KR20170108839A - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents

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Abstract

막 내의 불순물 농도, 특히 수소 농도를 저감할 수 있어, 에칭 내성이 우수한 양질의 실리콘 질화막을 형성한다. (a) 기판에 대하여 제1 원소를 포함하는 원료를 공급하는 공정과, (b) 상기 (a) 후에, 기판에 대하여 플라즈마 여기시킨 질소 가스를 공급하는 공정과, (c) 상기 (b) 후에, 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 반응체를 공급하는 공정과, (d) 상기 (c) 후에, 기판에 대하여 플라즈마 여기시킨 질소 가스를 공급하는 공정을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 기판 상에 막을 형성하는 공정을 갖고, 상기 (a)와 상기 (b)와의 사이, 및, 상기 (c)와 상기 (d)와의 사이에, 기판이 존재하는 공간의 가스 퍼지 및 가스 비공급 상태에서의 진공화를 비실시로 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.
기판에 대하여 원료와 질화제 등의 반응체를 교대로 공급함으로써, 기판 상에 질화막 등의 막을 형성하는 성막 처리가 행하여지는 경우가 있다. 질화막은, 절연성, 내식성, 유전성, 막 스트레스 제어성 등이 우수하여, 반도체 장치(디바이스)의 절연막이나 마스크막, 전하 축적막, 스트레스 제어막으로서 널리 사용되고 있다. 각종 에치 스토퍼로서도 사용되고 있는데, 트랜지스터의 미세화에 수반하여 박막화의 요구도 있다. 이 박막화와 에칭 내성은 트레이드 오프의 관계로 되어 있다. 에칭 내성의 향상을 목적으로, 원료와 반응체를 교대로 공급하는 동안에 플라즈마 여기시킨 수소 가스를 공급함으로써, 불순물이 되는 염소를 저감하는 방법도 알려져 있다.
일본 특허 공개 제2013-93551호 공보
그러나, 상술한 방법에서는, 저온 영역에서, 막 내의 염소 농도를 저감할 수 있지만, 막 내의 수소 농도를 저감하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.
본 발명의 목적은, 막 내의 불순물 농도, 특히 수소 농도를 저감할 수 있어, 에칭 내성이 우수한 양질의 막을 형성하는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
(a) 기판에 대하여 제1 원소를 포함하는 원료를 공급하는 공정과,
(b) 상기 (a) 후에, 상기 기판에 대하여 플라즈마 여기시킨 질소 가스를 공급하는 공정과,
(c) 상기 (b) 후에, 상기 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 반응체를 공급하는 공정과,
(d) 상기 (c) 후에, 상기 기판에 대하여 플라즈마 여기시킨 질소 가스를 공급하는 공정,
을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써 상기 기판 상에 막을 형성하는 공정을 갖고,
상기 (a)와 상기 (b)와의 사이, 및, 상기 (c)와 상기 (d)와의 사이에, 상기 기판이 존재하는 공간의 가스 퍼지 및 가스 비공급 상태에서의 진공화를 비실시로 하는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면, 막 내의 수소 농도를 저감할 수 있어, 에칭 내성이 우수한 양질의 막을 형성하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태의 성막 시퀀스에 있어서의 가스 공급 및 플라즈마 파워 공급의 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예와 비교예 (1) (2)의 성막 시퀀스의 1 사이클을 발췌한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예와 비교예 (1) (2)에 의해 성막한 SiN막의 막 내의 수소 농도를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예와 비교예 (1) (2)에 의해 성막한 SiN막의 막 내의 염소 농도를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예와 비교예 (1) (2)에 의해 성막한 SiN막의 불산 웨트 에칭 내성을 도시하는 도면이다.
도 9의 (a)는 본 발명의 다른 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이며, (b)는 본 발명의 다른 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서, 도면을 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, 보유 지지판으로서의 히터 베이스(도시하지 않음)에 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 수용 가능하게 구성되어 있다.
처리실(201) 내에는, 노즐(249a, 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.
가스 공급관(232a, 232b)에는, 상류측에서부터 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, 상류측에서부터 순서대로 MFC(241c, 241d) 및 밸브(243c, 243d)가 각각 설치되어 있다.
노즐(249a)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에서의 평면에서 보아 원환 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 상승되도록 설치되어 있다. 즉, 노즐(249a)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 노즐(249a)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250a)은, 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250a)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되어 있다.
노즐(249b)은, 버퍼실(237) 내에 설치되어 있다. 버퍼실(237)은, 가스 분산 공간으로서도 기능한다. 버퍼실(237)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)과의 사이에 있어서의 평면에서 보아, 원환상의 공간에 또한 반응관(203) 내벽의 하부로부터 상부에 걸치는 부분에, 웨이퍼(200)의 배열 방향을 따라서 설치되어 있다. 즉, 버퍼실(237)은, 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 버퍼실(237)은, 반응관(203)의 내벽과 격벽으로 구성되어 있다. 버퍼실(237)의 웨이퍼(200)와 인접하는 격벽의 단부에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250c)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250c)은, 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250c)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되어 있다.
노즐(249b)은, 버퍼실(237)의 가스 공급 구멍(250c)이 형성된 단부와 반대측의 단부에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 상승되도록 설치되어 있다. 즉, 노즐(249b)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평으로 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 설치되어 있다. 노즐(249b)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250b)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(250b)은, 버퍼실(237)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 가스 공급 구멍(250b)은, 가스 공급 구멍(250c)과 마찬가지로, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 형성되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 반응관(203)의 측벽의 내벽과, 반응관(203) 내에 배열된 복수매의 웨이퍼(200)의 단부(주연부)로 정의되는 평면에서 보아 원환 형상의 세로로 긴 공간 내, 즉, 원통 형상의 공간 내에 배치한 노즐(249a, 249b) 및 버퍼실(237)을 경유해서 가스를 반송하고 있다. 그리고, 노즐(249a, 249b) 및 버퍼실(237)의 격벽에 각각 개구된 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)으로부터, 웨이퍼(200)의 근방에서 처음으로 반응관(203) 내에 가스를 분출시키고 있다. 그리고, 반응관(203) 내에서의 가스의 주된 흐름을, 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉, 수평 방향으로 하고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 각 웨이퍼(200)에 균일하게 가스를 공급할 수 있어, 각 웨이퍼(200)에 형성되는 박막의 막 두께 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 웨이퍼(200)의 표면 상을 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, 제1 원소(주 원소)를 포함하는 원료로서, 예를 들어 제1 원소로서의 실리콘(Si) 및 할로겐 원소를 포함하는 할로실란 원료 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
원료 가스란, 기체 상태의 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 원료 등이다. 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. 또한, 원료 가스를, 편의상, 간단히 원료라 칭하는 경우도 있다.
할로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 Si 및 Cl을 포함하는 원료 가스, 즉, 클로로실란 원료 가스를 사용할 수 있다. 클로로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 원료 가스와는 화학 구조(분자 구조)가 상이하고, 제2 원소를 포함하는 반응체(반응 가스)로서, 예를 들어 제2 원소로서의 질소(N)를 포함하는 가스(N 함유 가스)가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b), 버퍼실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. N 함유 가스로서는, 예를 들어 질화수소계 가스를 사용할 수 있다. 질화수소계 가스는, N 및 H의 2 원소만으로 구성되는 물질이라고도 할 수 있으며, 후술하는 성막 처리에 있어서, 질화제, 즉, 질화가스(N 소스)로서 작용한다. 질화수소계 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232c, 232d)으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들어 질소(N2) 가스가, 각각 MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 243d), 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b), 버퍼실(237)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해, 원료 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해, 반응체 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232c, 232d), MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 243d)에 의해, 불활성 가스 공급계(N2 가스 공급계)가 구성된다.
버퍼실(237) 내에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 도전체로 이루어지고, 가늘고 긴 구조를 갖는 2개의 막대 형상 전극(269, 270)이, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 웨이퍼(200)의 배열 방향을 따라서 배치되어 있다. 막대 형상 전극(269, 270) 각각은, 노즐(249b)과 평행하게 설치되어 있다. 막대 형상 전극(269, 270) 각각은, 상부로부터 하부에 걸쳐 전극 보호관(275)에 의해 덮임으로써 보호되어 있다. 막대 형상 전극(269, 270) 중 어느 한쪽은, 정합기(272)를 통해서 고주파 전원(273)에 접속되고, 다른 쪽은, 기준 전위인 접지에 접속되어 있다. 정합기(272)를 통해서 고주파 전원(273)으로부터 막대 형상 전극(269, 270)간에 고주파(RF) 전력을 인가함으로써, 막대 형상 전극(269, 270)간의 플라즈마 생성 영역(224)에 플라즈마가 생성된다. 주로, 막대 형상 전극(269, 270), 전극 보호관(275)에 의해 플라즈마 발생기(플라즈마 발생부)로서의 플라즈마원이 구성된다. 정합기(272), 고주파 전원(273)을 플라즈마원에 포함해서 생각해도 된다. 플라즈마원은, 후술하는 바와 같이, 가스를 플라즈마 여기, 즉, 플라즈마 상태로 여기(활성화)시키는 플라즈마 여기부(활성화 기구)로서 기능한다.
전극 보호관(275)은, 막대 형상 전극(269, 270) 각각을 버퍼실(237) 내의 분위기와 격리한 상태에서 버퍼실(237) 내에 삽입할 수 있는 구조로 되어 있다. 전극 보호관(275)의 내부의 O 농도가 외기(대기)의 O 농도와 동일 정도이면, 전극 보호관(275) 내에 각각 삽입된 막대 형상 전극(269, 270)은, 히터(207)에 의한 열로 산화되어버린다. 전극 보호관(275)의 내부에 N2 가스 등의 불활성 가스를 충전해 두거나, 불활성 가스 퍼지 기구를 사용해서 전극 보호관(275)의 내부를 N2 가스 등의 불활성 가스로 퍼지함으로써, 전극 보호관(275)의 내부의 O 농도를 저감시켜, 막대 형상 전극(269, 270)의 산화를 방지할 수 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 맞닿아지도록 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 자세이면서 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두고 배열시키도록 구성되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열판(218)이 수평 자세로 다단으로 지지되어 있다.
반응관(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 된다. 온도 센서(263)는, 노즐(249a, 249b)과 마찬가지로 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 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히, 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피를 간단히 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들의 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크 에리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(241a 내지 241d), 밸브(243a 내지 243d), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 고주파 전원(273), 정합기(272), 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 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 레시피의 내용을 따르도록, MFC(241a 내지 241d)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243d)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 고주파 전원(273)에 의한 전력 공급, 정합기(272)에 의한 임피던스 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, 외부 기억 장치(예를 들어, 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리 등의 반도체 메모리)(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히, 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들의 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
(2) 기판 처리 공정
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 막을 형성하는 시퀀스 예에 대해서, 도 4를 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 4에 도시하는 성막 시퀀스에서는, 기판으로서의 웨이퍼(200)에 대하여 원료로서 HCDS 가스를 공급하는 스텝 1과, 웨이퍼(200)에 대하여 플라즈마 여기시킨 N2 가스를 공급하는 스텝 2와, 웨이퍼(200)에 대하여 질화제로서 플라즈마 여기시킨 NH3 가스를 공급하는 스텝 3과, 웨이퍼(200)에 대하여 플라즈마 여기시킨 N2 가스를 공급하는 스텝 4를 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 실리콘 질화막(Si3N4막, 이하 SiN막이라고도 함)을 형성한다.
또한, 사이클을 소정 횟수 행하는 동안에는, 각 스텝간에서, 처리실 내의 불활성 가스를 사용한 퍼지(이하, 간단히 가스 퍼지라고도 함)나, 가스 비공급 상태에서의 처리실 내의 진공화(이하, 간단히 진공화라고도 함)를 비실시로 한다.
본 명세서에서는, 상술한 성막 시퀀스를, 편의상, 이하와 같이 나타내는 경우도 있다. 또한, 이하의 실시 형태나 변형예나 다른 실시 형태의 설명에서도 마찬가지의 표기를 사용하는 것으로 한다.
(HCDS→N2 *→NH3 *→N2 *)×n ⇒ SiN
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나, 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등과의 적층체(집합체)」를 의미하는 경우, 즉, 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함해서 웨이퍼라 칭하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)」을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면」을 의미하는 경우가 있다.
따라서, 본 명세서에서 「웨이퍼에 대하여 소정의 가스를 공급한다」라고 기재한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 직접 공급한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등에 대하여, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등의 위, 즉, 적층체로서의 웨이퍼의 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 동의이다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)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)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 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(온도 조정). 또한, 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다. 계속해서, 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.
[HCDS 가스 공급 공정]
(스텝 1)
밸브(243a)를 개방하고, 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 개방하고, 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, 버퍼실(237) 내나 노즐(249b) 내에의 HCDS 가스의 침입을 방지하기 위해서, 밸브(243d)를 개방하고, 가스 공급관(232d) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, 가스 공급관(232b), 노즐(249b), 버퍼실(237)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 소정의 유량으로 한다. MFC(241c, 241d)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 각각 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 소정의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 2666Pa, 바람직하게는 67 내지 1333Pa의 범위 내의 소정의 압력으로 한다. HCDS 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 소정의 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 소정의 온도가 되는 온도로 설정한다.
웨이퍼(200)의 온도가 250℃ 미만이 되면, 웨이퍼(200) 상에 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) 상에 HCDS를 보다 충분히 흡착시키는 것이 가능하게 되고, 보다 충분한 성막 속도가 얻어지게 된다.
웨이퍼(200)의 온도가 700℃를 초과하면, 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 있고, 그 제어가 가능하게 된다. 특히, 웨이퍼(200)의 온도를 650℃ 이하, 나아가 600℃ 이하로 함으로써, 기상 반응보다도 표면 반응이 우세해져, 막 두께 균일성을 확보하기 쉬워지고, 그 제어가 용이하게 된다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면 상에 제1층으로서, 예를 들어 1 원자층(1 분자층) 미만 내지 수 원자층(수 분자층) 정도의 두께의 Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, Cl을 포함하는 Si층이어도 되고, HCDS의 흡착층이어도 되고, 그것들의 양쪽을 포함하고 있어도 된다.
Cl을 포함하는 Si층이란, Si에 의해 구성되고 Cl을 포함하는 연속적인 층 외에, 불연속인 층이나, 이들이 겹쳐서 생긴 Cl을 포함하는 Si 박막도 포함하는 총칭이다. 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. HCDS의 흡착층을 구성하는 HCDS 분자는, Si와 Cl과의 결합이 일부 끊어진 것도 포함한다. 즉, HCDS의 흡착층은, HCDS의 물리 흡착층이어도 되고, HCDS의 화학 흡착층이어도 되고, 그것들의 양쪽을 포함하고 있어도 된다.
여기서, 1 원자층(1 분자층) 미만의 두께의 층이란 불연속으로 형성되는 원자층(분자층)을 의미하고 있고, 1 원자층(1 분자층)의 두께의 층이란 연속적으로 형성되는 원자층(분자층)을 의미하고 있다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, Cl을 포함하는 Si층과 HCDS의 흡착층과의 양쪽을 포함할 수 있다. 단, 상술한 바와 같이, Cl을 포함하는 Si 함유층에 대해서는 「1 원자층」, 「수 원자층」 등의 표현을 사용해서 나타내는 것으로 하고, 「원자층」을 「분자층」과 동의로 사용한다.
HCDS 가스가 자기분해(열분해)하는 조건 하, 즉, HCDS 가스의 열분해 반응이 발생하는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 상에 Si가 퇴적됨으로써 Cl을 포함하는 Si층이 형성된다. HCDS 가스가 자기분해(열분해)하지 않는 조건 하, 즉, HCDS 가스의 열분해 반응이 발생하지 않는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 상에 HCDS가 흡착됨으로써 HCDS의 흡착층이 형성된다. 웨이퍼(200) 상에 HCDS의 흡착층을 형성하는 것보다도, 웨이퍼(200) 상에 Cl을 포함하는 Si층을 형성하는 것이, 성막 레이트를 더 높게 할 수 있는 점에서는 바람직하다. 이하, Cl을 포함하는 Si 함유층을, 편의상, 간단히, Si 함유층이라고도 칭한다.
제1층의 두께가 수 원자층을 초과하면, 후술하는 스텝 2 내지 4에서의 개질의 작용이 제1층의 전체에 미치지 않게 된다. 또한, 제1층의 두께의 최솟값은 1 원자층 미만이다. 따라서, 제1층의 두께는 1 원자층 미만 내지 수 원자층 정도로 하는 것이 바람직하다. 제1층의 두께를 1 원자층 이하, 즉, 1 원자층 또는 1 원자층 미만으로 함으로써, 후술하는 스텝 2 내지 4에서의 개질 반응의 작용을 상대적으로 높일 수 있고, 스텝 2 내지 4에서의 개질 반응에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 스텝 1에서의 제1층의 형성에 요하는 시간을 단축할 수도 있다. 결과로서, 1 사이클당 처리 시간을 단축할 수 있어, 전체적인 처리 시간을 단축하는 것도 가능하게 된다. 즉, 성막 레이트를 높게 하는 것도 가능하게 된다. 또한, 제1층의 두께를 1 원자층 이하로 함으로써, 막 두께 균일성의 제어성을 높이는 것도 가능하게 된다.
제1층이 형성된 후, 밸브(243a)를 폐쇄하고, HCDS 가스의 공급을 정지한다.
원료로서는, HCDS 가스 외에, 예를 들어 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 테트라클로로실란(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 트리실란(Si3H8, 약칭: TS) 가스, 디실란(Si2H6, 약칭: DS) 가스, 모노실란(SiH4, 약칭: MS) 가스 등의 무기 원료 가스나, 테트라키스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]4, 약칭: 4DMAS) 가스, 트리스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]3H, 약칭: 3DMAS) 가스, 비스디에틸아미노실란(Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭: BDEAS) 가스, 비스터셔리부틸아미노실란(SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭: BTBAS) 가스, 테트라클로로디메틸디실란((CH3)2Si2Cl4, 약칭: TCDMDS) 가스 등의 유기 원료 가스를 사용할 수 있다.
불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
[N2 플라즈마 처리]
(스텝 2)
스텝 1 종료 후, 처리실(201) 내의 가스 퍼지나 진공화를 행하지 않고, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층에 대하여 플라즈마에 의해 활성화(플라즈마 여기)시킨 N2 가스(이하, 플라즈마 여기 N2 가스라고도 칭함)를 공급한다. 즉, 스텝 1 종료 직후에, 제1층에 대한 N2 플라즈마 처리를 개시한다.
밸브(243d)를 열린 상태 그대로 두고, 가스 공급관(232d) 내에의 N2 가스의 공급을 유지한다. N2 가스는, MFC(241d)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)을 통해서 버퍼실(237) 내에 공급된다. 이때, 막대 형상 전극(269, 270)간에 고주파 전원(273)으로부터 정합기(272)를 통해서 RF 전력을 인가함으로써, 버퍼실(237) 내에 공급된 N2 가스는 플라즈마 여기되어, 여기종, 즉 활성종(N2 *)을 포함하는 플라즈마 여기 N2 가스로서, 가스 공급 구멍(250c)으로부터 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 플라즈마 여기 N2 가스가 공급되게 된다. 또한, 이때 밸브(243c)도 열린 상태 그대로 둔다.
MFC(241d)로 제어하는 N2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 소정의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 3000Pa의 범위 내의 소정의 압력으로 한다. 플라즈마 여기 N2 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 소정의 시간으로 한다. 막대 형상 전극(269, 270)간에 인가하는 RF 전력은, 예를 들어 50 내지 1000W의 범위의 소정의 전력으로 한다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 스텝 1의 처리 조건과 마찬가지로 한다.
이때, 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는, 플라즈마 여기 N2 가스이며, 처리실(201) 내에는 HCDS 가스를 흘리지 않고 있다. 따라서, 플라즈마 여기 N2 가스는 기상 반응을 일으키지 않고, 여기된 상태로 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 플라즈마 여기 N2 가스는, 스텝 1에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제1층은, N2 * 등에 의해 개질되어, 제2층으로 변화된다.
또한, 스텝 1 종료 후, 스텝 2 개시 전에, 가스 퍼지나 진공화를 행하고 있지 않기 때문에, Cl, H 등의 불순물이 제1층 중의 안정된 개소에 안착되어버리기 전에, 즉, Cl, H 등의 불순물이 불안정할 때 N2 * 등에 의한 처리를 행한다. 즉, 그때까지 형성된 층에 포함되는 Cl, H 등의 불순물의 적어도 일부가 안정화되기 전에 N2 * 등에 의한 처리를 개시한다. 이에 의해, 제1층에 포함되어 있던 Cl, H 등의 불순물은, N2 * 등에 의한 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl, H 등을 포함하는 가스 상태 물질을 효율적이면서 또한 효과적으로 구성하여, 처리실(201) 내로부터 효율적이면서 또한 효과적으로 배출된다. 즉, 제1층 중의 Cl, H 등의 불순물은, 제1 층 중으로부터 효율적이면서 또한 효과적으로 뽑히거나, 탈리되거나 함으로써, 제1층으로부터 분리된다.
[NH3 플라즈마 처리]
(스텝 3)
스텝 2 종료 후, 처리실(201) 내의 가스 퍼지나 진공화를 행하지 않고, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제2층에 대하여 플라즈마 여기시킨 NH3 가스(이하, 플라즈마 여기 NH3 가스라고도 칭함)를 공급한다. 즉, 스텝 2 종료 직후에, 제2층에 대한 NH3 플라즈마 처리를 개시한다.
밸브(243b)를 개방하고, 가스 공급관(232b) 내에 NH3 가스를 흘린다. NH3 가스는, MFC(241b)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)을 통해서 버퍼실(237) 내에 공급된다. 이때, 막대 형상 전극(269, 270)간에 고주파 전원(273)으로부터 정합기(272)를 통해서 RF 전력을 인가함으로써, 버퍼실(237) 내에 공급된 NH3 가스는 플라즈마 여기되어, 여기종, 즉 활성종(NH3 *)을 포함하는 플라즈마 여기 NH3 가스로서, 가스 공급 구멍(250c)으로부터 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 플라즈마 여기 NH3 가스가 공급되게 된다. 또한, 이때 밸브(243c, 243d)는 열린 상태 그대로 둔다.
MFC(241b)로 제어하는 NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100 내지 10000sccm의 범위 내의 소정의 유량으로 한다. 처리실(201) 내의 압력은, 예를 들어 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 3000Pa의 범위 내의 소정의 압력으로 한다. 플라즈마 여기 NH3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은, 예를 들어 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초의 범위 내의 소정의 시간으로 한다. 막대 형상 전극(269, 270)간에 인가하는 RF 전력은, 예를 들어 50 내지 1000W의 범위의 소정의 전력으로 한다. 기타 처리 조건은, 예를 들어 스텝 1의 처리 조건과 마찬가지로 한다. 또한, 이때 NH3 가스를 논 플라즈마로 열적으로 활성화(여기)시켜서 웨이퍼(200)에 대하여 공급시키도록 해도 된다.
이때, 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는 플라즈마 여기 NH3 가스이며, 처리실(201) 내에는 HCDS 가스를 흘리지 않고 있다. 따라서, 플라즈마 여기 NH3 가스는 기상 반응을 일으키지 않고, 여기된 상태로 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 플라즈마 여기 NH3 가스는, 스텝 2에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제2층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제2층은, NH3 * 등에 의해 질화(개질)되어, 제3층, 즉, 실리콘 질화층(SiN층)으로 변화된다.
또한, 스텝 2 종료 후, 스텝 3 개시 전에, 가스 퍼지나 진공화를 행하고 있지 않기 때문에, Cl, H 등의 불순물이, 제2층 중의 안정된 개소에 안착되어버리기 전에, 즉, Cl, H 등의 불순물이 불안정할 때 NH3 * 등에 의한 처리를 행한다. 즉, 그때까지 형성된 층에 포함되는 Cl, H 등의 불순물의 적어도 일부가 안정화되기 전에 NH3 * 등에 의한 처리를 개시한다. 이에 의해, 제2층에 포함되어 있던 Cl, H 등의 불순물은, NH3 * 등에 의한 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl, H 등을 포함하는 가스 상태 물질을 효율적이면서 또한 효과적으로 구성하여, 처리실(201) 내로부터 효율적이면서 또한 효과적으로 배출된다. 즉, 제2층 중의 Cl, H 등의 불순물은, 제2층 중으로부터 효율적이면서 또한 효과적으로 뽑히거나, 탈리되거나 함으로써, 제2층으로부터 분리된다.
제3층이 형성된 후, 밸브(243b)를 폐쇄하고, NH3 가스의 공급을 정지한다.
질화제로서는, NH3 가스 외에, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스나, 이들 화합물을 포함하는 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, 질화제로서는, 이것들 외에, 아민을 포함하는 가스, 즉, 아민계 가스를 사용할 수 있다. 아민계 가스로서는, 모노메틸아민(CH3NH2, 약칭: MMA) 가스, 디메틸아민((CH3)2NH, 약칭: DMA) 가스, 트리메틸아민((CH3)3N, 약칭: TMA) 가스, 모노에틸아민(C2H5NH2, 약칭: MEA) 가스, 디에틸아민((C2H5)2NH, 약칭: DEA) 가스, 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA) 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, 질화제로서는, 유기 히드라진 화합물을 포함하는 가스, 즉, 유기 히드라진계 가스를 사용할 수 있다. 유기 히드라진계 가스로서는, 모노메틸히드라진((CH3)HN2H2, 약칭: MMH) 가스, 디메틸히드라진((CH3)2N2H2, 약칭: DMH) 가스, 트리메틸히드라진((CH3)2N2(CH3)H, 약칭: TMH) 가스 등을 사용할 수 있다.
[N2 플라즈마 처리]
(스텝 4)
스텝 3 종료 후, 처리실(201) 내의 가스 퍼지나 진공화를 행하지 않고, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제3층에 대하여 플라즈마 여기 N2 가스를 공급한다. 즉, 스텝 3 종료 직후에, 제3층에 대한 N2 플라즈마 처리를 개시한다. 이때의 밸브의 개폐 제어, 처리 수순 등은, 스텝 2와 마찬가지로 행하고, 처리 조건은 스텝 2와 마찬가지로 한다.
이때, 처리실(201) 내에 흘리고 있는 가스는 플라즈마 여기 N2 가스이며, 처리실(201) 내에는 HCDS 가스를 흘리지 않고 있다. 따라서, 플라즈마 여기 N2 가스는 기상 반응을 일으키지 않고, 여기된 상태로 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 플라즈마 여기 N2 가스는, 스텝 3에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제3층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제3층은, N2 * 등에 의해 개질되어, 제4층으로 변화된다.
또한, 스텝 3 종료 후, 스텝 4 개시 전에, 가스 퍼지나 진공화를 행하고 있지 않기 때문에, Cl, H 등의 불순물이, 제3층 중의 안정된 개소에 안착되어버리기 전에, 즉, Cl, H 등의 불순물이 불안정할 때 N2 * 등에 의한 처리를 행한다. 즉, 그때까지 형성된 층에 포함되는 Cl, H 등의 불순물의 적어도 일부가 안정화되기 전에 N2 * 등에 의한 처리를 개시한다. 이에 의해, 제3층에 포함되어 있던 Cl, H 등의 불순물은, N2 * 등에 의한 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl, H 등을 포함하는 가스 상태 물질을 효율적이면서 또한 효과적으로 구성하여, 처리실(201) 내로부터 효율적이면서 또한 효과적으로 배출된다. 즉, 제3층 중의 Cl, H 등의 불순물은, 제3층 중으로부터 효율적이면서 또한 효과적으로 뽑히거나, 탈리되거나 함으로써, 제3층으로부터 분리되다.
[소정 횟수 실시]
상술한 스텝 1, 2, 3, 4를 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 SiN막이 형성된다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
상술한 성막 처리가 완료된 후, 가스 공급관(232c, 232d) 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 하강되고, 반응관(203)의 하단이 개구된다. 그리고, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가, 보트(217)에 지지된 상태에서, 반응관(203)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출된다(보트 언로드). 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 본 실시 형태에 의한 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) HCDS 가스 공급 정지 후 및 NH3 가스 공급 정지 후에 실질적으로 가스 퍼지 및 진공화를 행하지 않고, 즉시 N2 플라즈마 처리를 행함으로써, Cl, H 등의 불순물이 막 내에서 안정화되는 환경, 즉, Cl, H 등의 불순물이 막 내의 다른 원소와 견고한 결합을 형성하는 환경을 배제하고 있으므로, 불순물 농도, 특히 H 농도를 저감하는 것이 가능하게 된다.
또한, HCDS 가스 공급 정지 후 및 NH3 가스 공급 정지 후에 가스 퍼지나 진공화를 행하면, 웨이퍼는 가열된 상태로 유지되어 있기 때문에, 어닐 효과에 의해, Cl, H 등의 불순물은 막 내의 안정된 곳에 안착되어버려, 막 내에 견고하게 도입되어, 견고한 안정된 결합을 형성해버린다. Cl, H 등의 불순물이 막 내의 안정된 개소에 안착되어버린 후에, N2 플라즈마 처리를 행해도, Cl, H 등의 불순물을 제거하는 것은 어려워진다. Cl, H 등의 불순물이, 견고한 결합을 형성하여, 막 내의 안정된 개소에 안착되어버리기 전에, 즉, 불안정할 때, N2 플라즈마 처리를 행할 필요가 있다. 단, 1 내지 몇 초, 예를 들어 1 내지 2초 정도의 가스 퍼지나 진공화라면, 상술한 어닐 효과가 발생하는 것이 적기 때문에, 이러한 경우도, 실질적으로 N2 퍼지를 행하지 않는 경우에 포함하는 것으로 한다.
또한, N2 플라즈마 처리 대신에 Ar 플라즈마 처리를 행할 수도 있지만, Ar은 분자 사이즈가 크기 때문에, 다른 분자와 부딪쳐서, 좁은 트렌치 내에 들어가기 어려운 경우도 있다. 따라서, Ar보다도 분자 사이즈가 작은 N2가, 좁은 트렌치 내에의 성막에 대해서는 더 유효하다.
(b) 스텝 1, 3에서, HCDS 가스의 공급과 NH3 가스의 공급을 비동시에 행함으로써, 이들 가스를, 기상 반응이나 표면 반응이 적정하게 발생하는 조건 하에서, 적정하게 반응에 기여시킬 수 있다. 결과로서, 웨이퍼(200) 상에 형성하는 막의 단차 피복성, 막 두께 제어성을 각각 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리실(201) 내에서의 과잉 기상 반응을 회피할 수 있고, 파티클의 발생을 억제하는 것도 가능하게 된다.
(c) 상술한 효과는, 제1 원소를 포함하는 원료로서 HCDS 가스 이외의 가스를 사용하는 경우나, 제2 원소를 포함하는 반응체(질화제)로서 NH3 가스 이외의 가스를 사용하는 경우에도, 마찬가지로 얻을 수 있다.
(4) 변형예
본 실시 형태에서의 성막 시퀀스는, 도 4, 도 5에 도시하는 형태에 한정되지 않고, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다.
(변형예 1 내지 8)
이하에 나타내는 성막 시퀀스(순서대로, 변형예 1 내지 8)에 의해, 웨이퍼(200) 상에 실리콘 질화막(SiN막), 실리콘 탄질화막(SiCN막), 실리콘 산탄질화막(SiOCN막), 실리콘 산질화막(SiON막), 실리콘 산탄화막(SiOC막), 실리콘 산화막(SiO막), 실리콘 붕질화막(SiBN막), 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막) 등을 형성하도록 해도 된다.
(MCS→N2 *→NH3→N2 *)×n ⇒ SiN
(TCDMDS→N2 *→NH3 *→N2 *)×n ⇒ SiCN
(TCDMDS→N2 *→NH3 *→N2 *→O2 *→N2 *)×n ⇒ SiOCN
(DCS→N2 *→NH3 *→N2 *→O2 *→N2 *)×n ⇒ SiON
(HCDS→N2 *→TEA→N2 *→O2 *→N2 *)×n ⇒ SiOC
(BTBAS→N2 *→O2 *→N2 *)×n ⇒ SiO
(DCS→N2 *→BCl3→N2 *→NH3)×n ⇒ SiBN
(TCDMDS→N2 *→BCl3→N2 *→NH3)×n ⇒ SiBCN
이들 변형예는, 제1 원소(주 원소)가 Si를 포함하고, 제2 원소가 N, C, O, 또는 B를 포함하는 예이다. 이들 변형예에 의해서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
<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 형태의 스텝 1, 3에서는, 원료, 반응체(질화제)를 이 순서대로 공급하는 사이클을 소정 횟수 행하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않고, 원료, 반응체의 공급 순서는 역이어도 된다. 즉, 반응체를 공급한 후, 원료를 공급하도록 해도 된다. 공급 순서를 바꿈으로써, 형성되는 박막의 막질이나 조성비를 변화시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 변형예 3 내지 5, 7, 8과 같이 복수종의 반응체를 사용하는 경우, 이들 반응체의 공급 순서는 임의로 변경하는 것이 가능하다. 반응체의 공급 순서를 바꿈으로써, 형성되는 막의 막질이나 조성비를 변화시키는 것이 가능하게 된다.
도 4에 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.
상술한 성막 시퀀스는, Si 외에, 붕소(B)나 게르마늄(Ge) 등의 반금속 원소를 주 원소로서 포함하는 막을 형성하는 경우나, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 이트륨(Y), 란탄(La), 스트론튬(Sr), 알루미늄(Al) 등의 금속 원소를 주 원소로서 포함하는 막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용 가능하다.
이들 각종 박막의 형성에 사용되는 레시피는, 기판 처리의 내용에 따라, 각각 개별로 준비하는(복수 준비하는) 것이 바람직하다. 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 박막을 범용적이면서 또한 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 조작 부담을 저감할 수 있어, 조작 미스를 회피하면서, 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 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 낱장식의 기판 처리 장치를 사용해서 박막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 핫월형의 처리 로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 박막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 콜드월형의 처리 로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 박막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다.
예를 들어, 도 9의 (a)에 나타내는 처리 로(302)를 구비한 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 본 발명은 적합하게 적용할 수 있다. 처리 로(302)는, 처리실(301)을 형성하는 처리 용기(303)와, 처리실(301) 내에 가스를 샤워 형상으로 공급하는 가스 공급부로서의 샤워 헤드(303s)와, 1매 또는 수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 지지하는 지지대(317)와, 지지대(317)를 하방으로부터 지지하는 회전축(355)과, 지지대(317)에 설치된 히터(307)를 구비하고 있다. 샤워 헤드(303s)의 인렛에는, 가스 공급 포트(332a, 332b)가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332a)에는, 상술한 실시 형태의 원료 공급계와 마찬가지의 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332b)에는, 반응체를 플라즈마 여기시켜서 공급하는 여기부로서의 리모트 플라즈마 유닛(339b)과, 상술한 실시 형태의 반응체 공급계와 마찬가지의 공급계가 접속되어 있다. 샤워 헤드(303s)의 아울렛에는, 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 9의 (b)에 나타내는 처리 로(402)를 구비한 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 본 발명은 적합하게 적용할 수 있다. 처리 로(402)는, 처리실(401)을 형성하는 처리 용기(403)와, 1매 또는 수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 지지하는 지지대(417)와, 지지대(417)를 하방으로부터 지지하는 회전축(455)과, 처리 용기(403) 내의 웨이퍼(200)를 향해서 광 조사를 행하는 램프 히터(407)와, 램프 히터(407)의 광을 투과시키는 석영창(403w)을 구비하고 있다. 처리 용기(403)에는, 가스 공급 포트(432a, 432b)가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432a)에는, 상술한 실시 형태의 원료 공급계와 마찬가지의 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432b)에는, 리모트 플라즈마 유닛(339b)과, 상술한 실시 형태의 반응체 공급계와 마찬가지의 공급계가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(432a, 432b)는, 처리실(401) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 단부의 측방에 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.
이들 기판 처리 장치를 사용하는 경우에도, 상술한 실시 형태나 변형예와 마찬가지의 시퀀스, 처리 조건에서 성막을 행할 수 있고, 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, 실시예에 대해서 설명한다.
도 5 및 이하에 나타내는 비교예 (1), 비교예 (2) 및 실시예의 시퀀스에 의해, 샘플로서 SiN막을 형성하였다. 각 샘플을 형성할 때의 처리 조건은, 상술한 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건이며, 각 샘플에 걸쳐 공통의 조건이 되도록 설정하였다.
(HCDS→N2→NH3 *→N2)×n ⇒ SiN … 비교예 (1)
(HCDS→H2 *→NH3 *→H2 *)×n ⇒ SiN … 비교예 (2)
(HCDS→N2 *→NH3 *→N2 *)×n ⇒ SiN … 실시예
그리고, 각 샘플의 H 농도, Cl 농도, 및, 웨트 에칭 레이트(이하, WER이라고도 함)를 측정하였다. WER은, 1％의 농도가 되도록 희석한 HF 수용액(DHF)을 사용하여, 각 샘플(SiN막)을 웨트 에칭함으로써 측정하였다.
도 6, 도 7, 도 8에, 각 샘플의 H 농도, Cl 농도, 및, WER의 측정 결과를 각각 나타낸다. 도 6, 도 7, 도 8의 각각의 횡축은, 모두 비교예 (1), 비교예 (2) 및 실시예를 나타내고 있다. 도 6, 도 7, 도 8의 각각의 종축은, 각각 H 농도(atoms/cm3), Cl 농도(atoms/cm3), WER(Å/min)을 나타내고 있다.
도 6으로부터, 실시예의 샘플 H 농도는, 비교예 (1), 비교예 (2)의 샘플의 H 농도보다도 낮은 것을 알 수 있다. 이것은, H가 막 내에서 안정화되기 전에, N2 * 등에 의한 처리를 행함으로써, H를 막 내로부터 효율적이면서 또한 효과적으로 탈리시키고 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 비교예 (2)와 실시예는, 모두 HCDS 가스 공급 후 및 NH3 가스 공급 후에 플라즈마 여기 가스(H2 *, N2 *)를 흘리고 있다. 그러나, 비교예 (2)의 샘플의 H 농도가, 실시예의 샘플 H 농도보다도 더 높게 되어 있다. 이것은, H2 * 등에 의한 처리를 행하면, H2 *의 H가 막 내에 도입되기 때문이라고 생각된다.
도 7로부터, 실시예의 샘플 Cl 농도는, 비교예 (1)의 샘플의 Cl 농도보다도 낮고, 비교예 (2)의 샘플의 Cl 농도와 동등한 것을 알 수 있다. 이것은, N2 * 등에 의한 처리 및 H2 * 등에 의한 처리 모두, Cl이 막 내에서 안정화되기 전에, Cl을 막 내로부터 탈리시키고 있는 것을 나타내고 있다. 막 내의 Cl 농도 저감 효과에 대해서는, N2 * 등에 의한 처리와 H2 * 등에 의한 처리는, 차이가 없는 것을 알 수 있다.
도 8로부터, 실시예의 샘플 WER은, 비교예 (1), 비교예 (2)의 샘플의 WER보다도 낮은 것을 알 수 있다. 이것은, 실시예의 샘플 H 농도가, 비교예 (1), 비교예 (2)의 샘플의 H 농도보다도 낮은 것이 원인이라고 생각된다. 즉, 실시예의 샘플의 웨트 에칭 내성은, 비교예 (1), 비교예 (2)의 샘플의 웨트 에칭 내성보다도 높은 것을 알 수 있다. 이러한 점에서, N2 * 등에 의한 처리를 적정한 타이밍에서 행함으로써, 웨트 에칭 내성을 비약적으로 향상시키는 것이 가능하게 됨을 알 수 있다.
121 : 컨트롤러(제어부) 200 : 웨이퍼(기판)
201 : 처리실 202 : 처리 로
203 : 반응관 207 : 히터
231 : 배기관 232a 내지 232d : 가스 공급관

Claims (15)

  1. (a) 기판에 대하여 제1 원소를 포함하는 원료를 공급하는 공정과,
    (b) 상기 (a) 후에, 상기 기판에 대하여 플라즈마 여기시킨 질소 가스를 공급하는 공정과,
    (c) 상기 (b) 후에, 상기 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 반응체를 공급하는 공정과,
    (d) 상기 (c) 후에, 상기 기판에 대하여 플라즈마 여기시킨 질소 가스를 공급하는 공정,
    을 비동시에 행하는 사이클을 미리 정해진 횟수 행함으로써 상기 기판 상에 막을 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 (a)와 상기 (b)와의 사이, 및, 상기 (c)와 상기 (d)와의 사이에, 상기 기판이 존재하는 공간의 가스 퍼지 및 가스 비공급 상태에서의 진공화를 비실시로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a)에서는, 상기 제1 원소를 포함하는 제1층을 형성하고,
    상기 (b)에서는, 적어도 상기 제1층의 일부를 개질하고,
    상기 (c)에서는, 상기 개질된 제1층을 더 개질하여, 상기 제1 원소 및 상기 제2 원소를 포함하는 제2층을 형성하고,
    상기 (d)에서는, 상기 제2층의 적어도 일부를 개질하고,
    상기 (b)를, 상기 제1층에 포함되는 수소가 안정화되기 전에 개시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (c)를, 상기 개질된 제1층에 포함되는 수소가 안정화되기 전에 개시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 (d)를, 상기 제2층에 포함되는 수소가 안정화되기 전에 개시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 종료 직후에 상기 (b)를 개시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 종료 직후에 상기 (c)를 개시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 종료 직후에 상기 (d)를 개시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 종료 직후에 다음 사이클에 있어서의 상기 (a)를 개시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (c)에서는, 플라즈마 여기시킨 상기 반응체를 공급하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 원료 및 상기 반응체 중 적어도 어느 하나는 수소를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 원료가 수소를 포함하고 있고, 상기 반응체가 수소 비함유인, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 원료가 수소 비함유이며, 상기 반응체가 수소를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 원료 및 상기 반응체 각각이 수소를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 기판을 수용하는 처리실과,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 제1 원소를 포함하는 원료를 공급하는 원료 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 반응체를 공급하는 반응체 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 질소 가스를 공급하는 질소 가스 공급계와,
    가스를 플라즈마 여기시키는 플라즈마 여기부와,
    상기 처리실 내를 배기하는 배기계와,
    상기 처리실 내에서, (a) 기판에 대하여 상기 원료를 공급하는 처리와, (b) 상기 (a) 후에, 상기 기판에 대하여 플라즈마 여기시킨 질소 가스를 공급하는 처리와, (c) 상기 (b) 후에, 상기 기판에 대하여 상기 반응체를 공급하는 처리와, (d) 상기 (c) 후에, 상기 기판에 대하여 플라즈마 여기시킨 질소 가스를 공급하는 처리를 비동시에 행하는 사이클을 미리 정해진 횟수 행함으로써 상기 기판 상에 막을 형성하는 처리를 행하게 하고, 상기 (a)와 상기 (b)와의 사이, 및, 상기 (c)와 상기 (d)와의 사이에, 상기 기판이 존재하는 공간의 가스 퍼지 및 가스 비공급 상태에서의 진공화를 비실시로 하도록, 상기 원료 공급계, 상기 반응체 공급계, 상기 질소 가스 공급계, 상기 플라즈마 여기부 및 상기 배기계를 제어하도록 구성되는 제어부,
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  15. 기판 처리 장치의 처리실 내에서,
    (a) 기판에 대하여 제1 원소를 포함하는 원료를 공급하는 단계와,
    (b) 상기 (a) 후에, 상기 기판에 대하여 플라즈마 여기시킨 질소 가스를 공급하는 단계와,
    (c) 상기 (b) 후에, 상기 기판에 대하여 제2 원소를 포함하는 반응체를 공급하는 단계와,
    (d) 상기 (c) 후에, 상기 기판에 대하여 플라즈마 여기시킨 질소 가스를 공급하는 단계,
    를 비동시에 행하는 사이클을 미리 정해진 횟수 행함으로써 상기 기판 상에 막을 형성하는 단계를 포함하는 처리를 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키고,
    상기 (a)와 상기 (b)와의 사이, 및, 상기 (c)와 상기 (d)와의 사이에, 상기 기판이 존재하는 공간의 가스 퍼지 및 가스 비공급 상태에서의 진공화를 비실시로 하는, 기록 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램.
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