KR20220110072A - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents

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

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KR20220110072A
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요시토모 하시모토
도모키 후지
히로키 야마시타
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

본 발명은, 기판의 표면에 마련된 오목부 내에, 고품질의 막을 높은 성막 레이트로 형성하는 것이 가능한 기술을 제공한다. (a) 표면에 오목부가 마련된 기판에 대하여 원료를 공급하는 공정과, (b) 상기 기판에 대하여 질소 함유 반응체를 공급하는 공정과, (c) 상기 기판에 대하여 산소 함유 반응체를 공급하는 공정을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 오목부 내에 막을 형성하는 공정을 갖고, (c)에서는, (c)를 행하기 전까지 상기 오목부 내에 형성된 층을 산화시켜서 산화층을 형성하고, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 상기 산화층의 산화량을, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 상기 산화층의 산화량보다도 많게 한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING METHOD, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND PROGRAM}
본 개시는, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 반응 저해 가스를 사용하여, 기판의 표면에 마련된 트렌치 등의 오목부 내에 막을 형성하는 공정이 행하여지는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2017-69407호 공보
그러나, 반응 저해 가스를 사용하는 경우, 부분적으로 성막 반응이 저해되어, 결과적으로 전체적인 성막 레이트가 저하되고, 또한 반응 저해 가스에 포함되는 성분이, 형성되는 막 중에 도입되어 막질이 열화하는 경우가 있다.
본 개시의 목적은, 기판의 표면에 마련된 오목부 내에, 고품질의 막을 높은 성막 레이트로 형성하는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 개시의 일 양태에 의하면,
(a) 표면에 오목부가 마련된 기판에 대하여 원료를 공급하는 공정과,
(b) 상기 기판에 대하여 질소 함유 반응체를 공급하는 공정과,
(c) 상기 기판에 대하여 산소 함유 반응체를 공급하는 공정
을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 오목부 내에 막을 형성하는 공정을 갖고,
(c)에서는, (c)를 행하기 전까지 상기 오목부 내에 형성된 층을 산화시켜서 산화층을 형성하고, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 상기 산화층의 산화량을, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 상기 산화층의 산화량보다도 많게 하는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 기판의 표면에 마련된 오목부 내에, 고품질의 막을 높은 성막 레이트로 형성하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 종단면도로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러(121)의 개략 구성도이며, 컨트롤러(121)의 제어계를 블록도로 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 오목부(200a) 내에 원료의 공급에 의해 제1층(300)이 형성된 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 4의 (b)는 오목부(200a) 내에 형성된 제1층(300)이 질소(N) 함유 반응체에 의해 제2층(400)으로 개질된 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 4의 (c)는 오목부(200a) 내에 형성된 제2층(400)이 산소(O) 함유 반응체에 의해 제3층(500)으로 개질된 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 4의 (d)는, 도 4의 (c)의 상태로부터, 표면에 제3층(500)을 갖는 오목부(200a) 내(즉, 제3층(500)의 표면)에 원료의 공급에 의해 제1층(300)이 다시 형성된 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 4의 (e)는 표면에 제3층(500)을 갖는 오목부(200a) 내(즉, 제3층(500)의 표면)에 다시 형성된 제1층(300)이 N 함유 반응체에 의해 제2층(400)으로 개질된 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 4의 (f)는 표면에 제3층(500)을 갖는 오목부(200a) 내(즉, 제3층(500)의 표면)에 형성된 제2층(400)이 O 함유 반응체에 의해 제3층(500)으로 개질된 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 4의 (g)는, 도 4의 (f)의 상태로부터, 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C를 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행하여, 오목부(200a) 내에 추가로 제3층(500)을 적층한 후이며, 오목부(200a) 내의 전체가 막(600)으로 매립된 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. 도 4의 (h)는, 도 4의 (g)의 상태로부터, 스텝 D를 행하여, 오목부(200a) 내의 전체에 매립된 막(600)을 균질화해서 막(700)이 형성된 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다.
근년, 반도체 장치(디바이스)의 구조의 삼차원화나 패턴 미세화 등에 의해, 기판 상에 막을 형성하는 공정에 있어서, 막의 형상의 제어가 곤란해지고 있다.
성막 방법으로서 일반적으로 알려져 있는 CVD(Chemical Vapor Deposition)법은, 삼차원적인 기판면에 대하여 성막 속도가 등방적이 아니다. 삼차원적인 기판면, 즉, 평면이 아닌 기판면, 예를 들어 트렌치 형상의 패턴, 홀 형상의 패턴, 혹은 그들 양자가 형성된 기판면에 성막을 행하는 경우, 기존의 CVD법에서는 트렌치나 홀 등의 오목부 내부의 막 두께 제어가 곤란해지는 경우가 있다. 특히 오목부 내에서, 저부의 막 두께가 상부의 막 두께에 비해서 얇아져버려 막 두께 차가 생겨버리는(단차 피복성(스텝 커버리지)이 저하되어버리는) 경우가 있다. 이것은 CVD법에서는 기상 반응한 분자를 오목부 내의 각처에 균일하게 공급하는 것이 곤란하기 때문이다. 또한, 오목부 내의 저부와 상부의 막 두께 차는, 오목부에서의 애스펙트비가 큰 패턴일수록 커지는(단차 피복성이 악화되는) 것으로 알려져 있다. 또한, 오목부 내에서, 상부의 막 형성이 저부보다도 빠른 속도로 진행되어, 오목부의 개구부가 폐색되어버렸을 경우, 폐색된 이후는 오목부 내부에의 기상 반응한 분자 혹은 원료 가스의 공급이 방해를 받아 심이나 보이드가 발생하기도 한다.
이러한 과제를 갖는 CVD법과는 별도로, 삼차원적인 기판면에 대하여 등방적인 성막 속도가 얻어지는 ALD(Atomic Layer Deposition)법도 있지만, 깊은 홈화나 고애스펙트화가 진행되는 트렌치나 홀 등의 오목부를 포함하는 기판면에 대한 성막이나, 역테이퍼 형상의 트렌치나 홀 등의 오목부를 포함하는 기판면에 대한 성막에 대해서는, 여전히, 상술한 오목부의 개구부가 폐색된다는 과제가 생기는 경우가 있다. 결과적으로, ALD법을 사용해서 성막을 행하는 경우에도, 오목부 내에 형성된 막의 중앙부에, 오목부의 깊이 방향(예를 들어 수직 방향)으로 연장되는 심이나 보이드가 발생하는 경우가 있다.
오목부 내에 형성된 막에 심이나 보이드가 발생한 경우, 성막 후의 습식 에칭 공정 등에 있어서, 약액이, 막에 발생한 심이나 보이드를 통과해서 오목부의 내부로 침투해버려, 하지에 악영향을 주어버리는 경우가 있다.
상술한 과제에 대하여, 트렌치 상부에 반응 저해 가스를 공급하여, 트렌치 상부만 성막 레이트를 저하시키면서 성막하는 방법이 있다. 그러나, 반응 저해 가스를 사용하는 경우, 부분적으로 성막 반응이 저해되어, 결과적으로 전체적인 성막 레이트가 저하되고, 또한 반응 저해 가스에 포함되는 성분이, 형성되는 막 중에 도입되어 막질이 열화하는 경우가 있다.
이에 반해, (a) 표면에 오목부가 마련된 기판에 대하여 원료를 공급하는 공정과, (b) 기판에 대하여 질소 함유 반응체를 공급하는 공정과, (c) 기판에 대하여 산소 함유 반응체를 공급하는 공정을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 오목부 내에 막을 형성하는 경우에, (c)에서, (c)를 행하기 전까지 오목부 내에 형성된 층을 산화시켜서 산화층을 형성하고, 오목부 내의 상부에 형성되는 산화층의 산화량을, 오목부 내의 하부에 형성되는 산화층의 산화량보다도 많게 함으로써, 오목부 내에, 심리스이면서 또한 보이드 프리인 고품질의 막을, 높은 스텝 커버리지 및 높은 성막 레이트로 형성하는 것이 가능하게 되는 것을 본건 개시자 등은 알아내었다. 본 개시는, 본건 개시자 등이 알아낸 상기 지견에 기초하는 것이다.
<본 개시의 일 양태>
이하, 본 개시의 일 양태에 대해서, 주로 도 1 내지 도 3, 도 4의 (a) 내지 도 4의 (g)를 참조하면서 설명한다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 도면은 모두 모식적인 것이며, 도면에 도시되는, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실의 것과 반드시 일치하는 것은 아니다. 또한, 복수의 도면의 상호간에 있어서도, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은 반드시 일치하는 것은 아니다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시하는 바와 같이, 처리로(202)는, 온도 조정기(가열부)로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는, 원통 형상이며, 보유 지지판에 지지됨으로써 수직으로 거치되어 있다. 히터(207)는, 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원상으로 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료에 의해 구성되고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)과 동심원상으로 매니폴드(209)가 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스강(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)의 상단부는, 반응관(203)의 하단부에 걸림 결합하고 있어, 반응관(203)을 지지하도록 구성되어 있다. 매니폴드(209)와 반응관(203)의 사이에는, 시일 부재로서의 O링(220a)이 마련되어 있다. 반응관(203)은, 히터(207)와 마찬가지로 수직으로 거치되어 있다. 주로, 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성된다. 처리실(201)은, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 수용 가능하게 구성되어 있다. 이 처리실(201) 내에서 웨이퍼(200)에 대한 처리가 행하여진다.
처리실(201) 내에는, 제1 내지 제3 공급부로서의 노즐(249a 내지 249c)이, 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 각각 마련되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)을 각각 제1 내지 제3 노즐이라고도 칭한다. 노즐(249a 내지 249c)은, 예를 들어 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)에는 가스 공급관(232a 내지 232c)이 각각 접속되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)은 각각 다른 노즐이며, 노즐(249a, 249c) 각각은, 노즐(249b)에 인접해서 마련되어 있다.
가스 공급관(232a 내지 232c)에는, 가스류의 상류측부터 차례로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241a 내지 241c) 및 개폐 밸브인 밸브(243a 내지 243c)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)보다도 하류측에는, 가스 공급관(232d, 232e, 232h)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232b, 232c)의 밸브(243b, 243c)보다도 하류측에는, 가스 공급관(232f, 232g)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232d 내지 232h)에는, 가스류의 상류측부터 차례로 MFC(241d 내지 241h) 및 밸브(243d 내지 243h)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232h)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 노즐(249a 내지 249c)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)의 사이에서의 평면으로 보아 원환상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 직립되도록 각각 마련되어 있다. 즉, 노즐(249a 내지 249c)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 마련되어 있다. 평면으로 보아, 노즐(249b)은, 처리실(201) 내에 반입되는 웨이퍼(200)의 중심을 사이에 두고 후술하는 배기구(231a)와 일직선 상으로 대향하도록 배치되어 있다. 노즐(249a, 249c)은, 노즐(249b)과 배기구(231a)의 중심을 통과하는 직선 L을, 반응관(203)의 내벽(웨이퍼(200)의 외주부)을 따라 양측으로부터 집도록 배치되어 있다. 직선 L은, 노즐(249b)과 웨이퍼(200)의 중심을 통과하는 직선이기도 하다. 즉, 노즐(249c)은, 직선 L을 사이에 두고 노즐(249a)과 반대측에 마련되어 있다고 할 수도 있다. 노즐(249a, 249c)은, 직선 L을 대칭 축으로 해서 선 대칭으로 배치되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)이 각각 마련되어 있다. 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)은, 각각이 평면으로 보아 배기구(231a)와 대향(대면)하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 마련되어 있다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 원료가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 질소(N) 함유 반응체가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(232c)으로부터는, 산소(O) 함유 반응체가, MFC(241c), 밸브(243c), 노즐(249c)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(232d)으로부터는, 흡착 억제제가, MFC(241d), 밸브(243d), 가스 공급관(232a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(232e 내지 232g)으로부터는, 불활성 가스가, 각각 MFC(241e 내지 241g), 밸브(243e 내지 243g), 가스 공급관(232a 내지 232c), 노즐(249a 내지 249c)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 불활성 가스는, 퍼지 가스, 캐리어 가스, 희석 가스 등으로서 작용한다.
가스 공급관(232h)으로부터는, 산소(O) 함유 가스가, MFC(241h), 밸브(243h), 가스 공급관(232a), 노즐(249a)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 N 함유 반응체 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232c), MFC(241c), 밸브(243c)에 의해 O 함유 반응체 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232d), MFC(241d), 밸브(243d)에 의해 흡착 억제제 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232e 내지 232g), MFC(241e 내지 241g), 밸브(243e 내지 243g)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232h), MFC(241h), 밸브(243h)에 의해 O 함유 가스 공급계가 구성된다.
N 함유 반응체는, 질화제(질화 가스)로서 작용하는 경우가 있으므로, N 함유 반응체 공급계를 질화제(질화 가스) 공급계라고 칭할 수도 있다. O 함유 반응체는, 산화제(산화 가스)로서 작용하는 경우가 있으므로, O유 반응체 공급계를 산화제(산화 가스) 공급계라고 칭할 수도 있다. N 함유 반응체 및 O 함유 반응체는, 개질제로서도 기능하므로, N 함유 반응체 공급계 및 O 함유 반응체 공급계를, 각각 개질제 공급계(N 함유 개질제 공급계, O 함유 개질제 공급계)라고 칭할 수도 있다.
상술한 각종 공급계 중, 어느 것, 혹은 모든 공급계는, 밸브(243a 내지 243h)나 MFC(241a 내지 241h) 등이 집적되어 이루어지는 집적형 공급 시스템(248)으로서 구성되어 있어도 된다. 집적형 공급 시스템(248)은, 가스 공급관(232a 내지 232h) 각각에 대하여 접속되어, 가스 공급관(232a 내지 232h) 내에의 각종 가스의 공급 동작, 즉, 밸브(243a 내지 243h)의 개폐 동작이나 MFC(241a 내지 241h)에 의한 유량 조정 동작 등이, 후술하는 컨트롤러(121)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 집적형 공급 시스템(248)은, 일체형, 혹은 분할형의 집적 유닛으로서 구성되어 있고, 가스 공급관(232a 내지 232h) 등에 대하여 집적 유닛 단위로 착탈을 행할 수 있어, 집적형 공급 시스템(248)의 메인터넌스, 교환, 증설 등을 집적 유닛 단위로 행하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
반응관(203)의 측벽 하방에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기구(231a)가 마련되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 배기구(231a)는, 평면으로 보아 웨이퍼(200)를 사이에 두고 노즐(249a 내지 249c)(가스 공급 구멍(250a 내지 250c))과 대향(대면)하는 위치에 마련되어 있다. 배기구(231a)는, 반응관(203)의 측벽 하부로부터 상부를 따라, 즉, 웨이퍼 배열 영역을 따라 마련되어 있어도 된다. 배기구(231a)에는 배기관(231)이 접속되어 있다. 배기관(231)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다. 배기관(231)에는, 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 통해서, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있다. APC 밸브(244)는, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있고, 또한 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함해서 생각해도 된다.
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 원반상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220b)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)의 하방에는, 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 시일 캡(219)을 관통해서 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출(반송)하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성되어 있다.
매니폴드(209)의 하방에는, 시일 캡(219)을 강하시켜 보트(217)를 처리실(201) 내로부터 반출한 상태에서, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 셔터(219s)가 마련되어 있다. 셔터(219s)는, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 원반상으로 형성되어 있다. 셔터(219s)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220c)이 마련되어 있다. 셔터(219s)의 개폐 동작(승강 동작이나 회동 동작 등)은, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 제어된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 복수매, 예를 들어 25 내지 200매의 웨이퍼(200)를 수평 자세이면서 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두고 배열시키도록 구성되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성된다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되는 단열판(218)이 다단으로 지지되어 있다.
반응관(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 정도를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 된다. 온도 센서(263)는, 반응관(203)의 내벽을 따라 마련되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통해서 CPU(121a)와 데이터 교환 가능하게 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 의해 기판 처리 장치에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 단순히 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피를, 단순히 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(241a 내지 241h), 밸브(243a 내지 243h), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 히터(207), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 셔터 개폐 기구(115s) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하는 것이 가능하게 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 레시피의 내용을 따르도록, MFC(241a 내지 241h)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243h)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작, 셔터 개폐 기구(115s)에 의한 셔터(219s)의 개폐 동작 등을 제어하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는, 외부 기억 장치(123)에 저장된 상술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 외부 기억 장치(123)는, 예를 들어 HDD 등의 자기 디스크, CD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리, SSD 등의 반도체 메모리 등을 포함한다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 단순히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
(2) 기판 처리 공정
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 웨이퍼(200)의 표면에 마련된 오목부(200a) 내에 막을 형성하기 위한 처리 시퀀스의 예에 대해서, 주로 도 4의 (a) 내지 도 4의 (g)를 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 4의 (a) 내지 도 4의 (g)에 도시하는 바와 같이, 본 양태에서의 처리 시퀀스에서는,
(a) 표면에 오목부(200a)가 마련된 웨이퍼(200)에 대하여 원료를 공급하는 스텝 A와,
(b) 웨이퍼(200)에 대하여 N 함유 반응체를 공급하는 스텝 B와,
(c) 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 반응체를 공급하는 스텝 C
를 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에 막(600)을 형성한다. 그리고, 스텝 C에서는, 스텝 C를 행하기 전까지 오목부(200a) 내에 형성된 층을 산화시켜서 산화층을 형성하고, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 산화층의 산화량을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 산화층의 산화량보다도 많게 한다. 또한, 도 4의 (a) 내지 도 4의 (g)에서는, 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C를, 이 순으로 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 오목부(200a) 내를 매립하도록 막(600)을 형성하는 예를 도시하고 있다.
본 명세서에서는, 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C를, 이 순으로 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행하는 처리 시퀀스를, 편의상 이하와 같이 나타낼 수도 있다. 이하의 다른 양태나 변형예 등의 설명에서도 마찬가지의 표기를 사용한다.
(원료→N 함유 반응체→O 함유 반응체)×n
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면 상에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되어 있는 층 등의 위에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이나 기판의 일부인 「오목부」라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 동의이다.
본 명세서에서 「오목부 내의 상부」란, 오목부의 테두리를 포함하고, 오목부의 깊이에 대하여 상반분을 의미한다. 한편, 「오목부 내의 하부」란, 「오목부 내의 상부」보다도 아래 부분을 의미하며, 오목부의 저면을 포함한다. 즉, 「오목부 내의 상부」란, 오목부의 테두리부로부터 오목부의 깊이의 1/2까지의 부분을 의미하고, 「오목부 내의 하부」란, 오목부의 저면 또는 오목부의 저면으로부터 오목부의 깊이의 1/2까지의 부분을 의미한다. 또한, 「오목부 내의 상부」는, 오목부의 테두리부로부터 오목부의 깊이의 1/3까지의 부분일 경우도 있고, 「오목부 내의 하부」는, 오목부의 저면 또는 오목부의 저면으로부터 오목부의 깊이의 1/3까지의 부분일 경우도 있다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되어서, 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 그 후, 도 1에 도시하는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220b)을 개재해서 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다.
또한, 보트(217)에 충전되는 웨이퍼(200)의 표면에는, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이 오목부(200a)가 마련되어 있다. 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내의 표면(오목부(200a)의 내벽의 표면) 및 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 이외의 부분인 상면(200b)은, 전역(전체면)에 걸쳐 흡착 사이트인 NH기를 갖고 있다. 즉, 웨이퍼(200)에서의 오목부(200a) 내의 표면 및 웨이퍼(200)의 상면(200b)은, 전역(전체면)에 걸쳐 NH기로 종단(終端)된 표면을 갖고 있다. 또한, 흡착 사이트로서의 NH기를, NH 종단이라고도 한다.
(압력 조정 및 온도 조정)
그 후, 처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)으로 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되어, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다. 또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 처리 온도로 되도록, 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 정도가 피드백 제어된다. 또한, 회전 기구(267)에 의한 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 처리실(201) 내의 배기, 웨이퍼(200)의 가열 및 회전은, 모두 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
(스텝 A)
그 후, 스텝 A를 행한다. 스텝 A에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 표면에 오목부(200a)가 마련된 웨이퍼(200)에 대하여 원료를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243a)를 개방하여, 가스 공급관(232a) 내에 원료를 흘린다. 원료는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 원료가 공급된다. 이때, 밸브(243e 내지 243g)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다.
스텝 A에서 원료를 공급할 때의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 500 내지 800℃, 바람직하게는 550 내지 750℃
처리 압력: 1 내지 1200Pa, 바람직하게는 20 내지 200Pa
원료 공급 유량: 0.1 내지 1.5slm, 바람직하게는 0.1 내지 0.5slm
원료 공급 시간: 10 내지 60초, 바람직하게는 20 내지 40초
불활성 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0 내지 10slm, 바람직하게는 3 내지 7slm
이 예시된다.
또한, 본 명세서에서의 「1 내지 1200Pa」과 같은 수치 범위의 표기는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어 「1 내지 1200Pa」이란, 「1Pa 이상 1200Pa 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 처리 온도란 웨이퍼(200)의 온도를 의미하고, 처리 압력이란 처리실(201) 내의 압력을 의미한다. 또한, 공급 유량으로서 0slm이라는 기재가 있을 경우에는, 그 물질을 공급하지 않는 케이스를 의미한다. 이들은, 이하의 설명에서도 마찬가지이다.
상술한 처리 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 원료를 공급함으로써, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내의 표면 및 상면(200b)의 표면에 제1층(300)이 형성된다. 도 4의 (a)에서는, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내 및 상면(200b)의 전체면에 제1층(300)이 형성되는 예를 도시하고 있다. 제1층(300)은, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내의 표면(구체적으로는, 오목부(200a) 내의 표면에서의 흡착 사이트) 및 상면(200b)(구체적으로는, 상면(200b)의 표면에서의 흡착 사이트)에의, 원료 분자의 물리 흡착이나 화학 흡착, 원료 분자의 일부가 해리한 물질의 화학 흡착, 원료의 열분해물의 퇴적 등에 의해 형성된다. 즉, 제1층(300)으로서는, 적어도 원료에 포함되는, 막을 구성하는 주 원소(예를 들어, 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 티타늄(Ti) 등)를 포함하는 층이 형성된다. 또한, 원료가, 주 원소 이외의 원소(예를 들어, 할로겐 원소)를 포함하는 경우에는, 이 주 원소 이외의 원소도 제1층(300)에 포함되어도 된다.
웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에 제1층(300)이 형성된 후, 밸브(243a)를 닫아, 처리실(201) 내에의 원료의 공급을 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 원료나 제1층(300)이 형성될 때 발생한 가스 상태 물질 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 밸브(243e 내지 243g)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c)을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다. 노즐(249a 내지 249c)로부터 공급되는 불활성 가스는, 퍼지 가스로서 작용하여, 이에 의해 처리실(201) 내가 퍼지된다(퍼지).
스텝 A에서 퍼지를 행할 때의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 500 내지 800℃, 바람직하게는 550 내지 750℃
처리 압력: 1 내지 500Pa, 바람직하게는 20 내지 100Pa
불활성 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0 내지 10slm, 바람직하게는 1 내지 5slm
불활성 가스 공급 시간: 5 내지 60초, 바람직하게는 20 내지 40초
가 예시된다.
-원료-
원료로서는, 오목부(200a) 내에 형성하는 막(600)을 구성하는 주 원소(예를 들어, Si, Ge, Ti 등)를 포함하는 화합물을 사용할 수 있다. 원료는, 오목부(200a) 내의 표면에서의 흡착 사이트(예를 들어, NH 종단)에의 흡착성의 관점에서, 예를 들어 할로겐을 포함하는 것이 바람직하다. 원료는, 할로겐으로서, 예를 들어 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br) 및, 요오드(I) 중 적어도 어느 것을 포함하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 Cl을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
원료로서는, 예를 들어 할로실란계 가스를 사용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 클로로실란계 가스를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 여기서, 할로실란이란, 할로겐 원소를 치환기로서 갖는 실란을 의미하고, 클로로실란이란, 염소(Cl)를 치환기로서 갖는 실란을 의미한다. 할로실란에 포함되는 할로겐 원소로서는, 예를 들어 상술한 할로겐 원소, 구체적으로는, Cl, F, Br, I 등을 들 수 있다. 원료로서는, 특히 1분자 중에 포함되는 Si의 수가 2개 이상(바람직하게는 2개)인 할로실란을 사용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도, 1분자 중에 포함되는 Si의 수가 2개 이상(바람직하게는 2개)인 클로로실란을 사용하는 것이 바람직하다. 나아가, 원료로서는, 분자 내에 Si-Si 결합을 갖는 할로실란을 사용하는 것이 보다 바람직하고, 그 중에서도 분자 내에 Si-Si 결합을 갖는 클로로실란을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
원료로서는, 예를 들어 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 테트라클로로실란(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스, 옥타클로로트리실란(Si3Cl8, 약칭: OCTS) 가스 등의 클로로실란계 가스를 사용할 수 있다. 또한, 원료로서는, 예를 들어 테트라플루오로실란(SiF4) 가스, 디플루오로실란(SiH2F2) 가스 등의 플루오로실란계 가스나, 테트라브로모실란(SiBr4) 가스, 디브로모실란(SiH2Br2) 가스 등의 브로모실란계 가스나, 테트라요오도실란(SiI4) 가스, 디요오도실란(SiH2I2) 가스 등의 요오도실란계 가스를 사용할 수 있다.
또한, 원료로서는, 예를 들어 디메틸디클로로실란((CH3)2SiCl2) 가스, 트리메틸클로로실란((CH3)3SiCl) 가스, 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 등의 알킬클로로실란계 가스나, 디메틸디플루오로실란((CH3)2SiF2) 가스, 트리메틸플루오로실란((CH3)3SiF) 가스 등의 알킬플루오로실란계 가스나, 디메틸디브로모실란((CH3)2SiBr2) 가스, 트리메틸브로모실란((CH3)3SiBr) 가스 등의 알킬브로모실란계 가스나, 디메틸디요오도실란((CH3)2SiI2) 가스, 트리메틸요오도실란((CH3)3SiI) 가스 등의 알킬요오도실란계 가스를 사용할 수 있다.
또한, 원료로서는, 예를 들어 비스(트리클로로실릴)메탄((SiCl3)2CH2, 약칭: BTCSM) 가스, 1,2-비스(트리클로로실릴)에탄((SiCl3)2C2H4, 약칭: BTCSE) 가스 등의 알킬렌클로로실란계 가스나, 1,1,3,3-테트라클로로-1,3-디실라시클로부탄(C2H4Cl4Si2, 약칭: TCDSCB) 가스 등의 Si와 C로 구성되는 환상 구조 및 할로겐 원소를 포함하는 화합물의 가스를 사용할 수 있다.
또한, 원료로서는, 예를 들어 모노클로로게르만(GeH3Cl) 가스, 디클로로게르만(GeH2Cl2) 가스, 트리클로로게르만(GeHCl3) 가스, 테트라클로로게르만(GeCl4) 가스 등의 클로로게르만계 가스나, 테트라플루오로게르만(GeF4) 가스 등의 플루오로게르만계 가스나, 테트라브로모게르만(GeBr4) 가스 등의 브로모게르만계 가스나, 테트라요오도게르만(GeI4) 가스 등의 요오도게르만계 가스를 사용할 수 있다.
또한, 원료로서는, 예를 들어 테트라클로로티타늄(TiCl4) 가스, 테트라플루오로티타늄(TiF4) 가스, 테트라브로모티타늄(TiBr4) 가스, 테트라요오도티타늄(TiI4) 가스 등의 할로겐화 금속 화합물의 가스를 사용할 수 있다.
원료로서는, 상술한 것 중 1개 이상을 사용할 수 있다. 원료가 Si를 포함하는 경우, 원료는 Si 소스로서 작용하고, 원료가 Ge를 포함하는 경우, 원료는 Ge 소스로서 작용하고, 원료가 Ti를 포함하는 경우, 원료는 Ti 소스로서 작용한다. 원료로서는, 상술한 것 중에서도, 할로실란 및 할로겐화 금속 중 적어도 어느 것인 것이 바람직하다.
-불활성 가스-
불활성 가스로서는, 예를 들어 질소(N2) 가스나, 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 크세논(Xe) 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다. 불활성 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다. 이 점은, 후술하는 불활성 가스를 사용하는 각 스텝에서도 마찬가지이다. 불활성 가스는, 퍼지 가스, 캐리어 가스, 희석 가스 등으로서 작용한다.
(스텝 B)
스텝 A가 종료된 후, 스텝 B를 행한다. 스텝 B에서는, 웨이퍼(200)에 대하여 N 함유 반응체를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243b)를 개방하여, 가스 공급관(232b) 내에 N 함유 반응체를 흘린다. N 함유 반응체는, MFC(241b)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 N 함유 반응체가 공급된다. 이때, 밸브(243e 내지 243g)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다.
스텝 B에서 N 함유 반응체를 공급할 때의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 500 내지 800℃, 바람직하게는 550 내지 750℃
처리 압력: 1 내지 1200Pa, 바람직하게는 600 내지 1000Pa
N 함유 반응체 공급 유량: 0.1 내지 1.5slm, 바람직하게는 0.2 내지 0.8slm
N 함유 반응체 공급 시간: 10 내지 120초, 바람직하게는 10 내지 60초
가 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 A에서의 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
상술한 처리 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 N 함유 반응체를 공급함으로써, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내의 표면에 제2층(400)이 형성된다. 도 4의 (b)에서는, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내의 전체면에 제2층(400)이 형성되는 예를 도시하고 있다. 제2층(400)은, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에 형성된 제1층(300)과 N 함유 반응체를 반응시킴으로써 형성된다. N 함유 반응체와 제1층(300)의 반응에 의해, N 함유 반응체에 포함되는 N을 제1층(300)에 도입시킬 수 있어, 결과적으로 N을 도입한 제2층(400)이 형성된다. 즉, 스텝 B에서는, N 함유 반응체에 의한 제1층(300)의 질화나, N 함유 반응체의 제1층(300)에의 화학 흡착 등에 의해, 제1층(300)을 N을 함유하는 제2층(400)으로 개질시킬 수 있다. 그 때문에, 스텝 B를, N 함유 반응체에 의한 개질 스텝이라고 칭할 수도 있다. 또한, 제2층(400)을 N 함유층 또는 질화층(개질층)이라고 칭할 수도 있다. 또한, N 함유 반응체가, N 이외의 원소(예를 들어, 탄소(C))를 포함하는 경우에는, 이 N 이외의 원소도 도입한 제2층(400)을 형성할 수 있다. 예를 들어, N 함유 반응체가 추가로 C를 포함하는 경우에는, N뿐만 아니라 C도 도입한 제2층(400)을 형성할 수 있다. 이와 같이, 스텝 B에서는, N 함유 반응체의 작용에 의해, 제2층(400)의 조성의 조정, 미세 조정을 행할 수도 있다.
제2층(400)을 형성할 때, 제1층(300)에 포함되어 있던 불순물(예를 들어, Cl 등)은, N 함유 반응체에 의한 제1층(300)의 개질 반응의 과정에서, 제1층(300)으로부터 제거된다. 이에 의해, 제2층(400)은, 스텝 A에서 형성된 제1층(300)에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다. 또한, 제1층(300)으로부터 제거된 불순물은, 가스 상태 물질을 구성함으로써, 처리실(201) 밖으로 배제된다.
웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에 제2층(400)이 형성된 후, 밸브(243b)를 닫아, 처리실(201) 내에의 N 함유 반응체의 공급을 정지한다. 그리고, 상술한 스텝 A에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 N 함유 반응체나 제2층(400)이 형성될 때 발생한 가스 상태 물질 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
-N 함유 반응체-
N 함유 반응체로서는, 제1층(300)을 제2층(400)으로 개질시킬 수 있는 화합물을 사용할 수 있다. N 함유 반응체는, 이 개질 효과의 관점에서, 예를 들어 N 및 수소(H)를 포함하거나, 혹은 N, C 및 H를 포함하는 것이 바람직하다. 즉, N 함유 반응체로서는, 예를 들어 질화수소 등의 N 및 H 함유 가스, 혹은 아민, 유기 히드라진 등의 N, C 및 H 함유 가스를 사용할 수 있다. 또한, N 함유 반응체는, 논 플라스마의 분위기 하에서 열 여기시켜서 사용할 뿐만 아니라, 플라스마 여기시켜서 사용할 수도 있다. 즉, N 함유 반응체는, 플라스마 상태로 여기시킨 N 함유 반응체이어도 된다.
N 및 H 함유 가스로서는, 예를 들어 질화수소계 가스를 사용할 수 있다. 질화수소계 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, 디아젠(N2H2) 가스, N3H8 가스 등의 N-H 결합을 포함하는 가스를 사용할 수 있다.
N, C 및 H 함유 가스로서는, 예를 들어 아민계 가스를 사용할 수 있다. 아민계 가스로서는, 예를 들어 모노에틸아민((C2H5)NH2, 약칭: MEA) 가스, 디에틸아민((C2H5)2NH, 약칭: DEA) 가스, 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA) 가스 등의 에틸아민계 가스나, 모노메틸아민((CH3)NH2, 약칭: MMA) 가스, 디메틸아민((CH3)2NH, 약칭: DMA) 가스, 트리메틸아민((CH3)3N, 약칭: TMA) 가스 등의 메틸아민계 가스를 사용할 수 있다. 또한, 아민계 가스는, N 및 H 함유 가스이기도 하다.
N, C 및 H 함유 가스로서는, 아민계 가스 외에, 예를 들어 유기 히드라진계 가스를 사용할 수 있다. 유기 히드라진계 가스로서는, 예를 들어 모노메틸히드라진((CH3)HN2H2, 약칭: MMH) 가스, 디메틸히드라진((CH3)2N2H2, 약칭: DMH) 가스, 트리메틸히드라진((CH3)2N2(CH3)H, 약칭: TMH) 가스 등의 메틸히드라진계 가스를 사용할 수 있다. 또한, 유기 히드라진계 가스는, N 및 H 함유 가스이기도 하다.
N 함유 반응체로서는, 상술한 것 중 1개 이상을 사용할 수 있다. N 함유 반응체는, N 소스로서 작용한다. N 함유 반응체가 N 및 H를 포함하는 경우, N 함유 반응체는 N 소스로서 작용하고, N 함유 반응체가 N, C 및 H를 포함하는 경우, N 함유 반응체는 N 소스로서 작용할 뿐만 아니라, C 소스로서도 작용한다.
(스텝 C)
스텝 B가 종료된 후, 스텝 C를 행한다. 스텝 C에서는, 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 반응체를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243c)를 개방하여, 가스 공급관(232c) 내에 O 함유 반응체를 흘린다. O 함유 반응체는, MFC(241c)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249c)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 반응체가 공급된다. 이때, 밸브(243e 내지 243g)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다.
스텝 C에서 O 함유 반응체를 공급할 때의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 500 내지 800℃, 바람직하게는 550 내지 750℃
처리 압력: 1 내지 1200Pa, 바람직하게는 600 내지 1000Pa
O 함유 반응체 공급 유량: 0.1 내지 10slm, 바람직하게는 0.5 내지 5slm
O 함유 반응체 공급 시간: 1 내지 30초, 바람직하게는 1 내지 15초, 보다 바람직하게는 1 내지 6초가 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 A에서의 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
상술한 처리 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 반응체를 공급함으로써, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 오목부(200a)의 표면에 제3층(500)이 형성된다. 도 4의 (c)에서는, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내의 전체면에 제3층(500)이 형성되는 예를 도시하고 있다. 제3층(500)은, 웨이퍼(200)의 오목부(200a)에 형성된 제2층(400)(즉, 스텝 C를 행하기 전까지 오목부(200a) 내에 형성된 층)과 O 함유 반응체를 반응시킴으로써 형성된다. O 함유 반응체와 제2층(400)의 반응에 의해, O 함유 반응체에 포함되는 O를 제2층(400)에 도입시킬 수 있어, 결과적으로 O를 도입한 제3층(500)이 형성된다. 즉, 스텝 C에서는, O 함유 반응체에 의한 제2층(400)의 산화에 의해, 제2층(400)을 O를 함유하는 제3층(500)으로 개질시킬 수 있다. 그 때문에, 스텝 C를, O 함유 반응체에 의한 개질 스텝이라고 칭할 수도 있다. 또한, 제3층(500)을, O 함유층 또는 산화층(개질층)이라고 칭할 수도 있다. 또한, O 함유 반응체가, O 이외의 원소(예를 들어, N)를 포함하는 경우에는, 이 O 이외의 원소도 도입한 제3층(500)을 형성할 수도 있다. 예를 들어, O 함유 반응체가 또한 N을 포함하는 경우에는, O뿐만 아니라 N도 도입한 제3층(500)을 형성할 수도 있다. 이와 같이, 스텝 C에서는, O 함유 반응체의 작용에 의해, 제3층(500)의 조성의 조정, 미세 조정을 행할 수도 있다.
그리고, 상술한 처리 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 반응체를 공급함으로써, 스텝 C를 행하기 전까지 오목부(200a) 내에 형성된 층인 제2층(400) 중, 오목부(200a) 내의 상부에 형성된 제2층(400)에 대해서는, 우선적으로 산화를 진행시키고, 한편, 오목부(200a) 내의 하부에 형성된 제2층(400)에 대해서는, 산화의 진행을 억제할 수 있다.
이에 의해, 스텝 C에서는, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500) 중, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 산화량을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 산화량보다도 많게 할 수 있다. 또한, 스텝 C에서는, 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500) 중, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 산화율을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 산화율보다도 높게 할 수 있다. 여기서, 도 4의 (c)에서는, 제3층(500) 중, 산화량이 많은 영역(산화율이 높은 영역)을 진한 색으로, 또한 산화량이 적은 영역(산화율이 낮은 영역)을 연한 색으로 나타내고 있다. 스텝 C에서는, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 오목부(200a) 내의 저부로부터 오목부(200a) 내의 테두리부를 향해서, 점차 산화량이 많아지는(산화율이 높아지는) 그라데이션을 갖는 제3층(500)이 얻어지게 된다.
또한, 이에 의해, 스텝 C에서는, 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500) 중, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 O 함유량을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 O 함유량보다도 많게 할 수 있다. 또한, 스텝 C에서는, 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500) 중, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 O 함유율(O 농도)을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 O 함유율(O 농도)보다도 높게 할 수 있다. 또한, 도 4의 (c)에서는, 제3층(500) 중, O 함유량이 많은 영역(O 함유율(O 농도)이 높은 영역)이 진한 색으로, 또한 O 함유량이 적은 영역(O 함유율(O 농도)이 낮은 영역)이 연한 색으로 나타내져 있다. 스텝 C에서는, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 오목부(200a) 내의 저부로부터 오목부(200a) 내의 테두리부를 향해서, 점차 O 함유량이 많아지는(O 함유율(O 농도)이 높아지는) 그라데이션을 갖는 제3층(500)이 얻어지게 된다.
또한, 이에 의해, 스텝 C에서는, 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500) 중, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 표면에서의 흡착 사이트의 양을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 표면에서의 흡착 사이트의 양보다도 적게 할 수 있다. 또한, 스텝 C에서는, 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500) 중, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 표면에서의 흡착 사이트의 밀도를, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 표면에서의 흡착 사이트의 밀도보다도 낮게 할 수 있다. 예를 들어, 흡착 사이트가 NH 종단일 경우, 스텝 C에서는, 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500) 중, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 표면에서의 NH 종단의 양을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 표면에서의 NH 종단의 양보다도 적게 할 수 있다. 또한, 스텝 C에서는, 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500) 중, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 표면에서의 NH 종단의 밀도(NH 종단율)를, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 표면에서의 NH 종단의 밀도(NH 종단율)보다도 작게 할 수 있다.
이와 같이, 스텝 C에서, 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500)의 표면에서의 흡착 사이트의 양(밀도)을 부위에 따라서 조정할 수 있는 것은, 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500)의 산화량(산화율)을 부위에 따라서 조정할 수 있기 때문이다. 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500)의 산화량(산화율)을 증대시킬수록, 제3층(500)의 표면에서의 흡착 사이트의 소실량(소실률)이 증가하여, 제3층(500)의 표면에 잔존하는 흡착 사이트의 양(밀도)이 저하된다. 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500)의 산화량(산화율)을 저하시킬수록, 제3층(500)의 표면에서의 흡착 사이트의 소실량(소실률)이 저하되어, 제3층(500)의 표면에 잔존하는 흡착 사이트의 양(밀도)의 저하가 억제된다. 즉, 스텝 C에서, 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500) 중, 산화량(산화율)을 증대시킨 부위에 대해서는, 그 표면에서의 흡착 사이트의 양(밀도)을 저하시킬 수 있고, 오목부(200a) 내에 형성되는 제3층(500) 중, 산화량(산화율)을 저하시킨 부위에 대해서는, 그 표면에서의 흡착 사이트의 양(밀도)의 저하를 억제할 수 있다.
상술한 처리 조건 중에서도, 스텝 C에서의 O 함유 반응체의 공급 시간을, 스텝 A에서의 원료의 공급 시간보다도 짧게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 스텝 C에서의 상술한 개질 반응(산화 반응)을 적정하면서도 또한 효율적으로 생기게 하는 것이 가능하게 되어, 상술한 특성을 갖는 제3층(500)(500a, 500b)을 적정하면서도 또한 효율적으로 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 스텝 A에서의 원료의 공급 시간을, 스텝 C에서의 O 함유 반응체의 공급 시간보다도 길게 하므로, 2사이클째 이후의, 제3층(500)(500a, 500b)의 표면에서의 흡착 사이트에의 원료의 흡착을 적정화시킬 수 있어, 전체적인 성막 레이트를 더욱 높이는 것도 가능하게 된다.
또한, 상술한 처리 조건 중에서도, 스텝 C에서의 O 함유 반응체의 공급 시간을, 스텝 B에서의 N 함유 반응체의 공급 시간보다도 짧게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상술한 개질 반응(산화 반응)을 적정하면서도 또한 효율적으로 생기게 하는 것이 가능하게 되어, 상술한 특성을 갖는 제3층(500)(500a, 500b)을 적정하면서도 또한 효율적으로 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 스텝 B에서의 N 함유 반응체의 공급 시간을, 스텝 C에서의 O 함유 반응체의 공급 시간보다도 길게 하므로, 제3층(500)(500a, 500b)의 표면에 잔존하게 되는 흡착 사이트를 적정화시킬 수 있어, 전체적인 성막 레이트를 더욱 높이는 것도 가능하게 된다.
또한, 상술한 처리 조건 중에서도, 스텝 C에서의 O 함유 반응체의 공급 시간을, 스텝 A에서의 원료의 공급 시간보다도 짧게 하고, 스텝 A에서의 원료의 공급 시간을, 스텝 B에서의 N 함유 반응체의 공급 시간보다도 짧게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 스텝 C에서의 O 함유 반응체의 공급 시간을 가장 짧게 하므로, 상술한 개질 반응(산화 반응)을 보다 적정하면서도 또한 효율적으로 생기게 하는 것이 가능하게 되어, 상술한 특성을 갖는 제3층(500)(500a, 500b)을 보다 적정하면서도 또한 효율적으로 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 스텝 B에서의 N 함유 반응체의 공급 시간을 가장 길게 하므로, 제3층(500)(500a, 500b)의 표면에 잔존하게 되는 흡착 사이트를 보다 적정화시킬 수 있고, 또한 스텝 A에서의 원료의 공급 시간을, O 함유 반응체의 공급 시간보다도 길게 하므로, 2사이클째 이후의, 제3층(500)(500a, 500b)의 표면에서의 흡착 사이트에의 원료의 흡착을 적정화시킬 수 있어, 전체적인 성막 레이트를 더욱 높이는 것도 가능하게 된다.
또한, 이러한 경우, O 함유 반응체의 공급 시간을, 1 내지 30초, 바람직하게는 1 내지 15초, 보다 바람직하게는 1 내지 6초로 하는 것이 바람직하다. O 함유 반응체의 공급 시간을 1초 미만으로 하면, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 산화량(산화율)이 불충분해져서, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 표면에서의 흡착 사이트의 양(밀도)의 저감 효과가 충분히 얻어지지 않게 되는 경우가 있다. O 함유 반응체의 공급 시간을 1초 이상으로 함으로써 이 과제를 해결할 수 있어, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 표면에서의 흡착 사이트의 양(밀도)의 저감 효과가 충분히 얻어지게 된다. O 함유 반응체의 공급 시간을 30초보다도 길게 하면, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 산화량(산화율)도 증대하여, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 표면에서의 흡착 사이트의 양(밀도)이 필요 이상으로 저하되어버리는 경우가 있다. O 함유 반응체의 공급 시간을 30초 이하로 함으로써 이 과제를 해결할 수 있어, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 표면에서의 흡착 사이트의 양(밀도)이 필요 이상으로 저하되어버리는 것을 억제할 수 있게 된다. O 함유 반응체의 공급 시간을 15초 이하로 함으로써 이 효과를 높일 수 있고, O 함유 반응체의 공급 시간을 6초 이하로 함으로써, 이 효과를 더욱 높일 수 있게 된다.
스텝 C에서, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에, 상술한 특성을 갖는 제3층(500)(500a, 500b)을 형성함으로써, 2사이클째 이후의 스텝 A에서의, 오목부(200a) 내의 표면의 상부에의 원료의 흡착량을, 오목부(200a) 내의 표면의 하부에의 원료의 흡착량보다도 적게 할 수 있다. 이에 의해, 2사이클째 이후의 각 스텝에서, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 층의 두께를, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 층의 두께보다도 얇게 할 수 있다. 구체적으로는, 2사이클째 이후의 스텝 A에서, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제1층(300)의 두께를, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제1층(300)의 두께보다도 얇게 할 수 있다. 이에 의해, 2사이클째 이후의 스텝 B에서, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제2층(400)의 두께를, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제2층(400)의 두께보다도 얇게 할 수 있다. 또한, 이에 의해, 2사이클째 이후의 스텝 C에서, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500)(500a)의 두께를, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500)(500b)의 두께보다도 얇게 할 수 있다. 즉, 스텝 C에 의해, 2사이클째 이후의 각 사이클에서는, 오목부(200a) 내의 상부에서의 두께보다도 오목부(200a) 내의 하부에서의 두께쪽이 두꺼운 제3층(500)을 형성하는 것이 가능하게 된다. 그 결과로서, 오목부(200a) 내에, 고품질의 막을 높은 스텝 커버리지 및 높은 성막 레이트로 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 보텀 업 성장도 가능하게 되므로, 오목부(200a)에 대하여, 고품질의 막에 의해, 보이드 프리이면서 또한 연속적인 매립을 행하는 것도 가능하게 된다.
제3층(500)을 형성할 때, 제2층(400)에 포함되어 있던 불순물(예를 들어, Cl 등)은, O 함유 반응체에 의한 제2층(400)의 개질 반응(산화 반응)의 과정에서, 제2층(400)으로부터 제거된다. 이에 의해, 제3층(500)은, 스텝 B에서 형성된 제2층(400)에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다. 또한, 제2층(400)으로부터 제거된 불순물은, 가스 상태 물질을 구성함으로써 처리실(201) 밖으로 배제된다.
웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에, 상술한 특성을 갖는 제3층(500)이 형성된 후, 밸브(243c)를 닫아, 처리실(201) 내에의 O 함유 반응체의 공급을 정지한다. 그리고, 상술한 스텝 A에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 O 함유 반응체나 제3층(500)이 형성될 때 발생한 가스 상태 물질 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
-O 함유 반응체-
O 함유 반응체로서는, 제2층(400)을, 상술한 특성을 갖는 제3층(500)으로 개질시킬 수 있는 화합물을 사용할 수 있다. O 함유 반응체는, 이 개질 효과의 관점에서, 예를 들어 O를 포함하거나, O 및 H를 포함하거나, O 및 N을 포함하거나, O 및 C를 포함하는 것이 바람직하다. 즉, O 함유 반응체로서는, 예를 들어 O 함유 가스, O 및 H 함유 가스, O 및 N 함유 가스, O 및 C 함유 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, O 함유 반응체는, 논 플라스마의 분위기 하에서 열 여기시켜서 사용할 뿐만 아니라, 플라스마 여기시켜서 사용할 수도 있다. 즉, O 함유 반응체는, 플라스마 상태로 여기시킨 O 함유 반응체이어도 된다.
O 함유 가스로서는, 예를 들어 산소(O2) 가스, 오존(O3) 가스 등을 사용할 수 있다. O 및 H 함유 가스로서는, 예를 들어 수증기(H2O 가스), 과산화수소(H2O2) 가스, O2 가스+수소(H2) 가스, O3 가스+H2 가스 등을 사용할 수 있다. O 및 N 함유 가스로서는, 예를 들어 일산화질소(NO) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, O2 가스+NH3 가스, O3 가스+NH3 가스 등을 사용할 수 있다. O 및 C 함유 가스로서는, 예를 들어 이산화탄소(CO2) 가스, 일산화탄소(CO) 가스 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 「O2 가스+H2 가스」와 같은 2개의 가스의 병기 기재는, O2 가스와 H2 가스의 혼합 가스를 의미하고 있다. 혼합 가스를 공급하는 경우에는, 2개의 가스를 공급관 내에서 혼합(프리믹스)시킨 후, 처리실(201) 내에 공급하도록 해도 되고, 2개의 가스를 다른 공급관으로부터 따로따로 처리실(201) 내에 공급하여, 처리실(201) 내에서 혼합(포스트 믹스)시키도록 해도 된다.
O 함유 반응체로서는, 상술한 것 중 1개 이상을 사용할 수 있다. O 함유 반응체는, O 소스로서 작용한다. O 함유 반응체가 O 및 N을 포함하는 경우, O 함유 반응체는 N 소스로서 작용하기도 한다. 또한, O 함유 반응체가 O 및 C를 포함하는 경우, O 함유 반응체는 C 소스로서 작용하기도 한다.
(소정 횟수 실시)
상술한, 스텝 A와 스텝 B와 스텝 C를 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(n회, n은 1 이상의 정수) 행함으로써, 도 4의 (g)에 도시하는 바와 같이, 오목부(200a) 내를 매립하도록, 오목부(200a) 내에 제3층(500)의 적층물인 막(600)이 형성된다. 즉, 오목부(200a) 내에 제3층(500)이 적층됨으로써, 오목부(200a) 내의 전체가 제3층(500)의 적층물인 막(600)으로 매립되게 된다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1사이클당 형성되는 제3층(500)의 두께를 원하는 막 두께보다도 얇게 하여, 제3층(500)을 적층함으로써 형성되는 막(600)의 막 두께가 원하는 막 두께로 될 때까지(즉, 막(600)이 오목부(200a) 내를 매립할 때까지), 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로 말하면, 도 4의 (a) 내지 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이 하여, 스텝 A와 스텝 B와 스텝 C를 이 순으로 비동시에 행하는 1사이클째를 행한 후에는, 스텝 A와 스텝 B와 스텝 C를 이 순으로 비동시에 행하는 2사이클째를 행하는 것이 바람직하다. 즉, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 스텝 C에서, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에는, 그 전체면에 제3층(500)이 형성된다. 그 후, 2사이클째를 행하는 경우에는, 표면에 제3층(500)을 갖는 오목부(200a)를 구비한 웨이퍼(200)에 대하여, 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C를 이 순으로 비동시에 행한다.
2사이클째의 스텝 A에 의하면, 도 4의 (c)의 상태로부터, 도 4의 (d)에 도시하는 바와 같이, 오목부(200a) 내의 전체면에 형성된 제3층(500)의 표면에 제1층(300)이 다시 형성된다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제1층(300)의 두께를, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제1층(300)의 두께보다도 얇게 할 수 있다. 계속해서, 스텝 B에 의해, 도 4의 (e)에 도시하는 바와 같이, 오목부(200a) 내의 전체면에 형성된 제3층(500)의 표면에 다시 제2층(400)이 형성된다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제2층(400)의 두께를, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제2층(400)의 두께보다도 얇게 할 수 있다. 또한 계속해서, 스텝 C에 의해, 도 4의 (f)에 도시하는 바와 같이, 오목부(200a) 내의 전체면에 형성된 제3층(500)의 표면에 다시 제3층(500)이 형성된다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 두께를, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 두께보다도 얇게 할 수 있다. 이렇게 2사이클째를 행함으로써, 도 4의 (f)에 도시하는 바와 같이, 오목부(200a) 내에는 제3층(500)이 2층 적층된다. 또한, 상술한 바와 같이, 2층째 이후의 제3층(500)은, 오목부(200a) 내의 상부에서의 두께보다도 오목부(200a) 내의 하부에서의 두께쪽이 두꺼운 층으로 된다. 이러한 사이클을 복수회 반복함으로써, 도 4의 (g)에 도시하는 바와 같이, 오목부(200a) 내의 전체가 제3층(500)의 적층물인 막(600)으로 매립되게 된다.
또한, 스텝 A와 스텝 B와 스텝 C를 이 순으로 비동시에 행하는 사이클을 복수회 반복함으로써, 도 4의 (g)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 상면(200b)의 표면에서도, 오목부(200a)의 상부의 표면에서 생기는 반응과 마찬가지의 반응이 생겨서, 웨이퍼(200)의 상면(200b)에도 막(600)이 형성되게 된다.
본 양태에 있어서, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에 형성되는 막의 막종은, 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C에서 사용되는, 원료, N 함유 반응체, O 함유 반응체의 종류와 조합에 의해 결정된다. 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에 형성되는 막의 막종으로서는, 예를 들어 실리콘 산질화막(SiON막), 실리콘 산탄질화막(SiOCN막), 게르마늄 산질화막(GeON막), 게르마늄 산탄질화막(GeOCN막), 티타늄 산질화막(TiON막), 티타늄 산탄질화막(TiOCN막) 등을 들 수 있다. 이들 막종은, 후술하는 열처리에 의한 막의 균질화를 행하는 경우를 제외하고, 후술하는 변형예, 다른 양태에서도 마찬가지이다.
(애프터 퍼지 및 대기압 복귀)
웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에 막(600)이 형성된 후, 노즐(249a 내지 249c) 각각으로부터 퍼지 가스로서의 불활성 가스를 처리실(201) 내에 공급하여, 배기구(231a)로부터 배기한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물 등이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 매니폴드(209)의 하단이 개구된다. 그리고, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가, 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 보트 언로드 후에는, 셔터(219s)가 이동되어, 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(220c)을 개재해서 셔터(219s)에 의해 시일된다(셔터 클로즈). 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 반응관(203)의 외부로 반출된 후, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 본 양태에 의한 효과
본 양태에 의하면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
스텝 C에서, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 산화량(산화율)을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 산화량(산화율)보다도 많게(높게) 함으로써, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 표면에서의 흡착 사이트의 양(밀도)을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 표면에서의 흡착 사이트의 양(밀도)보다도 적게(낮게) 할 수 있다. 예를 들어, 흡착 사이트가 NH 종단일 경우, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 표면에서의 NH 종단의 양(NH 종단의 밀도, NH 종단율)을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 표면에서의 NH 종단의 양(NH 종단의 밀도, NH 종단율)보다도 적게(낮게) 할 수 있다.
또한, 스텝 C에서, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 O 함유량(O 함유율, O 농도)을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 O 함유량(O 함유율, O 농도)보다도 많게(높게) 함으로써, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 표면에서의 흡착 사이트의 양(밀도)을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 표면에서의 흡착 사이트의 양(밀도)보다도 적게(낮게) 할 수 있다. 예를 들어, 흡착 사이트가 NH 종단일 경우, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 표면에서의 NH 종단의 양(NH 종단의 밀도, NH 종단율)을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 표면에서의 NH 종단의 양(NH 종단의 밀도, NH 종단율)보다도 적게(낮게) 할 수 있다.
그리고, 스텝 C에서, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 표면에서의 흡착 사이트의 양(밀도)을, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 표면에서의 흡착 사이트의 양(밀도)보다도 적게(낮게) 함으로써, 적어도 2사이클째 이후의 스텝 A에서의, 오목부(200a) 내의 표면의 상부에의 원료의 흡착량을, 오목부(200a) 내의 표면의 하부에의 원료의 흡착량보다도 적게 할 수 있다. 그 결과, 2사이클째 이후에, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 층의 두께를, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 층의 두께보다도 얇게 할 수 있다. 결과적으로, 반응 저해 가스(인히비터)를 사용하여 오목부(200a) 내에 막을 형성하는 기술에 비하여, 오목부(200a) 내에, 고품질의 막을 높은 스텝 커버리지 및 높은 성막 레이트로 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 2사이클째 이후에, 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 층의 두께를, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 층의 두께보다도 두껍게 할 수 있으므로, 보텀 업 성장도 가능하게 되어, 오목부(200a)에 대하여, 고품질의 막에 의해, 보이드 프리이면서 또한 연속적인 매립을 행하는 것도 가능하게 된다.
예를 들어, 오목부(200a) 내의 상부에 유기계 화합물 등의 유기계 인히비터를 흡착시키면서, 오목부(200a) 내에 막을 형성하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법의 경우, 유기계 인히비터는 원료의 흡착을 저해하는 것이므로, 오목부(200a) 내의 상부에 흡착시킨 유기계 인히비터에 원료가 흡착되는 경우는 거의 없다. 또한, 이 방법의 경우, 유기계 인히비터의 잔사(잔기, 잔류물 등)가, 형성되는 막이나, 형성되는 막과 웨이퍼(200)의 계면에 도입될 가능성이 높다. 이에 반해, 본 양태의 경우, 상술한 바와 같이, 스텝 C에서 형성되는 제3층(500) 중, 오목부(200a)의 상부에 형성되는 제3층(500a)이, 외관상 의사적인 무기계의 인히비터로서 작용한다. 그러나, 본 양태의 경우, 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층(500a)의 표면 상에도 소량의 원료를 흡착시킬 수 있고 또한 오목부(200a) 내의 하부에 형성되는 제3층(500b)의 표면 상에는, 보다 많은 원료를 흡착시킬 수 있다. 또한, 본 양태에서는, 유기계 인히비터를 사용하지 않으므로, 오목부(200a) 내에 형성되는 막이나, 형성되는 막과 오목부(200a)의 계면에 유기계 인히비터의 잔사가 도입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 양태에서는, 스텝 C에서 형성되는 제3층(500)은, 스텝 A에서 형성되는 제1층(300)이, 스텝 B 및 스텝 C에서, 2단계로 개질되어 이루어지는 층이므로, 오목부(200a) 내에 형성되는 막이나, 형성되는 막과 오목부(200a)의 계면에 불순물이 도입되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 본 양태에 의하면, 상술한 유기계 화합물 등의 유기계 인히비터를 사용하는 방법보다도, 고품질의 막을 높은 성막 레이트로 형성할 수 있고, 또한 형성되는 막의 막질뿐만 아니라, 형성되는 막과 오목부(200a)의 계면 특성도 향상시킬 수 있다.
원료가 할로겐을 포함하고, N 함유 반응체가, N 및 H를 포함하거나, 혹은 N, C 및 H를 포함하는 경우, 스텝 A에서 제1층(300)을 형성하기 위한 반응(예를 들어, 화학 흡착 반응), 및 스텝 B에서 제2층(400)을 형성하기 위한 반응(예를 들어, 개질 반응, 화학 흡착 반응, 질화 반응)을 효율적으로 생기게 할 수 있다. 또한, 스텝 A에서 사용되는 원료가, 할로실란 및 할로겐화 금속 중 적어도 어느 것이며, 스텝 B에서 사용되는 N 함유 반응체가, 질화수소, 아민 및 유기 히드라진 중 적어도 어느 것일 경우도, 스텝 A에서 제1층(300)을 형성하기 위한 반응(예를 들어, 화학 흡착 반응), 및 스텝 B에서 제2층(400)을 형성하기 위한 반응(예를 들어, 개질 반응, 화학 흡착 반응, 질화 반응)을 효율적으로 생기게 할 수 있다.
(4) 변형예
상술한 본 양태에서의 처리 시퀀스는, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다. 이들 변형예는 임의로 조합할 수 있다. 특별히 설명이 없는 한, 각 변형예의 각 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건은, 상술한 처리 시퀀스의 각 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
(변형예 1)
이하에 나타내는 처리 시퀀스와 같이, 상술한 처리 시퀀스에 의해 오목부(200a) 내에 막(600)을 형성하는 처리를 행한 후에, 웨이퍼(200)에 대하여 후처리(포스트 트리트먼트)로서 열처리를 행하도록 해도 된다. 구체적으로는, 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C를 이 순으로 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 오목부(200a) 내에 막(600)을 형성하는 처리를 행한 후에, 열처리(어닐 처리)를 행하는 스텝 D를 행하도록 해도 된다.
(원료→N 함유 반응체→O 함유 반응체)×n→열처리
스텝 D에서는, 웨이퍼(200)의 온도를, 막을 형성하는 공정(구체적으로는, 스텝 A 내지 C)에서의 웨이퍼(200)의 온도 이상으로 한 상태에서, 오목부(200a) 내를 매립하도록 형성된 막(600)에 대하여, O 함유 가스 분위기 하에서 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 즉, 열처리는, 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 가스를 공급하여, O 함유 가스 분위기 하에서 행하여지는 것이 바람직하다. 또한, 스텝 D에서의 열처리에서는, 후술하는 열처리 효과(어닐 효과)의 관점에서, 웨이퍼(200)의 온도를, 막을 형성하는 공정에서의 웨이퍼(200)의 온도보다도 높은 온도로 한 상태로 하는 것이 보다 바람직하다.
웨이퍼(200)에 대한 O 함유 가스의 공급은, 상술한 O 함유 가스 공급계를 사용해서 행할 수 있다. 구체적으로는, 밸브(243h)를 개방하여, 가스 공급관(232h) 내에 O 함유 가스를 흘린다. O 함유 가스는, MFC(241h)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 O 함유 가스가 공급되어, 처리실(201) 내에 O 함유 가스 분위기가 형성된다. 이때, 밸브(243e 내지 243g)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다.
열처리에서의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 550 내지 1 200℃, 바람직하게는 700 내지 1000℃, 보다 바람직하게는 700 내지 900℃
처리 압력: 1 내지 101325Pa, 바람직하게는 67 내지 101325Pa
O 함유 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0 내지 10slm
O 함유 가스 공급 시간: 1 내지 240분, 바람직하게는 10 내지 120분
이 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 A에서의 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
상술한 처리 조건 하에서 스텝 D를 행함으로써, 오목부(200a) 내를 매립하도록 형성된 막(600)에 대하여 열처리를 행할 수 있다. 또한, 열처리에 의한 효과는 후술한다.
스텝 D에서 사용되는 O 함유 가스로서는, 스텝 C에서 사용되는 O 함유 반응체와 마찬가지의 것을 사용할 수 있다. 또한, 스텝 D에 의한 열처리는, 플라스마로 여기한 O 함유 가스를 사용하는, 플라스마 열처리(플라스마 어닐)이어도 된다.
열처리가 종료된 후에는, 밸브(243h)를 닫아, 처리실(201) 내에의 O 함유 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 상술한 스텝 A에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 O 함유 가스나 열처리 시에 발생한 가스 상태 물질 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
변형예 1에서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 변형예 1에 의하면, 상술한 O 함유 가스 분위기 하에서의 열처리에 의해, 오목부(200a) 내를 매립하도록 형성된 막(600)을 팽창시킬 수 있다. 이에 의해 어떠한 요인에 의해, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에 형성된 막(600)에 심이나 보이드 등의 간극이 생긴 경우에도, 스텝 D에서 O 함유 가스 분위기 하에서 행하는 열처리에 의해, 막(600)을 팽창시켜서 그 간극을 소실(소멸)시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 변형예 1에 의하면, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에 형성된 막(600)에 심이나 보이드 등의 간극이 생긴 경우에도, 그 막(600)을 보완할 수 있어, 오목부(200a) 내에 대하여 보이드 프리이면서 또한 연속적인 매립을 행하는 것이 가능하게 된다.
스텝 D에서는, 오목부(200a) 내를 매립하도록 형성된 막(600)에, 막(600)의 상부에서 개구되는 간극(심 또는 보이드)이 있는 상태에서 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 열처리를 행하는 대상의 막(600)이, 그 상부에서 개구되는 간극이 있는 상태이기 때문에, 개구부를 통해서 O 함유 가스가 간극으로 들어가, O 함유 가스에 포함되는 O의 막(600) 중으로의 침투(확산)를 촉진시킬 수 있고, 그 결과, 막(600)을 효율적이면서 또한 균일하게 팽창시킬 수 있다. 이에 의해, 오목부(200a) 내를 매립하도록 형성된 막(600)에 간극이 생긴 경우에도, 스텝 D를 행함으로써, 그 간극을 효율적이면서 또한 균일하게 소실(소멸)시키는 것이 가능하게 된다.
스텝 D에서는, 상술한 바와 같이, 오목부(200a) 내를 매립하도록 형성된 막(600)을 팽창시킴으로써, 막 중에 생긴 간극을 소실(소멸)시키는 것이 바람직하다. 그 결과, 오목부(200a) 내에 대하여 보이드 프리이면서 또한 연속적인 매립을 행하는 것이 가능해진다. 이러한 점에서, 스텝 D에 의한 열처리는, 오목부(200a) 내를 매립하도록 형성된 막(600)에 간극(심 또는 보이드)이 생긴 경우에 행하는 것이 바람직하고, 간극이 생기지 않은 막에 대해서는 생략할 수도 있다.
또한, 변형예 1에서는, 스텝 D에 의해, 오목부(200a) 내에 형성된 막(600)을 균질화시킬 수도 있다. 구체적으로 말하면, 오목부(200a) 내는, 제3층(500)을 적층하여 이루어지는 막(600)으로 매립되는데, 도 4의 (g)에서 농담으로 나타내는 바와 같이, 오목부(200a)의 상부에서의 막(600)과 오목부(200a)의 하부에서의 막(600)은 산화량(산화율)이 다른 경우가 있다. 즉, 오목부(200a) 내를 매립하도록 형성된 막(600)은, 오목부(200a)의 상부와 하부에서 포함되는 원소의 비율(조성)이 다른 경우가 있다. 이러한 경우에도, 매립된 막 전체로서, 요구되는 성능(예를 들어, 절연성)을 갖고 있으면 특별히 문제는 없다. 한편, 오목부(200a) 내를 매립하도록 형성된 막(600)이, 오목부(200a)의 상부와 하부에서 포함되는 원소의 비율(조성)이 다른 경우이며, 이것을 균질화시킬 것이 요망되는 경우에, 스텝 D에 의한 열처리를 행하도록 해도 된다. 스텝 D에 의한 열처리를 행함으로써, 오목부(200a) 내를 매립하도록 형성된 막(600)을 전체적으로 균질화시킬 수 있어, 예를 들어 도 4의 (h)에 도시하는 바와 같이, 산화량(산화율)이 전체에 걸쳐서 균일한 막(700)을 얻을 수 있다. 또한, 이때, 웨이퍼(200)의 상면(200b)에 형성된 막(600)도 균질화되게 되어, 도 4의 (h)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 상면(200b)으로부터 오목부(200a) 내에 걸쳐서 산화량(산화율)이 전체에 걸쳐 균일한 막(700)을 얻을 수 있게 된다.
오목부(200a) 내를 매립하도록 형성된 막(600)의 균질화를 목적으로, 스텝 D에 의한 열처리를 행하는 경우, O 함유 가스에 의해 막(600)이 산화되므로, 막(600)은, 주 원소(예를 들어, Si, Ge, Ti 등)의 산화물에 의한 막(예를 들어, 실리콘 산화막(SiO막), 게르마늄 산화막(GeO막), 티타늄 산화막(TiO막))의 조성에 접근하도록 개질되게 된다. 또한, O 함유 가스에 의해 막(600)이 산화될 때, 막(600) 중의 N이나 C의 적어도 일부가 탈리하는데, O 함유 가스 공급 시간 등의 처리 조건을 조정함으로써, 균질화 후의 막(700) 중에 N이나 C를 잔존시킬 수도 있고, 또한 N이나 C를 잔존시키지 않도록 할 수도 있다.
(변형예 2)
이하에 나타내는 처리 시퀀스와 같이, 상술한 처리 시퀀스에 있어서, 각 사이클에서의 스텝 A 전에, 웨이퍼(200)에 대하여 원료의 흡착을 억제하는 흡착 억제제를 공급하는 스텝 E를 행하도록 해도 된다.
(흡착 억제제→원료→N 함유 반응체→O 함유 반응체)×n
스텝 E에서의 웨이퍼(200)에 대한 흡착 억제제의 공급은, 상술한 흡착 억제제 공급계를 사용해서 행할 수 있다. 구체적으로는, 밸브(243d)를 개방하여, 가스 공급관(232d) 내에 흡착 억제제를 흘린다. 흡착 억제제는, MFC(241d)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 흡착 억제제가 공급된다. 이때, 밸브(243e 내지 243g)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다.
스텝 E에서 흡착 억제제를 공급할 때의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 400 내지 800℃, 바람직하게는 500 내지 800℃, 보다 바람직하게는 500 내지 750℃, 더욱 바람직하게는 600 내지 750℃
처리 압력: 1 내지 2666Pa, 바람직하게는 10 내지 266Pa
흡착 억제제 공급 유량: 0.1 내지 1.5slm, 바람직하게는 0.2 내지 0.8slm
흡착 억제제 공급 시간: 5 내지 60초, 바람직하게는 5 내지 55초, 보다 바람직하게는 10 내지 50초, 더욱 바람직하게는 15 내지 45초, 더욱 바람직하게는 20 내지 40초
불활성 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0 내지 10slm, 바람직하게는 1 내지 3slm
이 예시된다.
상술한 처리 조건 하에서 스텝 E를 행함으로써, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내의 상부에서의 흡착 사이트에 흡착 억제제를 흡착시켜서, 오목부(200a) 내의 상부에 흡착 억제층을 형성할 수 있다.
웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내의 상부에 흡착 억제층이 형성된 후, 밸브(243d)를 닫아, 처리실(201) 내에의 흡착 억제제의 공급을 정지한다. 그리고, 상술한 스텝 A에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 흡착 억제제 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
-흡착 억제제-
흡착 억제제로서는, 예를 들어 테트라클로로실란(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 트리클로로실란(HSiCl3, 약칭: TCS) 가스, 트리클로로메틸실란(CH3SiCl3) 가스, 트리클로로에틸실란(C2H5SiCl3) 가스, 트리클로로(디메틸아미노)실란((CH3)2NSiCl3) 가스, 트리클로로(디에틸아미노)실란((C2H5)2NSiCl3) 가스 등의 클로로실란을 사용할 수 있다. 흡착 억제제로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다. 또한, 이것들은 모두 원료의 흡착을 억제하지만, 막을 구성하는 주 원소를 포함하고 있어, N 함유 반응체 및 O 함유 반응체 중 적어도 어느 것과 반응하는 물질이다.
변형예 2에 의하면, 스텝 E에서, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내의 상부에 흡착 억제층이 형성됨으로써, 그 후의 스텝 A에서는, 흡착 억제층 상에의 원료의 흡착이 억제되는 한편, 오목부(200a) 내의 하부의 흡착 억제층이 형성되어 있지 않은 영역에 원료가 흡착되어, 제1층이 형성된다. 그 결과, 스텝 A에서는, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내의 하부에 선택적으로 제1층이 형성된다. 그리고, 그 후의 스텝 B에서는, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에 형성된 흡착 억제층 및 제1층 양쪽이, N 함유 반응체에 의해 개질(질화)되어 제2층이 형성된다. 그 후, 스텝 C에서, 제2층이 O 함유 반응체에 의해 개질(산화)되어 제3층이 형성된다. 즉, 흡착 억제층은, 원료의 흡착을 억제한 후, 스텝 B 및 스텝 C에서 제1층과 마찬가지로 개질되어, 제1층이 개질되어 이루어지는 층과 마찬가지의 층으로 변화하게 된다.
또한, 변형예 2에서는, 상술한 처리 조건 하에서 스텝 E를 행함으로써, 스텝 E, 스텝 A를 거친 후의, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내의 하부에 형성된 제1층의 두께를, 오목부(200a) 내의 상부에 형성된 흡착 억제층의 두께보다도 두껍게 할 수 있다. 이에 의해, 스텝 B, 스텝 C를 거친 후의, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내의 하부에 형성된 제1층이 개질되어 이루어지는 층(제3층)의 두께를, 오목부(200a) 내의 상부에 형성된 흡착 억제층이 개질되어 이루어지는 층(제3층)의 두께보다도 두껍게 할 수 있다.
또한, 상술한 양태에서는, 2사이클째 이후에 오목부(200a) 내의 상부에의 원료의 흡착 억제 효과를 얻을 수 있지만, 변형예 2에서는, 1사이클째부터 오목부(200a) 내의 상부에의 원료의 흡착 억제 효과를 얻을 수 있다. 또한, 변형예 2에서는, 2사이클째 이후에 있어서는, 스텝 C에서 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 제3층에 의한 원료의 흡착 억제 효과와, 스텝 E에서 오목부(200a) 내의 상부에 형성되는 흡착 억제층에 의한 원료의 흡착 억제 효과 양쪽의 효과를 얻는 것이 가능하게 된다. 즉, 변형예 2에 의하면, 오목부(200a) 내의 상부에의 원료의 흡착 억제 효과를 더욱 높이는 것이 가능하게 된다.
이러한 점에서, 변형예 2에 의하면, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어질 뿐만 아니라, 오목부(200a) 내에 더 높은 스텝 커버리지 및 더 높은 성막 레이트로 막을 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 보텀 업 성장도 가능하게 되므로, 오목부(200a)에 대하여 보이드 프리이면서 또한 연속적인 매립을 행하는 것도 가능하게 된다.
<본 개시의 다른 양태>
이상, 본 개시의 양태를 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 개시는 상술한 양태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
상술한 양태나 각 변형예에서는, 오목부(200a) 내를 매립하도록 막(600)을 형성하는 예에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 오목부(200a) 내를 매립하지 않고, 오목부(200a) 내의 표면을 따르도록, 라이너 막과 같은 막(600)을 형성하도록 해도 된다. 이 경우, 사이클수를 제어하여, 오목부(200a) 내가 매립되기 전에 성막 처리를 정지하면 된다. 이러한 경우에도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 이러한 경우, 스텝 커버리지를 대폭 향상시키는 것이 가능하게 되어, 컨포멀한 막을 형성하는 것이 가능하게 된다. 특히, 오목부에서의 애스펙트비가 큰 패턴일수록, 스텝 커버리지가 악화되는 경향이 있는데, 본 양태에 의하면, 오목부에서의 애스펙트비가 큰 패턴에 대해서도, 높은 스텝 커버리지를 갖는 막을 형성하는 것이 가능하게 된다.
상술한 양태나 각 변형예에서는, 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C를 이 순으로 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행하는 예에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이하에 나타내는 처리 시퀀스와 같이, 스텝 A, 스텝 C, 스텝 B를 이 순으로 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에 막을 형성하도록 해도 된다. 즉, 웨이퍼(200)의 오목부(200a) 내에 막을 형성함에 있어서는, N 함유 반응체에 의한 개질 스텝(스텝 B)과, O 함유 반응체에 의한 개질 스텝(스텝 C)의 순서는 어느 쪽이 먼저이든 상관없다. 이 경우에도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(원료→O 함유 반응체→N 함유 반응체)×n
(원료→O 함유 반응체→N 함유 반응체)×n→열처리
(흡착 억제제→원료→O 함유 반응체→N 함유 반응체)×n
각 처리에 사용되는 레시피는, 처리 내용에 따라 개별로 준비하여, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 통해서 기억 장치(121c) 내에 저장해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 각 처리를 개시할 때, CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서, 처리 내용에 따라 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 1대의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 막을 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 부담을 저감할 수 있어, 조작 미스를 회피하면서, 각 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 레시피는, 새롭게 작성하는 경우에 한하지 않고, 예를 들어 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 변경함으로써 준비해도 된다. 레시피를 변경하는 경우에는, 변경 후의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체를 통해서 기판 처리 장치에 인스톨해도 된다. 또한, 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여, 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 직접 변경해도 된다.
상술한 양태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 매엽식 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 양태에서는, 핫월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 콜드월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도 적합하게 적용할 수 있다.
이러한 기판 처리 장치를 사용하는 경우에도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에서 각 처리를 행할 수 있고, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
상술한 양태나 변형예는, 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 이때의 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 양태나 변형예의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
[실시예]
(실시예 1)
도 1에 도시하는 기판 처리 장치를 사용하여, 표면에 오목부가 마련된 웨이퍼에 대하여, 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C를 비동시에 행하는 사이클을 복수회 반복해서, 웨이퍼 표면에서의 오목부 내에 SiOCN막이 형성된 제1 평가 샘플을 제작하였다. 제1 평가 샘플 제작 시에는, 깊이 3㎛, 폭 100nm, 애스펙트비 30인 오목부(트렌치)를 갖는 웨이퍼를 사용하고, 원료로서 Si2Cl6 가스를 사용하고, N 함유 반응체로서 (C2H5)3N 가스를 사용하고, O 함유 반응체로서 O2 가스를 사용하였다. 또한, 제1 평가 샘플 제작 시의 각 스텝에서의 처리 조건은, 상술한 양태의 처리 시퀀스의 각 스텝에서의 처리 조건 범위 내의 소정의 조건으로 하였다.
(비교예 1)
스텝 C에서의 O 함유 반응체의 공급 시간 이외는, 제1 평가 샘플 제작 시와 마찬가지로 하여, 웨이퍼 표면에서의 오목부 내에 SiOCN막이 형성된 제2 평가 샘플을 제작하였다. 제2 평가 샘플 제작 시의, 웨이퍼, 원료, N 함유 반응체, O 함유 반응체, 스텝 A, 스텝 B에서의 처리 조건, 스텝 C에서의 O 함유 반응체의 공급 시간 이외의 처리 조건은, 제1 평가 샘플 제작 시의 그것들과 마찬가지로 하였다. 또한, 스텝 C에서는, O 함유 반응체의 공급 시간을, 제1 평가 샘플 제작 시의 스텝 C에서의 O 함유 반응체의 공급 시간보다도 길게 하였다.
제1 평가 샘플에서의, 오목부 내의 상부에 형성된 SiOCN막의 산화량(x1)과 오목부 내의 하부에 형성된 SiOCN막의 산화량(x2)을 각각 측정하여, 산화량(x1)/산화량(x2)의 값(산화량비) 「X」를 구하였다. 제2 평가 샘플에서의, 오목부 내의 상부에 형성된 SiOCN막의 산화량(y1)과 오목부 내의 하부에 형성된 SiOCN막의 산화량(y2)을 각각 측정하여, 산화량(y1)/산화량(y2)의 값(산화량비) 「Y」를 구하였다. 그 결과, 제1 평가 샘플에서의 상술한 값(산화량비) 「X」는 1보다도 크고, 또한 제2 평가 샘플에서의 상술한 값(산화량비) 「Y」는 1이었다.
이어서, 각 평가 샘플에서의 SiOCN막의 스텝 커버리지를 측정하였다. 여기서 스텝 커버리지는, 각 평가 샘플의 화상(SEM 화상)으로부터 측정된, 오목부 내의 상부(테두리)에 형성된 SiOCN막의 두께(TTOP)와, 오목부 내의 하부에 형성된 SiOCN막의 두께(TBOT)를 사용하여, 이들을 하기 식 (1)에 대입함으로써 구하였다.
식 (1): 스텝 커버리지(％)=[TBOT/TTOP]×100
하기 표 1에, 각 평가 샘플에서의 SiOCN막의 스텝 커버리지의 측정 결과를 나타낸다. 여기서, 표 1에 나타내는 스텝 커버리지의 값은, 제2 평가 샘플에서의 SiOCN막의 스텝 커버리지의 측정값을 「100」으로 했을 경우의 상대값이다. 또한, 표 1에는, 각 평가 샘플에서의 상술한 값(산화량비) 「X」 및 「Y」도 나타내고 있다.
Figure pat00001
표 1로부터, 실시예 1쪽이, 비교예 1보다도 스텝 커버리지를 향상시킬 수 있는 것을 확인하였다.
(실시예 2)
도 1에 도시하는 기판 처리 장치를 사용하여, 표면에 오목부가 마련된 웨이퍼에 대하여, 스텝 A, 스텝 B, 스텝 C를 비동시에 행하는 사이클을 복수회 반복하여, 웨이퍼 표면에서의 오목부 내에 SiON막이 형성된 제3 평가 샘플을 제작하였다. 제3 평가 샘플 제작 시에는, 깊이 3㎛, 폭 100nm, 애스펙트비 30인 오목부(트렌치)를 갖는 웨이퍼를 사용하고, 원료로서 SiCl4 가스를 사용하고, N 함유 반응체로서 NH3 가스를 사용하고, O 함유 반응체로서 O2 가스를 사용하였다. 또한, 제3 평가 샘플 제작 시의 각 스텝에서의 처리 조건은, 상술한 양태의 처리 시퀀스의 각 스텝에서의 처리 조건 범위 내의 소정의 조건으로 하였다.
(비교예 2)
스텝 C를 행하지 않은 것 이외는, 제3 평가 샘플 제작 시와 마찬가지로 하여, 웨이퍼 표면에서의 오목부 내에 SiN막이 형성된 제4 평가 샘플을 제작하였다. 제4 평가 샘플 제작 시의, 웨이퍼, 원료, N 함유 반응체, 스텝 A, 스텝 B에서의 처리 조건은, 제3 평가 샘플 제작 시의 그것들과 마찬가지로 하였다.
제3 평가 샘플에서의, 오목부 내의 상부에 형성된 SiON막의 산화량(z1)과 오목부 내의 하부에 형성된 SiON막의 산화량(z2)을 각각 측정하여, 산화량(z1)/산화량(z2)의 값(산화량비) 「Z」를 구하였다. 또한, 제3 평가 샘플에서의 SiON막 및 제4 평가 샘플에서의 SiN막의 스텝 커버리지에 대해서도, 각각 상술과 마찬가지의 방법으로 측정하였다.
하기 표 2에, 제3 평가 샘플에서의 상술한 값(산화량비) 「Z」와, 제3 평가 샘플에서의 SiON막 및 제4 평가 샘플에서의 SiN막의 스텝 커버리지의 측정 결과를 나타낸다. 여기서, 표 2에 나타내는 스텝 커버리지의 값은, 제4 평가 샘플의 스텝 커버리지의 측정값을 「100」으로 했을 경우의 상대값이다.
Figure pat00002
표 2로부터, 실시예 2쪽이, 비교예 2보다도 스텝 커버리지를 향상시킬 수 있는 것을 확인하였다.

Claims (22)

  1. (a) 표면에 오목부가 마련된 기판에 대하여 원료를 공급하는 공정과,
    (b) 상기 기판에 대하여 질소 함유 반응체를 공급하는 공정과,
    (c) 상기 기판에 대하여 산소 함유 반응체를 공급하는 공정
    을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 오목부 내에 막을 형성하는 공정을 갖고,
    (c)에서는, (c)를 행하기 전까지 상기 오목부 내에 형성된 층을 산화시켜서 산화층을 형성하고, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 상기 산화층의 산화량을, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 상기 산화층의 산화량보다도 많게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, (c)에서는, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 상기 산화층의 산화율을, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 상기 산화층의 산화율보다도 높게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, (c)에서는, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 상기 산화층의 산소 함유량을, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 상기 산화층의 산소 함유량보다도 많게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, (c)에서는, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 상기 산화층의 산소 농도를, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 상기 산화층의 산소 농도보다도 높게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, (c)에서는, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 상기 산화층의 표면에서의 흡착 사이트의 양을, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 상기 산화층의 표면에서의 흡착 사이트의 양보다도 적게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, (c)에서는, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 상기 산화층의 표면에서의 흡착 사이트의 밀도를, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 상기 산화층의 표면에서의 흡착 사이트의 밀도보다도 낮게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, (c)에서는, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 상기 산화층의 표면에서의 NH 종단의 양을, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 상기 산화층의 표면에서의 NH 종단의 양보다도 적게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, (c)에서는, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 상기 산화층의 표면에서의 NH 종단의 밀도를, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 상기 산화층의 표면에서의 NH 종단의 밀도보다도 작게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 산소 함유 반응체의 공급 시간을, 상기 원료의 공급 시간보다도 짧게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 산소 함유 반응체의 공급 시간을, 상기 질소 함유 반응체의 공급 시간보다도 짧게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 산소 함유 반응체의 공급 시간을, 상기 원료의 공급 시간보다도 짧게 하고, 상기 원료의 공급 시간을 상기 질소 함유 반응체의 공급 시간보다도 짧게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서, (a)에서는, 상기 오목부 내의 표면에 상기 원료를 흡착시키고,
    (c)에 의해, 2사이클째 이후의 (a)에서의, 상기 오목부 내의 표면의 상부에의 상기 원료의 흡착량을, 상기 오목부 내의 표면의 하부에의 상기 원료의 흡착량보다도 적게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, (c)에 의해, 2사이클째 이후의 (a)에서, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 층의 두께를, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 층의 두께보다도 얇게 하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 원료는 할로겐을 포함하고, 상기 질소 함유 반응체는, 질소 및 수소를 포함하거나, 혹은 질소, 탄소 및 수소를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 원료는 할로실란 및 할로겐화 금속 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 질소 함유 반응체는 질화 수소, 아민 및 유기 히드라진 중 적어도 하나를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 막을 형성하는 공정에서는, 상기 오목부 내를 매립하도록 상기 막을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기판의 온도를, 상기 막을 형성하는 공정에서의 상기 기판의 온도 이상으로 한 상태에서, 상기 오목부 내를 매립하도록 형성된 상기 막에 대하여, 산소 함유 가스 분위기 하에서 열처리를 행하는 공정을 더 갖는, 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 열처리를 행하는 공정에서는, 상기 오목부 내를 매립하도록 형성된 상기 막에, 심 또는 보이드가 있는 상태에서 열처리를 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 열처리를 행하는 공정에서는, 상기 막을 팽창시킴으로써 상기 심 또는 보이드를 소실시키는, 반도체 장치의 제조 방법.
  20. (a) 표면에 오목부가 마련된 기판에 대하여 원료를 공급하는 공정과,
    (b) 상기 기판에 대하여 질소 함유 반응체를 공급하는 공정과,
    (c) 상기 기판에 대하여 산소 함유 반응체를 공급하는 공정
    을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 오목부 내에 막을 형성하는 공정을 갖고,
    (c)에서는, (c)를 행하기 전까지 상기 오목부 내에 형성된 층을 산화시켜서 산화층을 형성하고, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 상기 산화층의 산화량을, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 상기 산화층의 산화량보다도 많게 하는, 기판 처리 방법.
  21. 기판이 처리되는 처리실과,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 원료를 공급하는 원료 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 질소 함유 반응체를 공급하는 질소 함유 반응체 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 산소 함유 반응체를 공급하는 산소 함유 반응체 공급계와,
    상기 처리실 내에서, (a) 표면에 오목부가 마련된 기판에 대하여 상기 원료를 공급하는 처리와, (b) 상기 기판에 대하여 상기 질소 함유 반응체를 공급하는 처리와, (c) 상기 기판에 대하여 상기 산소 함유 반응체를 공급하는 처리를 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 오목부 내에 막을 형성하는 처리와, (c)에서, (c)를 행하기 전까지 상기 오목부 내에 형성된 층을 산화시켜서 산화층을 형성하고, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 상기 산화층의 산화량을, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 상기 산화층의 산화량보다도 많게 하는 처리를 행하게 하도록, 상기 원료 공급계, 상기 질소 함유 반응체 공급계 및 상기 산소 함유 반응체 공급계를 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
  22. (a) 표면에 오목부가 마련된 기판에 대하여 원료를 공급하는 수순과,
    (b) 상기 기판에 대하여 질소 함유 반응체를 공급하는 수순과,
    (c) 상기 기판에 대하여 산소 함유 반응체를 공급하는 수순
    을 포함하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 오목부 내에 막을 형성하는 수순과,
    (c)에서, (c)를 행하기 전까지 상기 오목부 내에 형성된 층을 산화시켜서 산화층을 형성하고, 상기 오목부 내의 상부에 형성되는 상기 산화층의 산화량을, 상기 오목부 내의 하부에 형성되는 상기 산화층의 산화량보다도 많게 하는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7030858B2 (ja) * 2020-01-06 2022-03-07 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017069407A (ja) 2015-09-30 2017-04-06 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置、ガス供給システムおよびプログラム

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6861334B2 (en) * 2001-06-21 2005-03-01 Asm International, N.V. Method of fabricating trench isolation structures for integrated circuits using atomic layer deposition
JP4086054B2 (ja) * 2004-06-22 2008-05-14 東京エレクトロン株式会社 被処理体の酸化方法、酸化装置及び記憶媒体
CN101156233B (zh) * 2005-03-31 2010-12-08 东京毅力科创株式会社 氧化硅膜的制造方法和等离子体处理装置
TWI320207B (en) 2006-05-05 2010-02-01 Method of fabricating metal oxide semiconductor
JP2008034624A (ja) 2006-07-28 2008-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP5573772B2 (ja) * 2010-06-22 2014-08-20 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP5661523B2 (ja) * 2011-03-18 2015-01-28 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP6623943B2 (ja) * 2016-06-14 2019-12-25 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法、熱処理装置及び記憶媒体。
JP6693292B2 (ja) * 2016-06-20 2020-05-13 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置
JP6920082B2 (ja) * 2017-03-17 2021-08-18 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6980624B2 (ja) * 2018-09-13 2021-12-15 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
TWI845607B (zh) * 2019-02-20 2024-06-21 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 用來填充形成於基材表面內之凹部的循環沉積方法及設備

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017069407A (ja) 2015-09-30 2017-04-06 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置、ガス供給システムおよびプログラム

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