KR20160040101A - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents

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

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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

기판 위에 막을 형성할 때에 있어서의 파티클의 발생을 억제한다. 처리실 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정과, 처리실 내로부터 원료 가스를 배출하는 공정과, 처리실 내의 기판에 대하여 산소 함유 가스를 공급하는 공정과, 처리실 내로부터 산소 함유 가스를 배출하는 공정과, 처리실 내의 기판에 대하여 수소 함유 가스를 공급하는 공정과, 처리실 내로부터 수소 함유 가스를 배출하는 공정을 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 기판 위에 막을 형성하는 공정을 포함하고, 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, 원료 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 한다.

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, 처리실 내의 기판에 대하여 원료 가스, 산소(O) 함유 가스, 수소(H) 함유 가스를 비동시로 공급함으로써, 기판 위에 막을 형성하는 공정이 행하여지는 경우가 있다.
그러나, 처리실 내에 O 함유 가스나 H 함유 가스를 공급하면, 처리실 내에 파티클이 다량으로 발생하는 경우가 있음을, 발명자들은 예의 연구에 의해 밝혀 내었다. 본 발명의 목적은, 기판 위에 막을 형성할 때에 있어서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
처리실 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 원료 가스를 배출하는 공정과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 산소 함유 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 수소 함유 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정
을 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 원료 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 기판 위에 막을 형성할 때에 있어서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도로서, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도로서, 처리 로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도로서, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍 및 처리실 내의 압력 변화를 도시하는 도면으로서, O 함유 가스, H 함유 가스를 배출하는 각 스텝에서, 퍼지 처리의 시간을 길게 한 모습을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍 및 처리실 내의 압력 변화를 도시하는 도면으로서, O 함유 가스, H 함유 가스를 배출하는 각 스텝에서, 퍼지 가스의 공급 유량을 크게 한 모습을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍 및 처리실 내의 압력 변화를 도시하는 도면으로서, O 함유 가스, H 함유 가스를 배출하는 각 스텝에서, 진공화 처리와 퍼지 처리를 순서대로 행하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스에서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면으로서, O 함유 가스, H 함유 가스를 배출하는 각 스텝에서, 진공화 처리와 퍼지 처리를 교대로 반복하는 사이클 퍼지 처리를 행하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스의 변형예 1 내지 7을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스의 변형예 8 내지 10을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스의 변형예 11 내지 13을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스의 변형예 14 내지 16을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 형태의 성막 시퀀스를 예시하는 도면이다.
도 13의 (a)는 HCDS의 화학 구조식을, (b)는 OCTS의 화학 구조식을 도시하는 도면이다.
도 14의 (a)는 BTCSM의 화학 구조식을, (b)는 BTCSE의 화학 구조식을 도시하는 도면이다.
도 15의 (a)는 TCDMDS의 화학 구조식을, (b)는 DCTMDS의 화학 구조식을, (c)는 MCPMDS의 화학 구조식을 도시하는 도면이다.
도 16의 (a)는 본 발명의 다른 실시 형태에서 적절하게 사용되는 기판 처리 장치의 처리 로의 개략 구성도으로서, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이며, (b)는 본 발명의 다른 실시 형태에서 적절하게 사용되는 기판 처리 장치의 처리 로의 개략 구성도으로서, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서, 도 1 내지 도 3을 사용해서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시한 바와 같이, 처리 로(202)는 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 유지판으로서의 히터 베이스(도시하지 않음)에 의해 지지됨으로써 수직으로 설치되어 있다. 히터(207)는, 후술하는 바와 같이 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원 형상으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 통 중공부에는, 처리실(201)이 형성되어 있다. 처리실(201)은, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 방향으로 다단으로 정렬한 상태에서 수용 가능하게 구성되어 있다.
처리실(201) 내에는, 제1 노즐로서의 노즐(249a), 제2 노즐로서의 노즐(249b)이, 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되어 있다. 노즐(249a, 249b)은, 예를 들어 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 노즐(249a, 249b)에는, 가스 공급관(232a, 232b)이 각각 접속되어 있다. 이와 같이, 반응관(203)에는, 2개의 노즐(249a, 249b)과, 2개의 가스 공급관(232a, 232b)이 설치되어 있어, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다.
단, 본 실시 형태의 처리 로(202)는 상술한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반응관(203)의 하방에, 반응관(203)을 지지하는 금속제의 매니폴드를 설치하고, 각 노즐을, 매니폴드의 측벽을 관통하도록 설치해도 된다. 이 경우, 매니폴드에, 후술하는 배기관(231)을 더 설치해도 된다. 이 경우에도, 배기관(231)을, 매니폴드가 아니라, 반응관(203)의 하부에 설치해도 된다. 이와 같이, 처리 로(202)의 노구부를 금속제로 하고, 이 금속제의 노구부에 노즐 등을 설치해도 된다.
가스 공급관(232a, 232b)에는, 상류 방향으로부터 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 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(241c, 241d) 및 개폐 밸브인 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)의 사이에서의 원환 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 상승되도록 각각 설치되어 있다. 즉, 노즐(249a, 249b)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 설치되어 있다. 즉, 노즐(249a, 249b)은, 처리실(201) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 단부(주연부)의 측방에 웨이퍼(200)의 표면(평탄면)과 수직으로 각각 설치되어 있다. 노즐(249a, 249b)은, L자형의 롱 노즐로서 각각 구성되어 있고, 그러한 각 수평부는 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되어 있고, 그러한 각 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향해서 상승되도록 설치되어 있다. 노즐(249a, 249b)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a, 250b)이 각각 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250a, 250b)은, 반응관(203)의 중심을 향하도록 각각 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250a, 250b)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되고, 각각이 동일한 개구 면적을 갖고, 또한 동일한 개구 피치로 형성되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 반응관(203)의 측벽의 내벽과, 반응관(203) 내에 배열된 복수매의 웨이퍼(200)의 단부(주연부)로 정의되는 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 비로서 반응관(203) 내에 가스를 분출시키고 있다. 그리고, 반응관(203) 내에서의 가스의 주된 흐름을, 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉, 수평 방향으로 하고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 각 웨이퍼(200)에 균일하게 가스를 공급할 수 있어, 각 웨이퍼(200)에 형성되는 박막의 막 두께 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 웨이퍼(200)의 표면 위를 흐른 가스, 즉, 반응 후의 잔류 가스는, 배기구, 즉, 후술하는 배기관(231)의 방향을 향해서 흐른다. 단, 이 잔류 가스의 흐름의 방향은, 배기구의 위치에 따라 적절히 특정되며, 수직 방향에 한한 것은 아니다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 소정 원소를 갖는 원료 가스로서, 예를 들어 소정 원소로서의 Si 및 할로겐 원소를 포함하는 할로실란 원료 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
할로실란 원료 가스란, 기체 상태의 할로실란 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 할로실란 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 할로실란 원료 등이다. 할로실란 원료란, 할로겐기를 갖는 실란 원료이다. 할로겐기에는, 클로로기, 플루오로기, 브로모기, 요오드기 등이 포함된다. 즉, 할로겐기에는, 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등의 할로겐 원소가 포함된다. 할로실란 원료는, 할로겐화물의 일종이라고도 할 수 있다. 본 명세서에서 「원료」라는 말을 사용한 경우에는, 「액체 상태인 액체 원료」를 의미하는 경우, 「기체 상태인 원료 가스」를 의미하는 경우, 또는 그 양쪽을 의미하는 경우가 있다.
할로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 Si 및 Cl을 포함하는 C 비함유의 원료 가스, 즉, 무기계의 클로로실란 원료 가스를 사용할 수 있다. 무기계의 클로로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스나, 옥타클로로트리실란(Si3Cl8, 약칭: OCTS) 가스 등을 사용할 수 있다. 도 13의 (a)에 HCDS의 화학 구조식을, 도 13의 (b)에 OCTS의 화학 구조식을 각각 나타낸다. 이들 가스는, 1분자 중에 적어도 2개의 Si를 포함하고, 또한 Cl을 포함하고, Si-Si 결합을 갖는 원료 가스라고도 할 수 있다. 이들 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서, Si 소스로서 작용한다.
또한, 할로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 Si, Cl 및 알킬렌기를 포함하고, Si-C 결합을 갖는 원료 가스, 즉, 유기계의 클로로실란 원료 가스인 알킬렌클로로실란 원료 가스를 사용할 수도 있다. 알킬렌기에는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기 등이 포함된다. 알킬렌클로로실란 원료 가스를, 알킬렌할로실란 원료 가스라고 칭할 수도 있다. 알킬렌클로로실란 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. 도 14의 (a)에 BTCSM의 화학 구조식을, 도 14의 (b)에 BTCSE의 화학 구조식을 각각 나타낸다. 이들 가스는, 1분자 중에 적어도 2개의 Si를 포함하고, 또한 C 및 Cl을 포함하고, Si-C 결합을 갖는 원료 가스라고도 할 수 있다. 이들 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서, Si 소스로서도 작용하고, C 소스로서도 작용한다.
또한, 할로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 Si, Cl 및 알킬기를 포함하고, Si-C 결합을 갖는 원료 가스, 즉, 유기계의 클로로실란 원료 가스인 알킬클로로실란 원료 가스를 사용할 수도 있다. 알킬기에는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등이 포함된다. 알킬클로로실란 원료 가스를, 알킬할로실란 원료 가스라고 칭할 수도 있다. 알킬클로로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 1,1,2,2-테트라클로로-1,2-디메틸디실란((CH3)2Si2Cl4, 약칭: TCDMDS) 가스, 1,2-디클로로-1,1,2,2-테트라메틸디실란((CH3)4Si2Cl2, 약칭: DCTMDS) 가스, 1-모노클로로-1,1,2,2,2-펜타메틸디실란((CH3)5Si2Cl, 약칭: MCPMDS) 가스 등을 사용할 수 있다. 도 15의 (a)에 TCDMDS의 화학 구조식을, 도 15의 (b)에 DCTMDS의 화학 구조식을, 도 15의 (c)에 MCPMDS의 화학 구조식을 각각 나타낸다. 이들 가스는, 1분자 중에 적어도 2개의 Si를 포함하고, 또한 C 및 Cl을 포함하고, Si-C 결합을 갖는 원료 가스라고도 할 수 있다. 또한, 이들 가스는 또한 Si-Si 결합도 갖는다. 이들 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서, Si 소스로서도 작용하고, C 소스로서도 작용한다.
HCDS나 BTCSM이나 TCDMDS 등과 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 사용하는 경우에는, 액체 상태의 원료를 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 원료 가스(HCDS 가스, BTCSM 가스, TCDMDS 가스 등)로서 공급하게 된다.
또한, 가스 공급관(232a)으로부터는, 원료 가스와는 화학 구조가 상이한 반응 가스로서, 예를 들어 탄소(C) 함유 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. C 함유 가스로서는, 예를 들어 탄화수소계 가스를 사용할 수 있다. 탄화수소계 가스는, C 및 H의 2 원소만으로 구성되는 물질이라고도 할 수 있으며, 후술하는 기판 처리 공정에서 C 소스로서 작용한다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 프로필렌(C3H6) 가스를 사용할 수 있다.
또한, 가스 공급관(232b)으로부터는, 원료 가스와는 화학 구조가 상이한 반응 가스로서, 예를 들어 산소(O) 함유 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. O 함유 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서, 산화 가스, 즉, O 소스로서 작용한다. O 함유 가스로서는, 예를 들어 산소(O2) 가스를 사용할 수 있다.
또한, 가스 공급관(232b)으로부터는, 원료 가스와는 화학 구조가 상이한 반응 가스로서, 예를 들어 수소(H) 함유 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
H 함유 가스로서는, 예를 들어 질소(N) 및 수소(H)를 포함하는 가스인 질화 수소계 가스를 사용할 수 있다. 질화 수소계 가스는, N 및 H의 2 원소만으로 구성되는 물질이라고도 할 수 있으며, 질소(N) 함유 가스라고 칭할 수도 있다. N 함유 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서, 질화 가스, 즉, N 소스로서 작용한다. 질화 수소계 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스를 사용할 수 있다.
또한, H 함유 가스로서는, 예를 들어 N, C 및 H를 포함하는 가스인 아민계 가스를 사용할 수도 있다. 아민계 가스는, C, N 및 H의 3 원소만으로 구성되는 물질이라고도 할 수 있으며, N 및 C를 포함하는 가스라고 칭할 수도 있다. 아민계 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서, N 소스로서도 작용하고, C 소스로서도 작용한다. 아민계 가스로서는, 예를 들어 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA) 가스를 사용할 수 있다. TEA와 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 아민을 사용하는 경우에는, 액체 상태의 아민을 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 아민계 가스(TEA 가스)로서 공급하게 된다.
또한, H 함유 가스로서는, 예를 들어 N, C 및 H를 포함하는 가스인 유기 히드라진계 가스를 사용할 수도 있다. 유기 히드라진계 가스는, C, N 및 H의 3 원소만으로 구성되는 물질이라고도 할 수 있으며, N 및 C를 포함하는 가스라고 칭할 수도 있다. 유기 히드라진계 가스는, 후술하는 기판 처리 공정에서, N 소스로서도 작용하고, C 소스로서도 작용한다. 유기 히드라진계 가스로서는, 예를 들어 트리메틸히드라진((CH3)2N2(CH3)H, 약칭: TMH) 가스를 사용할 수 있다. TMH와 같이 상온 상압 하에서 액체 상태인 아민을 사용하는 경우에는, 액체 상태의 아민을 기화기나 버블러 등의 기화 시스템에 의해 기화하여, 유기 히드라진계 가스(TMH 가스)로서 공급하게 된다.
또한, H 함유 가스로서는, 예를 들어 수소(H2) 가스나 중수소(D2) 가스 등의 N이나 C 비함유의 가스를 사용할 수도 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.
가스 공급관(232a)으로부터 원료 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해, 원료 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249a)을 원료 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 원료 가스 공급계를 원료 공급계라고 칭할 수도 있다. 가스 공급관(232a)으로부터 할로실란 원료 가스를 공급하는 경우, 원료 가스 공급계를, 할로실란 원료 가스 공급계, 또는 할로실란 원료 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232a)으로부터 C 함유 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해, C 함유 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249a)을 C 함유 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 가스 공급관(232a)으로부터 탄화수소계 가스를 공급하는 경우, C 함유 가스 공급계를, 탄화수소계 가스 공급계, 또는 탄화수소 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232b)으로부터 O 함유 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해, O 함유 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249b)을 O 함유 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. O 함유 가스 공급계를, 산화 가스 공급계, 또는 산화제 공급계라고 칭할 수도 있다.
가스 공급관(232b)으로부터 H 함유 가스를 공급하는 경우, 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해, H 함유 가스 공급계가 구성된다. 노즐(249b)을 H 함유 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 가스 공급관(232b)으로부터 N 및 H를 포함하는 가스를 공급하는 경우, H 함유 가스 공급계를, N 함유 가스 공급계, N 및 H를 포함하는 가스 공급계 등이라고 칭할 수도 있다. 또한, 가스 공급관(232b)으로부터 N, C 및 H를 포함하는 가스를 공급하는 경우, H 함유 가스 공급계를, N 함유 가스 공급계, C 함유 가스 공급계, N 및 C를 포함하는 가스 공급계 등이라고 칭할 수도 있다. N 함유 가스 공급계를, 질화 가스 공급계, 또는 질화제 공급계라고 칭할 수도 있다. H 함유 가스로서 질화 수소계 가스, 아민계 가스, 유기 히드라진계 가스를 공급하는 경우, H 함유 가스 공급계를, 질화 수소계 가스 공급계, 아민계 가스 공급계, 유기 히드라진계 가스 공급계 등이라고 칭할 수 있다.
상술한 C 함유 가스 공급계, O 함유 가스 공급계, H 함유 가스 공급계 중, 어느 하나, 또는 모든 가스 공급계를, 반응 가스 공급계, 또는 리액턴트 공급계라고 칭할 수도 있다.
또한, 주로, 가스 공급관(232c, 232d), MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 243d)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다. 불활성 가스 공급계를, 퍼지 가스 공급계, 희석 가스 공급계, 또는 캐리어 가스 공급계라고 칭할 수도 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 있는 밸브이다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함해서 생각해도 된다.
반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)은, 반응관(203)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 맞닿도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 반응관(203)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220)이 설치되어 있다. 시일 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은, 시일 캡(219)을 관통해서 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 수직으로 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 보트(217)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 즉, 보트 엘리베이터(115)는, 보트(217), 즉 웨이퍼(200)를, 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성되어 있다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 복수매, 예를 들어 25 내지 200매의 웨이퍼(200)를, 수평 자세에서 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜서 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두고 배열시키도록 구성되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열판(218)이 수평 자세로 다단으로 지지되어 있다. 이 구성에 의해, 히터(207)로부터의 열이 시일 캡(219)측에 전해지기 어렵게 되어 있다. 단, 본 실시 형태는 상술한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 보트(217)의 하부에 단열판(218)을 설치하지 않고, 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 통 형상의 부재로서 구성된 단열 통을 설치해도 된다.
반응관(203) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 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 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히 프로그램이라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크 에리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(241a 내지 241d), 밸브(243a 내지 243d), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, MFC(241a 내지 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 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는, 전용의 컴퓨터로서 구성되어 있는 경우에 한하지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 상술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(123)를 준비하고, 이 외부 기억 장치(123)를 사용해서 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하거나 함으로써, 본 실시 형태의 컨트롤러(121)를 구성할 수 있다. 단, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은, 외부 기억 장치(123)를 통해서 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여, 외부 기억 장치(123)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
(2) 기판 처리 공정
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 위에 막을 형성하는 시퀀스 예에 대해서, 도 4 내지 도 7을 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스에서는,
처리실(201) 내의 기판으로서의 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스로서 HCDS 가스를 공급하는 스텝 1과,
처리실(201) 내로부터 HCDS 가스를 배출하는 스텝 1p와,
처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 C 함유 가스로서 C3H6 가스를 공급하는 스텝 2와,
처리실(201) 내로부터 C3H6 가스를 배출하는 스텝 2p와,
처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 가스로서 O2 가스를 공급하는 스텝 3과,
처리실(201) 내로부터 O2 가스를 배출하는 스텝 3p와,
처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 H 함유 가스로서 NH3 가스를 공급하는 스텝 4와,
처리실(201) 내로부터 NH3 가스를 배출하는 스텝 4p,
를 비동시로, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에 Si, O, C 및 N을 포함하는 막, 즉, 실리콘 산탄질화막(SiOCN막)을 형성한다. 또한, SiOCN막을, C를 포함하는 실리콘 산질화막(SiON막), C가 첨가(도프)된 SiON막, C 함유 SiON막이라고 칭할 수도 있다.
상술한 사이클을 소정 횟수 행할 때는,
O2 가스를 배출하는 스텝 3p 및 NH3 가스를 배출하는 스텝 4p에서의 가스 배출 효과(예를 들어, 배출되는 가스의 양) 및 효율(시간당 배출되는 가스의 양, 즉, 배출 레이트) 중 적어도 어느 하나를, HCDS 가스를 배출하는 스텝 1p 및 C3H6 가스를 배출하는 스텝 2p에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 한다.
즉, 스텝 3p에서의 가스 배출 효과 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효과를, 각각, 스텝 1p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 하고, 또한 스텝 2p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 한다.
또는, 스텝 3p에서의 가스 배출 효율 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효율을, 각각, 스텝 1p에서의 가스 배출 효율보다도 크게 하고, 또한 스텝 2p에서의 가스 배출 효율보다도 크게 한다.
또는, 스텝 3p에서의 가스 배출 효과 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효과를, 각각, 스텝 1p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 하고, 또한 스텝 2p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 함과 함께, 스텝 3p에서의 가스 배출 효율 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효율을, 각각, 스텝 1p에서의 가스 배출 효율보다도 크게 하고, 또한 스텝 2p에서의 가스 배출 효율보다도 크게 한다.
본 명세서에서는, 상술한 성막 시퀀스를, 편의상, 이하와 같이 나타내는 경우도 있다.
(HCDS→C3H6→O2→NH3)×n ⇒ SiOCN
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나, 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등과의 적층체(집합체)」를 의미하는 경우, 즉, 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함해서 웨이퍼라 칭하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)」을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 위에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면」을 의미하는 경우가 있다.
따라서, 본 명세서에서 「웨이퍼에 대하여 소정의 가스를 공급한다」라고 기재한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 직접 공급한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 위에 형성되어 있는 층이나 막 등에 대하여, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼 위에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 위에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 위에 형성되어 있는 층이나 막 등의 위, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면 위에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 마찬가지이며, 그 경우, 상기 설명에서, 「웨이퍼」를 「기판」으로 바꾸어서 생각하면 된다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)된다. 그 후, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220)을 개재해서 반응관(203)의 하단을 시일한 상태가 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)으로 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)에 의해 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다. 진공 펌프(246)는, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 항상 작동시킨 상태를 유지한다. 또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 온도로 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태가 피드백 제어된다. 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다. 또한, 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은, 적어도, 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
(SiOCN막의 형성 처리)
그 후, 다음 8개의 스텝, 즉, 스텝 1, 1p, 스텝 2, 2p, 스텝 3, 3p, 스텝 4, 4p를 순차적으로 실행한다.
[스텝 1(HCDS 가스 공급)]
이 스텝에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급한다.
밸브(243a)를 개방하여, 가스 공급관(232a) 내에 HCDS 가스를 흘린다. HCDS 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스가 공급되게 된다. 이때 동시에 밸브(243c)를 개방하여, 가스 공급관(232c) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, MFC(241c)에 의해 유량 조정되어, HCDS 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
또한, 노즐(249b) 내에의 HCDS 가스의 침입을 방지하기 위해서, 밸브(243d)를 개방하여, 가스 공급관(232d) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 가스 공급관(232b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다.
MFC(241a)로 제어하는 HCDS 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1 내지 2000sccm, 바람직하게는 10 내지 1000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(241c, 241d)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 2666Pa, 바람직하게는 67 내지 1333Pa의 범위 내의 압력으로 한다. HCDS 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들어 250 내지 700℃, 바람직하게는 300 내지 650℃, 보다 바람직하게는 350 내지 600℃의 범위 내의 온도가 되는 온도로 설정한다.
웨이퍼(200)의 온도가 250℃ 미만이 되면, 웨이퍼(200) 위에 HCDS가 화학 흡착되기 어려워져, 실용적인 성막 속도가 얻어지지 않게 되는 경우가 있다. 웨이퍼(200)의 온도를 250℃ 이상으로 함으로써 이것을 해소하는 것이 가능하게 된다. 웨이퍼(200)의 온도를 300℃ 이상, 나아가 350℃ 이상으로 함으로써, 웨이퍼(200) 위에 HCDS를 보다 충분히 흡착시키는 것이 가능하게 되어, 보다 충분한 성막 속도가 얻어지게 된다.
웨이퍼(200)의 온도가 700℃를 초과하면, CVD 반응이 너무 강해짐으로써(과잉의 기상 반응이 발생함으로써), 막 두께 균일성이 악화되기 쉬워져, 그 제어가 곤란해져버린다. 웨이퍼(200)의 온도를 700℃ 이하로 함으로써, 적정한 기상 반응을 발생시킬 수 있음으로써, 막 두께 균일성의 악화를 억제할 수 있어, 그 제어가 가능하게 된다. 특히, 웨이퍼(200)의 온도를 650℃ 이하, 나아가 600℃ 이하로 함으로써, 기상 반응보다도 표면 반응이 우세해져, 막 두께 균일성을 확보하기 쉬워져, 그 제어가 용이하게 된다.
따라서, 웨이퍼(200)의 온도는 250 내지 700℃, 바람직하게는 300 내지 650℃, 보다 바람직하게는 350 내지 600℃의 범위 내의 온도로 하는 것이 좋다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면 위에, 제1층으로서, 예를 들어 1 원자층 미만 내지 수 원자층의 두께의 Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, Cl을 포함하는 Si층이어도 되고, HCDS의 흡착층이어도 되고, 그 양쪽을 포함하고 있어도 된다.
Cl을 포함하는 Si층이란, Si에 의해 구성되고 Cl을 포함하는 연속적인 층 외에, 불연속인 층이나, 이들이 겹쳐져서 생긴 Cl을 포함하는 Si 박막도 포함하는 총칭이다. Si에 의해 구성되고 Cl을 포함하는 연속적인 층을, Cl을 포함하는 Si 박막이라고 하는 경우도 있다. Cl을 포함하는 Si층을 구성하는 Si는, Cl과의 결합이 완전히 끊어져 있지 않은 것 외에, Cl과의 결합이 완전히 끊어져 있는 것도 포함한다.
HCDS의 흡착층은, HCDS 분자로 구성되는 연속적인 흡착층 외에, 불연속인 흡착층도 포함한다. 즉, HCDS의 흡착층은, HCDS 분자로 구성되는 1분자층 또는 1분자층 미만의 두께의 흡착층을 포함한다. HCDS의 흡착층을 구성하는 HCDS 분자는, Si와 Cl의 결합이 일부 끊어진 것도 포함한다. 즉, HCDS의 흡착층은, HCDS의 물리흡착층이어도 되고, HCDS의 화학 흡착층이어도 되고, 그 양쪽을 포함하고 있어도 된다.
여기서, 1 원자층 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 원자층을 의미하고 있으며, 1 원자층의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 원자층을 의미하고 있다. 1 분자층 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 분자층을 의미하고 있고, 1 분자층의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 분자층을 의미하고 있다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, Cl을 포함하는 Si층과 HCDS의 흡착층 양쪽을 포함할 수 있다. 단, 상술한 바와 같이, Cl을 포함하는 Si 함유층에 대해서는 「1 원자층」, 「수 원자층」 등의 표현을 사용해서 나타내는 것으로 한다.
HCDS 가스가 자기분해(열분해)하는 조건 하에서, 즉, HCDS 가스의 열분해 반응이 발생하는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 위에 Si가 퇴적됨으로써 Cl을 포함하는 Si층이 형성된다. HCDS 가스가 자기분해(열분해)하지 않는 조건 하에서, 즉, HCDS 가스의 열분해 반응이 발생하지 않는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 위에 HCDS가 흡착됨으로써 HCDS의 흡착층이 형성된다. 웨이퍼(200) 위에 HCDS의 흡착층을 형성하는 것보다도, 웨이퍼(200) 위에 Cl을 포함하는 Si층을 형성하는 것이, 성막 레이트를 더 높게 할 수 있는 점에서는 바람직하다.
제1층의 두께가 수 원자층을 초과하면, 후술하는 스텝 3, 4에서의 개질의 작용이 제1층의 전체에 도달하지 않게 된다. 또한, 제1층의 두께의 최솟값은 1 원자층 미만이다. 따라서, 제1층의 두께는 1 원자층 미만 내지 수 원자층으로 하는 것이 바람직하다. 제1층의 두께를 1 원자층 이하, 즉, 1 원자층 또는 1 원자층 미만으로 함으로써, 후술하는 스텝 3, 4에서의 개질 반응의 작용을 상대적으로 높일 수 있어, 스텝 3, 4에서의 개질 반응에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 스텝 1에서의 제1층의 형성에 필요로 하는 시간을 단축할 수도 있다. 결과적으로, 1 사이클당의 처리 시간을 단축할 수 있어, 토탈 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.
원료 가스로서는, HCDS 가스 외에, 예를 들어 OCTS 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 테트라클로로실란, 즉 실리콘테트라클로라이드(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스 등의 무기계 할로실란 원료 가스를 사용할 수 있다.
또한, 원료 가스로서는, BTCSE 가스, BTCSM 가스, TCDMDS 가스, DCTMDS 가스, MCPMDS 가스 등의 유기계 할로실란 원료 가스를 사용할 수 있다.
또한, 원료 가스로서는, 예를 들어 모노실란(SiH4, 약칭: MS) 가스, 디실란(Si2H6, 약칭: DS) 가스, 트리실란(Si3H8, 약칭: TS) 가스 등의 할로겐기 비함유의 무기계 실란 원료 가스를 사용할 수 있다.
또한, 원료 가스로서는, 예를 들어 디메틸실란(SiC2H8, 약칭: DMS) 가스, 트리메틸실란(SiC3H10, 약칭;TMS) 가스, 디에틸실란(SiC4H12, 약칭: DES) 가스, 1,4-디실란부탄(Si2C2H10, 약칭: DSB) 가스 등의 할로겐기 비함유의 유기계 실란 원료 가스를 사용할 수도 있다.
또한, 원료 가스로서는, 예를 들어 트리스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]3H, 약칭: 3DMAS) 가스, 테트라키스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]4, 약칭: 4DMAS) 가스, 비스디에틸아미노실란(Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭: BDEAS) 가스, 비스터셔리부틸아미노실란(SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭: BTBAS) 가스 등의 할로겐기 비함유의 아미노계(아민계)실란 원료 가스를 사용할 수도 있다.
또한, 원료 가스로서, C 소스로서도 작용하는 유기계 할로실란 원료 가스나 유기계 실란 원료 가스를 사용하는 경우, 제1층 중에 C를 포함시키는 것이 가능하게 되고, 결과적으로, 웨이퍼(200) 위에 최종적으로 형성되는 SiOCN막 내의 C 농도를, 원료 가스로서 무기계 할로실란 원료 가스나 무기계 실란 원료 가스를 사용하는 경우보다도 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, 원료 가스로서, C 소스 및 N 소스로서도 작용하는 아미노계 실란 원료 가스를 사용하는 경우, 제1층 중에 C 및 N을 각각 포함시키는 것이 가능하게 되고, 결과적으로, 웨이퍼(200) 위에 최종적으로 형성되는 SiOCN막 내의 C 농도 및 N 농도를, 원료 가스로서 무기계 실란 원료 가스를 사용하는 경우보다도 각각 높이는 것이 가능하게 된다.
[스텝 1p(HCDS 가스 배출)]
제1층이 형성된 후, 밸브(243a)를 폐쇄하여, HCDS 가스의 공급을 정지한다. 이때, APC 밸브(244)는 개방한 상태로 두고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층의 형성에 기여한 후의 HCDS 가스를 처리실(201) 내로부터 배출한다. 이때, 밸브(243c, 243d)는 개방한 상태로 두어, N2 가스의 처리실(201) 내에의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하여, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 처리실(201) 내로부터 배출하는 효과를 높일 수 있다.
이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배출하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행하여지는 스텝 2에서 악영향이 발생하지 않는다. 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없으며, 예를 들어 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양의 N2 가스를 공급함으로써, 스텝 2에서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다.
불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
[스텝 2(C3H6 가스 공급)]
스텝 1p가 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 위에 형성된 제1층에 대하여 열로 활성화시킨 C3H6 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(243a, 243c, 243d)의 개폐 제어를, 스텝 1에서의 밸브(243a, 243c, 243d)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. C3H6 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 C3H6 가스가 공급되게 된다.
MFC(241a)로 제어하는 C3H6 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 5000Pa, 바람직하게는 1 내지 4000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내에서의 C3H6 가스의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 4950Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 이러한 비교적 높은 압력대로 함으로써, C3H6 가스를 논플라즈마로 열적으로 활성화시키는 것이 가능하게 된다. C3H6 가스는 열로 활성화시켜서 공급하는 것이, 비교적 소프트한 반응을 발생시킬 수 있어, 후술하는 C 함유층의 형성이 용이하게 된다. C3H6 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 200초, 바람직하게는 1 내지 120초, 보다 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 그 밖의 처리 조건은, 예를 들어 스텝 1과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
이때, 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는 열적으로 활성화시킨 C3H6 가스이며, 처리실(201) 내에는 HCDS 가스는 흘리지 않고 있다. 따라서, C3H6 가스는 기상 반응을 일으키지 않고, 활성화된 상태에서 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 그 결과, 스텝 1에서 웨이퍼(200) 위에 형성된 제1층, 즉, Cl을 포함하는 Si 함유층의 표면 위에, 탄소 함유층(C 함유층)이 형성된다. C 함유층은, C층이어도 되고, C3H6의 흡착층이어도 되고, 그 양쪽을 포함하고 있어도 된다. C 함유층은, 1분자층 미만 또는 1 원자층 미만의 두께의 층, 즉, 불연속인 층이 된다. 이에 의해, 웨이퍼(200)의 최표면 위에 Si, Cl 및 C를 포함하는 제2층이 형성되게 된다. 제2층은, Cl을 포함하는 Si 함유층과, C 함유층을 포함하는 층이 된다. 또한, 조건에 따라서는, 제1층의 일부와 C3H6 가스가 반응해서 제1층이 개질(탄화)되고, 제2층에, SiC층이 포함되는 경우도 있다.
C 함유층은 불연속인 층으로 할 필요가 있다. C 함유층을 연속적인 층으로 한 경우, Cl을 포함하는 Si 함유층의 표면이 C 함유층에 의해 전체적으로 덮이게 된다. 이 경우, 제2층의 표면에 Si가 존재하지 않게 되고, 그 결과, 후술하는 스텝 3에서의 제2층의 산화 반응이나, 후술하는 스텝 4에서의 제3층의 질화 반응이 곤란해지는 경우가 있다. 상술한 바와 같은 처리 조건 하에서는, O나 N은 Si와는 결합하지만, C와는 결합하기 어렵기 때문이다. 후술하는 스텝 3이나 스텝 4에서 원하는 반응을 발생시키기 위해서는, C 함유층의 Cl을 포함하는 Si 함유층 위로의 흡착 상태를 불포화 상태로 하고, 제2층의 표면에 Si가 노출된 상태로 할 필요가 있다. 또한, 스텝 2에서의 처리 조건을 상술한 처리 조건 범위 내의 처리 조건으로 함으로써, C 함유층을 불연속인 층으로 하는 것이 가능하게 된다.
C 함유 가스로서는, C3H6 가스 외에, 아세틸렌(C2H2) 가스나 에틸렌(C2H4) 가스 등의 탄화수소계의 가스를 사용할 수 있다.
[스텝 2p(C3H6 가스 배출)]
제2층이 형성된 후, 밸브(243a)를 폐쇄하여, C3H6 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1p와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 C 함유층의 형성에 기여한 후의 C3H6 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배출한다. 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배출하지 않아도 되는 점은, 스텝 1p와 마찬가지이다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 스텝 1에서 예시한 각종 희가스를 사용할 수 있다.
[스텝 3(O2 가스 공급)]
스텝 2p가 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 위에 형성된 제2층에 대하여 열로 활성화시킨 O2 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(243b 내지 243d)의 개폐 제어를, 스텝 1에서의 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 공급되게 된다.
MFC(241b)로 제어하는 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) 내에서의 O2 가스의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 3960Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 이러한 비교적 높은 압력대로 함으로써, O2 가스를 논플라즈마로 열적으로 활성화시키는 것이 가능하게 된다. O2 가스는 열로 활성화시켜서 공급하는 것이, 비교적 소프트한 반응을 발생시킬 수 있어, 후술하는 산화를 소프트하게 행할 수 있다. O2 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 그 밖의 처리 조건은, 예를 들어 스텝 1과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
이때, 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는 열적으로 활성화시킨 O2 가스이며, 처리실(201) 내에는 HCDS 가스도 C3H6 가스도 흘리지 않고 있다. 따라서, O2 가스는 기상 반응을 일으키지 않고, 활성화된 상태에서 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 O2 가스는, 스텝 2에서 웨이퍼(200) 위에 형성된 Si, Cl 및 C를 포함하는 제2층(Cl을 포함하는 Si 함유층과, C 함유층을 포함하는 층)의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제2층은, 논플라즈마로 열적으로 산화되어, Si, O 및 C를 포함하는 제3층, 즉, 실리콘 산탄화층(SiOC층)으로 변화시킬 수 있다(개질된다). 또한, 제3층을 형성할 때, 제2층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, O2 가스에 의한 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 즉, 제2층 중의 Cl 등의 불순물은, 제2층 내로부터 뽑히거나, 탈리하거나 함으로써, 제2층으로부터 분리된다. 이에 의해, 제3층은, 제2층에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층이 된다.
이때, 제2층의 산화 반응은 포화시키지 않도록 한다. 예를 들어, 스텝 1에서 수 원자층의 두께의 Cl을 포함하는 Si 함유층을 형성하고, 스텝 2에서 1 원자층 미만의 두께의 C 함유층을 형성한 경우에는, 그 표면층(표면의 1 원자층)의 적어도 일부를 산화시킨다. 이 경우, 제2층의 전체를 산화시키지 않도록, 제2층의 산화 반응이 불포화가 되는 조건 하에서 산화를 행한다. 또한, 조건에 따라서는 제2층의 표면층으로부터 아래의 몇 층을 산화시킬 수도 있지만, 그 표면층만을 산화시키는 것이, 웨이퍼(200) 위에 최종적으로 형성되는 SiOCN막의 조성비의 제어성을 향상시킬 수 있어 바람직하다. 또한, 예를 들어 스텝 1에서 1 원자층 또는 1 원자층 미만의 두께의 Cl을 포함하는 Si 함유층을 형성하고, 스텝 2에서 1 원자층 미만의 두께의 C 함유층을 형성한 경우도, 마찬가지로 그 표면층의 일부를 산화시킨다. 이 경우도, 제2층의 전체를 산화시키지 않도록, 제2층의 산화 반응이 불포화가 되는 조건 하에서 산화를 행한다. 또한, 스텝 3에서의 처리 조건을 상술한 처리 조건 범위 내의 처리 조건으로 함으로써, 제2층의 산화 반응을 불포화로 하는 것이 가능하게 된다.
또한 이때, 특히, O2 가스의 희석율을 높이거나(농도를 저하시키거나), O2 가스의 공급 시간을 단축하거나, O2 가스의 분압을 낮추거나 하도록 상술한 처리 조건을 조정하도록 해도 된다. 예를 들어, 스텝 2, 4보다도, 반응 가스의 희석율을 높이거나, 반응 가스의 공급 시간을 단축하거나, 반응 가스의 분압을 낮추거나 하도록 해도 된다. 이에 의해, 스텝 3에서의 산화력을 적절하게 저하시킬 수 있어, 제2층의 산화 반응을 불포화로 하는 것이 보다 용이하게 된다.
스텝 3에서의 산화력을 저하시킴으로써, 산화의 과정에서, 제2층 내로부터의 C의 탈리를 억제하는 것이 가능하게 된다. Si-C 결합보다도 Si-O 결합이 더 결합 에너지가 크기 때문에, Si-O 결합을 형성하면 Si-C 결합이 끊어져버리는 경향이 있다. 이에 반해, 스텝 3에서의 산화력을 적절하게 저하시킴으로써, 제2층 내에 Si-O 결합을 형성할 때, Si-C 결합이 끊어져버리는 것을 억제할 수 있어, Si와의 결합이 끊어진 C가 제2층으로부터 탈리하는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 스텝 3에서의 산화력을 저하시킴으로써, 산화 처리 후의 제2층, 즉, 제3층의 최표면에 Si가 노출된 상태를 유지할 수 있다. 제3층의 최표면에 Si가 노출된 상태를 유지함으로써, 후술하는 스텝 4에서, 제3층의 최표면을 질화시키는 것이 용이하게 된다. 제3층의 최표면의 전체에 걸쳐 Si-O 결합이나 Si-C 결합이 형성되고, 그 최표면에 Si가 노출되어 있지 않은 상태에서는, 후술하는 스텝 4의 조건 하에서는 Si-N 결합이 형성되기 어려운 경향이 있다. 그러나, 제3층의 최표면에 Si가 노출된 상태를 유지함으로써, 즉, 제3층의 최표면에, 후술하는 스텝 4의 조건 하에서 N과 결합할 수 있는 Si를 존재시켜 둠으로써, Si-N 결합을 형성하는 것이 용이하게 된다.
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 등의 O 함유 가스를 사용할 수 있다.
[스텝 3p(O2 가스 배출)]
제3층이 형성된 후, 밸브(243b)를 폐쇄하여, O2 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제3층의 형성에 기여한 후의 O2 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배출한다. 이때의 처리 수순, 처리 조건에 대해서는 후술한다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 스텝 1p에서 예시한 각종 희가스를 사용할 수 있다.
[스텝 4(NH3 가스 공급)]
스텝 3p가 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 위에 형성된 제3층에 대하여 열로 활성화시킨 NH3 가스를 공급한다.
이 스텝에서는, 밸브(243b 내지 243d)의 개폐 제어를, 스텝 1에서의 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 공급되게 된다.
MFC(241b)로 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 3000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내에서의 NH3 가스의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 3960Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을 이러한 비교적 높은 압력대로 함으로써, NH3 가스를 논 플라즈마로 열적으로 활성화시키는 것이 가능하게 된다. NH3 가스는 열로 활성화시켜서 공급하는 것이, 비교적 소프트한 반응을 발생시킬 수 있어, 후술하는 질화를 소프트하게 행할 수 있다. NH3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 스텝 1과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
이때, 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는 열적으로 활성화시킨 NH3 가스이며, 처리실(201) 내에는 HCDS 가스도 C3H6 가스도 O2 가스도 흘리지 않고 있다. 따라서, NH3 가스는 기상 반응을 일으키지 않고, 활성화된 상태에서 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 NH3 가스는, 스텝 3에서 웨이퍼(200) 위에 형성된 제3층(SiOC층)의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제3층은, 논플라즈마로 열적으로 질화되어서, Si, O, C 및 N을 포함하는 제4층, 즉, 실리콘 산탄질화층(SiOCN층)으로 변화시킬 수 있다(개질된다). 또한, 제4층을 형성할 때, 제3층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, NH3 가스에 의한 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 즉, 제3층 내의 Cl 등의 불순물은, 제3층 내로부터 뽑히거나, 탈리하거나 함으로써, 제3층으로부터 분리된다. 이에 의해, 제4층은, 제3층에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층이 된다.
또한, 웨이퍼(200)에 대하여 활성화시킨 NH3 가스를 공급함으로써, 제3층이 질화되는 과정에서, 제3층의 최표면이 개질된다. 질화의 과정에서 표면 개질 처리가 실시된 후의 제3층의 최표면, 즉, 제4층의 최표면은, 다음 사이클에서 행하는 스텝 1에서, HCDS가 흡착되기 쉽고, Si가 퇴적되기 쉬운 표면 상태로 된다. 즉, 스텝 4에서 사용하는 NH3 가스는, HCDS나 Si의 제4층의 최표면(웨이퍼(200)의 최표면)에의 흡착이나 퇴적을 촉진시키는 흡착 및 퇴적 촉진 가스로서도 작용하게 된다.
이때, 제3층의 질화 반응은 포화시키지 않도록 한다. 예를 들어 스텝 1 내지 3에서 수 원자층의 두께의 제3층을 형성한 경우에는, 그 표면층(표면의 1 원자층)의 적어도 일부를 질화시킨다. 이 경우, 제3층의 전체를 질화시키지 않도록, 제3층의 질화 반응이 불포화가 되는 조건 하에서 질화를 행한다. 또한, 조건에 따라서는 제3층의 표면층으로부터 아래의 몇 층을 질화시킬 수도 있지만, 그 표면층만을 질화시키는 것이, 웨이퍼(200) 위에 최종적으로 형성되는 SiOCN막의 조성비의 제어성을 향상시킬 수 있어 바람직하다. 또한, 예를 들어 스텝 1 내지 3에서 1 원자층 또는 1 원자층 미만의 두께의 제3층을 형성한 경우도, 마찬가지로 그 표면층의 일부를 질화시킨다. 이 경우도, 제3층의 전체를 질화시키지 않도록, 제3층의 질화 반응이 불포화가 되는 조건 하에서 질화를 행한다. 또한, 스텝 4에서의 처리 조건을 상술한 처리 조건 범위 내의 처리 조건으로 함으로써, 제3층의 질화 반응을 불포화로 하는 것이 가능하게 된다.
질화 가스로서는, NH3 가스 외에, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화 수소계 가스나, 이들 화합물을 포함하는 가스 등을 사용할 수 있다.
[스텝 4p(NH3 가스 배출)]
제4층이 형성된 후, 밸브(243b)를 폐쇄하여, NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제4층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배출한다. 이때의 처리 수순, 처리 조건에 대해서는 후술한다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 스텝 1p에서 예시한 각종 희가스를 사용할 수 있다.
(소정 횟수 실시)
상술한 8개의 스텝을 비동시로, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 위에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiOCN막을 형성할 수 있다. 또한, 상술한 사이클은 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 상술한 사이클을 1회 행할 때 형성되는 제4층(SiOCN층)의 두께를 원하는 막 두께보다도 작게 하여, 제4층(SiOCN층)을 적층함으로써 형성되는 SiOCN막의 막 두께가 원하는 막 두께가 될 때까지, 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
SiOCN막의 형성이 완료된 후, 밸브(243c, 243d)를 개방하여, 가스 공급관(232c, 232d)의 각각으로부터 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기관(231)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 반응관(203)의 하단이 개구된다. 그리고, 처리 완료된 웨이퍼(200)가, 보트(217)에 지지된 상태에서, 반응관(203)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출된다(보트 언로드). 처리 완료된 웨이퍼(200)는, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(3) O2 가스, NH3 가스의 배출 스텝
상술한 성막 시퀀스에서는, 스텝 1 내지 4를 비동시로 행하도록 하고 있다. 즉, 스텝 1p 내지 4p를 행함으로써 처리실(201) 내의 잔류 가스 등을 제거한 후에, 처리실(201) 내에 원료 가스(HCDS 가스)나 반응 가스(O2 가스, NH3 가스 등)를 공급하도록 하고 있다. 이에 의해, 처리실(201) 내에서의 원료 가스와 반응 가스의 기상 반응, 예를 들어 HCDS 가스와 O2 가스의 기상 반응이나, HCDS 가스와 NH3 가스의 기상 반응 등을 피하는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 처리실(201) 내에서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상술한 성막 시퀀스에서는, 스텝 3, 4에서, O2 가스나 NH3 가스를, HCDS 가스를 공급하는 노즐(249a)과는 상이한 노즐(249b)을 통해서 공급하도록 하고 있다. 또한, 스텝 1에서는, 노즐(249b) 내에 N2 가스를 공급함으로써 노즐(249b) 내에의 HCDS 가스의 침입을 방지하도록 하고 있다. 또한, 스텝 3, 4에서는, 노즐(249a) 내에 N2 가스를 공급함으로써 노즐(249a) 내에의 O2 가스나 NH3 가스의 침입을 방지하도록 하고 있다. 이들에 의해, 노즐(249a, 249b) 내에서의 HCDS 가스와 O2 가스의 기상 반응이나, HCDS 가스와 NH3 가스의 기상 반응을 피하는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 노즐(249a, 249b) 내에서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
그러나, 발명자들의 예의 연구에 의하면, 상술한 성막 시퀀스에 있어서, O2 가스를 배출하는 스텝 3p, NH3 가스를 배출하는 스텝 4p에서의 처리 조건 등을, HCDS 가스를 배출하는 스텝 1p, C3H6 가스를 배출하는 스텝 2p에서의 처리 조건 등과 마찬가지로 했을 경우, 처리실(201) 내에서의 파티클의 양이 증가해버리는 경우가 있는 것으로 판명되었다. 구체적으로는, 스텝 3p, 4p에서의 처리 수순이나 처리 조건을, 스텝 1p, 2p에서의 처리 수순이나 처리 조건과 마찬가지로 했을 경우, 스텝 3, 4를 실시했을 때, 노즐(249b) 내에서 파티클이 다량으로 발생하는 경우가 있고, 이에 의해, 처리실(201) 내, 특히 노즐(249b) 근방에서의 파티클의 양이 증가해버리는 경우가 있는 것으로 판명되었다.
발명자들의 예의 연구에 의하면, 상술한 현상은, 노즐(249b)의 제조 공정의 과정 등에서 노즐(249b)의 내면(내벽의 표면)에 미량으로 포함되게 된 불순물, 예를 들어 철(Fe), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 등의 금속 원소를 포함하는 불순물에 대하여 O2 가스 및 NH3 가스가 혼합된 상태에서 공급됨으로써 발생한 것으로 판명되었다. 이하에, 파티클의 발생 메커니즘에 대해서 상세하게 설명한다.
노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 O2 가스를 공급하는 스텝 3을 행한 후, 처리실(201) 내로부터 O2 가스를 배출하는 스텝 3p를 행하면, 처리실(201) 내뿐만 아니라, 노즐(249b) 내로부터도 O2 가스가 배출되게 된다. 단, 스텝 3p의 처리 수순이나 처리 조건에 따라서는, 노즐(249b) 내에 미량의 O2 가스가 부착되거나 하여 잔류해버리는 경우가 있다. 노즐(249b) 내에 잔류한 O2 가스는, 스텝 3p 직후에 행하여지는 스텝 4에서, 노즐(249b) 내에 공급된 NH3 가스와 혼합되게 된다. O2 가스와 NH3 가스가 노즐(249b) 내에서 혼합되면, 이들 가스가 반응함으로써, OH기 등을 포함하는 활성의 라디칼 등이 발생하는 경우가 있다. 이 라디칼이, 노즐(249b)의 내벽 표면에 포함되는 금속 원소를 포함하는 불순물과 반응함으로써, 미세한 파티클이 다량으로 발생하는 경우가 있다.
또한, 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 NH3 가스를 공급하는 스텝 4를 행한 후, 처리실(201) 내로부터 NH3 가스를 배출하는 스텝 4p를 행하면, 처리실(201) 내뿐만 아니라, 노즐(249b) 내로부터도 NH3 가스가 배출되게 된다. 단, 스텝 3p의 경우와 마찬가지로, 스텝 4p의 처리 수순이나 처리 조건에 따라서는, 노즐(249b) 내에 미량의 NH3 가스가 부착되거나 해서 잔류해버리는 경우가 있다. 노즐(249b) 내에 잔류한 NH3 가스는, 다음 사이클에서의 스텝 3에서, 노즐(249b) 내에 공급된 O2 가스와 혼합되게 된다. NH3 가스와 O2 가스가 노즐(249b) 내에서 혼합되면, 상기와 마찬가지로, 이들 가스가 반응함으로써, OH기 등을 포함하는 활성의 라디칼 등이 발생하는 경우가 있다. 이 라디칼이, 노즐(249b)의 내벽 표면에 포함되는 금속 원소를 포함하는 불순물과 반응함으로써, 미세한 파티클이 다량으로 발생하는 경우가 있다.
따라서, 본 실시 형태에서의 성막 시퀀스에서는, 노즐(249b) 내에서 발생하는 상술한 반응에 기인하는 파티클의 발생을 억제하기 위해서, 스텝 3p 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, 스텝 1p 및 스텝 2p에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 하도록 하고 있다.
예를 들어, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스에서는, O2 가스를 배출하는 스텝 3p 및 NH3 가스를 배출하는 스텝 4p에서의 가스 배출 시간(도면 중, PT3, PT4)을, HCDS 가스를 배출하는 스텝 1p 및 C3H6 가스를 배출하는 스텝 2p에서의 가스 배출 시간(도면 중 PT1, PT2)보다도 각각 길게 하도록 하고 있다. 즉, PT3>PT1, PT2로 하고, 또한 PT4>PT1, PT2로 하고 있다. 스텝 3p, 4p의 처리 조건, 즉, 가스 배출 시간을 이렇게 설정함으로써, 스텝 3p에서의 가스 배출 효과 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효과를, 각각, 스텝 1p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 하고, 또한 스텝 2p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다.
또한 예를 들어, 도 5에 도시하는 성막 시퀀스에서는, O2 가스를 배출하는 스텝 3p 및 NH3 가스를 배출하는 스텝 4p에서 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 공급 유량(도면 중, PF3, PF4)을, HCDS 가스를 배출하는 스텝 1p 및 C3H6 가스를 배출하는 스텝 2p에서 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 공급 유량(도면 중, PF1, PF2)보다도, 각각 크게 하도록 하고 있다. 즉, PF3>PF1, PF2로 하고, 또한 PF4>PF1, PF2로 하고 있다. 스텝 3p, 4p의 처리 조건, 즉, 퍼지 가스로서 작용하는 N2 가스의 공급 유량을 이렇게 설정함으로써, 스텝 3p에서의 가스 배출 효율 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효율을, 각각, 스텝 1p에서의 가스 배출 효율보다도 크게 하고, 또한 스텝 2p에서의 가스 배출 효율보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 스텝 3p에서의 가스 배출 효과 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효과를, 각각, 스텝 1p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 하고, 또한 스텝 2p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다.
또한 예를 들어, 도 6에 도시하는 성막 시퀀스에서는, O2 가스를 배출하는 스텝 3p 및 NH3 가스를 배출하는 스텝 4p에서, 처리실(201) 내에 가스를 공급하지 않고 처리실(201) 내를 배기(진공 배기, 감압 배기, 또는 진공화)하는 배기 처리(도면 중, VAC로 나타냄)와, 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하면서 처리실(201) 내를 배기하는 퍼지 처리(도면 중, PRG로 나타냄)를 비동시로 1회씩, 즉, 교대로 1회씩 행하도록 하고 있다. 또한, HCDS 가스를 배출하는 스텝 1p 및 C3H6 가스를 배출하는 스텝 2p에서는, 각각, 상술한 배기 처리(VAC)를 행하지 않고, 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하면서 처리실(201) 내를 배기하는 퍼지 처리(PRG)만을 행하도록 하고 있다. 스텝 3p, 4p의 처리 수순을 이렇게 설정함으로써, 스텝 3p에서의 가스 배출 효율 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효율을, 각각, 스텝 1p에서의 가스 배출 효율보다도 크게 하고, 또한 스텝 2p에서의 가스 배출 효율보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 이것은, 배기 처리(VAC)와 퍼지 처리(PRG)를 교대로 행할 때, 노즐(249b) 내 등에 압력 변화가 발생하여, 이 압력 변화가, 노즐(249b)의 내면에 부착되거나 해서 잔류하고 있는 반응 가스의 배출을 촉진시킴으로 인한 것이라 생각된다. 결과적으로, 스텝 3p에서의 가스 배출 효과 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효과를, 각각, 스텝 1p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 하고, 또한 스텝 2p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다.
또한 예를 들어, 도 7에 도시하는 성막 시퀀스에서는, O2 가스를 배출하는 스텝 3p 및 NH3 가스를 배출하는 스텝 4p에서, 처리실(201) 내에 가스를 공급하지 않고 처리실(201) 내를 배기(진공 배기, 감압 배기, 또는 진공화)하는 배기 처리(VAC)와, 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하면서 처리실(201) 내를 배기하는 퍼지 처리(PRG)를 비동시로 복수회, 즉, 교대로 복수회 반복하는 사이클 퍼지 처리를 실시하도록 하고 있다. 도 7은, 스텝 3p, 4p에서 행하는 사이클 퍼지 처리의 반복 횟수를, 각각 2회로 하는 예를 나타내고 있다. 또한, HCDS 가스를 배출하는 스텝 1p 및 C3H6 가스를 배출하는 스텝 2p에서는, 각각, 상술한 배기 처리(VAC)를 행하지 않고, 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하면서 처리실(201) 내를 배기하는 퍼지 처리(PRG)만을 행하도록 하고 있다. 스텝 3p, 4p의 처리 수순을 이렇게 설정함으로써, 스텝 3p에서의 가스 배출 효율 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효율을, 각각, 스텝 1p에서의 가스 배출 효율보다도 크게 하고, 또한 스텝 2p에서의 가스 배출 효율보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 이것은, 배기 처리와 퍼지 처리를 교대로 반복할 때, 노즐(249b) 내 등에 압력 변화가 반복해서 발생하여, 이 압력 변화가, 노즐(249b)의 내면에 부착되거나 해서 잔류하고 있는 반응 가스의 배출을 촉진시킴으로 인한 것이라 생각된다. 결과적으로, 스텝 3p에서의 가스 배출 효과 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효과를, 각각, 스텝 1p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 하고, 또한 스텝 2p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 스텝 3p, 4p에서의 가스 배출 시간(PT3, PT4)을 동일한 길이로 한 경우, 스텝 3, 4 사이에서의 노즐(249b) 내의 퍼지 시간(도 4에 T1로서 나타냄)은, 스텝 4, 3 사이에서의 노즐(249b) 내의 퍼지 시간(도 4에 T2로서 나타냄)보다도 짧아진다. 즉, 처리실(201) 내에의 O2 가스의 공급을 정지한 후, 처리실(201) 내에의 NH3 가스의 공급을 개시할 때까지의 시간(T1)은, 처리실(201) 내에의 NH3 가스의 공급을 정지한 후, 처리실(201) 내에의 O2 가스의 공급을 개시할 때까지의 시간(T2)보다도 짧아진다(T1<T2). 이 때문에, 스텝 4를 개시하기 직전에 노즐(249b) 내에 잔류하고 있는 반응 가스(O2 가스)의 양(R4)은, 스텝 3을 개시하기 직전에 노즐(249b) 내에 잔류하고 있는 반응 가스(NH3 가스)의 양(R3)보다도 많아지는 경향이 있다(R4>R3). 발명자들은, 스텝 3p에서의 처리 수순이나 처리 조건을, 스텝 4p에서의 처리 수순이나 처리 조건과 마찬가지로 했을 경우, 스텝 4에서 노즐(249b) 내에서 발생하는 파티클의 양(D4)은, 스텝 3에서 노즐(249b) 내에서 발생하는 파티클의 양(D3)보다도 많아지는 경우가 있는(D4>D3) 것을 확인하였다.
따라서, 노즐(249b) 내에서의 파티클의 발생을 확실하게 억제하기 위해서는, 스텝 3p에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, 스텝 4p에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 도 4에 도시하는 성막 시퀀스에 있어서, O2 가스를 배출하는 스텝 3p에서의 가스 배출 시간(PT3)을, NH3 가스를 배출하는 스텝 4p에서의 가스 배출 시간(PT4)보다도 길게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스텝 1p, 2p에서의 가스 배출 시간(PT1, PT2)을 각각 10초로 했을 경우, 스텝 3p에서의 가스 배출 시간(PT3)을 60초로 하고, 스텝 4p에서의 가스 배출 시간(PT4)을 50초로 해도 된다. 또한 예를 들어, 이 경우에, 스텝 3p에서의 가스 배출 시간(PT3)을 50초로 하고, 스텝 4p에서의 가스 배출 시간(PT4)을 40초로 해도 된다. 또한 예를 들어, 이 경우에, 스텝 3p에서의 가스 배출 시간(PT3)을 40초로 하고, 스텝 4p에서의 가스 배출 시간(PT4)을 30초로 해도 된다. 스텝 3p, 4p의 처리 조건을 이렇게 설정함으로써, 스텝 3p에서의 가스 배출 효과를, 스텝 4p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다.
또한 예를 들어, 도 5에 도시하는 성막 시퀀스에 있어서, O2 가스를 배출하는 스텝 3p에서 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 공급 유량(PF3)을, NH3 가스를 배출하는 스텝 4p에서 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 공급 유량(PF4)보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스텝 1p, 2p에서의 N2 가스의 공급 유량(PF1, PF2)을 각각 2slm으로 했을 경우, 스텝 3p에서의 N2 가스의 공급 유량(PF3)을 20slm으로 하고, 스텝 4p에서의 N2 가스의 공급 유량(PF4)을 15slm으로 해도 된다. 또한 예를 들어, 이 경우에, 스텝 3p에서의 N2 가스의 공급 유량(PF3)을 15slm으로 하고, 스텝 4p에서의 N2 가스의 공급 유량(PF4)을 10slm으로 해도 된다. 또한 예를 들어, 이 경우에, 스텝 3p에서의 N2 가스의 공급 유량(PF3)을 10slm으로 하고, 스텝 4p에서의 N2 가스의 공급 유량(PF4)을 8slm으로 해도 된다. 스텝 3p, 4p의 처리 조건을 이렇게 설정함으로써, 스텝 3p에서의 가스 배출 효율을, 스텝 4p에서의 가스 배출 효율보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 스텝 3p에서의 가스 배출 효과를, 스텝 4p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다.
또한 예를 들어, 도 7에 도시하는 성막 시퀀스에 있어서, O2 가스를 배출하는 스텝 3p에서 행하는 사이클 퍼지 처리의 실시 횟수(m3)를, NH3 가스를 배출하는 스텝 4p에서 행하는 사이클 퍼지 처리의 실시 횟수(m4)보다도 많게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스텝 1p, 2p에서 퍼지 처리(PRG)만을 행하도록 한 경우, 스텝 3p에서의 실시 횟수(m3)를 2회로 하고, 스텝 4p에서의 실시 횟수(m4)를 1회로 해도 된다. 또한 예를 들어, 스텝 3p에서의 실시 횟수(m3)를 3회로 하고, 스텝 4p에서의 실시 횟수(m4)를 2회로 해도 된다. 또한 예를 들어, 스텝 3p에서의 실시 횟수(m3)를 4회로 하고, 스텝 4p에서의 실시 횟수(m4)를 3회로 해도 된다. 스텝 3p, 4p의 처리 조건, 즉, 사이클 퍼지의 실시 횟수를 이렇게 설정함으로써, 스텝 3p에서의 가스 배출 효율을, 스텝 4p에서의 가스 배출 효율보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 스텝 3p에서의 가스 배출 효과를, 스텝 4p에서의 가스 배출 효과보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 4 내지 도 7에 도시하는 각종 방법, 즉, 스텝 3p, 4p에서의 가스 배출 효율이나 배출 효과를 높이는 각종 방법은, 각각 개별로 사용하는 것도 가능하고, 또한 임의로 조합해서 사용하는 것도 가능하다.
(4) 본 실시 형태에 의한 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 스텝 3p 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, 스텝 1p 및 스텝 2p에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 함으로써, 노즐(249b) 내에서의 O2 가스나 NH3 가스의 잔류를 억제하는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 노즐(249b) 내에서의 O2 가스와 NH3 가스의 반응, 즉, 노즐(249b) 내에서의 라디칼 등의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 노즐(249b) 내에서의 파티클의 발생을 억제하여, 처리실(201) 내에서의 파티클의 양을 저감시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 웨이퍼(200) 위에 형성하는 SiOCN막의 막질을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(b) 스텝 3p에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, 스텝 4p에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 함으로써, 노즐(249b) 내에서의 파티클의 발생을 보다 확실하게 억제하여, 처리실(201) 내에서의 파티클의 양을 더 저감시키는 것이 가능하게 된다. 그리고, 웨이퍼(200) 위에 형성하는 SiOCN막의 막질을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(c) 스텝 3, 4에서, O2 가스나 NH3 가스를, HCDS 가스를 공급하는 노즐(249a)과는 상이한 노즐(249b)을 통해서 공급하도록 하고 있다. 또한, 스텝 1에서는, 노즐(249b) 내에의 HCDS 가스의 침입을 방지하도록 하고 있다. 또한, 스텝 3, 4에서는, 노즐(249a) 내에의 O2 가스나 NH3 가스의 침입을 방지하도록 하고 있다. 이들에 의해, 노즐(249a, 249b) 내에서의 불필요한 기상 반응을 피할 수 있어, 노즐(249a, 249b) 내에서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
(d) 스텝 1 내지 4를 비동시로, 즉, 원료 가스 및 각종 반응 가스의 공급을 동기시키지 않고 행하도록 하고 있다. 이에 의해, 이들 가스를, 기상 반응이나 표면 반응이 적정하게 발생하는 조건 하에서, 적정하게 반응에 기여시키는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 처리실(201) 내에서의 과잉 기상 반응을 피할 수 있어, 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 웨이퍼(200) 위에 형성하는 SiOCN막의 단차 피복성, 막 두께 제어성을 각각 향상시키는 것도 가능하게 된다.
(e) 반응 가스의 배출 효율이나 배출 효과를 향상시키는 상술한 각종 방법을, 스텝 3p, 4p에서만 적용하고, 스텝 1p, 2p에는 적용하지 않도록 함으로써, 성막 처리의 생산성 저하를 억제하거나, 성막 비용의 증가를 억제하거나 하는 것이 가능하게 된다.
왜냐하면, 스텝 1p, 2p에서의 가스 배출 시간(PT1, PT2)을, 스텝 3p, 4p에서 노즐(249b) 내로부터 O2 가스나 NH3 가스를 배출하는데 필요해지는 시간(PT3, PT4)과 동일 정도의 시간이 되도록 연장하면, 1 사이클당 소요 시간(사이클 타임)이 길어져, 성막 처리의 생산성을 저하시켜버리는 경우가 있다. 스텝 1p, 2p에 대하여 도 6이나 도 7에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 3p, 4p와 마찬가지의 처리 수순(사이클 퍼지 처리)을 적용한 경우에도, 사이클 타임이 증대되어, 성막 처리의 생산성을 저하시켜버리는 경우가 있다. 또한, 스텝 1p, 2p에서 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 공급 유량(PF1, PF2)을, 스텝 3p, 4p에서 노즐(249b) 내로부터 O2 가스나 NH3 가스를 배출하는데 필요해지는 N2 가스의 공급 유량(PF3, PF4)과 동일 정도의 유량이 되도록 증가시키면, 1 사이클당 소비되는 N2 가스의 양이 증가하여, 성막 비용을 증가시켜버리는 경우가 있다.
이에 반해, 본 실시 형태의 성막 시퀀스에서는, 반응 가스의 배출 효율이나 배출 효과를 향상시키는 상술한 각종 방법을, 스텝 3p, 4p에서만 적용하므로, 성막 처리의 생산성 저하를 억제하거나, 성막 비용의 증가를 억제하거나 하는 것이 가능하게 된다.
(f) 도 6, 도 7에 도시하는 성막 시퀀스에서는, O2 가스를 배출하는 스텝 3p 및 NH3 가스를 배출하는 스텝 4p 중 적어도 어느 하나의 스텝에서, 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하면서 처리실(201) 내를 배기하는 퍼지 처리(PRG)의 실시 시간을, 처리실(201) 내에 가스를 공급하지 않고 처리실(201) 내를 배기하는 배기 처리(VAC)의 실시 시간보다도 짧게 해도 된다. 예를 들어, 스텝 3p 및 스텝 4p에서, 배기 처리(VAC)의 실시 시간을 60초로 하고, 퍼지 처리(PRG)의 실시 시간을 30초로 해도 된다. 또한, 스텝 3p 및 스텝 4p에서, 배기 처리(VAC)의 실시 시간을 30초로 하고, 퍼지 처리(PRG)의 실시 시간을 15초로 해도 된다. 이와 같이 한 경우, 노즐(249b) 내에서의 반응 가스(O2 가스, NH3 가스)의 배출 효율이나 배출 효과를 유지한 채, 스텝 3p, 4p의 소요 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 사이클 타임을 단축시켜, 성막 처리의 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 1 사이클당 소비되는 N2 가스의 양을 적게 하여, 성막 비용을 저감시키는 것이 가능하게 된다.
(g) 상술한 효과는, 원료 가스로서 HCDS 가스 이외의 가스를 사용하는 경우나, C 함유 가스로서 C3H6 가스 이외의 가스를 사용하는 경우나, O 함유 가스로서 O2 가스 이외의 가스를 사용하는 경우나, H 함유 가스로서 NH3 가스 이외의 가스를 사용하는 경우에도, 마찬가지로 얻을 수 있다.
(5) 변형예
본 실시 형태에서의 성막 시퀀스는, 도 4 내지 도 7에 도시하는 형태에 한정되지 않고, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다.
(변형예 1 내지 7)
도 8에 도시하는 각 성막 시퀀스(위에서부터 순차적으로 변형예 1 내지 7)에 의해, 웨이퍼(200) 위에 SiOCN막을 형성하도록 해도 된다.
변형예 1에서는, 먼저, 웨이퍼(200)에 대하여 H 함유 가스로서 NH3 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 표면을 전처리(개질)하는 표면 처리 스텝을 행한다. 그 후, 도 4 내지 도 7에 예시한 성막 시퀀스와 마찬가지의 성막 시퀀스를 행함으로써, 표면 처리 후의 웨이퍼(200) 위에 SiOCN막을 형성한다. 표면 처리 스텝이 종료된 후에는 처리실(201) 내로부터 NH3 가스를 배출하는 스텝을 행한다. 이때, 노즐(249b) 내에 NH3 가스가 잔류한 상태로 되면, 그 후에 행하여지는 O2 가스를 공급하는 스텝에서, 노즐(249b) 내에서 파티클이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 표면 처리 스텝의 종료 후에 행하는 NH3 가스를 배출하는 스텝에서는, 예를 들어 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 4p와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내로부터 NH3 가스를 배출한다. 즉, 변형예 1에 나타낸 C의 타이밍에서는, B의 타이밍에서 행하는 NH3 가스를 배출하는 스텝과 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내로부터 NH3 가스를 배출한다. 또한, 변형예 1에 나타낸 A의 타이밍에서는, 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 3p와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내로부터 O2 가스를 배출한다.
변형예 2 내지 7에서는, HCDS 가스, C3H6 가스, O2 가스, NH3 가스의 공급 순서나 공급 횟수가, 변형예 1에 나타내는 성막 시퀀스와는 상이하다. 이들 변형예에서도, NH3 가스 또는 O2 가스 공급 후에 노즐(249b) 내에 NH3 가스 또는 O2 가스가 잔류하면, 그 후에 행하여지는 O2 가스 또는 NH3 가스를 공급하는 스텝에서, 노즐(249b) 내에서 파티클이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 변형예 2 내지 7에 나타낸 A 내지 C의 타이밍에서는, 각각, 변형예 1에 나타낸 A 내지 C의 타이밍에서 행하는 반응 가스 배출 스텝과 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내로부터 NH3 가스 또는 O2 가스를 배출한다. 또한, 변형예 2 내지 7에서는, 표면 처리 스텝을 행하지 않도록 해도 된다.
이들 변형예에 의해서도, 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전처리 후의 웨이퍼(200)의 최표면은, HCDS가 흡착되기 쉽고, Si가 퇴적되기 쉬운 표면 상태로 되므로, 성막 처리를 효율적으로 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 웨이퍼(200) 위에 형성되는 막의 단차 피복성이나 면내 막 두께 균일성을 향상시키는 것도 가능하게 된다.
또한, 변형예 1, 2, 6에서는, 도 4 내지 도 7에 예시한 성막 시퀀스와 마찬가지로, 적어도, O2 가스를 공급하는 스텝과, O2 가스를 배출하는 스텝과, NH3 가스를 공급하는 스텝과, NH3 가스를 배출하는 스텝을 이 순서대로 연속적으로 행하도록 하고 있다. 즉, A의 타이밍에서 행하는 O2 가스를 배출하는 스텝 직후에, 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스를 공급하는 스텝을 행하도록 하고 있다. 그 때문에, 이들 변형예에서는, A의 타이밍에서 행하는 O2 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, B의 타이밍에서 행하는 NH3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, O2 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 시간을, NH3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 시간보다도 길게 하거나, 또는 O2 가스를 배출하는 스텝에서 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 공급 유량을, NH3 가스를 배출하는 스텝에서의 공급 유량보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, O2 가스를 배출하는 스텝에서 행하는 사이클 퍼지의 실시 횟수를, NH3 가스를 배출하는 스텝에서 행하는 사이클 퍼지의 실시 횟수보다도 많게 하는 것이 바람직하다.
또한, 변형예 3, 5에서는, 적어도, NH3 가스를 공급하는 스텝과, NH3 가스를 배출하는 스텝과, O2 가스를 공급하는 스텝과, O2 가스를 배출하는 스텝을 이 순서대로 연속적으로 행하도록 하고 있다. 즉, A의 타이밍에서 행하는 NH3 가스를 배출하는 스텝 직후에, 웨이퍼(200)에 대하여 O2 가스를 공급하는 스텝을 행하도록 하고 있다. 그 때문에, 이들 변형예에서는, A의 타이밍에서 행하는 NH3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, B의 타이밍에서 행하는 O2 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, NH3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 시간을, O2 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 시간보다도 길게 하거나, 또는 NH3 가스를 배출하는 스텝에서 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 공급 유량을, O2 가스를 배출하는 스텝에서의 공급 유량보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, NH3 가스를 배출하는 스텝에서 행하는 사이클 퍼지의 실시 횟수를, O2 가스를 배출하는 스텝에서 행하는 사이클 퍼지의 실시 횟수보다도 많게 하는 것이 바람직하다.
또한, 변형예 4, 7에서는, NH3 가스를 공급하는 스텝과 O2 가스를 공급하는 스텝의 사이에, HCDS 가스 또는 C3H6 가스를 공급하는 스텝을 두도록 하고 있다. 그 때문에, 이들 변형예에서는, A의 타이밍에서 행하는 반응 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, B의 타이밍에서 행하는 반응 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율과 동등한 것으로 해도 된다.
또한, 변형예 1 내지 7에서는, 표면 처리 스텝을 행한 후, 1회째의 사이클에서 웨이퍼(200)에 대하여 최초로 O2 가스(또는 NH3 가스)를 공급할 때까지의 동안에, 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스나 C3H6 가스를 공급하는 스텝을 행하도록 하고 있다. 그 때문에, 변형예 1, 2, 3, 5, 6에서는, C의 타이밍에서 행하는 NH3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, A의 타이밍에서 행하는 반응 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나보다도 작게 해도 된다. 또한, 변형예 1, 2, 3, 5에서는, C의 타이밍에서 행하는 NH3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, B의 타이밍에서 행하는 반응 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나와 동등한 것으로 해도 된다. 또한, 변형예 4, 7에서는, C의 타이밍에서 행하는 NH3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, A나 B의 타이밍에서 행하는 반응 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나와 동등한 것으로 해도 된다.
(변형예 8 내지 10)
도 9에 도시하는 각 성막 시퀀스(위에서부터 순차적으로 변형예 8 내지 10)에 의해, 웨이퍼(200) 위에 SiOCN막, 또는 실리콘 산탄화막(SiOC막)을 형성하도록 해도 된다. 이들 변형예에서도, TEA 가스 또는 O2 가스의 공급을 정지한 후에 노즐(249b) 내에 TEA 가스 또는 O2 가스가 잔류한 상태로 되면, 그 후에 행하여지는 O2 가스 또는 TEA 가스를 공급하는 스텝에서, 노즐(249b) 내에서 파티클이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 변형예 8 내지 10에 나타낸 A, B의 타이밍에서는, 각각, 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 3p, 4p와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내로부터 TEA 가스 또는 O2 가스를 배출한다. 이들 변형예에 의해서도, 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 변형예 8 내지 10에서, O2 가스의 산화력을 높이기 위해서는, O2 가스를 플라즈마 여기해서 공급하도록 해도 된다. 이 경우, 웨이퍼(200) 위에 N 비함유의 SiOC막을 형성하는 것이 용이하게 된다.
또한, 변형예 8에서는, A의 타이밍에서 행하는 TEA 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, B의 타이밍에서 행하는 O2 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 변형예 9, 10에서는, A의 타이밍에서 행하는 O2 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, B의 타이밍에서 행하는 TEA 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 이들 이유 및 원하는 배기 효과 등을 얻기 위한 구체적인 방법에 대해서는, 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스나 변형예 1 내지 7의 설명에서 설명한 바와 같다.
(변형예 11 내지 13)
도 10에 도시하는 각 성막 시퀀스(위에서부터 순차적으로 변형예 11 내지 13)에 의해, 웨이퍼(200) 위에 실리콘 산질화막(SiON막)을 형성하도록 해도 된다. 이 변형예에서도, NH3 가스 또는 O2 가스의 공급을 정지한 후에 노즐(249b) 내에 NH3 가스 또는 O2 가스가 잔류한 상태로 되면, 그 후에 행하여지는 O2 가스 또는 NH3 가스를 공급하는 스텝에서, 노즐(249b) 내에서 파티클이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 변형예 11 내지 13에 나타낸 A, B의 타이밍에서는, 각각, 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 3p, 4p와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내로부터 NH3 가스 또는 O2 가스를 배출한다. 이들 변형예에 의해서도, 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 변형예 11에서는, A의 타이밍에서 행하는 NH3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, B의 타이밍에서 행하는 O2 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 변형예 12, 13에서는, A의 타이밍에서 행하는 O2 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, B의 타이밍에서 행하는 NH3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 이들 이유, 및, 원하는 배기 효과 등을 얻기 위한 구체적인 방법에 대해서는, 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스나 변형예 1 내지 7의 설명에서 설명한 바와 같다.
(변형예 14 내지 16)
도 11에 도시하는 각 성막 시퀀스(위에서부터 순차적으로 변형예 14 내지 16)에 의해, 웨이퍼(200) 위에 실리콘 산화막(SiO막)을 형성하도록 해도 된다. 이들 변형예에서도, H2 가스 또는 O2 가스의 공급을 정지한 후에 노즐(249b) 내에 H2 가스 또는 O2 가스가 잔류한 상태로 되면, 그 후에 행하여지는 O2 가스 또는 H2 가스를 공급하는 스텝에서, 노즐(249b) 내에서 파티클이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 변형예 14 내지 16에 나타낸 A, B의 타이밍에서는, 각각, 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 3p, 4p와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내로부터 H2 가스 또는 O2 가스를 배출한다. 이들 변형예에 의해서도, 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 변형예 14 내지 16에서는, H2 가스나 O2 가스를 플라즈마 여기해서 공급하도록 해도 된다.
또한, 변형예 14에서는, A의 타이밍에서 행하는 H2 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, B의 타이밍에서 행하는 O2 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 변형예 15, 16에서는, A의 타이밍에서 행하는 O2 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, B의 타이밍에서 행하는 H2 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 이들 이유, 및, 원하는 배기 효과 등을 얻기 위한 구체적인 방법에 대해서는, 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스나 변형예 1 내지 7의 설명에서 설명한 바와 같다.
(처리 조건)
상술한 변형예에 있어서, 웨이퍼(200)에 대하여 열로 활성화시킨 TEA 가스를 공급하는 스텝에서는, MFC(241b)로 제어하는 TEA 가스의 공급 유량을, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력을, 예를 들어 1 내지 5000Pa, 바람직하게는 1 내지 4000Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 또한, 처리실(201) 내에서의 TEA 가스의 분압은, 예를 들어 0.01 내지 4950Pa의 범위 내의 압력으로 한다. TEA 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간, 즉, 가스 공급 시간(조사 시간)은, 예를 들어 1 내지 200초, 바람직하게는 1 내지 120초, 보다 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 시간으로 한다. 그 밖의 처리 조건은, 예를 들어 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 4와 마찬가지의 처리 조건으로 한다. N, C 및 H를 포함하는 가스로서는, TEA 가스 외에, 예를 들어 디에틸아민((C2H5)2NH, 약칭: DEA) 가스, 모노에틸아민(C2H5NH2, 약칭: MEA) 가스 등의 에틸아민계 가스나, 트리메틸아민((CH3)3N, 약칭: TMA) 가스, 디메틸아민((CH3)2NH, 약칭: DMA) 가스, 모노메틸아민(CH3NH2, 약칭: MMA) 가스 등의 메틸아민계 가스 등을 사용할 수 있다.
기타 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스에서의 각 스텝의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 주로, 원료 가스를 공급한 후, 반응 가스(C 함유 가스, O 함유 가스, H 함유 가스)를 공급하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않고, 원료 가스, 반응 가스의 공급 순서는 반대이어도 된다. 즉, 변형예 2, 10, 13, 16 등과 같이, 반응 가스를 공급한 후, 원료 가스를 공급하도록 해도 된다. 공급 순서를 바꿈으로써, 형성되는 박막의 막질이나 조성비를 변화시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 복수종의 반응 가스의 공급 순서는 임의로 변경하는 것이 가능하다. 반응 가스의 공급 순서를 바꿈으로써, 형성되는 박막의 막질이나 조성비를 변화시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 복수종의 반응 가스는, 임의로 조합하여 동시에 공급하는 것, 즉, 임의의 조합으로 혼합시켜서 사용하는 것도 가능하다. 이에 의해, 형성되는 박막의 막질이나 조성비를 변화시키는 것이 가능하게 된다.
또한 예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, O 함유 가스(O2 가스)과 H 함유 가스(NH3 가스)를 동일한 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않고, O 함유 가스와 H 함유 가스를 각각 별도의 노즐을 통해서 처리실(201) 내에 공급하도록 해도 된다. 예를 들어, 처리실(201) 내에 노즐(249a, 249b)과는 다른 노즐(이하, 제3 노즐이라고도 함)을 새롭게 설치하여, 스텝 3에서는 O2 가스를 노즐(249b)을 통해서 공급하고, 스텝 4에서는 NH3 가스를 제3 노즐을 통해서 공급하도록 해도 된다.
스텝 3에서 처리실(201) 내에 공급된 O2 가스는, 제3 노즐 내에 약간 침입하는 경우가 있다. 또한, 스텝 4에서 처리실(201) 내에 공급된 NH3 가스는, 노즐(249b) 내에 약간 침입하는 경우가 있다. 이러한 경우, 제3 노즐 내나 노즐(249b) 내에서 O2 가스와 NH3 가스가 반응하여, 제3 노즐 내나 노즐(249b) 내에서 미세한 파티클이 다량으로 발생해버리는 경우가 있다. 발명자들은, O2 가스와 NH3 가스를 각각 별도의 노즐로부터 공급하는 경우에 있어서도, 스텝 3p, 4p에서의 처리 조건 등을 스텝 1p, 2p에서의 처리 조건 등과 마찬가지로 하면, 처리실(201) 내, 특히 제3 노즐 근방이나 노즐(249b) 근방에서의 파티클의 양이 증가해버리는 경우가 있음을 확인하였다.
따라서, O2 가스와 NH3 가스를 각각 별도의 노즐로부터 공급하는 경우에도, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 스텝 3p 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, 스텝 1p 및 스텝 2p에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 한다. 이에 의해, 노즐(249b) 내나 제3 노즐 내에서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 즉, O2 가스와 NH3 가스를 동일한 노즐로부터 공급하는 경우뿐만 아니라, 각각 별도의 노즐로부터 공급하는 경우에도, 스텝 3p, 4p에서의 가스 배출 효과나 효율을 상술한 바와 같이 설정하고, O2 가스와 NH3 가스를, 동일한 노즐 내에서, 즉, 동일한 공간 내에서 혼합시키지 않도록 한다(비혼합으로 함). 이에 의해, 노즐 내에서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 단, O2 가스와 NH3 가스를 동일한 노즐을 통해서 공급하는 상술한 실시 형태가, 이들 가스를 각각 별도의 노즐을 통해서 공급하는 경우보다도, O2 가스와 NH3 가스가 노즐 내에서 반응하는 확률이 더 높아져서, 파티클이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 스텝 3p, 4p에서의 가스 배출 효과나 효율을 상술한 바와 같이 설정하는 것의 기술적 의의는, O2 가스와 NH3 가스를 각각 별도의 노즐을 통해서 공급하는 경우보다도, 이들 가스를 동일한 노즐을 통해서 공급하는 경우가 더 커진다.
또한 예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, O 함유 가스(O2 가스)와 H 함유 가스(NH3 가스)를 웨이퍼 배열 영역의 측방에 설치된 L자형의 롱 노즐(노즐(249b))을 통해서 웨이퍼 배열 영역의 측방으로부터 수평 방향으로 공급하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않고, O 함유 가스와 H 함유 가스를, 웨이퍼 배열 영역보다도 상방 또는 하방에 설치된 쇼트 노즐을 통해서, 웨이퍼 배열 영역의 상방으로부터 하방을 향해서, 또는 하방으로부터 상방을 향해서 공급하도록 해도 된다. 즉, O 함유 가스와 H 함유 가스를 공급하는 노즐로서, 웨이퍼 배열 영역의 측방에 설치된 롱 노즐이 아니라, 웨이퍼 배열 영역보다도 상방 또는 하방에 설치되고, 웨이퍼 배열 영역보다도 상방 또는 하방에 가스 공급 구멍을 갖는 쇼트 노즐을 사용해도 된다.
이 경우에도, 스텝 3p, 4p에서의 처리 조건 등을 스텝 1p, 2p에서의 처리 조건 등과 마찬가지로 하면, 처리실(201) 내에 공급된 NH3 가스나 O2 가스가, 스텝 3, 4를 개시할 때까지의 동안에 충분히 배출되지 않아, 처리실(201)의 내부에 부착되거나 해서 잔류해버리는 경우가 있다. 이 상태에서 스텝 3, 4를 개시하면, 처리실(201) 내에서 O2 가스와 NH3 가스가 반응하여, 이 반응에 의해 발생한 라디칼 등이, 반응관(203)의 내면(처리실(201)의 내벽)에 미량으로 포함되는 Fe, Ti, Al 등의 금속 원소를 포함하는 불순물과 반응하여, 미세한 파티클이 다량으로 발생하는 경우가 있다. 또한, 노즐(249b) 등의 경우와 마찬가지로, 석영 등으로 이루어지는 반응관(203)의 내면(내벽의 표면)에도, 그 제조 공정의 과정 등에서, 상술한 금속 원소를 포함하는 불순물이 미량으로 부착되거나 혼입되거나 하는 경우가 있어, 반응관(203)의 내면에는, 상술한 불순물이 포함되게 된다. 또한, 상술한 라디칼 등이, SUS 등의 금속으로 이루어지는 시일 캡(219)의 상면과 반응하여, 미세한 파티클이 다량으로 발생하기도 한다.
따라서, O2 가스와 NH3 가스를 쇼트 노즐을 통해서 공급하는 경우에도, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 스텝 3p 및 스텝 4p에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, 스텝 1p 및 스텝 2p에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 한다. 이에 의해, 처리실(201) 내에서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 즉, O2 가스와 NH3 가스를 쇼트 노즐을 통해서 공급하는 경우에도, 스텝 3p, 4p에서의 가스 배출 효과나 효율을 상술한 바와 같이 설정하여, O2 가스와 NH3 가스를 처리실(201) 내에서, 즉, 동일한 공간 내에서 혼합시키지 않도록 한다(비혼합으로 함). 이에 의해, 처리실(201) 내에서의 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 단, O2 가스와 NH3 가스를 롱 노즐을 통해서 공급하는 상술한 실시 형태가, 이들 가스를 쇼트 노즐을 통해서 공급하는 경우보다도, O2 가스와 NH3 가스의 반응 확률이 높아져서, 파티클이 발생하기 더 쉬워진다. 그 때문에, 스텝 3p, 4p에서의 가스 배출 효과나 효율을 상술한 바와 같이 설정하는 것의 기술적 의의는, O2 가스와 NH3 가스를 쇼트 노즐을 통해서 공급하는 경우보다도, 이들 가스를 롱 노즐을 통해서 공급하는 경우가 더 커진다.
도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스나 각 변형예의 방법에 의해 형성한 실리콘계 절연막을, 사이드 월 스페이서로서 사용함으로써, 누설 전류가 적고, 가공성이 우수한 디바이스 형성 기술을 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상술한 실리콘계 절연막을, 에치 스토퍼로서 사용함으로써, 가공성이 우수한 디바이스 형성 기술을 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스나 일부의 변형예에 의하면, 플라즈마를 사용하지 않고, 이상적 양론비의 실리콘계 절연막을 형성할 수 있다. 플라즈마를 사용하지 않고 실리콘계 절연막을 형성할 수 있으므로, 예를 들어 DPT의 SADP막 등, 플라즈마 대미지를 염려하는 공정에의 적응도 가능하게 된다.
상술한 성막 시퀀스는, 웨이퍼(200) 위에 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등의 금속 원소를 포함하는 산화막, 즉, 금속계 산화막을 형성하는 경우에도, 적절하게 적용 가능하다. 즉, 상술한 성막 시퀀스는, 웨이퍼(200) 위에 TiOCN막, TiOC막, TiON막, TiO막, ZrOCN막, ZrOC막, ZrON막, ZrO막, HfOCN막, HfOC막, HfON막, HfO막, TaOCN막, TaOC막, TaON막, TaO막, NbOCN막, NbOC막, NbON막, NbO막, AlOCN막, AlOC막, AlON막, AlO막, MoOCN막, MoOC막, MoON막, MoO막, WOCN막, WOC막, WON막, WO막을 형성하는 경우에도, 적절하게 적용하는 것이 가능하게 된다.
금속계 산화막을 형성하는 경우, 원료 가스로서, 예를 들어 티타늄테트라클로라이드(TiCl4) 가스, 티타늄테트라플루오라이드(TiF4) 가스, 지르코늄테트라클로라이드(ZrCl4) 가스, 지르코늄테트라플루오라이드(ZrF4) 가스, 하프늄테트라클로라이드(HfCl4) 가스, 하프늄테트라플루오라이드(HfF4) 가스, 탄탈륨펜타클로라이드(TaCl5) 가스, 탄탈륨펜타플루오라이드(TaF5) 가스, 니오븀펜타클로라이드(NbCl5) 가스, 니오븀펜타플루오라이드(NbF5) 가스, 알루미늄트리클로라이드(AlCl3) 가스, 알루미늄트리플루오라이드(AlF3) 가스, 몰리브덴펜타클로라이드(MoCl5) 가스, 몰리브덴펜타플루오라이드(MoF5) 가스, 텅스텐헥사클로라이드(WCl6) 가스, 텅스텐헥사플루오라이드(WF6) 가스 등의 금속 원소 및 할로겐 원소를 포함하는 무기 금속 원료 가스를 사용할 수 있다. 또한, 원료 가스로서, 예를 들어 트리메틸알루미늄(Al(CH3)3, 약칭: TMA) 가스 등의 금속 원소 및 탄소를 포함하는 유기 금속 원료 가스를 사용할 수도 있다. 반응 가스로서는, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 가스를 사용할 수 있다.
예를 들어, 도 12에 도시하는 성막 시퀀스(순서대로, 성막 시퀀스 예 1 내지 3)에 의해, 웨이퍼(200) 위에 TiON막, 또는 TiO막을 형성할 수 있다. 이 성막 시퀀스의 각 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건으로 할 수 있다. 또한, 도 12에 도시한 A, B의 타이밍에서는, 각각, 도 4 내지 도 7에 도시하는 성막 시퀀스의 스텝 3p, 4p와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내로부터 NH3 가스 또는 O3 가스를 배출한다.
또한, 성막 시퀀스 예 1에서는, A의 타이밍에서 행하는 NH3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, B의 타이밍에서 행하는 O3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 성막 시퀀스 예 2, 3에서는, A의 타이밍에서 행하는 O3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및 효율 중 적어도 어느 하나를, B의 타이밍에서 행하는 NH3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 및/또는 효율보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 이들 이유, 및, 원하는 배기 효과 등을 얻기 위한 구체적인 방법에 대해서는, 상술한 실시 형태에서 설명한 바와 같다.
즉, 본 발명은 반도체 원소나 금속 원소 등의 소정 원소를 포함하는 막을 형성하는 경우에 적절하게 적용할 수 있다.
이들 각종 박막의 형성에 사용되는 프로세스 레시피(기판 처리의 처리 수순이나 처리 조건 등이 기재된 프로그램)는, 기판 처리의 내용(형성하는 막의 막종, 조성비, 막질, 막 두께, 처리 수순, 처리 조건 등)에 따라, 각각 개별로 준비하는(복수 준비하는) 것이 바람직하다. 이하, 프로세스 레시피를 간단히 레시피라고도 한다. 그리고, 기판 처리를 개시할 때, 기판 처리의 내용에 따라, 복수의 레시피 중에서 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 기판 처리의 내용에 따라 개별로 준비된 복수의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체(외부 기억 장치(123))를 통해서, 기판 처리 장치가 구비하는 기억 장치(121c) 내에 미리 저장(인스톨)해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 기판 처리를 개시할 때, 기판 처리 장치가 구비하는 CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서 기판 처리의 내용에 따라, 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성함으로써, 1대의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 막을 범용적이면서 또한 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 조작 부담(처리 수순이나 처리 조건 등의 입력 부담 등)을 저감할 수 있어, 조작 미스를 피하면서, 기판 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 프로세스 레시피는, 새롭게 작성하는 경우에 한하지 않고, 예를 들어 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 변경함으로써 준비해도 된다. 레시피를 변경하는 경우에는, 변경 후의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체를 통해서, 기판 처리 장치에 인스톨해도 된다. 또한, 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여, 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 직접 변경하도록 해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식의 기판 처리 장치를 사용해서 박막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 낱장식의 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 적절하게 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, 적절하게 적용할 수 있다. 이들 경우에 있어서도, 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건으로 할 수 있다.
예를 들어, 도 16의 (a)에 도시하는 처리 로(302)를 구비한 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 본 발명은 적절하게 적용할 수 있다. 처리 로(302)는, 처리실(301)을 형성하는 처리 용기(303)와, 처리실(301) 내에 가스를 샤워 형상으로 공급하는 가스 공급부로서의 샤워 헤드(303s)와, 1매 또는 수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 지지하는 지지대(317)와, 지지대(317)를 하방으로부터 지지하는 회전축(355)과, 지지대(317)에 설치된 히터(307)를 구비하고 있다. 샤워 헤드(303s)의 인렛(가스 도입구)에는, 상술한 원료 가스를 공급하는 가스 공급 포트(332a)와, 상술한 반응 가스를 공급하는 가스 공급 포트(332b)가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332a)에는, 상술한 실시 형태의 원료 가스 공급계와 마찬가지의 가스 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332b)에는, 상술한 실시 형태의 반응 가스 공급계와 마찬가지의 가스 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 16의 (b)에 도시하는 처리 로(402)를 구비한 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 본 발명은 적절하게 적용할 수 있다. 처리 로(402)는, 처리실(401)을 형성하는 처리 용기(403)와, 1매 또는 수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 지지하는 지지대(417)와, 지지대(417)를 하방으로부터 지지하는 회전축(455)과, 처리 용기(403) 내의 웨이퍼(200)를 향해서 광 조사를 행하는 램프 히터(407)와, 램프 히터(407)의 광을 투과시키는 석영창(403w)을 구비하고 있다. 처리 용기(403)에는, 상술한 원료 가스를 공급하는 가스 공급 포트(432a)와, 상술한 반응 가스를 공급하는 가스 공급부로서의 가스 공급 포트(432b)가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432a)에는, 상술한 실시 형태의 원료 가스 공급계와 마찬가지의 가스 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432b)에는, 상술한 실시 형태의 반응 가스 공급계와 마찬가지의 가스 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 시퀀스, 처리 조건에서 성막을 행할 수 있어, 상술한 실시 형태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 실시 형태나 변형예 등은, 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 또한, 이때의 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
[실시예]
이하, 상술한 실시 형태나 변형예에서 얻어지는 효과를 뒷받침하는 실험 결과에 대해서 설명한다.
샘플 1로서, 상술한 실시 형태에서의 기판 처리 장치를 사용하여, 도 6에 도시하는 성막 시퀀스에 의해, 복수매의 웨이퍼 위에 SiOCN막을 형성하였다. 원료 가스로서는 HCDS 가스를, C 함유 가스로서는 C3H6 가스를, O 함유 가스로서는 O2 가스를, H 함유 가스로서는 NH3 가스를 각각 사용하였다. O2 가스를 배출하는 스텝, 및, NH3 가스를 배출하는 스텝에서는, 각각, 배기 처리(VAC)의 실시 시간, 및, 퍼지 처리(PRG)의 실시 시간을 모두 30초로 하였다. 기타 처리 조건은, 상술한 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건으로 하였다.
샘플 2로서, 상술한 실시 형태에서의 기판 처리 장치를 사용하여, 도 6에 도시하는 성막 시퀀스에 의해, 복수매의 웨이퍼 위에 SiOCN막을 형성하였다. O2 가스를 배출하는 스텝, 및, NH3 가스를 배출하는 스텝에서는, 각각, 배기 처리(VAC)의 실시 시간, 및, 퍼지 처리(PRG)의 실시 시간을 모두 15초로 하였다. 기타 처리 조건은, 샘플 1을 작성하는 경우와 마찬가지의 조건으로 하였다.
샘플 3으로서, 상술한 실시 형태에서의 기판 처리 장치를 사용하여, 도 7에 도시하는 성막 시퀀스에 의해, 복수매의 웨이퍼 위에 SiOCN막을 형성하였다. O2 가스를 배출하는 스텝, 및, NH3 가스를 배출하는 스텝에서는, 각각, 배기 처리(VAC)의 실시 시간, 및, 퍼지 처리(PRG)의 실시 시간을 모두 15초로 하였다. O2 가스를 배출하는 스텝에서 행하는 사이클 퍼지 처리의 실시 횟수(m3), 및, NH3 가스를 배출하는 스텝에서 행하는 사이클 퍼지 처리의 실시 횟수(m4)는 각각 2회로 하였다. 기타 처리 조건은, 샘플 1을 작성하는 경우와 마찬가지의 조건으로 하였다.
샘플 4로서, 상술한 실시 형태에서의 기판 처리 장치를 사용하여, 처리실 내의 웨이퍼에 대하여 HCDS 가스를 공급하는 스텝과, 처리실 내로부터 HCDS 가스를 배출하는 스텝과, 처리실 내의 웨이퍼에 대하여 C3H6 가스를 공급하는 스텝과, 처리실 내로부터 C3H6 가스를 배출하는 스텝과, 처리실 내의 웨이퍼에 대하여 O2 가스를 공급하는 스텝과, 처리실 내로부터 O2 가스를 배출하는 스텝과, 처리실 내의 웨이퍼에 대하여 NH3 가스를 공급하는 스텝과, 처리실 내로부터 NH3 가스를 배출하는 스텝을, 이 순서대로 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 복수매의 웨이퍼 위에 SiOCN막을 형성하였다. 처리실 내로부터 HCDS 가스, C3H6 가스, O2 가스, NH3 가스를 배출하는 각 스텝의 처리 조건이나 처리 수순은 공통으로 하였다. 구체적으로는, 이들 각 스텝에서는, 퍼지 처리(PRG)만을 행하도록 하고, 그 실시 시간은 6초로 하였다. 기타 처리 조건은, 샘플 1을 작성하는 경우와 마찬가지의 조건으로 하였다.
그리고, 샘플 1 내지 4의 웨이퍼에서의 파티클 수를, 웨이퍼 배열 영역 내의 상부, 중앙부, 하부의 각각에서 측정하고, 그들의 평균값을 계산하였다. 그 결과, 샘플 1 내지 4의 웨이퍼에서는, 각각, 상술한 평균값이 11개, 21개, 15개, 94개가 되었다. 샘플 1 내지 3과 샘플 4와의 상술한 평균값을 비교하면, O2 가스를 배출하는 스텝 및 NH3 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 등을, HCDS 가스를 배출하는 스텝 및 C3H6 가스를 배출하는 스텝에서의 가스 배출 효과 등보다도 크게 한 샘플 1 내지 3에서는, 샘플 4보다도, 파티클의 수를 저감할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 샘플 1, 2의 상술한 평균값을 비교하면, O2 가스를 배출하는 스텝, 및, NH3 가스를 배출하는 스텝에서, 각각, 배기 처리(VAC)의 실시 시간, 및, 퍼지 처리(PRG)의 실시 시간을 길게 한 샘플 1에서는, 샘플 2보다도, 파티클의 수를 저감할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 샘플 2, 3의 상술한 평균값을 비교하면, O2 가스를 배출하는 스텝에서 행하는 사이클 퍼지 처리의 실시 횟수(m3), 및, NH3 가스를 배출하는 스텝에서 행하는 사이클 퍼지 처리의 실시 횟수(m4)를 증가시킨 샘플 3에서는, 샘플 2보다도, 파티클의 수를 저감할 수 있음을 알 수 있다.
<본 발명의 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 형태에 대해서 부기한다.
(부기 1)
본 발명의 일 형태에 의하면,
처리실 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 원료 가스를 배출하는 공정과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 산소 함유 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 수소 함유 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정
을 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양(가스 배출 효과) 및 배출 레이트(가스 배출 효율) 중 적어도 어느 하나를, 상기 원료 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 하는 반도체 장치의 제조 방법, 또는 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기 2)
부기 1에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간을, 상기 원료 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간보다도 길게 하거나, 또는 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서 상기 처리실 내에 공급하는 퍼지 가스의 공급 유량을, 상기 원료 가스를 배출하는 공정에서의 퍼지 가스의 공급 유량보다도 크게 한다. 예를 들어, 상기 원료 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제1 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제2 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제3 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고, 상기 제2 및 제3 퍼지 가스의 공급 유량을, 각각 상기 제1 퍼지 가스의 공급 유량보다도 크게 한다.
(부기 3)
부기 1 또는 2에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정과, 상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급하는 공정을 비동시로 소정 횟수 행하고,
상기 원료 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급하는 공정을 행한다. 일부 실시예에서, 상기 원료 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정을 실시하지 않는 것으로 한다. 또한, 상기 배기는 감압 배기를 포함한다.
(부기 4)
부기 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 막을 형성하는 공정에서는, 적어도, 상기 산소 함유 가스를 공급하는 공정과, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정과, 상기 수소 함유 가스를 공급하는 공정과, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정을, 이 순서대로 연속적으로 행하고,
상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 한다.
(부기 5)
부기 4에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간을, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간보다도 길게 한다. 또는, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서 상기 처리실 내에 공급하는 퍼지 가스의 공급 유량을, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 퍼지 가스의 공급 유량보다도 크게 한다. 예를 들어, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제1 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제2 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고, 상기 제1 퍼지 가스의 공급 유량을, 상기 제2 퍼지 가스의 공급 유량보다도 크게 한다.
(부기 6)
부기 4 또는 5에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정과, 상기 처리실 내에 제1 퍼지 가스를 공급하는 공정(하면서 상기 처리실 내를 배기)을 비동시로 제1 소정 횟수 행하고,
상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정과, 상기 처리실 내에 제2 퍼지 가스를 공급하는 공정을 비동시로 제2 소정 횟수 행한다. 상기 제1 소정 횟수는 상기 제2 소정 횟수보다도 많게 한다.
(부기 7)
부기 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 막을 형성하는 공정에서는, 적어도, 상기 수소 함유 가스를 공급하는 공정과, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정과, 상기 산소 함유 가스를 공급하는 공정과, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정을, 이 순서대로 연속적으로 행하고,
상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 한다.
(부기 8)
부기 7에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간을, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간보다도 길게 한다. 또는, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서 상기 처리실 내에 공급하는 퍼지 가스의 공급 유량을, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 퍼지 가스의 공급 유량보다도 크게 한다. 예를 들어, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제1 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제2 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고, 상기 제2 퍼지 가스의 공급 유량을, 상기 제1 퍼지 가스의 공급 유량보다도 크게 한다.
(부기 9)
부기 7 또는 8에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정과, 상기 처리실 내에 제1 퍼지 가스를 공급(하면서 상기 처리실 내를 배기)하는 공정을 비동시로 제1 소정 횟수 행하고,
상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정과, 상기 처리실 내에 제2 퍼지 가스를 공급하는 공정을 비동시로 제2 소정 횟수 행한다. 상기 제1 소정 횟수는 상기 제2 소정 횟수보다도 많게 한다.
(부기 10)
부기 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
적어도 상기 산소 함유 가스와 상기 수소 함유 가스를 상기 처리실에 설치된 동일 노즐을 통해서 상기 기판에 대하여 공급한다.
(부기 11)
부기 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 원료 가스를, 상기 처리실에 설치된 제1 노즐을 통해서 공급하고,
상기 산소 함유 가스를, 상기 제1 노즐과는 다른 상기 처리실에 설치된 제2 노즐을 통해서 공급하고,
상기 수소 함유 가스를, 상기 제2 노즐을 통해서 공급한다.
(부기 12)
부기 1 내지 11 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 수소 함유 가스는, 질소 및 수소를 포함하는 가스이다.
(부기 13)
부기 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 사이클은,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 탄소 함유 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정
을 비동시로 행하는 공정을 더 포함하고,
상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스(상기 질소 및 수소를 포함하는 가스)를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 원료 가스를 배출하는 공정 및 상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 한다.
(부기 14)
부기 13에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스(상기 질소 및 수소를 포함하는 가스)를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간을, 상기 원료 가스를 배출하는 공정 및 상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간보다도 길게 한다. 또는, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스(상기 질소 및 수소를 포함하는 가스)를 배출하는 공정에서 상기 처리실 내에 공급하는 퍼지 가스의 공급 유량을, 상기 원료 가스를 배출하는 공정 및 상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 퍼지 가스의 공급 유량보다도 크게 한다. 예를 들어, 상기 원료 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제1 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제2 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정 상기 처리실 내에 제3 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고, 상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제4 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고, 상기 제1 및 제2 퍼지 가스의 공급 유량을, 각각 상기 제3 및 제4 퍼지 가스의 공급 유량보다도 크게 한다.
(부기 15)
부기 13 또는 14에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스(상기 질소 및 수소를 포함하는 가스)를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정과, 상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급(하면서 상기 처리실 내를 배기)하는 공정을 비동시로 소정 횟수 행하고,
상기 원료 가스를 배출하는 공정 및 상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급하는 공정을 행한다. 일부 실시예에서, 상기 원료 가스를 배출하는 공정 및 상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정을 실시하지 않는 것으로 한다. 또한, 상기 배기는 감압 배기를 포함한다.
(부기 16)
부기 3, 6, 9 또는 15 중 어느 한 항에 기재된 방법으로서, 바람직하게는
상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급(하면서 상기 처리실 내를 배기)하는 공정의 실시 시간을, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정의 실시 시간보다도 짧게 한다.
(부기 17)
본 발명의 다른 형태에 의하면,
처리실 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 원료 가스를 배출하는 공정과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 산소 함유 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 질소 및 수소를 포함하는 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 질소 및 수소를 포함하는 가스를 배출하는 공정
을 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 질소 및 수소를 포함하는 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 원료 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트보다도 크게 하는 반도체 장치의 제조 방법, 또는 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기 18)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
처리실 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 원료 가스를 배출하는 공정과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 탄소 함유 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 산소 함유 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정과,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 질소 및 수소를 포함하는 가스를 공급하는 공정과,
상기 처리실 내로부터 상기 질소 및 수소를 포함하는 가스를 배출하는 공정
을 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 질소 및 수소를 포함하는 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 원료 가스를 배출하는 공정 및 상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 하는 반도체 장치의 제조 방법, 또는 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기 19)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리실과,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계와,
상기 처리실 내의 가스를 배출하는 배기계와,
상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내로부터 상기 원료 가스를 배출하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 산소 함유 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내로부터 상기 산소 함유 가스를 배출하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 수소 함유 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내로부터 상기 수소 함유 가스를 배출하는 처리를 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 처리를 행하게 하고, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 처리 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 처리에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 원료 가스를 배출하는 처리에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 하도록, 상기 원료 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계 및 상기 배기계를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 20)
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
처리실 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 단계와,
상기 처리실 내로부터 상기 원료 가스를 배출하는 단계와,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 산소 함유 가스를 공급하는 단계와,
상기 처리실 내로부터 상기 산소 함유 가스를 배출하는 단계와,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 수소 함유 가스를 공급하는 단계와,
상기 처리실 내로부터 상기 수소 함유 가스를 배출하는 단계
를 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 단계를 컴퓨터에 실행시키고,
상기 산소 함유 가스를 배출하는 단계 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 단계에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 원료 가스를 배출하는 단계에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 하는 프로그램, 또는 해당 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
121 : 컨트롤러(제어부) 200 : 웨이퍼(기판)
201 : 처리실 202 : 처리 로
203 : 반응관 207 : 히터
231 : 배기관 232a 내지 232d : 가스 공급관

Claims (22)

  1. 처리실 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정과,
    상기 처리실 내로부터 상기 원료 가스를 배출하는 공정과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 산소 함유 가스를 공급하는 공정과,
    상기 처리실 내로부터 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 수소 함유 가스를 공급하는 공정과,
    상기 처리실 내로부터 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정
    을 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 원료 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간을, 상기 원료 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간보다도 길게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제1 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제2 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제3 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 제2 및 제3 퍼지 가스의 공급 유량을, 각각 상기 제1 퍼지 가스의 공급 유량보다도 크게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정과, 상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급하는 공정을 비동시로 소정 횟수 행하고,
    상기 원료 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급하는 공정을 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 막을 형성하는 공정에서는, 상기 산소 함유 가스를 공급하는 공정과, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정과, 상기 수소 함유 가스를 공급하는 공정과, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정을, 이 순서대로 연속적으로 행하고,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간을, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간보다도 길게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제1 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제2 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 제1 퍼지 가스의 공급 유량을, 상기 제2 퍼지 가스의 공급 유량보다도 크게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정과, 상기 처리실 내에 제1 퍼지 가스를 공급하는 공정을 비동시로 제1 소정 횟수 행하고,
    상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정과, 상기 처리실 내에 제2 퍼지 가스를 공급하는 공정을 비동시로 제2 소정 횟수 행하고,
    상기 제1 소정 횟수는 상기 제2 소정 횟수보다도 많게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 막을 형성하는 공정에서는, 상기 수소 함유 가스를 공급하는 공정과, 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정과, 상기 산소 함유 가스를 공급하는 공정과, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정을, 이 순서대로 연속적으로 행하고,
    상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간을, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간보다도 길게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제1 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제2 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 제2 퍼지 가스의 공급 유량을, 상기 제1 퍼지 가스의 공급 유량보다도 크게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정과, 상기 처리실 내에 제1 퍼지 가스를 공급하는 공정을 비동시로 제1 소정 횟수 행하고,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정과, 상기 처리실 내에 제2 퍼지 가스를 공급하는 공정을 비동시로 제2 소정 횟수 행하고,
    상기 제1 소정 횟수는 상기 제2 소정 횟수보다도 많게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스와 상기 수소 함유 가스를 상기 처리실에 설치된 동일 노즐을 통해서 상기 기판에 대하여 공급하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스를, 상기 처리실에 설치된 제1 노즐을 통해서 공급하고,
    상기 산소 함유 가스를, 상기 제1 노즐과는 다른 상기 처리실에 설치된 제2 노즐을 통해서 공급하고,
    상기 수소 함유 가스를, 상기 제2 노즐을 통해서 공급하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 수소 함유 가스는, 질소 및 수소를 포함하는 가스인, 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 사이클은,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 탄소 함유 가스를 공급하는 공정과,
    상기 처리실 내로부터 상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정
    을 비동시로 행하는 공정을 더 포함하고,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 원료 가스를 배출하는 공정 및 상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간을, 상기 원료 가스를 배출하는 공정 및 상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정에서의 가스 배출 시간보다도 길게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 원료 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제1 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제2 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제3 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정은 상기 처리실 내에 제4 퍼지 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 퍼지 가스의 공급 유량을, 각각 상기 제3 및 제4 퍼지 가스의 공급 유량보다도 크게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정과, 상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급하는 공정을 비동시로 소정 횟수 행하고,
    상기 원료 가스를 배출하는 공정 및 상기 탄소 함유 가스를 배출하는 공정에서는, 상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급하는 공정을 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  20. 제4항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 공정 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 공정에서는,
    상기 처리실 내에 퍼지 가스를 공급하는 공정의 실시 시간을, 상기 처리실 내에 가스를 공급하지 않고 상기 처리실 내를 배기하는 공정의 실시 시간보다도 짧게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  21. 기판을 수용하는 처리실과,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급계와,
    상기 처리실 내의 가스를 배출하는 배기계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 상기 원료 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내로부터 상기 원료 가스를 배출하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 산소 함유 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내로부터 상기 산소 함유 가스를 배출하는 처리와, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 수소 함유 가스를 공급하는 처리와, 상기 처리실 내로부터 상기 수소 함유 가스를 배출하는 처리를 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 처리를 행하게 하고, 상기 산소 함유 가스를 배출하는 처리 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 처리에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 원료 가스를 배출하는 처리에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 하도록, 상기 원료 가스 공급계, 상기 산소 함유 가스 공급계, 상기 수소 함유 가스 공급계 및 상기 배기계를 제어하도록 구성되는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  22. 처리실 내의 기판에 대하여 원료 가스를 공급하는 단계와,
    상기 처리실 내로부터 상기 원료 가스를 배출하는 단계와,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 산소 함유 가스를 공급하는 단계와,
    상기 처리실 내로부터 상기 산소 함유 가스를 배출하는 단계와,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 수소 함유 가스를 공급하는 단계와,
    상기 처리실 내로부터 상기 수소 함유 가스를 배출하는 단계
    를 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 위에 막을 형성하는 단계를 컴퓨터에 실행시키고,
    상기 산소 함유 가스를 배출하는 단계 및 상기 수소 함유 가스를 배출하는 단계에서의 배출되는 가스의 양 및 배출 레이트 중 적어도 어느 하나를, 상기 원료 가스를 배출하는 단계에서의 배출되는 가스의 양 또는 배출 레이트보다도 크게 하는, 기록 매체에 기록된 프로그램.
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