KR101700522B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents

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요시로 히로세
류지 야마모토
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

성막 처리의 생산성을 향상시킨다. 기판에 대하여 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖는 제1 원료를 공급하는 공정과, 기판에 대하여 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖지 않고 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 갖는 제2 원료를 공급하는 공정과, 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 리액턴트를 공급하는 공정을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 기판 위에, 제1 원소, 제2 원소 및 탄소를 포함하는 막을 형성한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND PROGRAM}
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판에 대하여 예를 들어 실리콘을 포함하는 원료나, 질화 가스나 산화 가스 등의 리액턴트를 공급하여, 기판 위에 질화막이나 산화막 등의 막을 형성하는 공정이 행하여지는 경우가 있다.
상술한 성막 처리를 행할 때, 원료의 종류에 따라서는, 성막 레이트를 향상시키는 것이 곤란하게 되어, 성막 처리의 생산성이 저하되는 경우가 있다. 본 발명의 목적은, 성막 처리의 생산성을 향상시키는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
기판에 대하여 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖는 제1 원료를 공급하는 공정과,
상기 기판에 대하여, 상기 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖지 않고 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 갖는 제2 원료를 공급하는 공정과,
상기 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 리액턴트를 공급하는 공정
을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 탄소를 포함하는 막을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 성막 처리의 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도로서, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도로서, 처리 로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도로서, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스에 있어서 제1 원료의 공급 시간을 제2 원료의 공급 시간보다도 길게 한 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스의 변형예 2에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스의 변형예 5에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스의 변형예 9에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스의 변형예 14에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스의 변형예 15에서의 가스 공급 및 플라즈마 파워 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 11의 (a)는 BTCSM의 화학 구조식을, (b)는 BTCSE의 화학 구조식을 도시하는 도면이다.
도 12의 (a)는 TCDMDS의 화학 구조식을, (b)는 DCTMDS의 화학 구조식을, (c)는 MCPMDS의 화학 구조식을 도시하는 도면이다.
도 13의 (a)는 보라진의 화학 구조식을, (b)는 보라진 화합물의 화학 구조식을, (c)는 n,n',n"-트리메틸보라진의 화학 구조식을, (d)는 n,n',n"-트리-n-프로필보라진의 화학 구조식을 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 처리 로의 개략 구성도로서, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 처리 로의 개략 구성도로서, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 16은 HCDS 가스, TCDMDS 가스, BTCSM 가스의 특징을 도시하는 도면이다.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서, 주로 도 1 내지 도 3을 사용해서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시한 바와 같이, 처리 로(202)는 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 유지판으로서의 히터 베이스(도시하지 않음)에 지지됨으로써 수직으로 설치되어 있다. 히터(207)는, 후술하는 바와 같이 가스를 열로 여기(활성화)시키는 여기부(활성화 기구)로서도 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 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 통 중공부에는, 처리실(201)이 형성되어 있다. 처리실(201)은, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 방향으로 다단으로 정렬한 상태에서 수용 가능하게 구성되어 있다.
처리실(201) 내에는, 노즐(249a 내지 249c)이, 반응관(203)의 하부를 관통하도록 설치되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)은, 예를 들어 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 노즐(249a 내지 249c)에는, 가스 공급관(232a 내지 232c)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232c)에는 가스 공급관(232d)이 접속되어 있다. 이와 같이, 반응관(203)에는, 3개의 노즐(249a 내지 249c)과, 4개의 가스 공급관(232a 내지 232d)이 설치되어 있어, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
단, 본 실시 형태의 처리 로(202)는 상술한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반응관(203)의 하방에, 반응관(203)을 지지하는 금속제의 매니폴드를 설치하고, 각 노즐을, 매니폴드의 측벽을 관통하도록 설치해도 된다. 이 경우, 매니폴드에, 후술하는 배기관(231)을 더 설치해도 된다. 이 경우에도, 배기관(231)을, 매니폴드가 아니라, 반응관(203)의 하부에 설치해도 된다. 이와 같이, 처리 로(202)의 노구부를 금속제로 해서, 이 금속제의 노구부에 노즐 등을 설치해도 된다.
가스 공급관(232a 내지 232d)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241a 내지 241d) 및 개폐 밸브인 밸브(243a 내지 243d)가 각각 설치되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232c)의 밸브(243a 내지 243c)보다도 하류측에는, 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(232e 내지 232g)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232e 내지 232g)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(241e 내지 241g) 및 개폐 밸브인 밸브(243e 내지 243g)가 각각 설치되어 있다.
가스 공급관(232a, 232b)의 선단부에는, 노즐(249a, 249b)이 각각 접속되어 있다. 노즐(249a, 249b)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)의 사이에서의 원환 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 상승되도록 각각 설치되어 있다.
즉, 노즐(249a, 249b)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 설치되어 있다. 즉, 노즐(249a, 249b)은, 처리실(201) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 단부(주연부)의 측방에 웨이퍼(200)의 표면(평탄면)과 수직으로 설치되어 있다. 노즐(249a, 249b)은, L자형의 롱 노즐로서 각각 구성되어 있고, 그러한 각 수평부는 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되어 있고, 그러한 각 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향해서 상승되도록 설치되어 있다. 노즐(249a, 249b)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a, 250b)이 각각 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250a, 250b)은, 반응관(203)의 중심을 향하도록 각각 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250a, 250b)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 갖고, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다.
가스 공급관(232c)의 선단부에는, 노즐(249c)이 접속되어 있다. 노즐(249c)은, 가스 공급부로서의 버퍼실(237) 내에 설치되어 있다. 버퍼실(237)은, 가스 분산 공간으로서도 기능한다. 버퍼실(237)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)의 사이에서의 원환 형상의 공간에, 또한 반응관(203) 내벽의 하부로부터 상부에 걸치는 부분에, 웨이퍼(200)의 배열 방향을 따라서 설치되어 있다. 즉, 버퍼실(237)은, 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 즉, 버퍼실(237)은, 처리실(201) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 단부의 측방에 설치되어 있다. 버퍼실(237)의 웨이퍼(200)와 인접하는 벽의 단부에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250d)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250d)은, 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250d)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 갖고, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다.
노즐(249c)은, 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(250d)이 형성된 단부와 반대측의 단부에, 반응관(203)의 내벽 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 상승되도록 설치되어 있다. 즉, 노즐(249c)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 즉, 노즐(249c)은, 처리실(201) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 단부의 측방에 웨이퍼(200)의 표면과 수직으로 설치되어 있다. 노즐(249c)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되어 있고, 그 수평부는 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되어 있고, 그 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향해서 상승되도록 설치되어 있다. 노즐(249c)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250c)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250c)은, 버퍼실(237)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 가스 공급 구멍(250c)은, 가스 공급 구멍(250d)과 마찬가지로, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되어 있다. 버퍼실(237) 내와 처리실(201) 내의 차압이 작은 경우, 복수의 가스 공급 구멍(250c)의 개구 면적 및 개구 피치를, 상류측(하부)으로부터 하류측(상부)에 걸쳐 각각 동일하게 하면 된다. 또한, 버퍼실(237) 내와 처리실(201) 내의 차압이 큰 경우, 가스 공급 구멍(250c)의 개구 면적을 상류측으로부터 하류측을 향해서 서서히 크게 하거나, 가스 공급 구멍(250c)의 개구 피치를 상류측으로부터 하류측을 향해서 서서히 작게 하거나 하면 된다.
가스 공급 구멍(250c)의 각각의 개구 면적이나 개구 피치를, 상류측으로부터 하류측에 걸쳐서 상술한 바와 같이 조절함으로써, 가스 공급 구멍(250c)의 각각으로부터, 유속의 차는 있지만, 유량이 거의 동량인 가스를 분출시키는 것이 가능하게 된다. 그리고, 이들 복수의 가스 공급 구멍(250c)의 각각으로부터 분출되는 가스를, 일단, 버퍼실(237) 내에 도입함으로써, 버퍼실(237) 내에서 가스의 유속 차의 균일화를 행하는 것이 가능하게 된다. 복수의 가스 공급 구멍(250c)의 각각으로부터 버퍼실(237) 내에 분출된 가스는, 버퍼실(237) 내에서 각 가스의 입자 속도가 완화된 후, 복수의 가스 공급 구멍(250d)으로부터 처리실(201) 내에 분출된다. 복수의 가스 공급 구멍(250c)의 각각으로부터 버퍼실(237) 내에 분출된 가스는, 가스 공급 구멍(250d)의 각각으로부터 처리실(201) 내에 분출될 때는, 균일한 유량과 유속을 갖는 가스가 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 반응관(203)의 측벽의 내벽과, 반응관(203) 내에서 배열된 복수매의 웨이퍼(200)의 단부(주연부)로 정의되는 원환 형상의 세로로 긴 공간 내, 즉, 원통 형상의 공간 내에 배치한 노즐(249a 내지 249c) 및 버퍼실(237)을 경유해서 가스를 반송하고 있다. 그리고, 노즐(249a 내지 249c) 및 버퍼실(237)에 각각 개구된 가스 공급 구멍(250a 내지 250d)으로부터, 웨이퍼(200)의 근방에서 비로서 반응관(203) 내에 가스를 분출시키고 있다. 그리고, 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 두께 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 웨이퍼(200)의 표면 위를 흐른 가스, 즉, 반응 후의 잔류 가스는, 배기구, 즉, 후술하는 배기관(231)의 방향을 향해서 흐른다. 단, 이 잔류 가스의 흐름의 방향은, 배기구의 위치에 따라 적절히 특정되며, 수직 방향에 한한 것은 아니다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖는 제1 원료로서, 예를 들어 제1 원소로서의 실리콘(Si) 및 할로겐 원소를 포함하고, Si끼리의 화학 결합(Si-Si 결합)을 갖는 할로실란 원료 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다.
할로실란 원료 가스란, 기체 상태의 할로실란 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 할로실란 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 할로실란 원료 등이다. 할로실란 원료란, 할로겐기를 갖는 실란 원료이다. 할로겐기에는, 클로로기, 플루오로기, 브로모기, 요오드기 등이 포함된다.
즉, 할로겐기에는, 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등의 할로겐 원소가 포함된다. 할로실란 원료는, 할로겐화물의 일종이라고도 할 수 있다. 본 명세서에서 「원료」라는 말을 사용한 경우에는, 「액체 상태인 액체 원료」를 의미하는 경우, 「기체 상태인 원료 가스」를 의미하는 경우, 또는, 그 양쪽을 의미하는 경우가 있다.
할로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 Si 및 Cl을 포함하는 원료 가스, 즉, 클로로실란 원료 가스를 사용할 수 있다. 클로로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스를 사용할 수 있다.
HCDS와 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 사용하는 경우에는, 액체 원료를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 제1 원료 가스(HCDS 가스)로서 공급하게 된다.
또한, 가스 공급관(232a)으로부터는, 제1 원소끼리의 화학 결합과, 상기 제1 원소와 탄소(C)의 화학 결합을 갖는 제1 원료로서, 예를 들어 제1 원소로서의 Si, 알킬기 및 할로겐기를 포함하고, Si-Si 결합과, Si와 C의 화학 결합(Si-C 결합)을 갖는 알킬할로실란 원료 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다.
알킬할로실란 원료 가스란, 기체 상태의 알킬할로실란 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 알킬할로실란 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 알킬할로실란 원료 등이다. 알킬기란, 일반식 CnH2n +2로 표현되는 쇄상 포화 탄화수소로부터 H를 1개 제거한 관능기이며, 일반식 CnH2n +1로 표현되는 원자의 집합체이다. 알킬기에는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기 등이 포함된다. 또한, 할로겐기에는, 상술한 할로실란 원료 가스와 마찬가지로, 클로로기, 플루오로기, 브로모기, 요오드기, 즉, Cl, F, Br, I 등의 할로겐 원소가 포함된다.
알킬할로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 Si, 알킬기로서의 메틸기(-CH3) 및 할로겐기로서의 클로로기(Cl)를 포함하는 원료 가스, 즉, 메틸기를 포함하는 클로로실란 원료 가스를 사용할 수 있다. 메틸기를 포함하는 클로로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 1,1,2,2-테트라클로로-1,2-디메틸디실란((CH3)2Si2Cl4, 약칭: TCDMDS) 가스, 1,2-디클로로-1,1,2,2-테트라메틸디실란((CH3)4Si2Cl2, 약칭: DCTMDS) 가스, 1-모노클로로-1,1,2,2,2-펜타메틸디실란((CH3)5Si2Cl, 약칭: MCPMDS) 가스 등을 사용할 수 있다.
도 12의 (a)에 도시한 바와 같이, TCDMDS는, 1 분자 중에 알킬기로서의 메틸기를 2개 포함하고 있다. 2개의 메틸기가 갖는 각 결합손은, 각각 Si와 결합하고 있어, Si-C 결합을 구성하고 있다. TCDMDS는 디실란의 유도체이며, Si-Si 결합을 갖고 있다. 즉, TCDMDS는, Si끼리 결합하고 또한 Si와 C가 결합한 Si-Si-C 결합을 갖고 있다.
도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, DCTMDS는, 1 분자 중에 알킬기로서의 메틸기를 4개 포함하고 있다. 4개의 메틸기가 갖는 각 결합손은, 각각 Si와 결합하고 있어, Si-C 결합을 구성하고 있다. DCTMDS는 디실란의 유도체이며, Si-Si 결합을 갖고 있다. 즉, DCTMDS는, Si끼리 결합하고 또한 Si와 C가 결합한 Si-Si-C 결합을 갖고 있다.
도 12의 (c)에 도시한 바와 같이, MCPMDS는, 1 분자 중에 알킬기로서의 메틸기를 5개 포함하고 있다. 5개의 메틸기가 갖는 각 결합손은, 각각 Si와 결합하고 있어, Si-C 결합을 구성하고 있다. MCPMDS는 디실란의 유도체이며, Si-Si 결합을 갖고 있다. 즉, MCPMDS는, Si끼리 결합하고 또한 Si와 C가 결합한 Si-Si-C 결합을 갖고 있다. MCPMDS는, TCDMDS, DCTMDS와는 달리, 1 분자 중(화학 구조식 중)의 메틸기 및 클로로기의 Si를 둘러싸는 배치가, 비대칭으로 된 애시메트리(asymmetry)의 구조를 갖고 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 시메트리(symmetry)의 화학 구조식을 갖는 원료뿐만 아니라, 애시메트리의 화학 구조식을 갖는 원료도 사용할 수 있다.
TCDMDS 가스, DCTMDS 가스, MCPMDS 가스 등의 알킬할로실란 원료 가스는, 1 분자 중에 적어도 2개의 Si를 포함하고, 또한 C 및 Cl을 포함하고, Si-Si 결합 및 Si-C 결합을 갖는 원료 가스라고도 할 수 있다. 이들 가스는, 상술한 할로실란 원료 가스와는 달리, 후술하는 기판 처리 공정에서, Si 소스로서도 작용하고, C 소스로서도 작용한다. TCDMDS 가스나 DCTMDS 가스나 MCPMDS 가스 등을, 알킬클로로실란 원료 가스라고 칭할 수도 있다.
TCDMDS와 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 사용하는 경우에는, 액체 원료를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 제1 원료 가스(TCDMDS 가스)로서 공급하게 된다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖지 않고, 제1 원소와 탄소(C)의 화학 결합을 갖는 제2 원료로서, 예를 들어 제1 원소로서의 Si, 알킬렌기 및 할로겐기를 포함하고, Si-C 결합을 갖는 알킬렌할로실란 원료 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다.
알킬렌할로실란 원료 가스란, 기체 상태의 알킬렌할로실란 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 알킬렌할로실란 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 알킬렌할로실란 원료 등이다. 알킬렌기란, 일반식 CnH2n +2로 표현되는 쇄상 포화 탄화수소(알칸)에서 수소(H)를 2개 제거한 관능기이며, 일반식 CnH2n로 표현되는 원자의 집합체이다. 알킬렌기에는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기 등이 포함된다. 또한, 할로겐기에는, 제1 원료와 마찬가지로, 클로로기, 플루오로기, 브로모기, 요오드기, 즉, Cl, F, Br, I 등의 할로겐 원소가 포함된다.
알킬렌할로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 Si, 알킬렌기로서의 메틸렌기(-CH2-) 및 할로겐기로서의 클로로기(Cl)를 포함하는 원료 가스, 즉, 메틸렌기를 포함하는 클로로실란 원료 가스나, Si, 알킬렌기로서의 에틸렌기(-C2H4-) 및 할로겐기로서의 클로로기(Cl)를 포함하는 원료 가스, 즉, 에틸렌기를 포함하는 클로로실란 원료 가스를 사용할 수 있다. 메틸렌기를 포함하는 클로로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 메틸렌비스(트리클로로실란) 가스, 즉, 비스(트리클로로실릴)메탄((SiCl3)2CH2, 약칭: BTCSM) 가스 등을 사용할 수 있다. 에틸렌기를 포함하는 클로로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 에틸렌비스(트리클로로실란) 가스, 즉, 1,2-비스(트리클로로실릴)에탄((SiCl3)2C2H4, 약칭: BTCSE) 가스 등을 사용할 수 있다.
도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, BTCSM은, 그 화학 구조식 중(1 분자 중)에 알킬렌기로서의 메틸렌기를 1개 포함하고 있다. 메틸렌기가 갖는 2개의 결합손은, 각각 Si와 결합하고 있어, Si-C-Si 결합을 구성하고 있다.
도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, BTCSE는, 1 분자 중에 알킬렌기로서의 에틸렌기를 1개 포함하고 있다. 에틸렌기가 갖는 2개의 결합손은, 각각 Si와 결합하고 있어, Si-C-C-Si 결합을 구성하고 있다.
BTCSM 가스나 BTCSE 가스 등의 알킬렌할로실란 원료 가스는, 1 분자 중에 적어도 2개의 Si를 포함하고, 또한 C 및 Cl을 포함하고, Si-C 결합을 갖는 원료 가스라고도 할 수 있다. 이들 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서, 상술한 알킬할로실란 원료 가스와 마찬가지로, Si 소스로서도 작용하고, C 소스로서도 작용한다. BTCSM 가스나 BTCSE 가스 등을, 알킬렌클로로실란 원료 가스라고 칭할 수도 있다.
BTCSM 등과 같이, 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 사용하는 경우에는, 액체 원료를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 제2 원료 가스(BTCSM 가스 등)로서 공급하게 된다.
또한, BTCSM 가스와 같은 Si-Si 결합을 갖지 않고 Si-C 결합을 갖는 제2 원료 가스는, HCDS 가스나 TCDMDS 가스와 같은 Si-Si 결합을 갖는 제1 원료 가스에 비해, 성막의 하지에 흡착되기 어려운 특성을 갖고 있다. 이것은, Si-C 결합이, Si-Si 결합보다도 더 결합이 견고해서, 끊어지기 어렵기 때문이라 생각된다. Si-Si 결합을 갖지 않는 제2 원료 가스는, Si-C 결합의 부분이 비교적으로 끊어지기 어려우므로, Si-Si 결합을 갖는 제1 원료 가스에 비해 분해되기 어려워, 성막의 하지에 흡착되기 어려운 특성을 갖고 있는 것이라 생각된다. 이 특성의 상이에 의해, BTCSM 가스와 같은 제2 원료 가스를 사용해서 성막을 행할 때는, HCDS 가스나 TCDMDS 가스와 같은 제1 원료 가스를 사용해서 성막을 행하는 경우에 비해, 성막 지연, 소위 인큐베이션 타임이 발생하기 쉬운 경향이 있다.
도 16에, HCDS 가스, TCDMDS 가스, BTCSM 가스의 상대적인 특징을 각각 나타낸다. HCDS 가스는, 열분해 온도가 BTCSM 가스의 열분해 온도보다도 낮고, 또한 BTCSM 가스보다도 성막의 하지에 흡착되기 쉬운 특성을 갖고 있으며, 이 가스를 성막 원료로서 사용했을 때는 성막 레이트가 가장 높아지는 경향이 있다. TCDMDS 가스는, 열분해 온도가 가장 낮고, 또한 BTCSM 가스보다도 성막의 하지에 흡착되기 쉬운 특성을 갖고 있으며, 이 가스를 성막 원료로서 사용했을 때는 BTCSM 가스를 사용했을 때보다도 성막 레이트가 높아지는 경향이 있다. BTCSM 가스는, 열분해 온도가 가장 높고, 또한 HCDS 가스나 TCDMDS 가스보다도 성막의 하지에 흡착되기 어려운 특성을 갖고 있으며, 이 가스를 성막 원료로서 사용했을 때는 성막 레이트가 가장 낮아지는 경향이 있다.
가스 공급관(232c)으로부터는, 상술한 제1 원소와는 다른 원소(제2, 제3 원소)를 포함하는 리액턴트로서, 예를 들어 반응 가스인 질소(N) 함유 가스가, MFC(241c), 밸브(243c), 노즐(249c), 버퍼실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. N 함유 가스로서는, 예를 들어 질화 수소계 가스를 사용할 수 있다. 질화 수소계 가스는, N 및 H의 2 원소만으로 구성되는 물질이라고도 할 수 있으며, 후술하는 기판 처리 공정에서, 질화 가스, 즉, N 소스로서 작용한다. 질화 수소계 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스를 사용할 수 있다.
또한, 가스 공급관(232c)으로부터는, 상술한 제1 원소와는 다른 원소(제2, 제3 원소)를 포함하는 리액턴트로서, 예를 들어 반응 가스인 산소(O) 함유 가스가, MFC(241c), 밸브(243c), 노즐(249c), 버퍼실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. O 함유 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서, 산화 가스, 즉, O 소스로서 작용한다. O 함유 가스로서는, 예를 들어 산소(O2) 가스를 사용할 수 있다.
또한, 가스 공급관(232c)으로부터는, 상술한 제1 원소와는 다른 원소(제2, 제3 원소)를 포함하는 리액턴트로서, 예를 들어 반응 가스인 질소(N) 및 탄소(C)를 포함하는 가스가, MFC(241c), 밸브(243c), 노즐(249c), 버퍼실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. N 및 C를 포함하는 가스로서는, 예를 들어 아민계 가스를 사용할 수 있다.
아민계 가스란, 기체 상태의 아민, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 아민을 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 아민 등의 아민기를 포함하는 가스이다. 아민계 가스는, 에틸아민, 메틸아민, 프로필아민, 이소프로필아민, 부틸아민, 이소부틸아민 등의 아민을 포함한다. 아민이란, 암모니아(NH3)의 수소(H)를 알킬기 등의 탄화수소기로 치환한 형태의 화합물의 총칭이다. 아민은, C를 포함하는 리간드, 즉, 유기 리간드로서, 알킬기 등의 탄화수소기를 포함한다. 아민계 가스는, C, N 및 H의 3 원소를 포함하고 있고, Si를 포함하고 있지 않으므로 Si 비함유의 가스라고도 할 수 있으며, Si 및 금속을 포함하고 있지 않으므로 Si 및 금속 비함유의 가스라고도 할 수 있다. 아민계 가스는, C, N 및 H의 3 원소만으로 구성되는 물질이라고도 할 수 있다. 아민계 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서, N 소스로서도 작용하고, C 소스로서도 작용한다. 본 명세서에서 「아민」이라는 말을 사용한 경우에는, 「액체 상태인 아민」을 의미하는 경우, 「기체 상태인 아민계 가스」를 의미하는 경우, 또는, 그 양쪽을 의미하는 경우가 있다.
아민계 가스로서는, 예를 들어 그 화학 구조식 중(1 분자 중)에서의 C를 포함하는 리간드(에틸기)의 수가 복수이며, 1 분자 중에서 N의 수보다도 C의 수가 더 많은 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA) 가스를 사용할 수 있다. TEA와 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 아민을 사용하는 경우에는, 액체 상태의 아민을 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 아민계 가스(TEA 가스)로서 공급하게 된다.
또한, 가스 공급관(232c)으로부터는, 상술한 제1 원소와는 다른 원소(제2, 제3 원소)를 포함하는 리액턴트로서, 예를 들어 반응 가스인 보라진환 골격 비함유의 붕소(B) 함유 가스가, MFC(241c), 밸브(243c), 노즐(249c), 버퍼실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. 보라진환 골격 비함유의 B 함유 가스로서는, 예를 들어 보란계 가스를 사용할 수 있다.
보란계 가스란, 기체 상태의 보란 화합물, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 보란 화합물을 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 보란 화합물 등이다. 보란 화합물에는, B와 할로겐 원소를 포함하는 할로 보란 화합물, 예를 들어 B 및 Cl을 포함하는 클로로보란 화합물이 포함된다. 또한, 보란 화합물에는, 모노보란(BH3)이나 디보란(B2H6)과 같은 보란(붕화수소)이나, 보란의 H를 다른 원소 등으로 치환한 형태의 보란 화합물(보란 유도체)이 포함된다. 보란계 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서 B 소스로서 작용한다. 보란계 가스로서는, 예를 들어 트리클로로보란(BCl3) 가스를 사용할 수 있다. BCl3 가스는, 보라진환 골격을 포함하지 않는 B 함유 가스, 즉, 비보라진계의 B 함유 가스이다.
또한, 가스 공급관(232c)으로부터는, 상술한 제1 원소와는 다른 원소(제2, 제3 원소)를 포함하는 리액턴트로서, 예를 들어 반응 가스인 보라진환 골격을 포함하는 가스가, MFC(241c), 밸브(243c), 노즐(249c), 버퍼실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. 보라진환 골격을 포함하는 가스로서는, 예를 들어 보라진환 골격 및 유기 리간드를 포함하는 가스, 즉, 유기 보라진계 가스를 사용할 수 있다.
유기 보라진계 가스로서는, 예를 들어 유기 보라진 화합물인 알킬보라진 화합물을 기화한 가스를 사용할 수 있다. 유기 보라진계 가스를, 보라진 화합물 가스, 또는, 보라진계 가스라고 칭할 수도 있다.
여기서, 보라진이란, B, N 및 H의 3 원소로 구성되는 복소환식 화합물이며, 조성식은 B3H6N3으로 나타낼 수 있고, 도 13의 (a)에 나타내는 화학 구조식으로 나타낼 수 있다. 보라진 화합물은, 3개의 B와 3개의 N으로 구성되는 보라진환을 구성하는 보라진환 골격(보라진 골격이라고도 함)을 포함하는 화합물이다. 유기 보라진 화합물은, C를 포함하는 보라진 화합물이며, C를 포함하는 리간드, 즉, 유기 리간드를 포함하는 보라진 화합물이라고도 할 수 있다. 알킬보라진 화합물은, 알킬기를 포함하는 보라진 화합물이며, 알킬기를 유기 리간드로서 포함하는 보라진 화합물이라고도 할 수 있다. 알킬보라진 화합물은, 보라진에 포함되는 6개의 H 중 적어도 어느 하나를, 1개 이상의 C를 포함하는 탄화수소로 치환한 것이며, 도 13의 (b)에 나타내는 화학 구조식으로 나타낼 수 있다. 여기서, 도 13의 (b)에 나타내는 화학 구조식 중의 R1 내지 R6은, H이거나, 또는 1 내지 4개의 C를 포함하는 알킬기이다. R1 내지 R6은 동일한 종류의 알킬기이어도 되고, 상이한 종류의 알킬기이어도 된다. 단, R1 내지 R6은, 그 모두가 H인 경우를 제외한다. 알킬보라진 화합물은, 보라진환을 구성하는 보라진환 골격을 갖고, B, N, H 및 C를 포함하는 물질이라고도 할 수 있다. 또한, 알킬보라진 화합물은, 보라진환 골격을 갖고 알킬 리간드를 포함하는 물질이라고도 할 수 있다. 또한, R1 내지 R6은, H이거나, 또는 1 내지 4개의 C를 포함하는 알케닐기, 알키닐기이어도 된다. R1 내지 R6은 동일한 종류의 알케닐기, 알키닐기이어도 되고, 상이한 종류의 알케닐기, 알키닐기이어도 된다. 단, R1 내지 R6은, 그 모두가 H인 경우를 제외한다.
보라진계 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서, B 소스로서도 작용하고, N 소스로서도 작용하고, C 소스로서도 작용한다.
보라진계 가스로서는, 예를 들어 n,n',n"-트리메틸보라진(약칭: TMB) 가스, 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 사용할 수 있다. TMB는, 도 13의 (b)에 나타내는 화학 구조식 중의 R1, R3, R5가 H이며, R2, R4, R6이 메틸기이며, 도 13의 (c)에 나타내는 화학 구조식으로 나타낼 수 있는 보라진 화합물이다. TEB는, 도 13의 (b)에 나타내는 화학 구조식 중의 R1, R3, R5가 H이며, R2, R4, R6이 에틸기인 보라진 화합물이다. TPB는, 도 13의 (b)에 나타내는 화학 구조식 중의 R1, R3, R5가 H이며, R2, R4, R6이 프로필기이며, 도 13의 (d)에 나타내는 화학 구조식으로 나타낼 수 있는 보라진 화합물이다. TIPB는, 도 13의 (b)에 나타내는 화학 구조식 중의 R1, R3, R5가 H이며, R2, R4, R6이 이소프로필기인 보라진 화합물이다. TIBB는, 도 13의 (b)에 나타내는 화학 구조식 중의 R1, R3, R5가 H이며, R2, R4, R6이 이소부틸기인 보라진 화합물이다.
TMB 등과 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 보라진 화합물을 사용하는 경우에는, 액체 상태의 보라진 화합물을 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 보라진계 가스(TMB 가스 등)로서 공급하게 된다.
가스 공급관(232d)으로부터는, 상술한 제1 원소와는 다른 원소(제2, 제3 원소)를 포함하는 리액턴트로서, 예를 들어 반응 가스인 탄소(C) 함유 가스가, MFC(241d), 밸브(243d), 가스 공급관(232c), 노즐(249c), 버퍼실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. C 함유 가스로서는, 예를 들어 탄화수소계 가스를 사용할 수 있다. 탄화수소계 가스는, C 및 H의 2 원소만으로 구성되는 물질이라고도 할 수 있으며, 후술하는 기판 처리 공정에서 C 소스로서 작용한다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 프로필렌(C3H6) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232e 내지 232g)으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들어 질소(N2) 가스가, 각각 MFC(241e 내지 241g), 밸브(243e 내지 243g), 가스 공급관(232a 내지 232c), 노즐(249a 내지 249c), 버퍼실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되도록 구성되어 있다. 가스 공급관(232e 내지 232g)으로부터 공급하는 불활성 가스는, 퍼지 가스, 희석 가스, 또는, 캐리어 가스로서 작용한다.
가스 공급관(232a)으로부터 상술한 바와 같은 원료를 흘리는 경우, 주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해, 제1 원료 공급계가 구성된다. 노즐(249a)을 제1 원료 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 제1 원료 공급계를 제1 원료 가스 공급계라고 칭할 수도 있다. 가스 공급관(232a)으로부터 할로실란 원료 가스를 흘리는 경우, 제1 원료 공급계를, 할로실란 원료 공급계, 또는, 할로실란 원료 가스 공급계라고 칭할 수도 있다. 가스 공급관(232a)으로부터 알킬할로실란 원료 가스를 흘리는 경우, 제1 원료 공급계를, 알킬할로실란 원료 공급계, 또는, 알킬할로실란 원료 가스 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232b)으로부터 상술한 바와 같은 원료를 흘리는 경우, 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해, 제2 원료 공급계가 구성된다. 노즐(249b)을 제2 원료 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 제2 원료 공급계를 제2 원료 가스 공급계라고 칭할 수도 있다. 가스 공급관(232b)으로부터 알킬렌할로실란 원료 가스를 흘리는 경우, 제2 원료 공급계를, 알킬렌할로실란 원료 공급계, 또는, 알킬렌할로실란 원료 가스 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232c)으로부터 N 함유 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232c), MFC(241c), 밸브(243c)에 의해, N 함유 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249c), 버퍼실(237)을 N 함유 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. N 함유 가스 공급계를, 질화 가스 공급계, 또는, 질화제 공급계라고 칭할 수도 있다. 가스 공급관(232c)으로부터 질화 수소계 가스를 흘리는 경우, N 함유 가스 공급계를, 질화 수소계 가스 공급계, 또는, 질화 수소 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232c)으로부터 O 함유 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232c), MFC(241c), 밸브(243c)에 의해, O 함유 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249c), 버퍼실(237)을 O 함유 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. O 함유 가스 공급계를, 산화 가스 공급계, 또는, 산화제 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232c)으로부터 N 및 C를 포함하는 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232c), MFC(241c), 밸브(243c)에 의해, N 및 C를 포함하는 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249c), 버퍼실(237)을 N 및 C를 포함하는 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 가스 공급관(232c)으로부터 아민계 가스를 공급하는 경우, N 및 C를 포함하는 가스 공급계를, 아민계 가스 공급계, 또는, 아민 공급계라고 칭할 수도 있다. N 및 C를 포함하는 가스는, N 함유 가스이며, C 함유 가스이기도 하므로, N 및 C를 포함하는 가스 공급계를, N 함유 가스 공급계나, 후술하는 C 함유 가스 공급계에 포함해서 생각할 수도 있다.
가스 공급관(232c)으로부터 B 함유 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232c), MFC(241c), 밸브(243c)에 의해, B 함유 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249c), 버퍼실(237)을 B 함유 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 가스 공급관(232c)으로부터 보란계 가스를 흘리는 경우, B 함유 가스 공급계를, 보란계 가스 공급계, 또는, 보란 화합물 공급계라고 칭할 수도 있다. 가스 공급관(232c)으로부터 보라진계 가스를 흘리는 경우, B 함유 가스 공급계를, 보라진계 가스 공급계, 유기 보라진계 가스 공급계, 또는, 보라진 화합물 공급계라고 칭할 수도 있다. 보라진계 가스는, B 함유 가스일 뿐만 아니라, N 및 C를 포함하는 가스이기도 하고, N 함유 가스이기도 하며, C 함유 가스이기도 하므로, 보라진계 가스 공급계를, N 및 C를 포함하는 가스 공급계나, N 함유 가스 공급계나, C 함유 가스 공급계에 포함해서 생각할 수도 있다.
가스 공급관(232d)으로부터 C 함유 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232d), MFC(241d), 밸브(243d)에 의해, C 함유 가스 공급계가 구성된다. 가스 공급관(232c)의 가스 공급관(232d)과의 접속부보다도 하류측, 노즐(249c), 버퍼실(237)을 C 함유 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 가스 공급관(232d)으로부터 탄화수소계 가스를 공급하는 경우, C 함유 가스 공급계를, 탄화수소계 가스 공급계, 또는, 탄화수소 공급계라고 칭할 수도 있다.
상술한 N 함유 가스 공급계, O 함유 가스 공급계, N 및 C를 포함하는 가스 공급계, B 함유 가스 공급계, C 함유 가스 공급계 중 어느 하나, 또는, 모든 가스 공급계를, 리액턴트 공급계, 또는, 반응 가스 공급계라고 칭할 수도 있다.
또한, 주로, 가스 공급관(232e 내지 232g), MFC(241e 내지 241g), 밸브(243e 내지 243g)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다. 불활성 가스 공급계를, 퍼지 가스 공급계, 희석 가스 공급계, 또는, 캐리어 가스 공급계라고 칭할 수도 있다.
버퍼실(237) 내에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 도전체로 이루어지고, 가늘고 긴 구조를 갖는 2개의 막대 형상 전극(269, 270)이, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 웨이퍼(200)의 적층 방향을 따라서 배치되어 있다. 막대 형상 전극(269, 270)의 각각은, 노즐(249c)과 평행하게 설치되어 있다. 막대 형상 전극(269, 270)의 각각은, 상부로부터 하부에 걸쳐 전극 보호관(275)에 의해 덮임으로써 보호되어 있다. 막대 형상 전극(269, 270) 중 어느 한쪽은, 정합기(272)를 통해서 고주파 전원(273)에 접속되고, 다른 쪽은, 기준 전위인 접지에 접속되어 있다. 정합기(272)를 통해서 고주파 전원(273)으로부터 막대 형상 전극(269, 270) 사이에 고주파(RF) 전력을 인가함으로써, 막대 형상 전극(269, 270) 사이의 플라즈마 생성 영역(224)에 플라즈마가 생성된다. 주로, 막대 형상 전극(269, 270), 전극 보호관(275)에 의해 플라즈마 발생기(플라즈마 발생부)로서의 플라즈마원이 구성된다. 정합기(272), 고주파 전원(273)을 플라즈마원에 포함해서 생각해도 된다. 플라즈마원은, 후술하는 바와 같이, 가스를 플라즈마 여기, 즉, 플라즈마 상태로 여기(활성화)시키는 여기부(활성화 기구)로서 기능한다.
전극 보호관(275)은, 막대 형상 전극(269, 270)의 각각을 버퍼실(237) 내의 분위기와 격리한 상태에서 버퍼실(237) 내에 삽입할 수 있는 구조로 되어 있다. 전극 보호관(275)의 내부의 O 농도가 외기(대기)의 O 농도와 동일 정도이면, 전극 보호관(275) 내에 각각 삽입된 막대 형상 전극(269, 270)은, 히터(207)에 의한 열로 산화되어버린다. 전극 보호관(275)의 내부에 N2 가스 등의 불활성 가스를 충전해 두거나, 불활성 가스 퍼지 기구를 사용해서 전극 보호관(275)의 내부를 N2 가스 등의 불활성 가스로 퍼지함으로써, 전극 보호관(275)의 내부의 O 농도를 저감시켜, 막대 형상 전극(269, 270)의 산화를 방지할 수 있다.
반응관(203)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 접속되어 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 통해서, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있다. 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, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 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. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함해서 생각해도 된다.
반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)은, 반응관(203)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 맞닿도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 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 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은, 시일 캡(219)을 관통해서 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 가능하도록 구성되어 있다. 즉, 보트 엘리베이터(115)는, 보트(217), 즉 웨이퍼(200)를, 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성되어 있다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 복수매, 예를 들어 25 내지 200매의 웨이퍼(200)를, 수평 자세에서 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜서 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두고 배열시키도록 구성되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열판(218)이 수평 자세로 다단으로 지지되어 있다. 이 구성에 의해, 히터(207)로부터의 열이 시일 캡(219)측에 전해지기 어렵게 되어 있다. 단, 본 실시 형태는 상술한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 보트(217)의 하부에 단열판(218)을 설치하지 않고, 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 통 형상의 부재로서 구성된 단열 통을 설치해도 된다.
반응관(203) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록 구성되어 있다. 온도 센서(263)는, 노즐(249a 내지 249c)과 마찬가지로 L자형으로 구성되어 있고, 반응관(203)의 내벽을 따라 설치되어 있다.
도 3에 도시한 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 통해서, CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 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. 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히 프로그램이라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는, 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 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, 상술한 MFC(241a 내지 241g), 밸브(243a 내지 243g), 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 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, MFC(241a 내지 241g)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243g)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 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.
컨트롤러(121)는, 전용의 컴퓨터로서 구성되어 있는 경우에 한하지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 상술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(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)(123)를 준비하고, 이 외부 기억 장치(123)를 사용해서 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하거나 함으로써, 본 실시 형태의 컨트롤러(121)를 구성할 수 있다. 단, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은, 외부 기억 장치(123)를 통해서 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여, 외부 기억 장치(123)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는, 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
(2) 기판 처리 공정
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 위에 막을 형성하는 시퀀스 예에 대해서, 도 4를 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 4에 도시하는 성막 시퀀스에서는,
기판으로서의 웨이퍼(200)에 대하여 Si-Si 결합을 갖는 제1 원료로서 HCDS 가스를 공급하는 스텝과,
웨이퍼(200)에 대하여 Si-Si 결합을 갖지 않고 Si-C 결합을 갖는 제2 원료로서 BTCSM 가스를 공급하는 스텝과,
웨이퍼(200)에 대하여 리액턴트로서 NH3 가스를 공급하는 스텝
을 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에 Si, C 및 N을 포함하는 막으로서, C를 포함하는 실리콘 질화막(SiN막)을 형성한다. C를 포함하는 SiN막을, C가 첨가(도프)된 SiN막, C-doped SiN막, C 함유 SiN막, 또는, 간단히 SiCN막이라고도 한다.
본 명세서에서는, 상술한 성막 시퀀스를, 이하와 같이 표기하는 경우도 있다.
(HCDS→BTCSM→NH3)×n⇒SiCN막
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우에는, 「웨이퍼 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 포함해서 웨이퍼라 칭하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)」을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 위에 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 위에 형성되어 있는 층이나 막 등에 대하여, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼 위에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 위에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 위에 형성되어 있는 층이나 막 등의 위, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면 위에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 마찬가지이며, 그 경우, 상기 설명에서, 「웨이퍼」를 「기판」으로 바꾸어서 생각하면 된다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)된다. 그 후, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220)을 개재해서 반응관(203)의 하단을 시일한 상태가 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)으로 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다. 진공 펌프(246)는, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 항상 작동시킨 상태를 유지한다. 또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 온도로 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태가 피드백 제어된다. 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다. 또한, 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은, 적어도, 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
(SiCN막 형성 공정)
그 후, 다음의 3개의 스텝, 즉, 스텝 1 내지 3을 순차적으로 실행한다.
[스텝 1]
(HCDS 가스 공급)
이 스텝에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급한다.
여기에서는, 밸브(243a)를 개방하고, 가스 공급관(232a) 내에 HCDS 가스를 흘린다. HCDS 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스가 공급되게 된다. 이때 동시에 밸브(243e)를 개방하고, 가스 공급관(232e) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, MFC(241e)에 의해 유량 조정되어, HCDS 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
또한, 노즐(249b, 249c), 버퍼실(237) 내에의 HCDS 가스의 침입을 방지하기 위해서, 밸브(243f, 243g)를 개방하여, 가스 공급관(232f, 232g) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 가스 공급관(232b, 232c), 노즐(249b, 249c), 버퍼실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
MFC(241a)로 제어하는 HCDS 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 2000sccm, 바람직하게는 10 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241e 내지 241g)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 2666Pa, 바람직하게는 67 내지 1333Pa의 범위 내의 압력으로 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. 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 온도가 되는 온도로 설정한다.
웨이퍼(200)의 온도가 250℃ 미만이 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. 웨이퍼(200)의 온도를 300℃ 이상, 나아가 350℃ 이상으로 함으로써, 웨이퍼(200) 위에 HCDS를 보다 충분히 흡착시키는 것이 가능하게 되고, 보다 충분한 성막 속도가 얻어지게 된다.
웨이퍼(200)의 온도가 700℃를 초과하면, CVD 반응이 너무 강해짐으로써(과잉의 기상 반응이 발생함으로써), 막 두께 균일성이 악화되기 쉬워져, 그 제어가 곤란해져버린다. 웨이퍼(200)의 온도를 700℃ 이하로 함으로써, 적정한 기상 반응을 발생시킬 수 있음으로써, 막 두께 균일성의 악화를 억제할 수 있어, 그 제어가 가능하게 된다. 특히, 웨이퍼(200)의 온도를 650℃ 이하, 나아가 600℃ 이하로 함으로써, 기상 반응보다도 표면 반응이 우세해져, 막 두께 균일성을 확보하기 쉬워져, 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.
단, 후술하는 스텝 2에서는, 웨이퍼(200)의 온도를, 예를 들어 400℃ 이상 800℃ 이하, 보다 바람직하게는 500℃ 이상 700℃ 이하, 더욱 바람직하게는 600℃ 이상 700℃ 이하의 범위 내의 온도로 할 필요가 있다. 따라서, 스텝 1에서는, 웨이퍼(200)의 온도를, 예를 들어 400 내지 700℃, 바람직하게는 500 내지 650℃, 보다 바람직하게는 600 내지 650℃의 범위 내의 온도로 하는 것이 좋다. 이 경우, 스텝 1, 2의 온도 조건을 동일한 조건으로 할 수 있다. 그리고, 스텝 1, 2의 사이에, 웨이퍼(200)의 온도 변경, 즉, 처리실(201) 내의 온도 변경(히터(207)의 설정 온도의 변경)을 행하는 것이 불필요하게 된다. 이 경우, 스텝 1, 2를, 그 사이에 처리실(201) 내의 온도가 안정될 때까지 대기하는 공정을 행하지 않고, 연속적으로 행하는 것이 가능하게 되어, 성막 처리의 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 성막 처리의 온도 제어를 간소화시키는 것이 가능하게 된다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면 위에, 시드층으로서, 예를 들어 1 원자층 미만 내지 수 원자층의 두께의 Si 및 Cl을 포함하는 층, 즉, Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, Cl을 포함하는 Si층이어도 되고, HCDS의 흡착층이어도 되고, 그 양쪽을 포함하고 있어도 된다. HCDS의 흡착층은, HCDS의 물리 흡착층이어도 되고, HCDS의 화학 흡착층이어도 되고, 그 양쪽을 포함하고 있어도 된다. 또한, 시드층은, Si-Si 결합을 포함하는 층이 되고, 표면이 Si-Cl 결합에 의해 종단(이하, 간단히 Cl 종단이라고도 함)된 층이 된다. 시드층의 표면은, Cl 종단됨으로써, 웨이퍼(200)의 표면에 비해, 후술하는 스텝 2에서 제1층이 성장하기 쉬운 면으로 된다. 시드층을, Si시드층이라고 칭할 수도 있다.
여기서, 1 원자층 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 원자층을 의미하고 있으며, 1 원자층의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 원자층을 의미하고 있다. 1 분자층 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 분자층을 의미하고 있고, 1 분자층의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 분자층을 의미하고 있다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, Cl을 포함하는 Si층과 HCDS의 흡착층 양쪽을 포함할 수 있다. 단, 상술한 바와 같이, Cl을 포함하는 Si 함유층에 대해서는 「1 원자층」, 「수 원자층」 등의 표현을 사용해서 나타내는 것으로 한다.
HCDS 가스가 자기분해(열분해)하는 조건 하에서, 즉, HCDS 가스의 열분해 반응이 발생하는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 위에 Si가 퇴적됨으로써 Cl을 포함하는 Si층이 형성된다. HCDS 가스가 자기분해(열분해)하지 않는 조건 하에서, 즉, HCDS 가스의 열분해 반응이 발생하지 않는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 위에 HCDS가 흡착됨으로써 HCDS의 흡착층이 형성된다. 웨이퍼(200) 위에 HCDS의 흡착층을 형성하는 것보다도, 웨이퍼(200) 위에 Cl을 포함하는 Si층을 형성하는 것이, 성막 레이트를 더 높게 할 수 있는 점에서는 바람직하다.
또한, 시드층이 1 원자층 미만의 두께의 층, 즉, 불연속인 층으로 되면, 후술하는 스텝 2가, 웨이퍼(200)의 표면(성막의 하지)이 부분적으로 노출된 상태에서 행하여지게 된다. 이 경우, 스텝 2에서 형성하는 제1층의 성장 개시의 타이밍을, 웨이퍼(200) 면 내 전역에 걸쳐 균일하게 맞추는 것이 어려워진다. 제1층이 불연속인 층으로 되는 경우도 있다. 그 결과, 최종적으로 형성되는 SiCN막의 웨이퍼(200) 면 내에서의 막 두께 균일성이 저하되기 쉬워지고, 또한 단차 피복성이 저하되기 쉬워진다. 또한, 최종적으로 형성되는 SiCN막에 핀 홀이 발생하기 쉬워진다. 핀 홀이란, 막에 대하여 에칭 가스나 에칭액 등의 에천트를 공급했을 때, 이 막의 하지측을 향해서 에천트가 침입해 가는 경로를 말한다. 시드층의 두께를 1 원자층 이상의 두께로 함으로써, 상술한 과제를 해결하는 것이 가능하게 된다.
또한, 시드층 및 제1층이 적층되어 이루어지는 층(이하, 「제1층/시드층」이라고도 함)의 두께가 수 원자층을 초과하면, 후술하는 스텝 3에서의 개질의 작용이 제1층/시드층의 전체에 미치지 않게 된다. 시드층의 두께를, 제1층/시드층의 두께가 수 원자층 이하가 되는 두께로 함으로써, 이 과제를 해결하는 것이 가능하게 된다.
따라서, 시드층의 두께는, 그 단체로 1 원자층 이상의 두께로 하는 것이 바람직하고, 또한 제1층/시드층의 두께가 수 원자층 이하가 되는 두께로 하는 것이 바람직하다.
또한, 시드층을 형성할 때, HCDS 가스의 공급량을, 후술하는 스텝 2에서의 BTCSM 가스의 공급량보다도 많게 해도 된다.
예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 시드층을 형성할 때, HCDS 가스의 공급 시간을, 후술하는 스텝 2에서의 BTCSM 가스의 공급 시간보다도 길게 해도 된다. 이 경우, 예를 들어 스텝 1에서의 HCDS 가스의 공급 시간을 60 내지 120초로 설정하고, 후술하는 스텝 2에서의 BTCSM 가스의 공급 시간을 1 내지 30초로 설정해도 된다.
또한 예를 들어, HCDS 가스의 공급 유량을, 후술하는 스텝 2에서의 BTCSM 가스의 공급 유량보다도 많게 해도 된다. 이 경우, 예를 들어 스텝 1에서의 HCDS 가스의 공급 유량을 1000 내지 2000sccm으로 설정하고, 후술하는 스텝 2에서의 BTCSM 가스의 공급 유량을 1 내지 900sccm으로 설정해도 된다.
이들의 경우, 시드층을 연속적인 층으로 하는 것이 용이하면서도 또한 확실하게 된다. 또한, 시드층의 형성 레이트를 증가시켜, 성막 처리의 전체적인 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(잔류 가스 제거)
시드층이 형성된 후, 밸브(243a)를 폐쇄하고, HCDS 가스의 공급을 정지한다. 이때, APC 밸브(244)는 개방한 상태로 두고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 시드층의 형성에 기여한 후의 HCDS 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 밸브(243e 내지 243g)는 개방한 상태로 두고, N2 가스의 처리실(201) 내에의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하여, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행하여지는 스텝 2에서 악영향이 발생하지 않는다. 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없으며, 예를 들어 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양의 N2 가스를 공급함으로써, 스텝 2에서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다.
제1 원료로서는, HCDS 가스 외에, 예를 들어 헥사플루오로디실란(Si2F6, 약칭: HFDS) 가스 등의 할로실란 원료 가스(플루오로실란 원료 가스)나, TCDMDS 가스, DCTMDS 가스, MCPMDS 가스 등의 알킬할로실란 원료 가스를 사용할 수 있다.
제1 원료로서 C 비함유의 할로실란 원료 가스를 사용함으로써 시드층 중으로의 C의 첨가를 방지하는 것, 즉, 시드층을 C 비함유의 층으로 하는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 최종적으로 형성되는 SiCN막을, 제1 원료로서 C를 포함하는 원료를 사용하는 경우보다도, C 농도가 낮은 막으로 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제1 원료로서 알킬할로실란 원료 가스 등의 C를 포함하는 할로실란 원료 가스를 사용함으로써 시드층 중에 C를 첨가하는 것, 즉, 시드층을 Si, C 및 Cl을 포함하는 층으로 하는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 최종적으로 형성되는 SiCN막을, 제1 원료로서 C 비함유의 원료를 사용하는 경우보다도, C 농도가 높은 막으로 하는 것이 가능하게 된다.
즉, 제1 원료의 종류를 적정하게 선택함으로써, 최종적으로 형성되는 SiCN막의 C 농도를 제어하는 것이 가능하게 된다.
불활성 가스로서는, N2 가스 외에, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
[스텝 2]
(BTCSM 가스 공급)
스텝 1이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 BTCSM 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(243b, 243e 내지 243g)의 개폐 제어를, 스텝 1에서의 밸브(243a, 243e 내지 243g)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. BTCSM 가스는, 가스 공급관(232b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 BTCSM 가스가 공급되게 된다.
MFC(241b)로 제어하는 BTCSM 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 2000sccm, 바람직하게는 10 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 2666Pa, 보다 바람직하게는 67 내지 1333Pa의 범위 내의 압력으로 한다. BTCSM 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. 히터(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 400℃ 이상 800℃ 이하, 보다 바람직하게는 500℃ 이상 700℃ 이하, 더욱 바람직하게는 600℃ 이상 700℃ 이하의 범위 내의 온도로 되도록 하는 온도로 설정한다.
웨이퍼(200)의 온도가 400℃ 미만이 되면, 웨이퍼(200) 위에 BTCSM이 화학 흡착되기 어려워져, 실용적인 성막 레이트가 얻어지지 않게 되는 경우가 있다. 웨이퍼(200)의 온도를 400℃ 이상으로 함으로써 웨이퍼(200) 위에 BTCSM을 화학 흡착시키는 것이 가능하게 되어, 성막 레이트를 높이는 것이 가능하게 된다. 웨이퍼(200)의 온도를 500℃ 이상으로 함으로써 웨이퍼(200) 위에 BTCSM을 충분히 흡착시키는 것이 가능하게 되어, 충분한 성막 레이트가 얻어지게 된다. 웨이퍼(200)의 온도를 600℃ 이상, 나아가 650℃ 이상으로 함으로써, 웨이퍼(200) 위에 BTCSM을 보다 충분히 흡착시키는 것이 가능하게 되어, 보다 충분한 성막 레이트가 얻어지게 된다.
웨이퍼(200)의 온도가 800℃를 초과하면, CVD 반응이 너무 강해짐으로써(과잉의 기상 반응이 발생함으로써), 막 두께 균일성이 악화되기 쉬워져, 그 제어가 곤란해져버린다. 웨이퍼(200)의 온도를 800℃ 이하로 함으로써, 적정한 기상 반응을 발생시킬 수 있음으로써, 막 두께 균일성의 악화를 억제할 수 있어, 그 제어가 가능하게 된다. 특히, 웨이퍼(200)의 온도를 700℃ 이하로 함으로써, 기상 반응보다도 표면 반응이 우세해져, 막 두께 균일성을 확보하기 쉬워져, 그 제어가 용이하게 된다.
따라서, 웨이퍼(200)의 온도는, 400℃ 이상 800℃ 이하, 보다 바람직하게는 500℃ 이상 700℃ 이하, 더욱 바람직하게는 600℃ 이상 700℃ 이하의 범위 내의 온도로 하는 것이 좋다. BTCSM 가스는 분해성이 낮고(반응성이 낮고), 열분해 온도가 높으므로, 예를 들어 650 내지 800℃와 같은 비교적 높은 온도대에서 성막하는 경우에도, 적정한 기상 반응을 발생시켜, 과잉의 기상 반응이 발생하는 것을 억제할 수 있고, 그에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
단, 상술한 바와 같이, 스텝 2에서는, 웨이퍼(200)의 온도를, 스텝 1에서의 웨이퍼(200)와 동일한 온도로 하는 것이 좋으며, 예를 들어 400 내지 700℃, 바람직하게는 500 내지 650℃, 보다 바람직하게는 600 내지 650℃의 범위 내의 온도로 하는 것이 좋다. 스텝 1, 2의 온도 조건을 동일한 조건으로 함으로써, 성막 처리의 생산성을 향상시키고, 또한 성막 처리의 온도 제어를 간소화시키는 것이 가능하게 된다.
기타 처리 조건은, 스텝 1의 처리 조건과 마찬가지로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 BTCSM 가스를 공급함으로써, 시드층 위에 제1층으로서, 예를 들어 1 원자층 미만 내지 수 원자층의 두께의 C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층은, Si-C 결합을 포함하는 층이 된다. C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층은, C 및 Cl을 포함하는 Si층이어도 되고, BTCSM의 흡착층이어도 되고, 그 양쪽을 포함하고 있어도 된다.
C 및 Cl을 포함하는 Si층이란, Si에 의해 구성되고 C 및 Cl을 포함하는 연속적인 층 외에, 불연속인 층이나, 이들이 겹쳐져서 생긴 C 및 Cl을 포함하는 Si 박막도 포함하는 총칭이다. Si에 의해 구성되고 C 및 Cl을 포함하는 연속적인 층을, C 및 Cl을 포함하는 Si 박막이라고 하는 경우도 있다. C 및 Cl을 포함하는 Si층을 구성하는 Si는, C나 Cl과의 결합이 완전히 끊어져 있지 않은 것 외에, C나 Cl과의 결합이 완전히 끊어져 있는 것도 포함한다.
BTCSM의 흡착층은, BTCSM 분자로 구성되는 연속적인 흡착층 외에, 불연속인 흡착층도 포함한다. 즉, BTCSM의 흡착층은, BTCSM 분자로 구성되는 1 분자층 또는 1 분자층 미만의 두께의 흡착층을 포함한다. BTCSM의 흡착층을 구성하는 BTCSM 분자는, Si와 C와의 결합이 일부 끊어진 것이나, Si와 Cl과의 결합이 일부 끊어진 것도 포함한다. 즉, BTCSM의 흡착층은, BTCSM의 물리 흡착층이어도 되고, BTCSM의 화학 흡착층이어도 되고, 그 양쪽을 포함하고 있어도 된다.
여기서, 1 원자층 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 원자층을 의미하고 있고, 1 원자층의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 원자층을 의미하고 있다. 1 분자층 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 분자층을 의미하고 있고, 1 분자층의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 분자층을 의미하고 있다. C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층은, C 및 Cl을 포함하는 Si층과 BTCSM의 흡착층 양쪽을 포함할 수 있다. 단, 상술한 바와 같이, C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층에 대해서는, 「1 원자층」, 「수 원자층」 등의 표현을 사용하는 것으로 한다.
BTCSM 가스가 자기분해(열분해)하는 조건 하에서, 즉, BTCSM 가스의 열분해 반응이 발생하는 조건 하에서는, 시드층 위에 Si가 퇴적됨으로써 C 및 Cl을 포함하는 Si층이 형성된다. BTCSM 가스가 자기분해(열분해)하지 않는 조건 하에서, 즉, BTCSM 가스의 열분해 반응이 발생하지 않는 조건 하에서는, 시드층 위에 BTCSM이 흡착됨으로써 BTCSM의 흡착층이 형성된다. 어느 조건 하에서든, BTCSM 가스에서의 Si-C 결합은 절단되어, 미 결합손을 갖게 된 C나 Si가, 시드층의 Si와 결합하게 된다. 또한, 어느 조건 하에서든, BTCSM 가스에서의 Si-C 결합의 적어도 일부는 절단되지 않고 유지되어, 그대로 C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층(C 및 Cl을 포함하는 Si층 또는 BTCSM의 흡착층) 중에 도입되게 된다. 예를 들어, BTCSM 가스의 열분해 반응이 발생하는 조건 하에서, BTCSM 가스에서의 Si-C-Si 결합의 한쪽의 Si-C 결합이 절단되었다고 해도, 다른 쪽의 Si-C 결합은 절단되지 않고 유지되어, C 및 Cl을 포함하는 Si층 중에 그대로 도입되게 된다. 시드층 위에 BTCSM의 흡착층을 형성하는 것보다도, 시드층 위에 C 및 Cl을 포함하는 Si층을 형성하는 것이, 성막 레이트를 더 높게 할 수 있는 점에서는 바람직하다.
또한, 웨이퍼(200) 위에 형성되는 제1층/시드층의 두께가 수 원자층을 초과하면, 상술한 바와 같이, 후술하는 스텝 3에서의 개질의 작용이 제1층/시드층의 전체에 미치지 않게 된다. 또한, 웨이퍼(200) 위에 형성 가능한 제1층의 두께의 최솟값은 1 원자층 미만이다. 따라서, 제1층의 두께는, 1 원자층 미만 내지 수 원자층으로 하는 것이 바람직하고, 또한 제1층/시드층의 두께가 수 원자층 이하가 되는 두께로 하는 것이 바람직하다.
또한, 스텝 2에서는, 제1층의 형성을, 처리실(201) 내에 공급된 BTCSM 가스가 열분해하는 조건 하에서 행함으로써, 제1층을, BTCSM의 물리 흡착층 등의 비고체층이 아니라, Si, C 및 Cl이 퇴적되어 이루어지는 퇴적층, 즉, 고체의 층으로 하는 것이 가능하게 된다. 즉, 제1층을, 층을 구성하는 원자간의 결합이 견고하여 안정된 층으로서, 층 중으로부터의 C의 탈리 확률이 적은 층으로 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 스텝 2에서는, 제1층의 형성을, 처리실(201) 내에 공급된 BTCSM 가스가 열분해하는 조건 하에서 행함으로써, 제1층의 두께를, 웨이퍼(200) 위에의 BTCSM의 화학 흡착이 포화하는 조건 하에서 형성되는 BTCSM의 화학 흡착층(포화 흡착층)의 두께보다도 두껍게 할 수 있다. 제1층의 두께는, 예를 들어 1 원자층을 초과하는 두께가 된다. 이 경우, 제1층을, BTCSM의 포화 흡착층보다도, 층 중에 포함되는 Si-C 결합의 절대량이 큰 층으로 할 수 있다. 즉, 제1층을, 견고한 Si-C 결합을 보다 많이 포함하여, 층을 구성하는 원자간의 결합이 보다 견고해서, 층 중으로부터의 C의 탈리 확률이 더욱 작은 층으로 할 수 있다.
따라서, 스텝 2에서는, 제1층을, BTCSM 가스가 열분해하는 조건 하에서 형성하고, 그 두께를, 그 단체로 1 원자층을 초과하는 두께로 하는 것이 보다 바람직하다.
(잔류 가스 제거)
제1층이 형성된 후, 밸브(243b)를 폐쇄하고, BTCSM 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층의 형성에 기여한 후의 BTCSM 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배제하지 않아도 되는 점은, 스텝 1과 마찬가지이다.
제2 원료 가스로서는, BTCSM 가스 외에, 예를 들어 BTCSE 가스 등을 사용할 수 있다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
[스텝 3]
(NH3 가스 공급)
스텝 2가 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 열로 활성화시킨 NH3 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(243c, 243e 내지 243g)의 개폐 제어를, 스텝 1에서의 밸브(243a, 243e 내지 243g)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. NH3 가스는, 가스 공급관(232c), 노즐(249c), 버퍼실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스가 공급되게 된다.
MFC(241c)로 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 3000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내에서의 NH3 가스의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 3960Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 이러한 비교적 높은 압력대로 함으로써, NH3 가스를 논 플라즈마로 열적으로 활성화시키는 것이 가능하게 된다. NH3 가스는 열로 활성화시켜서 공급하는 것이, 비교적 소프트한 반응을 발생시킬 수 있어, 후술하는 질화를 비교적 소프트하게 행할 수 있다. 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. 기타 처리 조건은, 예를 들어 스텝 1과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스를 공급함으로써, 제1층/시드층의 적어도 일부가 질화(개질)된다. 제1층/시드층이 개질됨으로써, 웨이퍼(200) 위에 제2층으로서, Si, C 및 N을 포함하는 층, 즉, C를 포함하는 실리콘 질화층(SiN층)이 형성되게 된다. C를 포함하는 SiN층을, C가 첨가(도프)된 SiN층, C-doped SiN층, C 함유 SiN층, 또는, 간단히 SiCN층이라고도 한다.
제2층을 형성할 때, 제1층 중에 포함되는 Si-C 결합의 적어도 일부는, 절단되지 않고 유지되어, 제2층 중에 그대로 도입되게(잔존하게) 된다. 또한, 제1층을, 처리실(201) 내에 공급된 BTCSM 가스가 열분해하는 조건 하에서 형성한 경우, 제1층은, 상술한 바와 같이, 견고한 Si-C 결합을 많이 포함하여, 층을 구성하는 원자간의 결합이 견고해서 안정된 층이 된다. 그 때문에, NH3 가스를 공급함으로 인한 제1층 중으로부터의 C의 탈리를 억제하는 것이 용이하게 된다. 결과적으로, 제2층은, 견고한 Si-C 결합을 많이 포함하여, 층을 구성하는 원자간의 결합이 견고한, 안정된 층이 된다. 또한, 층 중에 포함되는 견고한 Si-C 결합의 비율이 커서, 층 중에서의 원자간의 결합이 견고하므로, 제2층은, C의 탈리 확률이 작은 층이 된다.
또한, 제2층을 형성할 때, 제1층/시드층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, NH3 가스에 의한 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 즉, 제1층/시드층 중의 Cl 등의 불순물은, 제1층 내로부터 뽑히거나, 탈리하거나 함으로써, 제1층/시드층으로부터 분리된다. 이에 의해, 제2층은, 제1층/시드층에 비해 Cl 등의 불순물이 적은 층이 된다.
(잔류 가스 제거)
제2층이 형성된 후, 밸브(243c)를 폐쇄하고, NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제2층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배제하지 않아도 되는 점은, 스텝 1과 마찬가지이다.
N 함유 가스(질화 가스)로서는, NH3 가스 외에, 예를 들어 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화 수소계 가스나, 이들 화합물을 포함하는 가스 등을 사용할 수 있다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
(소정 횟수 실시)
상술한 스텝 1 내지 3을 비동시에 행하는 사이클을 1회 이상(소정 횟수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiCN막을 형성할 수 있다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1 사이클당 형성되는 SiCN층의 두께를 원하는 막 두께보다도 작게 하여, 상술한 사이클을 원하는 막 두께로 될 때까지 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
밸브(243e 내지 243g)를 개방하여, 가스 공급관(232e 내지 232g)의 각각으로부터 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기관(231)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 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)
보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되고, 반응관(203)의 하단이 개구된다. 그리고, 처리 완료된 웨이퍼(200)가, 보트(217)에 지지된 상태에서, 반응관(203)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출된다(보트 언로드). 처리 완료된 웨이퍼(200)는, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 본 실시 형태에 의한 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 기재하는 하나 또는 복수의 효과를 얻을 수 있다.
(a) 시드층을 형성할 때, 원료 가스로서, HCDS 가스와 같은 Si-Si 결합을 갖는 흡착성이 높은 가스를 사용함으로써, 스텝 1을 행할 때, 시드층의 형성을 지체 없이 개시하는 것이 가능하게 된다. 즉, 시드층 형성 시의 인큐베이션 타임을 단축시키는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 성막 처리의 전체적인 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, HCDS 가스의 총 소비량을 억제할 수 있어, 성막 비용을 저감시키는 것이 가능하게 된다.
(b) 시드층의 표면은, Cl 종단됨으로써, 웨이퍼(200)의 표면에 비해 제1층이 성장하기 쉬운 면으로 된다. 그 때문에, 스텝 2를 행할 때, 그 빠른 단계에서 지체 없이 제1층의 형성을 개시하는 것이 가능하게 된다. 즉, 원료 가스로서 BTCSM 가스와 같은 Si-Si 결합을 갖지 않고 Si-C 결합을 갖는 흡착성이 낮은 가스를 사용하는 경우에도, 제1층 형성 시의 인큐베이션 타임을 단축시키는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 사이클 레이트를 충분히 확보할 수 있어, 성막 처리의 전체적인 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, HCDS 가스와 비교해서 고가인 BTCSM 가스의 총 소비량을 억제할 수 있어, 성막 비용을 저감시키는 것이 가능하게 된다.
(c) 시드층을 1 원자층 이상의 두께의 층, 즉, 웨이퍼(200) 면 내 전역에 걸쳐 연속적으로 형성된 층으로 함으로써, 제1층 형성 시의 인큐베이션 타임, 즉, 제1층의 성장 개시의 타이밍을, 웨이퍼(200) 면 내 전역에 걸쳐 균일하게 맞추는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제1층을 연속적으로 형성된 층으로 하는 것이 용이하게 된다. 즉, 웨이퍼(200) 면 내에서의 성장 개시의 타이밍 어긋남에 의한 웨이퍼(200) 면 내에서의 막 두께에의 영향을 억제할 수 있어, SiCN막의 웨이퍼(200) 면 내에서의 막 두께 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 그리고, SiCN막의 막 두께를, 예를 들어 0.2nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 0.5nm 이상 10nm 이하, 보다 바람직하게는 1nm 이상 10nm 이하의 박막 영역으로 하는 경우에도, 막 두께 균일성이 양호한 핀 홀-프리의 막을 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, SiCN막의 단차 피복성을 향상시키는 것도 가능하게 된다.
(d) 연속적으로 형성된 시드층 및 제1층은, 스텝 3을 행할 때, 웨이퍼(200)의 표면(성막의 하지)에의 리액턴트의 직접적인 공급 및 접촉을 방해하는 블록층으로서 기능하게 된다. 이에 의해, 성막의 하지가, NH3 가스 등의 리액턴트에 의해 개질되어버리는 것 등을 피할 수 있게 된다. 그리고, 성막의 하지와 SiCN막과의 계면에, 원하지 않는 조성을 갖는 층, 즉, 천이층이 형성되는 것을 억제할 수 있게 된다.
(e) 스텝 1에서의 HCDS 가스의 공급 시간을, 스텝 2에서의 BTCSM 가스의 공급 시간보다도 길게 하거나, 스텝 1에서의 HCDS 가스의 공급 유량을, 스텝 2에서의 BTCSM 가스의 공급 유량보다도 많게 하거나 함으로써, 적정한(확실한) 시드층을 확실하게 형성할 수 있어, 시드층을 연속적인 층으로 하는 것이 용이하면서도 또한 확실하게 된다. 즉, 스텝 1에서의 HCDS 가스의 공급량을, 스텝 2에서의 BTCSM 가스의 공급량보다도 많게 함으로써 상술한 효과를 얻기 쉬워진다.
또한, 스텝 1에서의 HCDS 가스의 공급 유량을, 스텝 2에서의 BTCSM 가스의 공급 유량보다도 크게 함으로써, 시드층의 형성 레이트를 증가시켜, 성막 처리의 전체적인 생산성을 향상시키는 것도 가능하게 된다.
(f) 제1층의 형성을 BTCSM 가스가 열분해하는 조건 하에서 행하는 경우에는, 제1층을, 원자간의 결합이 견고해서 안정된 층으로 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1층의 두께를 예를 들어 1 원자층을 초과하는 두께로 하는 것도 용이하게 되어, 층 중에 포함되는 Si-C 결합의 절대량을 증가시키는 것이 가능하게 된다. 또한, BTCSM 가스와 같은, 1 분자 중에 Si-C 결합을 복수 갖는 원료 가스를 사용함으로써, 층 중에 포함되는 Si-C 결합의 절대량을 증가시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 최종적으로 형성되는 SiCN막을, C 농도가 높고, 견고한 Si-C 결합을 많이 포함하여, 막을 구성하는 원자간의 결합이 견고한, 안정된 막으로 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1층의 형성을 BTCSM 가스가 열분해하는 조건 하에서 행하는 경우에는, SiCN막의 성막 레이트를 향상시켜, 성막 처리의 생산성을 높이는 것도 가능하게 된다.
(g) SiN막 중에 C를 함유시킴으로써, 이 막을 박막화시킨 경우에도, 핀 홀이 없는 막, 즉, 핀 홀-프리의 막으로 하는 것이 가능하게 된다. 그 때문에, 이 막을 보호막으로서 사용하는 경우, 에칭 처리에 수반되는 하지의 에칭 대미지를 피하는 것이 가능하게 된다. 또한, 보호막을 핀 홀-프리의 막으로 함으로써, 에칭 처리에 수반되는 보호막 자신의 에칭도 억제할 수 있어, SiCN막이 갖는 보호막으로서의 기능의 저하를 피하는 것이 가능하게 된다.
(h) SiN막 중에 C를 함유시킴으로써, 이 막을, HF 등의 에천트에 대한 내성(에칭 내성)이 높은 막으로 할 수 있다. 그 때문에, 이 막을 보호막으로서 사용하는 경우, 에칭 처리에 수반되는 보호막 자신의 에칭을 억제할 수 있어, 보호막으로서의 기능을 유지하는 것이 가능하게 된다.
(i) 시드층과 제1층의 두께의 비율을 조정함으로써, 최종적으로 형성되는 SiCN막의 C 농도를 제어하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 제1층/시드층의 두께에 대하여 C 비함유의 시드층의 두께가 차지하는 비율을 크게 함으로써, SiCN막 내의 C 농도를 저감시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1층/시드층의 두께에 대하여 C를 포함하는 제1층의 두께가 차지하는 비율을 크게 함으로써, SiCN막 내의 C 농도를 증가시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 스텝 1에서 사용하는 제1 원료의 종류를 적정하게 선택함으로써, 최종적으로 형성되는 SiCN막의 C 농도를 제어하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 제1 원료로서 C 비함유의 할로실란 원료 가스를 사용함으로써, SiCN막 내의 C 농도를 저감시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1 원료로서 C를 포함하는 할로실란 원료 가스를 사용함으로써, SiCN막 내의 C 농도를 증가시키는 것이 가능하게 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 스텝 1을 행하지 않고 스텝 2, 3을 교대로 소정 횟수 행하는 경우에 비해, 최종적으로 형성하는 SiCN막의 조성비의 제어성을 향상시켜, 그 조성비 제어의 윈도우를 확장하는 것이 가능하게 된다.
(j) 스텝 3에서, NH3 가스와 같은 리액턴트를 공급함으로써, 제1층/시드층 중으로부터, Cl 등의 불순물을 효율적으로 뽑아내거나 탈리시키거나 할 수 있어, 제2층을, 제1층/시드층보다도 불순물이 적은 층으로 할 수 있다. 결과적으로, 예를 들어 400 내지 500℃와 같은 비교적 낮은 온도대에서 성막하는 경우에도, SiCN막 내의 불순물 농도를 저감시키는 것이 가능하게 된다. 또한 그 결과, SiCN막을, 보다 HF 내성이 높은 막으로 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 스텝 1, 2에서 형성하는 제1층/시드층의 두께를 수 원자층 이하로 함으로써, 스텝 3에서의 개질 반응의 작용을 상대적으로 높일 수 있어, 스텝 3에서의 개질 반응에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 스텝 3에서의 제2층의 형성에 필요로 하는 시간을 단축할 수도 있다. 결과적으로, 1 사이클당의 처리 시간을 단축할 수 있어, 전체적인 처리 시간을 단축하는 것도 가능하게 된다. 즉, 성막 레이트를 높게 하는 것도 가능하게 된다.
(k) 스텝 1 내지 3을 비동시에 행함으로써, 즉, 각종 가스의 공급을 비동시에 행함으로써, 이 가스를, 기상 반응이나 표면 반응이 적정하게 발생하는 조건 하에서, 적정하게 반응에 기여시킬 수 있다. 결과적으로, SiCN막의 단차 피복성, 막 두께 제어성을 각각 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리실(201) 내에서의 과잉의 기상 반응을 피할 수 있어, 파티클의 발생을 억제하는 것도 가능하게 된다.
또한, HCDS 가스와 BTCSM 가스가 처리실(201) 내에서 혼합되거나, HCDS 가스나 BTCSM 가스와 NH3 가스가 처리실(201) 내에서 혼합되거나 하면, 처리실(201) 내에서 과잉의 기상 반응이 발생하여, 파티클이 발생하는 것을 생각할 수 있다. 이에 반해, 본 실시 형태에서는, 스텝 1 내지 3을 1 사이클로 해서, 이 사이클을 소정 횟수 행할 때, 이들 스텝을 비동시에 행할 뿐만 아니라, 또한 이들 스텝의 사이에 처리실(201) 내를 퍼지하는 스텝을 행하도록 하고 있다. 이에 의해, 상술한 처리실(201) 내에서의 가스의 혼합을, 보다 확실하게 피할 수 있게 된다. 결과적으로, 처리실(201) 내에서의 과잉의 기상 반응을 보다 확실하게 피할 수 있어, 파티클의 발생을 더욱 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, SiCN막의 단차 피복성이나 막 두께 제어성을 더욱 향상시키는 것도 가능하게 된다.
(l) 상술한 효과는, 제1 원료로서 HCDS 가스 이외의 Si-Si 결합을 갖는 가스를 사용하는 경우나, 제2 원료로서 BTCSM 가스 이외의 Si-Si 결합을 갖지 않고 Si-C 결합을 갖는 가스를 사용하는 경우에도, 마찬가지로 얻을 수 있다. 또한, 상술한 효과는, 리액턴트로서 NH3 가스 이외의 N 함유 가스를 사용하는 경우나, 리액턴트로서 N 함유 가스 이외의 가스, 예를 들어 N 및 C를 포함하는 가스, O 함유 가스, B 함유 가스, C 함유 가스 등을 사용하는 경우에도, 마찬가지로 얻을 수 있다.
(4) 변형예
본 실시 형태에서의 성막 시퀀스는, 도 4에 도시하는 형태에 한정되지 않고, 이하에 기재하는 변형예와 같이 변경할 수 있다.
(변형예 1)
예를 들어, 이하에 기재하는 성막 시퀀스에 의해, 웨이퍼(200) 위에 Si, C 및 N을 포함하는 막으로서, 실리콘 탄질화막(SiCN막), 즉, C 함유 SiN막을 형성하도록 해도 된다. 본 변형예에 의해서도, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(HCDS→BTCSM→TEA)×n⇒SiCN막
(변형예 2)
또한 예를 들어, 이하에 기재하는 성막 시퀀스에 의해, 웨이퍼(200) 위에 Si, O, C 및 N을 포함하는 막으로서 실리콘 산탄질화막(SiOCN막), 즉, C 함유 SiON막을 형성하도록 해도 된다. 본 변형예에 의해서도, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 도 6은, 변형예 2에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
(HCDS→BTCSM→NH3→O2)×n⇒SiOCN막
(변형예 3)
또한 예를 들어, 이하에 기재하는 성막 시퀀스에 의해, 웨이퍼(200) 위에 SiOCN막을 형성하도록 해도 되고, 또한 Si, O 및 C를 포함하는 막으로서 실리콘 산탄화막(SiOC막)을 형성하도록 해도 된다. 즉, 웨이퍼(200) 위에 C 함유 SiON막, 또는, C 함유 SiO막을 형성하도록 해도 된다. 본 변형예에 의해서도, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(HCDS→BTCSM→TEA→O2)×n⇒SiOCN막, SiOC막
(변형예 4)
또한 예를 들어, 이하에 기재하는 성막 시퀀스에 의해, 웨이퍼(200) 위에 SiOC막, 즉, C 함유 SiO막을 형성하도록 해도 된다. 본 변형예에 의해서도, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(HCDS→BTCSM→O2)×n⇒SiOC막
(변형예 5, 6)
또한 예를 들어, 이하에 기재하는 성막 시퀀스에 의해, 웨이퍼(200) 위에 Si, B, C 및 N을 포함하는 막으로서, 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막), 즉, C 함유 SiBN막을 형성하도록 해도 된다. 이들 변형예에 의해서도, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 도 7은, 변형예 5에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
(HCDS→BTCSM→BCl3→NH3)×n⇒SiBCN막(변형예 5)
(HCDS→BTCSM→BCl3→TEA)×n⇒SiBCN막(변형예 6)
(변형예 7, 8)
또한 예를 들어, 이하에 기재하는 성막 시퀀스에 의해, 웨이퍼(200) 위에 보라진환 골격을 포함하는 SiBCN막, 즉, 보라진환 골격을 포함하는 C 함유 SiBN막을 형성하도록 해도 된다. 이들 변형예에 의해서도, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(HCDS→BTCSM→TMB)×n⇒SiBCN막(변형예 7)
(HCDS→BTCSM→TMB→NH3)×n⇒SiBCN막(변형예 8)
(변형예 9 내지 13)
또한 예를 들어, 이하에 기재하는 성막 시퀀스에 의해, 웨이퍼(200) 위에 제1 막과 제2 막이 나노 레벨로 교대로 적층되어 이루어지는 적층막, 즉, 나노 라미네이트막을 형성하도록 해도 된다. 이하, 제1 막과 제2 막의 적층막을, 「제1 막/ 제2 막」이라고 표기한다. 이들 변형예에 의해서도, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 도 8은, 변형예 9에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
〔(HCDS→BTCSM→NH3)×n1→(HCDS→BTCSM→NH3→O2)×n2〕×n3⇒SiCN막/SiOCN막(변형예 9)
〔(HCDS→BTCSM→NH3→O2)×n1→(HCDS→BTCSM→O2)×n2〕×n3⇒SiOCN막/SiOC막(변형예 10)
〔(HCDS→BTCSM→NH3)×n1→(HCDS→BTCSM→O2)×n2〕×n3⇒SiCN막/SiOC막(변형예 11)
〔(HCDS→BTCSM→NH3)×n1→(HCDS→BTCSM→BCl3→NH3)×n2〕×n3⇒SiCN막/SiBCN막(변형예 12)
〔(HCDS→BTCSM→BCl3→NH3)×n1→(HCDS→BTCSM→TMB)×n2〕×n3⇒SiBCN막/SiBCN막(변형예 13)
(변형예 14)
도 4에 도시하는 성막 시퀀스나 상술한 각 변형예에서는, C3H6 가스 등의 C 함유 가스를, HCDS가스, BTCSM 가스 등의 원료나, NH3 가스, O2 가스, TEA 가스, BCl3 가스, TMB 가스 등의 리액턴트와 동시에 공급하도록 해도 된다. 즉, C3H6 가스를 공급하는 스텝을, 원료를 공급하는 스텝, 및, C3H6 가스 이외의 리액턴트를 공급하는 스텝 중 적어도 어느 하나의 스텝과 동시에 행하도록 해도 된다. 도 9는, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스에 있어서, C3H6 가스를 공급하는 스텝을, NH3 가스를 공급하는 스텝과 동시에 행하는 예를 나타내고 있다.
본 변형예에 의해서도, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스나 상술한 각 변형예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 변형예에 의하면, 최종적으로 형성되는 막 중에, C3H6 가스에 포함되어 있던 C 성분을 첨가하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 최종적으로 형성되는 막 내의 C 농도를 더욱 높이는 것이 가능하게 된다. 단, C3H6 가스를, HCDS 가스나 BTCSM 가스와 동시에 공급하는 것이 아니라, NH3 가스나 O2 가스나 TEA 가스나 BCl3 가스나 TMB 가스와 동시에 공급하는 것이, 처리실(201) 내에서의 과잉의 기상 반응을 피할 수 있어, 처리실(201) 내에서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 되는 점에서 바람직하다. 또한, C3H6 가스를, NH3 가스나 O2 가스나 BCl3 가스 등과 동시에 공급하는 것이 아니라, TMB 가스나 TEA 가스 등과 동시에 공급하는 것이, 형성되는 막의 조성비의 제어성을 더욱 높일 수 있는 점에서 바람직하다. 또한, C3H6 가스를 TMB 가스나 TEA 가스와 동시에 공급하는 경우에는, 1 사이클 중에 3종류의 C 소스(트리플 카본 소스)를 사용해서 성막을 행하게 되어, 최종적으로 형성하는 막을, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스나 각 변형예에서 형성되는 막보다도, C 농도가 높은 막으로 하는 것이 가능하게 된다.
(변형예 15)
도 4에 도시하는 성막 시퀀스나 상술한 각 변형예에서는, NH3 가스나 O2 가스 등의 리액턴트를, 플라즈마에 의해 활성화해서 공급하도록 해도 된다. 이 경우, 가스 공급관(232c), 노즐(249c), 버퍼실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 리액턴트를 공급할 때 막대 형상 전극(269, 270) 사이에 고주파 전력을 공급하면 된다. 상술한 바와 같이, 제1층을 C의 탈리 확률이 작은 층으로 함으로써, 플라즈마 여기시킨 리액턴트를 사용하는 경우에도, 층 중으로부터의 C의 탈리를 억제할 수 있어, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 도 10은, 변형예 15에서의 가스 공급 및 플라즈마 파워 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
(처리 조건)
상술한 변형예에 있어서, 웨이퍼(200)에 대하여 TEA 가스를 공급하는 스텝에서는, MFC(241b)로 제어하는 TEA 가스의 공급 유량을, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 도 4에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 3과 마찬가지의 처리 조건으로 한다. N 및 C를 포함하는 가스로서는, TEA 가스 외에, 예를 들어 디에틸아민((C2H5)2NH, 약칭: DEA) 가스, 모노에틸아민(C2H5NH2, 약칭: MEA) 가스 등의 에틸아민계 가스나, 트리메틸아민((CH3)3N, 약칭: TMA) 가스, 디메틸아민((CH3)2NH, 약칭: DMA) 가스, 모노메틸아민(CH3NH2, 약칭: MMA) 가스 등의 메틸아민계 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, N 및 C를 포함하는 가스로서는, 아민계 가스 외에, 예를 들어 유기 히드라진계 가스를 사용할 수 있다. 유기 히드라진계 가스로서는, 예를 들어 모노메틸히드라진((CH3)HN2H2, 약칭: MMH) 가스, 디메틸히드라진((CH3)2N2H2, 약칭: DMH) 가스, 트리메틸히드라진((CH3)2N2(CH3)H, 약칭: TMH) 가스 등의 메틸히드라진계 가스나, 에틸히드라진((C2H5)HN2H2, 약칭: EH) 가스 등의 에틸히드라진계 가스를 사용할 수 있다.
또한, 웨이퍼(200)에 대하여 O2 가스를 공급하는 스텝에서는, MFC(241b)로 제어하는 O2 가스의 공급 유량을, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 도 4에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 3과 마찬가지의 처리 조건으로 한다. O 함유 가스로서는, O2 가스 외에, 예를 들어 아산화질소(N2O) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 오존(O3) 가스, 수소(H2) 가스+O2 가스, H2 가스+O3 가스, 수증기(H2O), 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 등을 사용할 수 있다.
또한, 웨이퍼(200)에 대하여 BCl3 가스를 공급하는 스텝에서는, MFC(241b)로 제어하는 BCl3 가스의 공급 유량을, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 도 4에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 3과 마찬가지의 처리 조건으로 한다. B 함유 가스로서는, BCl3 가스 외에, 모노클로로보란(BClH2) 가스, 디클로로보란(BCl2H) 가스, 트리플루오로보란(BF3) 가스, 트리브로모보란(BBr3) 가스, 디보란(B2H6) 가스 등을 사용할 수 있다.
또한, 웨이퍼(200)에 대하여 TMB 가스를 공급하는 스텝에서는, MFC(241b)로 제어하는 TMB 가스의 공급 유량을, 예를 들어 1 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 도 4에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 3과 마찬가지의 처리 조건으로 한다. 보라진환 골격을 포함하는 B 함유 가스로서는, TMB 가스 외에, 예를 들어 TEB 가스, TPB 가스, TIPB 가스, TBB 가스, TIBB 가스 등을 사용할 수 있다.
또한, 웨이퍼(200)에 대하여 C3H6 가스를 공급하는 스텝에서는, MFC(241c)로 제어하는 C3H6 가스의 공급 유량을, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 도 4에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 3과 마찬가지의 처리 조건으로 한다. C 함유 가스로서는, C3H6 가스 외에, 예를 들어 아세틸렌(C2H2) 가스, 에틸렌(C2H4) 가스 등의 탄화수소계 가스를 사용할 수 있다.
또한, 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스나 O2 가스 등의 리액턴트를 플라즈마로 활성화해서 공급하는 스텝에서는, MFC(241b)로 제어하는 리액턴트의 공급 유량을, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 막대 형상 전극(269, 270) 사이에 인가하는 고주파 전력(RF 전력)은, 예를 들어 50 내지 1000W의 범위 내의 전력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 500Pa, 바람직하게는 1 내지 100Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내에서의 리액턴트의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 495Pa, 바람직하게는 0.01 내지 99Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 플라즈마를 사용함으로써 처리실(201) 내의 압력을 이러한 비교적 낮은 압력대로 해도, 리액턴트를 활성화시키는 것이 가능하게 된다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 도 4에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 3과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
기타 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건은, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스에서의 각 스텝의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 원료(제1 원료, 제2 원료)를 공급한 후, 리액턴트를 공급하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않고, 공급 순서는 반대이어도 된다. 즉, 리액턴트를 공급한 후, 원료를 공급하도록 해도 된다. 원료와 리액턴트의 공급 순서를 바꿈으로써, 형성되는 박막의 막질이나 조성비를 변화시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 복수종의 리액턴트를 사용하는 경우, 그 공급 순서는 임의로 변경하는 것이 가능하다. 리액턴트의 공급 순서를 바꿈으로써, 형성되는 박막의 막질이나 조성비를 변화시키는 것이 가능하게 된다.
도 4에 도시하는 성막 시퀀스나 각 변형예의 방법에 의해 형성한 실리콘계 절연막을, 사이드 월 스페이서로서 사용함으로써, 누설 전류가 적고, 가공성이 우수한 디바이스 형성 기술을 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상술한 실리콘계 절연막을, 에치 스토퍼로서 사용함으로써, 가공성이 우수한 디바이스 형성 기술을 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스나 일부의 변형예에 의하면, 플라즈마를 사용하지 않고, 이상적 양론비의 실리콘계 절연막을 형성할 수 있다. 플라즈마를 사용하지 않고 실리콘계 절연막을 형성할 수 있으므로, 예를 들어 DPT의 SADP막 등, 플라즈마 대미지를 염려하는 공정에의 적응도 가능하게 된다.
이들 경우에 있어서도, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태의 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
상술한 성막 시퀀스는, 웨이퍼(200) 위에 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등의 금속 원소를 포함하는 금속계 박막을 형성하는 경우에도, 적절하게 적용 가능하다.
즉, 본 발명은, 예를 들어 TiCN막, TiOCN막, TiOC막, TiBCN막, ZrCN막, ZrOCN막, ZrOC막, ZrBCN막, HfCN막, HfOCN막, HfOC막, HfBCN막, TaCN막, TaOCN막, TaOC막, TaBCN막, NbCN막, NbOCN막, NbOC막, NbBCN막, AlCN막, AlOCN막, AlOC막, AlBCN막, MoCN막, MoOCN막, MoOC막, MoBCN막, WCN막, WOCN막, WOC막, WBCN막 등의 금속계 박막, 즉, 메탈 카바이드계 박막을 형성하는 경우에도, 적절하게 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 이들 금속계 박막이 나노 레벨로 교대로 적층되어 이루어지는 금속계 나노 라미네이트막을 형성하는 경우에도, 적절하게 적용할 수 있다.
이들의 경우, 원료로서, 상술한 실시 형태에서의 Si를 포함하는 원료 대신에 금속 원소를 포함하는 원료를 사용할 수 있다. 즉, 제1 원료로서는, 금속 원소끼리의 화학 결합을 갖는 금속 원료 가스를 사용할 수 있다. 제2 원료로서는, 금속 원소끼리의 화학 결합을 갖지 않고, 금속 원소와 C의 화학 결합을 갖는 금속 원료 가스를 사용할 수 있다. 리액턴트로서는, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 반응 가스를 사용할 수 있다. 이때의 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
즉, 본 발명은 제1 원소로서 반도체 원소나 금속 원소 등의 소정 원소를 포함하고, 제2 원소(제3 원소)로서 N, O, B 등의 비금속 원소를 포함하고, 또한 C를 포함하는 박막을 형성하는 경우에 적절하게 적용할 수 있다.
이들 각종 박막의 형성에 사용되는 프로세스 레시피(기판 처리의 처리 수순이나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)는, 기판 처리의 내용(형성하는 박막의 막종, 조성비, 막질, 막 두께, 처리 수순, 처리 조건 등)에 따라, 각각 개별로 준비하는(복수 준비하는) 것이 바람직하다. 그리고, 기판 처리를 개시할 때, 기판 처리의 내용에 따라, 복수의 레시피 중에서 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 기판 처리의 내용에 따라 개별로 준비된 복수의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체(외부 기억 장치(123))를 통해서, 기판 처리 장치가 구비하는 기억 장치(121c) 내에 미리 저장(인스톨)해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 기판 처리를 개시할 때, 기판 처리 장치가 구비하는 CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서 기판 처리의 내용에 따라, 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성함으로써, 1대의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 박막을 범용적이면서 또한 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 조작 부담(처리 수순이나 처리 조건 등의 입력 부담 등)을 저감할 수 있고, 조작 미스를 피하면서, 기판 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 프로세스 레시피는, 새롭게 작성하는 경우에 한하지 않고, 예를 들어 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 변경함으로써 준비해도 된다. 레시피를 변경하는 경우에는, 변경 후의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체를 통해서, 기판 처리 장치에 인스톨해도 된다. 또한, 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여, 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 직접 변경하도록 해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식의 기판 처리 장치를 사용해서 박막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 낱장식의 기판 처리 장치를 사용해서 박막을 형성하는 경우에도, 적절하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 핫월형의 처리 로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 박막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 콜드월형의 처리 로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 박막을 형성하는 경우에도, 적절하게 적용할 수 있다. 이들 경우에 있어서도, 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건으로 할 수 있다.
예를 들어, 도 14에 도시하는 처리 로(302)를 구비한 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 본 발명은 적절하게 적용할 수 있다. 처리 로(302)는, 처리실(301)을 형성하는 처리 용기(303)와, 처리실(301) 내에 가스를 샤워 형상으로 공급하는 가스 공급부로서의 샤워 헤드(303s)와, 1매 또는 수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 지지하는 지지대(317)와, 지지대(317)를 하방으로부터 지지하는 회전축(355)과, 지지대(317)에 설치된 히터(307)를 구비하고 있다. 샤워 헤드(303s)의 인렛(가스 도입구)에는, 상술한 제1 원료를 공급하는 가스 공급 포트(332a)와, 상술한 제2 원료를 공급하는 가스 공급 포트(332b)가 접속되어 있다. 처리 용기(303)의 측벽, 즉, 처리실(301) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 단부의 측방에는, 상술한 리액턴트를 공급하는 가스 공급부로서의 가스 공급 포트(332c)가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332a)에는, 상술한 실시 형태의 제1 원료 공급계와 마찬가지의 원료 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332b)에는, 상술한 실시 형태의 제2 원료 공급계와 마찬가지의 원료 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332c)에는, 상술한 리액턴트를 플라즈마 여기시켜서 공급하는 여기부로서의 리모트 플라즈마 유닛(플라즈마 생성 장치)(339c)과, 상술한 실시 형태의 리액턴트 공급계와 마찬가지의 리액턴트 공급계가 접속되어 있다. 샤워 헤드(303s)의 아울렛(가스 배출구)에는, 처리실(301) 내에 가스를 샤워 형상으로 공급하는 가스 분산판이 설치되어 있다. 샤워 헤드(303s)는, 처리실(301) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 표면과 대향(대면)하는 위치에 설치되고, 가스 공급 포트(332c)는, 처리실(301) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 표면과 대향하지 않는 위치에 형성되어 있다. 처리 용기(303)에는, 처리실(301) 내를 배기하는 배기 포트(331)가 형성되어 있다. 배기 포트(331)에는, 상술한 실시 형태의 배기계와 마찬가지의 배기계가 접속되어 있다.
또한 예를 들어, 도 15에 도시하는 처리 로(402)를 구비한 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 본 발명은 적절하게 적용할 수 있다. 처리 로(402)는, 처리실(401)을 형성하는 처리 용기(403)와, 1매 또는 수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 지지하는 지지대(417)와, 지지대(417)를 하방으로부터 지지하는 회전축(455)과, 처리 용기(403) 내의 웨이퍼(200)를 향해서 광 조사를 행하는 램프 히터(407)와, 램프 히터(407)의 광을 투과시키는 석영창(403w)을 구비하고 있다. 처리 용기(403)에는, 상술한 제1 원료를 공급하는 가스 공급 포트(432a)와, 상술한 제2 원료를 공급하는 가스 공급부로서의 가스 공급 포트(432b)와, 상술한 리액턴트를 공급하는 가스 공급부로서의 가스 공급 포트(432c)가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432a)에는, 상술한 실시 형태의 제1 원료 공급계와 마찬가지의 원료 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432b)에는, 상술한 실시 형태의 제2 원료 공급계와 마찬가지의 원료 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432c)에는, 상술한 리모트 플라즈마 유닛(339c)과, 상술한 실시 형태의 리액턴트 공급계와 마찬가지의 리액턴트 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432a 내지 432c)는, 처리실(401) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 단부의 측방, 즉, 처리실(401) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 표면과 대향하지 않는 위치에 각각 형성되어 있다. 처리 용기(403)에는, 처리실(401) 내를 배기하는 배기 포트(431)가 형성되어 있다. 배기 포트(431)에는, 상술한 실시 형태의 배기계와 마찬가지의 배기계가 접속되어 있다.
이러한 기판 처리 장치를 사용하는 경우에도, 상술한 실시 형태나 변형예와 마찬가지의 시퀀스, 처리 조건에서 성막을 행할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태나 변형예 등은, 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 또한, 이때의 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
<본 발명의 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 형태에 대해서 부기한다.
(부기 1)
본 발명의 일 형태에 의하면,
기판에 대하여 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖는 제1 원료를 공급하는 공정과,
상기 기판에 대하여 상기 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖지 않고 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 갖는 제2 원료를 공급하는 공정과,
상기 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 리액턴트를 공급하는 공정
을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 탄소를 포함하는 막을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법, 및 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기 2)
부기 1에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 제1 원료를 공급하는 공정에서는, 상기 제1 원소를 포함하는 시드층을 형성한다.
(부기 3)
부기 2에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 제2 원료를 공급하는 공정에서는, 상기 시드층의 위에 상기 제1 원소와 탄소를 포함하는 제1층을 형성한다.
(부기 4)
부기 3에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 리액턴트를 공급하는 공정에서는, 상기 시드층 및 상기 제1층을 개질하여, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 탄소를 포함하는 제2층을 형성한다.
(부기 5)
부기 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 사이클은, 상기 제2 원료에 포함되는 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합의 적어도 일부가 유지되는 조건 하에서, 소정 횟수 행하여진다.
(부기 6)
부기 3에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 제2 원료를 공급하는 공정은, 상기 제2 원료에 포함되는 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합의 적어도 일부가 절단되지 않고 유지되는 조건 하에서 행하여진다. 즉, 상기 제2 원료를 공급하는 공정에서는, 상기 제2 원료에 포함되는 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합의 적어도 일부를 절단하지 않고 유지한 채 상기 제1층 중에 도입시킨다.
(부기 7)
부기 4에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 리액턴트를 공급하는 공정은, 상기 제1층 중에 포함되는 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합의 적어도 일부가 절단되지 않고 유지되는 조건 하에서 행하여진다. 즉, 상기 리액턴트를 공급하는 공정에서는, 상기 제1층 중에 포함되는 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합의 적어도 일부를 절단하지 않고 유지한 채 상기 개질을 행한다.
(부기 8)
부기 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 사이클은, 상기 제2 원료가 열분해함과 함께 상기 제2 원료에 포함되는 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합의 적어도 일부가 유지되는 조건 하에서, 소정 횟수 행하여진다.
(부기 9)
부기 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 제1 원료를 공급하는 공정과, 상기 제2 원료를 공급하는 공정의 사이에, 상기 기판이 존재하는 공간(처리실) 내를 퍼지하는 공정을 행한다. 즉, 상기 제1 원료와 상기 제2 원료를 상기 기판이 존재하는 공간 내에서 비혼합으로 한다.
(부기 10)
부기 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 제1 원료의 공급량을, 상기 제2 원료의 공급량보다도 많게 한다.
(부기 11)
부기 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 제1 원료의 공급 유량을, 상기 제2 원료의 공급 유량보다도 많게 한다.
(부기 12)
부기 1 내지 11 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 제1 원료의 공급 시간을, 상기 제2 원료의 공급 시간보다도 길게 한다.
(부기 13)
부기 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 사이클은 상기 기판에 대하여 제3 원소를 포함하는 리액턴트를 공급하는 공정을 더 포함하고,
상기 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소, 상기 제3 원소 및 탄소를 포함하는 막을 형성한다.
(부기 14)
부기 1 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 제1 원료는, 상기 제1 원소끼리의 화학 결합과, 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 갖는다. 이 경우, 상기 제1 원료를 공급하는 공정에서는, 상기 제1 원소 및 탄소를 포함하는 시드층을 형성한다.
(부기 15)
부기 1 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 제1 원료는, 상기 제1 원소, 탄소 및 할로겐 원소를 포함한다.
(부기 16)
부기 1 내지 15 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 제2 원료는, 상기 제1 원소, 탄소 및 할로겐 원소를 포함한다.
(부기 17)
부기 1 내지 16 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 제2 원료는, 1 분자 중(그 화학 구조식 중)에 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 적어도 2개 갖는다.
(부기 18)
부기 1 내지 17 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 리액턴트는, 질소 함유 가스(질화 가스, 질화 수소계 가스), 탄소 함유 가스(탄화수소계 가스), 질소 및 탄소를 포함하는 가스(아민계 가스, 유기 히드라진계 가스), 산소 함유 가스(산화 가스), 붕소 함유 가스(보란계 가스) 및, 붕소, 질소 및 탄소를 포함하는 가스(보라진계 가스)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개를 포함한다.
(부기 19)
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리실과,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖는 제1 원료를 공급하는 제1 원료 공급계와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖지 않고 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 갖는 제2 원료를 공급하는 제2 원료 공급계와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 리액턴트를 공급하는 리액턴트 공급계와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 제1 원료를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 제2 원료를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 리액턴트를 공급하는 처리를 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 탄소를 포함하는 막을 형성하는 처리를 행하게 하도록, 상기 제1 원료 공급계, 상기 제2 원료 공급계 및 상기 리액턴트 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부
를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 20)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
처리실 내의 기판에 대하여 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖는 제1 원료를 공급하는 수순과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖지 않고 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 갖는 제2 원료를 공급하는 수순과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 리액턴트를 공급하는 수순
을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 탄소를 포함하는 막을 형성하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램, 및, 해당 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
121 : 컨트롤러 200 : 웨이퍼
201 : 처리실 202 : 처리 로
203 : 반응관 207 : 히터
231 : 배기관 232a 내지 232g : 가스 공급관

Claims (22)

  1. 기판에 대하여 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖는 제1 원료를 공급하는 공정과,
    상기 기판에 대하여 상기 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖지 않고 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 가지며, 상기 제1 원료보다도 흡착성이 낮은 제2 원료를 공급하는 공정과,
    상기 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 리액턴트를 공급하는 공정
    을 이러한 순서로 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 탄소를 포함하는 막을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 원료를 공급하는 공정에서는, 상기 제1 원소를 포함하는 시드층을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 원료를 공급하는 공정에서는, 상기 시드층 위에 상기 제1 원소와 탄소를 포함하는 제1층을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 리액턴트를 공급하는 공정에서는, 상기 시드층 및 상기 제1층을 개질하여, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 탄소를 포함하는 제2층을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 원료를 공급하는 공정은, 상기 제2 원료에 포함되는 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합의 적어도 일부가 절단되지 않고 유지되는 조건 하에서 행하여지는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 리액턴트를 공급하는 공정은, 상기 제1층 중에 포함되는 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합의 적어도 일부가 절단되지 않고 유지되는 조건 하에서 행하여지는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 원료를 공급하는 공정과, 상기 제2 원료를 공급하는 공정의 사이에, 상기 기판이 존재하는 공간을 퍼지하는 공정을 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 원료의 공급량을, 상기 제2 원료의 공급량보다도 많게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 원료의 공급 유량을, 상기 제2 원료의 공급 유량보다도 많게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 원료의 공급 시간을, 상기 제2 원료의 공급 시간보다도 길게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 사이클은 상기 기판에 대하여 제3 원소를 포함하는 리액턴트를 공급하는 공정을 더 포함하고,
    상기 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소, 상기 제3 원소 및 탄소를 포함하는 막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 기판에 대하여 제1 원소끼리의 화학 결합과, 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 갖는 제1 원료를 공급하는 공정과,
    상기 기판에 대하여 상기 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖지 않고 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 갖는 제2 원료를 공급하는 공정과,
    상기 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 리액턴트를 공급하는 공정
    을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 탄소를 포함하는 막을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제1항에 있어서,
    상기 리액턴트는, 질소 함유 가스, 탄소 함유 가스, 질소 및 탄소를 포함하는 가스, 산소 함유 가스, 붕소 함유 가스, 및, 붕소, 질소 및 탄소를 포함하는 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 기판을 수용하는 처리실과,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖는 제1 원료를 공급하는 제1 원료 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖지 않고 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 가지며, 상기 제1 원료보다도 흡착성이 낮은 제2 원료를 공급하는 제2 원료 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 리액턴트를 공급하는 리액턴트 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 제1 원료를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 제2 원료를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 리액턴트를 공급하는 처리를 이러한 순서로 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 탄소를 포함하는 막을 형성하는 처리를 행하게 하도록, 상기 제1 원료 공급계, 상기 제2 원료 공급계 및 상기 리액턴트 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
  20. 처리실 내의 기판에 대하여 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖는 제1 원료를 공급하는 수순과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖지 않고 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 가지며, 상기 제1 원료보다도 흡착성이 낮은 제2 원료를 공급하는 수순과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 리액턴트를 공급하는 수순
    을 이러한 순서로 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 탄소를 포함하는 막을 형성하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체.
  21. 기판을 수용하는 처리실과,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 제1 원소끼리의 화학 결합과, 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 갖는 제1 원료를 공급하는 제1 원료 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖지 않고 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 갖는 제2 원료를 공급하는 제2 원료 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 리액턴트를 공급하는 리액턴트 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 제1 원료를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 제2 원료를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 리액턴트를 공급하는 처리를 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 탄소를 포함하는 막을 형성하는 처리를 행하게 하도록, 상기 제1 원료 공급계, 상기 제2 원료 공급계 및 상기 리액턴트 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
  22. 처리실 내의 기판에 대하여 제1 원소끼리의 화학 결합과, 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 갖는 제1 원료를 공급하는 수순과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 제1 원소끼리의 화학 결합을 갖지 않고 상기 제1 원소와 탄소의 화학 결합을 갖는 제2 원료를 공급하는 수순과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 리액턴트를 공급하는 수순
    을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 위에, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 탄소를 포함하는 막을 형성하는 수순을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체.
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