KR101476550B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 - Google Patents

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 Download PDF

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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

본 발명은 저온 영역에서, HF에 대한 내성이 높고, 유전율이 낮은 박막을 형성하는 것을 과제로 한다. 기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 기판에 대하여 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수 행함으로써, 소정 원소, 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과, 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제1층과 보라진 화합물을 반응시킴으로써 제1층을 개질하여, 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 기판 상에 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND RECODING MEDIUM}
본 발명은 기판 상에 박막을 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.
트랜지스터의 미세화와 함께, 게이트 전극의 사이드 월 스페이서(SWS) 등을 구성하는 절연막 등의 박막에는, 성막 온도의 저온화, 불화수소(HF)에 대한 내성의 향상, 유전율의 저하가 요구된다. 그로 인해, 절연막으로서, 실리콘 질화막(SiN막)에 탄소(C)를 첨가한 실리콘 탄질화막(SiCN막)이나, 산소(O)를 더 첨가한 실리콘 산탄질화막(SiOCN막) 등이 이용되고 있다. 이들 절연막은, 높은 스텝 커버리지 특성이 요구되는 점에서, 복수 종류의 처리 가스를 교대로 공급하는 교대 공급법에 의해 형성되는 경우가 많다.
전술한 SiCN막이나 SiOCN막 등의 절연막에 대하여, HF에 대한 내성을 더 향상시키기 위해서는, 막 내 탄소 농도를 증가시켜서, 막 내 산소 농도를 저하시키는 것이 유효하다. 또한, 이러한 절연막에 대하여, 유전율을 더 저하시키기 위해서는 막 내의 탄소 농도를 저하시켜서, 막 내 산소 농도를 증가시키는 것이 유효하다. 최근, 이와 같은 트레이드 오프 관계에 있는 HF에 대한 내성의 향상과 유전율의 저하를 양립시키는 요구가 높아지고 있다. 그러나, SiCN막이나 SiOCN막의 조성을 조정하는 것만으로는, 즉, 막 내 탄소 농도, 산소 농도, 질소 농도를 제어하는 것만으로는, 전술한 요구를 충족시키는 것은 곤란하였다. 또한, 사이드 월 스페이서 등을 구성하는 절연막을 형성할 때에는 성막 온도의 저온화가 요구되지만, 종래의 교대 공급법에서의 성막 온도는 600℃ 전후이며, 예를 들어 550℃ 이하의 저온 영역에서 전술한 절연막 등의 박막을 형성하는 것은 곤란하였다.
따라서 본 발명의 목적은, 저온 영역에서, HF에 대한 내성이 높고, 유전율이 낮은 박막을 형성할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과, 상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실 내의 기판을 가열하는 히터와, 상기 처리실 내의 기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 제1 원료 가스 공급계와, 상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 제2 원료 가스 공급계와, 상기 처리실 내의 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급계와, 상기 처리실 내의 압력을 조정하는 압력 조정부와, 상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 제1 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 제2 원료 가스를 공급하는 처리를 소정 횟수 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 처리를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하도록, 상기 제1 원료 가스 공급계, 상기 제2 원료 가스 공급계, 상기 반응 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정부를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 기판 처리 장치의 처리실 내의 기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 수순과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 수순을 소정 횟수 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 수순과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 수순을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 저온 영역에서, HF에 대한 내성이 높고, 유전율이 낮은 박막을 형성하는 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도로서, 처리로 부분을 종단면도로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도로서, 처리로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 제1 시퀀스에서의 성막 플로우를 나타낸 도면이다.
도 5는 제1 실시 형태의 제2 시퀀스에서의 성막 플로우를 나타낸 도면이다.
도 6은 제1 실시 형태의 제1 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 7은 제1 실시 형태의 제2 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 8은 제2 실시 형태의 제1 시퀀스에서의 성막 플로우를 나타낸 도면이다.
도 9는 제2 실시 형태의 제2 시퀀스에서의 성막 플로우를 나타낸 도면이다.
도 10은 제2 실시 형태의 제1 시퀀스에서의 가스 공급 및 플라즈마 파워 공급의 타이밍을 나타낸 도면으로, 도 10a는 논 플라즈마로 성막을 행하는 시퀀스예를 나타내며, 도 10b는 플라즈마를 사용하여 성막을 행하는 시퀀스예를 나타낸다.
도 11은 제2 실시 형태의 제2 시퀀스에서의 가스 공급 및 플라즈마 파워 공급의 타이밍을 나타내는 도면으로, 도 11a는 논 플라즈마로 성막을 행하는 시퀀스예를 나타내며, 도 11b는 플라즈마를 사용하여 성막을 행하는 시퀀스예를 나타낸다.
도 12의 (a)는 보라진의 화학 구조식을, 도 12의 (b)는 보라진 화합물의 화학 구조식을, 도 12의 (c)는 n,n',n"-트리메틸보라진의 화학 구조식을, 도 12의 (d)는 n,n',n"-트리-n-프로필보라진의 화학 구조식을 나타낸 도면이다.
<본 발명의 제1 실시 형태>
이하에, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1은, 본 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로(爐)의 개략 구성도로서, 처리로(202) 부분을 종단면도로 나타내고 있다. 도 2는, 본 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 종형 처리로의 개략 구성도로서, 처리로(202) 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 나타내고 있다. 또한, 본 발명은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 한정되지 않고, 매엽식, 핫월(Hot Wall)형, 콜드월(Cold Wall)형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치에도 바람직하게 적용할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 처리로(202)는 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 유지판으로서의 히터 베이스(도시생략)에 지지됨으로써 수직으로 설치되어 있다. 또한, 히터(207)는 후술하는 바와 같이 가스를 열로 활성화시키는 활성화 기구로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원 형상으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단부가 폐색되고 하단부가 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성되어 있으며, 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), 제4 노즐(249d)이 반응관(203)의 하부를 관통하도록 설치되어 있다. 제1 노즐(249a), 제2 노즐(249b), 제3 노즐(249c), 제4 노즐(249d)에는, 제1 가스 공급관(232a), 제2 가스 공급관(232b), 제3 가스 공급관(232c), 제4 가스 공급관(232d)이 각각 접속되어 있다. 이와 같이, 반응관(203)에는 4개의 노즐(249a, 249b, 249c, 249d)과, 4개의 가스 공급관(232a, 232b, 232c, 232d)이 설치되어 있으며, 처리실(201) 내로 복수 종류, 여기에서는 4종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 반응관(203)의 하방에, 반응관(203)을 지지하는 금속제의 매니폴드를 설치하고, 각 노즐을, 이 금속제의 매니폴드의 측벽을 관통하도록 설치해도 된다. 이 경우, 이 금속제의 매니폴드에, 후술하는 배기관(231)을 더 설치해도 된다. 또한, 이 경우에도, 배기관(231)을 금속제의 매니폴드가 아니라, 반응관(203)의 하부에 설치해도 된다. 이와 같이, 처리로(202)의 노구부(爐口部)를 금속제로 하고, 금속제의 노구부에 노즐 등을 부착하여도 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) 사이에서의 원호 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽 하부로부터 상부를 따라서, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향해 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 롱 노즐로서 구성되어 있고, 그 수평부는 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되어 있으며, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단부측으로부터 타단부측을 향해 상승하도록 설치되어 있다. 제1 노즐(249a)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a)이 설치되어 있다. 가스 공급 구멍(250a)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250a)은 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지며, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다. 주로, 제1 가스 공급관(232a), 매스 플로우 컨트롤러(241a), 밸브(243a)에 의해 제1 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제1 노즐(249a)을 제1 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 된다. 또한, 주로, 제1 불활성 가스 공급관(232e), 매스 플로우 컨트롤러(241e), 밸브(243e)에 의해 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다. 제1 불활성 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계로서도 기능한다.
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) 사이에서의 원호 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽 하부로부터 상부를 따라서, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향해 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 롱 노즐로서 구성되어 있고, 그 수평부는 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되어 있으며, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단부측으로부터 타단부측을 향해 상승하도록 설치되어 있다. 제2 노즐(249b)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250b)이 설치되어 있다. 가스 공급 구멍(250b)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250b)은 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지며, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다. 주로, 제2 가스 공급관(232b), 매스 플로우 컨트롤러(241b), 밸브(243b)에 의해 제2 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제2 노즐(249b)을 제2 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 된다. 또한, 주로, 제2 불활성 가스 공급관(232f), 매스 플로우 컨트롤러(241f), 밸브(243f)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다. 제2 불활성 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계로서도 기능한다.
제3 가스 공급관(232c)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC: 241c) 및 개폐 밸브인 밸브(243c)가 설치되어 있다. 또한, 제3 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)보다도 하류측에는, 제3 불활성 가스 공급관(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) 사이에서의 원호 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라서, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향해 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 롱 노즐로서 구성되어 있고, 그 수평부는 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되어 있으며, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단부측으로부터 타단부측을 향해 상승하도록 설치되어 있다. 제3 노즐(249c)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250c)이 설치되어 있다. 가스 공급 구멍(250c)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250c)은 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지며, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다. 주로, 제3 가스 공급관(232c), 매스 플로우 컨트롤러(241c), 밸브(243c)에 의해 제3 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제3 노즐(249c)을 제3 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 된다. 또한, 주로, 제3 불활성 가스 공급관(232g), 매스 플로우 컨트롤러(241g), 밸브(243g)에 의해, 제3 불활성 가스 공급계가 구성된다. 제3 불활성 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계로서도 기능한다.
제4 가스 공급관(232d)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC: 241d) 및 개폐 밸브인 밸브(243d)가 설치되어 있다. 또한, 제4 가스 공급관(232d)의 밸브(243d)보다도 하류측에는, 제4 불활성 가스 공급관(232h)이 접속되어 있다. 이 제4 불활성 가스 공급관(232h)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241h) 및 개폐 밸브인 밸브(243h)가 설치되어 있다. 또한, 제4 가스 공급관(232d)의 선단부에는, 전술한 제4 노즐(249d)이 접속되어 있다. 제4 노즐(249d)은 가스 분산 공간인 버퍼실(237) 내에 설치되어 있다.
버퍼실(237)은 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에서의 원호 형상의 공간에, 또한, 반응관(203) 내벽의 하부로부터 상부에 걸치는 부분에, 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라서 설치되어 있다. 즉, 버퍼실(237)은 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 버퍼실(237)의 웨이퍼(200)와 인접하는 벽의 단부에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250e)이 설치되어 있다. 가스 공급 구멍(250e)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250e)은 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지며, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다.
제4 노즐(249d)은 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(250e)이 형성된 단부와 반대측 단부에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라서, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향하여 상승하도록 설치되어 있다. 즉, 제4 노즐(249d)은 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 제4 노즐(249d)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되어 있고, 그 수평부는 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되어 있으며, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단부측으로부터 타단부측을 향해 상승하도록 설치되어 있다. 제4 노즐(249d)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250d)이 설치되어 있다. 가스 공급 구멍(250d)은 버퍼실(237)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 이 가스 공급 구멍(250d)은 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(250e)과 마찬가지로, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되어 있다. 이 복수의 가스 공급 구멍(250d) 각각의 개구 면적은, 버퍼실(237) 내와 처리실(201) 내의 차압이 작은 경우에는, 상류측(하부)으로부터 하류측(상부)까지, 각각 동일한 개구 면적으로 동일한 개구 피치로 하면 되지만, 차압이 큰 경우에는, 상류측으로부터 하류측을 향해 각각 개구 면적을 크게 하거나, 개구 피치를 작게 하면 된다.
본 실시 형태에서는, 제4 노즐(249d)의 가스 공급 구멍(250d) 각각의 개구 면적이나 개구 피치를, 상류측으로부터 하류측에 걸쳐서 전술한 바와 같이 조절함으로써, 우선, 가스 공급 구멍(250d) 각각으로부터, 유속의 차는 있지만, 유량이 거의 동일량인 가스를 분출시킨다. 그리고 이 가스 공급 구멍(250d) 각각으로부터 분출하는 가스를, 일단, 버퍼실(237) 내로 도입하고, 버퍼실(237) 내에서 가스의 유속차의 균일화를 행하도록 하고 있다. 즉, 제4 노즐(249d)의 가스 공급 구멍(250d) 각각으로부터 버퍼실(237) 내로 분출된 가스는 버퍼실(237) 내에서 각 가스의 입자 속도가 완화된 후, 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(250e)으로부터 처리실(201) 내로 분출한다. 이에 의해, 제4 노즐(249d)의 가스 공급 구멍(250d) 각각으로부터 버퍼실(237) 내로 분출된 가스는, 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(250e) 각각으로부터 처리실(201) 내로 분출될 때에는, 균일한 유량과 유속을 갖는 가스로 된다.
주로, 제4 가스 공급관(232d), 매스 플로우 컨트롤러(241d), 밸브(243d)에 의해 제4 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제4 노즐(249d) 및 버퍼실(237)을 제4 가스 공급계에 포함시켜 생각해도 된다. 또한, 주로, 제4 불활성 가스 공급관(232h), 매스 플로우 컨트롤러(241h), 밸브(243h)에 의해 제4 불활성 가스 공급계가 구성된다. 제4 불활성 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계로서도 기능한다.
이와 같이, 본 실시 형태에서의 가스 공급 방법은, 반응관(203)의 내벽과, 적재된 복수매의 웨이퍼(200)의 단부로 정의되는 원호 형상의 세로로 긴 공간 내에 배치한 노즐(249a, 249b, 249c, 249d) 및 버퍼실(237)을 경유하여 가스를 반송하고, 노즐(249a, 249b, 249c, 249d) 및 버퍼실(237)에 각각 개구된 가스 공급 구멍(250a, 250b, 250c, 250d, 250e)으로부터 웨이퍼(200)의 근방에서 비로소 반응관(203) 내로 가스를 분출시키고 있으며, 반응관(203) 내에서의 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, 웨이퍼(200)의 표면 위를 흐른 가스, 즉, 반응 후의 잔류 가스는, 배기구, 즉, 후술하는 배기관(231) 방향을 향해 흐르지만, 이 잔류 가스의 흐름 방향은, 배기구의 위치에 따라 적절히 특정되며, 수직 방향에 한정되는 것은 아니다.
제1 가스 공급관(232a)으로부터는, 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료로서, 예를 들어 적어도 실리콘(Si) 원소와 클로로기를 포함하는 제1 원료 가스인 클로로실란계 원료 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(241a), 밸브(243a), 제1 노즐(249a)을 통해 처리실(201) 내로 공급된다. 여기서, 클로로실란계 원료란, 클로로기를 갖는 실란계 원료를 말하며, 적어도 실리콘(Si) 및 염소(Cl)를 포함하는 원료이다. 즉, 여기에서 말하는 클로로실란계 원료는, 할로겐화물의 일종이라고도 할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 '원료'라고 하는 단어를 사용한 경우에는, '액체 상태인 액체 원료'를 의미하는 경우, '액체 원료를 기화한 원료 가스'를 의미하는 경우, 또는 그 양쪽 모두를 의미하는 경우가 있다. 따라서, 본 명세서에서 '클로로실란계 원료'라고 하는 단어를 사용한 경우에는, '액체 상태인 클로로실란계 원료'를 의미하는 경우, '클로로실란계 원료 가스'를 의미하는 경우 또는, 그 양쪽 모두를 의미하는 경우가 있다. 클로로실란계 원료 가스로서는, 예를 들어 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스를 사용할 수 있다. HCDS와 같이 상온 상압하에서 액체 상태인 액체 원료를 사용하는 경우에는, 액체 원료를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 원료 가스(HCDS 가스)로서 공급하게 된다.
제2 가스 공급관(232b)으로부터는, 소정 원소 및 아미노기(아민기)를 포함하는 제2 원료로서, 예를 들어 적어도 실리콘(Si) 원소와 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스인 아미노실란계 원료 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(241b), 밸브(243b), 제2 노즐(249b)을 통해 처리실(201) 내로 공급된다. 여기서, 아미노실란계 원료란, 아미노기를 갖는 실란계 원료(메틸기나 에틸기나 부틸기 등의 알킬기도 포함하는 실란계 원료이기도 함)를 말하며, 적어도 실리콘(Si), 탄소(C) 및 질소(N)를 포함하는 원료이다. 즉, 여기에서 말하는 아미노실란계 원료는, 유기계의 원료라고도 할 수 있고, 유기 아미노실란계 원료라고도 할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 '아미노실란계 원료'라고 하는 단어를 사용한 경우에는, '액체 상태인 아미노실란계 원료'를 의미하는 경우, '아미노실란계 원료 가스'를 의미하는 경우 또는, 그 양쪽 모두를 의미하는 경우가 있다. 아미노실란계 원료 가스로서는, 예를 들어 트리스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]3H, 약칭: 3DMAS) 가스를 사용할 수 있다. 3DMAS와 같이 상온 상압하에서 액체 상태인 액체 원료를 사용하는 경우에는, 액체 원료를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 원료 가스(3DMAS 가스)로서 공급하게 된다.
제3 가스 공급관(232c)으로부터는, 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스로서, 예를 들어 유기 보라진 화합물인 알킬보라진 화합물을 포함하는 반응 가스, 즉, 유기 보라진계 가스(보라진계 가스)가 매스 플로우 컨트롤러(241c), 밸브(243c), 제3 노즐(249c)을 통해 처리실(201) 내로 공급된다.
여기서, 보라진은 붕소, 질소, 수소로 구성되는 복소환식 화합물이며, 조성식은 B3H6N3으로 표현할 수 있으며, 도 12의 (a)에 도시한 화학 구조식으로 표현할 수 있다. 보라진 화합물은, 3개의 붕소 원자(B)와 3개의 질소 원자(N)로 구성되는 보라진환을 구성하는 보라진환 골격('보라진 골격'이라고도 함)을 포함하는 화합물이다. 유기 보라진 화합물은, 탄소 원자(C)를 포함하는 보라진 화합물이며, 탄소 함유 리간드를 포함하는 보라진 화합물이라고도 할 수 있다. 알킬보라진 화합물은, 알킬기를 함유하는 보라진 화합물이며, 알킬기를 리간드로서 포함하는 보라진 화합물이라고도 할 수 있다. 알킬보라진 화합물은, 보라진에 포함되는 6개의 수소 원자(H) 중 적어도 어느 하나를, 1개 이상의 탄소 원자(C)를 포함하는 탄화수소로 치환한 것이며, 도 12의 (b)에 도시한 화학 구조식으로 표현할 수 있다. 여기서, 도 12의 (b)에 도시한 화학 구조식 중의 R1 내지 R6은, 수소 원자(H)이거나, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자(C)를 포함하는 알킬기이다. R1 내지 R6은 동일한 알킬기이어도 되고, 서로 다른 알킬기이어도 된다. 단, R1 내지 R6은, 그 모두가 H인 경우를 제외한다. 알킬보라진 화합물은, 보라진환을 구성하는 보라진환 골격을 갖고, 붕소, 질소, 수소, 탄소를 포함하는 물질이라고도 할 수 있다. 또한, 알킬보라진 화합물은, 보라진환 골격을 갖고 알킬 리간드를 포함하는 물질이라고도 할 수 있다. 또한, R1 내지 R6은, 수소 원자(H)이거나, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자(C)를 포함하는 알케닐기, 알키닐기이어도 된다. R1 내지 R6은 동일한 알케닐기, 알키닐기이어도 되고, 서로 다른 알케닐기, 알키닐기이어도 된다. 단, R1 내지 R6은, 그 모두가 H인 경우를 제외한다.
보라진 화합물을 포함하는 반응 가스로서는, 예를 들어 n,n',n"-트리메틸보라진(약칭: TMB) 가스를 사용할 수 있다. TMB는, 도 12 (b)에 도시한 화학 구조식 중의 R1, R3, R5가 H이며, R2, R4, R6이 메틸기(-CH3)이며, 도 12의 (c)에 도시한 화학 구조식으로 표현할 수 있다. TMB는, 보라진환 골격을 갖고 메틸기를 리간드로서 포함하는 보라진 화합물이라고도 할 수 있다. 또한, TMB와 같이 상온 상압하에서 액체 상태인 보라진 화합물을 사용하는 경우에는, 액체 상태의 보라진 화합물을 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스(TMB 가스)로서 공급하게 된다.
제4 가스 공급관(232d)으로부터는, 예를 들어 질화 가스(질소 함유 가스)가 매스 플로우 컨트롤러(241d), 밸브(243d), 제4 노즐(249d), 버퍼실(237)을 통해 처리실(201) 내로 공급된다. 질화 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스를 사용할 수 있다.
불활성 가스 공급관(232e, 232f, 232g, 232h)으로부터는, 예를 들어 질소(N2) 가스가, 각각 매스 플로우 컨트롤러(241e, 241f, 241g, 241h), 밸브(243e, 243f, 243g, 243h), 가스 공급관(232a, 232b, 232c, 232d), 노즐(249a, 249b, 249c, 249d), 버퍼실(237)을 통해 처리실(201) 내로 공급된다.
또한, 예를 들어 각 가스 공급관으로부터 전술한 바와 같은 가스를 각각 흘리는 경우, 제1 가스 공급계에 의해, 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료를 공급하는 제1 원료 공급계, 즉, 제1 원료 가스 공급계로서의 클로로실란계 원료 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제2 가스 공급계에 의해, 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료를 공급하는 제2 원료 공급계, 즉, 제2 원료 가스 공급계로서의 아미노실란계 원료 가스 공급계가 구성된다. 또한, 클로로실란계 원료 가스 공급계, 아미노실란계 원료 가스 공급계를, 각각, 단순히 '클로로실란계 원료 공급계', '아미노실란계 원료 공급계'라고도 한다. 또한, 제3 가스 공급계에 의해, 반응 가스 공급계, 즉 유기 보라진계 가스(보라진계 가스) 공급계가 구성된다. 또한, 제4 가스 공급계에 의해, 질화 가스 공급계가 구성된다.
버퍼실(237) 내에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 가늘고 긴 구조를 갖는 제1 전극인 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 전극인 제2 막대 형상 전극(270)이 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 웨이퍼(200)의 적층 방향을 따라서 배치되어 있다. 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270) 각각은, 제4 노즐(249d)과 평행하게 설치되어 있다. 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270)의 각각은, 상부로부터 하부에 걸쳐 각 전극을 보호하는 보호관인 전극 보호관(275)에 의해 덮임으로써 보호되어 있다. 이 제1 막대 형상 전극(269) 또는 제2 막대 형상 전극(270) 중 어느 한쪽은, 정합기(272)를 통해 고주파 전원(273)에 접속되고, 다른 쪽은, 기준 전위인 접지에 접속되어 있다. 정합기(272)를 통해 고주파 전원(273)으로부터 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270) 사이에 고주파 전력을 인가함으로써, 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270) 사이의 플라즈마 생성 영역(224)에 플라즈마가 생성된다. 주로, 제1 막대 형상 전극(269), 제2 막대 형상 전극(270), 전극 보호관(275)에 의해 플라즈마 발생기(플라즈마 발생부)로서의 플라즈마원이 구성된다. 또한, 정합기(272), 고주파 전원(273)을 플라즈마원에 포함시켜 생각해도 된다. 또한, 플라즈마원은, 후술하는 바와 같이 가스를 플라즈마로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서 기능한다.
전극 보호관(275)은 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270) 각각을 버퍼실(237) 내의 분위기와 격리한 상태에서 버퍼실(237) 내에 삽입할 수 있는 구조로 되어 있다. 여기서, 전극 보호관(275) 내부의 산소 농도가 외기(대기)의 산소 농도와 동일 정도이면, 전극 보호관(275) 내에 각각 삽입된 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270)은 히터(207)에 의한 열로 산화되어버린다. 따라서, 전극 보호관(275)의 내부를 질소 가스 등의 불활성 가스로 충전해 두거나, 전극 보호관(275) 내부를 불활성 가스 퍼지 기구를 이용하여 질소 가스 등의 불활성 가스로 퍼지함으로써 전극 보호관(275) 내부의 산소 농도를 저감시켜서, 제1 막대 형상 전극(269) 또는 제2 막대 형상 전극(270)의 산화를 방지할 수 있도록 구성되어 있다.
반응관(203)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치되어 있다. 배기관(231)에는, 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 통하여, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있다. 또한, APC 밸브(244)는 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있으며, 나아가서는 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있는 밸브이다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 또한, 진공 펌프(246)를 배기계에 포함시켜 생각해도 된다. 배기계는, 진공 펌프(246)를 작동시키면서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)의 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)으로 되도록 진공 배기할 수 있게 구성되어 있다.
반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)의 하단부 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)은 반응관(203)의 하단부에 수직 방향 하측으로부터 접촉되도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은 예를 들어 스테인리스 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는 반응관(203)의 하단부와 접촉하는 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 승강하도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(215)는 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 보트(217)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출하는 것이 가능하도록 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 들어 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지고, 복수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세이면서, 서로 중심을 맞춘 상태로 정렬시켜서 다단으로 지지하도록 구성되어 있다. 또한, 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열 부재(218)가 설치되어 있으며, 히터(207)로부터의 열이 시일 캡(219) 측으로 전달되기 어렵게 되도록 구성되어 있다. 또한, 단열 부재(218)는 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지는 복수매의 단열판과, 이들 단열판을 수평 자세로 다단으로 지지하는 단열판 홀더에 의해 구성해도 된다.
반응관(203) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있으며, 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, 249d)과 마찬가지로 L자형으로 구성되어 있으며, 반응관(203)의 내벽을 따라서 설치되어 있다.
도 3에 도시된 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 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는 예를 들어 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 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜서, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것으로, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 단순히 '프로그램'이라고도 한다. 또한, 본 명세서에서 프로그램이라고 하는 단어를 사용한 경우에는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽 모두를 포함하는 경우가 있다. 또한, RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(작업 영역)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는 전술한 매스 플로우 컨트롤러(241a, 241b, 241c, 241d, 241e, 241f, 241g, 241h), 밸브(243a, 243b, 243c, 243d, 243e, 243f, 243g, 243h), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 고주파 전원(273), 정합기(272), 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, 241h)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a, 243b, 243c, 243d, 243e, 243f, 243g, 243h)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초한 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초한 히터(207)의 온도 조정 동작, 고주파 전원(273)의 전력 공급, 정합기(272)에 의한 임피던스 조정 동작, 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 한정되지 않고, 범용 컴퓨터로서 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 전술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(123: 예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)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 통해 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여, 외부 기억 장치(123)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 또한, 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 단순히 '기록 매체'라고도 한다. 또한, 본 명세서에서 '기록 매체'라고 하는 단어를 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체(單體)만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽 모두를 포함하는 경우가 있다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로, 전술한 기판 처리 장치의 처리로를 이용하여, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 박막을 성막하는 시퀀스예에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 형성하는 박막의 조성비가 화학양론 조성, 또는 화학양론 조성과는 다른 소정의 조성비가 되도록 하는 것을 목적으로 하여, 형성하는 박막을 구성하는 복수의 원소를 포함하는 복수 종류의 가스의 공급 조건을 제어한다. 예를 들어, 형성하는 박막을 구성하는 복수의 원소 중 적어도 하나의 원소가 다른 원소보다도 화학양론 조성에 대하여 과잉이 되도록 하는 것을 목적으로 하여, 공급 조건을 제어한다. 이하, 형성하는 박막을 구성하는 복수의 원소의 비율, 즉, 박막의 조성비를 제어하면서 성막을 행하는 시퀀스예에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 성막 시퀀스에서는, 기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 기판에 대하여 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수 행함으로써, 소정 원소, 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과, 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제1층과 보라진 화합물을 반응시킴으로써 제1층을 개질하여, 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 기판 상에 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성한다.
제1층을 형성하는 공정에서는, 예를 들어 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 교대로 소정 횟수 행한다. 다시 말하면, 제1층을 형성하는 공정에서는, 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 1 세트로 하여 이 세트를 소정 횟수 행한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 제1층을 형성하는 공정에서는, 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 동시에 소정 횟수 행할 수도 있다. 제1층을 형성하는 공정에서는, 이와 같이 하여, 소정 원소, 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성한다.
여기서, '제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 교대로 소정 횟수 행한다'란, 제1 원료 가스 및 제2 원료 가스 중 한쪽 원료 가스를 공급하는 공정과, 제1 원료 가스 및 제2 원료 가스 중 상기 한쪽 원료 가스와는 상이한 다른쪽 원료 가스를 공급하는 공정을 교대로 1회 또는 복수 회 행하는 것을 의미한다. 즉, 각 공정을 교대로 1회 이상 행하는 것을 의미한다.
또한, '제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 1 세트로 하여 이 세트를 소정 횟수 행한다'란, 제1 원료 가스 및 제2 원료 가스 중 한쪽의 원료 가스를 공급하는 공정과, 제1 원료 가스 및 제2 원료 가스 중 상기 한쪽 원료 가스와는 상이한 다른쪽 원료 가스를 공급하는 공정을 1 세트로 하여 이 세트를 1회 또는 복수 회 행하는 것을 의미한다. 즉, 이 세트를 1회 이상 행하는 것을 의미한다. 또한, 이 세트를 1회 행하는 케이스가 후술하는 제1 시퀀스에 상당하며, 이 세트를 복수 회 행하는 케이스, 즉, 이 세트를 복수 회 반복하는 케이스가 후술하는 제2 시퀀스에 상당한다.
제2층을 형성하는 공정에서는, 소정 원소, 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층과, 보라진 화합물을 반응시킨다. 즉, 할로겐기를 포함하는 제1층과, 보라진 화합물을 반응시킨다. 상세하게는, 제1층에 포함되는 할로겐기와, 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시킨다. 이에 의해, 보라진 화합물에 포함되는 리간드와 반응시킨 제1층에 포함되는 할로겐기를 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 제1층에 포함되는 할로겐기와 반응시킨 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 보라진 화합물로부터 분리시킨다. 그리고, 리간드가 분리된 보라진 화합물과 제1층에 포함되는 소정 원소를 결합시킨다. 구체적으로는, 리간드가 분리된 보라진 화합물의 보라진환의 일부와 제1층에 포함되는 소정 원소를 결합시킨다. 보다 구체적으로는, 리간드가 분리된 보라진 화합물의 보라진환을 구성하는 질소와 제1층에 포함되는 소정 원소를 결합시킨다.
또한, '제1층을 형성하는 공정과, 제2층을 형성하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행한다'란, 제1층을 형성하는 공정과, 제2층을 형성하는 공정을 1 사이클로 한 경우, 이 사이클을 1회 또는 복수 회 행하는 것을 의미한다. 즉, 이 사이클을 1회 이상 행하는 것을 의미한다. 다시 말하면, 제1층을 형성하는 공정과, 제2층을 형성하는 공정을 교대로 행하는 사이클을 1회 또는 복수 회 행하는 것을 의미한다고도 할 수 있다. 단, 이 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 기판으로서 반도체 기판인 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼를 사용한다. 또한, 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스로서, 실리콘 및 클로로기를 포함하는 클로로실란계 원료 가스를 사용한다. 또한, 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스로서, 실리콘 및 아미노기를 포함하는 아미노실란계 원료 가스를 사용한다. 또한, 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스로서, 보라진환 골격을 갖고 알킬기(메틸기)를 리간드로서 포함하는 보라진 화합물의 가스를 사용한다. 또한, 소정 원소, 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층으로서, 실리콘, 클로로기(염소), 탄소 및 질소를 포함하는 층(염소를 포함하는 실리콘 탄질화층)을 형성한다. 또한, 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층으로서, 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 층(실리콘 붕탄질화층)을 형성한다. 또한, 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막으로서, 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막(실리콘 붕탄질화막)을 형성한다.
(제1 시퀀스)
우선, 본 실시 형태의 제1 시퀀스에 대하여 설명한다. 도 4는 본 실시 형태의 제1 시퀀스에서의 성막 플로우를 나타낸 도면이다. 도 6은 본 실시 형태의 제1 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍을 나타낸 도면이다.
본 실시 형태의 제1 시퀀스에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 실리콘 및 클로로기를 포함하는 클로로실란계 원료 가스를 공급하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 실리콘 및 아미노기를 포함하는 아미노실란계 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수(1회) 행함으로써, 실리콘, 클로로기(염소), 탄소 및 질소를 포함하는 제1층으로서 염소를 포함하는 실리콘 탄질화층(이하, 'Cl을 포함하는 SiCN층'이라고도 함)을 형성하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제1층과 보라진 화합물을 반응시킴으로써 제1층을 개질하여, 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화층(이하, 'SiBCN층'이라고도 함)을 형성하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화막(이하, 'SiBCN막'이라고도 함)을 형성한다.
또한, 도 4 및 도 6은, 제1층을 형성할 때에, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 원료 가스를 공급하고, 그 후, 아미노실란계 원료 가스를 공급하는 예, 즉, 클로로실란계 원료 가스를 아미노실란계 원료 가스보다도 먼저 공급하는 예를 나타내고 있다.
또한, 본 명세서에서 '웨이퍼'라고 하는 단어를 사용한 경우에는, '웨이퍼 바로 그 자체'를 의미하는 경우나, '웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등과의 적층체(집합체)'를 의미하는 경우(즉, 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함하여 '웨이퍼'라 불리는 경우)가 있다. 또한, 본 명세서에서 '웨이퍼의 표면'이라고 하는 단어를 사용한 경우에는, '웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)'을 의미하는 경우나, '웨이퍼 상에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면'을 의미하는 경우가 있다.
따라서, 본 명세서에서 '웨이퍼에 대하여 소정의 가스를 공급한다'라고 기재한 경우에는, '웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 직접 공급한다'는 것을 의미하는 경우나, '웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등에 대하여, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다'는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 '웨이퍼 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다'라고 기재한 경우에는, '웨이퍼 바로 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다'는 것을 의미하는 경우나, '웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등의 위, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다'는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에서 '기판'이라고 하는 단어를 사용한 경우에도, '웨이퍼'라고 하는 단어를 사용한 경우와 마찬가지이며, 그 경우, 상기 설명에서, '웨이퍼'를 '기판'으로 치환하여 생각하면 된다.
이하, 본 실시 형태의 제1 시퀀스를 구체적으로 설명한다. 여기에서는, 클로로실란계 원료 가스로서 HCDS 가스를, 아미노실란계 원료 가스로서 3DMAS 가스를, 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스로서 TMB 가스를 사용하여, 도 4의 성막 플로우 및 도 6의 성막 시퀀스에 의해, 웨이퍼(200) 상에 보라진환 골격을 포함하는 SiBCN막을 형성하는 예에 대하여 설명한다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 도 1에 도시된 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 통해 반응관(203)의 하단부를 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)로 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 종료될 때까지의 동안은 항상 작동시킨 상태를 유지한다. 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도가 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이 때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포가 되도록, 온도 센서(263)에 의해 검출된 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 종료될 때까지의 동안은 계속해서 행해진다. 이어서, 회전 기구(267)에 의한 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 종료될 때까지의 동안은 계속해서 행해진다.
(실리콘 붕탄질화막 형성 공정)
그 후, 다음 3개의 스텝, 즉, 스텝 1 내지 3을 순차적으로 실행한다.
[스텝 1]
(HCDS 가스 공급)
제1 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)를 열어, 제1 가스 공급관(232a) 내로 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) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이 때, 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스가 공급되게 된다(HCDS 가스 공급). 이 때 동시에 밸브(243e)를 열어, 제1 불활성 가스 공급관(232e) 내로 N2 가스 등의 불활성 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) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 이 때, 제2 노즐(249b), 제3 노즐(249c), 제4 노즐(249d), 버퍼실(237) 내로의 HCDS 가스의 침입을 방지하기 위해서, 밸브(243f, 243g, 243h)를 열어, 제2 불활성 가스 공급관(232f), 제3 불활성 가스 공급관(232g), 제4 불활성 가스 공급관(232h) 내로 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 제2 가스 공급관(232b), 제3 가스 공급관(232c), 제4 가스 공급관(232d), 제2 노즐(249b), 제3 노즐(249c), 제4 노즐(249d), 버퍼실(237)을 통해 처리실(201) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이 때, APC 밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 13300Pa, 바람직하게는 20 내지 1330Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241a)로 제어하는 HCDS 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241e, 241f, 241g, 241h)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. HCDS 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 이 때 히터(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 250 내지 700℃, 바람직하게는 300 내지 650℃, 보다 바람직하게는 350 내지 600℃의 범위 내의 온도로 되도록 설정한다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도가 250℃ 미만이 되면 웨이퍼(200) 상에 HCDS가 화학 흡착하기 어려워져서, 실용적인 성막 속도를 얻을 수 없게 되는 경우가 있다. 웨이퍼(200)의 온도를 250℃ 이상으로 함으로써 이것을 해소하는 것이 가능해진다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도를 300℃ 이상, 나아가서는 350℃ 이상으로 함으로써 웨이퍼(200) 상에 HCDS를 보다 충분히 흡착시키는 것이 가능해져서, 보다 충분한 성막 속도가 얻어지게 된다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도가 700℃를 초과하면 CVD 반응이 강해지게 됨(기상 반응이 지배적으로 됨)으로써, 막 두께 균일성이 악화되기 쉬워져서 그 제어가 곤란하게 된다. 웨이퍼(200)의 온도를 700℃ 이하로 함으로써, 막 두께 균일성의 악화를 억제할 수 있어, 그 제어가 가능해진다. 특히 웨이퍼(200)의 온도를 650℃ 이하, 나아가서는 600℃ 이하로 함으로써, 표면 반응이 지배적으로 되고, 막 두께 균일성을 확보하기 쉬워져서, 그 제어가 용이하게 된다. 따라서, 웨이퍼(200)의 온도는 250 내지 700℃, 바람직하게는 300 내지 650℃, 보다 바람직하게는 350 내지 600℃의 범위 내의 온도로 하는 것이 좋다.
전술한 조건하에서 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200: 표면의 하지막) 상에 예를 들어 1 원자층 미만으로부터 수 원자층 정도 두께의 염소(Cl)를 포함하는 실리콘 함유층이 형성된다. Cl을 포함하는 실리콘 함유층은 HCDS 가스의 흡착층이어도 되고, Cl을 포함하는 실리콘층(Si층)이어도 되며, 그 양쪽 모두를 포함하고 있어도 된다.
여기서 Cl을 포함하는 실리콘층이란, 실리콘(Si)에 의해 구성되며 Cl을 포함하는 연속적인 층 외에, 불연속인 층이나, 이들이 겹쳐서 생기는 Cl을 포함하는 실리콘 박막도 포함하는 총칭이다. 또한, Si에 의해 구성되며 Cl을 포함하는 연속적인 층을 Cl을 포함하는 실리콘 박막이라고 하는 경우도 있다. 또한, Cl을 포함하는 실리콘층을 구성하는 Si은, Cl와의 결합이 완전히 끊어져 있지 않은 것 외에, Cl와의 결합이 완전히 끊어져 있는 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 미만인 두께의 화학 흡착층을 포함한다. 또한, HCDS 가스의 흡착층을 구성하는 HCDS(Si2Cl6) 분자는, Si과 Cl의 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, 1 원자층 미만의 두께 층이란 불연속으로 형성되는 원자층을 의미하고 있으며, 1 원자층의 두께 층이란 연속적으로 형성되는 원자층을 의미하고 있다. 또한, 1 분자층 미만의 두께 층이란 불연속으로 형성되는 분자층을 의미하고 있으며, 1 분자층의 두께 층이란 연속적으로 형성되는 분자층을 의미하고 있다.
HCDS 가스가 자기 분해(열 분해)하는 조건하, 즉, HCDS의 열분해 반응이 발생하는 조건하에서는, 웨이퍼(200) 상에 Si이 퇴적함으로써 Cl을 포함하는 실리콘층이 형성된다. HCDS 가스가 자기 분해(열분해)하지 않는 조건하, 즉, HCDS의 열분해 반응이 발생하지 않는 조건하에서는, 웨이퍼(200) 상에 HCDS 가스가 흡착함으로써 HCDS 가스의 흡착층이 형성된다. 또한, 웨이퍼(200) 상에 HCDS 가스의 흡착층을 형성하는 것보다도, 웨이퍼(200) 상에 Cl을 포함하는 실리콘층을 형성하는 쪽이, 성막 레이트를 높게 할 수 있어, 바람직하다.
웨이퍼(200) 상에 형성되는 Cl을 포함하는 실리콘 함유층의 두께가 수 원자층을 초과하면, 후술하는 스텝 2 및 스텝 3에서의 개질 작용이 Cl을 포함하는 실리콘 함유층의 전체에 미치지 않게 된다. 또한, 웨이퍼(200) 상에 형성 가능한 Cl을 포함하는 실리콘 함유층 두께의 최소값은 1 원자층 미만이다. 따라서, Cl을 포함하는 실리콘 함유층의 두께는 1 원자층 미만으로부터 수 원자층 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, Cl을 포함하는 실리콘 함유층의 두께를 1 원자층 이하, 즉, 1 원자층 또는 1 원자층 미만으로 함으로써, 후술하는 스텝 2 및 스텝 3에서의 개질 반응의 작용을 상대적으로 높일 수 있어, 스텝 2 및 스텝 3의 개질 반응에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 스텝 1의 Cl을 포함하는 실리콘 함유층 형성에 필요로 하는 시간을 단축할 수도 있다. 결과적으로, 1 사이클당 처리 시간을 단축할 수 있어, 전체 처리 시간을 단축하는 것도 가능해진다. 즉, 성막 레이트를 높게 하는 것도 가능해진다. 또한, Cl을 포함하는 실리콘 함유층의 두께를 1 원자층 이하로 함으로써, 막 두께 균일성의 제어성을 높이는 것도 가능해진다.
(잔류 가스 제거)
Cl을 포함하는 실리콘 함유층이 형성된 후, 제1 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)를 닫아, HCDS 가스의 공급을 정지한다. 이 때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 개방한 채로, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Cl을 포함하는 실리콘 함유층 형성에 기여한 후의 HCDS 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다(잔류 가스 제거). 또한, 이 때, 밸브(243e, 243f, 243g, 243h)는 개방한 채로, 불활성 가스로서의 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Cl을 포함하는 실리콘 함유층 형성에 기여한 후의 HCDS 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
또한, 이 때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 되며, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행해지는 스텝 2에서 악영향이 생기는 일은 없다. 이 때 처리실(201) 내로 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없이, 예를 들어 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 스텝 2에서 악영향이 생기지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
클로로실란계 원료 가스로서는, 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스 외에, 테트라클로로실란, 즉 실리콘 테트라클로라이드(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스 등의 무기 원료를 사용해도 된다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용해도 된다.
[스텝 2]
(3DMAS 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) 내로 3DMAS 가스를 흘린다. 제2 가스 공급관(232b) 내를 흐른 3DMAS 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241b)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 3DMAS 가스는, 제2 노즐(249b)의 가스 공급 구멍(250b)으로부터 처리실(201) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이 때, 웨이퍼(200)에 대하여 3DMAS 가스가 공급되게 된다(3DMAS 가스 공급). 이 때 동시에 밸브(243f)를 열어, 제2 불활성 가스 공급관(232f) 내로 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, 3DMAS 가스와 함께 처리실(201) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 이 때, 제1 노즐(249a), 제3 노즐(249c), 제4 노즐(249d), 버퍼실(237) 내로의 3DMAS 가스의 침입을 방지하기 위해서, 밸브(243e, 243g, 243h)를 열어, 제1 불활성 가스 공급관(232e), 제3 불활성 가스 공급관(232g), 제4 불활성 가스 공급관(232h) 내로 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 제1 가스 공급관(232a), 제3 가스 공급관(232c), 제4 가스 공급관(232d), 제1 노즐(249a), 제3 노즐(249c), 제4 노즐(249d), 버퍼실(237)을 통해 처리실(201) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이 때, APC 밸브(244)를 적정히 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 13300Pa, 바람직하게는 20 내지 1330Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241b)로 제어하는 3DMAS 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241f, 241e, 241g, 241h)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 3DMAS 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 이 때의 히터(207)의 온도는, 스텝 1과 마찬가지로, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 250 내지 700℃, 바람직하게는 300 내지 650℃, 보다 바람직하게는 350 내지 600℃의 범위 내의 온도로 되도록 설정한다.
전술한 조건하에서 웨이퍼(200)에 대하여 3DMAS 가스를 공급함으로써, 스텝 1에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 Cl을 포함하는 실리콘 함유층과 3DMAS 가스가 반응한다. 이에 의해, Cl을 포함하는 실리콘 함유층은, 실리콘(Si), 염소(Cl), 탄소(C) 및 질소(N)를 포함하는 제1층으로서의 Cl을 포함하는 실리콘 탄질화층(Cl을 포함하는 SiCN층)으로 변화한다(개질된다). 제1층은, 예를 들어 1 원자층 미만으로부터 수 원자층 정도 두께인 Si, Cl, C 및 N를 포함하는 층으로 된다. 또한, 제1층은, Si 성분의 비율과 C 성분의 비율이 비교적 많은 층, 즉, Si이 풍부하면서, C가 풍부한 층으로 된다.
(잔류 가스 제거)
그 후, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)를 닫아, 3DMAS 가스의 공급을 정지한다. 이 때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 개방한 채로, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 반응에 기여한 후의 3DMAS 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다(잔류 가스 제거). 또한, 이 때, 밸브(243f, 243e, 243g, 243h)는 개방한 채로, 불활성 가스로서의 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층 형성에 기여한 후의 3DMAS 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
또한, 이 때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 되며, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행해지는 스텝 3에서 악영향이 생기는 일은 없다. 이 때 처리실(201) 내로 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없이, 예를 들어 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 스텝 3에서 악영향이 생기질 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
아미노실란계 원료 가스로서는, 3DMAS 가스 외에, 테트라키스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]4, 약칭: 4DMAS) 가스, 비스디에틸아미노실란(Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭: 2DEAS) 가스, 비스tert-부틸아미노실란(SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭: BTBAS) 가스 등의 유기 원료를 사용해도 된다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용해도 된다.
[스텝 3]
(TMB 가스 공급)
스텝 2가 종료되고 처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 제3 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)를 열어, 제3 가스 공급관(232c) 내로 TMB 가스를 흘린다. 제3 가스 공급관(232c) 내를 흐른 TMB 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241c)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 TMB 가스는, 제3 노즐(249c)의 가스 공급 구멍(250c)으로부터 처리실(201) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이 때, 웨이퍼(200)에 대하여 TMB 가스가 공급되게 된다(TMB 가스 공급). 이 때 동시에 밸브(243g)를 열어, 제3 불활성 가스 공급관(232g) 내로 불활성 가스로서의 N2 가스를 흘린다. 제3 불활성 가스 공급관(232g) 내를 흐른 N2 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241g)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 N2 가스는, TMB 가스와 함께 처리실(201) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 이 때, 제1 노즐(249a), 제2 노즐(249b), 제4 노즐(249d), 버퍼실(237) 내로의 TMB 가스의 침입을 방지하기 위해서, 밸브(243e, 243f, 243h)를 열어, 제1 불활성 가스 공급관(232e), 제2 불활성 가스 공급관(232f), 제4 불활성 가스 공급관(232h) 내로 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 제1 가스 공급관(232a), 제2 가스 공급관(232b), 제4 가스 공급관(232d), 제1 노즐(249a), 제2 노즐(249b), 제4 노즐(249d), 버퍼실(237)을 통해 처리실(201) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이 때, APC 밸브(244)를 적정히 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 13300Pa, 바람직하게는 500 내지 5000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241c)로 제어하는 TMB 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241g, 241e, 241f, 241h)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. TMB 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 이 때의 히터(207)의 온도는, 스텝 1, 2와 마찬가지로, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 250 내지 700℃, 바람직하게는 300 내지 650℃, 보다 바람직하게는 350 내지 600℃의 범위 내의 온도로 되도록 설정한다.
전술한 조건하에서 웨이퍼(200)에 대하여 TMB 가스를 공급함으로써, 스텝 2에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층으로서의 Cl을 포함하는 SiCN층과 TMB 가스가 반응한다. 즉, 제1층에 포함되는 Cl(클로로기)와 TMB에 포함되는 리간드(메틸기)를 반응시킬 수 있다. 이에 의해, TMB의 리간드와 반응시킨 제1층의 Cl을 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 제1층의 Cl와 반응시킨 TMB의 리간드를 TMB로부터 분리시킬 수 있다. 그리고, 리간드가 분리된 TMB과 제1층의 Si을 결합시킬 수 있다. 구체적으로는, 리간드가 분리된 TMB의 보라진환의 일부와 제1층의 Si을 결합시킬 수 있다. 보다 구체적으로는, 리간드가 분리된 TMB의 보라진환을 구성하는 N와 제1층의 Si을 결합시킬 수 있다. 즉, TMB의 보라진환을 구성하는 B, N 중 메틸리간드가 벗어나서 미결합수(댕글링 본드)를 갖게 된 N과 제1층에 포함되어 미결합수(댕글링 본드)를 갖는 Si를 결합시켜서, Si-N 결합을 형성하는 것이 가능해진다. 이 때, TMB의 보라진환을 구성하는 보라진환 골격은 파괴되지 않고 유지되게 된다.
TMB 가스를 전술한 조건하에서 공급함으로써, TMB에서의 보라진환 골격을 파괴하지 않고 유지하면서, Cl을 포함하는 제1층과 TMB를 적정하게 반응시킬 수 있어, 전술한 일련의 반응을 발생시키는 것이 가능해진다. 또한, TMB의 보라진환 골격을 유지한 상태에서, 이 일련의 반응을 발생시키기 위한 가장 중요한 팩터(조건)는 웨이퍼(200)의 온도와 처리실(201) 내의 압력, 특히 웨이퍼(200)의 온도라고 생각되며, 이들을 적정하게 제어함으로써, 적정한 반응을 발생시키는 것이 가능하게 된다.
이 일련의 반응에 의해, 제1층 내에 보라진환이 새롭게 도입되고, 제1층은, 실리콘(Si), 탄소(C), 질소(N) 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층, 즉, 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화층(SiBCN층)으로 변화한다(개질된다). 제2층은, 예를 들어 1 원자층 미만으로부터 수 원자층 정도 두께의 보라진환 골격을 포함하는 SiBCN층으로 된다. 보라진환 골격을 포함하는 SiBCN층은, 실리콘(Si), 붕소(B), 탄소(C) 및 질소(N)를 포함하여 보라진환 골격을 갖는 층이라고도 할 수 있다.
제1층 내에 보라진환이 새롭게 도입됨으로써, 제1층 내에 보라진환을 구성하는 붕소(B) 성분이 새롭게 도입되게 된다. 또한 이 때, 제1층 내에, 보라진환을 구성하는 질소(N) 성분도 동시에 도입되게 된다. 더욱이 이 때, 제1층 내에, TMB의 리간드에 포함되어 있던 탄소(C) 성분이 도입되는 경우도 있다. 즉, Cl을 포함하는 제1층과 TMB를 반응시켜서 제1층 내에 보라진환을 도입할 때에, 제1층에 B 성분이 새롭게 부가됨과 함께, 제1층 내의 N 성분의 비율이 증가하게 된다. 이 때, 제1층 내의 C 성분의 비율이 증가하기도 한다. 즉, Cl을 포함하는 제1층과 TMB를 반응시켜서 제1층 내에 보라진환을 도입함으로써, 제2층 내의 N 성분의 비율이나 C 성분의 비율을, 제1층 내의 N 성분의 비율이나 C 성분의 비율보다도 증가시킬 수 있다.
또한, 제1층 내에 보라진환이 새롭게 도입될 때에, 원래 제1층 내에 포함되어 있던 C, N가 유지되는 경우도 있으며, 그들 일부가 탈리하기도 한다. 다시 말하면, Cl을 포함하는 제1층과 TMB가 반응할 때에 원래 제1층 내에 포함되어 있던 C 성분의 비율이나 N 성분의 비율이 유지되는 경우도 있으며, 감소하는 경우도 있다. 즉, Cl을 포함하는 제1층과 TMB를 반응시켜서 제1층 내에 보라진환을 도입함으로써, 제2층 내의 N 성분의 비율이나 C 성분의 비율을, 제1층 내의 N 성분의 비율이나 C 성분의 비율보다도 증가시킬 수도 있고, 감소시킬 수도 있다. 이들 각 성분의 비율 조정은, 처리실(201) 내의 압력 등의 처리 조건의 조정에 의해 행할 수 있다.
또한, Cl을 포함하는 제1층과 TMB가 반응할 때에 제1층 내의 Cl 등의 불순물은, 전술한 반응에 의해, 제1층 내로부터 뽑아내어지거나, 탈리됨으로써, 제1층으로부터 분리하게 된다. 이에 의해, 제2층은, 제1층에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
또한, Cl을 포함하는 제1층과 TMB 등의 알킬보라진 화합물을 반응시켜서 제1층을 개질하여, Si, C, N 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층(보라진환 골격을 포함하는 SiBCN층)을 형성할 때, 보라진 화합물(TMB)에 포함되는 보라진환을 구성하는 보라진환 골격을 파괴하지 않고, 유지함으로써, 보라진환의 중앙 공간을 유지할 수 있어, 다공성 형상의 SiBCN층을 형성하는 것이 가능하게 된다.
(잔류 가스 제거)
그 후, 제3 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)를 닫아, TMB 가스의 공급을 정지한다. 이 때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 개방한 채로, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 반응에 기여한 후의 TMB 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다(잔류 가스 제거). 또한, 이 때, 밸브(243g, 243e, 243f, 243h)는 개방한 채로, 불활성 가스로서의 N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제2층의 형성에 기여한 후의 TMB 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
또한, 이 때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 되며, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행해지는 스텝 1에서 악영향이 생기는 일은 없다. 이 때 처리실(201) 내로 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없이, 예를 들어 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 스텝 1에서 악영향이 생기지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
보라진 화합물을 포함하는 반응 가스로서는, TMB 가스 외에, 예를 들어 n,n',n"-트리에틸보라진(약칭: TEB) 가스, n,n',n"-트리-n-프로필보라진(약칭: TPB) 가스, n,n',n"-트리이소프로필보라진(약칭: TIPB) 가스, n,n',n"-트리-n-부틸보라진(약칭: TBB) 가스, n,n',n"-트리이소부틸보라진(약칭: TIBB) 가스 등을 사용해도 된다. 예를 들어, TPB는, 도 12의 (b)에 도시한 화학 구조식 중의 R1, R3, R5가 H이며, R2, R4, R6이 프로필기(-C3H7)이며, 도 12의 (d)에 도시한 화학 구조식으로 표현할 수 있다. 또한, TMB는 보라진환 골격을 갖고 메틸기를 리간드로서 포함하는 보라진 화합물이고, TEB는 보라진환 골격을 갖고 에틸기를 리간드로서 포함하는 보라진 화합물이고, TPB는 보라진환 골격을 갖고 프로필기를 리간드로서 포함하는 보라진 화합물이고, TIPB는 보라진환 골격을 갖고 이소프로필기를 리간드로서 포함하는 보라진 화합물이고, TBB는 보라진환 골격을 갖고 부틸기를 리간드로서 포함하는 보라진 화합물이며, TIBB는 보라진환 골격을 갖고 이소부틸기를 리간드로서 포함하는 보라진 화합물이다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용해도 된다.
(소정 횟수 실시)
전술한 스텝 1 내지 3을 1 사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상(소정 횟수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막)을 성막할 수 있다. 또한, 전술한 사이클은, 복수 회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1 사이클당 형성하는 보라진환 골격을 포함하는 SiBCN층의 두께를 원하는 막 두께보다도 작게 하여, 전술한 사이클을 원하는 막 두께가 될 때까지 복수 회 반복하는 것이 바람직하다.
이 때, 각 스텝에서의 처리실(201) 내의 압력이나 가스 공급 시간 등의 처리 조건을 제어함으로써, 보라진환 골격을 포함하는 SiBCN층에서의 각 원소 성분, 즉 실리콘 성분, 붕소 성분, 탄소 성분, 질소 성분의 비율, 즉, 실리콘 농도, 붕소 농도, 탄소 농도, 질소 농도를 조정할 수 있어, 보라진환 골격을 포함하는 SiBCN막의 조성비를 제어할 수 있다.
또한, 사이클을 복수 회 행하는 경우, 적어도 두번째 사이클 이후의 각 스텝에서, '웨이퍼(200)에 대하여 소정의 가스를 공급한다'라고 기재한 부분은, '웨이퍼(200) 상에 형성되어 있는 층에 대하여, 즉 적층체로서의 웨이퍼(200)의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다'는 것을 의미하며, '웨이퍼(200) 상에 소정의 층을 형성한다'라고 기재한 부분은, '웨이퍼(200) 상에 형성되어 있는 층 상, 즉, 적층체로서의 웨이퍼(200)의 최표면 상에 소정의 층을 형성한다'는 것을 의미하고 있다. 이 점은, 전술한 바와 같다. 또한, 이 점은, 후술하는 다른 성막 시퀀스, 다른 실시 형태, 각 변형예에 있어서도 마찬가지이다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
소정 조성 및 소정 막 두께의 보라진환 골격을 포함하는 SiBCN막을 형성하는 성막 처리가 이루어지면, 밸브(243e, 243f, 243g, 243h)를 열어, 제1 불활성 가스 공급관(232e), 제2 불활성 가스 공급관(232f), 제3 불활성 가스 공급관(232g), 제4 불활성 가스 공급관(232h)의 각각으로부터 불활성 가스로서의 N2 가스를 처리실(201) 내로 공급하고 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 치환되고(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 하단부가 개구됨과 함께, 처리 완료 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태로 반응관(203)의 하단부로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 그 후, 처리 완료 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(제2 시퀀스)
다음으로, 본 실시 형태의 제2 시퀀스에 대하여 설명한다. 도 5는 본 실시 형태의 제2 시퀀스에서의 성막 플로우를 나타낸 도면이다. 도 7은 본 실시 형태의 제2 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍을 나타낸 도면이다.
본 실시 형태의 제2 시퀀스에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 실리콘 및 클로로기를 포함하는 클로로실란계 원료 가스를 공급하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 실리콘 및 아미노기를 포함하는 아미노실란계 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수(복수 회) 행함으로써, 실리콘, 클로로기(염소), 탄소 및 질소를 포함하는 제1층으로서 염소를 포함하는 실리콘 탄질화층(Cl을 포함하는 SiCN층)을 형성하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제1층과 보라진 화합물을 반응시킴으로써 제1층을 개질하여, 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화층(SiBCN층)을 형성하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막)을 형성한다.
또한, 도 5 및 도 7은, 제1층을 형성할 때에, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 원료 가스를 공급하고, 그 후, 아미노실란계 원료 가스를 공급하며, 이것을 교대로 복수 회 반복하는 예, 즉, 클로로실란계 원료 가스를 아미노실란계 원료 가스보다도 먼저 공급하는 예를 나타내고 있다.
즉, 본 시퀀스에서는, 전술한 제1 시퀀스에서의 스텝 1, 2를 1 세트로 하여 이 세트를 복수 회 반복한 후 스텝 3을 행하고, 이것을 1 사이클로 하여 이 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 보라진환 골격을 포함하는 SiBCN막을 형성하도록 하고 있다. 도 7은, 전술한 스텝 1, 2를 1세트로 하여 이 세트를 2회 행한 후 스텝 3을 행하고, 이것을 1 사이클로 하여, 이 사이클을 n회 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 보라진환 골격을 포함하는 SiBCN막을 성막하는 예를 나타내고 있다. 또한, 본 시퀀스가 제1 시퀀스와 다른 것은, 전술한 스텝 1, 2를 1세트로 하여 이 세트를 복수 회 반복한 후, 스텝 3을 행하는 점만이며, 그 밖에는 제1 시퀀스와 마찬가지로 행할 수 있다. 또한, 본 시퀀스에서의 처리 조건도, 전술한 제1 시퀀스와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
(3) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 의하면, 이하에 개시되는 1개 또는 복수의 효과를 발휘한다.
본 실시 형태의 제1 및 제2 시퀀스에 의하면, 스텝 1 내지 3을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 종래의 SiCN막이나 SiOCN막 등에 비하여 불화수소(HF)에 대한 내성이 높고, 유전율이 낮은 SiBCN막을 저온 영역에서 성막할 수 있게 된다. 즉, 트레이드 오프 관계에 있는 HF에 대한 내성의 향상과 유전율의 저하를 양립시키는 것이 가능한 박막을 저온 영역에서 성막할 수 있게 된다.
또한, 본 실시 형태의 제1 및 제2 시퀀스에 의하면, 스텝 3에서, Cl을 포함하는 제1층과 TMB 가스를 반응시킴으로써 제1층 내로부터 Cl 등의 불순물을 뽑아내거나 탈리시킬 수 있어, 제2층을, 불순물이 적은 층으로 할 수 있다. 이에 의해, 스텝 1 내지 3을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 형성되는 SiBCN막 내의 불순물 농도를 저감시킬 수 있어, SiBCN막의 HF에 대한 내성을 한층 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 실시 형태의 제1, 제2 시퀀스에 의하면, 스텝 3에서, Cl을 포함하는 제1층(Cl을 포함하는 SiCN층)에 대하여 TMB 등의 알킬보라진 화합물을 공급하여 Cl을 포함하는 제1층을 개질하여, 제2층(SiBCN층)을 형성할 때, 보라진 화합물에 포함되는 보라진환을 구성하는 보라진환 골격을 파괴하지 않고 유지함으로써, 보라진환의 중앙 공간을 유지할 수 있어, 제2층을 다공성 형상 층으로 할 수 있게 된다. 이에 의해, 스텝 1 내지 3을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 형성되는 SiBCN막을 다공성 형상의 막으로 할 수 있어, 이 SiBCN막의 유전율을 한층 저하시킬 수 있게 된다. 즉, 다공성 형상의 구조를 갖는 유전율이 극히 낮은 저유전율막(Low-k막)을 성막할 수 있게 된다.
또한, 본 실시 형태의 제1 및 제2 시퀀스에 의하면, 클로로실란계 원료 및 아미노실란계 원료의 2개의 원료(실란 소스)를 사용함으로써 저온 영역이어도, 전술의 우수한 특성을 갖는 양질의 SiBCN막을 형성할 수 있게 된다. 또한, 발명자들의 실험에 의하면, 클로로실란계 원료 단체를 사용하는 경우, 500℃ 이하의 온도대에서는 생산 효율을 충족하는 성막 레이트로 웨이퍼(200) 상에 실리콘을 퇴적시키는 것은 곤란하였다. 또한, 아미노실란계 원료 단체를 사용하는 경우, 500℃ 이하의 온도대에서는 웨이퍼(200) 위로의 실리콘의 퇴적도 확인되지 않았다. 그러나, 본 실시 형태의 방법에 의하면, 500℃ 이하의 저온 영역, 예를 들어 250 내지 500℃의 온도대에서도, 플라즈마를 사용하지 않고 열화학 반응에 의해, 생산 효율을 충족하는 성막 레이트로, 전술의 우수한 특성을 갖는 양질의 SiBCN막을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 성막 온도를 저온화시키면, 통상적으로 분자의 운동 에너지가 저하되어, 클로로실란계 원료에 포함되는 염소나 아미노실란계 원료에 포함되는 아민의 반응·탈리가 일어나기 어려워져서, 이들 리간드가 웨이퍼(200)의 표면 상에 잔류하게 된다. 그리고 이들 잔류한 리간드가 입체 장해가 됨으로써, 웨이퍼(200) 표면 상으로의 실리콘의 흡착이 저해되어 실리콘 밀도가 저하되고, 막의 열화가 야기된다. 그러나, 그와 같은 반응·탈리가 진행되기 어려운 조건하에서도, 2개의 실란 소스, 즉 클로로실란계 원료와 아미노실란계 원료를 적정하게 반응시킴으로써, 그들 잔류 리간드를 탈리시키는 것이 가능해진다. 그리고 그들 잔류 리간드의 탈리에 의해 입체 장해가 해소되고, 이에 의해 개방된 사이트에 실리콘을 흡착시키는 것이 가능하게 되어, 실리콘 밀도를 높이는 것이 가능해진다. 이와 같이 하여, 500℃ 이하의 저온 영역에서도, 플라즈마를 사용하지 않고 열화학 반응에 의해, 실리콘 밀도가 높은 막을 형성할 수 있게 된다고 생각된다.
또한, 본 실시 형태의 제1 및 제2 시퀀스에 의하면, 스텝 1에서 클로로실란계 원료를 공급하고, 그 후, 스텝 2에서 아미노실란계 원료를 공급하여, 웨이퍼(200) 상에 Si, Cl, C 및 N를 포함하는 제1층을 형성한 후, 또한, 스텝 3에서 보라진계 가스를 공급하여 제1층을 개질하여, 제2층을 형성하도록 하였으므로 제2층 내의 붕소 농도, 질소 농도, 탄소 농도를 원하는 값으로 조정할 수 있게 된다. 이에 의해, 스텝 1 내지 3을 포함하는 사이클을 1회 이상(소정 횟수) 행함으로써 형성되는 SiBCN막의 조성을 용이하게 제어할 수 있어, 원하는 특성을 갖는 SiBCN막을 형성할 수 있게 된다.
또한, 본 실시 형태의 제2 시퀀스에 의하면, 스텝 1, 2를 1세트로 하여 이 세트를 복수 회 반복한 후 스텝 3을 행하고, 이것을 1 사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상(소정 횟수) 행함으로써, SiBCN막의 붕소 성분에 대한 실리콘 성분, 탄소 성분 및 질소 성분의 비율을 적정하게(풍부한 방향으로) 제어할 수 있게 되어, SiBCN막의 조성 제어성을 보다 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 세트 수를 증가시킴으로써, 1 사이클당 형성하는 제1층의 층 수를 세트 수의 수만큼 증가시킬 수 있어, 사이클 레이트를 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 이에 의해, 성막 레이트를 향상시킬 수도 있게 된다.
<본 발명의 제2 실시 형태>
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다.
전술한 제1 실시 형태에서는, 스텝 1 내지 3을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 기판 상에 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막(SiBCN막)을 형성하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 실시 형태에서는, 전술한 스텝 1 내지 3 외에, 기판에 대하여 질화 가스(NH3 가스)를 공급하는 스텝 4를 더 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 기판 상에 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막(SiBN막), 또는 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막(SiBCN막)을 형성하는 예에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 성막 시퀀스에서는, 기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 기판에 대하여 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수 행함으로써, 소정 원소, 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과, 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제1층과 보라진 화합물을 반응시킴으로써 제1층을 개질하여, 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정과, 기판에 대하여 질화 가스를 공급하여, 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제2층을 질화시킴으로써 제2층을 개질하여, 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층, 또는 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층을 형성하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 기판 상에 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막, 또는 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성한다.
제1층을 형성하는 공정과 제2층을 형성하는 공정은, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 행한다.
제3층을 형성하는 공정에서는, 질화 가스에 의해 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제2층을 질화시킴으로써 제2층을 개질한다. 즉, 제2층의 질화에 의해 제2층에 질소를 더 첨가한다. 또한, 제2층의 질화에 의해 제2층에 포함되는 탄소의 적어도 일부를 제2층으로부터 분리시킨다(뽑아낸다).
또한, 본 실시 형태에서는, 제3층을 형성하는 공정에서, 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층으로서, 실리콘, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 층(실리콘 붕질화층)을 형성하거나, 또는 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층으로서, 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 층(실리콘 붕탄질화층)을 형성한다. 또한, 전술한 사이클을 소정 횟수 행함으로써 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막으로서, 실리콘, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막(실리콘 붕질화막)을 형성하거나, 또는 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막으로서, 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막(실리콘 붕탄질화막)을 형성한다.
(제1 시퀀스)
우선, 본 실시 형태의 제1 시퀀스에 대하여 설명한다. 도 8은 본 실시 형태의 제1 시퀀스에서의 성막 플로우를 나타낸 도면이다. 도 10은 본 실시 형태의 제1 시퀀스에서의 가스 공급 및 플라즈마 파워 공급의 타이밍을 나타낸 도면으로, 도 10a는 논 플라즈마로 성막을 행하는 시퀀스예를 나타내며, 도 10b는 플라즈마를 사용하여 성막을 행하는 시퀀스예를 나타낸다.
본 실시 형태의 제1 시퀀스에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 실리콘 및 클로로기를 포함하는 클로로실란계 원료 가스를 공급하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 실리콘 및 아미노기를 포함하는 아미노실란계 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수(1회) 행함으로써, 실리콘, 클로로기(염소), 탄소 및 질소를 포함하는 제1층으로서 염소를 포함하는 실리콘 탄질화층(Cl을 포함하는 SiCN층)을 형성하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제1층과 보라진 화합물을 반응시킴으로써 제1층을 개질하여, 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화층(SiBCN층)을 형성하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 질화 가스를 공급하여, 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제2층을 질화시킴으로써 제2층을 개질하여, 실리콘, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕질화층(SiBN층), 또는 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화층(SiBCN층)을 형성하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 실리콘, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕질화막(SiBN막), 또는 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막)을 형성한다.
또한, 도 8 및 도 10은, 제1층을 형성할 때에, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 원료 가스를 공급하고, 그 후, 아미노실란계 원료 가스를 공급하는 예, 즉 클로로실란계 원료 가스를 아미노실란계 원료 가스보다도 먼저 공급하는 예를 나타내고 있다.
본 실시 형태의 제1 시퀀스가 제1 실시 형태의 제1 시퀀스와 다른 것은, 스텝 1 내지 3 외에 스텝 4를 더 포함하는 점만이며, 그 밖에는 제1 실시 형태의 제1 시퀀스와 마찬가지이다. 이하, 본 실시 형태의 스텝 4에 대하여 설명한다.
[스텝 4]
(NH3 가스 공급)
스텝 3이 종료되고 처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 제4 가스 공급관(232d)의 밸브(243d)를 열어, 제4 가스 공급관(232d) 내로 NH3 가스를 흘린다. 제4 가스 공급관(232d) 내를 흐른 NH3 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(241d)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 NH3 가스는, 제4 노즐(249d)의 가스 공급 구멍(250d)으로부터 버퍼실(237) 내로 공급된다. 이 때, 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270) 사이에 고주파 전력을 인가하지 않음으로써, 버퍼실(237) 내로 공급된 NH3 가스는 열로 활성화되어, 가스 공급 구멍(250e)으로부터 처리실(201) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다(도 10a 참조). 또한, 이 때, 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270) 사이에 고주파 전원(273)으로부터 정합기(272)를 통해 고주파 전력을 인가함으로써, 버퍼실(237) 내로 공급된 NH3 가스는 플라즈마 여기되어, 활성종으로서 가스 공급 구멍(250e)으로부터 처리실(201) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다(도 10b 참조). 이 때, 웨이퍼(200)에 대하여 열 또는 플라즈마로 활성화된 NH3 가스가 공급되게 된다. 이 때, 동시에 밸브(243h)를 열어, 제4 불활성 가스 공급관(232h) 내로 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 NH3 가스와 함께 처리실(201) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 이 때, 제1 노즐(249a), 제2 노즐(249b), 제3 노즐(249c) 내로의 NH3 가스의 침입을 방지하기 위해서, 밸브(243e, 243f, 243g)를 열어, 제1 불활성 가스 공급관(232e), 제2 불활성 가스 공급관(232f), 제3 불활성 가스 공급관(232g) 내로 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 제1 가스 공급관(232a), 제2 가스 공급관(232b), 제3 가스 공급관(232c), 제1 노즐(249a), 제2 노즐(249b), 제3 노즐(249c)을 통해 처리실(201) 내로 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
NH3 가스를 플라즈마 여기하지 않고 열로 활성화시켜 흘릴 때에는, APC 밸브(244)를 적정히 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 3000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 이와 같은 비교적 높은 압력대로 함으로써, NH3 가스를 논 플라즈마로 열적으로 활성화시키는 것이 가능해진다. 또한, NH3 가스는 열로 활성화시켜서 공급한 쪽이, 비교적 소프트한 반응을 발생시킬 수 있어, 후술하는 질화를 비교적 소프트하게 행할 수 있다. 처리실(201) 내에서의 NH3 가스의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 2970Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241d)로 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241h, 241e, 241f, 241g)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 열로 활성화시킨 NH3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 이 때의 히터(207) 온도는, 스텝 1 내지 3과 마찬가지로, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 250 내지 700℃, 바람직하게는 300 내지 650℃, 보다 바람직하게는 350 내지 600℃의 범위 내의 온도로 되도록 설정한다.
NH3 가스를 플라즈마 여기함으로써 활성종으로서 흘릴 때에는, APC 밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을 예를 들어 1 내지 100Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 플라즈마를 사용함으로써 처리실(201) 내의 압력을 이와 같은 비교적 낮은 압력대로 하여도, NH3 가스를 활성화시키는 것이 가능해진다. 처리실(201) 내에서의 NH3 가스의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 100Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241d)로 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241h, 241e, 241f, 241g)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. NH3 가스를 플라즈마 여기함으로써 얻어진 활성종을 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉 가스 공급 시간(조사 시간)은 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 이 때의 히터(207) 온도는, 스텝 1 내지 3과 마찬가지로, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 250 내지 700℃, 바람직하게는 300 내지 650℃, 보다 바람직하게는 350 내지 600℃의 범위 내의 온도로 되도록 설정한다. 고주파 전원(273)으로부터 제1 막대 형상 전극(269) 및 제2 막대 형상 전극(270) 사이에 인가하는 고주파 전력은, 예를 들어 50 내지 1000W의 범위 내가 되도록 설정한다.
이 때 처리실(201) 내로 흘리고 있는 가스는, 처리실(201) 내의 압력을 높게 함으로써 열적으로 활성화된 NH3 가스, 또는, NH3 가스를 플라즈마 여기함으로써 얻어진 활성종이며, 처리실(201) 내에는 HCDS 가스도 3DMAS 가스도 TMB 가스도 흘리지 않고 있다. 따라서, NH3 가스는 기상 반응을 일으키는 일이 없어 활성화되거나, 또는 활성종으로 된 NH3 가스는, 스텝 3에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 Si, C, N 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제2층은 질화되어, Si, N 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층(SiBN층) 또는, Si, C, N 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층(SiBCN층)으로 개질된다.
제3층을 형성하는 공정에서는, 질화 가스에 의해, 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제2층을 질화시킴으로써 제2층을 개질하게 된다. 즉, 제2층의 질화에 의해, 제2층에 질소를 더 첨가하게 된다. 또한, 제2층의 질화에 의해, 제2층에 포함되는 탄소의 적어도 일부를 제2층으로부터 분리시키게(뽑아내게) 된다. 이 때, 제2층에 포함되는 보라진환을 구성하는 보라진환 골격은 파괴되지 않고 유지되게 된다.
NH3 가스를 전술한 조건하에서 공급함으로써, 제2층에서의 보라진환 골격을 파괴하지 않고 유지하면서, 제2층과 NH3 가스를 적정하게 반응시킬 수 있어, 전술한 반응을 발생시키는 것이 가능해진다. 또한, 제2층의 보라진환 골격을 유지한 상태에서, 이 반응을 발생시키기 위한 가장 중요한 팩터(조건)는 웨이퍼(200) 온도와 처리실(201) 내의 압력, 특히 웨이퍼(200) 온도라고 생각되며, 이들을 적정하게 제어함으로써, 적정한 반응을 발생시키는 것이 가능해진다.
또한, 도 10a에 도시한 바와 같이, NH3 가스를 열로 활성화시켜서 처리실(201) 내로 흘림으로써, 제2층을 열질화하여 SiBN층 또는 SiBCN층으로 개질(변화)시킬 수 있다. 이 때, 제2층에서의 N 성분의 비율을 증가시키면서, 활성화된 NH3 가스의 에너지에 의해, 제2층에서의 C 성분을 탈리시킴(뽑아냄)으로써, 제2층을 SiBN층 또는 SiBCN층으로 개질시키게 된다. 또한 이 때, NH3 가스에 의한 열질화의 작용에 의해, 제2층에서의 Si-N 결합이 증가하는 한편, Si-C 결합 및 Si-Si 결합은 감소하여, 제2층에서의 C 성분의 비율 및 Si 성분의 비율은 감소하게 된다. 특히, C 성분에 대해서는, 그 대부분을 탈리시킴으로써 불순물 레벨로까지 감소시킬 수도 있다. 즉, 질소 농도를 증가시키는 방향으로, 또한, 탄소 농도 및 실리콘 농도를 감소시키는 방향으로 조성비를 변화시키면서 제2층을 SiBN층 또는 SiBCN층으로 개질시킬 수 있다. 나아가서는, 이 때 처리실(201) 내의 압력이나 가스 공급 시간 등의 처리 조건을 제어함으로써, SiBN층 또는 SiBCN층에서의 N 성분의 비율, 즉, 질소 농도를 미세 조정할 수 있어, SiBN층 또는 SiBCN층의 조성비를 보다 치밀하게 제어할 수 있다.
또한, 도 10b에 도시한 바와 같이, NH3 가스를 플라즈마 여기함으로써 얻어진 활성종을 처리실(201) 내로 흘림으로써, 제2층을 플라즈마 질화하여 SiBN층 또는 SiBCN층으로 개질(변화)시킬 수 있다. 이 때, 제2층에서의 N 성분의 비율을 증가시키면서, 활성종의 에너지에 의해 제2층에서의 C 성분을 탈리시킴(뽑아냄)으로써, 제2층을 SiBN층 또는 SiBCN층으로 개질시킬 수 있다. 또한 이 때, NH3 가스에 의한 플라즈마 질화 작용에 의해, 제2층에서의 Si-N 결합이 증가하는 한편, Si-C 결합 및 Si-Si 결합은 감소하여, 제2층에서의 C 성분의 비율 및 Si 성분의 비율은 감소하게 된다. 특히 C 성분은, 그 대부분을 탈리시킴으로써 불순물 레벨로까지 감소시키거나, 실질적으로 소멸시킬 수도 있다. 즉, 질소 농도를 증가시키는 방향으로, 또한, 탄소 농도 및 실리콘 농도를 감소시키는 방향으로, 조성비를 변화시키면서 제2층을 SiBN층 또는 SiBCN층으로 개질시킬 수 있다. 나아가서는, 이 때 처리실(201) 내의 압력이나 가스 공급 시간 등의 처리 조건을 제어함으로써, SiBN층 또는 SiBCN층에서의 N 성분의 비율, 즉, 질소 농도를 미세 조정할 수 있어, SiBN층 또는 SiBCN층의 조성비를 보다 치밀하게 제어할 수 있다.
또한, 이 때, 제2층의 질화 반응은 포화시키지 않도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 스텝 1 내지 3에서 1 원자층 미만으로부터 수 원자층 두께의 제2층을 형성한 경우에는, 그 제2층의 일부를 질화시키도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 1 원자층 미만으로부터 수 원자층 두께의 제2층 전체를 질화시키지 않도록, 제2층의 질화 반응이 불포화로 되는 조건하에서 질화를 행한다.
또한, 제2층의 질화 반응을 불포화로 하기 위해서는, 스텝 4에서의 처리 조건을 전술한 처리 조건으로 하면 되지만, 나아가서는 스텝 4에서의 처리 조건을 다음 처리 조건으로 함으로써, 제2층의 질화 반응을 불포화로 하는 것이 용이하게 된다.
〔NH3 가스를 열로 활성화시켜 흘릴 때〕
웨이퍼 온도: 500 내지 650℃
처리실 내 압력: 133 내지 2666Pa
NH3 가스 분압: 33 내지 2515Pa
NH3 가스 공급 유량: 1000 내지 5000sccm
N2 가스 공급 유량: 300 내지 3000sccm
NH3 가스 공급 시간: 6 내지 60초
〔NH3 가스를 플라즈마로 활성화시켜 흘릴 때〕
웨이퍼 온도: 500 내지 650℃
처리실 내 압력: 33 내지 80Pa
NH3 가스 분압: 17 내지 75Pa
NH3 가스 공급 유량: 1000 내지 5000sccm
N2 가스 공급 유량: 300 내지 1000sccm
NH3 가스 공급 시간: 6 내지 60초
(잔류 가스 제거)
그 후, 제4 가스 공급관(232d)의 밸브(243d)를 닫아, NH3 가스의 공급을 정지한다. 이 때, 배기관(231)의 APC 밸브(244)는 개방한 채로, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제3층 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다(잔류 가스 제거). 또한, 이 때, 밸브(243h, 243e, 243f, 243g)는 개방한 채로, N2 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제3층 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
또한, 이 때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행해지는 스텝 1에서 악영향이 생기는 일은 없다. 이 때 처리실(201) 내로 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없이, 예를 들어 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양을 공급함으로써, 스텝 1에서 악영향이 생기지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
질소 함유 가스로서는, NH3 가스 외에, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스, 이들 화합물을 포함하는 가스 등을 사용해도 된다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용해도 된다.
(소정 횟수 실시)
전술한 스텝 1 내지 4를 1 사이클로 하여, 이 사이클을 1회 이상(소정 횟수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕질화막(SiBN막) 또는 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막)을 성막할 수 있다. 또한, 전술한 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1 사이클당 형성하는 보라진환 골격을 포함하는 SiBN층 또는 SiBCN층의 두께를 원하는 막 두께보다도 작게 하여, 전술한 사이클을 원하는 막 두께가 될 때까지 복수 회 반복하는 것이 바람직하다.
(제2 시퀀스)
다음으로, 본 실시 형태의 제2 시퀀스에 대하여 설명한다. 도 9는, 본 실시 형태의 제2 시퀀스에서의 성막 플로우를 나타낸 도면이다. 도 11은 본 실시 형태의 제2 시퀀스에서의 가스 공급 및 플라즈마 파워 공급의 타이밍을 나타낸 도면으로, 도 11a는 논 플라즈마로 성막을 행하는 시퀀스예를 나타내며, 도 11b는 플라즈마를 사용하여 성막을 행하는 시퀀스예를 나타낸다.
본 실시 형태의 제2 시퀀스에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 실리콘 및 클로로기를 포함하는 클로로실란계 원료 가스를 공급하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 실리콘 및 아미노기를 포함하는 아미노실란계 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수(복수 회) 행함으로써, 실리콘, 클로로기(염소), 탄소 및 질소를 포함하는 제1층으로서 염소를 포함하는 실리콘 탄질화층(Cl을 포함하는 SiCN층)을 형성하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제1층과 보라진 화합물을 반응시킴으로써 제1층을 개질하여, 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화층(SiBCN층)을 형성하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 질화 가스를 공급하여, 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제2층을 질화시킴으로써 제2층을 개질하여, 실리콘, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕질화층(SiBN층), 또는 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화층(SiBCN층)을 형성하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 실리콘, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕질화막(SiBN막) 또는, 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막)을 형성한다.
또한, 도 9 및 도 11은, 제1층을 형성할 때에, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 원료 가스를 공급하고, 그 후, 아미노실란계 원료 가스를 공급하며, 이것을 교대로 복수 회 반복하는 예, 즉 클로로실란계 원료 가스를 아미노실란계 원료 가스보다도 먼저 공급하는 예를 나타내고 있다.
즉, 본 시퀀스에서는, 전술한 제1 시퀀스에서의 스텝 1, 2를 1 세트로 하여 이 세트를 복수 회 반복한 후 스텝 3, 4를 행하고, 이것을 1 사이클로 하여 이 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 보라진환 골격을 포함하는 SiBN막 또는 SiBCN막을 형성하도록 하고 있다. 도 11은, 전술한 스텝 1, 2를 1세트로 하여 이 세트를 2회 행한 후, 스텝 3, 4를 행하고, 이것을 1 사이클로 하여 이 사이클을 n회 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 보라진환 골격을 포함하는 SiBN막 또는 SiBCN막을 성막하는 예를 나타내고 있다. 또한, 본 시퀀스가 제1 시퀀스와 다른 것은, 전술한 스텝 1, 2를 1세트로 하여 이 세트를 복수 회 반복한 후 스텝 3, 4를 행하는 점만이며, 그 밖에는 제1 시퀀스와 마찬가지로 행할 수 있다. 또한, 본 시퀀스에서의 처리 조건도, 전술한 제1 시퀀스와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘한다. 즉, 종래의 SiCN막이나 SiOCN막 등에 비하여 불화수소(HF)에 대한 내성이 높고, 유전율이 낮은 SiBN막 또는 SiBCN막을, 저온 영역에서 성막할 수 있게 된다. 즉, 트레이드 오프 관계에 있는 HF에 대한 내성의 향상과 유전율의 저하를 양립시키는 것이 가능한 박막을, 저온 영역에서 성막할 수 있게 된다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 스텝 1 내지 3을 실시하여 웨이퍼(200) 상에 제2층을 형성한 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스를 공급하는 스텝 4를 행함으로써, SiBN층 또는 SiBCN층의 조성비를 보다 치밀하게 제어할 수 있게 되며, 이에 의해, SiBN막 또는 SiBCN막의 조성비를 보다 치밀하게 제어할 수 있게 된다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 스텝 4에서, 제2층과, 열적으로 활성화된 NH3 가스, 또는, NH3 가스를 플라즈마 여기함으로써 얻어진 활성종을 반응시킴으로써, 불순물 농도가 낮은 제2층 내로부터 Cl 등의 불순물을 더 탈리시킬(뽑아낼) 수 있어, 제3층을, 불순물의 함유량이 한층 적은 층으로 할 수 있다. 이에 의해, 스텝 1 내지 4를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 형성되는 SiBN막 또는 SiBCN막 내의 불순물 농도를 한층 저감시킬 수 있어, SiBN막 또는 SiBCN막의 HF에 대한 내성을, 한층 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 스텝 3에서, Cl을 포함하는 제1층(Cl을 포함하는 SiCN층)에 대하여 TMB 등의 알킬보라진 화합물을 공급하여 Cl을 포함하는 제1층을 개질하여, 제2층(SiBCN층)을 형성할 때, 보라진 화합물에 포함되는 보라진환을 구성하는 보라진환 골격을 파괴하지 않고 유지함으로써, 보라진환의 중앙 공간을 유지할 수 있어, 제2층을 다공성 형상의 층으로 할 수 있게 된다. 또한, 제2층을 개질하여, 제3층(SiBN층 또는 SiBCN층)을 형성할 때, 제2층에 포함되는 보라진환을 구성하는 보라진환 골격을 파괴하지 않고, 유지함으로써, 보라진환의 중앙의 공간을 유지할 수 있어, 제3층을 다공성 형상의 층으로 할 수 있게 된다. 이에 의해, 스텝 1 내지 4를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 형성되는 SiBN막 또는 SiBCN막을 다공성 형상의 막으로 할 수 있어, 이 SiBN막 또는 SiBCN막의 유전율을 한층 저하시킬 수 있도록 된다. 즉, 다공성 형상의 구조를 갖는 유전율이 극히 낮은 저유전율막(Low-k막)을 성막할 수 있게 된다.
(변형예)
전술한 스텝 4에서는, 질화 가스를 사용하여 제2층을 개질하여, 제2층의 질소 성분 및 탄소 성분을 조정하도록 하고 있었다. 즉, 제2층의 질소 성분을 증가시키는 방향으로, 또한, 탄소 성분을 감소시키는 방향으로, 각 성분을 조정하도록 하고 있었다. 그러나, 본 실시 형태는 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 질화 가스 대신에 탄소(C) 및 질소(N)를 포함하는 반응 가스를 사용하도록 해도 된다. 즉, 전술한 스텝 4에서는, 웨이퍼(200)에 대하여 탄소 및 질소를 포함하는 반응 가스를 공급하여, 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제2층과 반응 가스를 반응시킴으로써 제2층을 개질하여, 제2층의 질소 성분 및 탄소 성분을 조정하여, 제3층을 형성하도록 해도 된다.
이 경우, 반응 가스에 포함되어 있던 질소 및 탄소를 제2층에 부가할 수 있어, 개질 후의 제2층, 즉, 제3층의 질소 성분 및 탄소 성분을, 각각 증가시킬 수 있다. 즉, 제3층은 SiBN층이 아니라, 질소 성분 및 탄소 성분이 증가한(조정된) SiBCN층이 되고, 웨이퍼(200) 상에는 SiBN막이 아니라, SiBCN막이 형성되게 된다. 또한, 탄소 및 질소를 포함하는 반응 가스를, 플라즈마 여기하지 않고 열로 활성화시켜 공급함으로써, 제2층으로부터의 탄소 성분의 탈리(뽑아냄) 작용을 완화시킬 수 있어, 제3층의 탄소 성분의 비율, 즉, SiBCN막의 탄소 성분의 비율을 증가시키는 방향으로 제어하는 것이 용이하게 된다.
탄소 및 질소를 포함하는 반응 가스로서는, 아민계 가스를 사용할 수 있다. 또한, 아민계 가스란, 아민을 기화한 가스 등의 아민기를 포함하는 가스이며, 적어도 탄소(C), 질소(N) 및 수소(H)를 포함하는 가스이다. 아민계 가스는 에틸아민, 메틸아민, 프로필아민, 이소프로필아민, 부틸아민, 이소부틸아민 등의 아민을 포함한다. 여기서, 아민이란, 암모니아(NH3)의 수소 원자를 알킬기 등의 탄화수소기로 치환한 형태의 화합물의 총칭이다. 즉, 아민은 알킬기 등의 탄화수소기를 포함한다. 아민계 가스는, 실리콘(Si)을 포함하고 있지 않은 점에서 실리콘 비함유 가스라고도 할 수 있고, 나아가서는, 실리콘 및 금속을 포함하고 있지 않은 점에서 실리콘 및 금속 비함유 가스라고도 할 수 있다.
아민계 가스로서는, 예를 들어 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA), 디에틸아민((C2H5)2NH, 약칭: DEA), 모노에틸아민(C2H5NH2, 약칭: MEA) 등을 기화한 에틸아민계 가스, 트리메틸아민((CH3)3N, 약칭: TMA), 디메틸아민((CH3)2NH, 약칭: DMA), 모노메틸아민(CH3NH2, 약칭: MMA) 등을 기화한 메틸아민계 가스, 트리프로필아민((C3H7)3N, 약칭: TPA), 디프로필아민((C3H7)2NH, 약칭: DPA), 모노프로필아민(C3H7NH2, 약칭: MPA) 등을 기화한 프로필아민계 가스, 트리이소프로필아민([(CH3)2CH]3N, 약칭: TIPA), 디이소프로필아민([(CH3)2CH]2NH, 약칭: DIPA), 모노이소프로필아민((CH3)2CHNH2,약칭: MIPA) 등을 기화한 이소프로필아민계 가스, 트리부틸아민((C4H9)3N, 약칭: TBA), 디부틸아민((C4H9)2NH, 약칭: DBA), 모노부틸아민(C4H9NH2, 약칭: MBA) 등을 기화한 부틸아민계 가스, 또는 트리이소부틸아민([(CH3)2CHCH2]3N, 약칭: TIBA), 디이소부틸아민([(CH3)2CHCH2]2NH, 약칭: DIBA), 모노이소부틸아민((CH3)2CHCH2NH2, 약칭: MIBA) 등을 기화한 이소부틸아민계 가스를 바람직하게 사용할 수 있다. 즉, 아민계 가스로서는, 예를 들어 (C2H5)xNH3 -x, (CH3)xNH3-x, (C3H7)xNH3 -x, [(CH3)2CH]xNH3 -x, (C4H9)xNH3 -x, [(CH3)2CHCH2]xNH3 -x(화학식 중 x는 1 내지 3의 정수) 중 적어도 1종류의 가스를 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어 TEA와 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 아민을 사용하는 경우에는, 액체 상태인 아민을 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 아민계 가스, 즉, 탄소 및 질소를 포함하는 반응 가스(TEA 가스)로서 공급하게 된다.
아민계 가스는, 질소원(질소 소스)으로서 작용함과 함께 탄소원(카본 소스)으로서도 작용한다. 탄소 및 질소를 포함하는 반응 가스로서 아민계 가스를 사용함으로써 SiBCN막의 탄소 성분 및 질소 성분의 비율을 증가시키는 방향으로 제어하는 것이 용이하게 된다.
또한, 아민계 가스 대신에 유기 히드라진 화합물을 포함하는 가스, 즉 유기 히드라진계 가스를 사용해도 된다. 또한, 유기 히드라진계 가스란, 유기 히드라진을 기화한 가스 등의 히드라진기를 갖는 가스를 말하며, 탄소(C) 원소, 질소(N) 원소 및 수소(H) 원소의 3 원소만으로 구성되는 가스이다. 즉, 유기 히드라진계 가스는, 실리콘 원소 비함유의 가스이며, 나아가서는, 실리콘 원소 및 금속 원소 비함유의 가스이다. 유기 히드라진계 가스로서는, 예를 들어 모노메틸히드라진((CH3)HN2H2, 약칭: MMH), 디메틸히드라진((CH3)2N2H2, 약칭: DMH), 트리메틸 히드라진((CH3)2N2(CH3)H, 약칭: TMH) 등을 기화한 메틸히드라진계 가스나, 에틸히드라진((C2H5)HN2H2, 약칭: EH) 등을 기화한 에틸히드라진계 가스를 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어 MMH와 같이 상온 상압하에서 액체 상태인 유기 히드라진을 사용하는 경우에는, 액체 상태인 유기 히드라진을 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 유기 히드라진계 가스, 즉, 탄소 및 질소를 포함하는 반응 가스(MMH 가스)로서 공급하게 된다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들어, 전술한 실시 형태에서는, 각 시퀀스에서 Si, Cl, C 및 N을 포함하는 제1층을 형성할 때에, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 원료를 공급하고, 그 후, 아미노실란계 원료를 공급하는 예에 대하여 설명하였지만, 원료를 흘리는 방법은 반대이어도 된다. 즉, 아미노실란계 원료를 공급하고, 그 후, 클로로실란계 원료를 공급하도록 해도 된다. 즉, 클로로실란계 원료 및 아미노실란계 원료 중 한쪽의 원료를 공급하고, 그 후, 다른 쪽의 원료를 공급하도록 하면 된다. 이와 같이, 원료를 흘리는 순서를 바꿈으로써, 각 시퀀스에서 형성되는 박막의 막질이나 조성비를 변화시키는 것도 가능하다.
또한, 예를 들어 클로로실란계 원료와 아미노실란계 원료를 흘리는 순서뿐만 아니라, 클로로실란계 원료 및 아미노실란계 원료를 포함하는 모든 가스를 흘리는 순서를 바꿈으로써, 각 시퀀스에서 형성되는 박막의 막질이나 조성비를 변화시키는 것도 가능하다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 각 시퀀스에서 제1층을 형성할 때에, 클로로실란계 원료와 아미노실란계 원료를 사용하는 예에 대하여 설명하였지만, 클로로실란계 원료 대신에 클로로실란계 원료 이외의 할로겐계의 리간드를 갖는 실란계 원료를 사용해도 된다. 예를 들어, 클로로실란계 원료 대신에 플루오로실란계 원료를 사용해도 된다. 여기서, 플루오로실란계 원료란, 할로겐기로서의 플루오로기를 갖는 실란계 원료를 말하며, 적어도 실리콘(Si) 및 불소(F)를 포함하는 원료이다. 플루오로실란계 원료 가스로서는, 예를 들어 테트라플루오로실란 즉 실리콘 테트라플로라이드(SiF4) 가스나 헥사플루오로 디실란(Si2F6) 가스 등의 불화규소 가스를 사용할 수 있다. 이 경우, 각 시퀀스에서 제1층을 형성할 때에, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 플루오로실란계 원료를 공급하고, 그 후, 아미노실란계 원료를 공급하거나, 아미노실란계 원료를 공급하고, 그 후, 플루오로실란계 원료를 공급하게 된다. 이 경우, 제1층은, Si, F, C 및 N를 포함하는 층(F를 포함하는 SiCN층)으로 된다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 각 시퀀스에서 Si, Cl, C 및 N를 포함하는 제1층을 형성할 때에, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 원료를 공급하고, 그 후, 아미노실란계 원료를 공급하는 예에 대하여 설명하였지만, 클로로실란계 원료와 아미노실란계 원료를 동시에 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 공급하여 CVD 반응을 발생시키도록 해도 된다.
즉, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 원료 가스(HCDS 가스)와 아미노실란계 원료 가스(3DMAS 가스)를 동시에 공급함으로써, 실리콘, 클로로기(염소), 탄소 및 질소를 포함하는 제1층으로서 염소를 포함하는 실리콘 탄질화층(Cl을 포함하는 SiCN층)을 형성하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스(TMB 가스)를 공급하여, 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제1층과 보라진 화합물을 반응시킴으로써 제1층을 개질하여, 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화층(SiBCN층)을 형성하는 공정
을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막)을 형성하도록 해도 된다.
또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 원료 가스(HCDS 가스)와 아미노실란계 원료 가스(3DMAS 가스)를 동시에 공급함으로써, 실리콘, 클로로기(염소), 탄소 및 질소를 포함하는 제1층으로서 염소를 포함하는 실리콘 탄질화층(Cl을 포함하는 SiCN층)을 형성하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스(TMB 가스)를 공급하여, 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제1층과 보라진 화합물을 반응시킴으로써 제1층을 개질하여, 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화층(SiBCN층)을 형성하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 질화 가스(NH3 가스)를 공급하여, 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제2층을 질화시킴으로써 제2층을 개질하여, 실리콘, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕질화층(SiBN층) 또는, 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화층(SiBCN층)을 형성하는 공정
을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 실리콘, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕질화막(SiBN막), 또는 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막으로서 보라진환 골격을 포함하는 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막)을 형성하도록 해도 된다.
이들 경우에 있어서의 처리 조건도, 전술한 실시 형태의 각 시퀀스에서의 처리 조건과 마찬가지의 처리 조건으로 하면 된다. 이와 같이, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 원료와 아미노실란계 원료를 순차 공급하는 것이 아니라, 동시에 공급하도록 해도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과가 얻어진다. 단, 전술한 실시 형태와 같이, 각 원료를 순차 공급하는 쪽이, 즉, 클로로실란계 원료와 아미노실란계 원료를, 그들 사이에 처리실(201) 내의 퍼지를 끼워 교대로 공급하는 쪽이, 클로로실란계 원료와 아미노실란계 원료를, 표면 반응이 지배적인 조건하에서 적정하게 반응시킬 수 있어, 막 두께 제어의 제어성을 상승시킬 수 있게 된다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 각 시퀀스에서, 처리실 내에서 웨이퍼 상에 한번에 1종류의 박막(단막)을 형성하는 예에 대하여 설명하였지만, 전술한 각 시퀀스를 적절히 조합함으로써, 처리실 내에서 웨이퍼 상에 한번에 2종류 이상의 박막의 적층막을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 처리실 내에서, 제1 실시 형태의 성막 시퀀스와, 제2 실시 형태의 성막 시퀀스를, 인시츄(in-situ)로 교대로 행함으로써, SiBCN막과 SiBN막이 교대로 적층된 적층막을 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 단막뿐만 아니라, 적층막을 형성하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있어, 이 경우에서도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과가 얻어진다.
또한, 전술한 실시 형태의 방법에 의해 형성한 SiBN막 또는 SiBCN막을, 사이드 월 스페이서로서 사용함으로써, 누설 전류가 적고, 가공성이 우수한 디바이스 형성 기술을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 전술한 실시 형태의 방법에 의해 형성한 SiBN막 또는 SiBCN막을, 에치 스토퍼층으로서 사용함으로써, 가공성이 우수한 디바이스 형성 기술을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 전술한 실시 형태에 의하면, 저온 영역에서도 플라즈마를 사용하지 않고, 이상적 양론비의 SiBN막 또는 SiBCN막을 형성할 수 있다. 또한, 플라즈마를 사용하지 않고 SiBN막 또는 SiBCN막을 형성할 수 있기 때문에, 예를 들어 DPT의 SADP막 등, 플라즈마 데미지를 현념하는 공정으로의 적응도 가능해진다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 붕탄질화막, 붕질화막으로서, 반도체 원소인 실리콘을 포함하는 실리콘계 절연막(SiBCN막, SiBN막)을 형성하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 등의 금속 원소를 포함하는 금속계 박막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 티타늄 붕탄질화막(TiBCN막), 티타늄 붕질화막(TiBN막)이나, 이들을 조합하거나, 혼합시킨 Ti계 박막이나, 이들 적층막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다.
또한 예를 들어, 본 발명은 지르코늄 붕탄질화막(ZrBCN막), 지르코늄 붕질화막(ZrBN막)이나, 이들을 조합하거나, 혼합시킨 Zr계 박막이나, 이들 적층막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다.
또한 예를 들어, 본 발명은 하프늄 붕탄질화막(HfBCN막), 하프늄 붕질화막(HfBN막)이나, 이들을 조합하거나, 혼합시킨 Hf계 박막이나, 이들 적층막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다.
또한 예를 들어, 본 발명은 탄탈 붕탄질화막(TaBCN막), 탄탈 붕질화막(TaBN막)이나, 이들을 조합하거나, 혼합시킨 Ta계 박막이나, 이들 적층막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다.
또한 예를 들어, 본 발명은 알루미늄 붕탄질화막(AlBCN막), 알루미늄 붕질화막(AlBN막)이나, 이들을 조합하거나, 혼합시킨 Al계 박막이나, 이들 적층막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다.
또한 예를 들어, 본 발명은 몰리브덴 붕탄질화막(MoBCN막), 몰리브덴 붕질화막(MoBN막)이나, 이들을 조합하거나, 혼합시킨 Mo계 박막이나, 이들 적층막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다.
이 경우, 전술한 실시 형태에서의 클로로실란계 원료 대신에 금속 원소 및 할로겐기를 포함하는 원료(제1 원료)를 사용하고, 아미노실란계 원료 대신에 금속 원소 및 아미노기를 포함하는 원료(제2 원료)를 사용하여, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 시퀀스에 의해 성막을 행할 수 있다. 제1 원료로서는, 예를 들어 금속 원소 및 클로로기를 포함하는 원료나, 금속 원소 및 플루오로기를 포함하는 원료를 사용할 수 있다.
즉, 이 경우, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 금속 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 금속 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수(1회 이상) 행함으로써, 금속 원소, 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제1층과 보라진 화합물을 반응시킴으로써 제1층을 개질하여, 금속 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정
을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 금속 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 금속계 박막을 형성한다.
또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 금속 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 금속 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수(1회 이상) 행함으로써, 금속 원소, 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제1층과 보라진 화합물을 반응시킴으로써 제1층을 개질하여, 금속 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 질화 가스를 공급하여, 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 제2층을 질화시킴으로써 제2층을 개질하여, 금속 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층, 또는 금속 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층을 형성하는 공정을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 금속 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 금속계 박막, 또는 금속 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 금속계 박막을 형성하도록 해도 된다.
예를 들어, 금속계 박막으로서, Ti계 박막을 형성하는 경우에는, 제1 원료로서, 티타늄 테트라클로라이드(TiCl4) 등의 Ti 및 클로로기를 포함하는 원료나, 티타늄 테트라플로라이드(TiF4) 등의 Ti 및 플루오로기를 포함하는 원료를 사용할 수 있다. 제2 원료로서는, 테트라키스에틸메틸아미노티타늄(Ti[N(C2H5)(CH3)]4, 약칭: TEMAT), 테트라키스디메틸아미노티타늄(Ti[N(CH3)2]4, 약칭: TDMAT), 테트라키스디에틸아미노티타늄(Ti[N(C2H5)2]4, 약칭: TDEAT) 등의 Ti 및 아미노기를 포함하는 원료를 사용할 수 있다. 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스나 질화 가스로서는, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 사용할 수 있다. 또한, 이 때의 처리 조건은, 예를 들어 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예를 들어, 금속계 박막으로서, Zr계 박막을 형성하는 경우에는, 제1 원료로서, 지르코늄 테트라클로라이드(ZrCl4) 등의 Zr 및 클로로기를 포함하는 원료나, 지르코늄 테트라플로라이드(ZrF4) 등의 Zr 및 플루오로기를 포함하는 원료를 사용할 수 있다. 제2 원료로서는, 테트라키스에틸메틸아미노지르코늄(Zr[N(C2H5)(CH3)]4, 약칭: TEMAZ), 테트라키스디메틸아미노지르코늄(Zr[N(CH3)2]4, 약칭: TDMAZ), 테트라키스디에틸아미노지르코늄(Zr[N(C2H5)2]4, 약칭: TDEAZ) 등의 Zr 및 아미노기를 포함하는 원료를 사용할 수 있다. 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스나 질화 가스로서는, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 사용할 수 있다. 또한, 이 때의 처리 조건은, 예를 들어 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
또한 예를 들어, 금속계 박막으로서 Hf계 박막을 형성하는 경우에는, 제1 원료로서 하프늄 테트라클로라이드(HfCl4) 등의 Hf 및 클로로기를 포함하는 원료나, 하프늄 테트라플로라이드(HfF4) 등의 Hf 및 플루오로기를 포함하는 원료를 사용할 수 있다. 제2 원료로서는, 테트라키스에틸메틸아미노하프늄(Hf[N(C2H5)(CH3)]4, 약칭: TEMAH), 테트라키스디메틸아미노하프늄(Hf[N(CH3)2]4, 약칭: TDMAH), 테트라키스디에틸아미노하프늄(Hf[N(C2H5)2]4, 약칭: TDEAH) 등의 Hf 및 아미노기를 포함하는 원료를 사용할 수 있다. 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스나 질화 가스로서는, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 사용할 수 있다. 또한, 이 때의 처리 조건은, 예를 들어 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 실리콘계 박막뿐만 아니라, 금속계 박막의 성막에도 적용할 수 있으며, 이 경우에서도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과가 얻어진다.
즉, 본 발명은 반도체 원소나 금속 원소 등의 소정 원소를 포함하는 박막을 형성하는 경우에 적용할 수 있다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식 기판 처리 장치를 이용하여 박막을 성막하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 매엽식 기판 처리 장치를 이용하여 박막을 성막하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한, 전술한 각 실시 형태나 각 변형예나 각 응용예 등은, 적절히 조합하여 이용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 예를 들어 기존의 기판 처리 장치의 프로세스 레시피를 변경함으로써도 실현할 수 있다. 프로세스 레시피를 변경하는 경우에는, 본 발명에 따른 프로세스 레시피를 전기 통신 회선이나 그 프로세스 레시피를 기록한 기록 매체를 통해 기존의 기판 처리 장치에 인스톨하거나, 또한, 기존의 기판 처리 장치의 입출력 장치를 조작하고, 그 프로세스 레시피 자체를 본 발명에 따른 프로세스 레시피로 변경하는 것도 가능하다.
<본 발명의 바람직한 형태>
이하에, 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 부기한다.
(부기 1)
본 발명의 일 형태에 의하면,
기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과,
상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정
을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
(부기 2)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시킨다.
(부기 3)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시킨다.
(부기 4)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키고, 상기 리간드가 분리된 상기 보라진 화합물과 상기 제1층에 포함되는 상기 소정 원소를 결합시킨다.
(부기 5)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키고, 상기 리간드가 분리된 상기 보라진 화합물의 보라진환의 일부와 상기 제1층에 포함되는 상기 소정 원소를 결합시킨다.
(부기 6)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키고, 상기 리간드가 분리된 상기 보라진 화합물의 보라진환을 구성하는 질소와 상기 제1층에 포함되는 상기 소정 원소를 결합시킨다.
(부기 7)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정은, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시키는 조건하에서 행한다.
(부기 8)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정은, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키는 조건하에서 행한다.
(부기 9)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정은, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키고, 상기 리간드가 분리된 상기 보라진 화합물과 상기 제1층에 포함되는 상기 소정 원소를 결합시키는 조건하에서 행한다.
(부기 10)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정은, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키고, 상기 리간드가 분리된 상기 보라진 화합물의 보라진환의 일부와 상기 제1층에 포함되는 상기 소정 원소를 결합시키는 조건하에서 행한다.
(부기 11)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정은, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키고, 상기 리간드가 분리된 상기 보라진 화합물의 보라진환을 구성하는 질소와 상기 제1층에 포함되는 상기 소정 원소를 결합시키는 조건하에서 행한다.
(부기 12)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시키는 온도로 한다.
(부기 13)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키는 온도로 한다.
(부기 14)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키고, 상기 리간드가 분리된 상기 보라진 화합물과 상기 제1층에 포함되는 상기 소정 원소를 결합시키는 온도로 한다.
(부기 15)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키고, 상기 리간드가 분리된 상기 보라진 화합물의 보라진환의 일부와 상기 제1층에 포함되는 상기 소정 원소를 결합시키는 온도로 한다.
(부기 16)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴(뽑아냄)과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키고, 상기 리간드가 분리된 상기 보라진 화합물의 보라진환을 구성하는 질소와 상기 제1층에 포함되는 상기 소정 원소를 결합시키는 온도로 한다.
(부기 17)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 사이클은,
상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하여, 상기 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제2층을 질화시킴으로써 상기 제2층을 개질하여, 상기 제2층의 질소 성분 및 탄소 성분을 조정하는 공정을 더 포함한다.
(부기 18)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 사이클은,
상기 기판에 대하여 탄소 및 질소를 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제2층을 개질하여, 상기 제2층의 질소 성분 및 탄소 성분을 조정하는 공정을 더 포함한다.
(부기 19)
부기 1의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 사이클은,
상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하여, 상기 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제2층을 질화시킴으로써 상기 제2층을 개질하여, 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층을 형성하는 공정을 더 포함하고,
상기 박막을 형성하는 공정에서는, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성한다.
(부기 20)
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과,
상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정과,
상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하여, 상기 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제2층을 질화시킴으로써 상기 제2층을 개질하여, 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층을 형성하는 공정
을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
(부기 21)
부기 19 또는 부기 20의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제3층을 형성하는 공정에서는, 상기 제2층에 포함되는 탄소의 적어도 일부를 상기 제2층으로부터 분리시킨다(뽑아낸다).
(부기 22)
부기 19 또는 부기 20의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제3층을 형성하는 공정은, 상기 제2층에 포함되는 탄소의 적어도 일부를 상기 제2층으로부터 분리시키는(뽑아내는) 조건하에서 행한다.
(부기 23)
부기 19 또는 부기 20의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제3층을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를, 상기 제2층에 포함되는 탄소의 적어도 일부를 상기 제2층으로부터 분리시키는(뽑아내는) 온도로 한다.
(부기 24)
부기 1 내지 부기 23 중 어느 하나의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제1층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 교대로 소정 횟수 행한다.
(부기 25)
부기 1 내지 부기 23 중 어느 하나의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제1층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 1 세트로 하여 이 세트를 소정 횟수 행한다.
(부기 26)
부기 1 내지 부기 23 중 어느 하나의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 제1층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 동시에 소정 횟수 행한다.
(부기 27)
부기 1 내지 부기 26 중 어느 하나의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 소정 원소는, 반도체 원소 또는 금속 원소를 포함한다.
(부기 28)
부기 1 내지 부기 26 중 어느 하나의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 바람직하게는,
상기 소정 원소는, 실리콘 원소를 포함한다.
(부기 29)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과,
상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정
을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 공정을 갖는 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기 30)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 소정 횟수 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과,
상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정과,
상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하여, 상기 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제2층을 질화시킴으로써 상기 제2층을 개질하여, 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층을 형성하는 공정
을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 공정을 갖는 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기 31)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리실과,
상기 처리실 내의 기판을 가열하는 히터와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 제1 원료 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 제2 원료 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 압력을 조정하는 압력 조정부와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 제1 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 제2 원료 가스를 공급하는 처리를 소정 횟수 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 처리를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하도록, 상기 제1 원료 가스 공급계, 상기 제2 원료 가스 공급계, 상기 반응 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 32)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리실과,
상기 처리실 내의 기판을 가열하는 히터와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 제1 원료 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 제2 원료 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 질화 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 압력을 조정하는 압력 조정부와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 제1 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 제2 원료 가스를 공급하는 처리를 소정 횟수 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 질화 가스를 공급하여, 상기 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제2층을 질화시킴으로써 상기 제2층을 개질하여, 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층을 형성하는 처리를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하도록, 상기 제1 원료 가스 공급계, 상기 제2 원료 가스 공급계, 상기 반응 가스 공급계, 상기 질화 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부
를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 33)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판 처리 장치의 처리실 내의 기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 수순과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 수순을 소정 횟수 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 수순과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 수순
을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 제공된다.
(부기 34)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판 처리 장치의 처리실 내의 기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 수순과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 수순을 소정 횟수 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 수순과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 수순과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하여, 상기 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제2층을 질화시킴으로써 상기 제2층을 개질하여, 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층을 형성하는 수순
을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 제공된다.
(부기 35)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판 처리 장치의 처리실 내의 기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 수순과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 수순을 소정 횟수 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 수순과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 수순
을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
(부기 36)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판 처리 장치의 처리실 내의 기판에 대하여 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 수순과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 수순을 소정 횟수 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 수순과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 수순과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하여, 상기 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제2층을 질화시킴으로써 상기 제2층을 개질하여, 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층을 형성하는 수순
을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
121: 컨트롤러
200: 웨이퍼
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 (20)

  1. 기판에 대하여 반도체 원소 또는 금속 원소를 포함하는 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 1회 이상 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과,
    상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정
    을 포함하는 사이클을 1회 이상 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시키는, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키는, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키고, 상기 리간드가 분리된 상기 보라진 화합물과 상기 제1층에 포함되는 상기 소정 원소를 결합시키는, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키고, 상기 리간드가 분리된 상기 보라진 화합물의 보라진환의 일부와 상기 제1층에 포함되는 상기 소정 원소를 결합시키는, 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1층에 포함되는 상기 할로겐기와, 상기 보라진 화합물에 포함되는 리간드를 반응시켜서, 상기 리간드와 반응시킨 상기 할로겐기를 상기 제1층으로부터 분리시킴과 함께, 상기 할로겐기와 반응시킨 상기 리간드를 상기 보라진 화합물로부터 분리시키고, 상기 리간드가 분리된 상기 보라진 화합물의 보라진환을 구성하는 질소와 상기 제1층에 포함되는 상기 소정 원소를 결합시키는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 사이클은,
    상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하여, 상기 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제2층을 질화시킴으로써 상기 제2층을 개질하여, 상기 제2층의 질소 성분 및 탄소 성분을 조정하는 공정을 더 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 사이클은,
    상기 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 기판에 대하여 탄소 및 질소를 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 제2층을 개질하여, 상기 제2층의 질소 성분 및 탄소 성분을 조정하는 공정을 더 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 사이클은,
    상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하여, 상기 제2층에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제2층을 질화시킴으로써 상기 제2층을 개질하여, 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층, 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제3층을 형성하는 공정을 더 포함하고,
    상기 박막을 형성하는 공정에서는, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막, 또는 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3층을 형성하는 공정에서는, 상기 제2층에 포함되는 탄소의 적어도 일부를 상기 제2층으로부터 분리시키는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 교대로 1회 이상 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 1세트로 하여 이 세트를 1회 이상 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1층을 형성하는 공정에서는, 상기 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 동시에 1회 이상 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 소정 원소는 실리콘 원소를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 기판을 수용하는 처리실과,
    상기 처리실 내의 기판을 가열하는 히터와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 반도체 원소 또는 금속 원소를 포함하는 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 제1 원료 가스 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 제2 원료 가스 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급계와,
    상기 처리실 내의 압력을 조정하는 압력 조정부와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 제1 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 제2 원료 가스를 공급하는 처리를 1회 이상 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 처리를 포함하는 사이클을 1회 이상 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하도록, 상기 제1 원료 가스 공급계, 상기 제2 원료 가스 공급계, 상기 반응 가스 공급계, 상기 히터 및 상기 압력 조정부를 제어하도록 구성되는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  17. 기판 처리 장치의 처리실 내의 기판에 대하여 반도체 원소 또는 금속 원소를 포함하는 소정 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 수순과, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 소정 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 수순을 1회 이상 행함으로써, 상기 소정 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 수순과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 수순
    을 포함하는 사이클을 1회 이상 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 소정 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한
    컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  18. 기판에 대하여 반도체 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 반도체 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 1회 이상 행함으로써, 상기 반도체 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과,
    상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 반도체 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정
    을 포함하는 사이클을 1회 이상 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 반도체 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 기판에 대하여 금속 원소 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 금속 원소 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 1회 이상 행함으로써, 상기 금속 원소, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과,
    상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 상기 금속 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정
    을 포함하는 사이클을 1회 이상 행함으로써, 상기 기판 상에 상기 금속 원소, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  20. 기판에 대하여 실리콘 및 할로겐기를 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 실리콘 및 아미노기를 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 1회 이상 행함으로써, 실리콘, 상기 할로겐기, 탄소 및 질소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정과,
    상기 기판에 대하여 보라진 화합물을 포함하는 반응 가스를 공급하여, 상기 보라진 화합물에서의 보라진환 골격이 유지되는 조건하에서, 상기 제1층과 상기 보라진 화합물을 반응시킴으로써 상기 제1층을 개질하여, 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 제2층을 형성하는 공정
    을 포함하는 사이클을 1회 이상 행함으로써, 상기 기판 상에 실리콘, 탄소, 질소 및 보라진환 골격을 포함하는 박막을 형성하는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
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