KR102578026B1 - 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents

기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 Download PDF

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    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process

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Abstract

기판 상에 형성되는 산화막의 막질을 향상시킨다.
(a1) 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 공정과, (a2) 기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급함으로써, 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 공정을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 기판 상에, 소정 막 두께의 제1 산화막을 형성하는 공정을 행한다.

Description

기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램{METHOD OF PROCESSING SUBSTRATE, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND PROGRAM}
본 개시는, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에의 질화막의 형성과, 이 질화막을 산화시킴으로 인한 산화막으로의 변환을 포함하는 산화막의 형성 처리를 행하는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2010-087167호 공보
본 개시의 목적은, 기판 상에 형성되는 산화막의 막질을 향상시키는 것에 있다.
본 개시의 일 양태에 의하면,
(a1) 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 공정과,
(a2) 상기 기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급함으로써, 상기 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 공정을
비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 소정 막 두께의 제1 산화막을 형성하는 공정을 행하는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 기판 상에 형성되는 산화막의 막질을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 종단면도로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러(121)의 개략 구성도이며, 컨트롤러(121)의 제어계를 블록도로 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 웨이퍼(200)의 표면을 하지로 해서 실리콘 산질화막을 형성한 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 4의 (b)는 웨이퍼(200)의 표면을 하지로 해서 형성된 실리콘 산질화막을 산화시켜서 실리콘 산화막으로 변환시킨 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 4의 (c)는 실리콘 산질화막을 산화시킴으로써 웨이퍼(200) 상에 형성된 실리콘 산화막을 하지로 해서 실리콘 산질화막을 형성한 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 4의 (d)는 실리콘 산질화막을 산화시킴으로써 웨이퍼(200) 상에 형성된 실리콘 산화막을 하지로 해서 형성된 실리콘 산질화막을 산화시켜서 실리콘 산화막으로 변환시킨 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다.
도 5의 (a)는 웨이퍼(200)의 표면을 하지로 해서 실리콘 질화막을 형성한 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 5의 (b)는 웨이퍼(200)의 표면을 하지로 해서 형성된 실리콘 질화막을 산화시켜서 실리콘 산화막으로 변환시킨 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 5의 (c)는 실리콘 질화막을 산화시킴으로써 웨이퍼(200) 상에 형성된 실리콘 산화막을 하지로 해서 실리콘 산질화막을 형성한 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 5의 (d)는 실리콘 질화막을 산화시킴으로써 웨이퍼(200) 상에 형성된 실리콘 산화막을 하지로 해서 형성된 실리콘 산질화막을 산화시켜서 실리콘 산화막으로 변환시킨 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다.
도 6의 (a)는 웨이퍼(200)의 표면을 하지로 해서 실리콘 산질화막을 형성한 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 6의 (b)는 웨이퍼(200)의 표면을 하지로 해서 형성된 실리콘 산질화막을 산화시켜서 실리콘 산화막으로 변환시킨 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 6의 (c)는 실리콘 산질화막을 산화시킴으로써 웨이퍼(200) 상에 형성된 실리콘 산화막을 하지로 해서 실리콘 질화막을 형성한 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 6의 (d)는 실리콘 산질화막을 산화시킴으로써 웨이퍼(200) 상에 형성된 실리콘 산화막을 하지로 해서 형성된 실리콘 질화막을 산화시켜서 실리콘 산화막으로 변환시킨 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다.
도 7의 (a)는 웨이퍼 상에 형성된 실리콘 산질화막, 및 이 막을 산화시킴으로써 얻은 실리콘 산화막에서의 막 두께의 측정 결과를 각각 도시하는 도면이다. 도 7의 (b)는 웨이퍼 상에 형성된 실리콘 산질화막, 및 이 막을 산화시킴으로써 얻은 실리콘 산화막에서의 막 응력의 측정 결과를 각각 도시하는 도면이다.
도 8의 (a)는 웨이퍼 상에 형성된 실리콘 질화막, 및 이 막을 산화시킴으로써 얻은 실리콘 산화막에서의 막 두께의 측정 결과를 각각 도시하는 도면이다. 도 8의 (b)는 웨이퍼 상에 형성된 실리콘 질화막, 및 이 막을 산화시킴으로써 얻은 실리콘 산화막에서의 응력의 측정 결과를 각각 도시하는 도면이다.
<본 개시의 일 양태>
이하, 본 개시의 일 양태에 대해서, 주로 도 1 내지 도 4를 참조하면서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시한 바와 같이, 처리로(202)는, 온도 조정기(가열부)로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보유 지지판에 지지됨으로써 수직으로 거치되어 있다. 히터(207)는 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원상으로 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 구성되고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)과 동심원상으로, 매니폴드(209)가 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스강(SUS) 등의 금속 재료로 구성되고, 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)의 사이에는, 시일 부재로서의 O링(220a)이 마련되어 있다. 반응관(203)은, 히터(207)와 마찬가지로 수직으로 거치되어 있다. 주로, 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성된다. 처리실(201)은, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 수용 가능하게 구성되어 있다. 이 처리실(201) 내에서 웨이퍼(200)에 대한 처리가 행하여진다.
처리실(201) 내에는, 제1 내지 제3 공급부로서의 노즐(249a 내지 249c)이 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 각각 마련되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)을 각각 제1 내지 제3 노즐이라고도 칭한다. 노즐(249a 내지 249c)은, 예를 들어 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료로 구성되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)에는, 가스 공급관(232a 내지 232c)이 각각 접속되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)은 각각 다른 노즐이며, 노즐(249a, 249c) 각각은, 노즐(249b)에 인접해서 마련되어 있다.
가스 공급관(232a 내지 232c)에는, 가스류의 상류측부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로 컨트롤러(MFC)(241a 내지 241c) 및 개폐 밸브인 밸브(243a 내지 243c)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)보다도 하류측에는, 가스 공급관(232d, 232f)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)보다도 하류측에는, 가스 공급관(232e, 232g)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)보다도 하류측에는, 가스 공급관(232h)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232d 내지 232h)에는, 가스류의 상류측부터 순서대로, MFC(241d 내지 241h) 및 밸브(243d 내지 243h)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232h)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료로 구성되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 노즐(249a 내지 249c)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)의 사이에서의 평면으로 보아 원환상의 공간에, 반응관(203)의 내벽 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 기립하도록 각각 마련되어 있다. 즉, 노즐(249a 내지 249c)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 마련되어 있다. 평면으로 보아, 노즐(249b)은 처리실(201) 내에 반입되는 웨이퍼(200)의 중심을 사이에 두고 후술하는 배기구(231a)와 일직선 상에 대향하도록 배치되어 있다. 노즐(249a, 249c)은, 노즐(249b)과 배기구(231a)의 중심을 통과하는 직선 L을, 반응관(203)의 내벽(웨이퍼(200)의 외주부)을 따라 양측으로부터 사이에 넣도록 배치되어 있다. 직선 L은, 노즐(249b)과 웨이퍼(200)의 중심을 통과하는 직선이기도 하다. 즉, 노즐(249c)은, 직선 L을 사이에 두고 노즐(249a)과 반대측에 마련되어 있다고 할 수도 있다. 노즐(249a, 249c)은, 직선 L을 대칭 축으로 해서 선 대칭으로 배치되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)이 각각 마련되어 있다. 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)은 각각이, 평면으로 보아 배기구(231a)와 대향(대면)하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 마련되어 있다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 원료(원료 가스)로서, 예를 들어 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막을 구성하는 주 원소로서의 실리콘(Si)을 포함하는 실란계 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 실란계 가스로서는, 예를 들어 Si 및 할로겐을 포함하는 가스, 즉, 할로실란계 가스를 사용할 수 있다. 할로겐에는, 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등이 포함된다. 할로실란계 가스로서는, 예를 들어 Si 및 Cl을 포함하는 클로로실란계 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 질화 가스(질화제)로서, 예를 들어 질소(N) 및 수소(H) 함유 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. N 및 H 함유 가스는, N 함유 가스이기도 하고, H 함유 가스이기도 하다.
가스 공급관(232c)으로부터는, 산화 가스(산화제)로서, 예를 들어 산소(O) 함유 가스가, MFC(241c), 밸브(243c), 노즐(249c)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(232d)으로부터는, 원료(원료 가스)로서, 예를 들어 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막을 구성하는 주 원소로서의 Si를 포함하는 실란계 가스가, MFC(241d), 밸브(243d), 가스 공급관(232a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 실란계 가스로서는, 예를 들어 Si 및 할로겐을 포함하는 가스, 즉, 할로실란계 가스를 사용할 수 있다. 할로실란계 가스로서는, 예를 들어 Si 및 Cl을 포함하는 클로로실란계 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232e)으로부터는, 환원 가스(환원제)로서, 예를 들어 수소(H) 함유 가스가, MFC(241e), 밸브(243e), 가스 공급관(232b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. H 함유 가스는, 그 단체로는 산화 작용은 얻어지지 않지만, 특정 조건 하에서 O 함유 가스와 반응함으로써 원자 상태 산소(atomic oxygen, O) 등의 산화종을 생성하여, 산화 처리의 효율을 향상시키도록 작용한다.
가스 공급관(232f 내지 232h)으로부터는, 불활성 가스가, 각각 MFC(241f 내지 241h), 밸브(243f 내지 243h), 가스 공급관(232a 내지 232c), 노즐(249a 내지 249c)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 불활성 가스는, 퍼지 가스, 캐리어 가스, 희석 가스 등으로서 작용한다.
주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해, 원료 가스 공급계(제1 원료 가스 공급계)가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해, 질화 가스 공급계(N 및 H 함유 가스 공급계)가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232c), MFC(241c), 밸브(243c)에 의해, 산화 가스 공급계(O 함유 가스 공급계)가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232d), MFC(241d), 밸브(243d)에 의해, 원료 가스 공급계(제2 원료 가스 공급계)가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232e), MFC(241e), 밸브(243e)에 의해, 환원 가스 공급계(H 함유 가스 공급계)가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232f 내지 232h), MFC(241f 내지 241h), 밸브(243f 내지 243h)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다.
또한, 원료 가스, N 및 H 함유 가스, O 함유 가스 각각 혹은 모두를, 성막 가스라고도 칭하고, 원료 가스 공급계, N 및 H 함유 가스 공급계, O 함유 가스 공급계 각각 혹은 모두를, 성막 가스 공급계라고도 칭한다. 또한, O 함유 가스, H 함유 가스 각각 혹은 양쪽을, 산화 가스라고도 칭하기도 하고, O 함유 가스 공급계, H 함유 가스 공급계 각각 혹은 양쪽을, 산화 가스 공급계라고 칭하기도 한다.
상술한 각종 가스 공급계 중, 어느 것, 혹은 모든 가스 공급계는, 밸브(243a 내지 243h)나 MFC(241a 내지 241h) 등이 집적되어 이루어지는 집적형 가스 공급 시스템(248)으로서 구성되어 있어도 된다. 집적형 가스 공급 시스템(248)은, 가스 공급관(232a 내지 232h) 각각에 대하여 접속되어, 가스 공급관(232a 내지 232h) 내에의 각종 가스의 공급 동작, 즉, 밸브(243a 내지 243h)의 개폐 동작이나 MFC(241a 내지 241h)에 의한 유량 조정 동작 등이, 후술하는 컨트롤러(121)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 집적형 가스 공급 시스템(248)은, 일체형, 혹은, 분할형의 집적 유닛으로서 구성되어 있고, 가스 공급관(232a 내지 232h) 등에 대하여 집적 유닛 단위로 착탈을 행할 수 있어, 집적형 가스 공급 시스템(248)의 메인터넌스, 교환, 증설 등을, 집적 유닛 단위로 행하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
반응관(203)의 측벽 하방에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기구(231a)가 마련되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 배기구(231a)는 평면으로 보아, 웨이퍼(200)를 사이에 두고 노즐(249a 내지 249c)(가스 공급 구멍(250a 내지 250c))과 대향(대면)하는 위치에 마련되어 있다. 배기구(231a)는, 반응관(203)의 측벽의 하부로부터 상부를 따라, 즉, 웨이퍼 배열 영역을 따라 마련되어 있어도 된다. 배기구(231a)에는 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 있다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함시켜 생각해도 된다.
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료로 구성되고, 원반상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220b)이 마련되어 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, 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출(반송)하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성되어 있다.
매니폴드(209)의 하방에는, 시일 캡(219)을 강하시켜 보트(217)를 처리실(201) 내로부터 반출한 상태에서, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 셔터(219s)가 마련되어 있다. 셔터(219s)는, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료로 구성되고, 원반상으로 형성되어 있다. 셔터(219s)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220c)이 마련되어 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 정렬시켜 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두고 배열시키도록 구성되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 구성된다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 구성되는 단열판(218)이 다단으로 지지되어 있다.
반응관(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 정도를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 된다. 온도 센서(263)는, 반응관(203)의 내벽을 따라 마련되어 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 가능하게 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), SSD(Solid State 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 처리에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 단순히 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피를, 단순히 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그것들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(241a 내지 241h), 밸브(243a 내지 243h), 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 241h)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243h)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(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 외부 기억 장치(123)는, 예를 들어 HDD 등의 자기 디스크, CD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 SSD 등의 반도체 메모리 등을 포함한다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 단순히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그것들 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) 기판 처리 공정
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판으로서의 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 산화막을 형성하는 처리 시퀀스 예에 대해서, 주로, 도 4의 (a) 내지 도 4의 (d)를 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
본 양태에서의 처리 시퀀스에서는,
웨이퍼(200)에 대하여 성막 가스로서, 원료 가스인 클로로실란계 가스, 질화 가스인 N 및 H 함유 가스, 산화 가스인 O 함유 가스를 공급함으로써, 산질화막으로서 실리콘 산질화막(SiON막)을 형성하는 스텝(SiON막 형성)과,
웨이퍼(200)에 대하여 산화 가스로서, O 함유 가스, H 함유 가스를 공급함으로써, SiON막을 산화시켜서, 산화막으로서의 실리콘 산화막(SiO막)으로 변환시키는 스텝(SiO막 변환)을
비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수(n2회, n2는 1 이상의 정수), 바람직하게는 복수회(n2회, n2는 2 이상의 정수) 행함으로써, 웨이퍼(200)의 표면 상에 소정 막 두께의 SiO막을 형성한다.
본 명세서에서는, 상술한 처리 시퀀스를, 편의상, 이하와 같이 나타내는 경우도 있다. 이하의 변형예 등의 설명에서도, 마찬가지의 표기를 사용한다. 또한, 이하에서의 「SiON」은, 「SiON막 형성」을 나타내고, 「Ox」는, 산화에 의한 SiON막의 SiO막으로의 변환, 즉, 「SiO막 변환」을 나타낸다.
(SiON→Ox)×n2⇒ SiO
또한, 본 양태에서의 처리 시퀀스에서는,
SiON막 형성에 있어서, 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 가스를 공급하는 스텝과, 웨이퍼(200)에 대하여 N 및 H 함유 가스를 공급하는 스텝과, 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 가스를 공급하는 스텝을 포함하는 세트를 소정 횟수(n1회, n1은 1 이상의 정수) 행한다.
또한, 본 양태에서의 처리 시퀀스에서는,
SiO막 변환에 있어서, 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 가스와 H 함유 가스를 동시에 공급한다.
본 명세서에서는, 상술한 가스 공급 시퀀스를, 편의상, 이하와 같이 나타내는 경우도 있다. 이하의 변형예 등의 설명에서도, 마찬가지의 표기를 사용한다.
[(클로로실란계 가스→N 및 H 함유 가스→O 함유 가스)×n1→O 함유 가스+H 함유 가스]×n2⇒ SiO
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되어 있는 층 등의 위에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 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)된 후, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되어, 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 개재시켜 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
보트 로드가 종료된 후, 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 측정되어, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 처리 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(온도 조정). 또한, 회전 기구(267)에 의한 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 처리실(201) 내의 배기, 웨이퍼(200)의 가열 및 회전은 모두, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
(성막 처리)
그 후, SiON막을 형성하는 스텝(SiON막 형성)과, SiON막을 산화시켜서 SiO막으로 변환시키는 스텝(SiO막 변환)을 비동시에 행하는 사이클을 복수회(n2회, n2는 2 이상의 정수) 행한다.
(SiON막 형성)
SiON막 형성에서는, 이하의 스텝 1 내지 3을 순차 행하는 세트를 소정 횟수(n1회, n1은 1 이상의 정수) 행한다.
[스텝 1]
스텝 1에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243a)를 개방하여, 가스 공급관(232a) 내에 클로로실란계 가스를 흐르게 한다. 클로로실란계 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 가스가 공급된다(클로로실란계 가스 공급). 이때, 밸브(243f 내지 243h)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급해도 된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
클로로실란계 가스 공급 유량: 0.01 내지 2slm, 바람직하게는 0.1 내지 1slm
불활성 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0 내지 10slm
각 가스 공급 시간: 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초
처리 온도: 400 내지 800℃, 바람직하게는 600 내지 700℃
처리 압력: 1 내지 2666Pa, 바람직하게는 67 내지 1333Pa
이 예시된다.
또한, 본 명세서에서의 「1 내지 2666Pa」과 같은 수치 범위의 표기는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어 「1 내지 2666Pa」이란 「1Pa 이상 2666Pa 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지이다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 가스를 공급함으로써, 하지로서의 웨이퍼(200)의 최표면 상에 Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, 웨이퍼(200)의 최표면에의, 클로로실란계 가스의 분자의 물리 흡착이나 화학 흡착, 클로로실란계 가스의 일부가 분해한 물질의 분자의 화학 흡착, 클로로실란계 가스의 열분해에 의한 Si의 퇴적 등에 의해 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, 클로로실란계 가스의 분자나 클로로실란계 가스의 일부가 분해한 물질의 분자의 흡착층(물리 흡착층이나 화학 흡착층)이어도 되고, Cl을 포함하는 Si의 퇴적층이어도 된다. 본 명세서에서는, Cl을 포함하는 Si 함유층을, 단순히 Si 함유층이라고도 칭한다.
Si 함유층이 형성된 후, 밸브(243a)를 닫아, 처리실(201) 내에의 클로로실란계 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지). 이때, 밸브(243f 내지 243h)를 개방하여, 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급한다. 불활성 가스는 퍼지 가스로서 작용한다.
클로로실란계 가스로서는, 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 테트라클로로실란(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스, 옥타클로로트리실란(Si3Cl8, 약칭: OCTS) 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, 클로로실란계 가스 대신에 테트라플루오로실란(SiF4) 가스 등의 플루오로실란계 가스나, 테트라브로모실란(SiBr4) 가스 등의 브로모실란계 가스나, 테트라요오도실란(SiI4) 가스 등의 요오도실란계 가스를 사용할 수도 있다.
불활성 가스로서는, 질소(N2) 가스나, 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 크세논(Xe) 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다. 이 점은, 후술하는 각 스텝에서도 마찬가지이다.
[스텝 2]
스텝 1이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 Si 함유층에 대하여 N 및 H 함유 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243b)를 개방하여, 가스 공급관(232b) 내에 N 및 H 함유 가스를 흐르게 한다. N 및 H 함유 가스는, MFC(241b)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 N 및 H 함유 가스가 공급된다(N 및 H 함유 가스 공급). 이때, 밸브(243f 내지 243h)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급해도 된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
N 및 H 함유 가스 공급 유량: 0.1 내지 10slm
N 및 H 함유 가스 공급 시간: 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초
처리 압력: 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 3000Pa
이 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 1에서의 처리 조건과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 N 및 H 함유 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성된 Si 함유층의 적어도 일부가 질화(개질)된다. 결과적으로, 하지로서의 웨이퍼(200)의 최표면 상에 Si 및 N을 포함하는 층으로서, 실리콘 질화층(SiN층)이 형성된다. SiN층을 형성할 때, Si 함유층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, N 및 H 함유 가스에 의한 Si 함유층의 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 이에 의해, SiN층은, 스텝 1에서 형성된 Si 함유층에 비하여, Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
SiN층이 형성된 후, 밸브(243b)를 닫아, 처리실(201) 내에의 N 및 H 함유 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
N 및 H 함유 가스로서는, 암모니아(NH3) 가스, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스를 사용할 수 있다.
[스텝 3]
스텝 2가 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 SiN층에 대하여 O 함유 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243c)를 개방하여, 가스 공급관(232c) 내에 O 함유 가스를 흐르게 한다. O 함유 가스는, MFC(241c)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249c)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 가스가 공급된다(O 함유 가스 공급). 이때, 밸브(243f 내지 243h)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급해도 된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
O 함유 가스 공급 유량: 0.1 내지 10slm
O 함유 가스 공급 시간: 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초
처리 압력: 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 3000Pa
이 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 1에서의 처리 조건과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성된 SiN층의 적어도 일부가 산화(개질)된다. 결과적으로, 하지로서의 웨이퍼(200)의 최표면 상에 Si, O 및 N을 포함하는 층으로서, 실리콘 산질화층(SiON층)이 형성된다. SiON층을 형성할 때, SiN층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, O 함유 가스에 의한 SiN층의 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 이에 의해, SiON층은, 스텝 2에서 형성된 SiN층에 비하여, Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
SiON층이 형성된 후, 밸브(243c)를 닫아, 처리실(201) 내에의 O 함유 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
O 함유 가스로서는, 산소(O2) 가스, 오존(O3) 가스, 수증기(H2O 가스), 과산화수소(H2O2) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 등을 사용할 수 있다.
[세트의 소정 횟수 실시]
상술한 스텝 1 내지 3을 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 행하는 세트를 소정 횟수(n1회, n1은 1 이상의 정수) 행함으로써, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 표면을 하지로 해서, 소정의 두께의 SiON막을 형성할 수 있다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1사이클당 형성되는 SiON층의 두께를 원하는 막 두께보다도 얇게 하여, SiON층을 적층함으로써 형성되는 SiON막의 두께가 원하는 두께로 될 때까지, 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
또한, 본 스텝을 상술한 처리 조건 하에서 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiON막은, 비교적 큰 응력, 예를 들어 0.4 내지 0.5GPa 정도의 크기의 인장 응력을 갖는 막이 된다.
(SiO막 변환)
소정의 두께의 SiON막이 형성된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 SiON막에 대하여 O 함유 가스 및 H 함유 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243c, 243e)를 개방하여, 가스 공급관(232c, 232e) 내에 O 함유 가스, H 함유 가스를 각각 흐르게 한다. 가스 공급관(232c, 232e) 내를 흐른 O 함유 가스, H 함유 가스는 각각, MFC(241c, 241e)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249c, 249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. O 함유 가스와 H 함유 가스는, 처리실(201) 내에서 혼합되어 반응하고, 그 후, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 가스와 H 함유 가스의 반응에 의해 생긴 원자 상태 산소 등의 산소를 포함하는 수분(H2O) 비함유의 산화종이 공급된다(O 함유 가스+H 함유 가스 공급). 이때, 밸브(243f 내지 243h)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c)을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급해도 된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
O 함유 가스 공급 유량: 0.1 내지 10slm
H 함유 가스 공급 유량: 0.1 내지 10slm
각 가스 공급 시간: 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초
처리 압력: 1 내지 2000Pa, 바람직하게는 1 내지 1000Pa
이 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 1에서의 처리 조건과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 가스, H 함유 가스를 공급함으로써, 원자 상태 산소 등의 산화종이 갖는 강한 산화력을 이용하여, 웨이퍼(200) 상에 형성된 SiON막을 산화시켜, 막 중에 O를 또한 도입시키는 것이 가능하게 된다. 또한, SiON막 중에 포함되는 N을 막 중으로부터 탈리시키는 것이 가능하게 된다. 이들에 의해, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, SiON막 형성에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 SiON막을, SiO막으로 변환시키는 것이 가능하게 된다. SiON막을 산화시킴으로써 얻어지는 SiO막은, N을 거의 혹은 전혀 포함하지 않는, 고순도이며 치밀한 SiO막으로 된다.
또한, SiON막은, 산화에 의해 SiO막으로 변환될 때 O를 도입함으로써 팽창한다. 이 때문에, SiON막을 산화시킴으로써 얻어진 SiO막은, 산화 전의 SiON막보다도 두꺼워진다. 단, 이 산화 전후의 막의 팽창 정도(팽창률)는, 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 가스를 공급하는 스텝과, 웨이퍼(200)에 대하여 N 및 H 함유 가스를 공급하는 스텝을 포함하는 세트를 소정 횟수 행하여, 웨이퍼(200) 상에 실리콘 질화막(SiN막)을 형성하고, 이 SiN막을 산화시켜서 SiO막으로 변환시키는 경우에 있어서의 산화 전후의 막의 팽창 정도(팽창률)에 비해, 작아진다. 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, SiON막을 산화시킴으로써 얻어진 SiO막에서의 막 두께는, 산화 전의 SiON막에서의 막 두께의 1.3배 정도의 두께에 들어가는 경우가 있음을, 본건 개시자 등은 확인 완료하였다. 이에 반해, 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, SiN막을 산화시킴으로써 얻어진 SiO막에서의 막 두께는, 산화 전의 SiN막에서의 막 두께에 1.8배 정도의 두께까지 증가하는 경우가 있음을, 본건 개시자 등은 확인 완료하였다. 이러한 점에서, 베이스 막을 SiON막으로 함으로써, 베이스 막을 SiN막으로 하는 경우보다도, 베이스 막을 산화시킴으로써 얻어지는 SiO막의 팽창률을 낮게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, SiON막을 산화시킴으로써 얻어진 SiO막이 갖는 응력(막 응력, 내부 응력, 잔류 응력)은, 산화 전의 SiON막이 갖는 응력보다도 작아진다. 이 응력은, 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 가스를 공급하는 스텝과, 웨이퍼(200)에 대하여 N 및 H 함유 가스를 공급하는 스텝을 포함하는 세트를 소정 횟수 행하여, 웨이퍼(200) 상에 SiN막을 형성하고, 이 SiN막을 산화시켜서 SiO막으로 변환시켰을 경우에 이 SiO막이 갖는 응력에 비해서, 작아진다. 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 산화 전의 SiON막이 0.5GPa 정도의 크기의 인장 응력을 갖는 경우, 이 SiON막을 산화시킴으로써 얻어진 SiO막이 갖는 응력은, 그것보다도 작은 0.3GPa 정도의 크기의 인장 응력으로 되는 경우가 있음을, 본건 개시자 등은 확인 완료하였다. 이에 반해, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 산화 전의 SiN막이 0.5GPa 정도의 크기의 인장 응력을 갖는 경우, 이 SiN막을 산화시킴으로써 얻어진 SiO막이 갖는 응력은, 인장 응력에서 압축 응력으로 변화하고, 또한 그 크기는 0.5GPa 정도의 크기로 되는 경우가 있음을, 본건 개시자 등은 확인 완료하였다. 또한, 도 7의 (b), 도 8의 (b)에서는, 인장 응력을 「+」로, 압축 응력을 「-」로 나타내고 있다. 이러한 점에서, 베이스 막을 SiON막으로 함으로써, 베이스 막을 SiN막으로 하는 경우보다도, 베이스 막을 산화시킴으로써 얻어지는 SiO막의 응력을 작게 하는 것이 가능하게 된다.
SiON막의 산화에 의한 SiO막으로의 변환이 종료된 후, 밸브(243c, 243e)를 닫아, 처리실(201) 내에의 O 함유 가스, H 함유 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
O 함유 가스로서는, O2 가스, O3 가스, H2O 가스, H2O2 가스, N2O 가스, NO 가스, NO2 가스, CO 가스, CO2 가스 등을 사용할 수 있다. H 함유 가스로서는, H2 가스나 중수소(2H2) 가스를 사용할 수 있는 2H2 가스를 D2 가스라고도 칭한다. 본 스텝에서는, H 함유 가스의 공급을 불실시로 하고, 산화 가스로서 O 함유 가스를 단체로 공급하도록 해도 된다. 또한, 본 스텝에서는, O 함유 가스 및 H 함유 가스 중 적어도 어느 것을 플라스마 여기시켜서 공급하도록 해도 된다.
[사이클의 반복]
그 후, 상술한 SiON막 형성, SiO막 변환을 다시 이 순서대로 행함으로써, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200) 상에 형성된 SiO막을 하지로 해서 SiON막을 형성하고, 도 4의 (d)에 도시하는 바와 같이, SiO막을 하지로 해서 형성된 SiON막을 SiO막으로 변환시키는 것이 가능하게 된다. 이와 같이, SiON막 형성, SiO막 변환을 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 교대로 행하는 사이클을 복수회(n2회, n2는 2 이상의 정수) 반복함으로써, 웨이퍼(200) 상에 원하는 두께의 SiO막을 형성할 수 있다. 이 막은, N을 거의 혹은 전혀 포함하지 않는 고순도이며 치밀한 SiO막으로 되어, 절연 특성 등의 특성이 우수한 막으로 된다. 또한, SiON막 형성, SiO막 변환을 비동시에 행하는 사이클을 복수회 반복함으로써 형성되는 이 SiO막은, SiON막 형성, SiO막 변환을 이 순서대로 1회씩 행함으로써 형성되는 동일한 두께의 SiO막에 비하여, 응력이 작은 막으로 된다. 또한, 상술한 사이클은 반드시 복수회 반복할 필요는 없으며, 1회만 실시하도록 해도 된다(n2=1로 해도 된다).
(애프터 퍼지 및 대기압 복귀)
웨이퍼(200) 상에의 원하는 두께의 SiO막의 형성이 완료된 후, 노즐(249a 내지 249c) 각각으로부터 퍼지 가스로서 불활성 가스를 처리실(201) 내에 공급하여, 배기구(231a)로부터 배기한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물 등이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 매니폴드(209)의 하단이 개구된다. 그리고, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 보트 언로드 후에는 셔터(219s)가 이동되어, 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(220c)을 개재시켜 셔터(219s)에 의해 시일된다(셔터 클로즈). 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 반응관(203)의 외부로 반출된 후, 보트(217)로부터 꺼내어진다(웨이퍼 디스차지).
(3) 본 양태에 의한 효과
본 양태에 의하면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 베이스 막을 SiON막으로 해서, SiON막 형성, SiO막 변환을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 베이스 막을 SiN막으로 해서, SiN막 형성, SiO막 변환을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행하는 경우에 비하여, 베이스 막을 산화시켜서 SiO막으로 변환시킬 때에 있어서의 막의 팽창을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, SiON막 형성, SiO막 변환을 이 순서대로 행함으로써, SiN막 형성, SiO막 변환을 이 순서대로 행하는 경우에 비하여, 베이스 막을 산화시켜서 SiO막으로 변환시킬 때에 있어서의 막의 응력의 변화를 억제하고, 또한 베이스 막을 SiO막으로 변환시킨 후의 SiO막이 갖는 응력을 작게 하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이, 본 양태에 의하면, SiO막 변환에서의 산화 전후의 「막 팽창」 및 「막 응력의 변화」를 억제할 수 있고, 또한 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiO막을, 내부 응력이 작은 막으로 하는 것이 가능하게 된다. 이들에 의해, SiO막을 형성할 때의 하지가 되는 웨이퍼(200)의 표면에 형성된 필러 등의 요철 구조의 변형 등을 피하는 것이 가능하게 된다.
(b) 베이스 막을 SiON막으로 해서, SiON막 형성, SiO막 변환을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 베이스 막을 SiN막으로 해서, SiN막 형성, SiO막 변환을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행하는 경우에 비하여, SiO막 변환에서의 베이스 막의 산화에 요하는 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 성막 처리의 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(c) SiON막 형성, SiO막 변환을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiO막을, N을 거의 혹은 전혀 포함하지 않는, 고순도이며 절연 특성이 높은 SiO막으로 하는 것이 가능하게 된다.
(d) SiO막 변환에 있어서, O 함유 가스+H 함유 가스를 산화 가스로서 사용함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiO막을, N을 거의 혹은 전혀 포함하지 않는, 고순도이며 절연 특성이 높은 SiO막으로 하는 것이 가능하게 된다. 또한, SiO막 변환에 있어서, SiON막의 산화에 의한 SiO막으로의 변환을 효율적으로 행할 수 있어, 성막 처리의 생산성을 높이는 것이 가능하게 된다.
(e) 상술한 효과는, SiON막 형성에 있어서, 상술한 각종 실란계 가스, 상술한 각종 N 및 H 함유 가스, 상술한 각종 O 함유 가스를 사용하는 경우나, SiO막 변환에 있어서, 상술한 각종 O 함유 가스, 상술한 각종 H 함유 가스를 사용하는 경우나, 이들 각 공정에서, 상술한 각종 불활성 가스를 사용하는 경우에도, 마찬가지로 얻을 수 있다.
(4) 변형예
본 양태에서의 처리 시퀀스는, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다. 이들 변형예는, 임의로 조합할 수 있다. 특별히 설명이 없는 한, 각 변형예의 각 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건은, 상술한 처리 시퀀스의 각 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
(변형예 1)
SiON막 형성에서 형성하는 SiON막의 O 농도 및 N 농도 중 적어도 어느 것을 제어함으로써, SiO막 변환에 있어서 SiON막을 SiO막으로 변환시킬 때의 막 팽창률, 및 SiO막 변환에 있어서 형성되는 SiO막의 내부 응력 중 적어도 어느 것을 조정하도록 해도 된다. SiON막의 O 농도나 N 농도는, SiON막 형성에 있어서, 예를 들어 O 함유 가스의 종류, 분압, 공급 유량, 공급 시간, 및 N 및 H 함유 가스의 종류, 분압, 공급 유량, 공급 시간 중 적어도 어느 것의 조건을 변화시킴으로써 조정할 수 있다.
본 변형예에서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 본 변형예에 의하면, SiO막 변환에서의 산화 조건의 제어가 아니라, SiON막 형성에서 형성하는 SiON막을 구성하는 원소(O 및/또는 N)의 농도의 제어에 의해, SiO막 변환에 있어서 SiON막을 SiO막으로 변환시킬 때의 막의 팽창률, 및 SiO막 변환에 있어서 형성되는 SiO막의 응력 중 적어도 어느 것을 조정하는 것이 가능하게 된다.
(변형예 2)
SiON막 형성에서 형성하는 SiON막의 O 농도 및 N 농도 중 적어도 어느 것을, 소정 사이클마다 변화시켜도 된다. SiON막의 O 농도나 N 농도는, SiON막 형성에 있어서, 예를 들어 O 함유 가스의 종류, 분압, 공급 유량, 공급 시간, 및 N 및 H 함유 가스의 종류, 분압, 공급 유량, 공급 시간 중 적어도 어느 것의 조건을 소정 사이클마다 변화시킴으로써, 소정 사이클마다 조정할 수 있다.
본 변형예에서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 본 변형예에 의하면, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 소정 두께의 SiO막의 응력을, 두께 방향에서 변화시켜, 조정하는 것이 가능하게 된다.
(변형예 3)
SiON막 형성에서 형성하는 SiON막의 두께를, 소정 사이클마다 변화시켜도 된다. SiON막의 두께는, SiON막 형성에서의 세트수 n1을 소정 사이클마다 변화시킴으로써, 소정 사이클마다 조정할 수 있다. 예를 들어, 제1 사이클에서의 SiON막 형성에서의 세트수 n1을, 제2 사이클 이후에서의 SiON막 형성에서의 세트수 n1과 다르게 함으로써, 제1 사이클에서 형성되는 SiON막의 두께를, 제2 사이클 이후에 형성되는 SiON막의 두께와 다르게 할 수 있다.
본 변형예에서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 본 변형예에 의하면, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 소정 두께의 SiO막의 응력을, 두께 방향에서 미세 조정하는 것이 가능하게 된다.
(변형예 4)
이하에 나타내는 가스 공급 시퀀스와 같이, SiON막 형성에서는, 클로로실란계 가스 공급, O 함유 가스 공급, N 및 H 함유 가스 공급을 이 순서대로 비동시에 행하는 세트를 소정 횟수(n1회, n1은 1 이상의 정수) 행하도록 해도 된다.
[(클로로실란계 가스→O 함유 가스→N 및 H 함유 가스)×n1→O 함유 가스+H 함유 가스]×n2⇒ SiO
본 변형예에서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 본 변형예에 의하면, SiON막 형성에 있어서, 상술한 양태에서의 SiON막 형성에서 얻어지는 SiON막과는 다른 조성(O 농도 및/또는 N 농도)의 SiON막을 형성할 수 있어, SiO막 변환에서의 막의 팽창률, 및 SiO막 변환에서 형성되는 SiO막의 내부 응력 중 적어도 어느 것을 조정하는 것이 가능하게 된다.
(변형예 5)
이하에 나타내는 처리 시퀀스와 같이,
웨이퍼(200)에 대하여 성막 가스로서, 원료 가스인 클로로실란계 가스, 질화 가스인 N 및 H 함유 가스를 공급함으로써, 질화막으로서 SiN막을 형성하는 스텝(SiN막 형성)과,
웨이퍼(200)에 대하여 산화 가스로서, O 함유 가스, H 함유 가스를 공급함으로써, SiN막을 산화시켜서, 산화막으로서의 SiO막으로 변환시키는 스텝(SiO막 변환)을
비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수(n4, n4는 1 이상의 정수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에, 소정 막 두께의 SiO막을 형성하는 스텝을 또한 행하도록 해도 된다.
그리고, SiON막 형성, SiO막 변환을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수(n2, n2는 1 이상의 정수) 행함으로써 제1 SiO막을 형성하는 스텝(제1 SiO막 형성)과, SiN막 형성, SiO막 변환을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수(n4, n4는 1 이상의 정수) 행함으로써 제2 SiO막을 형성하는 스텝(제2 SiO막 형성)을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 제1 SiO막과 소정 막 두께의 제2 SiO막이 교대로 적층되어 이루어지는 산화막(SiO막)을 형성하도록 해도 된다.
(SiON→Ox)×n2→(SiN→Ox)×n4→ … ⇒ SiO
(SiN→Ox)×n4→(SiON→Ox)×n2→ … ⇒ SiO
또한, 본 변형예에서의 제2 SiO막 형성에서는, 이하에 나타내는 가스 공급 시퀀스와 같이,
SiN막 형성에 있어서, 웨이퍼(200)에 대하여 클로로실란계 가스를 공급하는 스텝과, 웨이퍼(200)에 대하여 N 및 H 함유 가스를 공급하는 스텝을 포함하는 세트를 소정 횟수(n3회, n3은 1 이상의 정수) 행하도록 해도 된다. 각 스텝에서의 처리 조건은, 상술한 양태에서의 각 스텝에서의 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
[(클로로실란계 가스→N 및 H 함유 가스)×n3→O 함유 가스+H 함유 가스]×n4⇒ SiO
또한, 본 변형예에서는, 제1 SiO막 형성과, 제2 SiO막 형성을, 상술한 기판 처리 장치에서의 동일한 처리실(201) 내에서(in-situ로) 행하는 것이 바람직하다. 제1 SiO막을 형성하는 경우도, 제2 SiO막을 형성하는 경우도, 상술한 성막 가스 공급계 및 산화 가스 공급계를 사용할 수 있다. 즉, 제1 SiO막을 형성하는 경우와, 제2 SiO막을 형성하는 경우에, 가스 공급계를 공용으로 할 수 있다.
본 변형예에서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 본 변형예에 의하면, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiO막, 즉, 제1 SiO막과 제2 SiO막이 교대로 적층되어 이루어지는 SiO막의 응력을, 두께 방향에서 조정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 변형예에서는, 소정 막 두께의 제1 SiO막과, 소정 막 두께의 제2 SiO막의 두께를 다르게 하도록 해도 된다. 제1 SiO막의 두께는, 예를 들어 제1 SiO막 형성에 있어서의 SiON막 형성에서의 세트수 n1을 변화시킴으로써 조정할 수 있다. 또한, 제2 SiO막의 두께는, 예를 들어 제2 SiO막 형성에 있어서의 SiN막 형성에서의 세트수 n3을 변화시킴으로써 조정할 수 있다. 즉, 세트수 n1, n3 중 적어도 어느 것을 변화시킴으로써, 제1 SiO막과, 제2 SiO막의 두께를 다르게 할 수 있다. 이와 같이, 각각의 SiO막의 두께를 다르게 함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiO막, 즉, 제1 SiO막과 제2 SiO막이 교대로 적층되어 이루어지는 SiO막의 응력을, 두께 방향에서 미세 조정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 변형예에서는, 소정 막 두께의 제1 SiO막으로서 인장 응력을 갖는 막을 형성하고, 소정 막 두께의 제2 SiO막으로서 압축 응력을 갖는 막을 형성하도록 해도 된다. 이와 같이, 제1 SiO막과 제2 SiO막이 상반되는 응력을 갖도록 함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiO막, 즉, 제1 SiO막과 제2 SiO막이 교대로 적층되어 이루어지는 SiO막의 응력을, 두께 방향에서 각각의 SiO막의 응력을 상쇄하도록 미세 조정하는 것이 가능하게 된다. 또한, 도 7의 (b), 도 8의 (b)를 사용해서 설명한 바와 같이, 제1 SiO막은 인장 응력을 갖는 경향이 있고, 제2 SiO막은 압축 응력을 갖는 경향이 있는 것을, 본건 개시자 등은 확인 완료하였다.
또한, 본 변형예에서는, 소정 막 두께의 제1 SiO막과 소정 막 두께의 제2 SiO막 중, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 막을, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막보다도 얇게 하도록 해도 된다. 즉, 소정 막 두께의 제1 SiO막과 소정 막 두께의 제2 SiO막 중, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막을, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 막보다도 두껍게 하도록 해도 된다. 또한, 이 막 두께 조정은, 후술하는 바와 같이, 제1 SiO막과 제2 SiO막이 상반되는 막 응력을 갖고 있는 경우에, 특히 유효해진다.
이와 같이, 제1 SiO막과 제2 SiO막의 두께를 각각의 막 응력에 따라서 변화시킴으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 SiO막, 즉, 제1 SiO막과 제2 SiO막이 교대로 적층되어 이루어지는 SiO막(이하, 적층 SiO막이라고도 칭함)의 응력을, 두께 방향에서 보다 적정하게 미세 조정하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 제1 SiO막과 제2 SiO막 중, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 막을, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막보다도 얇게 함으로써, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 막의 막 응력 정도를 저하시키는 방향으로, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 적층 SiO막의 응력을, 미세 조정하는 것이 가능하게 된다. 또한 예를 들어, 제1 SiO막과 제2 SiO막 중, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막을, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 막보다도 두껍게 함으로써, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막의 막 응력 정도를 높이는 방향으로, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 적층 SiO막의 응력을 미세 조정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 7의 (b), 도 8의 (b)를 사용해서 상술한 바와 같이, 제2 SiO막의 압축 응력의 절댓값쪽이, 제1 SiO막의 인장 응력의 절댓값보다도 커지는 경우가 있는 것을, 본건 개시자 등은 확인 완료하였다. 이 경우, 소정 막 두께의 제2 SiO막을, 소정 막 두께의 제1 SiO막보다도 얇게 함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 적층 SiO막의 응력을, 두께 방향에서 각각의 SiO막의 응력을 보다 적정하게 상쇄하도록 미세 조정하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 적층 SiO막의 응력이 압축 응력측으로 치우치는 경향을 완화하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1 SiO막과 제2 SiO막이 상반되는 막 응력을 갖고 있고, 각각의 막 응력의 절댓값이 다른 경우에는, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 SiO막을, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 SiO막보다도 두껍게 하는 것이 바람직하다. 즉, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 SiO막을, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 SiO막보다도 얇게 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 변형예에서는, 소정 막 두께의 제1 SiO막과 소정 막 두께의 제2 SiO막 중, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막을 형성하는 공정과, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 막을 형성하는 공정과, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막을 형성하는 공정을 1세트로 해서, 이 세트를 소정 횟수 행하도록 해도 된다. 또한, 이 적층 순서의 조정은, 제1 SiO막과 제2 SiO막이 상반되는 막 응력을 갖고 있는 경우에, 특히 유효해진다.
이와 같이, 막 응력에 따라, 제1 SiO막과 제2 SiO막의 적층 순서를 조정함으로써, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 막을, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막으로 양 사이드로부터 끼워 넣는 적층 구조를 형성할 수 있어, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 적층 SiO막의 응력을, 두께 방향에서 각각의 SiO막의 응력을 보다 적정하게 상쇄하도록 미세 조정하는 것이 가능하게 된다.
예를 들어, 제2 SiO막의 막 응력(예를 들어, 압축 응력)의 절댓값쪽이, 제1 SiO막의 막 응력(예를 들어, 인장 응력)의 절댓값보다도 큰 경우, 이하에 나타내는 처리 시퀀스와 같이, 제1 SiO막 형성과, 제2 SiO막 형성과, 제1 SiO막 형성을 1세트로 해서, 이 세트를 소정 횟수 행하도록 해도 된다. 이 경우, 제1 SiO막 형성과, 제2 SiO막 형성을 교대로 복수회 행하고, 최초 및 최후에, 제1 SiO막 형성을 행하게 된다. 이 경우, 적층 SiO막의 구조를, 비교적 큰 압축 응력을 갖는 경우가 있는 제2 SiO막을, 비교적 작은 인장 응력을 갖는 경향이 있는 제1 SiO막 사이에 끼워 넣는 구조로 하는 것이 가능하게 된다. 이 결과, 제1 SiO막 및 제2 SiO막의 각각의 응력을 보다 적정하게 상쇄하는 방향으로 미세 조정하는 것이 가능하게 되어, 예를 들어 적층 SiO막의 응력이 압축 응력측으로 치우치는 경향을, 밸런스 좋게 완화하는 것이 가능하게 된다. 또한 예를 들어, 적층 SiO막의 저면측의 응력과, 표면측의 응력을 동등하게 하는 것이 가능하게 되므로, 적층 SiO막의 응력 밸런스가 깨지는 것을, 적정하게 방지하는 것이 가능하게 된다.
(SiON→Ox)×n2→(SiN→Ox)×n4→ … →(SiON→Ox)×n2⇒ SiO
또한, 본 변형예에서는, 소정 막 두께의 제1 SiO막과 소정 막 두께의 제2 SiO막 중, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막을 형성하는 공정과, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 막을 형성하는 공정과, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막을 형성하는 공정을 이 순서대로 행하도록 해도 된다. 또한, 이 적층 순서의 조정은, 제1 SiO막과 제2 SiO막이 상반되는 막 응력을 갖고 있는 경우에, 특히 유효해진다.
이와 같이, 막 응력에 따라, 제1 SiO막과 제2 SiO막의 적층 순서를 조정함으로써, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 막을, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막으로 양쪽 사이드로부터 끼워 넣는 적층 구조를 형성할 수 있어, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 적층 SiO막의 응력을, 두께 방향에서 각각의 SiO막의 응력을 보다 적정하게 상쇄하도록 미세 조정하는 것이 가능하게 된다.
예를 들어, 제2 SiO막의 막 응력(예를 들어, 압축 응력)의 절댓값쪽이, 제1 SiO막의 막 응력(예를 들어, 인장 응력)의 절댓값보다도 큰 경우, 이하에 나타내는 처리 시퀀스와 같이, 제1 SiO막 형성과, 제2 SiO막 형성과, 제1 SiO막 형성을 이 순서대로 행하도록 해도 된다. 이 경우, 제1 SiO막 형성과, 제2 SiO막 형성과, 제1 SiO막 형성을 1세트로 해서, 이 세트를 소정 횟수 행하는 상술한 경우와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(SiON→Ox)×n2→(SiN→Ox)×n4→(SiON→Ox)×n2⇒ SiO
(변형예 6)
이하에 나타내는 가스 공급 시퀀스와 같이, 상술한 양태에서의 SiON막 형성에서는, 웨이퍼(200)에 대하여 제1 원료 가스로서 제1 실란계 가스를 공급하는 스텝과, 웨이퍼(200)에 대하여 제2 원료 가스로서 제2 실란계 가스를 공급하는 스텝과, 웨이퍼(200)에 대하여 질화 가스로서 N 및 H 함유 가스를 공급하는 스텝과, 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 가스를 공급하는 스텝을 포함하는 세트를 소정 횟수(n1회, n1은 1 이상의 정수) 행하도록 해도 된다. 또한, 제1 실란계 가스와 제2 실란계 가스는 분자 구조가 다르며, 각각 후술하는 성질을 갖는다.
[(제1 실란계 가스→ 제2 실란계 가스→N 및 H 함유 가스→O 함유 가스)×n1→O 함유 가스+H 함유 가스]×n2⇒ SiO
또한, 이하에 나타내는 가스 공급 시퀀스와 같이, 상술한 변형예 5에서의 SiN막 형성에서는, 웨이퍼(200)에 대하여 제1 원료 가스로서 제1 실란계 가스를 공급하는 스텝과, 웨이퍼(200)에 대하여 제2 원료 가스로서 제2 실란계 가스를 공급하는 스텝과, 웨이퍼(200)에 대하여 질화 가스로서 N 및 H 함유 가스를 공급하는 스텝을 포함하는 세트를 소정 횟수(n3회, n3은 1 이상의 정수) 행하도록 해도 된다. 또한, 이 경우도, 제1 실란계 가스와 제2 실란계 가스는 분자 구조가 다르며, 각각 후술하는 성질을 갖는다.
[(제1 실란계 가스→ 제2 실란계 가스→N 및 H 함유 가스)×n3→O 함유 가스+H 함유 가스]×n4⇒ SiO
또한, 어느 경우든, 제1 실란계 가스, 제2 실란계 가스를, 상술한 제1 원료 가스 공급계, 제2 원료 가스 공급계로부터 각각 공급할 수 있다.
이들 경우에 있어서, 제1 실란계 가스를 공급하는 스텝 및 제2 실란계 가스를 공급하는 스텝의 처리 조건은, 각각, 상술한 양태의 스텝 1에서의 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다. 또한, 제1 실란계 가스의 공급 시간을 제2 실란계 가스의 공급 시간 이상으로 함으로써, 바람직하게는 제1 실란계 가스의 공급 시간을 제2 실란계 가스의 공급 시간보다도 길게 함으로써, 후술하는 효과가 보다 충분히 얻어지게 된다. N 및 H 함유 가스를 공급하는 스텝 및 O 함유 가스를 공급하는 스텝에서의 처리 조건은, 상술한 양태의 스텝 2 및 스텝 3에서의 처리 조건과 각각 마찬가지로 할 수 있다.
본 변형예에 의하면, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 본 변형예에 의하면, 2종류의 실란계 가스를 사용함으로써, SiON막 형성이나 SiN막 형성에서의 사이클 레이트(1사이클당 형성되는 SiON층이나 SiN층의 두께)를, 1종의 실란계 가스를 사용하는 경우에 비하여 두껍게 할 수 있어, 성막 처리의 생산성을 높이는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 변형예에서는, 제1 실란계 가스로서, 제2 실란계 가스보다도, 동일 조건 하에서 분해하기 어려운(흡착되기 어려운, 반응성이 낮은) 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 가스종을 선택함으로써, 사이클 레이트를 향상시키면서, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 베이스 막으로서의 SiON막이나 SiN막, 즉, 이들 막을 산화시켜서 얻어지는 SiO막의 스텝 커버리지 특성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 제1 실란계 가스로서 1분자 중에 1개의 Si 원자를 포함하는 가스를 사용하고, 제2 실란계 가스로서 1분자 중에 2개 이상의 Si 원자를 포함하는 가스를 사용함으로써, 여기에 기재한 효과, 즉, 사이클 레이트를 향상시키면서 스텝 커버리지 특성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 제1 실란계 가스로서, HCDS 가스나 OCTS 가스를 사용하는 경우, 제2 실란계 가스로서, MCS 가스, DCS 가스, TCS 가스, STC 가스, SiF4 가스, SiBr4 가스, SiI4 가스 등을 사용할 수 있다.
<본 개시의 다른 양태>
이상, 본 개시의 양태를 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 개시는 상술한 양태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들어, 상술한 양태에서는, SiON막 형성과 SiO막 변환을 동일한 처리실(201) 내에서(in-situ로) 행하는 예에 대해서 설명하였다. 그러나, SiON막 형성과 SiO막 변환을 다른 처리실 내에서(ex-situ로) 행하도록 해도 된다. 또한, 상술한 양태에서는, 웨이퍼(200) 상에 SiO막을 복수층 적층할 때, 각각의 SiO막을 동일한 처리실(201) 내에서(in-situ로) 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 각각의 SiO막을 다른 처리실 내에서(ex-situ로) 형성하도록 해도 된다.
일련의 처리를 in-situ로 행하면, 도중에 웨이퍼(200)가 대기 폭로되지 않아, 웨이퍼(200)를 진공 하에 둔 채 일관되게 처리를 행할 수 있어, 안정된 기판 처리를 행할 수 있다. 또한, 일부 처리를 ex-situ로 행하면, 각각의 처리실 내의 온도를 예를 들어 각 처리에서의 처리 온도 또는 그에 가까운 온도로 미리 설정해 둘 수 있어, 온도 조정에 요하는 시간을 단축시켜, 생산 효율을 높일 수 있다.
또한 예를 들어, 상술한 양태에서는, 웨이퍼(200) 상에 SiO막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 개시는 이 양태에 한정되지 않고, 이하에 나타내는 처리 시퀀스와 같이, 웨이퍼(200) 상에 티타늄 산화막(TiO막), 알루미늄 산화막(AlO막), 하프늄 산화막(HfO막), 지르코늄 산화막(ZrO막) 등의 금속계 산화막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다. 이 경우에도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(TiON→Ox)×n2⇒ TiO
(AlON→Ox)×n2⇒ AlO
(HfON→Ox)×n2⇒ HfO
(ZrON→Ox)×n2⇒ ZrO
(TiON→Ox)×n2→(TiN→Ox)×n4→ … ⇒ TiO
(TiN→Ox)×n4→(TiON→Ox)×n2→ … ⇒ TiO
(AlON→Ox)×n2→(AlN→Ox)×n4→ … ⇒ AlO
(AlN→Ox)×n4→(AlON→Ox)×n2→ … ⇒ AlO
(HfON→Ox)×n2→(HfN→Ox)×n4→ … ⇒ HfO
(HfN→Ox)×n4→(HfON→Ox)×n2→ … ⇒ HfO
(ZrON→Ox)×n2→(ZrN→Ox)×n4→ … ⇒ ZrO
(ZrN→Ox)×n4→(ZrON→Ox)×n2→ … ⇒ ZrO
각 처리에 사용되는 레시피는, 처리 내용에 따라 개별로 준비하여, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 통해서 기억 장치(121c) 내에 저장해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 각 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 부담을 저감할 수 있어, 조작 미스를 피하면서, 각 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 레시피는, 새롭게 작성하는 경우에 한하지는 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 변경해도 된다.
상술한 양태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 매엽식 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 양태에서는, 핫월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지는 않고, 콜드월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도 적합하게 적용할 수 있다.
이들 기판 처리 장치를 사용하는 경우에도, 상술한 양태에서의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에서 각 처리를 행할 수 있고, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
상술한 양태는, 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 이때의 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 양태에서의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.

Claims (26)

  1. (a1) 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 공정과,
    (a2) 상기 기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급함으로써 상기 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 공정을
    비동시에 행하는 제1 사이클을 제1 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 공정을 갖고,
    (a1)에서 형성하는 상기 산질화막의 산소 농도 및 질소 농도 중 적어도 어느 것을 제어함으로써, (a2)에서 상기 산질화막을 상기 제1 산화막으로 변환시킬 때의 막 팽창률, 및 (a2)에서 형성되는 상기 제1 산화막의 막 응력 중 적어도 어느 것을 조정하는, 기판 처리 방법.
  2. (a1) 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 공정과,
    (a2) 상기 기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급함으로써 상기 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 공정을
    비동시에 행하는 제1 사이클을 제1 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 공정을 갖고,
    (a1)에서 형성하는 상기 산질화막의 산소 농도 및 질소 농도 중 적어도 어느 것을, 상기 제1 사이클을 제2 소정 횟수 행할 때마다 변화시키는, 기판 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, (a1)에서 형성하는 상기 산질화막의 두께를, 상기 제1 사이클을 제2 소정 횟수 행할 때마다 변화시키는, 기판 처리 방법.
  4. (a1) 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 공정과,
    (a2) 상기 기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급함으로써 상기 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 공정을
    비동시에 행하는 제1 사이클을 제1 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 공정과,
    (b1) 상기 기판에 대하여 제2 성막 가스를 공급함으로써 질화막을 형성하는 공정과,
    (b2) 상기 기판에 대하여 제2 산화 가스를 공급함으로써 상기 질화막을 산화시켜서 제2 산화막으로 변환시키는 공정을
    비동시에 행하는 제2 사이클을 제2 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제2 소정 막 두께의 제2 막을 형성하는 공정
    을 갖고,
    상기 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 공정과, 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막을 형성하는 공정을 제3 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 상기 제1 소정 막 두께의 제1 막과 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막이 적층되어 이루어지는 산화막을 형성하는, 기판 처리 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 소정 막 두께의 제1 막과, 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막의 두께를 다르게 하는, 기판 처리 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 소정 막 두께의 제1 막의 막 응력은 인장 응력이며,
    상기 제2 소정 막 두께의 제2 막의 막 응력은 압축 응력인, 기판 처리 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제1 소정 막 두께의 제1 막과 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막 중, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 막을, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막보다도 얇게 하는, 기판 처리 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제1 소정 막 두께의 제1 막과 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막 중, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막을 형성하는 공정과, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 막을 형성하는 공정과, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막을 형성하는 공정을 1세트로 해서, 이 세트를 제4 소정 횟수 행하는, 기판 처리 방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 제1 소정 막 두께의 제1 막과 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막 중, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막을 형성하는 공정과, 막 응력의 절댓값이 큰 쪽의 막을 형성하는 공정과, 막 응력의 절댓값이 작은 쪽의 막을 형성하는 공정을 이 순서대로 행하는, 기판 처리 방법.
  10. 제1항에 있어서, (a1)에서는, 상기 기판에 대하여 상기 제1 성막 가스로서 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 제1 성막 가스로서 질화 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 제1 성막 가스로서 산화 가스를 공급하는 공정을 포함하는 세트를 제2 소정 횟수 행하는, 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 원료 가스를 공급하는 공정은, 상기 기판에 대하여 상기 원료 가스로서 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 원료 가스로서 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  12. 제4항에 있어서, (b1)에서는, 상기 기판에 대하여 상기 제2 성막 가스로서 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 제2 성막 가스로서 질화 가스를 공급하는 공정을 포함하는 세트를 제4 소정 횟수 행하는, 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 원료 가스를 공급하는 공정은, 상기 기판에 대하여 상기 원료 가스로서 제1 원료 가스를 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 상기 원료 가스로서 제2 원료 가스를 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 원료 가스는, 상기 제2 원료 가스보다도, 동일 조건 하에서 분해하기 어려운 가스인, 기판 처리 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1 원료 가스는 1분자 중에 1개의 실리콘 원자를 포함하고, 상기 제2 원료 가스는 1분자 중에 2개 이상의 실리콘 원자를 포함하는, 기판 처리 방법.
  16. 제4항에 있어서, 상기 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 공정과, 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막을 형성하는 공정을 동일 처리실 내에서 행하는, 기판 처리 방법.
  17. 제4항에 있어서, 상기 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 공정과, 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막을 형성하는 공정을 다른 처리실 내에서 행하는, 기판 처리 방법.
  18. (a1) 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 공정과,
    (a2) 상기 기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급함으로써 상기 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 공정을
    비동시에 행하는 제1 사이클을 제1 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 공정을 갖고,
    (a1)에서 형성하는 상기 산질화막의 산소 농도 및 질소 농도 중 적어도 어느 것을 제어함으로써, (a2)에서 상기 산질화막을 상기 제1 산화막으로 변환시킬 때의 막 팽창률, 및 (a2)에서 형성되는 상기 제1 산화막의 막 응력 중 적어도 어느 것을 조정하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  19. (a1) 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 공정과,
    (a2) 상기 기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급함으로써 상기 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 공정을
    비동시에 행하는 제1 사이클을 제1 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 공정을 갖고,
    (a1)에서 형성하는 상기 산질화막의 산소 농도 및 질소 농도 중 적어도 어느 것을, 상기 제1 사이클을 제2 소정 횟수 행할 때마다 변화시키는, 반도체 장치의 제조 방법.
  20. (a1) 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 공정과,
    (a2) 상기 기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급함으로써 상기 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 공정을
    비동시에 행하는 제1 사이클을 제1 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 공정과,
    (b1) 상기 기판에 대하여 제2 성막 가스를 공급함으로써 질화막을 형성하는 공정과,
    (b2) 상기 기판에 대하여 제2 산화 가스를 공급함으로써 상기 질화막을 산화시켜서 제2 산화막으로 변환시키는 공정을
    비동시에 행하는 제2 사이클을 제2 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제2 소정 막 두께의 제2 막을 형성하는 공정
    을 갖고,
    상기 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 공정과, 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막을 형성하는 공정을 제3 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 상기 제1 소정 막 두께의 제1 막과 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막이 적층되어 이루어지는 산화막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  21. 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급하는 제1 성막 가스 공급계와,
    기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급하는 제1 산화 가스 공급계와,
    (a1) 기판에 대하여 상기 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 처리와, (a2) 상기 기판에 대하여 상기 제1 산화 가스를 공급함으로써, 상기 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 처리를 비동시에 행하는 제1 사이클을 제1 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 처리를 행하게 하고, (a1)에서 형성하는 상기 산질화막의 산소 농도 및 질소 농도 중 적어도 어느 것을 제어함으로써, (a2)에서 상기 산질화막을 상기 제1 산화막으로 변환시킬 때의 막 팽창률, 및 (a2)에서 형성되는 상기 제1 산화막의 막 응력 중 적어도 어느 것을 조정하도록, 상기 제1 성막 가스 공급계 및 상기 제1 산화 가스 공급계를 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
  22. 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급하는 제1 성막 가스 공급계와,
    기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급하는 제1 산화 가스 공급계와,
    (a1) 기판에 대하여 상기 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 처리와, (a2) 상기 기판에 대하여 상기 제1 산화 가스를 공급함으로써, 상기 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 처리를 비동시에 행하는 제1 사이클을 제1 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 처리를 행하게 하고, (a1)에서 형성하는 상기 산질화막의 산소 농도 및 질소 농도 중 적어도 어느 것을, 상기 제1 사이클을 제2 소정 횟수 행할 때마다 변화시키도록, 상기 제1 성막 가스 공급계 및 상기 제1 산화 가스 공급계를 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
  23. 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급하는 제1 성막 가스 공급계와,
    기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급하는 제1 산화 가스 공급계와,
    기판에 대하여 제2 성막 가스를 공급하는 제2 성막 가스 공급계와,
    기판에 대하여 제2 산화 가스를 공급하는 제2 산화 가스 공급계와,
    (a1) 기판에 대하여 상기 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 처리와, (a2) 상기 기판에 대하여 상기 제1 산화 가스를 공급함으로써, 상기 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 처리를 비동시에 행하는 제1 사이클을 제1 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 처리와, (b1) 상기 기판에 대하여 상기 제2 성막 가스를 공급함으로써 질화막을 형성하는 처리와, (b2) 상기 기판에 대하여 상기 제2 산화 가스를 공급함으로써, 상기 질화막을 산화시켜서 제2 산화막으로 변환시키는 처리를 비동시에 행하는 제2 사이클을 제2 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제2 소정 막 두께의 제2 막을 형성하는 처리를 행하게 하고, 상기 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 처리와, 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막을 형성하는 처리를 제3 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 상기 제1 소정 막 두께의 제1 막과 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막이 적층되어 이루어지는 산화막을 형성하는 처리를 행하게 하도록, 상기 제1 성막 가스 공급계, 상기 제1 산화 가스 공급계, 상기 제2 성막 가스 공급계 및 상기 제2 산화 가스 공급계를 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
    를 갖는, 기판 처리 장치.
  24. (a1) 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 수순과,
    (a2) 상기 기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급함으로써, 상기 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 수순을
    비동시에 행하는 제1 사이클을 제1 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 수순과,
    (a1)에서 형성하는 상기 산질화막의 산소 농도 및 질소 농도 중 적어도 어느 것을 제어함으로써, (a2)에서 상기 산질화막을 상기 제1 산화막으로 변환시킬 때의 막 팽창률, 및 (a2)에서 형성되는 상기 제1 산화막의 막 응력 중 적어도 어느 것을 조정하는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
  25. (a1) 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 수순과,
    (a2) 상기 기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급함으로써, 상기 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 수순을
    비동시에 행하는 제1 사이클을 제1 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 수순과,
    (a1)에서 형성하는 상기 산질화막의 산소 농도 및 질소 농도 중 적어도 어느 것을, 상기 제1 사이클을 제2 소정 횟수 행할 때마다 변화시키는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
  26. (a1) 기판에 대하여 제1 성막 가스를 공급함으로써 산질화막을 형성하는 수순과,
    (a2) 상기 기판에 대하여 제1 산화 가스를 공급함으로써, 상기 산질화막을 산화시켜서 제1 산화막으로 변환시키는 수순을
    비동시에 행하는 제1 사이클을 제1 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 수순과,
    (b1) 상기 기판에 대하여 제2 성막 가스를 공급함으로써 질화막을 형성하는 수순과,
    (b2) 상기 기판에 대하여 제2 산화 가스를 공급함으로써, 상기 질화막을 산화시켜서 제2 산화막으로 변환시키는 수순을
    비동시에 행하는 제2 사이클을 제2 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 제2 소정 막 두께의 제2 막을 형성하는 수순과,
    상기 제1 소정 막 두께의 제1 막을 형성하는 수순과, 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막을 형성하는 수순을 제3 소정 횟수 행함으로써, 상기 기판 상에, 상기 제1 소정 막 두께의 제1 막과 상기 제2 소정 막 두께의 제2 막이 적층되어 이루어지는 산화막을 형성하는 수순을,
    컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
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