250c)으로부터 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)의 근방에 공급된 가스는, 수평 방향, 즉 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향을 향하여 흐른 후, 하방을 향하여 흐르고, 배기관(231)으로부터 배기되게 된다. 처리실(201) 내에 있어서의 가스의 주된 흐름이 수평 방향으로 향하는 흐름으로 되는 것은 전술한 바와 같다.
배기관(231)에는, 상류측으로부터 순서대로, 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245), 압력 조정기(압력 조정부)로서 구성된 배기 밸브로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244), 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246), 배기 가스 중의 반응 부생성물이나 미반응의 원료 가스 등을 포착하는 트랩 장치(247), 배기 가스 중에 포함되는 부식성 성분이나 유독 성분 등을 제해하는 제해 장치(248)가 접속되어 있다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해, 배기계, 즉 배기 라인이 구성된다. 또한, 진공 펌프(246)를 배기계에 포함시켜서 생각하여도 된다. 더 나아가서는, 트랩 장치(247)나 제해 장치(248)를 배기계에 포함시켜서 생각하여도 된다.
또한, APC 밸브(244)는, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있고, 또한 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있는 밸브이다. 즉, 배기계는 진공 펌프(246)를 작동시키면서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)의 밸브의 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 「실제의 압력」을, 소정의 「설정 압력」에 근접시킬 수 있게 구성되어 있다. 예를 들면, 처리실(201) 내에 공급되는 가스의 유량에 변화가 없는 경우나, 처리실(201) 내로의 가스 공급을 정지하고 있는 경우 등에 있어서, 처리실(201) 내의 실제의 압력을 변경하기 위하여는, 처리실(201) 내의 설정 압력을 변경하고, APC 밸브(244)의 밸브의 개방도를 전술한 설정 압력에 따른 개방도로 변경한다. 그 결과, 배기 라인의 배기 능력이 변경되고, 처리실(201) 내의 실제의 압력이, 전술한 설정 압력에 점차로(곡선적으로) 근접해 가게 된다. 이와 같이, 처리실(201) 내의 「설정 압력」이란, 처리실(201) 내의 압력 제어를 행할 때의 「목표 압력」과 마찬가지로 생각할 수 있고, 그 값에, 처리실(201) 내의 「실제의 압력」이 추종하게 된다. 또한, 「처리실(201) 내의 설정 압력을 변경하는 것」이란, 실질적으로, 「배기 라인의 배기 능력을 변경하기 위하여 APC 밸브(244)의 개방도를 변경하는 것」과 마찬가지이며, 「APC 밸브(244)의 개방도를 변경하기 위한 명령」이라고 생각할 수 있다.
반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개체로서의 시일 캡(219)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)은 반응관(203)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 맞닿아지도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은 예를 들면 스테인레스 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는 반응관(203)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 후술하는 기판 유지구로서의 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은 시일 캡(219)을 관통하여 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 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, 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 보트(217)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 즉, 보트 엘리베이터(115)는, 보트(217) 즉 웨이퍼(200)를, 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 예를 들면 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지고, 복수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로, 또한 서로 중심을 가지런히 한 상태에서 정렬시켜서 다단으로 지지하도록 구성되어 있다. 또한 보트(217)의 하부에는, 예를 들면 석영이나 탄화실리콘 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열 부재(218)가 설치되어 있고, 히터(207)로부터의 열이 시일 캡(219)측으로 전달되기 어려워지도록 구성되어 있다. 또한, 단열 부재(218)는, 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지는 복수매의 단열판과, 이들을 수평 자세로 다단으로 지지하는 단열판 홀더에 의해 구성하여도 된다.
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 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 되도록 구성되어 있다. 온도 센서(263)는, 노즐(249a, 249b, 249c)과 마찬가지로 L자형으로 구성되어 있고, 반응관(203)의 내벽을 따라 설치되어 있다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에서 이용되는 기판 처리 장치의 콘트롤러의 개략 구성도이다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통하여, CPU(121a)와 데이터 교환 가능하게 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들면 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들면 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 또한, 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에 있어서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것으로, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히 프로그램이라 한다. 또한, 본 명세서에 있어서 프로그램이라고 하는 말을 이용한 경우에는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크 에리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 전술한 매스 플로우 컨트롤러(241a, 241b, 241c, 241d, 241e, 241f, 241g), 밸브(243a, 243b, 243c, 243d, 243e, 243f, 243g), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. 그리고, CPU(121a)는, 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, 매스 플로우 컨트롤러(241a, 241b, 241c, 241d, 241e, 241f, 241g)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a, 243b, 243c, 243d, 243e, 243f, 243g)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 APC 밸브(244)에 의한 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, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다.
또한, 컨트롤러(121)는, 전용 컴퓨터로서 구성되어 있는 경우에 한하지 않고, 범용 컴퓨터로서 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 전술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(예를 들면, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광 자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(123)를 준비하고, 이러한 외부 기억 장치(123)를 이용하여 범용 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해, 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(121)를 구성할 수 있다. 또한, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은, 외부 기억 장치(123)를 통하여 공급하는 경우에 한하지 않는다. 예를 들면, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여, 외부 기억 장치(123)를 거치지 않고 프로그램을 공급하도록 하여도 된다. 또한, 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라 한다. 또한, 본 명세서에 있어서 기록 매체라고 하는 말을 이용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로, 전술한 기판 처리 장치의 처리로(202)를 이용하여, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 웨이퍼(200) 위에 박막을 성막하는 예에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 원료 가스를 공급하는 공정과, 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 아민계 가스를 공급하는 공정과, 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 웨이퍼(200) 위에 박막을 형성한다.
구체적으로는, 처리실(201) 내의 가열된 웨이퍼(200)에 원료 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 위에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정과, 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 처리실(201) 내의 가열된 웨이퍼(200)에 아민계 가스를 공급함으로써, 소정 원소 함유층을 개질하여, 소정 원소, 질소 및 탄소를 포함하는 제1 층을 형성하는 공정과, 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 처리실(201) 내의 가열된 웨이퍼(200)에 원료 가스 및 아민계 가스와는 다른 반응 가스를 공급함으로써, 제1 층을 개질하여, 제2 층을 형성하는 공정과, 반응 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 반응 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에, 소정 원소를 포함하는 소정 조성 및 소정 막 두께의 박막을 형성한다.
또한, 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 배기 라인에 설치된 APC 밸브(244)의 개방도를 다단계로 변화시킨다. 구체적으로는, 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정은, APC 밸브(244)의 개방도를 제1 개방도로 하여 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정과, APC 밸브(244)의 개방도를 제1 개방도보다도 큰 제2 개방도로 하여 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정을 갖는다.
바꿔 말하면, 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 배기 라인에 의한 배기 능력을 다단계로 변화시킨다. 구체적으로는, 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정은, 배기 라인에 의한 배기 능력을 제1 배기 능력으로 하여 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정과, 배기 라인에 의한 배기 능력을 제1 배기 능력보다도 큰 제2 배기 능력으로 하여 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정을 갖는다.
또한 바꿔 말하면, 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 처리실(201) 내의 설정 압력을 다단계로 변화시킨다. 구체적으로는, 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정은, 처리실(201) 내의 설정 압력을 제1 설정 압력으로 하여 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정과, 처리실(201) 내의 설정 압력을 제1 설정 압력보다도 작은 제2 설정 압력으로 하여 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정을 갖는다.
또한, 종래의 CVD(Chemical Vapor Deposition)법이나 ALD(Atomic Layer Deposition)법에서는, 예를 들면 CVD법의 경우, 형성하는 막을 구성하는 복수의 원소를 포함하는 복수 종류의 가스를 동시에 공급하고, 또한 ALD법의 경우, 형성하는 막을 구성하는 복수의 원소를 포함하는 복수 종류의 가스를 교대로 공급한다. 그리고, 가스 공급 시의 가스 공급 유량, 가스 공급 시간, 처리 온도 등의 공급 조건을 제어함으로써 SiO2막이나 Si3N4막을 형성한다. 그들 기술에서는, 예를 들면 SiO2막을 형성하는 경우, 막의 조성비가 화학양론 조성인 O/Si≒2로 되도록, 또한 예를 들면 Si3N4막을 형성하는 경우, 막의 조성비가 화학양론 조성인 N/Si≒1.33으로 되도록 하는 것을 목적으로 하여, 공급 조건을 제어한다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 형성하는 막의 조성비가 화학양론 조성, 또는 화학양론 조성과는 다른 소정의 조성비로 되도록 하는 것을 목적으로 하여, 공급 조건을 제어한다. 예를 들면, 형성하는 막을 구성하는 복수의 원소 중 적어도 하나의 원소가 다른 원소보다도 화학양론 조성에 대하여 과잉으로 되도록 하는 것을 목적으로 하여, 공급 조건을 제어한다. 이하, 형성하는 막을 구성하는 복수의 원소의 비율, 즉 막의 조성비를 제어하면서 성막을 행하는 예에 대하여 설명한다.
이하, 본 실시 형태의 성막 시퀀스를, 도 4, 도 5를 이용하여 구체적으로 설명한다. 도 4는, 본 실시 형태에 있어서의 성막 플로우를 도시하는 도면이다. 도 5는, 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다. 또한, 여기서는, 처리실(201) 내의 가열된 웨이퍼(200)에 원료 가스로서 클로로실란계 원료 가스인 HCDS 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 위에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, HCDS 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 HCDS 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 처리실(201) 내의 가열된 웨이퍼(200)에 아민계 가스인 TEA 가스를 공급함으로써, 실리콘 함유층을 개질하여, 실리콘, 질소 및 탄소를 포함하는 제1 층을 형성하는 공정과, TEA 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 처리실(201) 내의 가열된 웨이퍼(200)에 원료 가스 및 아민계 가스와는 다른 반응 가스로서 산소 함유 가스인 O2 가스를 공급함으로써, 제1 층을 개질하여, 제2 층으로서 실리콘산 탄질화층(SiOCN층) 또는 실리콘산 탄화층(SiOC층)을 형성하는 공정과, O2 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 O2 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수(n회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에, 소정 조성 및 소정 막 두께의 실리콘계 절연막인 실리콘산 탄질화막(SiOCN막) 또는 실리콘산 탄화막(SiOC막)을 형성하는 예에 대하여 설명한다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내로 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은 O링(220)을 통하여 반응관(203)의 하단을 시일한 상태로 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이 때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)에 의해 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 진공 펌프(246)는, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안에는 상시 작동시킨 상태를 유지한다. 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도로 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이 때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태가 피드백 제어된다(온도 조정). 또한, 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속하여 행해진다. 계속하여, 회전 기구(267)에 의해 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 또한, 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속하여 행해진다.
〔실리콘산 탄질화막 또는 실리콘산 탄화막 형성 공정〕
그 후, 다음 3개의 스텝, 즉 스텝 1∼3을 순차적으로 실행한다.
[스텝 1]
(HCDS 가스 공급)
제1 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)를 열어, 제1 가스 공급관(232a) 내에 HCDS 가스를 흘린다. 제1 가스 공급관(232a) 내를 흐른 HCDS 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241a)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 HCDS 가스는, 제1 노즐(249a)의 가스 공급 구멍(250a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 HCDS 가스가 공급되게 된다. 이때 동시에 밸브(243e)를 열어, 제1 불활성 가스 공급관(232e) 내에 불활성 가스로서의 N2 가스를 흘린다. 제1 불활성 가스 공급관(232e) 내를 흐른 N2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241e)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 N2 가스는, HCDS 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 이때, 제2 노즐(249b), 제3 노즐(249c) 내로의 HCDS 가스의 침입을 방지하기 위하여, 밸브(243f, 243g)를 열어, 제2 불활성 가스 공급관(232f), 제3 불활성 가스 공급관(232g) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 제2 가스 공급관(232b), 제3 가스 공급관(232c), 제2 노즐(249b), 제3 노즐(249c)을 통하여 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때 APC 밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들면 1∼13300㎩, 바람직하게는 20∼1330㎩의 범위 내의 압력으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241a)로 제어하는 HCDS 가스의 공급 유량은, 예를 들면 1∼1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241e, 241f, 241g)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들면 100∼10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. HCDS 가스를 웨이퍼(200)에 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들면 1∼120초, 바람직하게는 1∼60초의 범위 내의 시간으로 한다. 이때 히터(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들면 250∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 온도로 되도록 설정된다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도가 250℃ 미만으로 되면 웨이퍼(200) 위에 HCDS가 화학 흡착되기 어려워져, 실용적인 성막 속도가 얻어지지 않게 되는 경우가 있다. 웨이퍼(200)의 온도를 250℃ 이상으로 함으로써, 이것을 해소하는 것이 가능하게 된다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도를 350℃ 이상으로 함으로써, 웨이퍼(200) 위에 HCDS를 보다 충분히 흡착시키는 것이 가능하게 되어, 보다 충분한 성막 속도가 얻어지게 된다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도가 700℃를 초과하면 CVD 반응이 강해짐으로써(기상 반응이 지배적이 됨으로써), 막 두께 균일성이 악화하기 쉬워져, 그 제어가 곤란해져 버린다. 웨이퍼(200)의 온도를 700℃ 이하로 함으로써, 막 두께 균일성의 악화를 억제할 수 있어, 그 제어가 가능하게 된다. 특히 웨이퍼(200)의 온도를 650℃ 이하로 함으로써, 표면 반응이 지배적으로 되어, 막 두께 균일성을 확보하기 쉬워져, 그 제어가 용이해진다. 따라서, 웨이퍼(200)의 온도는 250∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 온도로 하는 것이 좋다.
HCDS 가스의 공급에 의해, 웨이퍼(200)(표면의 기초막) 위에, 예를 들면 1원자층 미만으로부터 수원자층 정도의 두께의 실리콘 함유층이 형성된다. 실리콘 함유층은 HCDS 가스의 흡착층이어도 되고, 실리콘층(Si층)이어도 되고, 그 양쪽을 포함하고 있어도 된다. 단, 실리콘 함유층은 실리콘(Si) 및 염소(Cl)를 포함하는 층인 것이 바람직하다. 여기서 실리콘층이란, 실리콘(Si)에 의해 구성되는 연속적인 층 외에, 불연속인 층이나, 이들이 겹쳐져서 생기는 실리콘 박막도 포함하는 총칭이다. 또한, Si에 의해 구성되는 연속적인 층을 실리콘 박막이라고 하는 경우도 있다. 또한, 실리콘층을 구성하는 Si는, Cl과의 결합이 완전히 끊겨 있지 않는 것도 포함한다. 또한, HCDS 가스의 흡착층은, HCDS 가스의 가스 분자의 연속적인 화학 흡착층 외에, 불연속인 화학 흡착층도 포함한다. 즉, HCDS 가스의 흡착층은, HCDS 분자로 구성되는 1 분자층 또는 1 분자층 미만의 두께의 화학 흡착층을 포함한다. 또한, HCDS 가스의 흡착층을 구성하는 HCDS(Si2Cl6) 분자는, Si와 Cl과의 결합이 일부 끊어진 것(SixCly 분자)도 포함한다. 즉, HCDS의 흡착층은, Si2Cl6 분자 및/ 또는 SixCly 분자의 연속적인 화학 흡착층이나 불연속인 화학 흡착층을 포함한다. 또한, 1원자층 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 원자층을 의미하고 있고, 1원자층의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 원자층을 의미하고 있다. 또한, 1분자층 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 분자층을 의미하고 있고, 1분자층의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 분자층을 의미하고 있다. HCDS 가스가 자기 분석(열분해)하는 조건 하, 즉 HCDS의 열분해 반응이 생기는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 위에 Si가 퇴적됨으로써 실리콘층이 형성된다. HCDS 가스가 자기 분석(열분해)하지 않는 조건 하, 즉 HCDS의 열분해 반응이 생기지 않는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 위에 HCDS 가스가 흡착함으로써 HCDS 가스의 흡착층이 형성된다. 또한, 웨이퍼(200) 위에 HCDS 가스의 흡착층을 형성하는 것보다도, 웨이퍼(200) 위에 실리콘층을 형성하는 쪽이, 성막율을 높게 할 수 있어, 바람직하다. 웨이퍼(200) 위에 형성되는 실리콘 함유층의 두께가 수원자층을 초과하면, 후술하는 스텝 2 및 스텝 3에서의 개질의 작용이 실리콘 함유층의 전체에 닿지 않게 된다. 또한, 웨이퍼(200) 위에 형성 가능한 실리콘 함유층의 두께의 최소값은 1원자층 미만이다. 따라서, 실리콘 함유층의 두께는 1원자층 미만으로부터 수원자층 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 실리콘 함유층의 두께를 1원자층 이하, 즉 1원자층 또는 1원자층 미만으로 함으로써, 후술하는 스텝 2 및 스텝 3에서의 개질 반응의 작용을 상대적으로 높일 수 있어, 스텝 2 및 스텝 3의 개질 반응에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 스텝 1의 실리콘 함유층 형성에 요하는 시간을 단축할 수도 있다. 결과적으로, 1사이클당 처리 시간을 단축할 수 있어, 토탈에서의 처리 시간을 단축하는 것도 가능하게 된다. 즉, 성막율을 높게 하는 것도 가능하게 된다. 또한, 실리콘 함유층의 두께를 1원자층 이하로 함으로써, 막 두께 균일성의 제어성을 높이는 것도 가능하게 된다.
(잔류 가스 제거)
실리콘 함유층이 형성된 후, 제1 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)를 닫아, HCDS 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 연 채로 하여, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 실리콘 함유층 형성에 기여한 후의 HCDS 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 또한, 이때, 밸브(243e, 243f, 243g)는 연 채로 하여, 불활성 가스로서의 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 실리콘 함유층 형성에 기여한 후의 HCDS 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다. 또한, 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전하게 배제하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전하게 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행해지는 스텝 2에 있어서 악영향이 생기지 않는다. 이때 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예를 들면 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 스텝 2에 있어서 악영향이 생기지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전하게 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다.
클로로실란계 원료 가스로서는, 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭; HCDS) 가스 외에, 테트라클로로실란 즉 실리콘테트라클로라이드(SiCl4, 약칭; STC) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭; TCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭; DCS) 가스, 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭; MCS) 가스 등의 무기 원료를 이용하여도 된다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희 가스를 이용하여도 된다.
[스텝 2]
(TEA 가스 공급)
스텝 1이 종료되고 처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)를 열어, 제2 가스 공급관(232b) 내에 TEA 가스를 흘린다. 제2 가스 공급관(232b) 내를 흐른 TEA 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241b)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 TEA 가스는, 제2 노즐(249b)의 가스 공급 구멍(250b)으로부터 처리실(201) 내에 공급된다. 처리실(201) 내에 공급된 TEA 가스는 열에 의해 활성화되어, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 열에 의해 활성화된 TEA 가스가 공급되게 된다. 이때 동시에 밸브(243f)를 열어, 제2 불활성 가스 공급관(232f) 내에 불활성 가스로서의 N2 가스를 흘린다. 제2 불활성 가스 공급관(232f) 내를 흐른 N2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241f)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 N2 가스는, TEA 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 이때, 제1 노즐(249a), 제3 노즐(249c) 내로의 TEA 가스의 침입을 방지하기 위하여, 밸브(243e, 243g)를 열어, 제1 불활성 가스 공급관(232e), 제3 불활성 가스 공급관(232g) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 제1 가스 공급관(232a), 제3 가스 공급관(232c), 제1 노즐(249a), 제3 노즐(249c)을 통하여 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때 APC 밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들면 1∼13300㎩, 바람직하게는 399∼3990㎩의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 이러한 비교적 높은 압력대로 함으로써, TEA 가스를 논플라즈마로 열적으로 활성화시키는 것이 가능하게 된다. 또한, TEA 가스를 열에 의해 활성화시켜 공급함으로써, 소프트한 반응을 생기게 할 수 있어, 후술하는 개질을 소프트하게 행할 수 있다. 매스 플로우 컨트롤러(241b)로 제어하는 TEA 가스의 공급 유량은, 예를 들면 100∼2000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241f, 241e, 241g)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들면 100∼10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 이때 처리실(201) 내에 있어서의 TEA 가스의 분압은, 예를 들면 0.01∼12667㎩의 범위 내의 압력으로 한다. 열에 의해 활성화시킨 TEA 가스를 웨이퍼(200)에 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들면 1∼120초, 바람직하게는 1∼60초의 범위 내의 시간으로 한다. 이때의 히터(207)의 온도는, 스텝 1과 마찬가지로, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들면 250∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 온도로 되도록 설정된다.
TEA 가스의 공급에 의해, 스텝 1에서 웨이퍼(200) 위에 형성된 실리콘 함유층과 TEA 가스가 반응한다. 이에 의해 실리콘 함유층은, 실리콘(Si), 질소(N) 및 탄소(C)를 포함하는 제1 층으로 변화한다(개질된다). 제1 층은, 1원자층 미만으로부터 수원자층 정도의 두께의 Si, N 및 C를 포함하는 층으로 된다. 또한, 제1 층은, Si 성분의 비율과 C 성분의 비율이 비교적 많은 층, 즉 Si 리치이며, 또한 C 리치한 층으로 된다. 또한, 제1 층으로서의 Si, N 및 C를 포함하는 층을 형성할 때, 실리콘 함유층에 포함되어 있던 염소(Cl)나, TEA 가스에 포함되어 있던 수소(H)는, TEA 가스에 의한 실리콘 함유층의 개질 반응의 과정에 있어서, 예를 들면 염소(Cl2) 가스나 수소(H2) 가스나 염화 수소(HCl) 가스 등의 가스 형상 물질을 구성하고, 배기관(231)을 통하여 처리실(201) 내로부터 배출된다.
(잔류 가스 제거)
제1 층이 형성된 후, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)를 닫아, TEA 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 연 채로 하여, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1 층의 형성에 기여한 후의 TEA 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다.
단, 전술한 바와 같이, 본 실시 형태의 성막 시퀀스에서는, TEA 가스를 공급하는 공정에 있어서의 처리실(201) 내의 압력을 비교적 높은 압력으로 하고 있으며, 예를 들면 HCDS 가스를 공급하는 공정에 있어서의 처리실(201) 내의 압력보다도 높은 압력으로 하고 있다. 또한, 후술하는 O2 가스를 공급하는 공정에 있어서의 처리실(201) 내의 압력보다도 높은 압력으로 하는 경우도 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내의 압력을 비교적 높은 압력으로 하여 TEA 가스를 공급하는 공정을 행한 후에, 잔류 가스를 제거하는 공정, 즉 TEA 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기하는 공정을 행하면, 대량이면서 고농도의 TEA 가스가 배기 라인 내에 단숨에 배기되게 된다. 그리고, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분, 특히 트랩 장치(247)와 제해 장치(248) 사이의 부분에 잔류한 HCDS 가스와, 단숨에 배기된 대량의 TEA 가스가 반응함으로써 대량의 반응 부생성물이 생성되어, 배기 라인이 쉽게 막히게 된다. 즉, TEA 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기하는 공정의 배기 초기에 대량이면서 고농도의 TEA 가스를 단숨에 배기하는 것은, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분에 있어서 대량의 반응 부생성물을 생성시키는 하나의 원인이 되어 버린다.
따라서, 본 실시 형태에서는, TEA 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기하는 공정의 배기 초기에 대량이면서 고농도의 TEA 가스가 단숨에 배기되어 버리는 것을 방지하기 위하여, APC 밸브(244)의 개방도를 제1 개방도로 하여 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기하는 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정(제1 잔류 가스 제거 공정)과, APC 밸브(244)의 개방도를 제1 개방도보다도 큰 제2 개방도로 하여 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기하는 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정(제2 잔류 가스 공급 공정)을 순서대로 실시하고, 처리실(201) 내의 배기를 다단계로 행하도록 한다.
(제1 잔류 가스 제거)
우선, 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정에서는, APC 밸브(244)의 개방도를 제1 개방도로 하여, 배기 라인의 배기 능력을 제1 배기 능력으로 설정한다. 여기서 제1 개방도란, 처리실(201) 내의 설정 압력(목표 압력)을 제1 설정 압력, 예를 들면 399∼2660㎩의 범위 내의 압력으로 했을 때의 APC 밸브(244)의 개방도를 말하며, 예를 들면 APC 밸브(244)를 완전 개방(풀 오픈)으로 했을 때의 개방도보다도 좁은(작은) 개방도를 말한다. APC 밸브(244)의 개방도를 이러한 좁은 개방도로 조절함으로써, 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스가 조금씩 배기되어, 처리실(201) 내의 실제의 압력이 전술한 제1 설정 압력으로 근접해 가게 된다. APC 밸브(244)의 개방도를 제1 개방도로 하여 처리실(201) 내를 배기하는 시간, 즉 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정의 실시 시간은, 처리실(201) 내에 있어서의 TEA 가스의 농도가 저하되어, 단숨에 배기하여도 잔류한 HCDS 가스와의 반응이 현저하게 생기지 않을 정도의 농도가 되는 데 필요한 시간으로서, 예를 들면 5∼60초의 범위 내의 시간으로 한다. 또한, 히터(207)의 온도는, 스텝 1과 마찬가지의 온도로 설정한다.
(제2 잔류 가스 제거)
다음으로, 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정에서는, APC 밸브(244)의 개방도를 제1 개방도보다도 큰 제2 개방도로 하여, 배기 라인의 배기 능력을 제1 배기 능력보다도 큰 제2 배기 능력으로 설정한다. 여기서 제2 개방도란, 처리실(201) 내의 설정 압력을 제2 설정 압력, 예를 들면 2∼1330㎩의 범위 내의 압력으로 했을 때의 APC 밸브(244)의 개방도를 말하며, 예를 들면 APC 밸브(244)를 완전 개방(풀 오픈)으로 했을 때의 개방도를 말한다. APC 밸브(244)의 개방도를 이러한 넓은(큰) 개방도로 조절함으로써, 처리실(201) 내에 잔류하고 있는 저농도의 TEA 가스가 단숨에 배기되어, 처리실(201) 내의 실제의 압력이 전술한 제2 설정 압력으로 근접해 가게 된다. APC 밸브(244)의 개방도를 제2 개방도로 하여 처리실(201) 내를 배기하는 시간, 즉 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정의 실시 시간은, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1 층의 형성에 기여한 후의 TEA 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제하는 데 필요한 시간으로서, 예를 들면 5∼60초의 범위 내의 시간으로 한다. 또한, 히터(207)의 온도는, 스텝 1과 마찬가지의 온도로 설정한다.
이와 같이, TEA 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기하는 공정의 배기 초기(제1 잔류 TEA 가스 배기 공정)에서는, 고농도의 TEA 가스를 조금씩 배기하여, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분에 잔류하고 있는 HCDS 가스와 TEA 가스와의 반응 확률을 저하시키도록 한다. 그리고, 처리실(201) 내에 있어서의 TEA 가스의 농도가 저하하여, 단숨에 배기하여도 잔류한 HCDS 가스와의 반응이 현저하게 생기지 않을 정도의 농도로 되어, 나머지의 TEA 가스를 단숨에 배기한다(제2 잔류 TEA 가스 배기 공정). 이에 의해, 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정 및 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정 중 어느 쪽의 배기 공정에 있어서도, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분에 잔류하고 있는 HCDS 가스와 TEA 가스와의 반응 확률을 저하시킬 수 있어, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분에 있어서 대량의 반응 부생성물이 생성되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정 및 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정에서는, 밸브(243f, 243e, 243g)는 연 채로 하여, 불활성 가스로서의 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. 이와 같이, 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정 및 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정에 있어서, 처리실(201) 내에 불활성 가스로서 N2 가스를 공급함으로써, 배기 가스 중의 TEA 가스의 분압을 저하시킬 수 있다. 또한, 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정 및 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정에 있어서, 처리실(201) 내에 불활성 가스로서 N2 가스를 연속적으로 공급함으로써, 배기 가스 중 TEA 가스의 분압을 저하시킨 상태를 유지할 수 있다. 이들에 의해, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분에 잔류하고 있는 HCDS 가스와 TEA 가스와의 반응 확률을 보다 저하시킬 수 있어, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분에 있어서, 대량의 반응 부생성물이 생성되는 것을 더욱 억제할 수 있다. 또한, 매스 플로우 컨트롤러(241f, 241e, 241g)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들면 100∼5000sccm의 범위 내의 유량으로 한다.
또한, 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정 및 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정에서 공급하는 N2 가스는, 각각 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1 층의 형성에 기여한 후의 TEA 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다. 단, 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정 및 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정에서는, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전하게 배제하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전하게 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행해지는 스텝 3에 있어서 악영향이 생기지 않는다. 이때, 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예를 들면 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 스텝 3에 있어서 악영향이 생기지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전하게 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다.
아민계 가스로서는, 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭; TEA)외에, 디에틸아민((C2H5)2NH, 약칭; DEA), 모노에틸아민(C2H5NH2, 약칭; MEA) 등의 에틸아민계 가스, 트리메틸아민((CH3)3N, 약칭; TMA), 디메틸아민((CH3)2NH, 약칭; DMA), 모노메틸아민(CH3NH2, 약칭; MMA) 등의 메틸아민계 가스, 트리프로필아민((C3H7)3N, 약칭; TPA), 디프로필아민((C3H7)2NH, 약칭; DPA), 모노프로필아민(C3H7NH2, 약칭; MPA) 등의 프로필아민계 가스, 트리이소프로필아민([(CH3)2CH]3N, 약칭; TIPA), 디이소프로필아민([(CH3)2CH]2NH, 약칭; DIPA), 모노이소프로필아민((CH3)2CHNH2, 약칭; MIPA) 등의 이소프로필아민계 가스, 트리부틸아민((C4H9)3N, 약칭; TBA), 디부틸아민((C4H9)2NH, 약칭; DBA), 모노부틸아민(C4H9NH2, 약칭; MBA) 등의 부틸아민계 가스, 또는 트리이소부틸아민([(CH3)2CHCH2]3N, 약칭; TIBA), 디이소부틸아민([(CH3)2CHCH2]2NH, 약칭; DIBA), 모노이소부틸아민((CH3)2CHCH2NH2, 약칭; MIBA) 등의 이소부틸아민계 가스를 바람직하게 이용할 수 있다. 즉, 아민계 가스로서는, 예를 들면 (C2H5)xNH3 -x, (CH3)xNH3 -x, (C3H7)xNH3 -x, [(CH3)2CH]xNH3 -x, (C4H9)xNH3 -x, [(CH3)2CHCH2]xNH3-x(식 중, x는 1∼3의 정수) 중 적어도 한 종류의 가스를 바람직하게 이용할 수 있다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 이용하여도 된다.
[스텝 3]
스텝 2가 종료되고 처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 제3 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)를 열어, 제3 가스 공급관(232c) 내에 O2 가스를 흘린다. 제3 가스 공급관(232c) 내를 흐른 O2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241c)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 O2 가스는, 제3 노즐(249c)의 가스 공급 구멍(250c)으로부터 처리실(201) 내로 공급된다. 처리실(201) 내에 공급된 O2 가스는 열에 의해 활성화되어, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 웨이퍼(200)에, 열에 의해 활성화된 O2 가스가 공급되게 된다. 이때 동시에 밸브(243g)를 열어, 제3 불활성 가스 공급관(232g) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 O2 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 이때, 제1 노즐(249a), 제2 노즐(249b) 내로의 O2 가스의 침입을 방지하기 위하여, 밸브(243e, 243f)를 열어, 제1 불활성 가스 공급관(232e), 제2 불활성 가스 공급관(232f) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 제1 가스 공급관(232a), 제2 가스 공급관(232b), 제1 노즐(249a), 제2 노즐(249b)을 통하여 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들면 1∼3000㎩의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 이러한 비교적 높은 압력대로 함으로써, O2 가스를 논플라즈마로 열적으로 활성화시키는 것이 가능하게 된다. 또한, O2 가스를 열에 의해 활성화시켜 공급함으로써, 소프트한 반응을 생기게 할 수 있어, 후술하는 산화를 소프트하게 행할 수 있다. 매스 플로우 컨트롤러(241c)로 제어하는 O2 가스의 공급 유량은, 예를 들면 100∼10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241g, 241e, 241f)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들면 100∼10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 이때 처리실(201) 내에 있어서의 O2 가스의 분압은, 0.01∼2970㎩의 범위 내의 압력으로 한다. 열에 의해 활성화시킨 O2 가스를 웨이퍼(200)에 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들면 1∼120초, 바람직하게는 1∼60초의 범위 내의 시간으로 한다. 이때의 히터(207)의 온도는, 스텝 1∼2와 마찬가지로, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들면 250∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 온도로 되도록 설정된다.
이때 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는, 처리실(201) 내의 압력을 높게 함으로써 열적으로 활성화된 O2 가스이며, 처리실(201) 내에는 HCDS 가스도 TEA 가스도 흘리지 않고 있다. 따라서, O2 가스는 기상 반응을 일으키지 않고, 활성화된 O2 가스는, 스텝 2에서 웨이퍼(200) 위에 형성된 Si, N 및 C를 포함하는 제1 층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제1 층은 산화되고, 제2 층으로서의 실리콘산 탄질화층(SiOCN층) 또는 실리콘산 탄화층(SiOC층)으로 개질된다.
또한, O2 가스를 열에 의해 활성화시켜 처리실(201) 내에 흘림으로써, 제1 층을 열산화하여 SiOCN층 또는 SiOC층으로 개질(변화)시킬 수 있다. 이때, 제1 층에 O 성분을 부가하면서, 제1 층을 SiOCN층 또는 SiOC층으로 개질시키게 된다. 또한 이때, O2 가스에 의한 열산화의 작용에 의해, 제1 층에 있어서의 Si-O 결합이 증가하는 한편, Si-N 결합, Si-C 결합 및 Si-Si 결합은 감소하고, 제1 층에 있어서의 N 성분의 비율, C 성분의 비율 및 Si 성분의 비율은 감소하게 된다. 그리고 이때, 열산화 시간을 연장시키거나, 열산화에 있어서의 산화력을 높이거나 함으로써, N 성분의 대부분을 탈리시켜서 N 성분을 불순물 레벨로까지 감소시키거나, N 성분을 실질적으로 소멸시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 산소 농도를 증가시키는 방향으로, 또한 질소 농도, 탄소 농도 및 실리콘 농도를 감소시키는 방향으로 조성비를 변화시키면서 제1 층을 SiOCN층 또는 SiOC층으로 개질시킬 수 있다. 또한, 이때 처리실(201) 내의 압력이나 가스 공급 시간 등의 처리 조건을 제어함으로써, SiOCN층 또는 SiOC층에 있어서의 O 성분의 비율, 즉 산소 농도를 미세 조정할 수 있어, SiOCN층 또는 SiOC층의 조성비를 보다 치밀하게 제어할 수 있다.
또한, 스텝 1, 2에 의해 형성된 제1 층에 있어서의 C 성분은 N 성분에 비하여 리치한 상태에 있는 것으로 판명되어 있다. 예를 들면, 어떤 실험에서는, 탄소 농도가 질소 농도의 2배 이상으로 되는 경우도 있었다. 즉, O2 가스에 의한 열산화의 작용에 의해, 제1 층에 있어서의 N 성분이 완전하게 탈리하기 전에, 즉 N 성분이 잔류한 상태에서 산화를 멈춤으로써, 제1 층에는 C 성분과 N 성분이 남게 되고, 제1 층은 SiOCN층으로 개질되게 된다. 또한, O2 가스에 의한 열산화의 작용에 의해, 제1 층에 있어서의 N 성분의 대부분이 다 탈리한 단계에 있어서도, 제1 층에는 C 성분이 남게 되고, 이 상태에서 산화를 멈춤으로써, 제1 층은 SiOC층으로 개질되게 된다. 즉, 가스 공급 시간(산화 처리 시간)이나 산화력을 제어함으로써, C 성분의 비율, 즉 탄소 농도를 제어할 수 있어, SiOCN층 및 SiOC층 중 어느 하나의 층을, 조성비를 제어하면서 형성할 수 있다. 또한, 이때 처리실(201) 내의 압력이나 가스 공급 시간 등의 처리 조건을 제어함으로써, SiOCN층 또는 SiOC층에 있어서의 O 성분의 비율, 즉 산소 농도를 미세 조정할 수 있어, SiOCN층 또는 SiOC층의 조성비를 보다 치밀하게 제어할 수 있다.
또한, 이때, 제1 층의 산화 반응은 포화시키지 않도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들면 스텝 1, 2에서 1원자층 또는 1원자층 미만의 두께의 제1 층을 형성한 경우에는, 그 제1 층의 일부를 산화시키도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 1원자층 또는 1원자층 미만의 두께의 제1 층의 전체를 산화시키지 않도록, 제1 층의 산화 반응이 불포화로 되는 조건 하에서 산화를 행한다.
또한, 제1 층의 산화 반응을 불포화로 하기 위하여는, 스텝 3에 있어서의 처리 조건을 전술한 처리 조건으로 하면 되지만, 또한 스텝 3에 있어서의 처리 조건을 다음의 처리 조건으로 함으로써, 제1 층의 산화 반응을 불포화로 하는 것이 용이해진다.
웨이퍼 온도 : 500∼650℃
처리실 내 압력 : 133∼2666㎩
O2 가스 분압 : 33∼2515㎩
O2 가스 공급 유량 : 1000∼5000sccm
N2 가스 공급 유량 : 300∼3000sccm
O2 가스 공급 시간 : 6∼60초
그 후, 제3 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)를 닫아, O2 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 연 채로 하여, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제2 층의 형성에 기여한 후의 O2 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 또한, 이때, 밸브(243g, 243e, 243f)는 연 채로 하여, N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제2 층의 형성에 기여한 후의 O2 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다. 또한, 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전하게 배제하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전하게 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행해지는 스텝 1에 있어서 악영향이 생기지 않는다. 이때 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예를 들면 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 스텝 1에 있어서 악영향이 생기지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전하게 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다.
산소 함유 가스로서는, O2 가스 외에, 아산화 질소(N2O) 가스, 일산화 질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 오존(O3) 가스, 수소(H2) 가스+산소(O2) 가스, 수소(H2) 가스+오존(O3) 가스, 수증기(H2O) 가스, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 등을 이용하여도 된다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희 가스를 이용하여도 된다.
전술한 스텝 1∼3을 1 사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상(소정 횟수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에 소정 조성 및 소정 막 두께의 실리콘산 탄질화막(SiOCN막) 또는 실리콘산 탄화막(SiOC막)을 성막할 수 있다. 또한, 전술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1사이클당 형성하는 SiOCN층 또는 SiOC층의 두께를 원하는 막 두께보다도 작게 하여, 전술한 사이클을 원하는 막 두께로 될 때까지 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
소정 조성을 갖는 소정 막 두께의 실리콘산 탄질화막 또는 실리콘산 탄화막을 형성하는 성막 처리가 이루어지면, 밸브(243e, 243f, 243g)를 열어, 제1 불활성 가스 공급관(232e), 제2 불활성 가스 공급관(232f), 제3 불활성 가스 공급관(232g)의 각각으로부터 불활성 가스로서의 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하여 배기관(231)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되어(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 반응관(203)의 하단이 개구됨과 함께, 처리 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 의해 지지된 상태에서 반응관(203)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 그 후, 처리 완료된 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 꺼내진다(웨이퍼 디스차지).
(3) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 기재하는 1개 또는 복수의 효과를 발휘한다.
본 실시 형태에 따르면, TEA 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기하는 공정의 배기 초기(제1 잔류 TEA 가스 배기 공정)에서, 고농도의 TEA 가스를 조금씩 배기하여, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분에 잔류하고 있는 HCDS 가스와 TEA 가스와의 반응 확률을 저하시키도록 한다. 그리고, 처리실(201) 내에 있어서의 TEA 가스의 농도가 저하하여, 단숨에 배기하여도 잔류한 HCDS 가스와의 반응이 현저하게 생기지 않을 정도의 농도로 되어, 나머지의 TEA 가스를 단숨에 배기한다(제2 잔류 TEA 가스 배기 공정). 이에 의해, 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정 및 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정 중 어느 쪽의 배기 공정에 있어서도, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분에 잔류하고 있는 HCDS 가스와 TEA 가스와의 반응 확률을 저하시킬 수 있어, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분에 있어서 대량의 반응 부생성물이 생성되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정 및 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정에 있어서, 처리실(201) 내에 불활성 가스로서 N2 가스를 공급함으로써, 배기 가스 중의 TEA 가스의 분압을 저하시킬 수 있다. 또한, 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정 및 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정에 있어서, 처리실(201) 내에 불활성 가스로서 N2 가스를 연속적으로 공급함으로써, 배기 가스 중의 TEA 가스의 분압을 저하시킨 상태를 유지할 수 있다. 이들에 의해, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분에 잔류하고 있는 HCDS 가스와 TEA 가스와의 반응 확률을 보다 저하시킬 수 있어, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분에 있어서, 대량의 반응 부생성물이 생성되는 것을 더욱 억제할 수 있다.
이들의 결과, 본 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(200) 위에 SiOCN막 또는 SiOC막을 성막할 때에 있어서의 진공 펌프(246)의 배압의 상승, 즉 진공 펌프(246)보다도 하류측의 배기관(231) 내의 압력 상승을 억제할 수 있게 된다. 이에 의해, 처리실(201) 내의 압력 제어를 정확하고 또한 신속하게 행할 수 있게 되어, 기판 처리의 품질이나 생산성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 배기관(231) 내로의 반응 부생성물의 퇴적을 억제할 수 있기 때문에, 배기 라인의 메인터넌스 빈도를 저감시켜, 기판 처리 장치의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 진공 펌프(246)의 배기 능력을 증강하거나, 배기관(231)을 가열하거나 하지 않고, 전술한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 기판 처리 장치(100)의 물리적인 구성을 대폭 변경하지 않고, 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기할 때의 배기 시퀀스를 변경하는 것만으로, 전술한 효과를 얻을 수 있다. 이 때문에, 과제를 해결하기 위한 기판 처리 비용의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
<본 발명의 제2 실시 형태>
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다.
전술한 제1 실시 형태에서는, 반응 가스로서 산소 함유 가스(O2 가스)를 이용하여, 웨이퍼(200) 위에, 소정 조성 및 소정 막 두께의 실리콘산 탄질화막 또는 실리콘산 탄화막을 형성하는 예에 대하여 설명했지만, 본 실시 형태에서는, 반응 가스로서 질소 함유 가스(NH3 가스)를 이용하여, 웨이퍼(200) 위에, 소정 조성 및 소정 막 두께의 실리콘 탄질화막을 형성하는 예에 대하여 설명한다.
즉 본 실시 형태에서는, 처리실(201) 내의 가열된 웨이퍼(200)에 원료 가스(HCDS 가스)을 공급함으로써, 웨이퍼(200) 위에 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, HCDS 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 HCDS 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 처리실(201) 내의 가열된 웨이퍼(200)에 아민계 가스(TEA 가스)를 공급함으로써, 실리콘 함유층을 개질하여, 실리콘, 질소 및 탄소를 포함하는 제1 층을 형성하는 공정과, TEA 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 처리실(201) 내의 가열된 웨이퍼(200)에 HCDS 가스 및 TEA 가스와는 다른 반응 가스로서 질소 함유 가스(NH3 가스)를 공급함으로써, 제1 층을 개질하여, 제2 층으로서 실리콘 탄질화층(SiCN층)을 형성하는 공정과, NH3 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 NH3 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수(n회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에, 소정 조성 및 소정 막 두께의 실리콘 탄질화막(SiCN막)을 형성하는 예에 대하여 설명한다.
도 6은 본 실시 형태에 있어서의 성막 플로우를 도시하는 도면이다. 도 7은 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다. 또한, 본 실시 형태가 제1 실시 형태와 다른 것은, 스텝 3에 있어서, 반응 가스로서, 열에 의해 활성화시킨 NH3 가스를 이용하는 점만이며, 그 외에는 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 즉, 스텝 2에서 TEA 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기할 때에, APC 밸브(244)의 개방도를 제1 개방도로 하여 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기하는 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정과, APC 밸브(244)의 개방도를 제1 개방도보다도 큰 제2 개방도로 하여 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기하는 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정을 순서대로 실시하는 점은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 이하, 본 실시 형태의 스텝 3에 대하여 설명한다.
[스텝 3]
스텝 2가 종료되고 처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 제4 가스 공급관(232d)의 밸브(243d)를 열어, 제4 가스 공급관(232d) 내에 NH3 가스를 흘린다. 제4 가스 공급관(232d) 내를 흐른 NH3 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241d)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 NH3 가스는, 제3 노즐(249c)의 가스 공급 구멍(250c)으로부터 처리실(201) 내로 공급된다. 처리실(201) 내에 공급된 NH3 가스는 열에 의해 활성화되어, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 웨이퍼(200)에, 열에 의해 활성화된 NH3 가스가 공급되게 된다. 이때 동시에 밸브(243g)를 열어, 제3 불활성 가스 공급관(232g) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 NH3 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 이때, 제1 노즐(249a), 제2 노즐(249b) 내로의 NH3 가스의 침입을 방지하기 위하여, 밸브(243e, 243f)를 열어, 제1 불활성 가스 공급관(232e), 제2 불활성 가스 공급관(232f) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 제1 가스 공급관(232a), 제2 가스 공급관(232b), 제1 노즐(249a), 제2 노즐(249b)을 통하여 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때, APC 밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들면 1∼3000㎩의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 이러한 비교적 높은 압력대로 함으로써, NH3 가스를 논플라즈마로 열적으로 활성화시키는 것이 가능하게 된다. 또한, NH3 가스를 열에 의해 활성화시켜 공급함으로써, 소프트한 반응을 생기게 할 수 있어, 후술하는 질화를 소프트하게 행할 수 있다. 매스 플로우 컨트롤러(241c)로 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들면 100∼10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241g, 241e, 241f)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들면 100∼10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 이때 처리실(201) 내에 있어서의 NH3 가스의 분압은, 0.01∼2970㎩의 범위 내의 압력으로 한다. 열에 의해 활성화시킨 NH3 가스를 웨이퍼(200)에 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들면 1∼120초, 바람직하게는 1∼60초의 범위 내의 시간으로 한다. 이때의 히터(207)의 온도는, 스텝 1∼2와 마찬가지로, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들면 250∼700℃, 바람직하게는 350∼650℃의 범위 내의 온도로 되도록 설정된다.
이때 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는, 처리실(201) 내의 압력을 높게 함으로써 열적으로 활성화된 NH3 가스이며, 처리실(201) 내에는 HCDS 가스도 TEA 가스도 흘리지 않고 있다. 따라서, NH3 가스는 기상 반응을 일으키지 않고, 활성화된 NH3 가스는, 스텝 2에서 웨이퍼(200) 위에 형성된 Si, N 및 C를 포함하는 제1 층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제1 층은 질화되어, 제2 층으로서의 실리콘 탄질화층(SiCN층)으로 개질된다.
또한, NH3 가스를 열에 의해 활성화시켜서 처리실(201) 내로 흘림으로써, 제1 층을 열질화하여 SiCN층으로 개질(변화)시킬 수 있다. 이때, 제1 층에 있어서의 N 성분의 비율을 증가시키면서, 제1 층을 SiCN층으로 개질시키게 된다. 또한 이때, NH3 가스에 의한 열질화의 작용에 의해, 제1 층에 있어서의 Si-N 결합이 증가하는 한편, Si-C 결합 및 Si-Si 결합은 감소하고, 제1 층에 있어서의 C 성분의 비율 및 Si 성분의 비율은 감소하게 된다. 즉, 질소 농도를 증가시키는 방향으로, 또한 탄소 농도 및 실리콘 농도를 감소시키는 방향으로 조성비를 변화시키면서 제1 층을 SiCN층으로 개질시킬 수 있다. 또한, 이때 처리실(201) 내의 압력이나 가스 공급 시간 등의 처리 조건을 제어함으로써, SiCN층에 있어서의 N 성분의 비율, 즉 질소 농도를 미세 조정할 수 있어, SiCN층의 조성비를 보다 치밀하게 제어할 수 있다.
또한, 이때, 제1 층의 질화 반응은 포화시키지 않도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들면 스텝 1, 2에서 1원자층 또는 1원자층 미만의 두께의 제1 층을 형성한 경우에는, 그 제1 층의 일부를 질화시키도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 1원자층 또는 1원자층 미만의 두께의 제1 층의 전체를 질화시키지 않도록, 제1 층의 질화 반응이 불포화로 되는 조건 하에서 질화를 행한다.
또한, 제1 층의 질화 반응을 불포화로 하기 위하여는, 스텝 3에 있어서의 처리 조건을 전술한 처리 조건으로 하면 되지만, 또한 스텝 3에 있어서의 처리 조건을 다음의 처리 조건으로 함으로써, 제1 층의 질화 반응을 불포화로 하는 것이 용이해진다.
웨이퍼 온도 : 500∼650℃
처리실 내 압력 : 133∼2666㎩
NH3 가스 분압 : 33∼2515㎩
NH3 가스 공급 유량 : 1000∼5000sccm
N2 가스 공급 유량 : 300∼3000sccm
NH3 가스 공급 시간 : 6∼60초
그 후, 제4 가스 공급관(232d)의 밸브(243d)를 닫아, NH3 가스의 공급을 정지한다. 이때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 연 채로 하여, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제2 층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 또한, 이때, 밸브(243g, 243e, 243f)는 연 채로 하여, N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제2 층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다. 또한, 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전하게 배제하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전하게 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행해지는 스텝 1에 있어서 악영향이 생기지 않는다. 이때 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예를 들면 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 스텝 1에 있어서 악영향이 생기지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전하게 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다.
질소 함유 가스로서는, NH3 가스 외에, 디아진(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스, 이들의 화합물을 포함하는 가스 등을 이용하여도 된다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희 가스를 이용하여도 된다.
전술한 스텝 1∼3을 1 사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상(소정 횟수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에 소정 조성 및 소정 막 두께의 실리콘 탄질화막(SiCN막)을 성막할 수 있다. 또한, 전술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1사이클당 형성하는 SiCN층의 두께를 원하는 막 두께보다도 작게 하여, 전술한 사이클을 원하는 막 두께로 될 때까지 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서도, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘한다. 즉, 스텝 2에서 TEA 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기할 때에, APC 밸브(244)의 개방도를 제1 개방도로 하여 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기하는 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정과, APC 밸브(244)의 개방도를 제1 개방도보다도 큰 제2 개방도로 하여 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기하는 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정을 순서대로 실시함으로써, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분에 있어서 대량의 반응 부생성물이 생성되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정 및 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정에 있어서, 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급함으로써, 배기 라인에 있어서의 진공 펌프(246)보다도 하류측의 부분에 있어서, 대량의 반응 부생성물이 생성되는 것을 더욱 억제할 수 있다. 이들의 결과, 웨이퍼(200) 위에 SiCN막을 성막할 때에 있어서의 진공 펌프(246)의 배압의 상승을 억제할 수 있어, 처리실(201) 내의 압력 제어를 정확하고 또한 신속하게 행할 수 있게 되어, 기판 처리의 품질이나 생산성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 배기 라인의 메인터넌스 빈도를 저감시켜, 기판 처리 장치의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 처리실(201) 내에 잔류하는 TEA 가스를 배기할 때의 배기 시퀀스를 변경하는 것만으로, 이들의 효과를 얻을 수 있어, 기판 처리 비용의 증가를 억제할 수 있다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들면, 전술한 실시 형태에서는, 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정에 있어서, APC 밸브(244)의 개방도를 2단계로 변경하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 즉, 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정에 있어서, APC 밸브(244)의 개방도를 3단계로 변경하여도 되고, 4단계로 변경하여도 되고, 5단계로 변경하여도 되고, 그 이상의 단계로 변경하여도 된다. 즉, APC 밸브(244)의 개방도를 다단계로 변경하면 된다.
또한 예를 들면, 전술한 실시 형태에서는, Si, N 및 C를 포함하는 제1 층을 형성할 때에, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에, 클로로실란계 원료 가스를 공급하고, 그 후, 아민계 가스를 공급하는 예에 대하여 설명했지만, 이들 가스의 흘리는 방법은 반대이어도 된다. 즉, 아민계 가스를 공급하고, 그 후, 클로로실란계 원료 가스를 공급하도록 하여도 된다. 즉, 클로로실란계 원료 가스 및 아민계 가스 중 한 쪽의 가스를 공급하고, 그 후, 다른 쪽의 가스를 공급하도록 하면 된다. 이와 같이, 가스를 흘리는 순번을 바꿈으로써, 형성되는 박막의 막질이나 조성비를 변화시키는 것도 가능하다.
또한 예를 들면, 전술한 실시 형태에서는, 스텝 1에서 실리콘 함유층을 형성할 때에, 원료 가스로서, 클로로실란계 원료 가스를 이용하는 예에 대하여 설명했지만, 클로로실란계 원료 가스 대신에, 클로로실란계 원료 가스 이외의 할로겐계의 리간드를 갖는 실란계 원료 가스를 이용하여도 된다. 예를 들면, 클로로실란계 원료 가스 대신에, 플루오로실란계 원료 가스를 이용하여도 된다. 여기서, 플루오로실란계 원료 가스란, 할로겐기로서의 플루오로기를 갖는 실란계 원료 가스이며, 적어도 실리콘(Si) 원소 및 불소(F) 원소를 포함하는 원료 가스를 말한다. 플루오로실란계 원료 가스로서는, 예를 들면 테트라플루오로실란 즉 실리콘테트라플루라이드(SiF4) 가스나 헥사플루오로실란(Si2F6) 가스 등의 불화 규소 가스를 이용할 수 있다. 이 경우, 실리콘 함유층을 형성할 때에, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에, 플루오로실란계 원료 가스를 공급하게 된다.
전술한 각 실시 형태나 각 변형예의 방법에 의해 형성한 실리콘 절연막을, 사이드 월 스페이서로서 사용함으로써, 리크 전류가 적고, 가공성이 우수한 디바이스 형성 기술을 제공하는 것이 가능하게 된다.
또한, 전술한 각 실시 형태나 각 변형예의 방법에 의해 형성한 실리콘 절연막을, 에치 스토퍼로서 사용함으로써, 가공성이 우수한 디바이스 형성 기술을 제공하는 것이 가능하게 된다.
전술한 각 실시 형태나 각 변형예에 따르면, 저온 영역에 있어서도 플라즈마를 이용하지 않고, 이상적 양론비의 실리콘 절연막을 형성할 수 있다. 또한, 플라즈마를 이용하지 않고 실리콘 절연막을 형성할 수 있기 때문에, 예를 들면 DPT의 SADP막 등, 플라즈마 데미지를 걱정하는 공정에의 적응도 가능하게 된다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 원료 가스, 아민계 가스, 산소 함유 가스를 이용하여 SiOCN막 또는 SiOC막을 성막하는 예나, 원료 가스, 아민계 가스, 질소 함유 가스를 이용하여 SiCN막을 성막하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면 원료 가스, 아민계 가스를 이용하여 SiCN막을 형성하는 경우에도, 본 발명은 적절히 적용 가능하다. 또한, 원료 가스, 아민계 가스, 붕소 함유 가스를 이용하여 실리콘붕탄질화막(SiBCN막)이나 실리콘붕질화막(SiBN막)을 형성하는 경우에도, 본 발명은 적절히 적용 가능하다. 또한, 이때, 붕소 함유 가스로서는, 예를 들면 3염화붕소(BCl3) 가스나 디보란(B2H6) 가스나 보라딘계의 가스를 이용할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 원료 가스와 아민계 가스를 이용하는 기판 처리 공정 전반에 적절히 적용하는 것이 가능하다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 산 탄질화막, 산 탄화막, 탄질화막으로서, 반도체 원소인 실리콘을 포함하는 실리콘계 절연막(SiOCN막, SiOC막, SiCN막)을 형성하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 예를 들면 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 등의 금속 원소를 포함하는 금속계 박막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다.
즉, 본 발명은 예를 들면, 티타늄산 탄질화막(TiOCN막), 지르코늄산 탄질화막(ZrOCN막), 하프늄산 탄질화막(HfOCN막), 탄탈산 탄질화막(TaOCN막), 알루미늄산 탄질화막(AlOCN막), 몰리브덴산 탄질화막(MoOCN막) 등의 금속산 탄질화막을 형성하는 경우에도 적절히 적용할 수 있다.
또한 예를 들면, 본 발명은 티타늄산 탄화막(TiOC막), 지르코늄산 탄화막(ZrOC막), 하프늄산 탄화막(HfOC막), 탄탈산 탄화막(TaOC막), 알루미늄산 탄화막(AlOC막), 몰리브덴산 탄화막(MoOC막) 등의 금속산 탄화막을 형성하는 경우에도 적절히 적용할 수 있다.
또한 예를 들면, 본 발명은 티타늄 탄질화막(TiCN막), 지르코늄 탄질화막(ZrCN막), 하프늄 탄질화막(HfCN막), 탄탈 탄질화막(TaCN막), 알루미늄 탄질화막(AlCN막), 몰리브덴 탄질화막(MoCN막) 등의 금속 탄질화막을 형성하는 경우에도 적절히 적용할 수 있다.
이 경우, 전술한 실시 형태에 있어서의 클로로실란계 원료 가스 대신에, 금속 원소와 할로겐 원소를 포함하는 원료 가스를 이용하여, 전술한 실시 형태와 마찬가지인 시퀀스에 의해 성막을 행할 수 있다. 즉, 처리실(201) 내의 가열된 웨이퍼(200)에 금속 원소와 할로겐 원소를 포함하는 원료 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 위에 금속 원소 함유층을 형성하는 공정과, 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 처리실(201) 내의 가열된 웨이퍼(200)에 아민계 가스를 공급함으로써, 금속 원소 함유층을 개질하여, 금속 원소, 질소 및 탄소를 포함하는 제1 층을 형성하는 공정과, 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 처리실(201) 내의 가열된 웨이퍼(200)에 원료 가스 및 아민계 가스와는 다른 반응 가스를 공급함으로써, 제1 층을 개질하여, 제2 층을 형성하는 공정과, 반응 가스의 공급을 정지한 상태에서, 처리실(201) 내에 잔류하는 반응 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에, 소정 조성 및 소정 막 두께의 금속계 박막(금속산 탄질화막, 금속산 탄화막, 금속 탄질화막)을 형성할 수 있다. 또한, 이 경우도, 전술한 실시 형태와 마찬가지로, 처리실(201) 내에 잔류하는 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 배기 라인에 설치된 APC 밸브(244)의 개방도를 다단계로 변화시킨다.
예를 들면, Ti을 포함하는 금속계 박막(TiOCN막, TiOC막, TiCN막)을 형성하는 경우에는, 원료 가스로서, 티타늄 테트라 클로라이드(TiCl4) 등의 Ti 및 클로로기를 포함하는 가스나, 티타늄 테트라 플로라이드(TiF4) 등의 Ti 및 플루오로기를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 아민계 가스 및 반응 가스로서는, 전술한 실시 형태와 마찬가지인 가스를 이용할 수 있다. 또한, 이때의 처리 조건은, 예를 들면 전술한 실시 형태와 마찬가지인 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예를 들면, Zr을 포함하는 금속계 박막(ZrOCN막, ZrOC막, ZrCN막)을 형성하는 경우에는, 원료 가스로서, 지르코늄 테트라 클로라이드(ZrCl4) 등의 Zr 및 클로로기를 포함하는 가스나, 지르코늄 테트라 플로라이드(ZrF4) 등의 Zr 및 플루오로기를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 아민계 가스 및 반응 가스로서는, 전술한 실시 형태와 마찬가지인 가스를 이용할 수 있다. 또한, 이때의 처리 조건은, 예를 들면 전술한 실시 형태와 마찬가지인 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예를 들면, Hf을 포함하는 금속계 박막(HfOCN막, HfOC막, HfCN막)을 형성하는 경우에는, 원료 가스로서, 하프늄 테트라 클로라이드(HfCl4) 등의 Hf 및 클로로기를 포함하는 가스나, 하프늄 테트라 플로라이드(HfF4) 등의 Hf 및 플루오로기를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 아민계 가스 및 반응 가스로서는, 전술한 실시 형태와 마찬가지인 가스를 이용할 수 있다. 또한, 이때의 처리 조건은, 예를 들면 전술한 실시 형태와 마찬가지인 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예를 들면, Ta을 포함하는 금속계 박막(TaOCN막, TaOC막, TaCN막)을 형성하는 경우에는, 원료 가스로서, 탄탈 펜타 클로라이드(TaCl5) 등의 Ta 및 클로로기를 포함하는 가스나, 탄탈 펜타 플로라이드(TaF5) 등의 Ta 및 플루오로기를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 아민계 가스 및 반응 가스로서는, 전술한 실시 형태와 마찬가지인 가스를 이용할 수 있다. 또한, 이때의 처리 조건은, 예를 들면 전술한 실시 형태와 마찬가지인 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예를 들면, Al을 포함하는 금속계 박막(AlOCN막, AlOC막, AlCN막)을 형성하는 경우에는, 원료 가스로서, 알루미늄트리클로라이드(AlCl3) 등의 Al 및 클로로기를 포함하는 가스나, 알루미늄트리플로라이드(AlF3) 등의 Al 및 플루오로기를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 아민계 가스 및 반응 가스로서는, 전술한 실시 형태와 마찬가지인 가스를 이용할 수 있다. 또한, 이때의 처리 조건은, 예를 들면 전술한 실시 형태와 마찬가지인 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예를 들면, Mo을 포함하는 금속계 박막(MoOCN막, MoOC막, MoCN막)을 형성하는 경우에는, 원료 가스로서, 몰리브덴펜타클로라이드(MoCl5) 등의 Mo 및 클로로기를 포함하는 가스나, 몰리브덴펜타플로라이드(MoF5) 등의 Mo 및 플루오로기를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 아민계 가스 및 반응 가스로서는, 전술한 실시 형태와 마찬가지인 가스를 이용할 수 있다. 또한, 이때의 처리 조건은, 예를 들면 전술한 실시 형태와 마찬가지인 처리 조건으로 할 수 있다.
즉, 본 발명은 반도체 원소나 금속 원소 등의 소정 원소를 포함하는 박막을 형성하는 경우에 적절히 적용할 수 있다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 배치식의 기판 처리 장치를 이용하여 성막하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 한번에 1매 또는 몇매의 기판을 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치를 이용하여 성막하는 경우에도, 적절히 적용할 수 있다.
또한, 전술한 각 실시 형태나 각 변형예나 각 응용예 등은, 적절히 조합하여 이용할 수 있다.
또한, 본 발명은 예를 들면, 기존의 기판 처리 장치의 프로세스 레시피를 변경함으로써도 실현할 수 있다. 프로세스 레시피를 변경하는 경우는, 본 발명에 따른 프로세스 레시피를 전기 통신 회선이나 해당 프로세스 레시피를 기록한 기록 매체를 통하여 기존의 기판 처리 장치에 인스톨하거나, 또한 기존의 기판 처리 장치의 입출력 장치를 조작하여, 그 프로세스 레시피 자체를 본 발명에 따른 프로세스 레시피로 변경하는 것도 가능하다.
[실시예]
본 발명의 실시예로서, 전술한 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치를 이용하여, 전술한 제1 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해, 복수매의 웨이퍼 위에 SiOC막을 형성하는 배치 처리를 복수회 반복하였다. 원료 가스로서는 HCDS 가스를, 아민계 가스로서는 TEA 가스를, 반응 가스로서는 O2 가스를 이용하였다. 도 8a는, 본 실시예의 성막 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다. 도 8a에 도시한 바와 같이, 각 공정에서의 처리실 내의 설정 압력은, HCDS 가스 공급 공정:930㎩, 잔류 HCDS 가스 배기 공정:2㎩, TEA 가스 공급 공정:2660㎩, 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정:1330㎩, 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정:2㎩로 하였다. 그 이외의 성막 조건(각 스텝에서의 처리 조건)은, 전술한 제1 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건으로 하였다.
또한, 비교예로서, 전술한 제1 실시 형태의 성막 시퀀스에 있어서 제1 잔류 TEA 가스 배기 공정을 생략하고, 제2 잔류 TEA 가스 배기 공정만을 행하는 성막 시퀀스에 의해, 복수매의 웨이퍼 위에 SiOC막을 형성하는 배치 처리를 복수회 반복하였다. 원료 가스로서는 HCDS 가스를, 아민계 가스로서는 TEA 가스를, 반응 가스로서는 O2 가스를 이용하였다. 도 8b는, 비교예의 성막 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다. 도 8b에 도시한 바와 같이, 각 공정에서의 처리실 내의 설정 압력은, HCDS 가스 공급 공정:930㎩, 잔류 HCDS 가스 배기 공정:2㎩, TEA 가스 공급 공정:2660㎩, 잔류 TEA 가스 배기 공정:2㎩로 하였다. 그 이외의 성막 조건(각 스텝에서의 처리 조건)은, 전술한 제1 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건으로 하였다.
그 결과, 실시예의 성막 시퀀스에 의해, SiOC막을 형성하는 배치 처리를 복수회 반복해도, 진공 펌프의 배압이 상승하지 않고, 안정된 배치 처리를 반복하여 행할 수 있는 것을 확인하였다. 또한, 비교예의 성막 시퀀스에 의해, SiOC막을 형성하는 배치 처리를 행한 바, 1∼수 배치로, 진공 펌프의 배압이 상승하여, 배기 라인에 막힘이 생겨 버리는 것을 확인하였다. 배기 라인을 분해하여 확인한 바, 배기 라인의 진공 펌프보다도 하류측의 부분, 특히 트랩 장치와 제해 장치 사이의 부분에 대량의 반응 부생성물이 부착되어 있는 것을 확인하였다.
<본 발명의 바람직한 양태>
이하에, 본 발명의 바람직한 양태에 대하여 부기한다.
(부기 1)
본 발명의 일 양태에 따르면, 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 공정과, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 공정
을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 갖고, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브의 개방도를 다단계로 변화시키는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
(부기 2)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정은, 상기 배기 밸브의 개방도를 제1 개방도로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정과, 상기 배기 밸브의 개방도를 상기 제1 개방도보다도 큰 제2 개방도로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정을 갖는다.
(부기 3)
부기 2의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 제2 개방도를 완전 개방(풀 오픈)으로 한다.
(부기 4)
부기 1 내지 3 중 어느 하나의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 불활성 가스를 연속적으로 공급한다.
(부기 5)
부기 1 내지 4 중 어느 하나의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 원료 가스는 할로겐 원소를 포함한다.
(부기 6)
부기 1 내지 4 중 어느 하나의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 원료 가스는 염소 원소 또는 불소 원소를 포함한다.
(부기 7)
부기 1 내지 4 중 어느 하나의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 원료 가스는 염소 원소를 포함한다.
(부기 8)
부기 1 내지 7 중 어느 하나의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 아민계 가스는 아민을 포함한다.
(부기 9)
부기 1 내지 7 중 어느 하나의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 아민계 가스는, 에틸아민, 메틸아민, 프로필아민, 이소프로필아민, 부틸아민 및 이소부틸아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 아민을 포함한다.
(부기 10)
부기 1 내지 7 중 어느 하나의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 아민계 가스는, 트리에틸아민, 디에틸아민, 모노에틸아민, 트리메틸아민, 디메틸아민, 모노메틸아민, 트리프로필아민, 디프로필아민, 모노프로필아민, 트리이소프로필아민, 디이소프로필아민, 모노이소프로필아민, 투리부틸아민, 디부틸아민, 모노부틸아민, 트리이소부틸아민, 디이소부틸아민, 모노이소부틸아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 아민을 포함한다.
(부기 11)
본 발명의 다른 양태에 따르면, 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 공정과, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 갖고, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 상기 처리실 내의 설정 압력을 다단계로 변화시키는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
(부기 12)
부기 11의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정은, 상기 처리실 내의 설정 압력을 제1 설정 압력으로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정과, 상기 처리실 내의 설정 압력을 상기 제1 설정 압력보다도 작은 제2 설정 압력으로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정을 갖는다.
(부기 13)
부기 12의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 제2 설정 압력으로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 상기 배기 라인의 최대 배기 능력으로 상기 아민계 가스를 배기한다.
(부기 14)
본 발명의 또한 다른 양태에 따르면, 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 공정과, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 갖고, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 상기 배기 라인에 의한 배기 능력을 다단계로 변화시키는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
(부기 15)
부기 14의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정은, 상기 배기 라인에 의한 배기 능력을 제1 배기 능력으로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정과, 상기 배기 라인에 의한 배기 능력을 상기 제1 배기 능력보다도 큰 제2 배기 능력으로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정을 갖는다.
(부기 16)
부기 15의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는, 상기 제2 배기 능력으로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 상기 배기 라인의 최대 배기 능력으로 상기 아민계 가스를 배기한다.
(부기 17)
본 발명의 또한 다른 양태에 따르면, 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 공정과, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 갖고, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브의 개방도를 다단계로 변화시키는 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기 18)
본 발명의 또한 다른 양태에 따르면, 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계와, 상기 처리실 내의 기판에 아민계 가스를 공급하는 아민계 가스 공급계와, 상기 처리실 내를 배기하는 배기 라인과, 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브와, 상기 처리실 내의 기판에 상기 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 상기 아민계 가스를 공급하는 처리와, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 처리를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 처리를 행하고, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 처리에서는, 상기 배기 밸브의 개방도를 다단계로 변화시키도록, 상기 원료 가스 공급계, 상기 아민계 가스 공급계, 상기 배기 라인 및 상기 배기 밸브를 제어하는 제어부를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 19)
본 발명의 또한 다른 양태에 따르면, 기판 처리 장치의 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 수순과, 상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 수순과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 수순과, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 수순을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 수순을 컴퓨터에 실행시키고, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 수순에서는, 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브의 개방도를 다단계로 변화시키는 프로그램이 제공된다.
(부기 20)
본 발명의 또한 다른 양태에 따르면, 기판 처리 장치의 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 수순과, 상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 수순과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 수순과, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 수순을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 수순을 컴퓨터에 실행시키고, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 수순에서는, 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브의 개방도를 다단계로 변화시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
121 : 컨트롤러(제어부)
200 : 웨이퍼(기판)
201 : 처리실
202 : 처리로
203 : 반응관
207 : 히터
231 : 배기관
232a : 제1 가스 공급관
232b : 제2 가스 공급관
232c : 제3 가스 공급관
232d : 제4 가스 공급관

Claims (19)

  1. 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 공정과,
    상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 공정과,
    상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 공정
    을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 갖고,
    상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정은,
    상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브의 개방도를 제1 개방도로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 제1 배기 공정과,
    상기 제1 배기 공정 후, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 배기 밸브의 개방도를 상기 제1 개방도 보다도 큰 제2 개방도로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 제2 배기 공정을 갖는
    반도체 장치의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 개방도를 완전 개방(풀 오픈)으로 하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 불활성 가스를 연속적으로 공급하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스는 할로겐 원소를 포함하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스는 염소 원소 또는 불소 원소를 포함하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스는 염소 원소를 포함하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 아민계 가스는 아민을 포함하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 아민계 가스는, 에틸아민, 메틸아민, 프로필아민, 이소프로필아민, 부틸아민 및 이소부틸아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 아민을 포함하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 아민계 가스는, 트리에틸아민, 디에틸아민, 모노에틸아민, 트리메틸아민, 디메틸아민, 모노메틸아민, 트리프로필아민, 디프로필아민, 모노프로필아민, 트리이소프로필아민, 디이소프로필아민, 모노이소프로필아민, 트리부틸아민, 디부틸아민, 모노부틸아민, 트리이소부틸아민, 디이소부틸아민, 모노이소부틸아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 아민을 포함하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 공정과,
    상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 공정과,
    상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 공정
    을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 갖고,
    상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정은,
    상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내의 설정 압력을 제1 설정 압력으로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 제1 배기 공정과,
    상기 제1 배기 공정 후, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내의 설정 압력을 상기 제1 설정 압력보다도 작은 제2 설정 압력으로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 제2 배기 공정을 갖는
    반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 배기 공정에서는, 상기 배기 라인의 최대 배기 능력으로 상기 아민계 가스를 배기하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  14. 삭제
  15. 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 공정과,
    상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 공정과,
    상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 공정
    을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 갖고,
    상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정은,
    상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 배기 라인에 의한 배기 능력을 제1 배기 능력으로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 제1 배기 공정과,
    상기 제1 배기 공정 후, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 배기 라인에 의한 배기 능력을 상기 제1 배기 능력보다 큰 제2 배기 능력으로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 제2 배기 공정을 갖는
    반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 배기 공정에서는, 상기 배기 라인을 최대 배기 능력으로 상기 아민계 가스를 배기하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  17. 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 공정과,
    상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 공정과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 공정과,
    상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 공정
    을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 갖고,
    상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 공정은,
    상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브의 개방도를 제1 개방도로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 제1 배기 공정과,
    상기 제1 배기 공정 후, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 배기 밸브의 개방도를 상기 제1 개방도 보다도 큰 제2 개방도로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 제2 배기 공정을 갖는
    기판 처리 방법.
  18. 기판을 수용하는 처리실과,
    상기 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 아민계 가스를 공급하는 아민계 가스 공급계와,
    상기 처리실 내를 배기하는 배기 라인과,
    상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브와,
    상기 처리실 내의 기판에 상기 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 상기 아민계 가스를 공급하는 처리와, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 상기 배기 라인에 의해 배기하는 처리를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 처리를 행하게 하고, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 처리에서는, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 배기 밸브의 개방도를 제1 개방도로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 제1 배기 처리와, 상기 제1 배기 처리 후, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 배기 밸브의 개방도를 상기 제1 개방도 보다도 큰 제2 개방도로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 제2 배기 처리를 행하게 하도록, 상기 원료 가스 공급계, 상기 아민계 가스 공급계, 상기 배기 라인 및 상기 배기 밸브를 제어하는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
  19. 처리실 내의 기판에 원료 가스를 공급하는 수순과,
    상기 원료 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 원료 가스를 배기 라인에 의해 배기하는 수순과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 아민계 가스를 공급하는 수순과,
    상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 수순
    을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 수순을 컴퓨터에 실행시키고,
    상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 수순에서는,
    상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브의 개방도를 제1 개방도로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 제1 배기 수순과,
    상기 제1 배기 수순 후, 상기 아민계 가스의 공급을 정지한 상태에서, 상기 배기 밸브의 개방도를 상기 제1 개방도 보다도 큰 제2 개방도로 하여 상기 처리실 내에 잔류하는 상기 아민계 가스를 배기하는 제2 배기 수순을 행하게 하는 프로그램을 기록한
    컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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