KR20170077047A - 보호막 형성 방법 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

보호막 형성 방법이 제공된다. 이 방법에서는, 복수의 오목 형상이 형성된 기판의 표면 위에 유기 금속 가스 또는 유기 반금속 가스를 포함하는 원료 가스가 공급되어, 상기 기판의 표면 위에 상기 원료 가스를 흡착시킨다. 그리고, 상기 복수의 오목 형상을 포함하는 상기 기판의 표면 위에 산화 가스가 공급되어, 상기 기판의 표면 위에 흡착된 상기 원료 가스를 산화하여, 상기 복수의 오목 형상 사이의 평탄 영역 위에 상기 원료 가스에 포함되는 유기 금속 또는 유기 반금속의 산화막을 성막한다. 상기 원료 가스 흡착 공정 및 상기 산화 공정은, 1분간 90회 이상 300회 이하의 반복 주기로 반복하여 행하여진다.

Description

보호막 형성 방법{METHOD OF FORMING PASSIVATION}
본 출원은 2015년 12월 25일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2015-253136호 및 2016년 10월 7일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2016-199333호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허 출원 제2015-253136호 및 일본 특허 출원 제2016-199333호의 전체 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은 보호막 형성 방법에 관한 것이다.
일본 특허 공개 제2010-103242호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 종래부터 실리콘층의 표면에 LOCOS 산화막을 형성하고, 실리콘층에 불순물을 주입하여 불순물 영역을 형성한 후, 실리콘층 위에 SiN층 및 SiO2층을 적층하고, 포토리소그래피 및 에칭에 의해 SiN층 및 SiO2층에 선택적으로 개구를 형성하고, 이것을 마스크로 하여 LOCOS 산화막 및 실리콘층에 트렌치를 형성하는 반도체 장치의 제조 방법이 알려져 있다.
그러나, 최근의 미세화의 진행에 의해 콘택트 홀을 원하는 타깃에 대하여 정확하게 떨어뜨리는 것이 곤란해지고 있다. 또한, 타깃과 동일 치수의 콘택트 홀을 형성하기 위한 마스크 제작도 곤란해지고 있다. 이들 문제를 회피하기 위해서는, 얼라인먼트 에러가 발생해도 원하는 부분 이외는 에칭되지 않는 보호막을 형성할 필요가 있지만, 리소그래피 정밀도의 한계에 의해 국소적으로 보호막을 남기는 것은 매우 곤란하다. 이들 문제를 해결하기 위하여, 원하는 위치에만 자기 정합적으로 보호막을 형성할 수 있는 방법의 제공이 요망되고 있다.
따라서, 본 발명은 원하는 위치에 자기 정합적으로 보호막을 형성할 수 있는 보호막 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 관한 보호막 형성 방법이 제공된다. 이 방법에서는, 복수의 오목 형상이 형성된 기판의 표면 위에 유기 금속 가스 또는 유기 반금속 가스를 포함하는 원료 가스가 공급되어, 상기 기판의 표면 위에 상기 원료 가스를 흡착시킨다. 그리고, 상기 복수의 오목 형상을 포함하는 상기 기판의 표면 위에 산화 가스가 공급되어, 상기 기판의 표면 위에 흡착된 상기 원료 가스를 산화하여, 상기 복수의 오목 형상 사이의 평탄 영역 위에 상기 원료 가스에 포함되는 유기 금속 또는 유기 반금속의 산화막을 성막한다. 상기 원료 가스 흡착 공정 및 상기 산화 공정은, 1분간 90회 이상 300회 이하의 반복 주기로 반복하여 행하여진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 개략 단면도.
도 2는 도 1의 성막 장치의 진공 용기 내의 구성을 도시하는 개략 사시도.
도 3은 도 1의 성막 장치의 진공 용기 내의 구성을 도시하는 개략 평면도.
도 4는 도 1의 성막 장치의 회전 테이블의 동심원을 따른 진공 용기의 개략 단면도.
도 5는 도 1의 성막 장치의 다른 개략 단면도.
도 6은 도 1의 성막 장치에 설치되는 플라즈마 발생원을 도시하는 개략 단면도.
도 7은 도 1의 성막 장치에 설치되는 플라즈마 발생원을 도시하는 다른 개략 단면도.
도 8은 도 1의 성막 장치에 설치되는 플라즈마 발생원을 도시하는 개략 상면도.
도 9a는 본 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법에서 사용되는 웨이퍼 W의 표면 패턴의 일례를 나타낸 도면.
도 9b는 원료 가스 흡착 공정의 일례를 나타낸 도면.
도 9c는 산화 공정의 일례를 나타낸 제1 도면.
도 9d는 산화 공정의 일례를 나타낸 제2 도면.
도 9e는 개질 처리 공정의 일례를 나타낸 도면.
도 9f는 다시 반복되는 원료 가스 흡착 공정의 일례를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법을 적용 가능한 원료 가스의 예를 나타낸 표.
도 11a는 비교예 1에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면.
도 11b는 비교예 2에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면.
도 11c는 실시예 1에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면.
도 11d는 실시예 2에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면.
도 12a는 실시예 3에 관한 보호막 형성 방법의 성막 개시부터 0초의 실시 결과를 도시한 도면.
도 12b는 실시예 3에 관한 보호막 형성 방법의 성막 개시부터 180초의 실시 결과를 도시한 도면.
도 12c는 실시예 3에 관한 보호막 형성 방법의 성막 개시부터 240초의 실시 결과를 도시한 도면.
도 12d는 실시예 3에 관한 보호막 형성 방법의 성막 개시부터 300초의 실시 결과를 도시한 도면.
도 12e는 실시예 3에 관한 보호막 형성 방법의 성막 개시부터 360초의 실시 결과를 도시한 도면.
도 13a는 비교예 3에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면.
도 13b는 비교예 4에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면.
도 14a는 성막에 의해 보호막을 형성한 상태를 도시한 도면.
도 14b는 도 14a의 상태로부터, 보호막에 습식 에칭을 실시한 후의 상태를 도시한 도면.
도 15는 실시예 5에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태 설명을 행한다.
[성막 장치]
우선, 본 발명의 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법을 실시하는 데 적합한 성막 장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법은, 기판에 공급하는 가스의 종류를 고속으로 전환할 수 있으면, 다양한 성막 장치로 실시 가능하고, 성막 장치의 형태는 상관하지 않는다. 여기에서는, 그러한 기판에 공급하는 가스의 종류를 고속으로 전환하는 성막 처리가 가능한 성막 장치의 일례에 대하여 설명한다.
도 1부터 도 3까지를 참조하면, 성막 장치는, 거의 원형의 평면 형상을 갖는 편평한 진공 용기(1)와, 진공 용기(1) 내에 설치되고, 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(2)을 구비하고 있다. 진공 용기(1)는 내부에 수용한 웨이퍼의 표면 위에 성막 처리를 행하기 위한 처리실이다. 진공 용기(1)는 바닥이 있는 원통 형상을 갖는 용기 본체(12)와, 용기 본체(12)의 상면에 대하여, 예를 들어 O링 등의 시일 부재(13)(도 1)를 개재하여 기밀하게 착탈 가능하게 배치되는 천장판(11)을 갖고 있다.
회전 테이블(2)은 중심부에서 원통 형상의 코어부(21)에 고정되고, 이 코어부(21)는 연직 방향으로 신장되는 회전축(22)의 상단에 고정되어 있다. 회전축(22)은 진공 용기(1)의 저부(14)를 관통하여, 하단부가 회전축(22)(도 1)을 연직축 주위로 회전시키는 구동부(23)에 설치되어 있다. 회전축(22) 및 구동부(23)는 상면이 개구된 통 형상의 케이스체(20) 내에 수납되어 있다. 케이스체(20)는 그 상면에 형성된 플랜지 부분이 진공 용기(1)의 저부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있고, 케이스체(20)의 내부 분위기와 외부 분위기의 기밀 상태가 유지되고 있다.
상세는 후술하겠지만, 본 발명의 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법에서는, 회전 테이블(2)을, 90rpm 내지 300rpm의 범위, 보다 바람직하게는 120 내지 300rpm의 범위의 소정의 속도로 고속 회전시킨다. 따라서, 구동부(23)는 적어도 90rpm 이상 300rpm 이하의 범위에서 회전 테이블(2)의 고속 회전이 가능하도록 구성된다. 또한, 일반적인 성막 프로세스에서는, 회전 테이블(2)의 회전 속도는 20 내지 30rpm 정도로 설정되는 경우가 많다.
회전 테이블(2)의 표면부에는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 회전 방향(주위 방향)을 따라 복수(도시한 예에서는 5매)의 기판인 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고 함) W를 적재하기 위한 원 형상의 오목부(24)가 형성되어 있다. 또한, 도 3에는 편의상 1개의 오목부(24)에만 웨이퍼 W를 도시한다. 이 오목부(24)는 웨이퍼 W의 직경보다도 약간 예를 들어 4㎜ 큰 내경과, 웨이퍼 W의 두께와 거의 동등한 깊이를 갖고 있다. 따라서, 웨이퍼 W가 오목부(24)에 수용되면, 웨이퍼 W의 표면과 회전 테이블(2)의 표면(웨이퍼 W가 적재되지 않는 영역)이 동일한 높이가 된다. 오목부(24)의 저면에는 웨이퍼 W의 이면을 지지하여 웨이퍼 W를 승강시키기 위한 예를 들어 3개의 승강 핀이 관통하는 관통 구멍(모두 도시하지 않음)이 형성되어 있다.
도 2 및 도 3은 진공 용기(1) 내의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 설명의 편의상, 천장판(11)의 도시를 생략하고 있다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 회전 테이블(2)의 상방에는, 각각 예를 들어 석영으로 이루어지는 반응 가스 노즐(31), 반응 가스 노즐(32), 반응 가스 노즐(33) 및 분리 가스 노즐(41, 42)이 진공 용기(1)의 주위 방향(회전 테이블(2)의 회전 방향(도 3의 화살표 A))으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 도시한 예에서는, 후술하는 반송구(15)로부터 시계 방향(회전 테이블(2)의 회전 방향)으로, 반응 가스 노즐(33), 분리 가스 노즐(41), 반응 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(42) 및 반응 가스 노즐(32)이 이 순서로 배열되어 있다. 이들 노즐(31, 32, 33, 41, 42)은, 각 노즐(31, 32, 33, 41, 42)의 기단부인 가스 도입 포트(31a, 32a, 33a, 41a, 42a)(도 3)를 용기 본체(12)의 외주벽에 고정함으로써, 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 진공 용기(1) 내에 도입되고, 용기 본체(12)의 반경 방향을 따라 회전 테이블(2)에 대하여 수평으로 신장되도록 설치되어 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 3에 도시된 바와 같이 반응 가스 노즐(31)은 배관(110) 및 유량 제어기(120) 등을 개재하여, 원료 가스의 공급원(130)에 접속되어 있다. 반응 가스 노즐(32)은 배관(111) 및 유량 제어기(121) 등을 개재하여, 산화 가스(H2O, H2O2, O2 또는 O3) 공급원(131)에 접속되어 있다. 또한, 반응 가스 노즐(33)은, 배관(112) 및 유량 제어기(122) 등을 개재하여, 희가스(Ar 등) 공급원(132) 및 첨가 가스(O2 또는 H2 등) 공급원(133)에 접속되어 있다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 모두 도시하지 않은 배관 및 유량 제어 밸브 등을 개재하여, 분리 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 분리 가스로서는, 헬륨(He)이나 아르곤(Ar) 등의 희가스나 질소(N2) 가스 등의 불활성 가스를 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, N2 가스를 사용하는 예를 들어 설명한다.
또한, 반응 가스 노즐(32)은, 질화 가스 공급원에 접속되어도 된다. 반응 가스 노즐(32)로부터 질화 가스를 공급하여, 질화 프로세스를 행하는 경우에는 도 3의 산화 가스 공급원(131)에 NH3 함유 가스, N2 함유 가스 등의 질화 가스를 충전하여, 질화 가스 공급원(131)으로서 기능시킬 수 있다. 이 경우, 반응 가스 노즐(32)은, 도 3에 도시된 바와 같이 배관(111) 및 유량 제어기(121) 등을 개재하여, 질화 가스(NH3 또는 N2) 공급원(131)에 접속되게 된다.
반응 가스 노즐(31, 32, 33)에는 회전 테이블(2)을 향하여 개구되는 복수의 가스 토출 구멍(35)(도 4 참조)이, 반응 가스 노즐(31, 32, 33)의 길이 방향을 따라, 예를 들어 10㎜의 간격으로 배열되어 있다. 반응 가스 노즐(31)의 하방 영역은, 원료 가스를 웨이퍼 W에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역 P1이 된다. 반응 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 제1 처리 영역 P1에 있어서 웨이퍼 W에 흡착된 원료 가스를 산화하는 산화 가스를 공급하여, 열 산화에 의해 원료 가스에 포함되는 유기 금속 또는 유기 반금속의 산화물의 분자층을 반응 생성물로서 생성하는 제2 처리 영역 P2가 된다. 또한, 유기 금속 산화물 또는 유기 반금속 산화물의 분자층이 성막되는 보호막을 구성한다. 반응 가스 노즐(33)의 하방 영역은, 제2 처리 영역 P2에 있어서 열 산화에 의해 생성된 유기 금속 산화물 또는 유기 반금속 산화물(보호막)에 희가스 및 첨가 가스를 플라즈마화하여 공급하여, 플라즈마 트리트먼트(개질 처리)를 행하는 제3 처리 영역 P3이 된다. 여기서, 제1 처리 영역 P1은, 원료 가스를 공급하는 영역이므로, 원료 가스 공급 영역 P1이라고 칭해도 되는 것으로 한다. 마찬가지로, 제2 처리 영역 P2는, 열 산화를 행하는 산화 가스를 공급하는 영역이므로, 산화 가스 공급 영역 P2라고 칭해도 되는 것으로 한다. 또한, 제3 처리 영역 P3은, 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 가스(희가스 및 첨가 가스)를 공급하는 영역이므로, 플라즈마 가스 공급 영역 P3이라고 칭해도 되는 것으로 한다.
또한, 반응 가스 노즐(32)로부터 질화 가스를 공급하는 경우도, 반응 가스 노즐(32)의 하방 영역은 제2 처리 영역 P2가 된다. 이 경우, 제2 처리 영역 P2에서는, 제1 처리 영역 P1에 있어서 웨이퍼 W에 흡착된 원료 가스를 질화하는 질화 가스를 공급하여, 열 질화에 의해 원료 가스에 포함되는 유기 금속 또는 유기 반금속의 질화물의 분자층을 반응 생성물로서 생성한다. 유기 금속 질화물 또는 유기 반금속 질화물의 분자층이 성막되는 보호막을 구성한다. 반응 가스 노즐(33)의 하방 영역이, 제2 처리 영역 P2에 있어서 열 질화에 의해 생성된 유기 금속 질화물 또는 유기 반금속 질화물(보호막)에 희가스 및 첨가 가스를 플라즈마화하여 공급하여, 플라즈마 트리트먼트(개질 처리)를 행하는 제3 처리 영역 P3이 되는 점도, 산화의 경우와 마찬가지이다. 이 경우, 제2 처리 영역 P2는, 열 산화를 행하는 산화 가스를 공급하는 영역이므로, 질화 가스 공급 영역 P2라고 칭해도 된다. 또한, 양자를 통합하여, 제2 처리 영역 P2를, 산질화 가스 공급 영역 P2라고 칭해도 된다.
또한, 제3 처리 영역 P3은, 반드시 형성되지 않아도 된다. 즉, 플라즈마에 의한 개질 처리는 임의이며, 제2 처리 영역 P2에 있어서 열 산화 처리 또는 열 질화 처리만을 행하는 구성으로 해도 된다. 이 경우에는, 플라즈마 발생기(80) 및 반응 가스 노즐(33)은 설치하지 않아도 된다.
한편, 제3 처리 영역 P3을 형성하는 경우에는, 제3 처리 영역 P3의 상방에 플라즈마 발생기(80)를 설치함과 함께, 반응 가스 노즐(33)도 설치한다.
또한, 다른 형태로서, 제2 처리 영역 P2를 형성하지 않고, 제3 처리 영역 P3만을 더 형성해도 된다. 이 경우에는 제3 처리 영역 P3에 있어서, 첨가 가스로서 O2 가스 등의 산화 가스를 공급하여 플라즈마 발생기(80)를 사용한 플라즈마 산화 처리만을 행하고, 열 산화 처리는 행하지 않는다. 이 경우, 산화 처리와 개질 처리를 동시에 행하게 된다. 따라서, 반응 가스 노즐(32)은 설치하지 않아도 되고, 반응 가스 노즐(33) 및 플라즈마 발생기(80)를 설치하는 구성으로 된다. 또한, 어느 경우든 반응 가스 노즐(31)은 반드시 설치됨과 함께, 반응 가스 노즐(32, 33) 중 적어도 한쪽은 설치된다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)도 어떤 경우든 설치되는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 질화 프로세스에 있어서도, 제2 처리 영역 P2를 형성하지 않고, 제3 처리 영역 P3만을 형성하는 구성으로 해도 된다. 이 경우에는, 제3 처리 영역 P3에 있어서, 첨가 가스로서 NH3 가스 등의 질화 가스를 공급하여 플라즈마 발생기(80)를 사용한 플라즈마 질화 처리만을 행하고, 열 질화 처리는 행하지 않는다. 이 경우, 질화 처리와 개질 처리를 동시에 행하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법은, 다양한 산화 공정 및 질화 공정을 마련할 수 있고, 이것에 따라 성막 장치의 구성도 다양한 형태로 할 수 있다.
또한, 도 3에 있어서, 플라즈마 발생기(80)는 파선으로 간략화하여 도시되어 있다. 플라즈마 발생기(80)의 상세에 대해서는 후술한다.
반응 가스 노즐(33)로부터 공급되는 원료 가스는, 유기 금속 가스 또는 유기 반금속 가스이다. 원료 가스는, 다양한 유기 금속 가스 또는 유기 반금속 가스를 사용할 수 있고, 형성하는 보호막의 종류에 따라 선택된다. 예를 들어, 유기 금속 가스는, High-k막의 성막에 사용되는 유기 금속 가스가 사용되어도 된다. 유기 금속 가스는, 다양한 유기 금속을 포함하는 가스이면 되는데, 예를 들어 TiO2의 보호막을 형성하는 경우에는 TDMAT(테트라키스디메틸아미노티타늄) 등의 유기 아미노티타늄을 함유하는 가스가 선택된다. 또한, 유기 반금속 가스는 유기 실란 가스, 예를 들어 3DMASi 등의 유기 아미노실란 가스가 사용되어도 된다.
또한, 반응 가스 노즐(32)로부터 공급되는 산화 가스로서는, 공급된 유기 금속 가스와 반응하여 유기 금속 산화물을 생성할 수 있는 산화 가스이면, 다양한 산화 가스를 사용할 수 있지만, 예를 들어 열 산화에 의해 유기 금속 가스를 산화하는 경우에는 H2O, H2O2, O2, O3 등이 선택된다.
마찬가지로, 반응 가스 노즐(32)로부터 공급되는 질화 가스로서는, 공급된 유기 금속 가스와 반응하여 유기 금속 질화물을 생성할 수 있는 질화 가스이면, 다양한 질화 가스를 사용할 수 있지만, 예를 들어 열 산화에 의해 유기 금속 가스를 질화하는 경우에는 NH3 함유 가스가 선택되고, 플라즈마 질화에 의해 유기 금속 가스를 질화하는 경우에는 NH3 함유 가스 또는 N2 함유 가스가 선택된다.
반응 가스 노즐(33)로부터 공급되는 희가스로서는, 플라즈마화에 적합한 Ar 가스 또는 He 가스 등이 선택되고, 첨가 가스로서 O2 가스 또는 H2 가스 등이 선택된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 진공 용기(1) 내에는 2개의 볼록 형상부(4)가 형성되어 있다. 볼록 형상부(4)는 분리 가스 노즐(41, 42)과 함께 분리 영역 D를 구성하기 위하여, 후술하는 바와 같이 회전 테이블(2)을 향하여 돌출되도록 천장판(11)의 이면에 형성되어 있다. 또한, 볼록 형상부(4)는 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고, 본 실시 형태에 있어서는, 내원호가 돌출부(5)(후술)에 연결되고, 외원호가 진공 용기(1)의 용기 본체(12)의 내주면을 따르도록 배치되어 있다.
도 4는 반응 가스 노즐(31)부터 반응 가스 노즐(32)까지 회전 테이블(2)의 동심원을 따른 진공 용기(1)의 단면을 도시하고 있다. 도시한 바와 같이, 천장판(11)의 이면에 볼록 형상부(4)가 형성되어 있기 때문에, 진공 용기(1) 내에는 볼록 형상부(4)의 하면인 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)과, 이 천장면(44)의 주위 방향 양측에 위치하는, 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 존재한다. 천장면(44)은, 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고 있다. 또한, 도시한 바와 같이 볼록 형상부(4)에는 주위 방향 중앙에 있어서, 반경 방향으로 신장되도록 형성된 홈부(43)가 형성되고, 분리 가스 노즐(42)이 홈부(43) 내에 수용되어 있다. 또 하나의 볼록 형상부(4)에도 마찬가지로 홈부(43)가 형성되고, 여기에 분리 가스 노즐(41)이 수용되어 있다. 또한, 높은 천장면(45)의 하방의 공간에 반응 가스 노즐(31, 32)이 각각 설치되어 있다. 이들 반응 가스 노즐(31, 32)은, 천장면(45)으로부터 이격하여 웨이퍼 W의 근방에 설치되어 있다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이 높은 천장면(45)의 하방의 우측 공간(481)에 반응 가스 노즐(31)이 설치되고, 높은 천장면(45)의 하방의 좌측 공간(482)에 반응 가스 노즐(32)이 설치된다.
또한, 볼록 형상부(4)의 홈부(43)에 수용되는 분리 가스 노즐(41, 42)에는 회전 테이블(2)을 향하여 개구되는 복수의 가스 토출 구멍(42h)(도 4 참조)이, 분리 가스 노즐(41, 42)의 길이 방향을 따라, 예를 들어 10㎜의 간격으로 배열되어 있다.
천장면(44)은 협애한 공간인 분리 공간 H를 회전 테이블(2)에 대하여 형성하고 있다. 분리 가스 노즐(42)의 토출 구멍(42h)으로부터 N2 가스가 공급되면, 이 N2 가스는 분리 공간 H를 통하여 공간(481) 및 공간(482)을 향하여 흐른다. 이때, 분리 공간 H의 용적은 공간(481 및 482)의 용적보다도 작기 때문에, N2 가스에 의해 분리 공간 H의 압력을 공간(481 및 482)의 압력에 비하여 높게 할 수 있다. 즉, 공간(481 및 482) 사이에 압력이 높은 분리 공간 H가 형성된다. 또한, 분리 공간 H로부터 공간(481 및 482)으로 흘러 나오는 N2 가스가, 제1 영역 P1로부터의 원료 가스와, 제2 영역 P2로부터의 산화 또는 질화 가스에 대한 카운터 플로우로서 작용한다. 따라서, 제1 영역 P1로부터의 제1 원료 가스와, 제2 영역 P2로부터의 산화 또는 질화 가스가 분리 공간 H에 의해 분리된다. 따라서, 진공 용기(1) 내에서 원료 가스와 산화 또는 질화 가스가 혼합하여, 반응하는 것이 억제된다.
또한, 회전 테이블(2)의 상면에 대한 천장면(44)의 높이 h1은, 성막 시의 진공 용기(1) 내의 압력, 회전 테이블(2)의 회전 속도, 공급하는 분리 가스(N2 가스)의 공급량 등을 고려하여, 분리 공간 H의 압력을 공간(481 및 482)의 압력에 비하여 높게 하는데 적합한 높이로 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 천장판(11)의 하면에는 회전 테이블(2)을 고정하는 코어부(21)의 외주를 둘러싸는 돌출부(5)(도 2 및 도 3)가 형성되어 있다. 이 돌출부(5)는, 본 실시 형태에 있어서는, 볼록 형상부(4)에 있어서의 회전 중심측의 부위와 연속되어 있고, 그 하면이 천장면(44)과 동일한 높이로 형성되어 있다.
먼저 참조한 도 1은, 도 3의 I-I' 선을 따른 단면도이며, 천장면(45)이 형성되어 있는 영역을 도시하고 있다. 한편, 도 5는 천장면(44)이 형성되어 있는 영역을 도시하는 단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 부채형의 볼록 형상부(4)의 주연부(진공 용기(1)의 외측 테두리측의 부위)에는 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향하도록 L자형으로 굴곡되는 굴곡부(46)가 형성되어 있다. 이 굴곡부(46)는 볼록 형상부(4)와 마찬가지로, 분리 영역 D의 양측으로부터 반응 가스가 침입하는 것을 억제하여, 양쪽 반응 가스의 혼합을 억제한다. 부채형의 볼록 형상부(4)는 천장판(11)에 형성되고, 천장판(11)을 용기 본체(12)로부터 분리할 수 있게 되어 있는 점에서, 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12) 사이에는 약간 간극이 있다. 굴곡부(46)의 내주면과 회전 테이블(2)의 외측 단부면의 간극 및 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12)의 간극은, 예를 들어 회전 테이블(2)의 상면에 대한 천장면(44)의 높이와 마찬가지의 치수로 설정되어 있다.
용기 본체(12)의 내주벽은, 분리 영역 D에 있어서는 도 5에 도시한 바와 같이 굴곡부(46)의 외주면과 접근하여 수직면으로 형성되어 있으나, 분리 영역 D 이외의 부위에 있어서는, 도 1에 도시한 바와 같이 예를 들어 회전 테이블(2)의 외측 단부면과 대향하는 부위로부터 저부(14)에 걸쳐 외방측으로 오목하게 되어 있다. 이하, 설명의 편의상, 대략 직사각형의 단면 형상을 갖는 오목해진 부분을 배기 영역이라고 기재한다. 구체적으로는, 제1 처리 영역 P1에 연통되는 배기 영역을 제1 배기 영역 E1이라고 기재하고, 제2 및 제3 처리 영역 P2, P3에 연통되는 영역을 제2 배기 영역 E2라고 기재한다. 이들 제1 배기 영역 E1 및 제2 배기 영역 E2의 저부에는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 각각 제1 배기구(610) 및 제2 배기구(620)가 형성되어 있다. 제1 배기구(610) 및 제2 배기구(620)는, 도 1에 도시한 바와 같이 각각 배기관(630)을 개재하여 진공 배기 수단인, 예를 들어 진공 펌프(640)에 접속되어 있다. 또한, 진공 펌프(640)와 배기관(630) 사이에 압력 제어기(650)가 설치된다.
회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 저부(14) 사이의 공간에는, 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이 가열 수단인 히터 유닛(7)이 설치되고, 회전 테이블(2)을 개재하여 회전 테이블(2) 위의 웨이퍼 W가, 프로세스 레시피로 결정된 온도(예를 들어 150℃)로 가열된다. 회전 테이블(2)의 주연 부근의 하방측에는 회전 테이블(2)의 상방 공간부터 배기 영역 E1, E2에 이르기까지의 분위기와 히터 유닛(7)이 놓여 있는 분위기를 구획하여 회전 테이블(2)의 하방 영역에 대한 가스의 침입을 억제하기 위하여, 링 형상의 커버 부재(71)가 설치되어 있다(도 5). 이 커버 부재(71)는, 회전 테이블(2)의 외측 에지부 및 외측 에지부보다도 외주측을 하방측으로부터 면하도록 설치된 내측 부재(71a)와, 이 내측 부재(71a)와 진공 용기(1)의 내벽면 사이에 설치된 외측 부재(71b)를 구비하고 있다. 외측 부재(71b)는, 분리 영역 D에 있어서 볼록 형상부(4)의 외측 에지부에 형성된 굴곡부(46)의 하방에서, 굴곡부(46)와 근접하여 설치되고, 내측 부재(71a)는 회전 테이블(2)의 외측 에지부 하방(및 외측 에지부보다도 약간 외측 부분의 하방)에 있어서, 히터 유닛(7)을 전체 주위에 걸쳐 둘러싸고 있다.
히터 유닛(7)이 배치되어 있는 공간보다도 회전 중심 근방의 부위에 있어서의 저부(14)는 회전 테이블(2)의 하면의 중심부 부근에 있어서의 코어부(21)에 접근하도록 상방측으로 돌출되어 돌출부(12a)를 이루고 있다. 이 돌출부(12a)와 코어부(21) 사이는 좁은 공간으로 되어 있으며, 또한 저부(14)를 관통하는 회전축(22)의 관통 구멍의 내주면과 회전축(22)의 간극이 좁게 되어 있어, 이들 좁은 공간은 케이스체(20)에 연통되어 있다. 그리고 케이스체(20)에는 퍼지 가스인 N2 가스를 좁은 공간 내에 공급하여 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 설치되어 있다. 또한 진공 용기(1)의 저부(14)에는 히터 유닛(7)의 하방에 있어서 주위 방향으로 소정의 각도 간격으로, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 복수의 퍼지 가스 공급관(73)이 설치되어 있다(도 5에는 1개의 퍼지 가스 공급관(73)을 나타냄). 또한, 히터 유닛(7)과 회전 테이블(2) 사이에는 히터 유닛(7)이 설치된 영역에 대한 가스의 침입을 억제하기 위하여, 외측 부재(71b)의 내주벽(내측 부재(71a)의 상면)으로부터 돌출부(12a)의 상단부와의 사이를 주위 방향에 걸쳐 덮는 덮개 부재(7a)가 설치되어 있다. 덮개 부재(7a)는 예를 들어 석영으로 제작할 수 있다.
또한, 진공 용기(1)의 천장판(11)의 중심부에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있어, 천장판(11)과 코어부(21) 사이의 공간(52)에 분리 가스인 N2 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 이 공간(52)에 공급된 분리 가스는 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 좁은 간극(50)을 통하여 회전 테이블(2)의 웨이퍼 적재 영역측의 표면을 따라 주연을 향하여 토출된다. 공간(50)은 분리 가스에 의해 공간(481) 및 공간(482)보다도 높은 압력으로 유지될 수 있다. 따라서, 공간(50)에 의해 제1 처리 영역 P1에 공급되는 유기 금속 가스와 제2 처리 영역 P2에 공급되는 산화 가스가, 중심 영역 C를 통하여 혼합되는 것이 억제된다. 즉, 공간(50)(또는 중심 영역 C)은 분리 공간 H(또는 분리 영역 D)와 마찬가지로 기능할 수 있다.
또한, 진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 외부의 반송 아암(10)과 회전 테이블(2) 사이에서 기판인 웨이퍼 W의 수수를 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있다. 이 반송구(15)는 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐된다. 또한 회전 테이블(2)에 있어서의 웨이퍼 적재 영역인 오목부(24)는 이 반송구(15)에 면하는 위치에서 반송 아암(10)과의 사이에서 웨이퍼 W의 수수가 행해지는 점에서, 회전 테이블(2)의 하방측에 있어서 수수 위치에 대응하는 부위에, 오목부(24)를 관통하여 웨이퍼 W를 이면으로부터 들어 올리기 위한 수수용 승강 핀 및 그 승강 기구(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있다.
이어서, 도 6부터 도 8까지를 참조하면서, 필요에 따라 설치되는 플라즈마 발생기(80)에 대하여 설명한다. 도 6은 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따른 플라즈마 발생기(80)의 개략 단면도이며, 도 7은 회전 테이블(2)의 반경 방향과 직교하는 방향에 따른 플라즈마 발생기(80)의 개략 단면도이며, 도 8은 플라즈마 발생기(80)의 개략을 도시하는 상면도이다. 도시의 편의상, 이들 도면에 있어서 일부의 부재를 간략화하고 있다.
도 6을 참조하면, 플라즈마 발생기(80)는, 고주파 투과성의 재료로 제작되고, 상면으로부터 오목해진 오목부를 갖고, 천장판(11)에 형성된 개구부(11a)에 감입되는 프레임 부재(81)와, 프레임 부재(81)의 오목부 내에 수용되고, 상부가 개구된 대략 상자 모양의 형상을 갖는 패러데이 차폐판(82)과, 패러데이 차폐판(82)의 저면 위에 배치되는 절연판(83)과, 절연판(83)의 상방에 지지되고, 대략 팔각형의 상면 형상을 갖는 코일 형상의 안테나(85)를 구비한다.
천장판(11)의 개구부(11a)는 복수의 단차부를 갖고 있으며, 그 중 하나의 단차부에는 전체 주위에 걸쳐 홈부가 형성되고, 이 홈부에 예를 들어 O-링 등의 시일 부재(81a)가 감입되어 있다. 한편, 프레임 부재(81)는 개구부(11a)의 단차부에 대응하는 복수의 단차부를 갖고 있으며, 프레임 부재(81)를 개구부(11a)에 감입하면, 복수의 단차부 중 하나의 단차부의 이면이, 개구부(11a)의 홈부에 감입된 시일 부재(81a)와 접하고, 이에 의해 천장판(11)과 프레임 부재(81) 사이의 기밀성이 유지된다. 또한, 도 6에 도시한 바와 같이 천장판(11)의 개구부(11a)에 감입되는 프레임 부재(81)의 외주를 따른 가압 부재(81c)가 설치되고, 이에 의해 프레임 부재(81)가 천장판(11)에 대하여 하방으로 압박된다. 이로 인해, 천장판(11)과 프레임 부재(81) 사이의 기밀성이 보다 확실하게 유지된다.
프레임 부재(81)의 하면은, 진공 용기(1) 내의 회전 테이블(2)에 대향하고 있으며, 그 하면의 외주에는 전체 주위에 걸쳐 하방으로(회전 테이블(2)을 향하여) 돌기되는 돌기부(81b)가 형성되어 있다. 돌기부(81b)의 하면은 회전 테이블(2)의 표면에 근접하고 있으며, 돌기부(81b)와, 회전 테이블(2)의 표면과, 프레임 부재(81)의 하면에 의해 회전 테이블(2)의 상방에 공간(이하, 제3 처리 영역 P3)이 구획 형성되어 있다. 또한, 돌기부(81b)의 하면과 회전 테이블(2)의 표면의 간격은, 분리 공간 H(도 4)에 있어서의 천장면(11))의 회전 테이블(2)의 상면에 대한 높이 h1과 거의 동일해도 된다.
또한, 이 제3 처리 영역 P3에는 돌기부(81b)를 관통한 반응 가스 노즐(33)이 연장되어 있다. 반응 가스 노즐(33)에는 본 실시 형태에 있어서는, 도 6에 도시한 바와 같이 Ar 또는 He 등의 희가스가 충전되는 희가스 공급원(132)이, 유량 제어기(122)를 개재하여 배관(112)에 의해 접속되어 있음과 함께, O2 가스 또는 H2 가스 등의 첨가 가스가 충전되는 첨가 가스 공급원(133)이, 유량 제어기(123)를 개재하여 배관(112)에 의해 접속되어 있다. 즉, 유량 제어기(122)에 의해 유량 제어된 희가스 및 유량 제어기(123)에 의해 유량 제어된 첨가 가스가 모두 소정의 유량으로 혼합되어, 혼합 가스가 플라즈마 발생기(80)에 의해 플라즈마화되어 제3 처리 영역 P3에 공급된다.
또한, 반응 가스 노즐(33)에는 그 길이 방향을 따라 소정의 간격(예를 들어 10㎜)으로 복수의 토출 구멍(35)이 형성되어 있고, 토출 구멍(35)으로부터 상술한 혼합 가스가 토출된다. 토출 구멍(35)은, 도 7에 도시한 바와 같이 회전 테이블(2)에 대하여 수직인 방향으로부터 회전 테이블(2)의 회전 방향의 상류측을 향하여 기울어 있다. 이로 인해, 반응 가스 노즐(33)로부터 공급되는 가스는, 회전 테이블(2)의 회전 방향과 반대 방향으로, 구체적으로는 돌기부(81b)의 하면과 회전 테이블(2)의 표면 사이의 간극을 향하여 토출된다. 이에 의해, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라 플라즈마 발생기(80)보다도 상류측에 위치하는 천장면(45)의 하방의 공간으로부터 반응 가스나 분리 가스가, 제3 처리 영역 P3 내로 유입되는 것이 억제된다. 또한, 상술한 바와 같이, 프레임 부재(81)의 하면의 외주를 따라 형성되는 돌기부(81b)가 회전 테이블(2)의 표면에 근접하고 있기 때문에, 반응 가스 노즐(33)로부터의 가스에 의해 제3 처리 영역 P3 내의 압력을 용이하게 높게 유지할 수 있다. 이것에 의해서도, 반응 가스나 분리 가스가 제3 처리 영역 P3 내로 유입되는 것이 억제된다.
이와 같이, 프레임 부재(81)는 제3 처리 영역 P3을 제2 처리 영역 P2로부터 분리하기 위한 역할을 하고 있다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치는 플라즈마 발생기(80)의 전체를 반드시 구비하고 있지 않아도 되지만, 제3 처리 영역 P3을 제2 처리 영역 P2로부터 구획하여, 제2 반응 가스의 혼입을 방지하기 위하여, 프레임 부재(81)를 구비하고 있는 것으로 한다.
패러데이 차폐판(82)은, 금속 등의 도전성 재료로 제작되고, 도시는 생략하였지만 접지되어 있다. 도 8에 명확하게 도시한 바와 같이, 패러데이 차폐판(82)의 저부에는 복수의 슬릿(82s)이 형성되어 있다. 각 슬릿(82s)은 대략 팔각형의 평면 형상을 갖는 안테나(85)의 대응하는 변과 거의 직교하도록 연장되어 있다.
또한, 패러데이 차폐판(82)은, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 상단의 2개소에 있어서 외측으로 절곡되는 지지부(82a)를 갖고 있다. 지지부(82a)가 프레임 부재(81)의 상면에 지지됨으로써, 프레임 부재(81) 내의 소정의 위치에 패러데이 차폐판(82)이 지지된다.
절연판(83)은, 예를 들어 석영 유리에 의해 제작되고, 패러데이 차폐판(82)의 저면보다도 약간 작은 크기를 갖고, 패러데이 차폐판(82)의 저면에 적재된다. 절연판(83)은 패러데이 차폐판(82)과 안테나(85)를 절연하는 한편, 안테나(85)로부터 방사되는 고주파를 하측으로 투과시킨다.
안테나(85)는 평면 형상이 대략 팔각형이 되도록 구리제의 중공관(파이프)을 예를 들어 3중으로 권회함으로써 형성된다. 파이프 내에 냉각수를 순환시킬 수 있고, 이에 의해 안테나(85)로 공급되는 고주파에 의해 안테나(85)가 고온으로 가열되는 것이 방지된다. 또한, 안테나(85)에는 입설부(85a)가 설치되어 있고, 입설부(85a)에 지지부(85b)가 설치되어 있다. 지지부(85b)에 의해 안테나(85)가 패러데이 차폐판(82) 내의 소정의 위치로 유지된다. 또한, 지지부(85b)에는 매칭 박스(86)를 개재하여 고주파 전원(87)이 접속되어 있다. 고주파 전원(87)은, 예를 들어 13.56㎒의 주파수를 갖는 고주파를 발생할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 플라즈마 발생기(80)에 의하면, 매칭 박스(86)를 통하여 고주파 전원(87)으로부터 안테나(85)에 고주파 전력을 공급하면, 안테나(85)에 의해 전자계가 발생한다. 이 전자계 중 전계 성분은 패러데이 차폐판(82)에 의해 차폐되기 때문에, 하측으로 전파할 수는 없다. 한편, 자계 성분은 패러데이 차폐판(82)의 복수의 슬릿(82s)을 통하여 제3 처리 영역 P3 내로 전파한다. 이 자계 성분에 의해, 반응 가스 노즐(33)로부터 소정의 유량비로 제3 처리 영역 P3에 공급되는 희가스 및 첨가 가스의 혼합 가스가 활성화된다.
또한, 본 실시 형태에 의한 성막 장치에는, 도 1에 도시한 바와 같이 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터를 포함하는 제어부(100)가 설치되어 있고, 이 제어부(100)의 메모리 내에는 제어부(100)의 제어 하에, 후술하는 성막 방법을 성막 장치에 실시시키는 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은 후술하는 성막 방법을 실행하도록 스텝군이 조합되어 있으며, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 매체(102)에 기억되어 있고, 소정의 판독 장치에 의해 기억부(101)에 판독되어, 제어부(100) 내에 인스톨된다.
또한, 제어부(100)는 회전 테이블(2)의 회전 속도도 제어해도 된다. 이에 의해, 회전 테이블(2)의 회전 속도를, 상술한 바와 같이 90 내지 300rpm 또는 120 내지 300rpm의 고속 회전으로 설정할 수 있다.
[보호막 형성 방법]
이어서, 도 9a 내지 9f를 사용하여, 본 발명의 실시 형태에 의한 보호막 형성 방법에 대하여 상술한 성막 장치를 사용하여 행하는 경우를 예로 들어 설명한다. 도 9a 내지 9f는, 본 발명의 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 본 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법에서 사용되는 웨이퍼 W의 표면 패턴의 일례를 나타낸 도면이다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 W로서 실리콘 웨이퍼를 사용하기로 하고, 그 실리콘 웨이퍼에는, 도 9a에 도시한 바와 같이 복수의 트렌치 T가 형성되어 있다. 또한, 반응 가스 노즐(31)로부터 유기 아미노티타늄 가스가 공급되고, 반응 가스 노즐(32)로부터 산화 가스로서 H2O2 가스가 공급되고, 반응 가스 노즐(33)로부터 Ar 가스 및 O2 가스의 혼합 가스(이하, Ar/O2 가스라고 기재함)가 공급되는 것으로 한다.
또한, 이하, 산화 공정을 중심으로 설명하지만, 반응 가스 노즐(32)로부터 질화 가스를 공급함으로써, 질화막을 포함하는 보호막을 형성하는 것이 가능하므로, 질화 공정을 행하는 경우도 아울러 설명한다. 질화 프로세스를 행하는 경우에는, 반응 가스 노즐(32)로부터 질화 가스로서 NH3 가스가 공급되고, 반응 가스 노즐(33)로부터 Ar 가스 및 N2 가스의 혼합 가스(이하, Ar/N2 가스라고 기재함)가 공급되게 된다.
또한, Ti 전구체로서 사용되는 유기 아미노티타늄 가스는 다양한 가스를 사용해도 되지만, 대표적인 것으로서는, TDAMT(테트라디메틸아미노티타늄)를 들 수 있다. 단, 이하의 설명에서는, 특별히 종류는 한정하지 않고, 어느 한 유기 아미노티타늄 가스를 사용한 예를 들어 설명한다.
우선, 도시하지 않은 게이트 밸브를 개방하여, 외부로부터 반송 아암(10)(도 3)에 의해 반송구(15)(도 2 및 도 3)를 통하여 웨이퍼 W를 회전 테이블(2)의 오목부(24) 내에서 수수한다. 이 수수는, 오목부(24)가 반송구(15)에 면하는 위치에 정지했을 때에 오목부(24)의 저면의 관통 구멍을 통하여 진공 용기(1)의 저부측으로부터 도시하지 않은 승강 핀이 승강됨으로써 행하여진다. 이러한 웨이퍼 W의 수수를, 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시켜 행하여, 회전 테이블(2)의 5개의 오목부(24) 내에 각각 웨이퍼 W를 적재한다.
계속하여 게이트 밸브를 폐쇄하고, 진공 펌프(640)에 의해 도달 가능 진공도까지 진공 용기(1) 내를 배기한 후, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 분리 가스인 N2 가스를 소정의 유량으로 토출하고, 분리 가스 공급관(51) 및 퍼지 가스 공급관(72, 73)으로부터도 N2 가스를 소정의 유량으로 토출한다. 이에 수반하여, 압력 제어 수단(650)(도 1)에 의해 진공 용기(1) 내를 미리 설정한 처리 압력으로 제어한다. 계속해서, 회전 테이블(2)을 시계 방향으로 예를 들어 120rpm의 고속의 회전 속도로 회전시키면서 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼 W를 예를 들어 150℃로 가열한다.
이 후, 반응 가스 노즐(31)(도 2 및 도 3)로부터 유기 아미노티타늄 가스를 공급하고, 반응 가스 노즐(32)로부터 H2O2 가스를 공급한다. 또한, 반응 가스 노즐(33)로부터 Ar/O2 가스를 공급하고, 플라즈마 발생원(80)의 안테나(85)에 대하여 13.56㎒의 주파수를 갖는 고주파를, 예를 들어 1400W의 전력으로 공급한다. 이에 의해, 플라즈마 발생원(80)(도 6)과 회전 테이블(2) 사이의 제3 처리 영역 P3에 있어서 산소 플라즈마가 생성된다. 이 산소 플라즈마 중에는, 산소 이온이나 산소 라디칼 등의 활성종이나, 고에너지 입자가 생성되어 있다.
마찬가지로, 질화 프로세스의 경우에는, 반응 가스 노즐(32)로부터 NH3 가스를 공급하고, 반응 가스 노즐(33)로부터 Ar/N2 가스를 공급한다. 다른 조건은 산화 프로세스와 마찬가지이다. 또한, 플라즈마 발생원(80)과 회전 테이블(2) 사이의 제3 처리 영역 P3에 있어서는 질소 플라즈마가 생성된다. 질소 플라즈마 중에는 질소 이온이나 질소 라디칼 등의 활성종이나, 고에너지 입자가 생성되어 있다.
도 9b는 원료 가스 흡착 공정의 일례를 나타낸 도면이다. 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 웨이퍼 W는, 제1 처리 영역 P1, 분리 영역 D, 제2 처리 영역 P2, 제3 처리 영역 P3 및 분리 영역 D를 이 순서대로 반복하여 통과한다(도 3 참조). 제1 처리 영역 P1에 있어서, 도 9b에 도시한 바와 같이 웨이퍼 W의 표면 U에 유기 아미노티타늄 가스의 분자 Mt가 흡착되어, 유기 아미노티타늄의 분자층(61)이 형성된다. 여기서, 유기 아미노티타늄 가스의 분자 Mt는 유기 금속 가스이며, 금속인 티탄 주위에 유기기가 부착되어 있고, 분자 Mt의 직경이 크다. 또한, 회전 테이블(2)이 고속으로 회전하고 있기 때문에, 유기 아미노티타늄의 분자 Mt는 트렌치 T의 안까지 도달하지 않고, 웨이퍼의 표면 U 위에 흡착된다.
도 9c 및 9d는 산화 공정의 일례를 나타낸 도면이다. 도 9c에 도시한 바와 같이 분리 영역 D를 통과한 후, 제2 처리 영역 P2에 있어서, 웨이퍼 W의 표면 U에 흡착된 유기 아미노티타늄 가스가 H2O2 가스 분자 Mo에 의해 산화되어, 도 9d에 도시한 바와 같이, 트렌치 T의 상단의 웨이퍼 W의 표면 U 위에 산화 티타늄(TiO2)을 포함하는 보호막(62)이 성막된다.
질화 프로세스의 경우에는, 도 9c 및 9d는 질화 공정의 일례를 나타낸 도면이 된다. 도 9c에 도시한 바와 같이, 분리 영역 D를 통과한 후, 제2 처리 영역 P2에 있어서, 웨이퍼 W의 표면 U에 흡착된 유기 아미노티타늄 가스가 NH3 가스 분자 Mo에 의해 산화되어, 도 9d에 도시한 바와 같이 트렌치 T의 상단의 웨이퍼 W의 표면 U 위에 질화티타늄(TiN)을 포함하는 보호막(62)이 성막된다.
도 9e는 플라즈마 처리(개질 처리) 공정의 일례를 나타낸 도면이다. 도 9e에 도시한 바와 같이, 플라즈마 발생원(80)이 있는 제3 처리 영역 P3에 웨이퍼 W가 이르면, 웨이퍼 W는 산소 플라즈마 PL에 노출된다. 이에 의해, 보호막(62)의 산화가 촉진되어, 보호막(62)의 막 밀도가 높아져, 보호막(62)의 막질이 향상된다.
도 9f는 다시 반복되는 원료 가스 흡착 공정의 일례를 나타낸 도면이다. 도 9f에 도시된 바와 같이, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 웨이퍼 W가 제1 처리 영역 P1에 다시 이르면, 반응 가스 노즐(31)로부터 공급되는 유기 아미노티타늄 가스의 분자 Mt가 웨이퍼 W의 표면 U에 흡착된다. 이때, 유기 아미노티타늄 가스의 분자 Mt의 입경은, 티탄에 유기기가 부착되어 있기 때문에 비교적 크고, 또한 회전 테이블(2)이 고속으로 회전하고 있기 때문에, 트렌치 T의 안까지 도달하지 않고, 웨이퍼 W의 표면 부근에서 흡착되어 버린다.
이하, 회전 테이블(2)이 고속으로 계속하여 회전하는 동안, 마찬가지의 프로세스가 반복되어, 트렌치 T끼리의 사이의 웨이퍼 W의 표면에 TiO막이 퇴적되어, 보호막(62)이 형성된다.
이와 같이, 분자 직경이 큰 유기 금속 가스를 원료 가스로서 반응 가스 노즐(31)로부터 공급함과 함께, 회전 테이블(2)을 고속으로 회전시킴으로써, 트렌치 T 내에는 성막을 진행시키지 않고, 트렌치 T 사이의 영역에만 선택적으로 성막을 행하여, 국소적인 보호막(62)을 형성할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 유기 아미노티타늄을 원료 가스로서 사용한 예를 들었지만, 유기 금속 가스는, 일반적으로 분자 직경이 크므로, 다른 종류의 유기 금속 가스를 사용하여 본 실시 형태에 관한 보호막 성막 방법을 실시하는 것도 가능하다. 또한 유기 금속 가스뿐만 아니라, 유기 실란 가스 등의 유기 반금속 가스도 분자 직경이 커서, 본 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법을 더 실시하는 것이 가능하다.
이와 같이, 유기 금속 가스 및 유기 반금속 가스는, 일반적으로 분자 직경이 크므로, 다른 유기 금속 가스 또는 유기 반금속 가스를 사용한 경우에도 본 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법을 실시할 수 있다. 원료 가스에는, 예를 들어 고유전체막(High-k막)을 성막하기 위하여 사용되는 유기 금속 가스 등이 원료 가스로서 사용되어도 되고, 예를 들어 트리(디메틸아미노)시클로펜타디에닐지르코늄(C11H23N3Zr) 등의 가스가 사용되어도 된다. 기타, 알루미늄, 하프늄, 티탄 등의 금속 또는 실란 등의 반금속을 포함하는 유기 금속 화합물을 증발시킨 유기 금속 가스가 원료 가스로서 사용되어도 된다.
일반적으로, High-k막을 성막하는 원료 가스로서 사용되는 유기 금속 화합물은, 아민을 포함하는 화합물이며, 아미노기(-NH2, -NHR, -NRR')를 포함한다. 예를 들어, 유기 금속 가스가 산화 가스와 반응하여 산화될 때, 아미노기가 탈리되어, 유해 가스가 발생해 버린다. 본 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법 및 성막 장치에서는, 아미노기를 충분히 산화하여, 유해 가스를 무해화하는 처리를 행하지만, 이 점에 대해서는 후술한다. 단, 원료 가스는, 상술한 가스에 한정되는 것은 아니며, 다양한 가스를 사용해도 된다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법을 적용 가능한 원료 가스의 예를 나타낸 표이다. 이와 같이, 다양한 유기 금속 가스 및 유기 반금속 가스를 사용하여, 보호막의 형성이 가능하다. 또한, 도 10은 어디까지나 예에 지나지 않고, 다른 유기 금속 가스 및 유기 반금속 가스를 사용하여 본 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법을 실시하는 것이 가능하다.
또한, 회전 테이블(2)의 회전 속도는 90 내지 300rpm으로 설정되지만, 이들은 원료 가스의 종류에 따라서도 좌우된다. 예를 들어, TDMAT를 사용하여 TiO2의 보호막을 형성하는 경우, 회전 테이블(2)의 회전 속도는 90 내지 240rpm으로 설정되는 것이 바람직하고, 90 내지 120rpm으로 설정되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 회전 테이블(2)의 회전 속도는 120 내지 300rpm, 보다 바람직하게는 120 내지 240rpm, 최적으로는 180rpm으로 설정해도 된다. 특히, 질화 프로세스의 경우에는 산화 프로세스보다도 회전 테이블(2)의 회전 속도가 빠른 편이 바람직한 결과가 얻어지는 경우가 있으므로, 예를 들어 TDMAT를 사용하여 TiN의 보호막을 형성하는 경우, 120rpm 이상의 고속, 예를 들어 180rpm으로 설정해도 된다.
또한, 유기 실란 가스 등의 유기 반금속 가스를 원료 가스에 사용하는 경우, 회전 테이블(2)의 회전 속도는, 유기 금속 가스를 원료 가스에 사용하는 경우보다도 고속으로 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 유기 실란 가스 등의 유기 반금속 가스를 원료 가스에 사용하는 경우, 회전 테이블(2)의 회전 속도는 150 내지 300rpm으로 설정되는 것이 바람직하고, 180 내지 300rpm으로 설정되는 것이 보다 바람직하다.
회전 테이블(2)의 회전 속도는, 원료 가스, 웨이퍼 W의 표면에 형성된 트렌치 T, 홀 등의 개구폭 등에 따라, 90rpm 이상의 범위에서, 적당히 적절한 값이 설정되어도 된다. 현재로서, 회전 테이블(2)의 회전 속도의 기계적 한계가 300rpm이기 때문에, 300rpm을 상한으로서 설명하고 있지만, 회전 테이블(22)이 300rpm보다도 고속, 예를 들어 400rpm, 500rpm이라는 고속 회전이 가능해지면, 더 고속으로 회전 테이블(2)의 회전 속도를 설정해도 된다.
또한, 웨이퍼 W의 표면에 형성되는 패턴도, 트렌치 이외에, 복수의 홀이 형성된 패턴이나, 트렌치와 홀의 양쪽이 함께 형성된 패턴이어도 되고, 패임 패턴끼리의 사이의 영역이면, 보호막(62)을 형성하는 것은 가능하다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 산화 공정에서는 열 산화 처리를 행하고, 그 후, 플라즈마 처리(개질 처리) 공정을 행하는 예를 들어 설명했지만, 플라즈마 처리 공정은 필수가 아니고, 열 산화 처리뿐이어도 된다. 이 경우에. 도 9e의 공정을 생략하면 된다.
마찬가지로, 질화 프로세스에 있어서도, 질화 공정에서 열 질화 처리를 행하고, 그 후 플라즈마 처리(개질 처리) 공정을 행해도 되고, 도 9e의 공정을 생략하고, 열 질화 처리뿐이어도 된다.
또한, 열 산화 처리를 행하지 않고, 플라즈마 처리 공정만을 행하여, 산화 공정과 개질 처리 공정을 겸용해도 된다. 이 경우에는, 도 9b의 공정에 있어서, 도 9e에 도시한 플라즈마 PL을 발생시켜 산화 처리를 행하도록 한다.
마찬가지로, 질화 프로세스에 있어서도, 열 질화 처리를 행하지 않고 플라즈마 처리 공정만을 행하여, 질화 공정과 개질 처리 공정을 겸용해도 된다. 이 경우에는, 도 9b의 공정에 있어서, 도 9e에 도시한 플라즈마 PL을 발생시켜 질화 처리를 행하도록 한다.
이와 같이, 산화 공정 및 플라즈마 처리 공정에 대해서는, 용도에 따라 여러 선택이 가능하다.
마찬가지로, 질화 프로세스에 있어서의 질화 공정 및 플라즈마 공정에 대해서도, 용도에 따라 다양한 선택이 가능하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 회전 테이블(2)을 사용한 성막 장치에 의한 보호막 형성 방법의 예를 나타냈지만, 고속으로 가스의 공급 전환이 가능하면, 회전 테이블(2)을 사용하지 않아도 본 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법을 실시하는 것은 가능하다. 이 경우, 회전 테이블(2)이 1회전할 때마다 일련의 공정이 한번씩 행하여지므로, 1회전으로 일련의 원료 흡착 공정, 산화 공정, 플라즈마 처리 공정 및 원료 흡착 공정과 산화 공정 사이의 퍼지 공정, 플라즈마 처리 공정과 원료 흡착 공정 사이의 퍼지 공정이 1회씩 행해지게 된다. 120rpm의 경우에는 1분간 120주기, 90rpm의 경우에는 1분간 90주기 행하여진다고 하여 환산하면 된다.
마찬가지로, 질화 프로세스의 경우도, 회전 테이블(2)이 1회전했을 때에, 일련의 원료 흡착 공정, 질화 공정, 플라즈마 처리 공정 및 원료 흡착 공정과 질화 공정 사이의 퍼지 공정, 플라즈마 처리 공정과 원료 흡착 공정 사이의 퍼지 공정이 1회씩 행해지게 된다. 이 경우에도, 120rpm의 경우에는 1분간 120주기, 90rpm의 경우에는 1분간 90주기 행하여진다고 하여 환산하면 된다.
[실시예]
이어서, 본 발명을 실시한 실시예에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 비교예에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과와 함께 도시한 도면이다.
도 11a 및 11b는 비교예에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면이다. 구체적으로는, 원료 가스에 TDMAT를 사용하고, 산화 가스로서 H2O2를 사용했다. 플라즈마 발생기(80)는 사용하지 않았다. 웨이퍼의 온도는 150℃로 설정했다. 또한, 트렌치 개구폭은 50㎚로 했다.
도 11a는 회전 테이블(2)의 회전 속도를 30rpm으로 한 비교예 1에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면이다. 도 11a에 도시된 바와 같이 비교예 1에 있어서는, 트렌치의 내부에도 성막이 이루어지고, 보호막을 국소적으로 성막 되어 있지 않은 것이 나타나 있다.
도 11b는 회전 테이블(2)의 회전 속도를 30rpm으로 한 비교예 2에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면이다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 비교예 2에 있어서는, 도 11a의 비교예 1과 마찬가지로, 트렌치의 내부에도 성막이 이루어지고, 보호막을 국소적으로 성막되어 있지 않은 것이 도시되어 있다.
도 11c는 회전 테이블(2)의 회전 속도를 90rpm으로 한 실시예 1에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면이다. 도 11c에 도시된 바와 같이, 트렌치의 내부에 성막은 그다지 이루어지지 않고, 트렌치끼리의 사이의 웨이퍼의 표면에만 성막이 이루어지고, 버섯 형상으로 보호막이 형성되어 있는 것이 나타나 있다.
도 11d는 회전 테이블(2)의 회전 속도를 120rpm으로 한 실시예 2에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면이다. 도 11d에 도시된 바와 같이, 트렌치의 내부에 성막은 거의 이루어지지 않고, 트렌치끼리의 사이의 웨이퍼의 표면에만 성막이 이루어지고, 보호막이 필요한 개소에만 캡 형상으로 보호막이 형성되어 있는 것이 도시되어 있다. 이와 같이, 90rpm보다도 120rpm, 즉 회전 속도가 높은 편이 더 선택적이면서, 또한 국소적으로 보호막을 형성할 수 있는 것이 나타나 있다.
도 12a 내지 12e는 실시예 3에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면이다. 실시예 3에 있어서는, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 120rpm으로 하고, 플라즈마 발생기(80)를 사용한 경우의 보호막 형성의 시간 경과를 관찰했다.
도 12a는 성막 개시부터 0초, 도 12b는 성막 개시부터 180초, 도 12c는 성막 개시부터 240초, 도 12d는 성막 개시부터 300초, 도 12e는 성막 개시부터 360초 경과한 성막 상태를 각각 나타내고 있다.
도 12a 내지 12e에 도시된 바와 같이, 시간이 경과해 가더라도 트렌치의 내부로의 성막은 두께가 증가되지 않고, 트렌치끼리의 사이의 웨이퍼의 표면의 영역의 성막만이 성장되어 있다. 이와 같이, 실시예 3의 결과로부터, 본 발명의 보호막 형성 방법이, 보호막을 선택적으로 형성하는 데 얼마나 우수한 방법인지 나타났다.
도 13a 및 13b는 비교예 3, 4에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면이다. 비교예 3, 4에서는, 원료 가스에 TiCl4를 사용하고, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 바꾸어 성막을 행했다. TiCl4는 유기 금속 가스가 아닌 Ti 함유 가스이며, 분자 직경은 유기 금속 가스와 비교하여 상당히 작다.
도 13a는 비교예 3에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면이다. 비교예 3에 있어서는, 원료 가스에 TiCl4를 사용하고, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 고속의 120rpm으로 했다. 이 경우, 도 13a에 도시된 바와 같이 트렌치 내부에 성막이 이루어지고, 선택적인 보호막은 형성되지 않았다.
도 13b는 비교예 4에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면이다. 비교예 4에 있어서는, 원료 가스에 TiCl4를 사용하고, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 저속의 30rpm으로 했다. 이 경우도, 도 13b에 도시된 바와 같이 트렌치 내부에 성막이 이루어지고, 선택적인 보호막은 형성되지 않았다.
이와 같이, 본 발명의 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법을 실시하기 위해서는, 원료 가스로서 유기 금속 가스 또는 유기 반금속 가스를 사용할 필요가 있는 것을 알 수 있다.
도 14a 및 14b는 실시예 4에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면이다. 실시예 4에 있어서는, 보호막 형성 후, 습식 에칭을 행하고, 가공 후의 보호막을 관찰했다.
도 14a는 성막에 의해 보호막을 형성한 상태를 도시한 도면이다. 한편, 도 14b는, 도 14a의 상태로부터, 보호막에 습식 에칭을 실시한 후의 상태를 도시한 도면이다. 도 14b에 도시한 바와 같이, 습식 에칭을 실시함으로써, 보호막의 크기를 작게 할 수 있어, 보호가 필요한 영역에만 보호막을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 반대로 도 14a의 상태는 상면이 막힌 에어 갭이 형성된 상태이며, 장래적으로 이러한 에어 갭의 형성이 필요한 수요가 있으면, 에어 갭의 형성 방법으로서 응용하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 실시 형태에 관한 보호막 형성 방법에 의하면, 보호막의 형성뿐만 아니라, 국소적인 성막이 필요해지는 장래적인 다양한 분야에서의 응용이 가능하다.
도 15는 실시예 5에 관한 보호막 형성 방법의 실시 결과를 도시한 도면이다. 실시예 5에 있어서는, 질화 프로세스에 의해, TDMAT를 사용하여 트렌치 갭 위에 TiN막을 성막했다.
프로세스 조건으로서는, 트렌치의 개구폭은 44㎚이며, 진공 용기(1) 내의 압력은 1.4 내지 1.8Torr로 설정했다. 원료 가스는 TDMAT, 질화 가스는 NH3로 했다. 웨이퍼 W의 온도는 200℃로 설정하고, 회전 테이블(2)의 회전 속도는 180rpm으로 설정했다. 7 내지 10분 성막을 행하여, 39.60㎚의 막 두께까지 성막을 행했다.
그 결과, 도 15에 도시된 바와 같이, TiN막을 포함하는 캡 형상의 보호막이 상단에 형성되고, 보호막의 두께는 23.8㎚이었다. 이와 같이, 질화막에 의해서도, 보호막의 형성이 가능한 것이 나타났다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 트렌치 구조 또는 홀 구조 등의 오목 형상끼리의 사이의 영역에 보호막을 국소적으로 형성할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태 및 실시예에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은, 상술한 실시 형태 및 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시 형태 및 실시예에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.

Claims (23)

  1. 보호막 형성 방법이며,
    복수의 오목 형상이 형성된 기판의 표면 위에 유기 금속 가스 또는 유기 반금속 가스를 포함하는 원료 가스를 공급하여, 상기 기판의 표면 위에 상기 원료 가스를 흡착시키는 원료 가스 흡착 공정과,
    상기 복수의 오목 형상을 포함하는 상기 기판의 표면 위에 산화 가스를 공급하여, 상기 기판의 표면 위에 흡착된 상기 원료 가스를 산화하여, 상기 복수의 오목 형상 사이의 평탄 영역 위에 상기 원료 가스에 포함되는 유기 금속 또는 유기 반금속의 산화막을 성막하는 산화 공정을 갖고,
    상기 원료 가스 흡착 공정 및 상기 산화 공정은, 1분간 90회 이상 300회 이하의 반복 주기로 반복하여 행하여지는 보호막 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산화 가스는 H2O, H2O2, O2 또는 O3이며, 열 산화에 의해 상기 원료 가스를 산화하는 보호막 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 산화 공정과 상기 원료 가스 흡착 공정 사이에, 상기 유기 금속 또는 상기 유기 반금속의 산화막에 플라즈마화된 희가스 및 첨가 가스를 공급하는 개질 공정을 더 갖는 보호막 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 산화 공정에서는, 플라즈마화된 상기 산화 가스를 공급하는 보호막 형성 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판은, 처리실 내에 설치된 회전 테이블 위에 주위 방향을 따라 배치되고,
    해당 회전 테이블보다 상방에, 해당 회전 테이블의 해당 주위 방향을 따라 상기 원료 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 원료 가스 공급 영역 및 상기 산화 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 산화 가스 공급 영역이 서로 이격하여 형성되고,
    상기 회전 테이블을 90 내지 300rpm의 회전 속도로 회전시켜, 상기 기판에 상기 원료 가스 공급 영역 및 상기 산화 가스 공급 영역을 순차 통과시킴으로써, 상기 원료 가스 흡착 공정 및 상기 산화 공정을 1분간 90회 이상 300회 이하의 반복 주기로 행하는 보호막 형성 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 기판은, 처리실 내에 설치된 회전 테이블 위에 주위 방향을 따라 배치되고,
    해당 회전 테이블보다 상방에, 해당 회전 테이블의 회전 방향을 따라 상기 원료 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 원료 가스 공급 영역, 상기 산화 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 산화 가스 공급 영역 및 상기 플라즈마화된 희가스 및 첨가 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 플라즈마 가스 공급 영역이 서로 이격하여 형성되고,
    상기 회전 테이블을 90 내지 300rpm의 회전 속도로 회전시켜, 상기 기판에 상기 원료 가스 공급 영역, 상기 산화 가스 공급 영역 및 상기 플라즈마 가스 공급 영역을 순차 통과시킴으로써, 상기 원료 가스 흡착 공정, 상기 산화 공정 및 상기 개질 공정을 1분간 90회 이상 300회 이하의 반복 주기로 행하는 보호막 형성 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 기판은, 처리실 내에 설치된 회전 테이블 위에 주위 방향을 따라 배치되고,
    해당 회전 테이블보다 상방에, 해당 회전 테이블의 회전 방향을 따라서 상기 원료 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 원료 가스 공급 영역 및 상기 플라즈마화된 상기 산화 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 플라즈마 가스 공급 영역이 서로 이격하여 형성되고,
    상기 회전 테이블을 90 내지 300rpm의 회전 속도로 회전시켜, 상기 기판에 상기 원료 가스 공급 영역 및 상기 플라즈마 가스 공급 영역을 순차 통과시킴으로써, 상기 원료 가스 흡착 공정 및 상기 산화 공정을 1분간 90회 이상 300회 이하의 반복 주기로 행하는 보호막 형성 방법.
  8. 보호막 형성 방법이며,
    복수의 오목 형상이 형성된 기판의 표면 위에 유기 금속 가스 또는 유기 반금속 가스를 포함하는 원료 가스를 공급하여, 상기 기판의 표면 위에 상기 원료 가스를 흡착시키는 원료 가스 흡착 공정과,
    상기 복수의 오목 형상을 포함하는 상기 기판의 표면 위에 질화 가스를 공급하여, 상기 기판의 표면 위에 흡착된 상기 원료 가스를 질화하여, 상기 복수의 오목 형상 사이의 평탄 영역 위에 상기 원료 가스에 포함되는 유기 금속 또는 유기 반금속의 질화막을 성막하는 질화 공정을 갖고,
    상기 원료 가스 흡착 공정 및 상기 질화 공정은, 1분간 90회 이상 300회 이하의 반복 주기로 반복하여 행하여지는 보호막 형성 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 질화 가스는 NH3 함유 가스이며, 열 질화에 의해 상기 원료 가스를 질화하는 보호막 형성 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 질화 공정과 상기 원료 가스 흡착 공정 사이에, 상기 유기 금속 또는 상기 유기 반금속의 질화막에 플라즈마화된 희가스 및 첨가 가스를 공급하는 개질 공정을 더 갖는 보호막 형성 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 질화 공정에서는, 플라즈마화된 NH3 함유 가스 또는 N2 함유 가스를 공급하는 보호막 형성 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 기판은, 처리실 내에 설치된 회전 테이블 위에 주위 방향을 따라 배치되고,
    해당 회전 테이블보다 상방에, 해당 회전 테이블의 해당 주위 방향을 따라 상기 원료 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 원료 가스 공급 영역 및 상기 질화 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 질화 가스 공급 영역이 서로 이격하여 형성되고,
    상기 회전 테이블을 90 내지 300rpm의 회전 속도로 회전시켜, 상기 기판에 상기 원료 가스 공급 영역 및 상기 질화 가스 공급 영역을 순차 통과시킴으로써, 상기 원료 가스 흡착 공정 및 상기 질화 공정을 1분간 90회 이상 300회 이하의 반복 주기로 행하는 보호막 형성 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 기판은, 처리실 내에 설치된 회전 테이블 위에 주위 방향을 따라 배치되고,
    해당 회전 테이블보다 상방에, 해당 회전 테이블의 회전 방향을 따라 상기 원료 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 원료 가스 공급 영역, 상기 질화 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 질화 가스 공급 영역 및 상기 플라즈마화된 희가스 및 첨가 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 플라즈마 가스 공급 영역이 서로 이격하여 형성되고,
    상기 회전 테이블을 90 내지 300rpm의 회전 속도로 회전시켜, 상기 기판에 상기 원료 가스 공급 영역, 상기 질화 가스 공급 영역 및 상기 플라즈마 가스 공급 영역을 순차 통과시킴으로써, 상기 원료 가스 흡착 공정, 상기 질화 공정 및 상기 개질 공정을 1분간 90회 이상 300회 이하의 반복 주기로 행하는 보호막 형성 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 기판은, 처리실 내에 설치된 회전 테이블 위에 주위 방향을 따라 배치되고,
    해당 회전 테이블보다 상방에, 해당 회전 테이블의 회전 방향을 따라 상기 원료 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 원료 가스 공급 영역 및 상기 플라즈마화된 상기 질화 가스를 상기 기판의 표면 위에 공급 가능한 플라즈마 가스 공급 영역이 서로 이격하여 형성되고,
    상기 회전 테이블을 90 내지 300rpm의 회전 속도로 회전시켜, 상기 기판에 상기 원료 가스 공급 영역 및 상기 플라즈마 가스 공급 영역을 순차 통과시킴으로써, 상기 원료 가스 흡착 공정 및 상기 질화 공정을 1분간 90회 이상 300회 이하의 반복 주기로 행하는 보호막 형성 방법.
  15. 제5항에 있어서, 상기 회전 테이블을 90 내지 240rpm의 회전 속도로 회전시키는 보호막 형성 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 회전 테이블을 90 내지 120rpm의 회전 속도로 회전시키는 보호막 형성 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 회전 테이블을 150 내지 300rpm의 회전 속도로 회전시키는 보호막 형성 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 회전 테이블을 180 내지 300rpm의 회전 속도로 회전시키는 보호막 형성 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 유기 금속 가스는 High-k막을 성막 가능한 가스인 보호막 형성 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 유기 금속 가스는 유기 아미노티타늄을 포함하는 가스인 보호막 형성 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 유기 아미노티타늄을 포함하는 가스는 테트라키스디메틸아미노티타늄를 포함하는 가스인 보호막 형성 방법.
  22. 제1항에 있어서, 상기 유기 반금속 가스는 유기 실란 가스인 보호막 형성 방법.
  23. 제1항에 있어서, 상기 복수의 오목 형상은 복수의 트렌치를 포함하는 보호막 형성 방법.
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