KR101991550B1 - 실리콘 함유막의 성막 방법 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판(W)을 적재 가능한 회전 테이블(2)과, 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따라 서로 이격하여 설치된 제1 처리 가스 공급 수단 및 제2 처리 가스 공급 수단을 갖는 성막 장치를 사용한 실리콘 함유막의 성막 방법이며,
상기 회전 테이블을 회전시키면서 상기 제1 처리 가스 공급 수단으로부터 상기 기판에 아미노실란 가스를 공급하고, 상기 기판의 표면에 시드층을 형성하는 시드층 형성 공정과,
상기 회전 테이블을 회전시키면서 상기 제1 처리 가스 공급 수단으로부터 붕소 함유 가스를 상기 기판의 표면에 공급하는 촉매 공급 공정과,
상기 회전 테이블을 회전시키면서 상기 제2 처리 가스 공급 수단으로부터 실란계 가스를 상기 기판의 표면에 공급하고, 상기 기판의 표면에 실리콘끼리의 결합을 발생시키는 원료 가스 공급 공정을 갖는다.

Description

실리콘 함유막의 성막 방법{FILM DEPOSITION METHOD OF SILICON-CONTAINING FILM}
본 출원은, 2015년 2월 26일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2015-36142호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허 출원 제2015-36142호의 전체 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은 실리콘 함유막의 성막 방법에 관한 것이다.
종래부터, 복수매의 웨이퍼를 수평으로 한 상태에서 연직 방향으로 간격을 두고 다단으로 적재 유지하는 웨이퍼 보트 상에 적재하고, 웨이퍼를 보유 지지한 웨이퍼 보트를 세로로 긴 처리 용기 내에 수용하고, 처리 용기 내에 소정의 가스를 공급함과 함께 처리 용기를 가열하여 웨이퍼 상에 성막을 행하는 종형 열처리 장치가 알려져 있다.
일본 특허 출원 공개 제2011-254063호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 이러한 종형 열처리 장치를 사용한 성막 방법으로서, 처리 용기 내에 실리콘과 수소로 이루어지는 실란계 가스를 상기 실란계 가스가 피처리체의 표면에 흡착하는 상태로 공급하는 제1 가스 공급 공정과, 처리 용기 내에 BCl3 등의 불순물 함유 가스를 공급하는 제2 가스 공급 공정을 교대로 반복해서 행함으로써 아몰퍼스 상태에서 불순물 함유의 실리콘막을 형성하는 성막 방법이 알려져 있다.
마찬가지로, 일본 특허 출원 공개 제2010-251654호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 종형 열처리 장치를 사용한 성막 방법으로서, 기재 상에 실란계 가스(DCS), 질화성 가스(NH3) 및 붕소 함유 가스(BCl3)를, N2 퍼지를 순차적으로 행하면서 이 순서로 공급하여 붕소 함유 질화 실리콘층을 형성하는 공정과, 이 붕소 함유 질화 실리콘층에, 플라즈마에 의해 활성화된 질화성 가스(활성화 NH3)를 공급하는 공정을 포함하고, 이들 공정을 이 순서로 반복해서 행하는 붕소 함유 질화 실리콘막의 성막 방법이 알려져 있다.
상술한 종형 열처리 장치에서는, 처리실 내가 구획되어 있지 않으므로, 종류가 다른 가스를 처리실 내에 동시에 공급하면, 다른 가스끼리는 처리실 내에서 혼합되어 서로 반응해 버린다. 이러한 반응을 방지하기 위해, 일본 특허 출원 공개 제2011-254063호 공보에 기재된 성막 방법에 있어서는, 제1 가스 공급 공정과 제2 가스 공급 공정을 교대로 행하므로, 제1 가스 공급 공정을 행한 후, 실란계 가스의 공급을 정지함과 함께 실란계 가스의 잔류 가스를 배제하기 위해 퍼지 공정을 행하고, 또한 제2 가스 공급 공정 종료 후에도 불순물 함유 가스의 공급을 정지함과 함께 이 잔류 가스를 배제하기 위한 퍼지 공정을 행한다. 그리고, 이것을 1 사이클로 하고, 소정의 사이클수에 도달할 때까지 상술한 사이클을 반복하여 성막이 행해진다.
마찬가지로, 일본 특허 출원 공개 제2010-251654호 공보에 기재된 성막 방법에 있어서도, 상술한 바와 같이, 실란계 가스, 질화성 가스, 붕소 함유 가스를 공급하는 각 공정의 사이에 N2 퍼지를 행하는 공정이 삽입되고, 이것에 플라즈마에 의해 활성화된 질화성 가스를 공급하는 공정을 추가한 사이클을 반복함으로써 성막이 행해진다.
이러한 성막 방법은, 제1 반응 가스를 기판에 공급하여 기판의 표면에 제1 반응 가스를 흡착시키고, 다음으로 제2 반응 가스를 기판에 공급하여 기판의 표면에 흡착된 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 반응시킴으로써, 이들 반응 가스의 반응 생성물로 구성되는 막을 기판에 퇴적하는 성막 방법이며, 원자층 성막(ALD)법 또는 분자층 성막(MLD)법이라고 불리고 있다.
그러나, 상술한 일본 특허 출원 공개 제2011-254063호 공보 및 일본 특허 출원 공개 제2010-251654호 공보에 기재된 구성에서는, 가스의 공급과 정지가 빈번히 반복되므로, 1 사이클을 행하는 데에도 상당한 시간을 필요로 한다. 또한, 소정의 막 두께를 갖는 성막을 행하기 위해서는, 이 사이클을 복수회 반복할 필요가 있고, 매우 장시간을 필요로 하여, 생산성이 매우 나쁘다고 하는 문제가 있었다.
한편, 일본 특허 출원 공개 제2010-263245호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 상술한 ALD법 또는 MLD법을 실시하는 성막 장치로서, 소위 회전 테이블식의 것이 알려져 있다. 이러한 회전 테이블식의 성막 장치는, 기판이 적재되는 회전 테이블과, 회전 테이블을 향해 제1 반응 가스를 공급하는 제1 반응 가스 공급부와, 회전 테이블을 향해 제2 반응 가스를 공급하는 제2 반응 가스 공급부와, 제1 반응 가스 공급부 및 제2 반응 가스 공급부 사이에 형성되고 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 분리하는 분리 영역을 갖고 있다. 분리 영역에는, 제1 반응 가스가 공급되는 영역, 및 제2 반응 가스가 공급되는 영역보다도 낮은 천장면과, 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부가 설치되어 있다.
이러한 회전 테이블식의 ALD법 또는 MLD법을 이용한 성막 장치에 따르면, 특허문헌 1, 2에 기재된 성막 방법을 높은 생산성으로 실시할 수 있다. 즉, 회전 테이블을 1 회전시키는 것만으로 상술한 1 사이클을 실시할 수 있고, 회전 테이블을 복수회 회전시킴으로써, 복수 사이클을 가스의 공급을 정지시키는 일 없이 연속적으로 행할 수 있다.
그러나, 회전 테이블식의 성막 장치는, 상술한 종형 열처리 장치와 장치의 구성, 성막 프로세스에 있어서의 온도 조건 등이 다르므로, 상술한 일본 특허 출원 공개 제2011-254063호 공보 및 일본 특허 출원 공개 제2010-251654호 공보에 기재된 성막 방법을 회전 테이블식의 성막 장치로 실시해도, 반드시 고품질의 막을 얻을 수 있는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은, 회전 테이블식의 ALD법 또는 MLD법을 이용한 성막 장치를 사용하여, 고품질의 실리콘 함유막을 성막 가능한 실리콘 함유막의 성막 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법은, 처리실 내에 기판을 적재 가능한 회전 테이블과, 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따라 서로 이격하여 형성된 제1 및 제2 처리 영역과, 상기 제1 처리 영역 내에서 상기 기판에 제1 처리 가스를 공급 가능한 제1 처리 가스 공급 수단과, 상기 제2 처리 영역 내에서 상기 기판에 제2 처리 가스를 공급 가능한 제2 처리 가스 공급 수단을 갖는 성막 장치를 사용한 실리콘 함유막의 성막 방법이며,
상기 회전 테이블을 회전시키면서 상기 제1 처리 가스 공급 수단으로부터 상기 기판에 아미노실란 가스를 소정 기간 공급하고, 상기 기판의 표면에 시드층을 형성하는 시드층 형성 공정과,
상기 시드층 형성 공정 종료 후에, 상기 회전 테이블을 회전시키면서 상기 제1 처리 가스 공급 수단으로부터 촉매 가스로서 붕소 함유 가스를 상기 기판의 표면에 공급하는 촉매 공급 공정과,
상기 회전 테이블을 회전시키면서 상기 제2 처리 가스 공급 수단으로부터 원료 가스로서 실란계 가스를 상기 기판의 표면에 공급하고, 상기 붕소 함유 가스의 촉매 작용에 의해 상기 실란계 가스에 포함되는 실리콘끼리의 결합을 상기 기판의 표면 상에서 발생시키는 원료 가스 공급 공정을 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 사용하는 성막 장치를 도시하는 개략 단면도.
도 2는 도 1의 성막 장치의 진공 용기 내의 구성을 도시하는 개략 사시도.
도 3은 도 1의 성막 장치의 진공 용기 내의 구성을 도시하는 개략 평면도.
도 4는 도 1의 성막 장치의 진공 용기 내에 회전 가능하게 설치되는 회전 테이블의 동심원을 따른, 당해 진공 용기의 개략 단면도.
도 5는 도 1의 성막 장치의 다른 개략 단면도.
도 6은 도 1의 성막 장치에 설치되는 플라즈마 발생원을 도시하는 개략 단면도.
도 7은 도 1의 성막 장치에 설치되는 플라즈마 발생원을 도시하는 다른 개략 단면도.
도 8은 도 1의 성막 장치에 설치되는 플라즈마 발생원을 도시하는 개략 상면도.
도 9a 및 9b는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법의 처리 플로우를 설명하기 위한 도면.
도 10a 내지 10c는 염소를 함유하지 않는 실란계 가스에 대한 붕소의 촉매 작용을 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법의 실시 결과를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 관한 성막 방법의 실시 결과를 나타낸 도면.
도 13a 및 13b는 본 발명의 제3 실시예에 관한 성막 방법의 실시 결과를 나타낸 도면.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법의 실시 결과인 막의 표면 조도의 측정 결과를 나타낸 도면.
도 15a 및 15b는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법의 실시 결과를 나타낸 도면.
도 17은 본 발명의 제5 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 의해 성막된 막의 에칭 내성을 조사한 결과를 나타낸 도면.
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 의해 성막된 막의 절연성을 조사한 결과를 나타낸 도면.
도 19a 및 19b는 본 발명의 제7 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 의해 성막된 막의 커버리지성을 조사한 결과를 나타낸 도면.
도 20은 본 발명의 제8 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 의해 성막된 막의 표면 조도를 조사한 결과를 나타낸 도면.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태의 설명을 행한다.
우선, 본 발명의 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법을 실시하는 데 적합한 성막 장치에 대해 설명한다. 도 1은 성막 장치의 일례의 종단면도이며, 도 2는 성막 장치의 일례의 분해 사시도이다. 또한, 도 3은 성막 장치의 일례의 분해 평면도이다.
도 1로부터 도 3까지를 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법을 실시 가능한 성막 장치(이하, 「성막 장치」라 함)는, 거의 원형의 평면 형상을 갖는 편평한 진공 용기(1)와, 이 진공 용기(1) 내에 설치되고, 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(2)을 구비하고 있다. 진공 용기(1)는, 바닥이 있는 원통 형상을 갖는 용기 본체(12)와, 용기 본체(12)의 상면에 대해, 예를 들어 O링 등의 시일 부재(13)(도 1)를 통해 기밀하게 착탈 가능하게 배치되는 천장판(11)을 갖고 있다. 진공 용기(1)는, 안에서 웨이퍼(W)의 처리를 행하기 위한 용기이므로, 처리실(1)이라 해도 된다.
회전 테이블(2)은 중심부에서 원통 형상의 코어부(21)에 고정되고, 이 코어부(21)는, 연직 방향으로 신장되는 회전축(22)의 상단부에 고정되어 있다. 회전축(22)은 진공 용기(1)의 저부(14)를 관통하고, 그 하단부가 회전축(22)(도 1)을 연직축 주위로 회전시키는 구동부(23)에 설치되어 있다. 회전축(22) 및 구동부(23)는, 상면이 개구된 통 형상의 케이스체(20) 내에 수납되어 있다. 이 케이스체(20)는 그 상면에 설치된 플랜지 부분이 진공 용기(1)의 저부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있고, 케이스체(20)의 내부 분위기와 외부 분위기의 기밀 상태가 유지되어 있다.
회전 테이블(2)의 표면부에는, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 회전 방향(둘레 방향)을 따라 복수(도시의 예에서는 5매)의 기판인 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라 함)(W)를 적재하기 위한 원 형상의 오목부(24)가 형성되어 있다. 오목부(24)는, 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간 예를 들어 4㎜ 큰 내경과, 웨이퍼(W)의 두께와 거의 동등한 깊이를 갖고 있다. 따라서, 웨이퍼(W)가 오목부(24)에 수용되면, 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(2)의 표면[웨이퍼(W)가 적재되지 않는 영역]이 동일한 높이가 된다. 오목부(24)의 저면에는, 웨이퍼(W)의 이면을 지지하여 웨이퍼(W)를 승강시키기 위한 예를 들어 3개의 승강 핀(도시하지 않음)이 관통하는 관통 구멍(25)(도 3 참조)이 형성되어 있다.
도 2 및 도 3은 진공 용기(1) 내의 구조를 설명하는 도면이며, 설명의 편의상, 천장판(11)의 도시를 생략하고 있다. 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 상방에는, 각각 예를 들어 석영으로 이루어지는 처리 가스 노즐(31∼33), 분리 가스 노즐(41∼43)이 진공 용기(1)의 둘레 방향[회전 테이블(2)의 회전 방향(도 3의 화살표 A)]으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 도시의 예에서는, 후술하는 반송구(15)로부터 시계 방향[회전 테이블(2)의 회전 방향]으로, 분리 가스 노즐(41), 처리 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(42), 처리 가스 노즐(32), 분리 가스 노즐(43) 및 처리 가스 노즐(33)이 이 순서로 배열되어 있다. 이들 노즐(31∼33, 41∼43)은, 각 노즐(31∼33, 41∼43)의 기단부를 용기 본체(12)의 외주벽에 고정함으로써, 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 진공 용기(1) 내에 도입되고, 용기 본체(12)의 반경 방향을 따라 회전 테이블(2)에 대해 수평으로 신장되도록 설치된다.
또한, 처리 가스 노즐(33)의 상방에는, 도 3에 있어서, 간략화하여 도시하는 바와 같이 플라즈마 발생기(80)가 설치되어 있다. 플라즈마 발생기(80)에 대해서는 후술한다.
처리 가스 노즐(31)은, 도시하지 않은 배관 및 유량 조정기 등을 통해, 제1 처리 가스로서의 붕소 함유 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 처리 가스 노즐(32)은, 도시하지 않은 배관 및 유량 조정기 등을 통해, 제2 처리 가스로서의 Si(실리콘) 함유 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 처리 가스 노즐(33)은, 도시하지 않은 배관 및 유량 조정기 등을 통해, 제3 처리 가스로서의 질화 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 분리 가스 노즐(41∼43)은, 모두 도시하지 않은 배관 및 유량 조정 밸브 등을 통해, 분리 가스로서의 질소(N2) 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
또한, 처리 가스 노즐(32)은, 실리콘 함유막을 성막하는 성막용의 원료 가스(실란계 가스) 외에, 시드층을 형성하기 위한 아미노실란 가스의 공급원에도 접속 가능하게 구성되어 있다. 본 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에서는, 최초에 웨이퍼(W)의 표면에 시드층을 형성하고, 그 후에 실리콘을 주성분으로 하는 실리콘 함유막의 성막을 행한다. 시드층 형성용의 처리 가스도, 아미노실란 가스이므로, 양쪽 모두 실란계 가스이다. 또한, 시드층 형성용의 아미노실란 가스와, 성막용의 실란계 가스의 전환은, 도시하지 않은 밸브 등에 의해 처리 가스 노즐(32)에 접속되는 공급원을 전환함으로써 행해져도 된다.
시드층 형성용의 아미노실란 가스로서는, 예를 들어 디이소프로필아미노실란 가스를 사용할 수 있다. 또한, 성막용의 실란계 가스로서는, 예를 들어 SiH4, Si2H6, Si3H8 등의 고차의 실란계 가스를 사용할 수 있다. 또한, 처리 가스 노즐(31)로부터 공급되는 붕소 함유 가스는, 붕소의 촉매 기능을 사용하여, 실리콘끼리의 결합을 발생시키기 위한 촉매 가스이다. 붕소 함유 가스로서는, 예를 들어 BH3, B2H6, B(CH3)3, B(C2H5)3 또는 BCl3를 사용할 수 있다. 또한, 처리 가스 노즐(33)로부터 공급되는 질화 가스는, 실리콘을 주성분으로 하는 막을 질화하여 실리콘 질화막을 생성하기 위한 가스이며, 플라즈마에 의해 활성화된 상태에서 공급된다. 질화 가스로서는, 예를 들어 N2 가스, NH3 가스 등의 질소 함유 가스를 포함하는 혼합 가스를 사용해도 된다. 또한, 처리 가스 노즐(33)은, 질화막을 성막할 때에 필요해지는 처리 가스 공급 수단이며, 질화막을 성막하지 않고, Si막을 성막하는 경우에는 설치하지 않아도 된다. 따라서, 처리 가스 노즐(33)은, 필요에 따라 설치되어도 된다.
처리 가스 노즐(31, 32, 33)에는, 회전 테이블(2)을 향해 개구되는 복수의 가스 토출 구멍(35)이, 처리 가스 노즐(31, 32, 33)의 길이 방향을 따라, 예를 들어 10㎜의 간격으로 배열되어 있다. 처리 가스 노즐(31)의 하방 영역은, 붕소 함유 가스를 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역(P1)이 된다. 처리 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 제1 처리 영역(P1)에 있어서 웨이퍼(W)에 흡착된 붕소 함유 가스의 촉매 작용에 의해, 공급한 실란계 가스에 포함되는 실리콘끼리의 결합을 발생시키고, 실리콘막을 퇴적시키는 제2 처리 영역(P2)이 된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 진공 용기(1) 내에는 3개의 볼록 형상부(4)가 설치되어 있다. 볼록 형상부(4)는, 분리 가스 노즐(41∼43)과 함께 분리 영역(D)을 구성하므로, 후술하는 바와 같이, 회전 테이블(2)을 향해 돌출되도록 천장판(11)의 이면에 설치되어 있다. 또한, 볼록 형상부(4)는, 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고, 도시한 성막 장치에 있어서는, 내원호가 돌출부(5)(후술)에 연결되고, 외원호가, 진공 용기(1)의 용기 본체(12)의 내주면을 따르도록 배치되어 있다.
도 4는 처리 가스 노즐(31)로부터 처리 가스 노즐(32)까지 회전 테이블(2)의 동심원을 따른 진공 용기(1)의 단면을 도시하고 있다. 도시하는 바와 같이, 천장판(11)의 이면에 볼록 형상부(4)가 설치되어 있으므로, 진공 용기(1) 내에는, 볼록 형상부(4)의 하면인 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)과, 이 천장면(44)의 둘레 방향 양측에 위치하는, 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 존재한다. 천장면(44)은, 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고 있다. 또한, 도시하는 바와 같이, 볼록 형상부(4)에는 둘레 방향 중앙에 있어서, 반경 방향으로 신장되도록 형성된 홈부(47)가 형성되고, 분리 가스 노즐(42)이 홈부(47) 내에 수용되어 있다. 또 하나의 볼록 형상부(4)에도 마찬가지로 홈부(47)가 형성되고, 여기에 분리 가스 노즐(41)이 수용되어 있다. 또한, 높은 천장면(45)의 하방의 공간에 반응 가스 노즐(31, 32)이 각각 설치되어 있다. 이들 반응 가스 노즐(31, 32)은, 천장면(45)으로부터 이격하여 웨이퍼(W)의 근방에 설치되어 있다. 또한, 설명의 편의상, 도 4에 도시하는 바와 같이, 반응 가스 노즐(31)이 설치되는, 높은 천장면(45)의 하방에는 공간(481)이 형성되고, 반응 가스 노즐(32)이 설치되는, 높은 천장면(45)의 하방에는 공간(482)이 형성된다.
또한, 볼록 형상부(4)의 홈부(47)에 수용되는 분리 가스 노즐(41, 42)에는, 회전 테이블(2)을 향해 개구되는 복수의 가스 토출 구멍(42h)(도 4 참조)이, 분리 가스 노즐(41, 42)의 길이 방향을 따라, 예를 들어 10㎜의 간격으로 배열되어 있다.
천장면(44)은, 좁은 공간인 분리 공간(H)을 회전 테이블(2)에 대해 형성하고 있다. 분리 가스 노즐(42)의 토출 구멍(42h)으로부터 N2 가스가 공급되면, 이 N2 가스는, 분리 공간(H)을 통해 공간(481) 및 공간(482)을 향해 흐른다. 이때, 분리 공간(H)의 용적은 공간(481 및 482)의 용적보다도 작으므로, N2 가스에 의해 분리 공간(H)의 압력을 공간(481 및 482)의 압력에 비해 높게 할 수 있다. 즉, 공간(481 및 482)의 사이에 압력이 높은 분리 공간(H)이 형성된다. 또한, 분리 공간(H)으로부터 공간(481 및 482)으로 흘러나오는 N2 가스가, 제1 영역(P1)으로부터의 붕소 함유 가스와, 제2 영역(P2)으로부터의 실란계 가스에 대한 카운터 플로우로서 작용한다. 따라서, 제1 영역(P1)으로부터의 붕소 함유 가스와, 제2 영역(P2)으로부터의 실란계 가스가 분리 공간(H)에 의해 분리된다. 따라서, 진공 용기(1) 내에 있어서 Si 함유 가스와 붕소 함유 가스가 혼합되고, 반응하는 것이 억제된다.
도 4에 있어서는, 지면의 사정상, 분리 가스 노즐(42)만 도시하고, 이들에 대해서만 설명하였지만, 분리 가스 노즐(41)도 마찬가지의 구성을 갖고 있으므로, 그 설명을 생략한다.
또한, 회전 테이블(2)의 상면에 대한 천장면(44)의 높이 h1은, 성막 시의 진공 용기(1) 내의 압력, 회전 테이블(2)의 회전 속도, 공급하는 분리 가스(N2 가스)의 공급량 등을 고려하고, 분리 공간(H)의 압력을 공간(481 및 482)의 압력에 비해 높게 하는 데 적합한 높이로 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 천장판(11)의 하면에는, 회전 테이블(2)을 고정하는 코어부(21)의 외주를 둘러싸는 돌출부(5)(도 1 및 도 2)가 형성되어 있다. 이 돌출부(5)는, 본 실시 형태에 있어서는, 볼록 형상부(4)에 있어서의 회전 중심측의 부위와 연속하고 있고, 그 하면이 천장면(44)과 동일한 높이로 형성되어 있다.
도 5는 천장면(44)이 설치되어 있는 영역을 도시하는 단면도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 부채형의 볼록 형상부(4)의 주연부[진공 용기(1)의 외측 테두리측의 부위]에는, 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향하도록 L자형으로 굴곡되는 굴곡부(46)가 형성되어 있다. 이 굴곡부(46)는, 볼록 형상부(4)와 마찬가지로, 분리 영역(D)의 양측으로부터 반응 가스가 침입하는 것을 억제하여, 양 반응 가스의 혼합을 억제한다. 부채형의 볼록 형상부(4)는 천장판(11)에 설치되고, 천장판(11)이 용기 본체(12)로부터 제거할 수 있게 되어 있으므로, 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12) 사이에는 약간 간극이 있다. 굴곡부(46)의 내주면과 회전 테이블(2)의 외측 단부면의 간극, 및 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12)의 간극은, 예를 들어 회전 테이블(2)의 상면에 대한 천장면(44)의 높이와 마찬가지의 치수로 설정되어 있다.
용기 본체(12)의 내주벽은, 분리 영역(D)에 있어서는 도 5에 도시하는 바와 같이 굴곡부(46)의 외주면과 접근하여 수직면으로 형성되어 있지만, 분리 영역(D) 이외의 부위에 있어서는, 도 1에 도시하는 바와 같이 예를 들어 회전 테이블(2)의 외측 단부면과 대향하는 부위로부터 저부(14)에 걸쳐 외측으로 우묵하게 들어가 있다. 이하, 설명의 편의상, 대략 직사각형의 단면 형상을 갖는 우묵하게 들어간 부분을 배기 영역(E)이라고 기재한다(도 1 참조). 배기 영역(E)의 저부에는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)가 형성되어 있다. 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 각각 배기관(63)을 통해 진공 배기 수단인 예를 들어 진공 펌프(64)에 접속되어 있다. 또한 도 1에 도시하는 바와 같이, 배기구(61)와 진공 펌프(64) 사이의 배기관(63)에 압력 조정기(65)가 설치되어 있다.
회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 저부(14) 사이의 공간에는, 도 1 및 도 5에 도시하는 바와 같이 가열 수단인 히터 유닛(7)이 설치되고, 회전 테이블(2)을 통해 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)가, 프로세스 레시피로 결정된 온도(예를 들어 250℃)로 가열된다. 회전 테이블(2)의 주연 부근의 하방측에는, 회전 테이블(2)의 상방 공간으로부터 배기 영역(E)에 이르기까지의 분위기와 히터 유닛(7)이 배치되어 있는 분위기를 구획하여 회전 테이블(2)의 하방 영역에의 가스의 침입을 억제하기 위해, 링 형상의 커버 부재(71)가 설치되어 있다(도 5 참조). 이 커버 부재(71)는, 회전 테이블(2)의 외측 테두리부 및 외측 테두리부보다도 외주측을 하방측으로부터 면하도록 설치된 내측 부재(71a)와, 이 내측 부재(71a)와 진공 용기(1)의 내벽면 사이에 설치된 외측 부재(71b)를 구비하고 있다. 외측 부재(71b)는, 분리 영역(D)에 있어서 볼록 형상부(4)의 외측 테두리부에 형성된 굴곡부(46)의 하방에서, 굴곡부(46)와 근접하여 설치되고, 내측 부재(71a)는, 회전 테이블(2)의 외측 테두리부 하방(및 외측 테두리부보다도 약간 외측의 부분의 하방)에 있어서, 히터 유닛(7)을 전체 둘레에 걸쳐 둘러싸고 있다.
히터 유닛(7)이 배치되어 있는 공간보다도 회전 중심 부근의 부위에 있어서의 저부(14)는, 회전 테이블(2)의 하면의 중심부 부근에 있어서의 코어부(21)에 접근하도록 상방측으로 돌출되어 돌출부(12a)를 이루고 있다. 이 돌출부(12a)와 코어부(21) 사이는 좁은 공간으로 되어 있고, 또한 저부(14)를 관통하는 회전축(22)의 관통 구멍의 내주면과 회전축(22)의 간극이 좁게 되어 있고, 이들 좁은 공간은 케이스체(20)에 연통되어 있다. 그리고 케이스체(20)에는 퍼지 가스인 N2 가스를 좁은 공간 내에 공급하여 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 설치되어 있다. 또한 진공 용기(1)의 저부(14)에는, 히터 유닛(7)의 하방에 있어서 둘레 방향으로 소정의 각도 간격으로, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 복수의 퍼지 가스 공급관(73)이 설치되어 있다[도 5에는 하나의 퍼지 가스 공급관(73)을 도시함]. 또한, 히터 유닛(7)과 회전 테이블(2) 사이에는, 히터 유닛(7)이 설치된 영역에의 가스의 침입을 억제하기 위해, 외측 부재(71b)의 내주벽[내측 부재(71a)의 상면]으로부터 돌출부(12a)의 상단부와의 사이를 둘레 방향에 걸쳐 덮는 덮개 부재(7a)가 설치되어 있다. 덮개 부재(7a)는 예를 들어 석영으로 제작할 수 있다.
또한, 진공 용기(1)의 천장판(11)의 중심부에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있고, 천장판(11)과 코어부(21) 사이의 공간(52)에 분리 가스인 N2 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 이 공간(52)에 공급된 분리 가스는, 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 좁은 간극(50)을 통해 회전 테이블(2)의 웨이퍼 적재 영역측의 표면을 따라 주연을 향해 토출된다. 공간(50)은 분리 가스에 의해 공간(481) 및 공간(482)보다도 높은 압력으로 유지될 수 있다. 따라서, 공간(50)에 의해, 제1 처리 영역(P1)에 공급되는 붕소 함유 가스와 제2 처리 영역(P2)에 공급되는 실란계 가스가, 중심 영역(C)을 통과하여 혼합되는 것이 억제된다. 즉, 공간(50)[또는 중심 영역(C)]은 분리 공간(H)[또는 분리 영역(D)]과 마찬가지로 기능할 수 있다.
또한, 진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 도시하지 않은 외부의 반송 아암과 회전 테이블(2) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있다. 이 반송구(15)는 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐된다. 또한 회전 테이블(2)에 있어서의 웨이퍼 적재 영역인 오목부(24)에서는, 반송구(15)에 대향하는 위치에서 반송 아암과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해진다. 따라서, 회전 테이블(2)의 하방측에 있어서 전달 위치에 대응하는 위치에, 오목부(24)를 관통하여 웨이퍼(W)를 이면으로부터 들어올리기 위한 전달용의 승강 핀 및 그 승강 기구(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있다.
다음으로, 도 6으로부터 도 8까지를 참조하면서, 플라즈마 발생기(80)에 대해 설명한다. 도 6은 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따른 플라즈마 발생기(80)의 개략 단면도이며, 도 7은 회전 테이블(2)의 반경 방향과 직교하는 방향을 따른 플라즈마 발생기(80)의 개략 단면도이며, 도 8은 플라즈마 발생기(80)의 개략을 도시하는 상면도이다. 도시의 편의상, 이들 도면에 있어서 일부의 부재를 간략화하고 있다.
도 6을 참조하면, 플라즈마 발생기(80)는, 고주파 투과성의 재료로 제작되고, 상면으로부터 우묵하게 들어간 오목부를 갖고, 천장판(11)에 형성된 개구부(11a)에 끼워 넣어지는 프레임 부재(81)와, 프레임 부재(81)의 오목부 내에 수용되고, 상부가 개구된 대략 상자 형상의 형상을 갖는 패러데이 차폐판(82)과, 패러데이 차폐판(82)의 저면 상에 배치되는 절연판(83)과, 절연판(83)의 상방에 지지되고, 대략 팔각형의 상면 형상을 갖는 코일 형상의 안테나(85)를 구비한다.
천장판(11)의 개구부(11a)는 복수의 단차부를 갖고 있으며, 그 중 1개의 단차부에는 전체 둘레에 걸쳐 홈부가 형성되고, 이 홈부에 예를 들어 O-링 등의 시일 부재(81a)가 끼워 넣어져 있다. 한편, 프레임 부재(81)는, 개구부(11a)의 단차부에 대응하는 복수의 단차부를 갖고 있으며, 프레임 부재(81)를 개구부(11a)에 끼워 넣으면, 복수의 단차부 중 1개의 단차부의 이면이, 개구부(11a)의 홈부에 끼워 넣어진 시일 부재(81a)와 접하고, 이에 의해, 천장판(11)과 프레임 부재(81) 사이의 기밀성이 유지된다. 또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 천장판(11)의 개구부(11a)에 끼워 넣어지는 프레임 부재(81)의 외주를 따른 압박 부재(81c)가 설치되고, 이에 의해, 프레임 부재(81)가 천장판(11)에 대해 하방으로 압박된다. 이로 인해, 천장판(11)과 프레임 부재(81) 사이의 기밀성이 보다 확실하게 유지된다.
프레임 부재(81)의 하면은, 진공 용기(1) 내의 회전 테이블(2)에 대향하고 있고, 그 하면의 외주에는 전체 둘레에 걸쳐 하방으로[회전 테이블(2)을 향해] 돌출되는 돌기부(81b)가 형성되어 있다. 돌기부(81b)의 하면은 회전 테이블(2)의 표면에 근접하고 있고, 돌기부(81b)와, 회전 테이블(2)의 표면과, 프레임 부재(81)의 하면에 의해 회전 테이블(2)의 상방에 공간[이하, 내부 공간(S)]이 구획 형성되어 있다. 또한, 돌기부(81b)의 하면과 회전 테이블(2)의 표면의 간격은, 분리 공간(H)(도 4)에 있어서의 천장면(11)의 회전 테이블(2)의 상면에 대한 높이 h1과 거의 동일해도 된다.
내부 공간(S)에는, 돌기부(81b)를 관통한 처리 가스 노즐(33)이 연장되어 있다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 처리 가스 노즐(33)에는, 아르곤(Ar) 가스가 충전되는 아르곤 가스 공급원(93a)과, 질소(N2) 가스가 충전되는 질소 가스 공급원(93b)과, 수소(H2) 가스가 충전되는 수소 가스 공급원(93c)이 접속되어 있다. 아르곤 가스 공급원(93a), 질소 가스 공급원(93b) 및 수소 가스 공급원(93c)으로부터, 대응하는 유량 제어기(94a, 94b 및 94c)에 의해 유량 제어된 Ar 가스, N2 가스 및 H2 가스가, 소정의 유량비(혼합비)로 내부 공간(S)에 공급된다. 또한, 질소 가스가 충전되는 질소 가스 공급원(93b)은, 질소 가스 대신 암모니아 가스가 충전되는 암모니아 가스 공급원(93b)이어도 된다. 즉, 질소 가스 공급원(93b)은, 질화 가스가 충전되는 질화 가스 공급원(93b)으로서 기능할 수 있으면 된다.
처리 가스 노즐(33)에는, 그 길이 방향을 따라 소정의 간격(예를 들어 10㎜)으로 복수의 토출 구멍(35)이 형성되어 있고, 토출 구멍(35)으로부터 상술한 Ar 가스 등이 토출된다. 토출 구멍(35)은, 도 7에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2)에 대해 수직한 방향으로부터 회전 테이블(2)의 회전 방향의 상류측을 향해 기울어 있다. 이로 인해, 처리 가스 노즐(33)로부터 공급되는 가스는, 회전 테이블(2)의 회전 방향과 반대의 방향으로, 구체적으로는, 돌기부(81b)의 하면과 회전 테이블(2)의 표면 사이의 간극을 향해 토출된다. 이에 의해, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라 플라즈마 발생기(80)보다도 상류측에 위치하는 천장면(45)의 하방의 공간으로부터 반응 가스나 분리 가스가, 내부 공간(S) 내에 유입되는 것이 억제된다. 또한, 상술한 바와 같이, 프레임 부재(81)의 하면의 외주를 따라 형성되는 돌기부(81b)가 회전 테이블(2)의 표면에 근접하고 있으므로, 처리 가스 노즐(33)로부터의 가스에 의해 내부 공간(S) 내의 압력을 용이하게 높게 유지할 수 있다. 이것에 의해서도, 반응 가스나 분리 가스가 내부 공간(S) 내에 유입되는 것이 억제된다.
패러데이 차폐판(82)은, 금속 등의 도전성 재료로 제작되고, 도시는 생략하지만 접지되어 있다. 도 8에 도시되는 바와 같이, 패러데이 차폐판(82)의 저부에는, 복수의 슬릿(82s)이 형성되어 있다. 각 슬릿(82s)은, 대략 팔각형의 평면 형상을 갖는 안테나(85)의 대응하는 변과 거의 직교하도록 연장되어 있다.
또한, 패러데이 차폐판(82)은, 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 상단부의 2개소에 있어서 외측으로 절곡되는 지지부(82a)를 갖고 있다. 지지부(82a)가 프레임 부재(81)의 상면에 지지됨으로써, 프레임 부재(81) 내의 소정의 위치에 패러데이 차폐판(82)이 지지된다.
절연판(83)은, 예를 들어 석영 유리에 의해 제작되고, 패러데이 차폐판(82)의 저면보다도 약간 작은 크기를 갖고, 패러데이 차폐판(82)의 저면에 적재된다. 절연판(83)은, 패러데이 차폐판(82)과 안테나(85)를 절연하는 한편, 안테나(85)로부터 방사되는 고주파를 하방으로 투과시킨다.
안테나(85)는, 평면 형상이 대략 팔각형이 되도록 구리제의 중공관(파이프)을 예를 들어 3중으로 권회함으로써 형성된다. 파이프 내에 냉각수를 순환시킬 수 있고, 이에 의해, 안테나(85)에 공급되는 고주파에 의해 안테나(85)가 고온으로 가열되는 것이 방지된다. 또한, 안테나(83)의 양단부에는 기립 설치부(85a)가 설치되어 있고, 기립 설치부(85a)에 지지부(85b)가 설치되어 있다. 지지부(85b)에 의해, 안테나(85)가 패러데이 차폐판(82) 내의 소정의 위치에 유지된다. 또한, 지지부(85b)에는, 매칭 박스(86)를 통해 고주파 전원(87)이 접속되어 있다. 고주파 전원(87)은, 예를 들어 13.56㎒의 주파수를 갖는 고주파를 발생시킬 수 있다.
이러한 구성을 갖는 플라즈마 발생기(80)에 따르면, 매칭 박스(86)를 통해 고주파 전원(87)으로부터 안테나(85)에 고주파 전력을 공급하면, 안테나(85)에 의해 전자계가 발생한다. 이 전자계 중 전계 성분은, 패러데이 차폐판(82)에 의해 차폐되므로, 하방으로 전파할 수는 없다. 한편, 자계 성분은 패러데이 차폐판(82)의 복수의 슬릿(82s)을 통해 내부 공간(S) 내에 전파한다. 이 자계 성분에 의해, 처리 가스 노즐(33)로부터 소정의 유량비(혼합비)로 내부 공간(S)에 공급되는 Ar 가스, N2 가스 및 H2 가스 등의 가스로부터 플라즈마가 발생한다. 이와 같이 하여 발생하는 플라즈마에 따르면, 웨이퍼(W) 상에 퇴적되는 박막에의 조사 손상이나, 진공 용기(1) 내의 각 부재의 손상 등을 저감할 수 있다.
또한, 성막 장치에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(100)가 설치되어 있고, 이 제어부(100)의 메모리 내에는, 제어부(100)의 제어하에, 후술하는 본 실시 형태에 관한 성막 방법을 성막 장치에 실시시키는 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은 본 실시 형태에 관한 성막 방법을 실행하도록 스텝군이 짜여져 있고, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 매체(102)에 기억되어 있고, 소정의 판독 장치에 의해 기억부(101)에 읽어들여지고, 제어부(100) 내에 인스톨된다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 방법에서는, 도 1 내지 도 8을 사용하여 설명한 회전 테이블식의 성막 장치를 사용하여 성막 방법을 실시하는 형태에 대해 설명한다.
〔제1 실시 형태〕
도 9a 및 9b는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법의 처리 플로우를 설명하기 위한 도면이다. 도 9a는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법을 실시하기 위한 성막 장치의 공급 가스의 평면 배치의 일례를 나타낸 도면이며, 도 9b는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법의 일례의 타이밍 차트를 나타낸 도면이다. 또한, 도 9b에 있어서는, 종래의 시드층을 형성하지 않는 성막 방법도 비교 형태로서 나타내고 있고, 상단의 타이밍 차트가 종래의 성막 방법이다. 도 9b의 하단에 나타내어진 타이밍 차트가 제1 실시 형태에 관한 성막 방법의 처리 플로우이다.
제1 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 있어서는, 웨이퍼(W) 상에 붕소 함유 실리콘막(SiB막)을 성막하는 방법에 대해 설명한다. 여기서 말하는 붕소 함유 실리콘막(SiB막)은, 촉매로서 사용되는 붕소(B)가 약간 혼입되어 있는 실리콘막이며, 기본적으로는 실리콘을 주성분으로 하는 단막을 의미하고 있다.
우선, 제1 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법의 준비 동작이라고도 할 수 있는 기판 반입 공정부터 설명한다. 또한, 이후의 설명에 있어서, 지금까지 참조한 도면을 적절히 참조하고, 지금까지 설명한 구성 요소와 마찬가지의 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 설명을 적절히 생략한다.
우선, 도시하지 않은 게이트 밸브를 개방하고, 외부로부터 도시하지 않은 반송 아암에 의해 반송구(15)(도 2, 3)를 통해 웨이퍼(W)를 회전 테이블(2)의 오목부(24) 내에 전달한다. 이 전달은, 오목부(24)가 반송구(15)에 면하는 위치에 정지하였을 때에 오목부(24)의 저면의 관통 구멍(25)을 통해 진공 용기(1)의 저부측으로부터 도시하지 않은 승강 핀이 승강함으로써 행해진다. 이러한 웨이퍼(W)의 전달을, 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시켜 행하고, 회전 테이블(2)의 5개의 오목부(24) 내에 각각 웨이퍼(W)를 적재한다.
계속해서 게이트 밸브를 폐쇄하고, 진공 펌프(640)에 의해 진공 용기(1)가 소정의 진공도에 도달할 때까지 배기한다. 진공 용기(1) 내가 소정의 진공도에 도달하면, 도 9a의 스텝 S1에 나타내는 바와 같이, 분리 영역(D) 내의 분리 가스 노즐(41, 42, 43)로부터 분리 가스인 N2 가스를 소정의 유량으로 토출하고, 분리 가스 공급관(51) 및 퍼지 가스 공급관(72, 73)으로부터도 N2 가스를 소정의 유량으로 토출한다. 이에 수반하여, 압력 조정기(65)에 의해 진공 용기(1) 내를 미리 설정한 처리 압력으로 조정한다. 이어서, 회전 테이블(2)을 시계 방향으로 예를 들어 최대로 240rpm의 회전 속도로 회전시키면서 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼(W)를 250∼450℃의 범위 중 어느 하나의 온도, 예를 들어 250℃로 가열한다. 또한, 진공 용기(1) 내의 압력은, 예를 들어 0.5∼9.5Torr로 설정할 수 있다.
다음으로, 도 9b의 스텝 S2에 나타내어지는 바와 같이, 시드층 형성 공정이 행해진다. 구체적으로는, 회전 테이블(2)이 회전한 상태에서, 처리 가스 노즐(32)로부터, 아미노실란 가스가 제2 처리 영역(P2) 내에서 공급된다. 웨이퍼(W)가 진공 용기(1) 내에 반입되었을 때, 일반적으로는, 웨이퍼(W)의 표면에는 자연 산화막이 형성되어 있다. 자연 산화막은, 웨이퍼(W)를 대기 중에 적재하여 보존하고 있을 때에, 전혀 프로세스를 행하지 않고 자연스럽게 웨이퍼(W)의 표면에 생성되는 산화막이다. 웨이퍼(W)가 실리콘 웨이퍼인 경우에는, SiO2막이 자연 산화막으로서 형성된다. 이러한 자연 산화막이 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있으면, 성막용의 실란계 가스를 공급해도, 웨이퍼(W)의 표면에 직접적으로 실란계 가스가 흡착되는 것은 곤란하다. 예를 들어, 3시간 정도 실란계 가스를 공급해도, 웨이퍼(W)의 표면에는 실란계 가스가 흡착되지 않는 경우가 대부분이며, 6∼8시 정도 소비하여 겨우 흡착된다고 하는 정도이다. 이러한 흡착도로는, 실제의 제조 프로세스에 있어서, 웨이퍼(W)의 표면에 Si막을 성막하는 것은, 생산성이 매우 나빠 곤란하다.
따라서, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 있어서는, 웨이퍼(W)의 표면에 자연 산화막이 형성되어 있어도 흡착될 수 있는 아미노실란 가스를 최초에 공급하고, 웨이퍼(W)의 표면에 시드층을 형성한다. 아미노실란 가스로 이루어지는 시드층을 웨이퍼(W)의 표면에 형성함으로써, 성막용의 원료 가스인 실란계 가스를 공급하였을 때에, 시드층 상에 실란계 가스가 흡착될 수 있고, 그 후의 성막 프로세스를 효율적으로, 높은 생산성으로 행하는 것이 가능해진다.
또한, 시드층 형성용에 처리 가스 노즐(32)로부터 공급하는 아미노실란 가스는, 아미노실란 가스인 한 종류는 관계없고, 용도에 따라 다양한 아미노실란 가스를 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 아미노실란 가스로서, 디이소프로필아미노실란(DIPAS, [SiH3N(iPr)2])을 사용한 예를 들어 설명한다.
도 9a에 나타내는 바와 같이, 회전 테이블(2)이 회전한 상태에서, 제2 처리 가스 노즐(32)로부터 디이소프로필아미노실란 가스가 공급되고, 다른 노즐(31, 33, 41∼43)로부터는, 가스의 공급이 정지하여 아무것도 공급되지 않거나, 또는 N2 가스가 공급된다. 또한, 디이소프로필아미노실란 가스의 유량은, 예를 들어 50∼500sccm의 범위 내로 설정해도 된다.
시드층 형성 공정은, 시드층이 웨이퍼(W)의 표면에 커버리지 좋게 형성될 때까지 행하면 되고, 그 시간은 용도에 따라 적절한 시간으로 해도 되지만, 1∼10분의 범위, 바람직하게는 3∼7분의 범위로 해도 되고, 더욱 바람직하게는 4∼6분의 범위로 해도 되고, 적합하게는 5분 전후로 설정해도 된다.
시드층 형성 공정이 종료되면, 처리 가스 노즐(32)로부터의 아미노실란 가스의 공급이 정지된다. 도 9b의 스텝 S3에 나타내는 바와 같이, 시드층 형성 공정이 종료되면, 퍼지 공정이 행해진다. 퍼지 공정은, 처리 가스 노즐(31∼33)로부터 처리 가스의 공급은 행해지지 않고, 분리 가스 노즐(41∼43)만으로부터 N2 가스가 공급된다. 또한, 처리 가스 노즐(31∼33)로부터도, N2 가스의 공급이 가능한 경우에는, N2 가스의 공급을 행해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 퍼지 공정에서 N2 가스가 공급되어 있지만, N2 가스 대신에 Ar, He와 같은 희가스를 공급해도 된다.
도 9b의 상단에 나타내는 바와 같이, 종래의 성막 방법에서는, 스텝 S2의 시드층 형성 공정과, 스텝 S3의 퍼지 공정은 행해지고 있지 않다. 종래의 성막 방법에서는, 스텝 S1에서 진공 용기(1) 내 전체에 분리 가스를 공급한 후, 스텝 S1의 시드층 형성 공정 및 스텝 S2의 퍼지 공정을 행하는 일 없이 성막 공정에 들어간다. 이 경우에는, 상술한 바와 같이, 실란계 가스의 웨이퍼(W)의 표면 상의 흡착이 곤란해지고, 생산성이 저하될 우려가 있다. 한편, 본 실시 형태에 관한 성막 방법에 따르면, 시드층을 웨이퍼(W)의 표면에 형성함으로써, 성막용의 실란계 가스가 흡착되기 쉬운 상태를 만들 수 있다.
또한, 스텝 S2에 있어서의 퍼지 공정은, 시드층 형성 공정에서 공급한 아미노실란 가스를 진공 용기(1) 내로부터 배출하고, 다음에 행하는 성막 공정의 준비를 행하기 위해 행해진다.
스텝 S4∼S9까지는, ALD법에 의한 성막 루프이며, 스텝 S6∼S9의 사이클을 반복함으로써, 웨이퍼(W)의 표면 상에 실리콘 함유막이 퇴적된다. 스텝 S6∼S9는, 차례 차례로 1단계씩 행하는 공정이 아니라, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 순차적으로 행해지는 연속적인 공정이며, 전체의 사이클을 성막 공정 또는 퇴적 공정이라 해도 된다.
퇴적 공정을 행할 때에는, 분리 가스 노즐(41∼43)로부터는 계속해서 분리 가스(N2)가 연속적으로 공급되고, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터는 붕소 함유 가스, 제2 처리 가스 노즐(32)로부터는 실란계 가스가 공급된다. 회전 테이블(2)은, 스텝 S1로부터 연속적으로 회전시켜도 되고, 스텝 S3의 퍼지 공정에서 회전 테이블(2)을 정지시키고 있었던 경우에는, 회전 테이블(2)을 회전시킨다.
도 9a에 나타내어지는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 시계 방향의 회전에 의해, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)는, 분리 가스 노즐(41)이 설치된 분리 영역(D), 제1 처리 가스 노즐(31)이 설치된 제1 처리 영역(P1), 분리 가스 노즐(42)이 설치된 분리 영역(D), 제2 처리 가스 노즐(32)이 설치된 제2 처리 영역(P2), 분리 가스 노즐(43)이 설치된 분리 영역(D)을 순차적으로 통과한다. 퇴적 공정이 개시되었을 때, 각 웨이퍼(W)의 위치는 다르므로, 반드시 분리 가스 노즐(41)이 있는 분리 영역(D)으로부터 퇴적 공정이 개시되는 것은 아니지만, 회전 테이블(2) 상의 임의의 위치로부터 퇴적 공정이 개시된 후에는, 반송구(15)(도 9a에서는 상부)를 기점으로 하면, 상술한 각 영역을 순서대로 통과하는 사이클이 연속적으로 행해지게 된다. 이하, 웨이퍼(W)가 각 영역을 통과하였을 때에 행해지는 각 공정을 상세하게 설명한다.
우선, 도 9b의 스텝 S4에서는, 촉매 공급 공정이 행해진다. 촉매 공급 공정에서는, 제1 처리 영역(P1)의 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 촉매 가스로서, 붕소 함유 가스가 공급된다. 붕소 함유 가스는, 실란계 가스의 H2를 분리하는 분해 촉진 작용과 함께, Si끼리의 결합을 촉진하는 촉매 작용을 갖는다. 웨이퍼(W)는, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 제1 처리 영역(P1)을 통과하였을 때, 붕소 함유 가스가 공급되고, 웨이퍼(W)의 표면에 흡착된다. 사용 가능한 붕소 함유 가스의 예로서는, BH3, B2H6, B(CH3)3, B(C2H5)3 및 BCl3 등을 포함하는 가스를 들 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 디보란(B2H6)과 H2 가스의 혼합 가스를 붕소 함유 가스로서 사용한 예를 들어 설명한다. 또한, 붕소 함유 가스는, 디보란(B2H6)과 H2 가스의 혼합 가스의 경우, 예를 들어 디보란의 비율은 0.1％ 정도여도 된다. 또한, 붕소 함유 가스로서 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 B2H6를 공급하는 경우에는, 예를 들어 0.1％의 B2H6를, 50∼500sccm의 유량으로 공급해도 된다. 또한, 제2 처리 가스 노즐(32)로부터 공급되는 Si2H6 등의 실란계 가스의 유량은, 예를 들어 50∼500sccm의 범위 내로 설정해도 된다.
스텝 S5에서는, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)가, 분리 가스 노즐(42)이 설치된 분리 영역(D)의 하방으로 이동하고, 분리 영역(D)에서 가스 분리 공정이 행해진다. 분리 영역(D)에서는, 분리 가스 노즐(42)로부터 분리 가스가 공급되고, 웨이퍼(W)가 퍼지된다. 또한, 가스 분리 공정은, 퍼지 공정이라 해도 된다.
스텝 S6에서는, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)가, 제2 처리 가스 노즐(32)이 설치된 제2 처리 영역(P2)의 하방으로 이동하고, 제2 처리 가스 노즐(32)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 원료 가스로서 실란계 가스가 공급된다. 즉, 웨이퍼(W)에 원료 가스가 공급되는 원료 가스 공급 공정이 행해진다. 실란계 가스로서는, 예를 들어 SiH4, Si2H6 또는 Si3H8 등의 고차의 실란계 가스를 사용해도 된다. 본 실시 형태에 있어서는, Si2H6를 실란계 가스로서 사용한 예를 들어 설명한다.
웨이퍼(W) 상에 공급된 Si2H6는, H2 가스가 빠지고, SiH2기로서 흡착된 붕소와 결합함과 함께, Si끼리의 결합이 발생하고, Si막이 퇴적된다.
도 10a 내지 10c는 염소를 함유하지 않는 실란계 가스에 대한 붕소의 촉매 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 10a는 B(SiH2)3가 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 상태에서, 실란(SiH4)이 공급된 상태를 나타낸 도면이다.
도 10b는 공급된 실란(SiH4)이 붕소(B)와 반응하여 결합됨과 함께, 실란으로부터 H2가 빠져 B(SiH2)4가 생성된 상태를 나타낸 도면이다.
도 10c는 새로운 Si-Si 결합이 발생한 상태를 나타낸 도면이다. 이러한 반응이 발생함으로써, Si끼리가 결합하고, Si막이 퇴적되어 간다. 이러한 반응이, 도 9b의 스텝 S6에서 발생한다. 이러한 반응은, 도 10a 내지 10c에 나타내는 바와 같이, 1.2eV 정도의 저활성화 에너지 상태에서 행해지므로, 진공 용기(1) 내의 저온화가 가능해지고, 저온 프로세스의 실현이 가능해진다. 일반적으로, 400℃ 이상의 온도에서 Si 함유막의 성막이 행해지지만, 본 실시 형태에 관한 성막 방법에 따르면, 250∼300℃ 정도의 저온에서 성막을 행하는 것이 가능하다.
도 9b로 되돌아가, 스텝 S7에서는, 웨이퍼(W)가, 분리 가스 노즐(43)이 설치된 분리 영역(D)의 하방으로 이동하고, 가스 분리 공정이 행해진다. 이 공정은, 스텝 S5의 가스 분리 공정과 마찬가지의 공정이므로, 그 설명을 생략한다.
스텝 S8에서는, 웨이퍼(W)가, 처리 가스 노즐(33)이 설치된 제3 처리 영역(P3)의 하방으로 이동하고, 가스 분리 공정이 계속해서 행해진다. 제1 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에서는, 플라즈마의 인가는 행해지지 않는다. 따라서, 처리 가스 노즐(33)은, 처리 가스를 공급하는 노즐로서가 아니라, N2 가스를 공급하는 분리 가스로서 기능한다. 또한, 불필요하면, 처리 가스 노즐(33)을 설치하지 않아도 된다. 제3 처리 영역(P3)은, 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측이 분리 가스 노즐(43)을 포함하는 분리 영역(D), 회전 방향 하류측이 분리 가스 노즐(41)을 포함하는 분리 영역(D)과 인접하고 있으므로, 양쪽의 분리 영역(D)으로부터 분리 가스가 공급되고, 처리 가스 노즐(33)로부터 분리 가스를 공급하지 않아도, 분리 가스로 채워진다. 따라서, 반드시 처리 가스 노즐(33)을 설치하여 분리 가스를 공급하지 않아도 된다.
스텝 S9에서는, 웨이퍼(W)가, 분리 가스 노즐(41)이 설치된 분리 영역(D)의 하방으로 이동하고, 분리 가스 노즐(41)로부터 분리 가스가 공급되어 가스 분리 공정이 행해진다. 이 공정은, 스텝 S5, S7의 가스 분리 공정과 마찬가지의 공정이므로, 그 설명을 생략한다.
이와 같이, 회전 테이블(2)이 1 회전할 때마다, 퇴적 공정이 1 사이클 행해진다. 웨이퍼(W) 상에 퇴적되는 실리콘 함유막이 소정의 막 두께가 될 때까지 스텝 S4∼S9의 사이클로 이루어지는 퇴적 공정을 반복하고, 소정의 막 두께에 도달하면 제1 및 제2 처리 가스 노즐(31, 32)로부터의 제1 및 제2 처리 가스의 공급을 정지한다. 계속해서, 분리 가스 노즐(41∼43), 제3 처리 가스 노즐(33), 분리 가스 공급관(51) 및 퍼지 가스 공급관(72)으로부터의 N2 가스의 공급도 정지하고, 회전 테이블(2)의 회전을 정지한다. 이후, 진공 용기(1) 내에 웨이퍼(W)를 반입하였을 때의 수순과 반대의 수순에 의해, 진공 용기(1) 내로부터 웨이퍼(W)가 반출된다.
이와 같이, 제1 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 따르면, 플라즈마를 사용하는 일 없이, 높은 생산성의 저온 프로세스로 실리콘 함유막을 성막할 수 있다.
〔실시예〕
다음으로, 제1 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법을 실시한 실시예에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법의 실시 결과를 나타낸 도면이다. 실시예 1에 있어서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 디이소프로필아미노실란을 사용하여 시드층 형성 공정을 5분간 실시하고, 그 후, 디보란(B2B6)을 붕소 함유 가스, 디실란(Si2H6)을 원료 가스로 하여 퇴적 공정을 실시하였다. 또한, 회전 테이블(2)의 회전 속도는 2rpm으로 설정하였다.
또한, 제1 실시예에서는, 진공 용기(1) 내의 압력은 1Torr, 디이소프로필아미노실란의 유량은 300sccm, 디보란의 유량은 250sccm, 디실란의 유량은 200sccm으로 하였다.
도 11에 있어서, 횡축은 사이클 타임, 종축은 막 두께이다. 직선 F는, 비교예 1에 관한 성막 방법이며, 웨이퍼 온도를 350℃로 하고, 시드층을 형성하지 않고 성막을 행하였다. 즉, 도 9b의 상단에 나타낸 성막 방법이다. 이 경우, 40 사이클로부터 성막이 개시되었다. 즉, 40 사이클까지는, 퇴적 공정을 실시해도 막이 전혀 퇴적되지 않고, 성막이 이루어지지 않은 것을 의미한다. 이, 퇴적 공정(성막 공정)을 개시하고 나서, 실제의 성막이 개시될 때까지의 시간을 인큐베이션 타임이라 하지만, 비교예 1에 관한 성막 방법에서는, 40 사이클분의 인큐베이션 타임이 발생한 것으로 된다.
한편, 도 11에 있어서의 직선 G는, 직선 F와 동일하게 웨이퍼 온도를 350℃로 설정하고, 시드층 형성 공정을 행하고 나서 퇴적 공정을 실시한 실시예 1에 관한 성막 방법이다. 실시예 1에 관한 성막 방법에 따르면, 인큐베이션 타임은 3∼5 사이클 레벨에 머물고, 퇴적 공정을 실시하고 나서 단시간에 실제의 성막이 개시된다고 하는 결과가 얻어졌다.
직선 I는, 웨이퍼 온도를 300℃로 설정하고, 시드층 형성 공정을 행하는 실시예 2에 관한 성막 방법의 실시 결과이다. 웨이퍼 온도가 50℃ 낮은 설정이지만, 인큐베이션 타임은 13∼15 사이클 정도이며, 웨이퍼 온도가 낮은 설정에도 불구하고, 비교예 1에 관한 성막 방법보다는 인큐베이션 타임이 단축되어 있는 결과가 얻어졌다.
직선 J는, 웨이퍼 온도를 250℃로 설정하고, 더욱 저온의 프로세스로서 시드층 형성 공정을 행한 실시예 3에 관한 성막 방법의 실시 결과이다. 비교예 1보다도 100℃ 낮은 온도의 설정이지만, 인큐베이션 타임은, 비교예 1과 거의 마찬가지의 40 사이클이었다.
이와 같이, 실시예 1∼3에 관한 성막 방법에 따르면, 시드층 형성 공정을 행하고 나서 퇴적 공정을 행함으로써, 인큐베이션 타임을 저감시킬 수 있음과 함께, 저온화 프로세스가 가능해진다고 하는 것이 나타났다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 관한 성막 방법의 실시 결과를 나타낸 도면이다. 제2 실시예에 관한 성막 방법에 있어서는, 250∼300℃의 저온 프로세스를 포함하는 각 온도에서, 시드층 형성 공정의 유무에 의한 성막의 사이클 레이트와 면내 균일성의 비교를 행하였다.
그 밖의 프로세스 조건은 제1 실시예와 마찬가지이며, 진공 용기(1) 내의 압력은 1Torr, 디이소프로필아미노실란의 유량은 300sccm, 디보란의 유량은 250sccm, 디실란의 유량은 200sccm으로 하였다.
도 12에 있어서, 횡축은 웨이퍼 온도와 회전 테이블(2)의 회전 속도의 설정 조건, 종축은 성막(막 두께)의 사이클 레이트(Å/cycle) 및 면내 균일성(＋/－％)을 나타내고 있다. 또한, 도 12에 있어서, 삼각형의 흑색 및 백색 플롯은, 시드층 형성 공정을 갖는 웨이퍼 온도 250℃, 300℃, 350℃, 400℃에 있어서의 실시예 4∼7에 관한 성막 방법의 사이클 레이트(Å/cycle) 및 면내 균일성(＋/－％)을 각각 나타내고 있다. 회전 테이블의 회전 속도는 2rpm이다. 또한, 마름모형의 흑색 및 백색 플롯은, 시드층 형성 공정을 갖지 않는 웨이퍼 온도 250℃, 300℃, 350℃, 400℃에 있어서의 비교예 2∼5에 관한 성막 방법의 사이클 레이트(Å/cycle) 및 면내 균일성(＋/－％)을 각각 나타내고 있다. 회전 테이블(2)의 회전 속도는, 비교예 3에 관한 300℃ 및 비교예 4에 관한 350℃의 조건에 있어서는, 2rpm, 5rpm, 10rpm의 3 샘플을 취득하였지만, 웨이퍼 온도 250℃에 관한 비교예 2 및 웨이퍼 온도 400℃에 관한 비교예 5에서는, 회전 속도 2rpm의 1 샘플뿐이다.
웨이퍼 온도 250℃의 실시예 4에 관한 성막 방법과 비교예 2에 관한 성막 방법의 사이클 레이트를 비교하면, 실시예 4는 0.73(Å/cycle)인 것에 반해, 비교예 2는 0.00(Å/cycle)으로 되어 있다. 이것은, 3시간 이상의 성막 시간을 설정하여 실험을 행한 바, 실시예 4에 관한 성막 방법은 0.73(Å/cycle) 성막하였지만, 비교예 2에 관한 성막 방법에서는 3시간 이상 성막을 행해도 전혀 성막되지 않아, 0.00(Å/cycle)이라고 표시할 수 밖에 없었던 것을 의미하고 있다. 이와 같이, 시드층을 형성하고 나서 퇴적 공정을 행함으로써, 성막 개시 시의 성막에 있어서 인큐베이션 타임을 억제하고, 불필요한 대기 시간을 발생시키지 않고 신속히 실질적인 성막을 개시할 수 있다.
한편, 웨이퍼 온도 300℃에 있어서의 실시예 5와 비교예 3, 웨이퍼 온도 350℃에 있어서의 실시예 6과 비교예 4, 웨이퍼 온도 400℃에 있어서의 실시예 7과 비교예 5를 비교하면, 시드층의 유무에 관계없이, 사이클 레이트 및 면내 균일성은 거의 마찬가지의 값을 나타내고 있다. 시드층의 형성은, 성막 개시 시의 성막을 신속히 행하는 점에서는 유효하지만, 일단 성막이 개시되면, 사이클 레이트, 면내 균일성에까지는 특별한 효과를 갖고 있지 않은 것을 알 수 있다. 즉, 일단 성막이 시작되어 버리면, 하지의 막은 동일해져 버리므로, 그 후의 성막에 시드층의 유무는 영향을 미치지 않게 된다.
도 13a 및 13b는 본 발명의 제3 실시예에 관한 성막 방법의 실시 결과를 나타낸 도면이다. 제3 실시예에 관한 성막 방법에 있어서는, 웨이퍼(W)의 표면에 트렌치의 오목부 형상 패턴이 형성되어 있을 때의, 트렌치에 형성된 실리콘 함유막의 커버리지성을 측정하였다.
또한, 프로세스 조건은 제1 실시예와 마찬가지이며, 진공 용기(1) 내의 압력은 1Torr, 디이소프로필아미노실란의 유량은 300sccm, 디보란의 유량은 250sccm, 디실란의 유량은 200sccm으로 하였다.
도 13a는 측정 개소를 설명하기 위한 도면이다. 제3 실시예에서 사용한 웨이퍼(W)의 트렌치는, 애스펙트비가 10, 트렌치 폭이 0.23㎛, 깊이가 2.3㎛이다. 도 13a에 나타내는 바와 같이, 트렌치를, 표면을 포함하는 R, 표면에 가까운 TOP Side, 트렌치의 중간 부근의 MID1, 2, 3 및 Bottom Side의 6개소에서 막 두께의 측정을 행하였다. TOP의 막 두께를 100％로 하고, 이에 대해 몇％의 막 두께가 각 개소에서 성막되어 있는지를 측정하였다.
도 13b는 제3 실시예에 관한 성막 방법의 커버리지성의 측정 결과를 비교예와 함께 나타낸 도면이다. 도 13b에 있어서, 5분간 시드층 형성 공정을 행한 웨이퍼 온도 250℃의 경우의 실시예 8과, 5분간 시드층 형성 공정을 행한 웨이퍼 온도 350℃의 경우의 실시예 9가 나타내어져 있다. 또한, 시드층 형성 공정을 행하지 않는 웨이퍼 온도 350℃의 경우의 비교예 6과, 시드층 형성 공정을 행하지 않는 웨이퍼 온도 400℃의 경우의 비교예 7과, 시드층 형성 공정을 행하지 않는 웨이퍼 온도 450℃의 경우의 비교예 8이 아울러 나타내어져 있다. 회전 테이블(2)의 회전 속도는, 모두 2rpm으로 하였다.
웨이퍼 온도 350℃에서 비교하면, 실시예 9와 비교예 6에서는, 커버리지성에 큰 차는 보이지 않는다. 또한, 웨이퍼 온도 400℃, 450℃의 경우의 비교예 7, 비교예 8과의 비교에서도, 큰 차는 보이지 않는다. 이것은, 양자 모두, 평균적으로는 80％ 정도의 커버리지성이었다.
한편, 웨이퍼 온도 250℃의 경우의 실시예 8에서는, 커버리지성이 대폭으로 향상되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 대부분의 개소에 있어서, 100％에 가까운 막 두께로 되어 있고, 약 90％의 커버리지성으로 되었다. 이것은, 250℃ 정도의 저온의 조건하에서 시드층을 형성하고 나서 퇴적 공정을 행하면, 커버리지성이 높은 성막이 가능해지는 것을 나타내고 있다. 저온의 프로세스는, 가열 에너지를 여분으로 소비하는 것을 방지하고, 또한 가열 시간도 단축되므로, 비용적, 시간적으로 고온 프로세스보다도 유리해진다. 또한, 웨이퍼(W)를 진공 용기(1) 내에 도입하였을 때의 웨이퍼(W)의 휨의 저감도 도모할 수 있다. 또한, 진공 용기(1) 내외의 다양한 기구의 취급도 용이하게 할 수 있어, 다양한 이점이 있다. 본 실시예에 있어서, 본 실시 형태에 관한 실리콘 산화막의 성막 방법의 용도의 확대의 가능성을 시사하고 있다고도 할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법의 실시 결과인 막의 표면 조도의 측정 결과를 나타낸 도면이다. 도 14에 있어서, 횡축이 온도(℃), 종축이 표면 조도 Ra(㎚)를 나타내고 있다. 또한, 성막 조건은, 도 13a 및 13b에서 나타낸 조건과 마찬가지이며, 도 13a 및 13b에서 성막된 막의 표면 조도 Ra를 측정한 결과로 되어 있다.
도 14에 있어서, 시드층을 형성하고 나서 성막을 행한 실시예 8, 9의 결과를 나타내는 흑색의 마름모형과, 시드층을 형성하지 않고 성막을 행한 비교예 6∼9를 나타내는 백색의 마름모형이 나타내어져 있다. 또한, 웨이퍼 온도 300℃이며, 시드층을 형성하고 있지 않은 비교예 9의 측정 결과도 도 14에 있어서는 추가되어 있다.
도 14에 나타내어지는 바와 같이, 비교예 6∼9에서는 표면 조도 Ra가 0.7㎚ 정도인 것에 반해, 실시예 8에서는 0.58, 실시예 9에서는 0.51로, 실시예에서는 0.5-0.6㎚의 레벨로 감소하고 있다. 따라서, 시드층을 형성하여 성막을 행함으로써, 막의 표면 조도를 저감시키는 효과가 있는 것이 나타났다.
이와 같이, 제1∼제3 실시예의 결과로부터, 제1 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 따르면, 성막 개시 시의 인큐베이션 타임을 감소시킬 수 있음과 함께, 커버리지성이 높은 저온화 프로세스를 실시 가능하며, 또한 막의 표면 조도를 저감시킬 수 있는 것이 나타났다.
또한, 제1∼제3 실시예의 결과 이외에, 실시예보다도 높은 4Torr로 웨이퍼 온도 200℃에서의 성막이 가능한 것이 확인되고, 진공 용기(1) 내의 압력을 높게 함으로써, 보다 저온에서의 성막도 가능한 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에서는, 200∼350℃의 범위에서 실리콘 함유막의 성막이 가능하다.
〔제2 실시 형태〕
도 15a 및 15b는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 제2 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에서는, 실리콘의 단막이 아니라, 질화 실리콘막(SiN)을 성막하는 방법을 설명한다. 또한, 질화 실리콘막은, 붕소(B)도 미량이기는 하지만 함유되어 있으므로, 엄밀하게는 SiBN막의 성막 방법이 된다.
도 15a는 제2 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법을 실시하기 위한 성막 장치의 일례의 평면 구성을 나타낸 도면이다. 도 15a에 나타내는 바와 같이, 진공 용기(1) 내에, 제1 처리 가스 노즐(31)이 설치된 제1 처리 영역(P1), 제2 처리 가스 노즐(32)이 설치된 제2 처리 영역(P2)이 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라 이격하여 형성되고, 제1 처리 영역(P1)의 상류측에 분리 가스 노즐이 설치된 분리 영역(D), 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2) 사이에 분리 가스 노즐(42)이 설치된 분리 영역(D), 제2 처리 영역(P2)의 하류측에 분리 가스 노즐(43)이 설치된 분리 영역(D)이 형성되어 있는 점은, 도 9a에 나타내어진 제1 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법을 실시하기 위한 성막 장치와 마찬가지이지만, 분리 가스 노즐(43)이 설치된 분리 영역(D)의 하류측의 제3 처리 영역(P3) 내에 플라즈마 발생기(80)가 더 설치되어 있는 점에서 다르다. 제2 실시 형태에 관한 성막 방법에 있어서는, 각 분리 영역(D)을 통해 제1 처리 영역(P1) 및 제2 처리 영역(P2)에서 SiB막을 성막한 후, 제3 처리 영역(P3)에서 플라즈마 발생기(80)를 사용하여 질화 라디칼을 웨이퍼(W)에 공급하고, SiBN막을 성막한다.
도 15b는 제2 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법의 일례의 타이밍 차트를 나타낸 도면이다. 도 15b에 나타내는 타이밍 차트에 있어서, 스텝 S1∼S7 및 웨이퍼(W)의 반송 동작은, 도 9b에서 설명한 내용과 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 이하, 도 9b에서 설명한 제1 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법과 다른 내용만 설명한다.
우선, 복수의 웨이퍼(W)를 진공 용기(1) 내에 반입하여 회전 테이블(2) 상에 순서대로 적재하여 진공 용기(1) 내의 진공 배기, 히터 유닛(7)의 온도 조정 등을 행한 후, 도 15b의 스텝 S1 및 S2는, 도 9b에서 설명한 내용과 마찬가지의 처리를 행한다. 즉, 퍼지 공정을 행하여 시드층 형성 공정까지는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 수순으로 처리를 행한다. 또한, 진공 용기(1) 내의 압력은, 예를 들어 0.5∼9.5Torr로 설정할 수 있다. 또한, 디이소프로필아미노실란 가스의 유량은, 예를 들어 50∼500sccm의 범위 내로 설정해도 된다.
그 후, 스텝 S3에서 퍼지 공정을 행한 후, 스텝 S4의 개시 전에 처리 가스 노즐(31, 32)로부터 각각 붕소 함유 가스(B2H6와 H2의 혼합 가스) 및 실란계 가스(Si2H6)를 토출함과 함께, 처리 가스 노즐(33)로부터, 소정의 유량비로 혼합된 Ar 가스, N2 가스 및 H2 가스의 혼합 가스를 내부 공간(S)에 공급하고, 고주파 전원(87)으로부터 플라즈마 발생기(80)의 안테나(85)에 고주파를 예를 들어 700W의 전력으로 공급한다. 이에 의해, 내부 공간(S)에 플라즈마가 생성된다. 이 플라즈마 중에는, 질소 이온, 질소 라디칼 등의 활성 질소종과, 수소 이온이나 수소 라디칼의 활성 수소종이 존재한다. 또한, 플라즈마 생성용의 혼합 가스의 N2 가스 대신에 NH3 가스를 사용하여, NH3 플라즈마를 생성해도 된다.
여기서, 붕소 함유 가스로서 제1 처리 가스 노즐(31)로부터 B2H6를 공급하는 경우에는, 예를 들어 0.1％의 B2H6를, 50∼500sccm의 유량으로 공급해도 된다. 또한, 제2 처리 가스 노즐(32)로부터 공급되는 Si2H6 등의 실란계 가스의 유량은, 예를 들어 50∼500sccm의 범위 내로 설정해도 된다. 또한, 고주파 전원(87)으로부터 공급하는 고주파 전력은, 예를 들어 1500∼5000W의 범위 내에서 설정해도 된다. 또한, 플라즈마용의 혼합 가스 중, N2 가스의 유량은, 0.5∼10sLm의 범위 내로 설정해도 된다.
이어서, 스텝 S4∼S9에서 1 사이클로서 구성되는 ALD 루프의 퇴적 공정을 실시하지만, 회전 테이블(2)이 1 회전하는 동안에, 이하와 같이 하여 웨이퍼(W)에 질화 실리콘이 형성된다. 즉, 웨이퍼(W)가, 우선, 처리 가스 노즐(31)의 하방의 제1 처리 영역(P1)을 통과할 때, 웨이퍼(W)의 표면에는 촉매로서 기능하는 붕소 함유 가스가 흡착된다. 다음으로, 웨이퍼(W)가, 처리 가스 노즐(32)의 하방의 제2 처리 영역(P2)을 통과할 때, 처리 가스 노즐(32)로부터 공급되는 Si2H6 가스가 붕소(B)와 결합함과 함께, H2가 발생하여 해리된다. 그리고, Si끼리의 결합이 발생하고, B 함유의 Si의 단막의 1 원자층(또는 수 원자층)이 성막된다(스텝 S4∼S6).
그리고, 웨이퍼(W)가 분리 가스 노즐(43)을 갖는 분리 영역(D)을 거치고 나서(스텝 S7), 제3 처리 영역(P3)에 설치된 플라즈마 발생기(80)의 하방을 통과할 때, 웨이퍼(W) 상의 붕소 함유 실리콘층(SiB)은 활성 질소종 및 활성 수소종에 노출된다. 여기서, N 라디칼이 붕소 함유 실리콘층과 반응하고, 붕소 함유 질화 실리콘막(SiBN)이 생성된다(스텝 S8).
이후, 웨이퍼(W)는 분리 가스 노즐(41)을 갖는 분리 영역(D)을 통과하고(스텝 S9), 또한 스텝 S4로부터 ALD 루프가 개시된다. 그리고, 소정 막 두께가 될 때까지 스텝 S4∼S9의 퇴적 공정을 반복한다.
이하, 원하는 막 두께를 갖는 질화 실리콘막이 형성되는 횟수만큼 회전 테이블(2)을 회전시킨 후, 붕소 함유 가스와, 실란계 가스와, Ar 가스, N2 가스 및 H2 가스의 혼합 가스의 공급을 정지함으로써 성막 방법을 종료한다. 계속해서, 분리 가스 노즐(41∼43), 분리 가스 공급관(51) 및 퍼지 가스 공급관(72)으로부터의 N2 가스의 공급도 정지하고, 회전 테이블(2)의 회전을 정지한다. 이후, 진공 용기(1) 내에 웨이퍼(W)를 반입하였을 때의 수순과 반대의 수순에 의해, 진공 용기(1) 내로부터 웨이퍼(W)가 반출된다.
이와 같이, 제2 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 따르면, 시드층을 형성하여 인큐베이션 타임을 억제하여 생산성을 높이면서, 질화 실리콘막을 성막할 수 있다. 또한, 제2 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 있어서도, 저온화 프로세스의 실시가 가능하고, 질화 실리콘막을 성막하는 경우, 저온화함으로써, 아몰퍼스 상태의 실리콘 단막을 성막하는 것이 가능해지므로, 질화를 용이하게 행할 수 있다고 하는 이점이 있다. 이 점도 포함하여, 이하, 구체적인 실시예를 사용하여 제2 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법을 더욱 상세하게 설명한다.
〔실시예〕
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법의 실시 결과를 나타낸 도면이다. 도 16에 있어서는, 사이클 타임과 막 두께의 관계의 실시 결과가 나타내어져 있다. 도 16에서는, 각 예의 성막 속도가 나타내어져 있고, 기울기가 클수록, 성막 속도가 높고, 생산성이 높은 것을 의미한다. 또한, 회전 테이블(2)의 회전 속도는 2rpm이었다.
또한, 제4 실시예에서는, 진공 용기(1) 내의 압력은 1Torr, 디이소프로필아미노실란의 유량은 300sccm, 디보란의 유량은 250sccm, 디실란의 유량은 200sccm으로 하였다. 고주파 전원(87)의 고주파 전력은, 3000W로 설정하였다. 또한, 플라즈마용의 혼합 가스의 N2 가스의 유량은, 4sLm으로 설정하였다.
도 16에 있어서, 직선 K는 웨이퍼 온도 250℃로 하여 시드층 형성 공정을 행한 실시예 10의 실시 결과이며, 직선 L은 웨이퍼 온도 350℃로 하여 시드층 형성 공정을 행한 실시예 11의 실시 결과이다. 또한, 직선 M은 웨이퍼 온도 300℃로 하여 시드층 형성 공정을 포함하지 않는 비교예 10의 실시 결과이며, 직선 N은 웨이퍼 온도 350℃로 하여 시드층 형성 공정을 포함하지 않는 비교예 11의 실시 결과이며, 직선 O는 웨이퍼 온도 400℃로 하여 시드층 형성 공정을 포함하지 않는 비교예 12의 실시 결과이다.
도 16에 나타내어지는 바와 같이, 웨이퍼 온도가 250℃로 낮은 실시예 10의 실시 결과와, 웨이퍼 온도가 350℃로 그것보다도 높은 실시예 11의 실시 결과를 비교하면, 웨이퍼 온도가 낮은 실시예 10의 쪽이, 성막 속도가 빠르다. 또한, 비교예 10∼12와 비교하면, 웨이퍼 온도가 높은 400℃의 비교예 12의 성막 속도는, 실시예 10보다도 커지지만, 웨이퍼 온도가 300℃, 350℃로 그것보다도 낮은 비교예 10, 11에서는, 실시예 10, 11의 양쪽보다도 성막 속도가 낮다고 하는 결과로 되어 있다.
따라서, SiN막의 성막에 있어서는, 시드층을 형성한 경우, 저온의 쪽이, 성막 속도가 높다. 즉, SiN막의 성막에서는, 저온화 프로세스가 성막 속도를 높이는 관점에서도 유효하다고 하는 결과가 얻어졌다. 또한, 시드층을 형성하지 않는 경우에는, 고온의 프로세스일수록 성막 속도가 높아진다고 하는 결과도 얻어졌다.
도 17은 본 발명의 제5 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 의해 성막된 막의 에칭 내성을 조사한 결과를 나타낸 도면이다. 도 17에 있어서는, 막의 치밀함을 조사하기 위해, 불산을 사용하여 에칭을 행하고, 각 막의 에칭 내성을 조사하였다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 온도 250℃로 하여 시드층 형성 공정을 행한 실시예 12, 웨이퍼 온도 300℃로 하여 시드층 형성 공정을 행한 실시예 13, 웨이퍼 온도 350℃로 하여 시드층 형성 공정을 행하고 있지 않은 비교예 13, 웨이퍼 온도 400℃로 하여 시드층 형성 공정을 행하고 있지 않은 비교예 14, 웨이퍼 온도 450℃로 하여 시드층 형성 공정을 행하고 있지 않은 비교예 15, 시드층 형성을 행하지 않고 성막된 SiO2막인 비교예 16이 실험 대상이다.
또한, 제5 실시예에 있어서, 다른 프로세스 조건은, 제4 실시예와 마찬가지이며, 진공 용기(1) 내의 압력은 1Torr, 디이소프로필아미노실란의 유량은 300sccm, 디보란의 유량은 250sccm, 디실란의 유량은 200sccm으로 하였다. 고주파 전원(87)의 고주파 전력은, 3000W로 설정하였다. 또한, 플라즈마용의 혼합 가스의 N2 가스의 유량은, 4sLm으로 설정하였다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 온도 250℃로 낮은 온도에서 시드층을 형성한 경우의 에칭량과, 웨이퍼 온도 450℃로 높은 온도에서 시드층을 형성하지 않는 경우의 에칭량이 적고, 치밀한 막이 얻어지고 있는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 시드층을 형성하여 인큐베이션 타임을 억제한 경우, 저온 프로세스의 쪽이, 성막 속도 및 막질의 양쪽에 있어서 높아진다고 하는 결과가 얻어졌다.
이것은, 300℃ 전후를 경계로 하여, Si의 결정 구조가 변화하고 있다고 추정된다. 즉, 실리콘이 결정화되는 온도는 300℃ 전후이며, 250℃의 프로세스의 경우, 비정질(아몰퍼스) 상태의 실리콘으로 프로세스를 행하는 것이 가능하다고 생각된다. 비정질 상태이면, Si막에 질소를 반응시키는 경우라도, 질소가 들어갈 여지가 충분히 있고, 반응하기 쉬운 상태를 유지하고 있는 것은 아닌지 생각된다.
한편, 300℃ 이상에서 결정화되어 버리면, 일반적인 원속대로, 온도가 높은 쪽이 성막 속도도 높고, 막질도 양호해진다고 하는 경향이 얻어지는 것은 아닌지 생각된다.
따라서, 제2 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에서는, 비정질 실리콘을 사용한 다양한 프로세스에 금후 발전시킬 수 있을 가능성이 많이 있다고 할 수 있다.
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 의해 성막된 막의 절연성을 조사한 결과를 나타낸 도면이다. 제6 실시예에 있어서는, 각 실시예 및 비교예의 성막 후, 전계를 인가하여 누설 전류의 발생량을 조사하였다. 도 18에 있어서, 참조 특성이 되는 특성 Q가 있지만, 이에 대해, 시드층을 형성하지 않고 웨이퍼 온도 450℃의 특성 R을 나타내는 비교예 17, 시드층을 형성하지 않고 웨이퍼 온도 400℃의 특성 T를 나타내는 비교예 18과, 시드층을 형성하여 웨이퍼 온도 350℃의 특성 U를 나타내는 실시예 14, 시드층을 형성하여 웨이퍼 온도 250℃의 특성 V를 나타내는 실시예 15가 나타내어져 있다.
또한, 제6 실시예에 있어서, 다른 프로세스 조건은, 제4 실시예와 마찬가지이며, 진공 용기(1) 내의 압력은 1Torr, 디이소프로필아미노실란의 유량은 300sccm, 디보란의 유량은 250sccm, 디실란의 유량은 200sccm으로 하였다. 고주파 전원(87)의 고주파 전력은, 3000W로 설정하였다. 또한, 플라즈마용의 혼합 가스의 N2 가스의 유량은, 4sLm으로 설정하였다.
도 18에 나타내어지는 바와 같이, 누설 전류는, 실시예 14(특성 U), 실시예 15(특성 V), 비교예 17(특성 R), 비교예 18(특성 T)의 전부가, 참조 특성 Q와 거의 마찬가지의 특성을 나타내고 있다. 이에 의해, 본 실시예에 관한 성막 방법에 의해 성막된 막은, 문제가 없는 전기적 특성(절연성)을 갖는 것이 나타났다.
도 19a 및 19b는 본 발명의 제7 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 의해 성막된 막의 커버리지성을 조사한 결과를 나타낸 도면이다. 제7 실시예에 있어서도, 웨이퍼 온도 이외의 프로세스 조건은 제4 실시예와 마찬가지이다.
도 19a에 나타내는 바와 같이, 애스펙트비 10, 폭 0.23㎛, 깊이 2.3㎛의 트렌치의 표면을 포함하는 R, TOP Side, MID 1, 2, 3, BTM Side의 6개소에 대해, 톱의 막 두께를 100％로 하여, 다른 개소의 막 두께의 퍼센티지를 조사하였다. 샘플은, 웨이퍼 온도 250℃에서 시드층이 형성된 실시예 16과, 웨이퍼 온도 350℃에서 시드층이 형성된 실시예 17과, 웨이퍼 온도 350℃에서 시드층이 형성되어 있지 않은 비교예 19이다.
도 19b에 나타내어지는 바와 같이, 350℃끼리의 비교에서는, 시드층을 갖지 않는 비교예 19보다도 시드층을 갖는 실시예 17의 쪽이, 커버리지성이 좋고, 또한 시드층을 갖는 실시예 16과 실시예 17로 비교하면, 저온 프로세스의 실시예 16의 쪽이 양호한 커버리지성이 얻어졌다. 따라서, SiN막의 성막에 있어서도, 시드층의 형성에 의해, 인큐베이션 타임의 단축뿐만 아니라, 커버리지성을 향상시킬 수 있고, 또한 300℃보다 낮은 저온의 프로세스로 함으로써, 커버리지성을 더욱 향상 가능한 것이 나타났다.
도 20은 본 발명의 제8 실시예에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법에 의해 성막된 막의 표면 조도를 조사한 결과를 나타낸 도면이다. 샘플은, 시드층을 갖는 실리콘막의 실시예 18, 시드층을 갖는 질화 실리콘막의 실시예 19, 시드층을 갖지 않는 실리콘막의 비교예 19, 시드층을 갖지 않는 질화 실리콘막의 비교예 20이다. 또한, 제8 실시예에 있어서도, 웨이퍼 온도 이외의 프로세스 조건은 제4 실시예와 마찬가지이다.
실리콘막끼리 실시예 18과 비교예 19를 비교하면, 어느 온도에서도, 실시예 18의 쪽이, 표면 조도 Ra가 작다고 하는 결과가 얻어지고 있다. 또한, 질화 실리콘막끼리 실시예 19와 비교예 20을 비교하면, 역시 어느 온도에서도 실시예 19의 쪽이, 표면 조도가 작다고 하는 결과가 얻어지고 있다. 또한, 실시예 19의 웨이퍼 온도 250℃에서는, 표면 조도 Ra＝0.16이라고 하는 극히 작은 값이 얻어지고 있다.
이러한 결과로부터, 시드층을 형성하는 본 실시 형태에 관한 실리콘 함유막의 성막 방법은, 표면 조도 Ra가 작은 평탄한 막을 성막하는 데에도 극히 유효한 것이 나타났다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 회전 테이블식의 성막 장치를 사용하여, 고품질의 실리콘 함유막을 성막할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태 및 실시예에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태 및 실시예에 제한되는 일은 없고, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이, 상술한 실시 형태 및 실시예에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.

Claims (13)

  1. 처리실 내에 기판을 적재 가능한 회전 테이블과, 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따라 서로 이격하여 형성된 제1 및 제2 처리 영역과, 상기 회전 테이블의 상기 회전 방향 하류측에 상기 제2 처리 영역과 이격하여 형성된 제3 처리 영역과, 상기 제1 처리 영역 내에서 상기 기판에 제1 처리 가스를 공급 가능한 제1 처리 가스 공급 수단과, 상기 제2 처리 영역 내에서 상기 기판에 제2 처리 가스를 공급 가능한 제2 처리 가스 공급 수단과, 상기 제3 처리 영역 내에서 상기 기판의 표면에 제3 처리 가스를 공급하는 제3 처리 가스 공급 수단과, 상기 제3 처리 가스로부터 공급된 상기 제3 처리 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 발생기를 갖는 성막 장치를 사용한 실리콘 함유막의 성막 방법이며,
    상기 회전 테이블을 회전시키면서 상기 제2 처리 가스 공급 수단으로부터 상기 기판에 아미노실란 가스를 소정 기간 공급하고, 상기 기판의 표면에 시드층을 형성하는 시드층 형성 공정과,
    상기 시드층 형성 공정 종료 후에, 상기 회전 테이블을 회전시키면서 상기 제1 처리 가스 공급 수단으로부터 촉매 가스로서 붕소 함유 가스를 상기 기판의 표면에 공급하는 촉매 공급 공정과,
    상기 회전 테이블을 회전시키면서 상기 제2 처리 가스 공급 수단으로부터 원료 가스로서 실란계 가스를 상기 기판의 표면에 공급하고, 상기 붕소 함유 가스의 촉매 작용에 의해 상기 실란계 가스에 포함되는 실리콘끼리의 결합을 상기 기판의 표면 상에서 발생시키는 원료 가스 공급 공정과,
    상기 원료 가스 공급 공정 후, 상기 회전 테이블을 회전시키면서 상기 제3 처리 영역에서 질화 플라즈마를 상기 기판의 표면에 공급하는 질화 공정을 갖는, 실리콘 함유막의 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 공급 공정 및 상기 원료 가스 공급 공정은, 상기 기판의 표면 상에 소정의 막 두께를 갖는 실리콘 함유막이 퇴적될 때까지 반복되는, 실리콘 함유막의 성막 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판을 200∼350℃의 범위로 가열한 상태에서, 상기 시드층 형성 공정, 상기 촉매 공급 공정, 상기 원료 가스 공급 공정을 행하는, 실리콘 함유막의 성막 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판을 250∼350℃의 범위로 가열한 상태에서, 상기 시드층 형성 공정, 상기 촉매 공급 공정, 상기 원료 가스 공급 공정을 행하는, 실리콘 함유막의 성막 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 시드층 형성 공정과 상기 촉매 공급 공정 사이에, 분리 가스를 공급하는 퍼지 공정을 더 갖는, 실리콘 함유막의 성막 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시드층 형성 공정은, 3∼7분간 행해지는, 실리콘 함유막의 성막 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 아미노실란 가스는, 디이소프로필아미노실란 가스인, 실리콘 함유막의 성막 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 붕소 함유 가스는, BH3, B2H6, B(CH3)3, B(C2H5)3 또는 BCl3를 포함하는, 실리콘 함유막의 성막 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 실란계 가스는, SiH4, Si2H6 또는 Si3H8을 포함하는, 실리콘 함유막의 성막 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 처리 영역의 상기 회전 테이블의 회전 방향 상류측 및 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이에는, 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스를 분리하는 분리 가스가 공급 가능한 분리 영역이 형성되고,
    상기 촉매 공급 공정 전과, 상기 촉매 공급 공정과 상기 원료 가스 공급 공정 사이에는, 상기 회전 테이블을 회전시키면서 상기 기판에 분리 가스를 공급하는 제1 및 제2 분리 공정이 더 설치된, 실리콘 함유막의 성막 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제3 처리 가스는, 질소 가스 또는 암모니아 가스이며,
    상기 질화 플라즈마는, N2 플라즈마 또는 NH3 플라즈마인, 실리콘 함유막의 성막 방법.
  12. 제1항 또는 제11항에 있어서,
    상기 제2 처리 영역과 상기 제3 처리 영역 사이에는, 상기 제2 처리 가스와 상기 제3 처리 가스를 분리하는 분리 가스가 공급 가능한 제3 분리 영역이 형성되고,
    상기 촉매 공급 공정과 상기 원료 가스 공급 공정 사이에, 상기 회전 테이블을 회전시키면서 상기 기판에 분리 가스를 공급하는 제3 분리 공정이 더 설치된, 실리콘 함유막의 성막 방법.
  13. 삭제
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