KR102581130B1 - 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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Abstract

기판 상에 형성하는 막의 막질을 개선하는 것이 가능하게 된다. (a) 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하는 공정과, (b) 처리 용기 내에 불소가 부착된 상태를 유지하면서 처리 용기 내로부터 불소 함유 가스를 배기하는 공정과, (c) 불소가 부착된 상태의 처리 용기 내에 수용한 기판에 대하여 성막 가스를 공급해서 기판 상에 막을 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 상에 실리콘 질화막 등의 막을 형성하는 처리가 행하여지는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2009-231794호 공보
본 개시의 목적은, 기판 상에 형성하는 막의 막질을 개선할 수 있는 기술을 제공하는 데 있다.
본 개시의 일 양태에 의하면,
(a) 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하는 공정과,
(b) 상기 처리 용기 내에 불소가 부착된 상태를 유지하면서 상기 처리 용기 내로부터 상기 불소 함유 가스를 배기하는 공정과,
(c) 불소가 부착된 상태의 상기 처리 용기 내에 수용한 기판에 대하여 성막 가스를 공급하여 기판 상에 막을 형성하는 공정
을 행하는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 기판 상에 형성하는 막의 막질을 개선할 수 있는 기술을 제공하는 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 4는 본 개시의 일 양태에서의 처리 시퀀스를 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, 가열 기구(온도 조정부)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 재료에 의해 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 재료에 의해 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) 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) 내, 즉, 처리 용기에서 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 재료에 의해 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 플로우 컨트롤러(MFC)(241a 내지 241c) 및 개폐 밸브인 밸브(243a 내지 243c)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232c)의 밸브(243a 내지 243c)보다도 하류측에는, 가스 공급관(232d 내지 232f)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232d 내지 232f)에는, 가스류의 상류측부터 순서대로, MFC(241d 내지 241f) 및 밸브(243d 내지 243f)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232f)은, 예를 들어, SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 노즐(249a 내지 249c)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에서의 평면으로 보아 원환상의 공간에, 반응관(203)의 내벽 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 직립되도록 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 두도록 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, 성막 가스의 하나인 원료 가스로서, 예를 들어, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막을 구성하는 주 원소로서의 실리콘(Si)과 할로겐 원소를 포함하는 가스, 즉, 할로실란계 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 할로실란계 가스는, Si 함유 가스이며, Si 소스로서 작용한다. 할로겐 원소에는, 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등이 포함된다. 할로실란계 가스로서는, 예를 들어 Si 및 Cl 함유 가스, 즉, 클로로실란계 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 성막 가스의 하나인 반응 가스로서, 예를 들어 질소(N) 및 수소(H)를 함유하는 질화수소계 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 질화수소계 가스는, N 함유 가스이며, N 소스(질화 가스, 질화제)로서 작용한다. 질화수소계 가스를 N 및 H 함유 가스라고도 칭한다.
가스 공급관(232c)으로부터는, 불소계 가스, 즉, 불소(F) 함유 가스가, MFC(241c), 밸브(243c), 노즐(249c)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. F 함유 가스는, F 소스, 클리닝 가스, 표면 처리 가스 등으로서 작용한다.
가스 공급관(232d 내지 232f)으로부터는, 불활성 가스가, 각각 MFC(241d 내지 241f), 밸브(243d 내지 243f), 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, 232b), MFC(241a, 241b), 밸브(243a, 243b)에 의해, 성막 가스 공급계(원료 가스 공급계, 반응 가스 공급계)가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232c), MFC(241c), 밸브(243c)에 의해, F 함유 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232d 내지 232f), MFC(241d 내지 241f), 밸브(243d 내지 243f)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다.
상술한 각종 공급계 중, 어느 것, 혹은 모든 공급계는, 밸브(243a 내지 243f)나 MFC(241a 내지 241f) 등이 집적되어 이루어지는 집적형 공급 시스템(248)으로서 구성되어 있어도 된다. 집적형 공급 시스템(248)은, 가스 공급관(232a 내지 232f) 각각에 대하여 접속되어, 가스 공급관(232a 내지 232f) 내에의 각종 가스의 공급 동작, 즉, 밸브(243a 내지 243f)의 개폐 동작이나 MFC(241a 내지 241f)에 의한 유량 조정 동작 등이, 후술하는 컨트롤러(121)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 집적형 공급 시스템(248)은, 일체형, 혹은, 분할형의 집적 유닛으로서 구성되어 있고, 가스 공급관(232a 내지 232f) 등에 대하여 집적 유닛 단위로 착탈을 행할 수 있어, 집적형 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 개재하여, 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 마련되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 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 재료에 의해 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 재료에 의해 구성된다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 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 용어를 사용한 경우에는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 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 241f), 밸브(243a 내지 243f), 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 241f)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243f)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 메모리, 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 용어를 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 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 막을 형성하는 처리 시퀀스 예에 대해서, 주로 도 4를 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 4에 도시하는 처리 시퀀스에서는,
(a) 처리 용기 내에 F 함유 가스를 공급하는 공정(스텝 A)과,
(b) 처리 용기 내에 F가 부착된 상태를 유지하면서 처리 용기 내로부터 F 함유 가스를 배기(배출)하는 공정(스텝 B)과,
(c) F가 부착된 상태의 처리 용기 내에 수용한 웨이퍼(200)에 대하여 성막 가스(원료 가스, 반응 가스)를 공급해서 웨이퍼(200) 상에 막을 형성하는 공정(스텝 C)을 행한다.
또한, 도 4는, 스텝 C에서, 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스를 공급하는 스텝 C-1과, 웨이퍼(200)에 대하여 반응 가스를 공급하는 스텝 C-2를 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수(n회, n은 1 이상의 정수) 행하는 예를 도시하고 있다.
또한, 도 4는, 스텝 B에서, 처리 용기 내에 퍼지 가스로서 불활성 가스를 공급해서 처리 용기 내를 불활성 가스로 퍼지(이하, PRG라고도 칭함)함으로써, 처리 용기 내로부터 F 함유 가스 등을 배출하는 예를 도시하고 있다.
또한, 도 4에서의 스텝 B에서는, 처리 용기 내에 퍼지 가스를 공급하지 않고, 처리 용기 내를 배기(진공 배기, 감압 배기)함으로써, 처리 용기 내로부터 F 함유 가스 등을 배출하도록 해도 된다.
본 명세서에서는, 상술한 처리 시퀀스를, 편의상 이하와 같이 나타내는 경우도 있다. 이하의 다른 양태나 변형예 등의 설명에서도, 마찬가지의 표기를 사용한다.
F 함유 가스→PRG→(원료 가스→반응 가스)×n
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 용어를 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 용어를 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 표면 상에 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 용어를 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 용어를 사용한 경우와 동의이다.
[스텝 A]
(압력 조정 및 온도 조정)
웨이퍼(200)를 수용하고 있지 않은 처리 용기 내, 즉, 처리실(201) 내가 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) 내가 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 정도가 피드백 제어된다(온도 조정). 처리실(201) 내의 배기 및 가열은 모두, 적어도 스텝 A 및 스텝 B가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다. 또한, 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)를 수용하고 있지 않은 상태, 즉, 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)가 존재하지 않는 상태는, 적어도 스텝 A 및 스텝 B가 종료될 때까지의 동안에는 계속된다. 또한, 보트(217), 즉, 웨이퍼(200)가 장전되어 있지 않은 빈 보트(217)는, 처리실(201) 내에 수용해도 되고, 수용하지 않아도 된다. 빈 보트(217)를 처리실(201) 내에 수용할 경우, 그 상태는, 적어도 스텝 A 및 스텝 B가 종료될 때까지의 동안에는 계속된다.
(F 함유 가스 공급)
압력 조정 및 온도 조정이 종료된 후, 웨이퍼(200)를 수용하고 있지 않은 처리 용기 내, 즉, 처리실(201) 내에 F 함유 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243c)를 개방하여, 가스 공급관(232c) 내에 F 함유 가스를 흘린다. F 함유 가스는, MFC(241c)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249c)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 처리실(201) 내에 대하여 F 함유 가스가 공급된다. 이때, 밸브(243d 내지 243f)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급한다. 불활성 가스의 공급은 불실시로 해도 된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 100 내지 500℃, 바람직하게는 250 내지 350℃
처리 압력: 1333 내지 40000Pa, 바람직하게는 1333 내지 16665Pa
F 함유 가스 공급 유량: 0.5 내지 10slm
불활성 가스 공급 유량: 0 내지 20slm
가스 공급 시간: 1 내지 60분, 바람직하게는 10 내지 20분
이 예시된다.
또한, 본 명세서에서의 「100 내지 500℃」와 같은 수치 범위의 표기는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어 「100 내지 500℃」란 「100℃ 이상 500℃ 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지이다.
상술한 처리 조건 하에서 처리실(201) 내에 F 함유 가스를 공급함으로써, 처리실(201) 내의 부재, 예를 들어 반응관(203)의 내벽, 매니폴드(209)의 내벽, 노즐(249a 내지 249c)의 표면 등에 F 함유 가스가 접촉한다. 이에 의해, 처리실(201) 내의 부재의 표면이 F 함유 가스에 의해 처리(표면 처리, 트리트먼트)된다.
이 표면 처리는, 열화학 반응(에칭 반응)에 의한 처리실(201) 내의 부재의 클리닝, 즉, 처리실(201) 내의 부재의 표면에서의 부착물의 제거나, 금속 부재의 표면의 불화에 의한 보호층으로서의 F 함유층(금속 불화층)의 생성이나, 석영 부재의 표면의 평활화(평탄화) 등을 포함한다. 또한, 이 표면 처리는, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 F 함유 가스에 포함되는 F를 물리 흡착 또는 화학 흡착시키는 처리, 즉, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 F를 부착시키는 처리를 포함한다.
F 함유 가스로서는, 예를 들어 불소(F2) 가스, 삼불화염소(ClF3) 가스, 불화염소(ClF) 가스, 삼불화질소(NF3) 가스, 불화니트로실(FNO) 가스, 불화수소(HF) 가스, 육불화텅스텐(WF6) 가스, F2 가스+산화질소(NO) 가스, ClF3 가스+NO 가스, ClF 가스+NO 가스, NF3 가스+NO 가스, 혹은 이들의 혼합 가스, 예를 들어 F2 가스+FNO 가스, F2 가스+HF 가스 등을 사용할 수 있다.
불활성 가스로서는, 예를 들어 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 B]
(잔류 가스 제거)
스텝 A가 종료된 후, 밸브(243c)를 닫아, 처리실(201) 내에의 F 함유 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 F 함유 가스나 반응 부생성물 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 밸브(243d 내지 243f)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c)을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급한다. 노즐(249a 내지 249c)로부터 공급되는 불활성 가스는, 퍼지 가스로서 작용하여, 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지된다(퍼지). 또한, 상술한 바와 같이, 처리실(201) 내에 퍼지 가스를 공급하지 않고, 처리실(201) 내를 배기(진공 배기, 감압 배기)함으로써, 처리실(201) 내로부터 F 함유 가스 등을 배출하도록 해도 된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 100 내지 500℃, 바람직하게는 250 내지 350℃
처리 압력: 1 내지 1000Pa, 바람직하게는 100 내지 500Pa
불활성 가스 공급 유량: 0 내지 10slm
가스 공급 시간/진공 배기 시간: 1 내지 300초, 바람직하게는 1 내지 200초
가 예시된다.
상술한 처리 조건 하에서 처리실(201) 내의 퍼지 및 진공 배기 중 적어도 어느 것을 행함으로써, 처리 용기 내, 즉, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 F가 부착된 상태를 유지하면서, 처리실(201) 내에 잔류하는 F 함유 가스나 반응 부생성물 등을 처리실(201) 내로부터 배제하는 것이 가능하게 된다. 즉, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 F가 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지하면서, 처리실(201) 내에 잔류하는 F 함유 가스나 반응 부생성물 등을 처리실(201) 내로부터 배제하는 것이 가능하게 된다.
이때, 퍼지 조건 및 진공 배기 조건 중 적어도 어느 것을 조정함으로써, 처리 용기 내, 즉, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 부착된 상태를 유지하는 F의 양을 조정하는 것이 가능하게 된다. 즉, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지하는 F의 양을 조정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 퍼지를 행하는 경우, 예를 들어 처리 온도를 낮게 할수록, 또한 가스 공급 시간을 짧게 할수록, 또한 불활성 가스 공급 유량을 작게 할수록, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지하는 F의 양을 많게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 퍼지를 행하는 경우, 예를 들어 처리 온도를 높게 할수록, 또한 가스 공급 시간을 길게 할수록, 또한 불활성 가스 공급 유량을 크게 할수록, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지하는 F의 양을 적게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 진공 배기를 행하는 경우, 예를 들어 처리 온도를 낮게 할수록, 또한 진공 배기 시간을 짧게 할수록, 처리 압력을 높게 할수록, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지하는 F의 양을 많게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 진공 배기를 행하는 경우, 예를 들어 처리 온도를 높게 할수록, 또한 진공 배기 시간을 길게 할수록, 처리 압력을 낮게 할수록, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지하는 F의 양을 적게 하는 것이 가능하게 된다.
본 스텝에서, 처리 용기 내, 즉, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지시킨 F는, 스텝 C에서 형성하는 막 중에 F를 혼입(도프)시키기 위한 F 소스가 된다.
[스텝 C]
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
스텝 B가 종료된 후, 복수매의 웨이퍼(200)를 보트(217)에 장전시킨다(웨이퍼 차지). 웨이퍼 차지 후, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되어, 매니폴드(209)의 하단 개구를 개방시킨다(셔터 오픈). 그 후, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)를 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려, F가 부착된 상태의 처리 용기 내, 즉, 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)한다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은 O링(220b)을 개재해서 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다. 또한, 스텝 A 및 스텝 B에서, 빈 보트(217)를 처리실(201) 내에 수용하고 있지 않은 경우에는, 스텝 A나 스텝 B와 병행해서 웨이퍼 차지를 행할 수 있다.
(압력 조정 및 온도 조정)
그 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 정도가 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.
압력 조정 및 온도 조정이 종료된 후, 스텝 C-1, C-2를 순차 실행한다.
[스텝 C-1]
이 스텝에서는, F가 부착된 상태의 처리 용기 내, 즉, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243a)를 개방하여, 가스 공급관(232a) 내에 원료 가스를 흘린다. 원료 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스가 공급된다(원료 가스 공급). 이때, 밸브(243d 내지 243f)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 250 내지 800℃, 바람직하게는 400 내지 700℃
처리 압력: 1 내지 2666Pa, 바람직하게는 67 내지 1333Pa
원료 가스 공급 유량: 0.01 내지 2slm, 바람직하게는 0.1 내지 1slm
불활성 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0 내지 10slm
가스 공급 시간: 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초
가 예시된다.
상술한 처리 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스로서 예를 들어 클로로실란계 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 상에 F 및 Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. F 및 Cl을 포함하는 Si 함유층은, 웨이퍼(200)의 표면에의, 원료의 물리 흡착이나 화학 흡착, 원료의 일부가 분해된 물질(SixCly)의 화학 흡착, 원료의 열분해에 의한 Si의 퇴적, 처리실(201) 내의 부재의 표면으로부터 탈리한 F의 물리 흡착이나 화학 흡착 등에 의해 형성된다. F 및 Cl을 포함하는 Si 함유층은, 원료나 SixCly나 F를 포함하는 흡착층(물리 흡착층이나 화학 흡착층)이어도 되고, Cl이나 F를 포함하는 Si의 퇴적층이어도 된다. 본 명세서에서는, F 및 Cl을 포함하는 Si 함유층을, 단순히 Si 함유층이라고도 칭한다. 또한, F는, 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스를 공급할 때, 처리실(201) 내의 부재의 표면으로부터 탈리함으로써 Si 함유층 중에 도입되게(도핑되게) 된다.
웨이퍼(200)의 표면 상에 Si 함유층이 형성된 후, 밸브(243a)를 닫아, 처리실(201) 내에의 원료 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 밸브(243d 내지 243f)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c)을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급한다. 노즐(249a 내지 249c)로부터 공급되는 불활성 가스는, 퍼지 가스로서 작용하여, 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지된다(퍼지).
원료 가스(성막 가스)로서는, 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 테트라클로로실란 가스, 즉 실리콘테트라클로라이드(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스, 옥타클로로트리실란(Si3Cl8, 약칭: OCTS) 가스 등의 클로로실란계 가스나, 테트라브로모실란(SiBr4) 가스 등의 브로모실란계 가스나, 테트라요오도실란(SiI4) 가스 등의 요오도실란계 가스를 사용할 수 있다.
[스텝 C-2]
이 스텝에서는, F가 부착된 상태의 처리 용기 내, 즉, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 반응 가스를 공급한다. 정확하게는, 웨이퍼(200)의 표면 상에 형성된 Si 함유층에 대하여 반응 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243b)를 개방하여, 가스 공급관(232b) 내에 반응 가스를 흘린다. 반응 가스는, MFC(241b)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 반응 가스가 공급된다(반응 가스 공급). 이때, 밸브(243d 내지 243f)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 250 내지 800℃, 바람직하게는 400 내지 700℃
처리 압력: 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 1333Pa
반응 가스 공급 유량: 0.01 내지 20slm
불활성 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0 내지 10slm
가스 공급 시간: 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초
가 예시된다.
상술한 처리 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 반응 가스로서 예를 들어 질화수소계 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 표면 상에 형성된 Si 함유층의 적어도 일부가 질화(개질)된다. Si 함유층이 질화됨으로써, 웨이퍼(200)의 표면 상에, F, Si 및 N을 포함하는 층, 즉, F를 포함하는 실리콘 질화층(SiN층)이 형성된다. 본 명세서에서는, F를 포함하는 SiN층을, 단순히 SiN층이라고도 칭한다. SiN층을 형성할 때, Si 함유층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, 반응 가스에 의한 Si 함유층의 질화 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 이에 의해, SiN층은, 스텝 C-1에서 형성된 Si 함유층에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다. 또한, SiN층 중에 포함되는 F는, 스텝 C-1에서 형성한 Si 함유층 중에 도입된 F 외에, 스텝 C-2에서 처리실(201) 내의 부재의 표면으로부터 탈리함으로써 SiN층 중에 도입된 F를 포함할 수 있다.
웨이퍼(200)의 표면 상에 SiN층이 형성된 후, 밸브(243b)를 닫아, 처리실(201) 내에의 반응 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 C-1에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
반응 가스(성막 가스)로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스를 사용할 수 있다.
[소정 횟수 실시]
상술한 스텝 C-1, C-2를 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(n회, n은 1 이상의 정수) 행함으로써, 웨이퍼(200)의 표면 상에, F를 포함하는 실리콘 질화막(SiN막)을 형성할 수 있다. 본 명세서에서는, F를 포함하는 SiN막을, 단순히 SiN막이라고도 칭한다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1사이클당 형성되는 SiN층의 두께를 원하는 막 두께보다도 얇게 하여, SiN층을 적층함으로써 형성되는 막의 막 두께가 원하는 막 두께로 될 때까지, 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
또한, 스텝 C에서의 상술한 처리 조건은, 처리 용기 내에 부착된 F, 즉, 처리 용기 내에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 F가 탈리하는 조건이다. 즉, 상술한 처리 조건 하에서 스텝 C를 행함으로써, 처리 용기 내에 부착된 F를 탈리시키면서, 스텝 C-1, C-2를 행할 수 있다. 그리고, 스텝 C-1, C-2를, 처리 용기 내에 부착된 F를 탈리시키면서 행함으로써, 스텝 C-1에서 형성하는 Si 함유층 중에, 처리 용기 내로부터 탈리시킨 F를 도입시키는 것이 가능하게 되고, 또한 스텝 C-2에서 형성하는 SiN층 중에, 처리 용기 내로부터 탈리시킨 F를 도입시키는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 스텝 C에서 형성하는 SiN막 중에 F를 도입시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 처리 용기 내에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 F가 탈리하는 처리 조건 하에서, 스텝 C를 행함으로써, 웨이퍼(200)의 표면 상에 형성하는 SiN막 중에 F를 도핑하는 것이 가능하게 된다.
그리고, 웨이퍼(200)의 표면 상에 형성하는 SiN막에서의 F 농도는, 스텝 B에서의 퍼지 조건 및 진공 배기 조건 중 적어도 어느 것을 조정함으로써, 제어하는 것이 가능하게 된다.
즉, 스텝 B에서의 퍼지 조건 및 진공 배기 조건 중 적어도 어느 것을 조정함으로써, 처리 용기 내에 부착된 상태를 유지하는 F의 양, 즉, 처리 용기 내에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지하는 F의 양을 조정하는 것이 가능하게 되고, 이에 의해, 스텝 C에서 웨이퍼(200)의 표면 상에 형성하는 SiN막에서의 F 농도를 제어하는 것이 가능하게 된다.
또한, 스텝 B에서 퍼지를 행하는 경우에, 예를 들어 처리 온도를 낮게 할수록, 또한 가스 공급 시간을 짧게 할수록, 또한 불활성 가스 공급 유량을 작게 할수록, 처리 용기 내에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지하는 F의 양을 많게 하는 것이 가능하게 되고, 스텝 C에서 형성하는 SiN막에 도입시키는 F의 양을 많게 할 수 있어, 이 SiN막에서의 F 농도를 높게 하는 방향으로 제어하는 것이 가능하게 된다.
또한, 스텝 B에서 퍼지를 행하는 경우에, 예를 들어 처리 온도를 높게 할수록, 또한 가스 공급 시간을 길게 할수록, 또한 불활성 가스 공급 유량을 크게 할수록, 처리 용기 내에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지하는 F의 양을 적게 하는 것이 가능하게 되고, 스텝 C에서 형성하는 SiN막에 도입시키는 F의 양을 적게 할 수 있어, 이 SiN막에서의 F 농도를 낮게 하는 방향으로 제어하는 것이 가능하게 된다.
또한, 스텝 B에서 진공 배기를 행하는 경우에, 예를 들어 처리 온도를 낮게 할수록, 또한 진공 배기 시간을 짧게 할수록, 또한 처리 압력을 높게 할수록, 처리 용기 내에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지하는 F의 양을 많게 하는 것이 가능하게 되고, 스텝 C에서 형성하는 SiN막에 도입시키는 F의 양을 많게 할 수 있어, 이 SiN막에서의 F 농도를 높게 하는 방향으로 제어하는 것이 가능하게 된다.
또한, 스텝 B에서 진공 배기를 행하는 경우에, 예를 들어 처리 온도를 높게 할수록, 또한 진공 배기 시간을 길게 할수록, 또한 처리 압력을 낮게 할수록, 처리 용기 내에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지하는 F의 양을 적게 하는 것이 가능하게 되고, 스텝 C에서 형성하는 SiN막에 도입시키는 F의 양을 적게 할 수 있어, 이 SiN막에서의 F 농도를 낮게 하는 방향으로 제어하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이, 스텝 B에서의 퍼지 조건 및 진공 배기 조건 중 적어도 어느 것을 조정함으로써, 스텝 C에서 웨이퍼(200)의 표면 상에 형성하는 SiN막에서의 F 농도를, 예를 들어 3.0×1018atoms/cm3 이상 1.0×1022atoms/cm3 이하의 소정 농도로 하도록 제어하는 것이 가능하게 된다. 나아가, 이 SiN막에서의 F 농도를, 예를 들어 1.0×1020atoms/cm3 이상 1.0×1022atoms/cm3 이하의 소정 농도로 하도록 제어하는 것이 가능하게 된다. 나아가, 이 SiN막에서의 F 농도를, 예를 들어 2.0×1020atoms/cm3 이상 1.0×1022atoms/cm3 이하의 소정 농도로 하도록 제어하는 것이 가능하게 된다. 나아가, 이 SiN막에서의 F 농도를, 예를 들어 2.0×1020atoms/cm3 이상 5.0×1021atoms/cm3 이하의 소정 농도로 하도록 제어하는 것이 가능하게 된다.
(애프터 퍼지 및 대기압 복귀)
웨이퍼(200)의 표면 상에의 F를 포함하는 SiN막의 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 부생성물이 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 개재해서 셔터(219s)에 의해 시일된다(셔터 클로즈). 처리가 끝난 웨이퍼(200)는 반응관(203)의 외부로 반출된 후, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
그리고, 상술한 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C를, 이 순서대로 행하는 사이클을 소정 횟수(m회, m은 1 이상의 정수) 행함으로써, 복수매의 웨이퍼(200)의 표면 상에 F가 도핑된 SiN막을 형성하는 뱃치 처리를 소정 횟수 행할 수 있다. 이 사이클은, 복수회 반복하는(m을 2 이상의 정수로 함) 것이 바람직하다. 즉, 이하에 나타내는 처리 시퀀스과 같이, 스텝 C를 1회 행할 때마다, 매회 사전에, 스텝 A 및 스텝 B를 이 순서대로 행하고, 이것을 1사이클로 하여, 이 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
[F 함유 가스→PRG→(원료 가스→반응 가스)×n]×m
이에 의해, SiN막에서의 F 농도를, 뱃치 처리간에 균일화시키는 것이 가능하게 된다. 즉, SiN막에서의 F 농도의 뱃치 처리간에서의 균일성, 재현성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
가령, 스텝 A 및 스텝 B를 행한 후, 스텝 C를 3회 연속으로 행한 경우, 3회째의 스텝 C에서 형성된 SiN막에서의 F 농도는, 1회째의 스텝 C에서 형성된 SiN막에서의 F 농도보다도 낮아져, SiN막에서의 F 농도를, 뱃치 처리간에 균일화시키는 것이 곤란해진다. 이에 반해, 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C를 이 순서대로 행하는 사이클을 복수회 반복함으로써, SiN막에서의 F 농도를 뱃치 처리간에 균일화시키는 것이 가능하게 되어, SiN막에서의 F 농도의 뱃치 처리간에서의 균일성, 재현성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
상술한 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C를, 이 순서대로 행하는 사이클을 복수회 반복하는 경우, 스텝 A를 행한 후, 스텝 C를 개시할 때까지의 시간을, 사이클마다 일정하게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, SiN막에서의 F 농도를, 뱃치 처리간에 보다 균일화시키는 것이 가능하게 된다. 즉, SiN막에서의 F 농도의 뱃치 처리간에서의 균일성, 재현성을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.
가령, 스텝 A를 행한 후, 스텝 C를 개시할 때까지의 시간을, 사이클마다 다르게 했을 경우, 스텝 C를 개시할 때까지의 사이에 처리 용기 내로부터 F가 탈리하는 양, 즉, 처리 용기 내에 부착된 상태를 유지하는 F의 양이, 뱃치 처리간에 변동되어버리는 경우가 있다. 이 경우, 스텝 C에서 형성하는 SiN막에서의 F 농도가 뱃치 처리간에 변동되어버린다. 이에 반해, 스텝 A를 행한 후, 스텝 C를 개시할 때까지의 시간을, 사이클마다 일정하게 함으로써, 스텝 C를 개시할 때까지의 동안에 처리 용기 내로부터 F가 탈리하는 양, 즉, 처리 용기 내에 부착된 상태를 유지하는 F의 양의 뱃치 처리간에서의 변동을 억제할 수 있어, SiN막에서의 F 농도를, 뱃치 처리간에 균일화시키는 것이 가능하게 되고, SiN막에서의 F 농도의 뱃치 처리간에서의 균일성, 재현성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상술한 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C를, 이 순서대로 행하는 사이클을 복수회 반복하는 경우, 스텝 A를 행한 후, 스텝 C를 개시할 때까지의 시간을, 스텝 C를 행한 후, 스텝 A를 개시할 때까지의 시간 이하로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, SiN막에서의 F 농도의 저하를 억제하는 것이 가능하게 된다.
가령, 스텝 A를 행한 후, 스텝 C를 개시할 때까지의 시간을, 스텝 C를 행한 후, 스텝 A를 개시할 때까지의 시간보다도 길게 하면, 스텝 C를 개시할 때까지의 동안에 처리 용기 내로부터 F가 탈리하여, 처리 용기 내에 부착된 상태를 유지하는 F의 양이 저하되어버리는 경우가 있다. 이 경우, 스텝 C에서 형성하는 SiN막에서의 F 농도가 저하되어버린다. 이에 반해, 스텝 A를 행한 후, 스텝 C를 개시할 때까지의 시간을, 스텝 C를 행한 후, 스텝 A를 개시할 때까지의 시간 이하로 함으로써, 스텝 C를 개시할 때까지의 동안에 처리 용기 내로부터 F가 탈리하는 양을 저감시켜, 처리 용기 내에 부착된 상태를 유지하는 F의 양의 저하를 억제할 수 있어, SiN막에서의 F 농도의 저하를 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상술한 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C를, 이 순서대로 행하는 사이클을 복수회 반복하는 경우, 스텝 A를 행한 후, 스텝 C를 개시할 때까지의 시간을, 스텝 C를 행한 후, 스텝 A를 개시할 때까지의 시간보다도 짧게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, SiN막에서의 F 농도의 저하를 보다 억제하는 것이 가능하게 된다.
가령, 스텝 A를 행한 후, 스텝 C를 개시할 때까지의 시간을, 스텝 C를 행한 후, 스텝 A를 개시할 때까지의 시간보다도 길게 하면, 스텝 C를 개시할 때까지의 동안에 처리 용기 내로부터 F가 탈리하여, 처리 용기 내에 부착된 상태를 유지하는 F의 양이 저하되어버리는 경우가 있다. 이 경우, 스텝 C에서 형성하는 SiN막에서의 F 농도가 저하되어버린다. 이에 반해, 스텝 A를 행한 후, 스텝 C를 개시할 때까지의 시간을, 스텝 C를 행한 후, 스텝 A를 개시할 때까지의 시간보다도 짧게 함으로써, 스텝 C를 개시할 때까지의 동안에 처리 용기 내로부터 F가 탈리하는 양을 저감시켜, 처리 용기 내에 부착된 상태를 유지하는 F의 양의 저하를 억제할 수 있어, SiN막에서의 F 농도의 저하를 억제하는 것이 가능하게 된다.
(3) 본 양태에 의한 효과
본 양태에 의하면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 스텝 A 내지 C를 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성하는 SiN막에 소정 농도의 F를 도핑하는 것이 가능하게 되어, 웨이퍼(200) 상에 형성하는 SiN막의 막질을 개선하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, SiN막에의 소정 농도의 F 도프에 의해, 막의 유전율을 저하시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 막 중의 결함을 수복하는 것이 가능하게 되고, 막 중의 미 결합손을 F에 의해 종단시키는 것도 가능하게 된다. 결함이나 미 결합손은, 막과 하지의 계면에 많이 생기는 경향이 있는데, 본 방법에 의하면, 특히 막과 하지의 계면에서의 F 농도를 높게 할 수 있어, 효과적으로 이들의 수복 등을 행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 방법에 의하면, 막과 하지의 계면에서의 F 농도뿐만 아니라, 막의 최표면에서의 F 농도도 높게 할 수 있다. 즉, 막과 하지의 계면(하단면)에서의 F 농도와, 막의 최표면(상단면)에서의 F 농도를, 막의 그 이외의 부분, 즉, 막의 하단면과 상단면 이외의 부분에서의 F 농도보다도 높게 할 수 있다. 이에 의해, 특히 막과 하지의 계면에서의 결함이나 미 결합손이나, 막의 최표면에서의 결함이나 미 결합손의 수복 등을 효과적으로 행하는 것이 가능하게 된다.
(b) 스텝 A 및 스텝 B를 행함으로써, 스텝 C에서, 웨이퍼(200)에 대하여 F 함유 가스를 직접적으로 공급하는 공정을 행하는 것이 불필요하게 되어, 스텝 C에서 형성되는 Si 함유층, SiN층 및 SiN막에 대하여 에칭 대미지를 끼치지 않고, F를 도핑하는 것이 가능하게 된다. 또한, 스텝 A 및 스텝 B를 행함으로써, SiN막에서의 F 농도를 적정하게 제어하는 것이 가능하게 된다.
(c) 스텝 B에서의 퍼지 조건 및 진공 배기 조건 중 적어도 어느 것을 조정함으로써, 처리 용기 내, 즉, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 부착된 상태를 유지하는 F의 양을 조정하는 것이 가능하게 된다. 즉, 처리실(201) 내의 부재의 표면에 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지하는 F의 양을 조정하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 스텝 C에서 형성하는 SiN막에서의 F 농도를 제어하는 것이 가능하게 된다. 즉, 스텝 B에서의 퍼지 조건 및 진공 배기 조건 중 적어도 어느 것을 조정함으로써, 스텝 C에서 웨이퍼(200)의 표면 상에 형성하는 SiN막에서의 F 농도를 제어하는 것이 가능하게 된다.
(d) 스텝 A 내지 C를, 이 순서대로 행하는 사이클을 복수회 반복함으로써, 즉, 스텝 C를 1회 행할 때마다, 매회 사전에, 스텝 A 및 스텝 B를 이 순서대로 행하고, 이것을 1사이클로 하여, 이 사이클을 복수회 반복함으로써, 스텝 C에서 형성하는 SiN막에서의 F 농도의 뱃치 처리간에서의 균일성, 재현성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(e) 스텝 A 내지 C를 이 순서대로 행하는 사이클을 복수회 반복하는 경우에, 스텝 A를 행한 후, 스텝 C를 개시할 때까지의 시간을, 사이클마다 일정하게 함으로써, 스텝 C에서 형성하는 SiN막에서의 F 농도의 뱃치 처리간에서의 균일성, 재현성을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(f) 스텝 A 내지 C를 이 순서대로 행하는 사이클을 복수회 반복하는 경우에, 스텝 A를 행한 후, 스텝 C를 개시할 때까지의 시간을, 스텝 C를 행한 후, 스텝 A를 개시할 때까지의 시간 이하로 함으로써, 스텝 C에서 형성하는 SiN막에서의 F 농도의 저하를 억제하는 것이 가능하게 된다.
<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, 스텝 C에서, 원료 가스로서, 상술한 할로실란계 가스 외에, 트리스디메틸아미노실란(SiH[N(CH3)2]3, 약칭: 3DMAS) 가스 등의 아미노실란계 가스나, 모노실란(SiH4) 가스 등의 수소화규소 가스나, 티타늄테트라클로라이드(TiCl4) 가스 등의 할로겐화 금속 가스 등을 사용하도록 해도 된다. 또한 예를 들어, 반응 가스로서, N 및 H 함유 가스 외에, 산소(O2) 가스 등의 O 함유 가스, 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA) 가스 등의 N 및 C 함유 가스, 프로필렌(C3H6) 가스 등의 C 함유 가스, 트리클로로보란(BCl3) 가스 등의 붕소(B) 함유 가스 등을 사용하도록 해도 된다. 복수의 원료 가스(예를 들어, 원료 가스 1, 원료 가스 2, 원료 가스 3)나 복수의 반응 가스(예를 들어, 반응 가스 1, 반응 가스 2, 반응 가스 3)를 조합해서 사용하도록 해도 된다.
그리고, 상술한 처리 시퀀스나, 이하에 나타내는 처리 시퀀스에 의해, 웨이퍼(200)의 표면 상에, F가 도핑된 실리콘 산화막(SiO막), 실리콘 산질화막(SiON막), 실리콘 탄질화막(SiCN막), 실리콘 산탄질화막(SiOCN막), 실리콘 산탄화막(SiOC막), 실리콘 붕질화막(SiBN막), 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막), 붕질화막(BN막), 붕탄질화막(BCN막) 등의 F가 도핑된 반도체계 박막 외에, F가 도핑된 티타늄 질화막(TiN막), 티타늄 산화막(TiO막), 티타늄 산질화막(TiON막) 등의 F가 도핑된 금속계 박막을 형성하도록 해도 된다.
[F 함유 가스→PRG→(원료 가스→반응 가스 1→반응 가스 2)×n]×m
[F 함유 가스→PRG→(원료 가스→반응 가스 1→반응 가스 2→반응 가스 3)×n]×m
[F 함유 가스→PRG→(원료 가스 1→원료 가스 2→반응 가스)×n]×m
[F 함유 가스→PRG→(원료 가스 1→원료 가스 2→원료 가스 3→반응 가스)×n]×m
[F 함유 가스→PRG→(원료 가스 1→원료 가스 2→반응 가스 1→반응 가스 2)×n]×m
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 회피하면서, 각 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 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 한정되지 않고, 콜드월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다.
이러한 기판 처리 장치를 사용하는 경우에도, 상술한 양태와 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 양태의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
[실시예]
상술한 양태에서의 기판 처리 장치를 사용하여, 상술한 양태에서의 처리 시퀀스, 처리 조건에 의해, 웨이퍼 상에 F가 도핑된 SiN막을 형성하였다. 그 때, 스텝 B에서의 처리 조건을 바꾸어, F가 도핑된 SiN막의 평가 샘플을 복수 제작하였다. 각각의 평가 샘플에서의 F가 도핑된 SiN막의 막 두께는 20nm로 하였다. 그리고, SIMS에 의해 각각의 평가 샘플에서의 F가 도핑된 SiN막에서의 F 농도를 측정하였다.
결과, 어떤 평가 샘플에서의 F가 도핑된 SiN막의 F 농도는, 3.0×1018atoms/cm3 이상 1.0×1022atoms/cm3 이하이었다. 다른 평가 샘플에서의 F가 도핑된 SiN막의 F 농도는, 1.0×1020atoms/cm3 이상 1.0×1022atoms/cm3 이하이었다. 또 다른 평가 샘플에서의 F가 도핑된 SiN막의 F 농도는, 2.0×1020atoms/cm3 이상 1.0×1022atoms/cm3 이하이었다. 또 다른 평가 샘플에서의 F가 도핑된 SiN막의 F 농도는, 2.0×1020atoms/cm3 이상 5.0×1021atoms/cm3 이하이었다.
그리고, 어느 평가 샘플에서의 F가 도핑된 SiN막에서도, SiN막과 하지의 계면(하단면)에서의 F 농도와, SiN막의 최표면(상단면)에서의 F 농도가, SiN막의 그 이외의 부분, 즉, SiN막의 하단면과 상단면 이외의 부분에서의 F 농도보다도 높아지는 것을 확인하였다. 이에 의해, 특히 SiN막과 하지의 계면에서의 결함이나 미 결합손, 및 막의 최표면에서의 결함이나 미 결합손의 수복 등을 효과적으로 행하는 것이 가능하게 되는 것을 확인하였다.

Claims (20)

  1. (a) 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하는 공정과,
    (b) 상기 처리 용기 내에 불소가 부착된 상태를 유지하면서 상기 처리 용기 내로부터 상기 불소 함유 가스를 배기하는 공정과,
    (c) 불소가 부착된 상태의 상기 처리 용기 내에 수용한 기판에 대하여 성막 가스를 공급해서 기판 상에 막을 형성하는 공정
    을 갖고,
    (b)에서는, 상기 처리 용기 내에 퍼지 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내를 퍼지하고, 그 때의 퍼지 조건을 조정함으로써, (c)에서 상기 기판 상에 형성하는 상기 막 중에서의 불소 농도를 제어하는, 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, (c)에서는, 상기 처리 용기 내에 부착된 불소가 탈리하는 조건 하에서, 상기 성막 가스를 공급하는, 기판 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, (c)에서는, 상기 처리 용기 내에 부착된 불소를 탈리시켜서 상기 막 중에 도입시키는, 기판 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, (b)에서는, 상기 처리 용기 내로부터 상기 불소 함유 가스를 배기할 때의 배기 조건을 조정함으로써, (c)에서 상기 기판 상에 형성하는 상기 막 중에서의 불소 농도를 제어하는, 기판 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, (b)에서는, 상기 처리 용기 내에 부착되는 불소의 양을 제어하는, 기판 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서, (b)에서는, 상기 처리 용기 내에 불소가 물리 흡착 또는 화학 흡착된 상태를 유지함으로써, 상기 처리 용기 내에 불소가 부착된 상태를 유지하는, 기판 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서, (a), (b), (c)를 이 순서대로 행하는 사이클을 복수회 반복하는, 기판 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, (c)를 1회 행할 때마다, 매회 사전에 (a) 및 (b)를 이 순서대로 행하고, 이것을 1사이클로 하여, 이 사이클을 복수회 반복하는, 기판 처리 방법.
  9. 제7항에 있어서, (a)를 행한 후, (c)를 개시할 때까지의 시간을 사이클마다 일정하게 하는, 기판 처리 방법.
  10. 제7항에 있어서, (a)를 행한 후, (c)를 개시할 때까지의 시간을,
    (c)를 행한 후, (a)를 개시할 때까지의 시간 이하로 하는, 기판 처리 방법.
  11. 제7항에 있어서, (a)를 행한 후, (c)를 개시할 때까지의 시간을,
    (c)를 행한 후, (a)를 개시할 때까지의 시간보다도 짧게 하는, 기판 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서, (a)를, 상기 처리 용기 내에 상기 기판이 존재하지 않는 상태에서 행하는, 기판 처리 방법.
  13. 제1항에 있어서, (a)에서는, 상기 처리 용기 내의 클리닝을 행하는, 기판 처리 방법.
  14. 제1항에 있어서, (c)에서는, 불소 농도가 3.0×1018atoms/cm3 이상 1.0×1022atoms/cm3 이하인 상기 막을 형성하는, 기판 처리 방법.
  15. 제1항에 있어서, (c)에서는, 불소 농도가 1.0×1020atoms/cm3 이상 1.0×1022atoms/cm3 이하인 상기 막을 형성하는, 기판 처리 방법.
  16. 제1항에 있어서, (c)에서는, 불소 농도가 2.0×1020atoms/cm3 이상 1.0×1022atoms/cm3 이하인 상기 막을 형성하는, 기판 처리 방법.
  17. 제1항에 있어서, (c)에서는, 불소 농도가 2.0×1020atoms/cm3 이상 5.0×1021atoms/cm3 이하인 상기 막을 형성하는, 기판 처리 방법.
  18. (a) 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하는 공정과,
    (b) 상기 처리 용기 내에 불소가 부착된 상태를 유지하면서 상기 처리 용기 내로부터 상기 불소 함유 가스를 배기하는 공정과,
    (c) 불소가 부착된 상태의 상기 처리 용기 내에 수용한 기판에 대하여 성막 가스를 공급해서 기판 상에 막을 형성하는 공정
    을 갖고,
    (b)에서는, 상기 처리 용기 내에 퍼지 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내를 퍼지하고, 그 때의 퍼지 조건을 조정함으로써, (c)에서 상기 기판 상에 형성하는 상기 막 중에서의 불소 농도를 제어하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 기판이 처리되는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하는 불소 함유 가스 공급계와,
    상기 처리 용기 내의 기판에 대하여 성막 가스를 공급하는 성막 가스 공급계와,
    상기 처리 용기 내에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급계와,
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계와,
    (a) 상기 처리 용기 내에 상기 불소 함유 가스를 공급하는 처리와, (b) 상기 처리 용기 내에 불소가 부착된 상태를 유지하면서 상기 처리 용기 내로부터 상기 불소 함유 가스를 배기하는 처리와, (c) 불소가 부착된 상태의 상기 처리 용기 내에 수용한 기판에 대하여 상기 성막 가스를 공급해서 상기 기판 상에 막을 형성하는 처리를 행하게 하고, (b)에서는, 상기 처리 용기 내에 상기 퍼지 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내를 퍼지하고, 그 때의 퍼지 조건을 조정함으로써, (c)에서 상기 기판 상에 형성하는 상기 막 중에서의 불소 농도를 제어하도록 상기 불소 함유 가스 공급계, 상기 성막 가스 공급계, 상기 퍼지 가스 공급계, 및 배기계를 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
  20. (a) 기판 처리 장치의 처리 용기 내에 불소 함유 가스를 공급하는 수순과,
    (b) 상기 처리 용기 내에 불소가 부착된 상태를 유지하면서 상기 처리 용기 내로부터 상기 불소 함유 가스를 배기하는 수순과,
    (c) 불소가 부착된 상태의 상기 처리 용기 내에 수용한 기판에 대하여 성막 가스를 공급해서 기판 상에 막을 형성하는 수순과,
    (b)에서는, 상기 처리 용기 내에 퍼지 가스를 공급해서 상기 처리 용기 내를 퍼지하고, 그 때의 퍼지 조건을 조정함으로써, (c)에서 상기 기판 상에 형성하는 상기 막 중에서의 불소 농도를 제어하는 수순
    을 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
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