KR102042890B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents

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Abstract

막의 조성비의 제어성을 향상시킨다. (a) 소정 원소와 탄소와의 화학 결합을 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정, 질화 가스를 공급하는 공정, 산화 가스를 공급하는 공정을 이 순서대로 행하는 사이클을 n1회 행하는 공정과, (b) 제1 원료 가스를 공급하는 공정, 산화 가스를 공급하는 공정, 질화 가스를 공급하는 공정을 이 순서대로 행하는 사이클을 n2회 행하는 공정과, (c) 소정 원소와 탄소와의 화학 결합을 제1 원료 가스에 포함되는 소정 원소와 탄소와의 화학 결합보다도 많이 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정, 질화 가스를 공급하는 공정, 산화 가스를 공급하는 공정을 이 순서대로 행하는 사이클을 n3회 행하는 공정과, (d) 제2 원료 가스를 공급하는 공정, 산화 가스를 공급하는 공정, 질화 가스를 공급하는 공정을 이 순서대로 행하는 사이클을 n4회 행하는 공정 중 적어도 어느 하나를 선택해서 행함으로써, 기판 상에 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 복수 종류의 처리 가스를 공급하여, 기판 상에 막을 형성하는 처리가 행하여지는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2015-35477호 공보
본 발명의 목적은, 기판 상에 형성되는 막의 조성비의 제어성을 향상시키는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
(a) 기판에 대하여 소정 원소와 탄소와의 화학 결합을 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 공정을 이 순서대로 행하는 사이클을 n1회(n1은 1 이상의 정수) 행하는 공정과,
(b) 상기 기판에 대하여 상기 제1 원료 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 공정을 이 순서대로 행하는 사이클을 n2회(n2는 1 이상의 정수) 행하는 공정과,
(c) 상기 기판에 대하여 상기 소정 원소와 탄소와의 화학 결합을 상기 제1 원료 가스에 포함되는 상기 소정 원소와 탄소와의 화학 결합보다도 많이 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 공정을 이 순서대로 행하는 사이클을 n3회(n3은 1 이상의 정수) 행하는 공정과,
(d) 상기 기판에 대하여 상기 제2 원료 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 공정을 이 순서대로 행하는 사이클을 n4회(n4는 1 이상의 정수) 행하는 공정 중 적어도 어느 하나를 선택해서 행함으로써, 상기 기판 상에 원하는 조성의 막을 형성하는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면, 기판 상에 형성되는 막의 조성비의 제어성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 일부의 개략 구성도이며, 처리 로의 일부를 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 스텝 A를 도시하는 도면이며, (b)는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 스텝 B를 도시하는 도면이며, (c)는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 스텝 C를 도시하는 도면이며, (d)는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 스텝 D를 도시하는 도면이다.
도 5는 기판 상에 형성된 막의 조성비의 평가 결과를 도시하는 도면이다.
도 6은 기판 상에 형성된 막의 에칭 내성의 평가 결과를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 도 1 내지 도 3을 참조하면서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시한 바와 같이, 처리 로(202)는, 가열 기구(온도 조정부)로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보유 지지판에 지지됨으로써 수직으로 설치되어 있다. 히터(207)는, 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원 형상으로 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 하방에는, 반응관(203)과 동심원 형상으로, 매니폴드(인렛 플랜지)(209)가 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스(SUS) 등의 금속으로 이루어지고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)의 상단부는, 반응관(203)의 하단부에 걸림 결합하고 있어, 반응관(203)을 지지하도록 구성되어 있다. 매니폴드(209)와 반응관(203)과의 사이에는, 시일 부재로서의 O링(220a)이 설치되어 있다. 반응관(203)은, 히터(207)와 마찬가지로 수직으로 설치되어 있다. 주로, 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성되어 있다. 처리실(201)은, 복수매의 기판으로서의 웨이퍼(200)를 수용 가능하게 구성되어 있다.
처리실(201) 내에는, 노즐(249a, 249b)이, 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치되어 있다. 노즐(249a, 249b)에는, 가스 공급관(232a, 232b)이 각각 접속되어 있다.
가스 공급관(232a, 232b)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241a, 241b) 및 개폐 밸브인 밸브(243a, 243b)가 각각 설치되어 있다. 가스 공급관(232a, 232b)의 밸브(243a, 243b)보다도 하류측에는, 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(232c, 232d)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232c, 232d)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, MFC(241c, 241d) 및 밸브(243c, 243d)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)와의 사이에서의 평면에서 보아 원환 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 적재 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. 노즐(249a, 249b)은, L자형의 롱 노즐로서 각각 구성되어 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.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 반응관(203)의 측벽의 내벽과, 반응관(203) 내에 배열된 복수매의 웨이퍼(200)의 단부(주연부)로 정의되는 평면에서 보아 원환 형상의 세로로 긴 공간 내, 즉, 원통 형상의 공간 내에 배치한 노즐(249a, 249b)을 경유해서 가스를 반송하고 있다. 그리고, 노즐(249a, 249b)에 각각 개구된 가스 공급 구멍(250a, 250b)으로부터, 웨이퍼(200)의 근방에서 처음으로 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 공급하는 것이 가능하게 된다. 웨이퍼(200)의 표면 상을 흐른 가스는, 배기구, 즉, 후술하는 배기관(231)의 방향을 향해서 흐른다. 단, 이 가스의 흐름의 방향은, 배기구의 위치에 따라 적절히 특정되며, 수직 방향에 한한 것은 아니다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 소정 원소(주 원소)로서의 실리콘(Si)과 탄소(C)와의 화학 결합(Si-C 결합)을 포함하는 원료 가스(제1 원료 가스, 제2 원료 가스)로서, 예를 들어 C 함유 리간드를 포함하는 실란 원료 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
원료 가스란, 기체 상태의 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 원료 등이다. C 함유 리간드를 포함하는 실란 원료로서는, 예를 들어 알킬할로실란 원료나, 알킬렌할로실란 원료를 사용할 수 있다. 알킬할로실란 원료란, 알킬 리간드(알킬기) 및 할로겐 리간드(할로겐기)를 갖는 실란 원료이며, 알킬렌할로실란 원료란, 알킬렌 리간드(알킬렌기) 및 할로겐 리간드(할로겐기)를 갖는 실란 원료이다.
알킬 리간드(알킬기)에는, 메틸 리간드(메틸기), 에틸 리간드(에틸기), 프로필 리간드(프로필기), 이소프로필 리간드(이소프로필기), 부틸 리간드(부틸기), 이소부틸 리간드(이소부틸기) 등이 포함된다.
알킬렌 리간드(알킬렌기)에는, 메틸렌 리간드(메틸렌기), 에틸렌 리간드(에틸렌기), 프로필렌 리간드(프로필렌기), 부틸렌 리간드(부틸렌기) 등이 포함된다.
할로겐 리간드(할로겐기)에는, 클로로 리간드(클로로기), 플루오로 리간드(플루오로기), 브로모 리간드(브로모기), 요오드 리간드(요오드기)가 포함된다. 즉, 할로겐 리간드에는, 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등의 할로겐 원소가 포함된다.
알킬할로실란 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. 이들 가스는, 1 분자 중에 적어도 2개의 Si를 포함하고, 또한 C 및 Cl을 포함하고, Si-C 결합을 갖는 원료 가스라고도 할 수 있다. TCDMDS 가스는, 1 분자 중에 Si-C 결합을 2개, DCTMDS 가스는 1 분자 중에 Si-C 결합을 4개, MCPMDS 가스는 1 분자 중에 Si-C 결합을 5개 포함하고 있다. 이들 가스는 또한 Si-Si 결합도 갖는다. 이들 가스는, 후술하는 성막 처리에 있어서, Si 소스로서도 작용하고, C 소스로서도 작용한다.
알킬렌할로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 비스(트리클로로실릴)메탄((SiCl3)2CH2, 약칭: BTCSM) 가스, 에틸렌비스(트리클로로실란) 가스, 즉, 1,2-비스(트리클로로실릴)에탄((SiCl3)2C2H4, 약칭: BTCSE) 가스 등을 사용할 수 있다. 이들 가스는, 1 분자 중에 적어도 2개의 Si를 포함하고, 또한 C 및 Cl을 포함하고, Si-C 결합(Si-C-Si 결합이나 Si-C-C-Si 결합)을 갖는 원료 가스라고도 할 수 있다. 이들 가스는, 후술하는 성막 처리에 있어서, Si 소스로서도 작용하고, C 소스로서도 작용한다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 원료 가스(제1 원료 가스, 제2 원료 가스)를 소정의 타이밍에 독립적으로 공급하는 것이 가능하다. 가스 공급관(232a)으로부터는, 예를 들어 제1 원료 가스로서 TCDMDS 가스를 공급할 수 있고, 또한 제2 원료로서 DCTMDS 가스를 공급하는 것이 가능하다. 또한, DCTMDS 가스는, Si-C 결합을, TCDMDS 가스에 포함되는 Si-C 결합보다도 많이 포함하는 가스이다. 즉, TCDMDS 가스 및 DCTMDS 가스 각각은 알킬 리간드(메틸기)를 갖고, DCTMDS 가스에 포함되는 메틸기의 수가, TCDMDS 가스에 포함되는 메틸기의 수보다도 더 많게 되어 있다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 원료 가스와는 화학 구조(분자 구조)가 상이한 제1 반응 가스(반응체)로서, 예를 들어 질소(N)를 포함하는 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. N을 포함하는 가스는, 후술하는 성막 처리에 있어서, 질화 가스, 즉, N 소스로서 작용한다. 질화 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 원료 가스와는 화학 구조(분자 구조)가 상이한 제2 반응 가스(반응체)로서, 예를 들어 산소(O)를 포함하는 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. O를 포함하는 가스는, 후술하는 성막 처리에 있어서, 산화 가스, 즉, O 소스로서 작용한다. 산화 가스로서는, 예를 들어 산소(O2) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232c, 232d)으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들어 질소(N2) 가스가, 각각 MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 243d), 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해, 원료 가스(제1 원료 가스, 제2 원료 가스)를 공급하는 원료 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해, 질화 가스를 공급하는 질화 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해, 산화 가스를 공급하는 산화 가스 공급계가 구성된다. 또한, 주로, 가스 공급관(232c, 232d), MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 243d)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다.
상술한 각종 공급계 중 어느 하나, 또는, 모든 공급계는, 밸브(243a 내지 243d)나 MFC(241a 내지 241d) 등이 집적되어 이루어지는 집적형 가스 공급 시스템(248)으로서 구성되어 있어도 된다. 집적형 가스 공급 시스템(248)은, 가스 공급관(232a 내지 232d) 각각에 대하여 접속되어, 가스 공급관(232a 내지 232d) 내에의 각종 가스의 공급 동작, 즉, 밸브(243a 내지 243d)의 개폐 동작이나 MFC(241a 내지 241d)에 의한 유량 조정 동작 등이, 후술하는 컨트롤러(121)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 집적형 가스 공급 시스템(248)은, 일체형, 또는, 분할형의 집적 유닛으로서 구성되어 있고, 가스 공급관(232a 내지 232d) 등에 대하여 집적 유닛 단위로 착탈을 행할 수 있어, 가스 공급 시스템의 메인터넌스, 교환, 증설 등을, 집적 유닛 단위로 행하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
반응관(203)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치되어 있다. 배기관(231)에는, 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 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 있다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함해서 생각해도 된다.
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220b)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)의 하방에는, 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 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. 보트 엘리베이터(115)는, 보트(217), 즉 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성되어 있다. 또한, 매니폴드(209)의 하방에는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)을 강하시키고 있는 동안에, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 셔터(219s)가 설치되어 있다. 셔터(219s)는, 예를 들어 SUS 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 셔터(219s)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220c)이 설치되어 있다. 셔터(219s)의 개폐 동작(승강 동작이나 회동 동작 등)은, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 제어된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 복수매, 예를 들어 25 내지 200매의 웨이퍼(200)를 수평 자세이면서 또한 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 다단으로 지지되어 있다. 이 구성에 의해, 히터(207)로부터의 열이 시일 캡(219)측에 전해지기 어렵게 되어 있다. 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 분포로 된다. 온도 센서(263)는, 노즐(249a, 249b)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 성막 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 성막 처리에 있어서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히, 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피를, 간단히, 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들의 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 241d), 밸브(243a 내지 243d), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 히터(207), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 셔터 개폐 기구(115s) 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 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 레시피의 내용을 따르도록, MFC(241a 내지 241d)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243d)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, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작, 셔터 개폐 기구(115s)에 의한 셔터(219s)의 개폐 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는, 외부 기억 장치(예를 들어, 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리 등의 반도체 메모리)(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 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 그들의 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
(2) 성막 처리
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 막을 형성하는 시퀀스 예에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에서는, 기판으로서의 웨이퍼(200)에 대하여 제1 원료 가스로서 TCDMDS 가스를 공급하는 스텝, 웨이퍼(200)에 대하여 질화 가스로서 NH3 가스를 공급하는 스텝, 웨이퍼(200)에 대하여 산화 가스로서 O2 가스를 공급하는 스텝을 이 순서대로 행하는 사이클을 n1회(n1은 1 이상의 정수) 행하는 성막 스텝 A와,
웨이퍼(200)에 대하여 TCDMDS 가스를 공급하는 스텝, 웨이퍼(200)에 대하여 O2 가스를 공급하는 스텝, 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스를 공급하는 스텝을 이 순서대로 행하는 사이클을 n2회(n2는 1 이상의 정수) 행하는 성막 스텝 B와,
웨이퍼(200)에 대하여 Si-C 결합을 TCDMDS 가스에 포함되는 Si-C 결합보다도 많이 포함하는 제2 원료 가스로서 DCTMDS 가스를 공급하는 스텝, 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스를 공급하는 스텝, 웨이퍼(200)에 대하여 O2 가스를 공급하는 스텝을 이 순서대로 행하는 사이클을 n3회(n3은 1 이상의 정수) 행하는 성막 스텝 C와,
웨이퍼(200)에 대하여 DCTMDS 가스를 공급하는 스텝, 웨이퍼(200)에 대하여 O2 가스를 공급하는 스텝, 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스를 공급하는 스텝을 이 순서대로 행하는 사이클을 n4회(n4는 1 이상의 정수) 행하는 성막 스텝 D
중 어느 하나를 선택해서 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 원하는 조성의 막으로서, Si, O, C 및 N을 포함하는 실리콘 산탄질화막(SiOCN막) 또는, Si, O 및 N을 포함하는 실리콘 산질화막(SiON막)을 형성한다.
도 4의 (a) 내지 도 4의 (d)에, 성막 스텝 A 내지 D에서의 가스 공급 시퀀스를 각각 나타낸다. 본 명세서에서는, 성막 스텝 A 내지 D에서의 가스 공급 시퀀스를, 각각, 편의상, 이하와 같이 나타내는 경우도 있고, 기호 [a] 내지 [d]를 사용해서 나타내는 경우도 있다. 이하의 변형예의 설명에서도, 마찬가지의 표기를 사용하는 것으로 한다.
(TCDMDS→NH3→O2)×n1 … [a]
(TCDMDS→O2→NH3)×n2 … [b]
(DCTMDS→NH3→O2)×n3 … [c]
(DCTMDS→O2→NH3)×n4 … [d]
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 상에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면」을 의미하는 경우가 있다.
따라서, 본 명세서에서 「웨이퍼에 대하여 소정의 가스를 공급한다」라고 기재한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 직접 공급한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등에 대하여, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등의 위, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 동의이다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동시켜져서, 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 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(220b)을 통해서 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태가 된다.
(압력·온도 조정 스텝)
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)에서 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 성막 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.
(성막 스텝)
계속해서, 성막 스텝 A 내지 D 중 어느 하나를 선택해서 행한다. 즉, 성막 스텝 A의 수순을 실행시키는 프로그램 A와, 성막 스텝 B의 수순을 실행시키는 프로그램 B와, 성막 스텝 C의 수순을 실행시키는 프로그램 C와, 성막 스텝 D의 수순을 실행시키는 프로그램 D를 외부 기억 장치(123) 내에 미리 준비해 두고, CPU(121a)에, 프로그램 A 내지 D 중 적어도 어느 하나를 선택시켜서 실행시킨다. 이하, 성막 스텝 A 내지 D의 각 처리 내용에 대해서 순서대로 설명한다.
〔성막 스텝 A를 선택한 경우〕
이 경우에는, 이하에 나타내는 스텝 1A 내지 3A를 순차 실행한다.
[스텝 1A]
이 스텝에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 TCDMDS 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243a)를 개방하고, 가스 공급관(232a) 내에 TCDMDS 가스를 흘린다. TCDMDS 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 TCDMDS 가스가 공급되게 된다. 이때 동시에 밸브(243c)를 개방하고, 가스 공급관(232c) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, MFC(241c)에 의해 유량 조정되어, 가스 공급관(232a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한, 노즐(249b) 내에의 TCDMDS 가스의 침입을 방지하기 위해서, 밸브(243d)를 개방하고, 가스 공급관(232d) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 가스 공급관(232b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때, 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 2666Pa, 바람직하게는 67 내지 1333Pa의 범위 내의 압력으로 한다. TCDMDS 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 2000sccm, 바람직하게는 10 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 각 가스 공급관으로부터 공급하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. TCDMDS 가스의 공급 시간은, 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 800℃, 바람직하게는 350 내지 700℃, 보다 바람직하게는 450 내지 650℃의 범위 내의 온도가 되는 온도로 설정한다.
웨이퍼(200)의 온도가 250℃ 미만이 되면, 웨이퍼(200) 상에 TCDMDS가 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 350℃ 이상, 나아가 450℃ 이상으로 함으로써, 웨이퍼(200) 상에 TCDMDS를 보다 충분히 흡착시키는 것이 가능하게 되어, 보다 충분한 성막 속도가 얻어지게 된다.
웨이퍼(200)의 온도가 800℃를 초과하면, 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 있고, 그 제어가 가능하게 된다. 특히 웨이퍼(200)의 온도를 700℃ 이하, 나아가 650℃ 이하로 함으로써, 기상 반응보다도 표면 반응이 우세해져, 막 두께 균일성을 확보하기 쉬워지고, 그 제어가 용이하게 된다.
따라서, 웨이퍼(200)의 온도는 250 내지 800℃, 바람직하게는 350 내지 700℃, 보다 바람직하게는 450 내지 650℃의 범위 내의 온도로 하는 것이 좋다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 TCDMDS 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면 상에 제1층(초기층)으로서, 예를 들어 1 원자층 미만 내지 수 원자층(1 분자층 미만 내지 수 분자층) 정도의 두께의 C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층은, C 및 Cl을 포함하는 Si층이어도 되고, TCDMDS의 흡착층이어도 되고, 그것들의 양쪽을 포함하고 있어도 된다. C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층은, Si-C 결합을 포함하는 층이기도 하다.
C 및 Cl을 포함하는 Si층이란, Si에 의해 구성되고 C 및 Cl을 포함하는 연속적인 층 외에, 불연속인 층이나, 이들이 겹쳐서 생기는 C 및 Cl을 포함하는 Si 박막도 포함하는 총칭이다. C 및 Cl을 포함하는 Si층을 구성하는 Si는, C나 Cl과의 결합이 완전히 끊어져 있지 않은 것 외에, C나 Cl과의 결합이 완전히 끊어져 있는 것도 포함한다.
TCDMDS의 흡착층은, TCDMDS 분자로 구성되는 연속적인 흡착층 외에, 불연속인 흡착층도 포함한다. TCDMDS의 흡착층을 구성하는 TCDMDS 분자는, Si와 Cl과의 결합이 일부 끊어진 것도 포함한다. 즉, TCDMDS의 흡착층은, TCDMDS의 물리 흡착층이어도 되고, TCDMDS의 화학 흡착층이어도 되고, 그것들의 양쪽을 포함하고 있어도 된다.
여기서, 1 원자층(분자층) 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 원자층(분자층)을 의미하고 있고, 1 원자층(분자층)의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 원자층(분자층)을 의미하고 있다. C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층은, C 및 Cl을 포함하는 Si층과 TCDMDS의 흡착층과의 양쪽을 포함할 수 있다. 단, 편의상, C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층에 대해서는 「1 원자층」, 「수 원자층」 등의 표현을 사용해서 나타내는 것으로 하고, 「원자층」을 「분자층」과 동의로 사용하는 경우도 있다.
TCDMDS 가스가 자기 분해(열분해)하는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 상에 Si가 퇴적됨으로써 C 및 Cl을 포함하는 Si층이 형성된다. TCDMDS 가스가 자기 분해(열분해)하지 않는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 상에 TCDMDS가 흡착됨으로써 TCDMDS의 흡착층이 형성된다. 웨이퍼(200) 상에 TCDMDS의 흡착층을 형성하는 것보다도, 웨이퍼(200) 상에 C 및 Cl을 포함하는 Si층을 형성하는 것이, 성막 레이트를 더욱 높게 할 수 있는 점에서는 바람직하다. 이하, C 및 Cl을 포함하는 Si 함유층을, 편의상, 간단히, C를 포함하는 Si 함유층이라고도 칭한다.
제1층의 두께가 수 원자층을 초과하면, 후술하는 스텝 2A, 3A에서의 개질의 작용이 제1층의 전체에 미치지 않게 된다. 또한, 제1층의 두께의 최솟값은 1 원자층 미만이다. 따라서, 제1층의 두께는 1 원자층 미만 내지 수 원자층 정도로 하는 것이 바람직하다. 제1층의 두께를 1 원자층 이하, 즉, 1 원자층 또는 1 원자층 미만으로 함으로써, 후술하는 스텝 2A, 3A에서의 개질의 작용을 상대적으로 높일 수 있고, 스텝 2A, 3A에서의 개질에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 스텝 1A에서의 제1층의 형성에 요하는 시간을 단축할 수도 있다. 결과로서, 1 사이클당 처리 시간을 단축할 수 있어, 전체적인 처리 시간을 단축하는 것도 가능하게 된다. 즉, 성막 레이트를 높게 하는 것도 가능하게 된다. 또한, 제1층의 두께를 1 원자층 이하로 함으로써, 막 두께 균일성의 제어성을 높이는 것도 가능하게 된다.
제1층이 형성된 후, 밸브(243a)를 폐쇄하고, TCDMDS 가스의 공급을 정지한다. 이때, APC 밸브(244)는 개방된 채 그대로 두고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층의 형성에 기여한 후의 TCDMDS 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 밸브(243c, 243d)는 개방한 채 그대로 두어, N2 가스의 처리실(201) 내에의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다.
이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배제하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행하여지는 스텝 2A에서 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 2A에서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하고, 스루풋을 향상시킬 수 있다. N2 가스의 소비를 필요 최소한으로 억제하는 것도 가능하게 된다.
[스텝 2A]
스텝 1A가 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층에 대하여 NH3 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(243b 내지 243d)의 개폐 제어를, 스텝 1A에서의 밸브(243a, 243c, 243d)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. NH3 가스는, MFC(241b)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스가 공급된다.
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) 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 소프트하게 행할 수 있다. NH3 가스의 공급 시간은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 다른 처리 조건은, 예를 들어 스텝 1A와 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스를 공급함으로써, 제1층의 적어도 일부를 개질(질화)시킬 수 있다. 즉, NH3 가스에 포함되어 있던 N 성분의 적어도 일부를 제1층에 첨가시켜, 제1층 중에 Si-N 결합을 형성할 수 있다. 제1층이 개질됨으로써, 웨이퍼(200) 상에 제2층으로서, Si, C 및 N을 포함하는 층, 즉, 실리콘 탄질화층(SiCN층)이 형성된다. 제2층을 형성할 때, 제1층에 포함되어 있던 C성분의 적어도 일부는, 제1층으로부터 탈리하지 않고 제1층 중에 유지된다. 즉, 제2층을 형성할 때, 제1층 중에 포함되는 Si-C 결합의 적어도 일부는, 절단되지 않고 유지되어, 제2층 중에 그대로 도입된다(잔존함). 이와 같이 하여, 제2층은, Si-C 결합 및 Si-N 결합을 포함하는 층이 된다.
제2층은, Si-N 결합, 즉, N을 포함함으로써, 제1층에 비해 C의 탈리 확률이 작은 층, 즉, 산화 내성이 높은 층이 된다. 이것은, 제2층 중에 첨가된 N이, 후술하는 스텝 3A에서, 제2층 중에 포함되는 Si-C 결합의 절단을 방지하고, 제2층 중으로부터 C가 탈리하는 것을 억제하도록 작용하기 때문이다. 즉, 제2층에 포함되는 N이, 스텝 3A에서 공급되는 산화 가스의 어택에 대한 보호(가드) 요소로서 작용하기 때문이다.
제2층을 형성할 때, 제1층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 즉, 제1층 중의 Cl 등의 불순물은, 제1층 내로부터 뽑히거나, 탈리하거나 함으로써, 제1층으로부터 분리된다. 이에 의해, 제2층은, 제1층에 비해서 Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
[스텝 3A]
스텝 2A가 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제2층에 대하여 O2 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(243b 내지 243d)의 개폐 제어를, 스텝 1A에서의 밸브(243a, 243c, 243d)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. O2 가스는, MFC(241b)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 O2 가스가 공급된다.
O2 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) 내의 압력을 이러한 비교적 높은 압력대로 함으로써, O2 가스를 논 플라즈마로 열적으로 활성화시키는 것이 가능하게 된다. O2 가스는 열로 활성화시켜서 공급하는 것이, 비교적 소프트한 반응을 발생시킬 수 있어, 후술하는 산화를 소프트하게 행할 수 있다. O2 가스의 공급 시간은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 다른 처리 조건은, 예를 들어 스텝 1A와 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 O2 가스를 공급함으로써, 제2층의 적어도 일부를 개질(산화)시킬 수 있다. 즉, O2 가스에 포함되어 있던 O 성분의 적어도 일부를 제2층에 첨가시켜, 제2층 중에 Si-O 결합을 형성할 수 있다. 제2층이 개질됨으로써, 웨이퍼(200) 상에 제3층으로서, Si, O, C 및 N을 포함하는 층, 즉, 실리콘 산탄질화층(SiOCN층)이 형성된다. 제3층을 형성할 때, 제2층 중에 포함되는 Si-C 결합의 적어도 일부는, 절단되지 않고 유지되어, 제3층 중에 그대로 도입된다(잔존함). 이것은, 상술한 바와 같이, 스텝 2A를 행함으로써 제2층 중에 첨가된 N이, 제2층으로부터의 C의 탈리를 억제하는 가드 요소로서 작용하기 때문이다. 또한, 제3층을 형성할 때, 제2층 중에 포함되는 Si-N 결합의 적어도 일부에 대해서도, 절단되지 않고 유지되어, 제3층 중에 그대로 도입된다(잔존함). 이와 같이 하여, 제3층은, Si-O 결합, Si-C 결합 및 Si-N 결합을 포함하는 층으로 된다.
제3층을 형성할 때, 제2층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물이 제2층으로부터 탈리하는 점은, 상술한 스텝 2A와 마찬가지이다.
[소정 횟수 실시]
스텝 1A 내지 3A를 이 순서대로 행하는 사이클을 소정 횟수(n1회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에, 원하는 조성의 막으로서 SiOCN막을 형성할 수 있다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1 사이클당 형성되는 제3층의 두께를 원하는 막 두께보다도 작게 하여, 제3층을 적층함으로써 형성되는 막의 막 두께가 원하는 막 두께로 될 때까지, 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
성막 스텝 A에서 형성되는 막은, 막 중에서의 C 농도가, 막 중에서의 N 농도 이상(C≥N)인 막으로 되는 경향이 있다. 성막 스텝 A에서 형성되는 막은, 후술하는 성막 스텝 B, D에서 형성되는 막보다도 C 농도가 높고, 또한 성막 스텝 C에서 형성되는 막보다도 C 농도가 낮아지는 경향이 있다.
〔성막 스텝 B를 선택한 경우〕
이 경우에는, 스텝 1B 내지 3B를 순차 실행한다.
[스텝 1B]
이 스텝에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 TCDMDS 가스를 공급한다. 본 스텝의 처리 수순, 처리 조건은, 상술한 스텝 1A의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 한다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 상에 제1층(C 및 Cl을 포함하는 Si층, 또는, TCDMDS의 흡착층)이 형성되게 된다. 상술한 바와 같이, 제1층은, Si-C 결합을 포함하는 층이 된다.
[스텝 2B]
스텝 1B가 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층에 대하여 O2 가스를 공급한다. 본 스텝의 처리 수순, 처리 조건은, 상술한 스텝 3A의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 O2 가스를 공급함으로써, 제1층의 적어도 일부를 개질(산화)시킬 수 있다. 즉, O2 가스에 포함되어 있던 O 성분의 적어도 일부를 제1층에 첨가시켜, 제1층 중에 Si-O 결합을 형성할 수 있다. 또한 이때, 제1층에 포함되는 Si-C 결합을 효율적으로 절단하여, 제1층으로부터 C를 대량으로 탈리시킬 수 있다. 스텝 1B에서 형성되는 제1층 중에는, 상술한 스텝 2A에서 형성되는 제2층과는 달리, C의 탈리를 억제하는 가드 요소로서의 N 성분이 존재하지 않으므로, 제1층으로부터의 C의 탈리는, 상술한 스텝 3A보다도 고확률로 발생하게 된다. 바꿔 말하면, 스텝 1B에서 형성되는 제1층은, 스텝 2A에서 형성되는 제2층보다도, 산화 내성이 낮은 층이다.
제1층이 개질됨으로써, 웨이퍼(200) 상에 제2층으로서, Si, O를 포함하고 C를 극히 약간 포함하는 층, 즉, C를 극히 약간 포함하는 실리콘 산화층(SiO층)이 형성되게 된다. 또한, 본 스텝에서는, 제1층에 포함되어 있던 C의 대부분을 탈리시킴으로써, 제1층 중의 C를 불순물 레벨로까지 감소시키는 것도 가능하다. 이 경우, 웨이퍼(200) 상에 제2층으로서, Si 및 O를 포함하고 C 비함유의 층, 즉, C 비함유의 SiO층이 형성되게 된다. 제2층을 형성할 때, 제1층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물이 제1층으로부터 탈리하는 점은, 상술한 스텝 2A와 마찬가지이다.
[스텝 3B]
스텝 2B가 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제2층에 대하여 NH3 가스를 공급한다. 본 스텝의 처리 수순, 처리 조건은, 상술한 스텝 2A의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스를 공급함으로써, 제2층의 적어도 일부를 개질(질화)시킬 수 있다. 즉, NH3 가스에 포함되어 있던 N 성분의 적어도 일부를 제2층에 첨가시켜, 제2층 중에 Si-N 결합을 형성할 수 있다. 제2층이 개질됨으로써, 웨이퍼(200) 상에 제3층으로서, Si, O 및 N을 포함하고 C를 극히 약간 포함하는 층, 즉, C를 극히 약간 포함하는 SiON층, 또는, C 비함유의 SiON층이 형성되게 된다. 이와 같이 하여, 제3층은, Si-O 결합 및 Si-N 결합을 포함하는 층, 또는, 또한 Si-C 결합을 극히 약간 포함하는 층이 된다. 제3층을 형성할 때, 제2층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물이 제2층으로부터 탈리하는 점은, 상술한 스텝 2A와 마찬가지이다.
[소정 횟수 실시]
스텝 1B 내지 3B를 이 순서대로 행하는 사이클을 소정 횟수(n2회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 원하는 조성의 막으로서, C를 극히 약간 포함하는 SiON막, 또는, C 비함유의 SiON막을 형성할 수 있다. 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직한 점은, 성막 스텝 A와 마찬가지이다.
성막 스텝 B에서 형성되는 막은, 막 중에서의 C 농도가, 막 중에서의 N 농도 미만(C<N)인 막으로 되는 경향이 있다. 성막 스텝 B에서 형성되는 막은, 성막 스텝 A나 후술하는 성막 스텝 C, D에서 형성되는 막보다도, C 농도가 낮아지는 경향이 있다.
〔성막 스텝 C를 선택한 경우〕
이 경우, 스텝 1C 내지 3C를 순차 실행한다. 스텝 1C 내지 3C의 처리 수순, 처리 조건은, 원료 가스(제2 원료 가스)로서 DCTMDS 가스를 사용하는 점을 제외하고, 상술한 스텝 1A 내지 3A의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 한다. 스텝 1C 내지 3C를 이 순서대로 행하는 사이클을 소정 횟수(n3회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 원하는 조성의 막으로서, SiOCN막을 형성할 수 있다.
성막 스텝 C에서 형성되는 막은, 막 중에서의 C 농도가, 막 중에서의 N 농도보다도 높은(C>N) 막으로 되는 경향이 있다. 왜냐하면, DCTMDS 가스는, Si-C 결합을, TCDMDS 가스에 포함되는 Si-C 결합보다도 많이 포함한다. 그 때문에, DCTMDS 가스를 사용해서 형성되는 막은, TCDMDS 가스를 사용해서 형성되는 막보다도 C 농도가 높아지는 경향이 있다. 성막 스텝 C에서 형성되는 막은, 성막 스텝 A, B, D에서 형성되는 막보다도, C 농도가 높아지는 경향이 있다.
〔성막 스텝 D를 선택한 경우〕
이 경우, 스텝 1D 내지 3D를 순차 실행한다. 스텝 1D 내지 3D의 처리 수순, 처리 조건은, 원료 가스(제2 원료 가스)로서 DCTMDS 가스를 사용하는 점을 제외하고, 상술한 스텝 1B 내지 3B의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 한다. 스텝 1D 내지 3D를 이 순서대로 행하는 사이클을 소정 횟수(n4회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 C를 약간 포함하는 SiON막을 형성할 수 있다.
성막 스텝 D에서 형성되는 막은, 막 중에서의 C 농도가, 막 중에서의 N 농도 이하(C≤N)인 막으로 되는 경향이 있다. 상술한 바와 같이, DCTMDS 가스를 사용해서 형성되는 막은, TCDMDS 가스를 사용해서 형성되는 막보다도 C 농도가 높아지는 경향이 있다. 그 때문에, 성막 스텝 D에서 형성되는 막은, 성막 스텝 B에서 형성되는 막보다도, C 농도가 높아지는 경향이 있다. 단, 산화 가스를 공급하는 스텝 2D를 행할 때, 개질 대상인 제1층 중에는 가드 요소로서의 N이 존재하지 않으므로, 스텝 2D에서는, 제1층 중으로부터의 C의 탈리가 고확률로 발생하게 된다. 그 때문에, 성막 스텝 D에서 형성되는 막은, 성막 스텝 A, C에서 형성되는 막보다도, C 농도가 낮아지는 경향이 있다.
이상 서술한 바와 같이 성막 스텝 A 내지 D 중 어느 하나를 선택해서 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 원하는 조성의 막을 형성하는 것이 가능하게 된다. 각 막에서의 C 농도의 경향은 상술한 바와 같고, 성막 스텝 B, D, A, C에서 형성되는 막의 순서대로 C 농도를 높게 하는 것이 용이하게 된다(성막 스텝 B에서 형성되는 막의 C 농도가 가장 낮고, 성막 스텝 C에서 형성되는 막의 C 농도가 가장 높다).
성막 스텝 A 내지 D의 어떤 경우든, 제1, 제2 원료 가스로서는, TCDMDS 가스, DCTMDS 가스 외에, MCPMDS 가스 등의 알킬할로실란 원료 가스를 사용할 수 있다. 단, 제2 원료 가스로서는, Si-C 결합을, 제1 원료 가스에 포함되는 Si-C 결합보다도 많이 포함하는 가스를 사용하도록 한다. 즉, 제1 원료 가스로서 TCDMDS 가스를 사용하는 경우, 제2 원료 가스로서 DCTMDS 가스나 MCPMDS 가스를 사용하도록 한다. 또한, 제1 원료 가스로서 DCTMDS 가스를 사용하는 경우, 제2 원료 가스로서 MCPMDS 가스를 사용하도록 한다. 제1, 제2 원료 가스의 종류를 이렇게 선택함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성하는 막의 조성을, 상술한 바와 같이 제어하는 것이 가능하게 된다.
또한, 성막 스텝 A 내지 D의 어떤 경우든, 질화 가스로서는, NH3 가스 외에, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스를 사용할 수 있다. 또한, 질화 가스로서는, 이것들 외에, 아민을 포함하는 가스, 즉, 아민계 가스를 사용할 수 있다. 아민계 가스로서는, 모노메틸아민(CH3NH2, 약칭: MMA) 가스, 디메틸아민((CH3)2NH, 약칭: DMA) 가스, 트리메틸아민((CH3)3N, 약칭: TMA) 가스, 모노에틸아민(C2H5NH2, 약칭: MEA) 가스, 디에틸아민((C2H5)2NH, 약칭: DEA) 가스, 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA) 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, 질화 가스로서는, 유기 히드라진 화합물을 포함하는 가스, 즉, 유기 히드라진계 가스를 사용할 수 있다. 유기 히드라진계 가스로서는, 모노메틸히드라진((CH3)HN2H2, 약칭: MMH) 가스, 디메틸히드라진((CH3)2N2H2, 약칭: DMH) 가스, 트리메틸히드라진((CH3)2N2(CH3)H, 약칭: TMH) 가스 등을 사용할 수 있다.
또한, 성막 스텝 A 내지 D의 어떤 경우든, 산화 가스로서는, O2 가스 외에, 수증기(H2O 가스), 일산화질소(NO) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스, 오존(O3) 가스, H2 가스+O2 가스, H2 가스+O3 가스 등의 O 함유 가스를 사용할 수 있다.
또한, 성막 스텝 A 내지 D의 어떤 경우든, 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
(애프터 퍼지 스텝·대기압 복귀 스텝)
선택한 성막 스텝이 종료되고, 원하는 조성의 막이 형성되면, 밸브(243a, 243b)를 폐쇄하고, 처리실(201) 내에의 성막 가스(TCDMDS 가스, DCTMDS 가스, NH3 가스, O2 가스)의 공급을 정지한다. 또한, 가스 공급관(232c, 232d) 각각으로부터 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하여, 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(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되어(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되고, 매니폴드(209)의 하단이 개구됨과 함께, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 보트 언로드의 후에는 셔터(219s)가 이동되고, 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(220c)을 통해서 셔터(219s)에 의해 시일된다(셔터 클로즈). 처리가 끝난 웨이퍼(200)는 반응관(203)의 외부로 반출된 후, 보트(217)로부터 취출되게 된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 본 실시 형태에 의한 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 성막 스텝 A 내지 D 중 어느 하나를 선택해서 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 원하는 조성의 막을 형성할 수 있다.
예를 들어, 성막 스텝 A를 선택해서 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 C 농도가 N 농도 이상(C≥N)인 막을 형성할 수 있다. 이 막은, 성막 스텝 B, D에서 형성되는 막보다도 C 농도가 높고, 성막 스텝 C에서 형성되는 막보다도 C 농도가 낮은 막으로 되는 경향이 있다. 이와 같이, 막 내의 C 농도를 적정하게 높게 함으로써, 성막 스텝 B, D에서 형성되는 막보다도, 불화수소(HF) 등에 대한 에칭 내성을 높이는 것이 가능하게 된다.
또한 예를 들어, 성막 스텝 B를 선택해서 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 C 농도가 N 농도 미만(C<N)인 막을 형성할 수 있다. 이 막은, 성막 스텝 A, C, D에서 형성되는 막보다도 C 농도가 낮은 막으로 되는 경향이 있다. 이와 같이, 막 내의 C 농도를 낮게 함으로써, 성막 스텝 A, C, D에서 형성되는 막보다도, 유전율을 내리고(k값을 내리고), 또한 누설 내성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 성막 스텝 A, C, D에서 형성되는 막보다도, 산화 내성(애싱 내성)을 향상시키는 것도 가능하게 된다.
또한 예를 들어, 성막 스텝 C를 선택해서 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 C 농도가 N 농도보다도 높은(C>N) 막을 형성할 수 있다. 이 막은, 성막 스텝 A, B, D에서 형성되는 막보다도 C 농도가 높은 막으로 되는 경향이 있다. 이와 같이, 막 내의 C 농도를 높임으로써, 성막 스텝 A, B, D에서 형성되는 막보다도, 에칭 내성을 높이는 것이 가능하게 된다.
또한 예를 들어, 성막 스텝 D를 선택해서 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 C 농도가 N 농도 이하(C≤N)인 막을 형성할 수 있다. 이 막은, 성막 스텝 A, C에서 형성되는 막보다도 C 농도가 낮고, 성막 스텝 B에서 형성되는 막보다도 C 농도가 높은 막으로 되는 경향이 있다. 이와 같이, 막 내의 C 농도를 적정하게 낮게 함으로써, 성막 스텝 A, C에서 형성되는 막보다도, k값을 내리고, 또한 누설 내성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 막 내의 C 농도를 적정하게 낮게 함으로써, 성막 스텝 A, C에서 형성되는 막보다도, 애싱 내성을 향상시키는 것도 가능하게 된다.
이와 같이, 성막 스텝 A 내지 D 중 어느 하나를 선택해서 행함으로써, 원하는 조성을 갖는 막을 형성할 수 있다. 성막 스텝 A 내지 D 중 어느 것을 선택할지는, 막에 요구되는 특성(막의 용도)에 따라 결정하면 된다. 예를 들어, 에칭 내성이 높은 막을 형성하고 싶은 경우, 성막 스텝 C를 선택하는 것이 바람직하다. 또한, k값이 낮고, 누설 내성이 높은 막을 형성하고 싶은 경우나, 애싱 내성이 높은 막을 형성하고 싶은 경우에는, 성막 스텝 B를 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 에칭 내성, 누설 내성 등을 밸런스 좋게 겸비한 막을 형성하고 싶은 경우, 성막 스텝 A, D 중 어느 하나를 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 밸런스를 중시하는 경우에 있어서, 비교적 에칭 특성을 중시하는 것이라면 성막 스텝 A를 선택하는 것이 바람직하고, 비교적 누설 내성이나 애싱 내성 등을 중시하는 것이라면 성막 스텝 D를 선택하는 것이 바람직하다.
(b) 원료 가스(TCDMDS 가스 또는 DCTMDS 가스)와, 질화 가스(NH3 가스)와, 산화 가스(O2 가스)의 3종류의 가스를 사용함으로써, Si, O, C, N의 4 원소의 함유량을 광범위하게 조정하는 것이 가능하게 된다. 즉, 성막 시에, Si 소스, O 소스, C 소스, N 소스의 4개의 소스를 따로따로 공급할 필요가 없다. 그 때문에, 1 사이클당 소요 시간을 단축시킬 수 있어, 성막 처리의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 성막에 필요한 가스의 종류를 적게 함으로써, 가스 공급계의 구성을 간소화시킬 수 있어, 장치 비용 등을 저감시키는 것이 가능하게 된다.
(c) 원료 가스로서, TCDMDS 가스나 DCTMDS 가스와 같은 Si-C 결합을 갖는 가스를 사용함으로써, 최종적으로 형성되는 막 중에, C를 고농도로 포함시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 원료 가스로서 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스와 같은 C 비함유의 Si 소스를 채용하고, Si 소스, O 소스, C 소스, N 소스의 4개의 소스를 사용해서 성막하는 경우에는 실현 불가능할 정도로 막 중에 C를 고농도로 포함시킬 수 있어, C 농도 제어의 윈도우를 확장하는 것이 가능하게 된다.
(d) 상술한 효과는, 제1 원료 가스로서 TCDMDS 가스 이외의 유기 실란 원료 가스를 사용하는 경우나, 제2 원료 가스로서 DCTMDS 가스 이외의 유기 실란 원료 가스를 사용하는 경우나, 질화 가스로서 NH3 가스 이외의 N 함유 가스를 사용하는 경우나, 산화 가스로서 O2 가스 이외의 O 함유 가스를 사용하는 경우에도, 마찬가지로 얻을 수 있다.
(4) 변형예
본 실시 형태에서의 성막 스텝은, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다.
(변형예 1)
예를 들어, 성막 스텝 A 내지 D 중 적어도 어느 2개를 선택하여, 그것들을 교대로 n5회(n5는 1 이상의 정수) 행함으로써, C 농도 및 N 농도 중 적어도 어느 하나가 상이한 막이 교대로 적층되어 이루어지는 적층막을 형성하도록 해도 된다.
이 경우, 이하에 예시한 바와 같이, 마지막으로 성막 스텝 A를 행함으로써, 적층막의 최표면을, C 농도가 N 농도 이상(C≥N)인 막으로 해도 된다.
([b]→[a])×n5
([c]→[a])×n5
([d]→[a])×n5
([b]→[c]→[a])×n5
([c]→[b]→[a])×n5
([b]→[d]→[a])×n5
([d]→[b]→[a])×n5
([c]→[d]→[a])×n5
([d]→[c]→[a])×n5
또한, 이 경우, 이하에 예시한 바와 같이, 마지막으로 성막 스텝 B를 행함으로써, 적층막의 최표면을, C 농도가 N 농도 미만(C<N)인 막으로 해도 된다.
([a]→[b])×n5
([c]→[b])×n5
([d]→[b])×n5
([a]→[c]→[b])×n5
([c]→[a]→[b])×n5
([a]→[d]→[b])×n5
([d]→[a]→[b])×n5
([c]→[d]→[b])×n5
([d]→[c]→[b])×n5
또한, 이 경우, 이하에 예시한 바와 같이, 마지막으로 성막 스텝 C를 행함으로써, 적층막의 최표면을, C 농도가 N 농도보다도 높은(C>N) 막으로 해도 된다.
([a]→[c])×n5
([b]→[c])×n5
([d]→[c])×n5
([a]→[b]→[c])×n5
([b]→[a]→[c])×n5
([a]→[d]→[c])×n5
([d]→[a]→[c])×n5
([b]→[d]→[c])×n5
([d]→[b]→[c])×n5
또한, 이 경우, 이하에 예시한 바와 같이, 마지막으로 성막 스텝 D를 행함으로써, 적층막의 최표면을, C 농도가 N 농도 이하(C≤N)인 막으로 해도 된다.
([a]→[d])×n5
([b]→[d])×n5
([c]→[d])×n5
([a]→[b]→[d])×n5
([b]→[a]→[d])×n5
([a]→[c]→[d])×n5
([c]→[a]→[d])×n5
([b]→[c]→[d])×n5
([c]→[b]→[d])×n5
또한, 최초로 성막 스텝 A를 행함으로써, 적층막의 최하면을, C 농도가 N 농도 이상(C≥N)인 막으로 해도 된다. 또한, 최초로 성막 스텝 B를 행함으로써, 적층막의 최하면을, C 농도가 N 농도 미만(C<N)인 막으로 해도 된다. 또한, 최초로 성막 스텝 C를 행함으로써, 적층막의 최하면을, C 농도가 N 농도보다도 높은(C>N) 막으로 해도 된다. 또한, 최초로 성막 스텝 D를 행함으로써, 적층막의 최하면을, C 농도가 N 농도 이하(C≤N)인 막으로 해도 된다.
이들의 경우, 성막 스텝 A 내지 D에서 형성되는 각 막(적층막을 구성하는 각 막)의 막 두께를, 예를 들어 5nm 이하, 바람직하게는 1nm 이하로 함으로써, 최종적으로 형성되는 적층막을, 두께 방향에 있어서 통일된 특성을 갖는 막, 즉, 막 전체로서 일체 불가분한 특성을 갖는 나노 라미네이트 막으로 할 수 있다. 또한, 나노 라미네이트 막으로 함으로써, 예를 들어 트레이드 오프의 관계에 있는 에칭 내성과 누설 내성 등을 겸비하는 막을 형성할 수 있다. 성막 스텝 A 내지 D에서의 사이클의 실시 횟수(n1 내지 n4)를 각각 1 내지 10회 정도로 함으로써, 적층막을 구성하는 각 막의 막 두께를, 상술한 범위 내의 두께로 할 수 있다.
또한, 마지막으로 성막 스텝 C를 행하는 경우, 적어도 적층막의 최표면을, 에칭 내성이 높은 막으로 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 마지막으로 성막 스텝 B를 행하는 경우, 적어도 적층막의 최표면을, k값이 낮고, 누설 내성이 높은 막으로 하거나, 애싱 내성이 높은 막으로 하거나 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 마지막으로 성막 스텝 A, D 중 어느 하나를 행하는 경우에는, 적어도 적층막의 최표면을, 에칭 내성, 누설 내성 등을 밸런스 좋게 겸비한 막으로 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 밸런스를 중시하는 경우에 있어서, 마지막으로 성막 스텝 A를 행하면, 적어도 최표면을 비교적 에칭 내성이 높은 막으로 할 수 있고, 마지막으로 성막 스텝 D를 행하면, 적어도 최표면을 비교적 누설 내성이나 애싱 내성 등이 높은 막으로 할 수 있다. 이와 같이, 적층막의 최표면이나 최하면을 형성할 때, 성막 스텝 A 내지 D 중 적정한 스텝을 선택해서 행함으로써, 그 면에, 원하는 특성을 부여하는 것이 가능하게 된다.
(변형예 2)
변형예 1에서는, 성막 스텝 A 내지 D의 사이클의 실시 횟수(n1 내지 n4) 중 적어도 어느 하나의 횟수를 조정함으로써, 적층막의 두께 방향으로, C 농도 및 N 농도 중 적어도 어느 하나의 구배(그라데이션)를 부여하도록 해도 된다.
예를 들어, 성막 스텝 A와 성막 스텝 B를 교대로 행하여, C 농도가 N 농도 이상인 막과, C 농도가 N 농도 미만인 막의 적층막을 형성한다. 이때, n1 및 n2 중 적어도 어느 하나의 횟수를 조정함으로써, 적층막의 두께 방향으로, C 농도 및 N 농도 중 적어도 어느 하나의 그라데이션을 부여하도록 해도 된다. 예를 들어, 성막 스텝 A, B를 교대로 행할 때마다, n2에 대한 n1의 비율을 서서히 크게 함으로써, 적층막의 두께 방향으로, 최하면으로부터 최표면을 향함에 따라서 C 농도가 서서히 커지는 그라데이션을 부여하는 것이 가능하게 된다.
또한 예를 들어, 성막 스텝 A와 성막 스텝 C를 교대로 행하여, C 농도가 N 농도 이상인 막과, C 농도가 N 농도보다도 높은 막의 적층막을 형성한다. 이때, n1 및 n3 중 적어도 어느 하나의 횟수를 조정함으로써, 적층막의 두께 방향으로, C 농도 및 N 농도 중 적어도 어느 하나의 그라데이션을 부여하도록 해도 된다. 예를 들어, 성막 스텝 A, C를 교대로 행할 때마다, n1에 대한 n3의 비율을 서서히 크게 함으로써, 적층막의 두께 방향으로, 최하면으로부터 최표면을 향함에 따라서 C 농도가 서서히 커지는 그라데이션을 부여하는 것이 가능하게 된다.
또한 예를 들어, 성막 스텝 A와 성막 스텝 D를 교대로 행하여, C 농도가 N 농도 이상인 막과, C 농도가 N 농도 이하인 막의 적층막을 형성한다. 이때, n1 및 n4 중 적어도 어느 하나의 횟수를 조정함으로써, 적층막의 두께 방향으로, C 농도 및 N 농도 중 적어도 어느 하나의 그라데이션을 부여하도록 해도 된다. 예를 들어, 성막 스텝 A, D를 교대로 행할 때마다, n4에 대한 n1의 비율을 서서히 크게 함으로써, 적층막의 두께 방향으로, 최하면으로부터 최표면을 향함에 따라서 C 농도가 서서히 커지는 그라데이션을 부여하는 것이 용이하게 된다.
또한 예를 들어, 성막 스텝 B와 성막 스텝 C를 교대로 행하여, C 농도가 N 농도 미만인 막과, C 농도가 N 농도보다도 높은 막의 적층막을 형성한다. 이때, n2 및 n3 중 적어도 어느 하나의 횟수를 조정함으로써, 적층막의 두께 방향으로, C 농도 및 N 농도 중 적어도 어느 하나의 그라데이션을 부여하도록 해도 된다. 예를 들어, 성막 스텝 B, C를 교대로 행할 때마다, n2에 대한 n3의 비율을 서서히 크게 함으로써, 적층막의 두께 방향으로, 최하면으로부터 최표면을 향함에 따라서 C 농도가 서서히 커지는 그라데이션을 부여하는 것이 가능하게 된다.
또한 예를 들어, 성막 스텝 B와 성막 스텝 D를 교대로 행하여, C 농도가 N 농도 미만인 막과, C 농도가 N 농도 이하인 막의 적층막을 형성한다. 이때, n2 및 n4 중 적어도 어느 하나의 횟수를 조정함으로써, 적층막의 두께 방향으로, C 농도 및 N 농도 중 적어도 어느 하나의 그라데이션을 부여하도록 해도 된다. 예를 들어, 성막 스텝 B, D를 교대로 행할 때마다, n2에 대한 n4의 비율을 서서히 크게 함으로써, 적층막의 두께 방향으로, 최하면으로부터 최표면을 향함에 따라서 C 농도가 서서히 커지는 그라데이션을 부여하는 것이 용이하게 된다.
또한 예를 들어, 성막 스텝 C와 성막 스텝 D를 교대로 행하여, C 농도가 N 농도보다도 높은 막과, C 농도가 N 농도 이하인 막의 적층막을 형성한다. 이때, n3 및 n4 중 적어도 어느 하나의 횟수를 조정함으로써, 적층막의 두께 방향으로, C 농도 및 N 농도 중 적어도 어느 하나의 그라데이션을 부여하도록 해도 된다. 예를 들어, 성막 스텝 C, D를 교대로 행할 때마다, n4에 대한 n3의 비율을 서서히 크게 함으로써, 적층막의 두께 방향으로, 최하면으로부터 최표면을 향함에 따라서 C 농도가 서서히 커지는 그라데이션을 부여하는 것이 가능하게 된다.
(변형예 3)
제1, 제2 원료 가스로서, BTCSM 가스나 BTCSE 가스 등의 알킬렌할로실란 원료 가스를 사용할 수도 있다. 알킬렌할로실란 원료 가스를 공급하는 스텝의 처리 수순, 처리 조건은, 도 4의 (a) 내지 도 4의 (d)에 나타내는 성막 시퀀스에 있어서의 스텝 1A 내지 1D의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 한다. 본 변형예에서도, 도 4의 (a) 내지 도 4의 (d)에 나타내는 성막 시퀀스와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 예를 들어, 제1 원료로서 BTCSM 가스를 사용하고, 제2 원료 가스로서, C를 BTCSM 가스에 포함되는 C보다도 많이 포함하는 BTCSE 가스를 사용함으로써 성막 스텝 B, D, A, C에서 형성되는 막의 순서대로 C 농도를 높게 하는 것이 용이하게 된다(성막 스텝 B에서 형성되는 막의 C 농도가 가장 낮고, 성막 스텝 C에서 형성되는 막의 C 농도가 가장 높다).
또한, BTCSM 가스 등의 알킬렌할로실란 원료 가스는, TCDMDS 가스 등의 알킬할로실란 원료 가스와는 달리, C를, Si-C 결합의 형태가 아니라, Si-C-Si 결합이나 Si-C-C-Si 결합 등의 형태로 포함하고 있다. 이 형태의 상이에 의해, 원료 가스로서 알킬렌할로실란 원료 가스를 사용해서 형성한 층은, 원료 가스로서 알킬할로실란 원료 가스를 사용해서 형성한 층보다도, 산화 가스나 질화 가스가 공급되었을 때, C가 Si 등으로부터 완전히 절단될 확률이 적어, C의 탈리 확률이 낮은 층으로 되는 경향이 있다. 즉, 원료 가스로서 알킬렌할로실란 원료 가스를 사용해서 형성된 막은, 원료 가스로서 알킬할로실란 원료 가스를 사용해서 형성한 막보다도, C 농도가 높은 막으로 되는 경향이 있다. 제1, 제2 원료 가스의 선택에, 이 점을 반영시키도록 해도 된다.
<다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였다. 단, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
본 발명은, 웨이퍼(200) 상에 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 이트륨(Y), 스트론튬(Sr), 란탄(La), 루테늄(Ru), 알루미늄(Al) 등의 금속 원소를 포함하는 막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용 가능하다. 즉, 본 발명은, 웨이퍼(200) 상에, 예를 들어 TiOCN막, ZrOCN막, HfOCN막, TaOCN막, NbOCN막, MoOCN막, WOCN막, YOCN막, SrOCN막, LaOCN막, RuOCN막, AlOCN막 등의 금속 산탄질화막을 형성하는 경우나, TiON막, ZrON막, HfON막, TaON막, NbON막, MoON막, WON막, YON막, SrON막, LaON막, RuON막, AlON막 등의 금속 산질화막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다.
이때의 성막 처리의 처리 수순, 처리 조건은, 상술한 실시 형태나 변형예의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다. 이들 경우에도, 상술한 실시 형태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
기판 처리에 사용되는 레시피(처리 수순이나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)는, 처리 내용(형성하는 막의 막종, 조성비, 막질, 막 두께, 처리 수순, 처리 조건 등)에 따라서 개별로 준비하여, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 통해서 기억 장치(121c) 내에 저장해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 기판 처리를 개시할 때, CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서 처리 내용에 따라 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 1대의 기판 처리 장치에서 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 막을, 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 부담(처리 수순이나 처리 조건 등의 입력 부담 등)을 저감할 수 있어, 조작 미스를 회피하면서, 기판 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 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 막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 낱장식의 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 핫월형의 처리 로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 콜드월형의 처리 로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다.
예를 들어, 도 7에 나타내는 처리 로(302)를 구비한 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 본 발명은 적합하게 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, 가스 공급 포트(332a, 332b)가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332a)에는, 상술한 실시 형태의 원료 가스 공급계와 마찬가지의 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332b)에는, 상술한 실시 형태의 질화 가스 공급계, 산화 가스 공급계와 마찬가지의 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 설치되어 있다. 처리 용기(303)에는, 처리실(301) 내를 배기하는 배기 포트(331)가 설치되어 있다. 배기 포트(331)에는, 상술한 실시 형태의 배기계와 마찬가지의 배기계가 접속되어 있다.
또한 예를 들어, 도 8에 나타내는 처리 로(402)를 구비한 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 본 발명은 적합하게 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, 가스 공급 포트(432a, 432b)가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432a)에는, 상술한 실시 형태의 원료 가스 공급계와 마찬가지의 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432b)에는, 상술한 실시 형태의 질화 가스 공급계, 산화 가스 공급계와 마찬가지의 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432a, 432b)는, 처리실(401) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 단부의 측방, 즉, 처리실(401) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 표면과 대향하지 않는 위치에 각각 설치되어 있다. 처리 용기(403)에는, 처리실(401) 내를 배기하는 배기 포트(431)가 설치되어 있다. 배기 포트(431)에는, 상술한 실시 형태의 배기계와 마찬가지의 배기계가 접속되어 있다.
이러한 기판 처리 장치를 사용하는 경우에도, 상술한 실시 형태나 변형예와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에서 성막 처리를 행할 수 있고, 상술한 실시 형태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 실시 형태나 변형예 등은, 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 이때의 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
[실시예]
실시예 1 내지 3으로서, 상술한 실시 형태에서의 기판 처리 장치를 사용하고, 상술한 성막 스텝 A, B, C를 각각 선택해서 행함으로써 웨이퍼 상에 막을 형성하였다. 제1 원료 가스로서는 TCDMDS 가스를, 제2 원료 가스로서는 DCTMDS 가스를, 질화 가스로서는 NH3 가스를, 산화 가스로서는 O2 가스를 사용하였다. 각종 가스 공급 스텝에서의 처리 조건은, 상술한 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건이며, 실시예 1 내지 3에서 공통의 조건이 되도록 설정하였다.
그리고, 실시예 1 내지 3에서 형성한 각 막 중에 포함되는 Si, O, C, N의 농도를, XPS(X선 광전자 분광법)에 의해 각각 측정하였다. 그 결과를 도 5에 도시한다. 도 5의 횡축은 실시예 1, 2, 3을, 종축은 막 중의 각 원소 농도(at％)를 각각 나타내고 있다. 도 5에 의하면, 실시예 1에서는, 성막 스텝 A를 선택해서 행함으로써, 웨이퍼 상에 C 농도가 N 농도 이상(C≥N)인 막을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 실시예 2에서는, 성막 스텝 B를 선택해서 행함으로써, 웨이퍼 상에 C 농도가 N 농도 미만(C <N)인 막을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 실시예 3에서는, 성막 스텝 C를 선택해서 행함으로써, 웨이퍼 상에 C 농도가 N 농도보다도 높은(C>N) 막을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 내지 3에서 형성한 각 막의 에칭 내성을 각각 측정하였다. 그 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6의 횡축은, 실시예 1, 2, 3을 나타내고 있다. 도 6의 종축은, 농도 1％의 HF 함유액을 사용해서 막을 에칭했을 때의 습식 에칭 레이트(W.E.R.)[Å/min], 즉, HF에 대한 막의 내성을 나타내고 있다. 도 6에 의하면, C 농도가 비교적 높은 실시예 1, 3의 막이, C 농도가 비교적 낮은 실시예 2의 막보다도, 에칭 내성이 더 높은(W.E.R.이 작은) 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1, 3에서는 모두 원료 가스, 질화 가스, 산화 가스의 순서대로 공급함에도 불구하고, 원료 가스로서 DCTMDS 가스를 사용하는 실시예 3의 막이, 원료 가스로서 TCDMDS 가스를 사용하는 실시예 1의 막보다도, 에칭 내성이 더 높은 것을 알 수 있다.
121 : 컨트롤러(제어부) 200 : 웨이퍼(기판)
201 : 처리실 202 : 처리 로
203 : 반응관 207 : 히터
231 : 배기관 232a 내지 232d : 가스 공급관

Claims (20)

  1. (a) 기판에 대하여 미리 정해진 원소와 탄소와의 화학 결합을 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 공정을 이 순서대로 행하는 사이클을 n1회(n1은 1 이상의 정수) 행하는 공정으로서, 상기 질화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되고, 상기 산화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되는 공정과,
    (b) 상기 기판에 대하여 상기 제1 원료 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 공정을 이 순서대로 행하는 사이클을 n2회(n2는 1 이상의 정수) 행하는 공정으로서, 상기 산화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되고, 상기 질화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되는 공정과,
    (c) 상기 기판에 대하여 상기 미리 정해진 원소와 탄소와의 화학 결합을 상기 제1 원료 가스에 포함되는 상기 미리 정해진 원소와 탄소와의 화학 결합보다도 많이 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 공정을 이 순서대로 행하는 사이클을 n3회(n3은 1 이상의 정수) 행하는 공정으로서, 상기 질화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되고, 상기 산화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되는 공정과,
    (d) 상기 기판에 대하여 상기 제2 원료 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 공정, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 공정을 이 순서대로 행하는 사이클을 n4회(n4는 1 이상의 정수) 행하는 공정으로서, 상기 산화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되고, 상기 질화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되는 공정
    중 적어도 어느 2개를 선택하여, 그것들을 교대로 n5회(n5는 1 이상의 정수) 행함으로써, 탄소 농도 및 질소 농도 중 적어도 어느 하나가 상이한 막이 교대로 적층되어 이루어지는 적층막을 형성하여, 상기 기판 상에 원하는 조성의 적층막을 형성하고,
    상기 제1 원료 가스를 구성하는 원소의 종류는 상기 제2 원료 가스를 구성하는 원소의 종류와 동일하고,
    상기 제1 원료 가스를 구성하는 원소의 조성비는 상기 제2 원료 가스를 구성하는 원소의 조성비와 상이한, 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    마지막으로 상기 (a)를 행함으로써, 상기 적층막의 최표면을, 탄소 농도가 질소 농도 이상인 막으로 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    마지막으로 상기 (b)를 행함으로써, 상기 적층막의 최표면을, 탄소 농도가 질소 농도 미만인 막으로 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    마지막으로 상기 (c)를 행함으로써, 상기 적층막의 최표면을, 탄소 농도가 질소 농도보다도 높은 막으로 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    마지막으로 상기 (d)를 행함으로써, 상기 적층막의 최표면을, 탄소 농도가 질소 농도 이하인 막으로 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (a)와 상기 (b)를 교대로 행하여, 탄소 농도가 질소 농도 이상인 막과, 탄소 농도가 질소 농도 미만인 막의 적층막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (a)와 상기 (c)를 교대로 행하여, 탄소 농도가 질소 농도 이상인 막과, 탄소 농도가 질소 농도보다도 높은 막의 적층막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (a)와 상기 (d)를 교대로 행하여, 탄소 농도가 질소 농도 이상인 막과, 탄소 농도가 질소 농도 이하인 막의 적층막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 (b)와 상기 (c)를 교대로 행하여, 탄소 농도가 질소 농도 미만인 막과, 탄소 농도가 질소 농도보다도 높은 막의 적층막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 (b)와 상기 (d)를 교대로 행하여, 탄소 농도가 질소 농도 미만인 막과, 탄소 농도가 질소 농도 이하인 막의 적층막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 (c)와 상기 (d)를 교대로 행하여, 탄소 농도가 질소 농도보다도 높은 막과, 탄소 농도가 질소 농도 이하인 막의 적층막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 (a)를 선택함으로써, 탄소 농도가 질소 농도 이상인 막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 (b)를 선택함으로써, 탄소 농도가 질소 농도 미만인 막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 (c)를 선택함으로써, 탄소 농도가 질소 농도보다도 높은 막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 (d)를 선택함으로써, 탄소 농도가 질소 농도 이하인 막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 (a)의 수순을 실행시키는 프로그램과, 상기 (b)의 수순을 실행시키는 프로그램과, 상기 (c)의 수순을 실행시키는 프로그램과, 상기 (d)의 수순을 실행시키는 프로그램을 준비해 두고, 적어도 어느 한쪽의 프로그램을 선택해서 실행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 원료 가스 및 상기 제2 원료 가스 각각은 탄소 함유 리간드를 포함하고, 상기 제2 원료 가스에 포함되는 탄소 함유 리간드의 수가, 상기 제1 원료 가스에 포함되는 탄소 함유 리간드의 수보다도 더 많은, 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 기판을 수용하는 처리실과,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 미리 정해진 원소와 탄소와의 화학 결합을 포함하는 제1 원료 가스, 또는, 상기 미리 정해진 원소와 탄소와의 화학 결합을 상기 제1 원료 가스에 포함되는 상기 미리 정해진 원소와 탄소와의 화학 결합보다도 많이 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 질화 가스 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 산화 가스 공급계와,
    상기 처리실 내에서,
    (a) 기판에 대하여 상기 제1 원료 가스를 공급하는 처리, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 처리, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 처리를 이 순서대로 행하는 사이클을 n1회(n1은 1 이상의 정수) 행하는 처리로서, 상기 질화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되고, 상기 산화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되는 처리와,
    (b) 상기 기판에 대하여 상기 제1 원료 가스를 공급하는 처리, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 처리, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 처리를 이 순서대로 행하는 사이클을 n2회(n2는 1 이상의 정수) 행하는 처리로서, 상기 산화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되고, 상기 질화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되는 처리와,
    (c) 상기 기판에 대하여 상기 제2 원료 가스를 공급하는 처리, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 처리, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 처리를 이 순서대로 행하는 사이클을 n3회(n3은 1 이상의 정수) 행하는 처리로서, 상기 질화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되고, 상기 산화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되는 처리와,
    (d) 상기 기판에 대하여 상기 제2 원료 가스를 공급하는 처리, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 처리, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 처리를 이 순서대로 행하는 사이클을 n4회(n4는 1 이상의 정수) 행하는 처리로서, 상기 산화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되고, 상기 질화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되는 처리
    중 적어도 어느 2개를 선택하여, 그것들을 교대로 n5회(n5는 1 이상의 정수) 행함으로써, 탄소 농도 및 질소 농도 중 적어도 어느 하나가 상이한 막이 교대로 적층되어 이루어지는 적층막을 형성하여, 상기 기판 상에 원하는 조성의 적층막을 형성하는 처리를 행하게 하도록, 상기 원료 가스 공급계, 상기 질화 가스 공급계 및 상기 산화 가스 공급계를 제어하도록 구성되는 제어부,
    를 포함하고,
    상기 제1 원료 가스를 구성하는 원소의 종류는 상기 제2 원료 가스를 구성하는 원소의 종류와 동일하고,
    상기 제1 원료 가스를 구성하는 원소의 조성비는 상기 제2 원료 가스를 구성하는 원소의 조성비와 상이한, 기판 처리 장치.
  20. (a) 기판에 대하여 미리 정해진 원소와 탄소와의 화학 결합을 포함하는 제1 원료 가스를 공급하는 단계, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 단계, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 단계를 이 순서대로 행하는 사이클을 n1회(n1은 1 이상의 정수) 행하는 단계로서, 상기 질화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되고, 상기 산화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되는 단계와,
    (b) 상기 기판에 대하여 상기 제1 원료 가스를 공급하는 단계, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 단계, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 단계를 이 순서대로 행하는 사이클을 n2회(n2는 1 이상의 정수) 행하는 단계로서, 상기 산화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되고, 상기 질화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되는 단계와,
    (c) 상기 기판에 대하여 상기 미리 정해진 원소와 탄소와의 화학 결합을 상기 제1 원료 가스에 포함되는 상기 미리 정해진 원소와 탄소와의 화학 결합보다도 많이 포함하는 제2 원료 가스를 공급하는 단계, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 단계, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 단계를 이 순서대로 행하는 사이클을 n3회(n3은 1 이상의 정수) 행하는 단계로서, 상기 질화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되고, 상기 산화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되는 단계와,
    (d) 상기 기판에 대하여 상기 제2 원료 가스를 공급하는 단계, 상기 기판에 대하여 산화 가스를 공급하는 단계, 상기 기판에 대하여 질화 가스를 공급하는 단계를 이 순서대로 행하는 사이클을 n4회(n4는 1 이상의 정수) 행하는 단계로서, 상기 산화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되고, 상기 질화 가스는 논 플라즈마로 열적으로 활성화되는 단계
    중 적어도 어느 2개를 선택하여, 그것들을 교대로 n5회(n5는 1 이상의 정수) 행함으로써, 탄소 농도 및 질소 농도 중 적어도 어느 하나가 상이한 막이 교대로 적층되어 이루어지는 적층막을 형성하여, 상기 기판 상에 원하는 조성의 적층막을 형성하는 단계를 컴퓨터에 실행시키고,
    상기 제1 원료 가스를 구성하는 원소의 종류는 상기 제2 원료 가스를 구성하는 원소의 종류와 동일하고,
    상기 제1 원료 가스를 구성하는 원소의 조성비는 상기 제2 원료 가스를 구성하는 원소의 조성비와 상이한, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램.
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