KR20230046215A - 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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

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기미히코 나카타니
유키 야마카도
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

본 발명은, 불소를 잔류시키지 않고, 복수의 다른 종류의 막의 표면을 막의 종류마다 선택적으로 개질시키는 것이 가능한 기술을 제공한다. 표면에 질소 함유막 및 산소 함유막을 갖는 기판에 대하여, 질소를 함유하는 활성종 및 수소를 함유하는 활성종을 공급함으로써, 질소 함유막의 표면을 질화시키도록 개질시킨다.

Description

기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 기판 처리 장치{METHOD OF PROCESSING SUBSTRATE, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, PROGRAM, AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
기판 상에, 질소 함유막 및 산소 함유막이 있는 구조에 있어서, 표면에 존재하는 자연 산화막을 불산 처리에 의해 제거한 후, 그 표면을 선택적으로 개질하는 기술이 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2021-27067호 공보
그러나, 불산 처리를 행한 후, 산화막의 표면에 불소가 잔류하는 경우가 있다.
본 개시의 목적은, 불소를 잔류시키지 않고, 질소 함유막 및 산소 함유막을 갖는 표면을 막의 종류마다 선택적으로 개질시키는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 개시의 일 형태에 의하면, 표면에 질소 함유막 및 산소 함유막을 갖는 기판에 대하여, 질소를 함유하는 활성종 및 수소를 함유하는 활성종을 공급함으로써, 상기 질소 함유막의 표면을 질화시키도록 개질시키는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 불소를 잔류시키지 않고, 복수의 다른 종류의 막의 표면을 막의 종류마다 선택적으로 개질시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 개시의 제1 실시 형태에 적합하게 사용되는 개질 처리 장치를 도시하는 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도로 나타내는 도면이다.
도 2는 상기 개질 처리 장치에서의 플라스마의 발생 원리를 예시하는 도면이다.
도 3은 상기 개질 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 나타내는 도면이다.
도 4는 상기 개질 처리 장치에서의 개질 처리 시퀀스를 설명하기 위한 도면이며, 도 4의 (A)는 웨이퍼 준비 공정을 도시하는 도면, 도 4의 (B)는 표면 개질 처리 공정을 도시하는 도면, 도 4의 (C)는 성막 저해제 결합 처리 공정을 도시하는 도면, 도 4의 (D)는 성막 처리 공정을 도시하는 도면, 도 4의 (E)는 성막 저해제 제거 처리 공정을 도시하는 도면이다.
도 5는 표면 개질 처리의 상세를 도시하는 도면이며, 도 5의 (A)는 웨이퍼에 질소의 활성종 및 수소의 활성종을 공급한 상태를 도시하는 도면, 도 5의 (B)는 표면 개질 처리 후의 상태를 도시하는 도면이다.
도 6은 표면 개질 처리의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 6의 (A)는 웨이퍼에 질소의 활성종 및 수소의 활성종을 공급한 상태를 도시하는 도면, 도 6의 (B)는 웨이퍼의 표면의 질소 함유막으로부터 산소가 방출된 상태를 도시하는 도면, 도 6의 (C)는 수산기의 활성종이 웨이퍼의 표면의 산소 함유막에 결합하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 7은 표면 개질 처리의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 7의 (A)는 웨이퍼의 표면의 질소 함유막에 수소의 활성종을 공급한 상태를 도시하는 도면, 도 7의 (B)는 웨이퍼의 표면의 질소 함유막이 수산기 종단된 상태를 도시하는 도면이다.
도 8은 기판 처리 시스템을 도시하는 도면이다.
도 9는 표면 개질 처리의 상세를 도시하는 도면이며, 도 9의 (A)는 웨이퍼에 수소의 활성종을 공급한 상태를 도시하는 도면, 도 9의 (B)는 표면 개질 처리 후의 상태를 도시하는 도면이다.
도 10은 표면 개질 처리의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 10의 (A)는 웨이퍼에 수소의 활성종을 공급한 상태를 도시하는 도면, 도 10의 (B)는 웨이퍼의 표면의 질소 함유막으로부터 산소가 방출된 상태를 도시하는 도면, 도 10의 (C)는 수산기의 활성종이 웨이퍼의 표면의 산소 함유막에 결합하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 11은 표면 개질 처리의 상세를 도시하는 도면이며, 도 11의 (A)는 웨이퍼에 수소의 활성종 및 산소의 활성종을 공급한 상태를 도시하는 도면, 도 11의 (B)는 표면 개질 처리 후의 상태를 도시하는 도면이다.
도 12는 수소 및 산소를 함유하는 가스의 공급 조건과, 수산기, 수소기, 산소기의 각 활성종의 양의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 수소 및 산소를 함유하는 가스의 공급 조건과, 수산기, 수소기, 산소기의 각 활성종의 양의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 수소 및 산소를 함유하는 가스로서 수소 함유 가스 및 산소 함유 가스를 사용한 경우의 수소의 비율과, 산소 함유막의 표면이 산화되는 속도에 대한 질소 함유막의 표면이 산화되는 속도의 비율의 관계를 나타내는 그래프이다.
<제1 실시 형태>
이하, 도면을 참조하면서 본 개시의 제1 실시 형태에 대해서 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) 개질 처리 장치
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치의 일 형태인 개질 처리 장치(100)는, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 수용해서 플라스마 처리하는 처리로(202)를 구비하고 있다. 처리로(202)는, 처리실(201)을 구성하는 처리 용기(203)를 구비하고 있다. 처리 용기(203)는, 돔형의 상측 용기(210)와 사발형의 하측 용기(211)를 구비하고 있다. 상측 용기(210)가 하측 용기(211) 상에 덮임으로써 처리실(201)이 형성된다.
하측 용기(211)의 하부 측벽에는, 반입출구(칸막이 밸브)로서의 게이트 밸브(244)가 마련되어 있다. 게이트 밸브(244)를 개방함으로써, 반입출구(245)를 통해서 처리실(201) 내외로 웨이퍼(200)를 반출입할 수 있다. 게이트 밸브(244)를 닫음으로써, 처리실(201) 내의 기밀성을 유지할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 처리실(201)은, 플라스마 생성 공간(201a)과, 플라스마 생성 공간(201a)에 연통하고, 웨이퍼(200)가 처리되는 개질 처리 공간(201b)을 갖고 있다. 플라스마 생성 공간(201a)의 주위이며 처리 용기(203)의 외주측에는, 후술하는 공진 코일(212)이 마련되어 있다. 플라스마 생성 공간(201a)은, 플라스마가 생성되는 공간이며, 처리실(201) 중, 예를 들어 공진 코일(212)의 하단(도 1에서의 일점쇄선)보다도 상방측의 공간을 말한다. 한편, 개질 처리 공간(201b)은, 웨이퍼(200)가 플라스마로 처리되는 공간이며, 공진 코일(212)의 하단보다도 하방측의 공간을 말한다.
처리실(201) 내의 바닥측 중앙에는, 기판 적재부로서의 서셉터(217)가 배치되어 있다. 서셉터(217)의 상면에는, 웨이퍼(200)가 적재되는 기판 적재면(217d)이 마련되어 있다. 서셉터(217)의 내부에는, 가열 기구로서의 히터(217b)가 매립되어 있다. 히터 전력 조정 기구(276)를 통해서 히터(217b)에 전력이 공급됨으로써, 기판 적재면(217d) 상에 적재된 웨이퍼(200)를, 예를 들어 25 내지 1000℃의 범위 내의 소정의 온도로 가열할 수 있다.
서셉터(217)는, 하측 용기(211)와는 전기적으로 절연되어 있다. 서셉터(217)의 내부에는 임피던스 조정 전극(217c)이 장비되어 있다. 임피던스 조정 전극(217c)은, 임피던스 조정부로서의 임피던스 가변 기구(275)를 통해서 접지되어 있다. 임피던스 가변 기구(275)의 임피던스를 소정의 범위 내에서 변화시킴으로써, 임피던스 조정 전극(217c) 및 서셉터(217)를 통해서, 플라스마 처리 중의 웨이퍼(200)의 전위(바이어스 전압)를 제어하는 것이 가능하게 된다.
서셉터(217)의 하방에는, 서셉터(217)를 승강시키는 서셉터 승강 기구(268)가 마련되어 있다. 서셉터(217)에는, 관통 구멍(217a)이 3개 마련되어 있다. 하측 용기(211)의 저면에는, 웨이퍼(200)를 지지하는 지지체로서의 지지 핀(266)이, 3개의 관통 구멍(217a) 각각에 대응하도록 3개 마련되어 있다. 서셉터(217)가 하강되었을 때, 3개의 지지 핀(266)의 각 선단이, 대응하는 각 관통 구멍(217a)을 뚫고 나가, 서셉터(217)의 기판 적재면(217d)보다도 상면측으로 각각 돌출된다. 이에 의해, 웨이퍼(200)를 하방으로부터 보유 지지하는 것이 가능하게 된다.
처리실(201)의 상방, 즉 상측 용기(210)의 상부에는, 가스 공급 헤드(236)가 마련되어 있다. 가스 공급 헤드(236)는, 캡 형상의 덮개(233)와, 가스 도입구(234)와, 버퍼실(237)과, 개구(238)와, 가스 분출구(239)와, 차폐 플레이트(240)를 구비하여, 처리실(201) 내에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 버퍼실(237)은, 가스 도입구(234)로부터 도입되는 가스를 분산시키는 분산 공간으로서 기능한다.
가스 도입구(234)에는, 질소(N) 함유 가스를 공급하는 가스 공급관(232a)의 하류단, 및 수소(H) 함유 가스를 공급하는 가스 공급관(232b)의 하류단 등이 합류하도록 접속되어 있다. 가스 공급관(232a)에는, 가스류의 상류측부터 순서대로 N 함유 가스 공급원(250a), 유량 제어 장치로서의 매스 플로 컨트롤러(MFC)(252a), 개폐 밸브로서의 밸브(253a)가 마련되어 있다. 가스 공급관(232b)에는, 가스류의 상류측부터 순서대로 H 함유 가스 공급원(250b), MFC(252b), 밸브(253b)가 마련되어 있다. 가스 공급관(232a, 232b) 등이 합류한 하류측에는, 밸브(243a) 및 가스 공급관(232)이 마련되어 있다. 밸브(253a, 253b, 243a)를 개폐시킴으로써, MFC(252a, 252b)에 의해 유량을 조정하면서, N 함유 가스, H 함유 가스 각각을 처리 용기(203) 내에 공급하는 것이 가능하게 된다.
후술하는 개질 처리 공정에서는, 실리콘(Si) 기판의 표면에 질소 함유막(이후, 간결하게 SiN막이라고 기재함) 및 산소 함유막(이후, 간결하게 SiO막이라고 기재함)을 갖는 웨이퍼(200)에 대하여 처리를 행한다. 웨이퍼(200)의 질소 함유막의 표면에는, 자연 산화막(SiON막)이 존재한다고 상정된다.
주로, 가스 공급관(232a), 밸브(253a), MFC(252a), N 함유 가스 공급원(250a)에 의해 N 함유 가스 공급계가 구성된다. 또한 주로, 가스 공급관(232b), 밸브(253b), MFC(252b), H 함유 가스 공급원(250b)에 의해 H 함유 가스 공급계가 구성된다.
또한, 개질 처리 장치(100)는, N 함유 가스 공급계 및 H 함유 가스 공급계 이외에도, 개질 처리 공정에서 사용하는 각종 가스를 공급하기 위한 도시하지 않은 복수의 가스 공급계를 구비한다. 각 가스 공급계는, N 함유 가스 공급계 및 H 함유 가스 공급계와 마찬가지로, 가스 공급관, 밸브, MFC, 가스 공급원을 구비한다.
또한, 가스 공급 헤드(236)(덮개(233), 가스 도입구(234), 버퍼실(237), 개구(238), 가스 분출구(239), 차폐 플레이트(240)), 가스 공급관(232), 밸브(243a)를, 각 가스 공급계에 포함해도 된다.
하측 용기(211)의 측벽에는, 처리실(201) 내를 배기하는 배기구(235)가 마련되어 있다. 배기구(235)에는, 배기관(231의 상류단이 접속되어 있다. 배기관(231)에는, 상류측부터 순서대로 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(242), 밸브(243b), 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 마련되어 있다. 주로, 배기구(235), 배기관(231), APC 밸브(242), 밸브(243b)에 의해 배기계가 구성되어 있다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함해도 된다.
처리실(201)의 외주부, 즉, 상측 용기(210)의 측벽 외측에는, 처리 용기(203)를 둘러싸도록 나선상의 공진 코일(212)이 마련되어 있다. 공진 코일(212)에는, RF(Radio Frequency) 센서(272), 고주파 전원(273) 및 주파수 정합기(주파수 제어부)(274)가 접속되어 있다. 공진 코일(212)의 외주측에는, 차폐판(223)이 마련되어 있다.
고주파 전원(273)은, 공진 코일(212)에 대하여 고주파 전력(RF 전력)을 공급하도록 구성되어 있다. RF 센서(272)는, 고주파 전원(273)으로부터 공급되는 고주파 전력의 진행파나 반사파의 정보를 모니터하도록 구성되어 있다. 주파수 정합기(274)는, RF 센서(272)에서 모니터된 반사파의 정보에 기초하여, 반사파가 최소로 되도록, 고주파 전원(273)으로부터 출력되는 고주파 전력의 주파수를 정합시키도록 구성되어 있다.
공진 코일(212)의 양단은, 전기적으로 접지되어 있다. 공진 코일(212)의 일단은, 가동 탭(213)을 통해서 접지되어 있다. 공진 코일(212)의 타단은, 고정 접지(214)를 통해서 접지되어 있다. 공진 코일(212)의 이들 양단의 사이에는, 고주파 전원(273)으로부터 급전을 받는 위치를 임의로 설정할 수 있는 가동 탭(215)이 마련되어 있다.
주로, 공진 코일(212), RF 센서(272), 주파수 정합기(274)에 의해, 플라스마 생성부(플라스마 생성 유닛)가 구성되어 있다. 고주파 전원(273)이나 차폐판(223)을 플라스마 생성부에 포함해도 된다.
이하, 플라스마 생성부의 동작이나 생성되는 플라스마의 성질에 대해서, 도 2를 사용해서 보충한다.
공진 코일(212)은, 고주파 유도 결합 플라스마(ICP) 전극으로서 기능하도록 구성되어 있다. 공진 코일(212)은, 소정의 파장의 정재파를 형성하여, 전 파장 모드에서 공진하도록, 그 권취 직경, 권회 피치, 권취수 등이 설정된다. 예를 들어, 공진 코일(212)의 전기적 길이, 즉, 접지간의 전극 길이는, 고주파 전원(273)으로부터 공급되는 고주파 전력의 파장의 정수배의 길이로 되도록 조정된다.
주파수 정합기(274)는, 반사파 전력에 관한 전압 신호를 RF 센서(272)로부터 수신하여, 반사파 전력이 최소로 되도록, 고주파 전원(273)이 출력하는 고주파 전력의 주파수(발진 주파수)를 증가 또는 감소시키는 보정 제어를 행한다.
이상의 구성에 의해, 플라스마 생성 공간(201a) 내에 여기되는 유도 플라스마는, 처리실(201)의 내벽이나 서셉터(217) 등과의 용량 결합이 거의 없는 양질의 것으로 된다. 플라스마 생성 공간(201a) 중에는, 전기적 포텐셜이 극히 낮은, 평면으로 보아 도넛 형상의 플라스마가 생성되게 된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제어부로서의 컨트롤러(221)는, CPU(Central Processing Unit)(221a), RAM(Random Access Memory)(221b), 기억 장치(221c), I/O 포트(221d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(221b), 기억 장치(221c), I/O 포트(221d)는, 내부 버스(221e)를 통해서 CPU(221a)와 데이터 교환 가능하게 구성되어 있다. 컨트롤러(221)에는, 입출력 장치(225)로서, 예를 들어 터치 패널, 마우스, 키보드, 조작 단말기 등이 접속되어 있어도 된다. 컨트롤러(221)에는, 표시부로서, 예를 들어 디스플레이 등이 접속되어 있어도 된다.
기억 장치(221c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive), CD-ROM 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(221c) 내에는, 개질 처리 장치(100)의 동작을 제어하는 제어 프로그램, 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(221)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. RAM(221b)은, CPU(221a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(221d)는, 상술한 MFC(252a, 252b), 밸브(253a, 253b, 243a, 243b), 게이트 밸브(244), APC 밸브(242), 진공 펌프(246), 히터(217b), RF 센서(272), 고주파 전원(273), 주파수 정합기(274), 서셉터 승강 기구(268), 임피던스 가변 기구(275) 등에 접속되어 있다.
CPU(221a)는, 기억 장치(221c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(225)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(221c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, CPU(221a)는, 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, I/O 포트(221d) 및 신호선 A를 통해서 APC 밸브(242)의 개방도 조정 동작, 밸브(243b)의 개폐 동작 및 진공 펌프(246)의 기동 및 정지를, 신호선 B를 통해서 서셉터 승강 기구(268)의 승강 동작을, 신호선 C를 통해서 히터 전력 조정 기구(276)에 의한 온도 센서에 기초하는 히터(217b)에의 공급 전력량 조정 동작(온도 조정 동작) 및 임피던스 가변 기구(275)에 의한 임피던스값 조정 동작을, 신호선 D를 통해서 게이트 밸브(244)의 개폐 동작을, 신호선 E를 통해서 RF 센서(272), 주파수 정합기(274) 및 고주파 전원(273)의 동작을, 신호선 F를 통해서 MFC(252a, 252b)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작 및 밸브(253a, 253b, 243a)의 개폐 동작을, 각각 제어하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
(2) 기판 처리 공정
상술한 개질 처리 장치(100)를 사용하여, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서의 기판 처리 시퀀스 예에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서, 개질 처리 장치(100)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(221)에 의해 제어된다.
본 형태의 기판 처리 시퀀스에서는,
(a) 표면에 질소 함유막 및 산소 함유막을 갖는 웨이퍼(200)를 준비하는 공정과,
(b) 웨이퍼(200)에 대하여, 질소를 함유하는 활성종 및 수소를 함유하는 활성종을 공급함으로써, 질소 함유막의 표면을 질화시키도록 개질시키는 공정
을 갖는다.
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우는, 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 경우는, 웨이퍼 그 자체의 표면 상에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되어 있는 층 등의 위에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 동의이다.
본 실시 형태에서는, 일례로서 도 4에 도시하는 바와 같이, Si 기판의 표면에 SiN막 및 SiO막을 갖는 웨이퍼(200)에 대하여, SiN막 상에만 선택적으로 질화티타늄(TiN)막을 형성하는 기판 처리 시퀀스에 대해서 설명한다. 이 기판 처리 시퀀스는, 주된 공정으로서, 웨이퍼 준비 공정, 표면 개질 처리 공정, 성막 저해제 결합 처리 공정, 성막 처리 공정, 및 성막 저해제 제거 처리 공정을 갖는다.
도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 준비 공정은, Si 기판의 표면에 SiN막 및 SiO막을 갖는 웨이퍼(200)를 준비하는 공정이다. 또한, 웨이퍼(200)의 SiN의 표면에는, 자연 산화막(SiON막)이 존재한다고 상정된다. 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 표면 개질 처리 공정은, 상기 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 SiN의 표면을 질화시키도록 개질시킴과 함께, 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 SiO막의 표면을 수산기(OH) 종단시키도록 개질시키는 처리를 행하는 공정이다. 도 4의 (C)에 도시하는 바와 같이, 성막 저해제 결합 처리 공정은, SiO막의 표면에만 선택적으로 성막 저해제를 결합시키는 처리를 행하는 공정이다. 도 4의 (D)에 도시하는 바와 같이, 성막 처리 공정은, SiN막의 표면에만 선택적으로 TiN막을 형성시키는 처리를 행하는 공정이다. 도 4의 (E)에 도시하는 바와 같이, 성막 저해제 제거 처리 공정은, SiO막의 표면의 결합하고 있는 성막 저해제를 제거시키는 처리를 행하는 공정이다. 이하, 이 기판 처리 시퀀스에 대해서 상세하게 설명한다.
(웨이퍼 반입(웨이퍼 준비))
서셉터(217)를 소정의 반송 위치까지 강하시킨 상태에서, 게이트 밸브(244)를 개방하여, 처리 대상의 웨이퍼(200)를, 도시하지 않은 반송 로봇에 의해 처리 용기(203) 내에 반입한다. 처리 용기(203) 내에 반입된 웨이퍼(200)는, 서셉터(217)의 기판 적재면(217d)으로부터 상방으로 돌출된 3개의 지지 핀(266) 상에 수평 자세로 지지된다. 처리 용기(203) 내에의 웨이퍼(200)의 반입이 완료된 후, 처리 용기(203) 내로부터 반송 로봇의 암부를 퇴거시켜, 게이트 밸브(244)를 닫는다. 그 후, 서셉터(217)를 소정의 처리 위치까지 상승시키고, 처리 대상의 웨이퍼(200)를, 지지 핀(266) 상으로부터 서셉터(217) 상으로 이동 탑재시킨다.
(압력 조정, 온도 조정)
계속해서, 처리 용기(203) 내가 원하는 처리 압력으로 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 처리 용기(203) 내의 압력은 압력 센서에서 측정되어, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(242)가 피드백 제어된다. 또한, 웨이퍼(200)가 원하는 처리 온도로 되도록 히터(217b)에 의해 가열된다. 처리 용기(203) 내가 원하는 처리 압력으로 되고, 또한, 웨이퍼(200)의 온도가 원하는 처리 온도에 도달해서 안정되면, 후술하는 표면 개질 처리를 개시한다.
(표면 개질 처리)
개질 처리 가스로서, N 함유 가스 및 H 함유 가스를 처리 용기(203) 내에 공급해서 플라스마 여기시킴으로써, N을 함유하는 활성종으로서 N의 활성종 및 NH기의 활성종의 적어도 어느 것을 생성하고, H를 함유하는 활성종으로서 H의 활성종을 생성한다.
구체적으로는, 밸브(253a, 253b)를 개방하여, MFC(252a, 252b)에 의해 유량 조정하면서, 가스 도입구(234), 버퍼실(237), 가스 분출구(239)를 통해서 처리실(201) 내에 N 함유 가스 및 H 함유 가스를 혼합시키면서 공급한다. 이때, 공진 코일(212)에 대하여, 고주파 전원(273)으로부터 고주파 전력을 공급한다. 이에 의해, 플라스마 생성 공간(201a) 내에서의 공진 코일(212)의 전기적 중점에 상당하는 높이 위치에, 평면으로 보아 도넛 형상인 유도 플라스마가 여기된다.
N 함유 가스로서는, 예를 들어 질소(N2) 가스나, 암모니아(NH3) 가스, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스 등을 사용할 수 있다. N 함유 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다. 또한, N 함유 가스로서 질화수소계 가스를 사용하는 경우는, H 함유 가스로서 질화수소계 가스 이외의 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
H 함유 가스로서는, 예를 들어 수소(H2) 가스, 중수소(D2) 가스, 수증기(H2O 가스), 상술한 질화수소계 가스 등을 사용할 수 있다. 수소 함유 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
혼합 가스에 포함되는 N 함유 가스 및 H 함유 가스는, 유도 플라스마의 여기 등에 의해 활성화(여기)되어서 반응하여, 처리 용기(203) 내에서 N을 함유하는 활성종 및 H를 함유하는 활성종이 생성된다.
예를 들어 N 함유 가스로서 N2 가스를 사용하는 경우, N의 활성종에는, 여기 상태의 N 원자, 여기 상태의 N2 분자, 및 이온화된 N 원자 중 적어도 어느 것이 포함된다. 또한, 이하의 설명 및 도면에서는, N의 활성종을 총칭하여 「N*」라고 기재한다. 또한, NH기의 활성종에는, 여기 상태의 NH기가 포함된다. N을 함유하는 활성종으로서 N의 활성종 및 NH기의 활성종의 적어도 어느 것은, 후술하는 바와 같이 질화종으로서 작용한다.
또한, 예를 들어 H 함유 가스로서 H2 가스를 사용하는 경우, H의 활성종에는, 여기 상태의 H 원자, 여기 상태의 H2 분자, 및 이온화된 H 원자 중 적어도 어느 것이 포함된다. 또한, 이하의 설명 및 도면에서는, H의 활성종을 총칭하여 「H*」라고 기재한다.
그리고, 도 5의 (A)에 도시하는 바와 같이, 생성된 N을 함유하는 활성종 및 H를 함유하는 활성종이 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 그 결과, 도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 SiN막의 표면이 질화되도록 개질됨과 함께, 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 SiO막의 표면이 수산기(OH) 종단되도록 개질된다.
이때의 구조는, 도 6에 도시하는 바와 같다. 우선, 도 6의 (A)에 도시하는 바와 같이, Si 기판의 표면에 SiN막 및 SiO막을 갖는 웨이퍼(200)에 N* 및 H*가 공급되면, N*가 질화종으로서 SiN막의 표면의 자연 산화막(SiON막)을 질화한다. 이어서, 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, SiON막의 질화에 의해 SiON막으로부터 산소(O)가 방출되고, 방출된 O가 H*와 결합하여, OH의 활성종인 OH 라디칼(이하의 설명 및 도면에서는, OH의 활성종을 총칭하여 「OH*」라고 기재함)이 발생한다. 이어서, 도 6의 (C)에 도시하는 바와 같이, 발생한 OH*가, SiO막의 표면에 공급되어, SiO막의 재산화 및/또는 SiO막의 표면에의 OH 종단의 형성이 행하여진다. 또한, 상술한 구조에 더하여, 또는 상술한 구조 대신에, SiO막의 재산화 및/또는 SiO막의 표면에의 OH 종단의 형성이 행하여지는 경우가 있다. 즉, 웨이퍼(200)에 N* 및 H*가 공급되면, N*가 질화종으로서 SiO막의 표면을 일시적으로 질화한다. 이때, SiO막으로부터는 O가 방출(탈리)되고, 이 방출된 O는 H*와 결합해서 OH*를 발생시킨다. 이와 같이 해서 발생한 OH*는, SiO막의 표면에 공급되어, SiO막의 재산화 및/또는 SiO막의 표면에의 OH 종단의 형성이 행하여진다. 따라서, SiO막에 대하여 N* 및 H*가 공급될 경우, H*를 비함유로 하는 경우에 비해서, SiO막의 질화가 억제됨과 함께, SiO막의 표면에의 OH 종단의 형성이 촉진된다.
또한, 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 SiO막의 표면의 OH 종단은, 상기 구조 이외에, 도 7에 도시하는 구조에 의해서도 일어날 수 있다. 도 7의 (A)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 SiO막에 H*가 공급되면, 도 7의 (B)에 도시하는 바와 같이, H*의 환원 작용에 의해, SiO막의 표면의 SiO 종단 부분에서 Si와 O의 결합이 절단되고, 절단된 O와 H*가 결합함으로써 SiO막의 표면이 OH 종단된다.
상기한 바와 같이 Si 기판의 표면에 SiN막 및 SiO막을 갖는 웨이퍼(200)에 대하여, N 함유 가스와 H 함유 가스의 혼합 가스를 공급해서 표면 개질 처리를 행함으로써, 한번의 공정으로, SiN막의 질화와 SiO막의 OH 종단을 동시에 행할 수 있다.
본 공정에서의 처리 조건은, 하기 조건이 예시된다.
처리 압력은, 1 내지 100Pa, 보다 바람직하게는 20 내지 30Pa이다. 압력이 1Pa보다도 낮으면 질화, 환원, OH 종단화의 생성 레이트가 저하되어, 실질적인 레이트가 얻어지지 않을 가능성이 있다. 한편, 압력이 100Pa보다도 높으면 플라스마가 생성되지 않을 가능성이 있다.
각 가스 공급 시간은, 1 내지 10분, 바람직하게는 2 내지 3분이다. 시간이 1분보다도 짧으면, SiN막의 표면의 SiON막의 질화가 불완전하게 될 가능성이 있다. 시간이 10분보다도 길면, SiO막이 실질적으로 질화될 가능성이 있다.
처리 온도는, 실온 내지 700℃, 바람직하게는 200 내지 400℃이다. 상한으로서는 OH 종단이 SiO막의 표면으로부터 탈리하지 않는 온도로 할 필요가 있다. 처리 온도는, 후술하는 성막 저해제와의 상성에 의존하지만, 낮은 편이 바람직하다. 그러나, 온도가 지나치게 낮으면 질화 속도가 저하되는 경우가 있기 때문에, 성막 저해제와의 상성과, 질화 속도의 관계를 고려해서 처리 온도를 선택하는 것이 바람직하다. 또한 질화에는, 플라스마 하이기는 하지만, 실온 이상이 바람직하고, 200℃ 이상이면 보다 안정된 플라스마의 생성이 가능하게 된다.
고주파 전력은, 웨이퍼(200)의 표면적에 의존하며, 예시하자면, 100 내지 7900W, 바람직하게는 500 내지 2000W이다.
N 함유 가스와 H 함유 가스의 혼합 가스의 공급 유량은, 처리 압력에 의존하며, 예시하자면, 0.2 내지 1.0slm, 바람직하게는 0.4 내지 0.6slm이다.
혼합 가스에서의 H 함유 가스의 농도는, 10 내지 80％, 바람직하게는 20 내지 60％이다. 혼합 가스에 N 함유 가스뿐만 아니라 H 함유 가스를 첨가함으로써, 웨이퍼(200)의 표면의 SiN막만을 질화하고, SiO막은 OH 종단할 수 있다. 즉, H*의 공급에 의해, SiO막의 표면이 질화되는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 명세서에서의 「1 내지 100Pa」과 같은 수치 범위의 표기는, 「1Pa 이상 100Pa 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지이다.
상기한 바와 같이, 표면 개질 처리를 행한 후, 처리 용기(203) 내에의 N 함유 가스 및 H 함유 가스의 공급을 정지함과 함께, 공진 코일(212)에의 고주파 전력의 공급을 정지한다. 그리고, 퍼지 가스로서의 불활성 가스를 처리 용기(203) 내에 공급하여, 배기관(231)으로부터 배기한다. 이에 의해, 처리 용기(203) 내가 퍼지되어, 처리 용기(203) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리 용기(203) 내로부터 제거된다.
불활성 가스로서는, 예를 들어 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 각 스텝에서도 마찬가지이다.
(성막 저해제 결합 처리)
표면 개질 처리가 실시된 웨이퍼(200)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 성막 저해제 결합 처리를 실시하기 위해서, 개질 처리 장치(100)로부터 성막 장치(300)에 진공 반송로(400)를 통해서 진공 반송된다. 이 진공 반송로(400)를 통해서 웨이퍼(200)를 반송하기 때문에, 웨이퍼(200)의 표면은, 대기에 폭로되지 않아, 그 표면의 산화를 방지할 수 있다. 또한, 개질 처리 장치(100), 성막 장치(300)로 이루어지는 시스템을 기판 처리 시스템(500)이라고 칭한다.
성막 장치(300)의 처리 용기 내에 반송된 웨이퍼(200)에 대하여, 성막 저해제 함유 가스를 공급한다. 여기서, 성막 저해제 함유 가스는, OH기에 선택적으로 결합하고, 또한, 후술하는 성막 처리에 사용하는 원료의 결합을 저해하는 물질을 함유하는 가스이다. 성막 저해제 함유 가스로서는, 예를 들어, Si에 아미노기가 직접 결합한 구조를 갖는 화합물이나, Si에 아미노기와 알킬기가 직접 결합한 구조를 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, (디메틸아미노)트리메틸실란((CH3)2NSi(CH3)3, 약칭: DMATMS), (디에틸아미노)트리에틸실란((C2H5)2NSi(C2H5)3, 약칭: DEATES), (디메틸아미노)트리에틸실란((CH3)2NSi(C2H5)3, 약칭: DMATES), (디에틸아미노)트리메틸실란((C2H5)2NSi(CH3)3, 약칭: DEATMS), (디프로필아미노)트리메틸실란((C3H7)2NSi(CH3)3, 약칭: DPATMS), (디부틸아미노)트리메틸실란((C4H9)2NSi(CH3)3, 약칭: DBATMS), (트리메틸실릴)아민((CH3)3SiNH2, 약칭: TMSA), (트리에틸실릴)아민((C2H5)3SiNH2, 약칭: TESA), (디메틸아미노)실란((CH3)2NSiH3, 약칭: DMAS), (디에틸아미노)실란((C2H5)2NSiH3, 약칭: DEAS), (디프로필아미노)실란((C3H7)2NSiH3, 약칭: DPAS), (디부틸아미노)실란((C4H9)2NSiH3, 약칭: DBAS) 등을 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어 비스(디메틸아미노)디메틸실란([(CH3)2N]2Si(CH3)2, 약칭: BDMADMS), 비스(디에틸아미노)디에틸실란([(C2H5)2N]2Si(C2H5)2, 약칭: BDEADES), 비스(디메틸아미노)디에틸실란([(CH3)2N]2Si(C2H5)2, 약칭: BDMADES), 비스(디에틸아미노)디메틸실란([(C2H5)2N]2Si(CH3)2, 약칭: BDEADMS), 비스(디메틸아미노)실란([(CH3)2N]2SiH2, 약칭: BDMAS), 비스(디에틸아미노)실란([(C2H5)2N]2SiH2, 약칭: BDEAS), 비스(디메틸아미노디메틸실릴)에탄([(CH3)2N(CH3)2Si]2C2H6, 약칭: BDMADMSE), 비스(디프로필아미노)실란([(C3H7)2N]2SiH2, 약칭: BDPAS), 비스(디부틸아미노)실란([(C4H9)2N]2SiH2, 약칭: BDBAS), 비스(디프로필아미노)디메틸실란([(C3H7)2N]2Si(CH3)2, 약칭: BDPADMS), 비스(디프로필아미노)디에틸실란([(C3H7)2N]2Si(C2H5)2, 약칭: BDPADES), (디메틸실릴)디아민((CH3)2Si(NH2)2, 약칭: DMSDA), (디에틸실릴)디아민((C2H5)2Si(NH2)2, 약칭: DESDA), (디프로필실릴)디아민((C3H7)2Si(NH2)2, 약칭: DESDA), 비스(디메틸아미노디메틸실릴)메탄([(CH3)2N(CH3)2Si]2CH2, 약칭: BDMADMSM), 비스(디메틸아미노)테트라메틸디실란([(CH3)2N]2(CH3)4Si2, 약칭: BDMATMDS) 등을 사용할 수도 있다. 성막 저해제 함유 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
구체적으로는, 성막 장치의 성막 저해제 함유 가스 공급계의 밸브를 개방하여, MFC에 의해 유량 조정하면서, 처리 용기 내에 성막 저해제 함유 가스를 공급한다.
이와 같이, 웨이퍼(200)에 대하여 성막 저해제 함유 가스를 공급하여, 도 4의 (C)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 표면 중, 표면이 OH 종단된 SiO막 상에만, 성막 저해제 함유 가스에 포함되는 유기 배위자(성막 저해제라고도 함. 성막 저해제를 구성하는 분자의 분자 구조의 적어도 일부이어도 됨)를 Si층 및 SiO2층의 표면에 결합시켜서 유기 종단시킨다. 이와 같이, SiO막 상에 결합된 유기 배위자로 이루어지는 성막 저해층이 형성된다.
그 후, 처리 용기 내에의 성막 저해제 함유 가스의 공급을 정지하고, 퍼지 가스로서의 불활성 가스를 처리 용기 내에 공급하여, 배기한다. 이에 의해, 처리 용기 내가 퍼지되어, 처리 용기 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리 용기 내로부터 제거된다.
상기 성막 저해제 결합 처리를 1회 이상(소정 횟수(n회)) 행함으로써, 웨이퍼(200)의 표면 중, 표면이 OH 종단된 SiO막 상에만, 필요량의 성막 저해제가 결합한다. 상술한 처리는, 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
(성막 처리)
이어서, 성막 처리의 일례로서, 웨이퍼(200)의 표면 중, SiN막 상에만 선택적으로 질화티타늄(TiN)막을 형성하는 경우에 대해서 설명한다.
우선, 성막 장치의 처리 용기 내의 웨이퍼(200)에 대하여, 티타늄(Ti) 함유 가스를 공급한다. 구체적으로는, Ti 함유 가스 공급계의 밸브를 개방하여, MFC에 의해 유량 조정하면서 처리실 내에 Ti 함유 가스를 공급한다.
이에 의해, 웨이퍼(200)에 대하여 Ti 함유 가스가 공급되어, 웨이퍼(200)의 표면 중, 실질적으로 성막 저해제가 결합하지 않은 SiN막 상에만, Ti 원료가 결합해서 티타늄(Ti) 함유막이 형성된다. Ti 함유 가스로서는, 예를 들어 사염화티타늄(TiCl4) 가스, 사요오드화티타늄(TiI4) 등의 할로겐화 Ti 함유 가스나, 테트라키스에틸메틸아미노티타늄(Ti[N(CH3)C2H5]4), 테트라키스디에틸아미노티타늄(Ti[N(C2H5)2]4), 테트라키스디메틸아미노티타늄(Ti[N(CH3)2]4), Ti(O-tBu)4, Ti(MMP)4, 트리스디메틸아미노시클로펜타디에닐티타늄((C5H5)Ti[N(CH3)2]3) 등의 유기계 Ti 함유 가스 등을 사용할 수 있다. Ti 함유 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
그 후, 처리 용기 내에의 Ti 함유 가스의 공급을 정지하고, 퍼지 가스로서의 불활성 가스를 처리 용기 내에 공급하여, 배기한다. 이에 의해, 처리 용기 내가 퍼지되어, 처리 용기 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리 용기 내로부터 제거된다.
이어서, 처리 용기 내의 웨이퍼(200)에 대하여, N을 함유하는 질화 가스를 공급한다. 구체적으로는, 질화 가스 공급계의 밸브를 개방하여, MFC에 의해 유량 조정하면서 처리실 내에 질화 가스를 공급한다. 이에 의해, 웨이퍼(200)에 대하여 질화 가스가 공급되어, 웨이퍼(200)의 표면의 SiN층 상의 Ti 함유막의 적어도 일부와 치환 반응한다. 치환 반응 시에는, Ti 함유막에 포함되는 Ti와 질화 가스에 포함되는 N이 결합하여, 도 4의 (D)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200) 상의 SiN층 상에 Ti와 N을 포함하는 TiN막이 형성된다. 또한, 웨이퍼(200)의 표면 중, 성막 저해제가 결합하고 있는 SiO막 상에는, 실질적으로 TiN막이 형성되지 않는다.
질화 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스 등을 사용할 수 있다. 질화 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
그 후, 처리 용기 내에의 질화 가스의 공급을 정지하고, 퍼지 가스로서의 불활성 가스를 처리 용기 내에 공급하여, 배기한다. 이에 의해, 처리 용기 내가 퍼지되어, 처리 용기 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리 용기 내로부터 제거된다.
상기 성막 처리를 1회 이상(소정 횟수(n회)) 행함으로써, 웨이퍼(200)의 표면 중, 성막 저해제가 결합하지 않은 SiN막 상에만, 원하는 두께의 TiN막을 형성한다. 상술한 처리는, 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
(성막 저해제 제거 처리)
그 후, 웨이퍼(200)에 대하여 열처리 등의 처리를 실시한다. 이에 의해, 표면에 잔존하는 성막 저해제의 적어도 일부를 탈리 및/또는 무효화시킬 수 있다. 또한, 성막 저해제의 무효화란, 성막 저해제를 구성하는 분자의 분자 구조나 원자의 배열 구조 등을 변화시켜, 막 표면에의 성막제의 흡착이나, 막 표면과 성막제의 반응을 가능하게 하는 것을 의미한다.
이에 의해, 도 4의 (E)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 표면 중, SiO막 상에만 결합된 성막 저해제를 제거할 수 있다.
(애프터 퍼지 및 대기압 복귀)
그 후, 처리 용기(203) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고, 처리 용기 내의 압력이 상압으로 복귀된다.
(웨이퍼 반출)
계속해서, 웨이퍼(200)를 적절히 처리 용기 밖으로 반출한다. 이상에 의해, 본 형태에 관한 기판 처리 공정을 종료한다. 상술한 성막 저해제 결합 처리(개질) 스텝, 성막 처리 스텝, 성막 저해제 제거 처리(열처리) 스텝은, 동일 처리실 내에서(in-situ로) 행하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 웨이퍼(200)를 대기에 노출시키지 않고, 즉, 웨이퍼(200)의 표면을 청정한 상태로 유지한 채, 개질 스텝, 성막 처리 스텝, 열처리 스텝을 행할 수 있어, 선택 성장을 적정하게 행하는 것이 가능하게 된다. 즉, 이들 스텝을 동일 처리실 내에서 행함으로써, 높은 선택성을 갖고 선택 성장을 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 표면 개질 처리는 개질 처리 장치(100)를 사용해서 실시되었지만, 이 처리를 성막 장치(300) 내에서 실시해도 된다. 이 방법에 의하면, 표면 개질 처리 스텝, 성막 저해제 결합 처리(개질) 스텝, 성막 처리 스텝 및 성막 저해제 제거 처리(열처리) 스텝을, 동일 처리실 내에서(in-situ로) 실시하는 것이 가능하게 된다.
(3) 본 형태에 의한 효과
상술한 바와 같이, 제1 실시 형태에서는, Si 기판의 표면에 SiN막 및 SiO막을 갖는 웨이퍼(200)에 대하여, N 함유 가스와 H 함유 가스의 혼합 가스를 공급해서 표면 개질 처리를 행함으로써, 한번의 공정으로, SiN막의 표면의 질화와 SiO막의 OH 종단을 동시에 행할 수 있다. 또한, 표면 개질 처리에 있어서, 종래의 불화수소산(HF)을 사용한 습식 에칭 처리(DHF(DiluteHF) 처리)와 같이 불소를 사용하지 않기 때문에, 불소를 잔류시키지 않고, 막의 표면을 개질시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, SiN막의 표면의 질화란, SiN막을, SiN막의 표면의 질소 농도를 제1 증가량으로 증가시키도록 개질시킴과 함께, SiO막을, SiO막의 표면의 질소 농도를, 상기 제1 증가량보다도 작은 제2 증가량으로 증가시키거나, 또는 증가시키지 않도록 개질시키는 것과 동의이다.
본 실시 형태에 있어서, SiN막의 표면에, 산소 및 질소 함유층(SiON막)이 형성되어 있는 경우에는, SiON막을 질화시킬 수 있다.
또한, 표면 개질 처리에서는, SiO막에 포함되는 O 원자와 H를 함유하는 활성종을 반응시킴으로써 OH 라디칼을 생성시켜, SiO막의 표면을 OH 종단시킴으로써, 표면 개질 처리 후의 성막 저해제 결합 처리에 있어서, SiO막의 표면에만 선택적으로 성막 저해제를 결합시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 표면 개질 처리 후에, 성막 저해제 결합 처리를 행함으로써, SiO막 상을 제외하고, SiN막 상에 선택적으로 성막하는 것이 가능하게 된다.
또한, 표면 개질 처리에 있어서 공급되는 N을 함유하는 활성종 및 H를 함유하는 활성종은, N 및 H를 함유하는 가스를 플라스마 여기시킴으로써 생성시키도록 함으로써, 상기 실시 형태에서 설명한 바와 같은 플라스마 처리가 가능한 개질 처리 장치(100)에 있어서, 용이하게 실현하는 것이 가능하게 된다.
또한, 표면 개질 처리에 있어서 공급되는 N 및 H를 함유하는 가스는, N 함유 가스와 H 함유 가스의 혼합 가스, 및 N과 H의 화학 결합(N-H 결합)을 함유하는 가스 중 적어도 어느 것으로 해도, 상술한 기판 처리 시퀀스와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, N 함유 가스와 H 함유 가스의 혼합 가스에서의 H의 비율(즉, 혼합 가스 중에서의 N과 H의 원자수의 합계에 대한 H의 원자수의 비율)은, 10％ 이상 80％ 이하, 보다 바람직하게는 20％ 이상 60％ 이하로 하는 것이 바람직하다. H의 비율이 10％를 하회하면, 웨이퍼(200)의 표면의 SiO막의 표면에서의 OH 종단의 정도가 저하되어버린다. 또한, H의 비율이 80％를 상회하면, 웨이퍼(200)의 표면의 SiN막의 표면에서의 질화의 정도가 저하되어버린다. 그 때문에, H의 비율을 10％ 이상 80％ 이하로 함으로써, 웨이퍼(200)의 표면의 SiN막의 질화와, SiO막의 OH 종단을 양립시킬 수 있다. H의 비율을 20％ 이상 60％ 이하로 하면, 보다 그 양립을 양호한 것으로 할 수 있다.
또한, 이러한 특성을 이용하여, 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 혼합 가스에서의 N 함유 가스와 H 함유 가스의 비율을 조정함으로써, 원하는 정도로, SiO막의 표면을 질화시키도록 개질시키고 또한 SiO막의 표면을 OH 종단시키도록 해도 된다.
또한, N과 H의 화학 결합을 함유하는 가스는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스, 히드라진(N2H4) 가스 및 디아젠(N2H2) 가스 등의 질화수소계 가스 중 적어도 어느 것으로 해도, 상술한 기판 처리 시퀀스와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 단, 혼합 가스 중에 포함되는 N과 H의 비율을 조정 가능하다는 점에서는, N 함유 가스와 H 함유 가스의 혼합 가스를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 표면에 SiO막을 갖는 웨이퍼(200)에 대하여, N을 함유하는 활성종 및 H를 함유하는 활성종의 어느 것의 활성종을 공급함으로써, SiO막의 표면에 OH 종단을 형성시키는 공정과, OH 종단에 성막 저해층을 형성시키는 공정을 마련함으로써, 성막 저해제 결합 처리 후의 성막 처리에 있어서, SiN막의 표면에만 선택적으로 원하는 막을 형성시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 표면에 SiON막이 존재하는 SiN막을 갖는 웨이퍼(200)에 대하여, N을 함유하는 활성종 및 H를 함유하는 활성종을 공급함으로써, SiN막 상의 SiON막을 질화막으로 개질시키는 공정과, 개질된 SiN막의 표면에 막을 형성시키는 공정을 마련함으로써, SiN막의 표면에만 선택적으로 원하는 막을 형성시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 표면에 제1막(SiO막) 및 제2막(SiN막)을 갖는 웨이퍼(200)의 제1막의 표면에 성막 저해층을 마련함으로써, 성막 저해층이 마련되어 있지 않은 제2막의 표면에 성막하는 경우에 있어서, 웨이퍼(200)에 대하여, N을 함유하는 활성종 및 H를 함유하는 활성종을 공급함으로써, 제2막의 표면의 질소 농도가 증가하도록 개질시킴과 함께, 제1막에 OH기를 형성시키는 공정과, OH기에 성막 저해제를 구성하는 분자의 분자 구조의 적어도 일부를 흡착시켜서 성막 저해층을 형성시키는 공정을 마련함으로써, 성막 저해제 결합 처리 후의 성막 처리에 있어서, SiN막의 표면에만 선택적으로 원하는 막을 형성시키는 것이 가능하게 된다.
<제2 실시 형태>
제1 실시 형태에서는, 기판 처리 시퀀스에서의 표면 개질 처리에 있어서, 개질 처리 가스로서 N을 함유하는 활성종 및 H를 함유하는 활성종을 공급하는 형태에 대해서 설명했다. 본 실시 형태에서는, 개질 처리 가스로서 H를 함유하는 활성종만을 공급하는 형태에 대해서 설명한다.
또한, 본 실시 형태서의 개질 처리 장치(100)의 하드웨어 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
(1) 기판 처리 공정
본 실시 형태의 기판 처리 시퀀스에서의 표면 개질 처리 이외의 처리는, 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
(표면 개질 처리)
본 실시 형태의 표면 개질 처리에서는, 개질 처리 가스로서, N 및 O를 비함유로 하거나, 또는 본질적으로 비함유로 하는 H 함유 가스(이하, 단순히 「N 및 O 비함유인 H 함유 가스」라고 칭함)를 처리 용기(203) 내에 공급해서 플라스마 여기시킴으로써, H를 함유하는 활성종으로서 H*를 생성한다. 본 실시 형태에서의 N 및 O 비함유인 H 함유 가스로서는, 예를 들어 H2 가스나 D2 가스 등을 사용할 수 있다. H 함유 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
구체적으로는, 밸브(253b)를 개방하여, MFC(252b)에 의해 유량 조정하면서, 가스 도입구(234), 버퍼실(237), 가스 분출구(239)를 통해서 처리실(201) 내에 N 및 O 비함유인 H 함유 가스를 공급한다. 이때, 공진 코일(212)에 대하여, 고주파 전원(273)으로부터 고주파 전력을 공급한다. 이에 의해, 플라스마 생성 공간(201a) 내에서의 공진 코일(212)의 전기적 중점에 상당하는 높이 위치에, 평면으로 보아 도넛 형상인 유도 플라스마가 여기된다.
H 함유 가스는, 유도 플라스마의 여기 등에 의해 활성화(여기)되어서 반응하여, 처리 용기(203) 내에서 H*가 생성된다.
그리고, 도 9의 (A)에 도시하는 바와 같이, 생성된 H*가 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 그 결과, 도 9의 (B)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 SiN막의 표면이 환원되도록 개질됨과 함께, 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 SiO막의 표면이 수산기(OH) 종단되도록 개질된다.
이때의 구조는, 도 10에 도시하는 바와 같다. 우선, 도 10의 (A)에 도시하는 바와 같이, Si 기판의 표면에 SiN막 및 SiO막을 갖는 웨이퍼(200)에 H*가 공급되면, H*의 환원 작용에 의해, SiN막의 표면의 자연 산화막(SiON막)에 H가 결합한다. 이어서, 도 10의 (B)에 도시하는 바와 같이, H*의 환원 작용에 의해 SiON막으로부터 산소(O)가 방출되고, 방출된 O가 H*와 결합해서 OH*가 발생한다. 이와 같이, H*의 환원 작용에 의해, SiN막의 표면의 SiON막을 SiN막으로 환원시킨다. 또한, 도 10의 (B)에서는, 기판 내에 H가 들어가 있지만, 반드시 들어가는 것은 아니고, 단순히 O를 방출시켜, 그 O의 방출에 기초해서 기판 표면의 결정 구조를 변화시키는 경우도 있다. 이어서, 도 10의 (C)에 도시하는 바와 같이, 발생한 OH*가, SiO막의 표면에 공급되어, SiO막의 재산화 및/또는 SiO막의 표면의 OH 종단 형성이 행하여진다. 또한, 제1 실시 형태에서의 경우와 마찬가지로, SiO막의 표면에 대한 H*의 공급에 의해서도 OH*가 발생하여, OH*의 공급에 의한 SiO막의 재산화 및/또는 SiO막의 표면의 OH 종단 형성이 행하여진다.
또한, 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 SiO막의 표면의 OH 종단은, 상기 구조 이외에, 제1 실시 형태에서 도 7을 사용해서 설명한 구조에 의해서도 일어날 수 있다. 도 7의 (A)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 SiO막에 H*가 공급되면, 도 7의 (B)에 도시하는 바와 같이, H*의 환원 작용에 의해, SiO막의 표면의 SiO 종단 부분에서 Si와 O의 결합이 절단되고, 절단된 O와 H*가 결합함으로써 SiO막의 표면이 OH 종단된다.
상기한 바와 같이 Si 기판의 표면에 SiN막 및 SiO막을 갖고, SiN막의 표면에 SiON막이 형성된 웨이퍼(200)에 대하여, N 및 O 비함유인 H 함유 가스를 공급해서 표면 개질 처리를 행한 경우에도, 한번의 공정으로, SiON막에서 SiN막으로의 환원과 SiO막의 OH 종단을 동시에 행할 수 있다.
상기한 바와 같이, 표면 개질 처리를 행한 후, 처리 용기(203) 내에의 H 함유 가스의 공급을 정지함과 함께, 공진 코일(212)에의 고주파 전력의 공급을 정지한다. 그리고, 퍼지 가스로서의 불활성 가스를 처리 용기(203) 내에 공급하여, 배기관(231)으로부터 배기한다. 이에 의해, 처리 용기(203) 내가 퍼지되어, 처리 용기(203) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리 용기(203) 내로부터 제거된다.
(2) 본 형태에 의한 효과
상술한 바와 같이, Si 기판의 표면에 SiN막 및 SiO막을 갖고, SiN막의 표면에 SiON막이 형성된 웨이퍼(200)에 대하여, N 및 O 비함유인 H 함유 가스를 공급해서 표면 개질 처리를 행함으로써, 한번의 공정으로, SiON막에서 SiN막으로의 환원과 SiO막의 OH 종단을 동시에 행할 수 있다. 또한, 표면 개질 처리에 있어서, 종래의 불화수소산(HF)을 사용한 DHF 처리와 같이 불소를 사용하지 않기 때문에, 불소를 잔류시키지 않고, 막의 표면을 개질시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태에서 SiO막의 OH 종단이란, SiO막의 표면에 OH 종단을 선택적으로 형성하는 한편, SiN막의 표면에는 OH 종단을 형성하지 않거나, 또는 SiO막의 표면에 형성되는 OH 종단의 밀도보다도 작은 밀도로 OH 종단을 형성시키도록 개질시키는 것과 동의이다.
본 실시 형태에 있어서, 개질 처리 가스로서의 H 함유 가스는, O를 함유하지 않거나, 또는 본질적으로 O를 함유하지 않는다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, N 및 O 비함유인 H 함유 가스만을 사용하는 예에 대해서 설명했지만, H 함유 가스는, 헬륨, 네온, 아르곤 등의 희가스를 포함해도 된다. 이러한 가스이어도, 상술한 기판 처리 시퀀스와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
<제3 실시 형태>
제1 실시 형태에서는, 기판 처리 시퀀스에서의 표면 개질 처리에 있어서, 개질 처리 가스로서 N을 함유하는 활성종 및 H를 함유하는 활성종을 공급하는 형태에 대해서 설명했다. 본 실시 형태에서는, 개질 처리 가스로서 H 및 O를 함유하는 활성종을 공급하는 형태에 대해서 설명한다.
또한, 본 실시 형태에서의 개질 처리 장치(100)의 하드웨어 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
(1) 기판 처리 공정
본 실시 형태의 기판 처리 시퀀스에서의 표면 개질 처리 이외의 처리는, 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
(표면 개질 처리)
본 실시 형태의 표면 개질 처리에서는, 개질 처리 가스로서, H 함유 가스 및 O 함유 가스를 처리 용기(203) 내에 공급해서 플라스마 여기시킴으로써, H를 함유하는 활성종으로서 H*를 생성하고, O를 함유하는 활성종으로서 O의 활성종(이하의 설명 및 도면에서는, O의 활성종을 총칭하여 「O*」라고 기재함) 및 OH를 함유하는 활성종으로서 OH의 활성종(OH*)을 생성한다. 구체적으로는, H 함유 가스 공급계의 밸브(253b)를 개방하여, MFC(252b)에 의해 유량 조정하면서, 가스 도입구(234), 버퍼실(237), 가스 분출구(239)를 통해서 처리실(201) 내에 H 함유 가스를 공급한다. 또한, 도시하지 않은 O 함유 가스 공급계의 밸브를 개방하여, MFC에 의해 유량 조정하면서, 가스 도입구(234), 버퍼실(237), 가스 분출구(239)를 통해서 처리실(201) 내에 O2 가스를 공급한다. 이때, 공진 코일(212)에 대하여, 고주파 전원(273)으로부터 고주파 전력을 공급한다. 이에 의해, 플라스마 생성 공간(201a) 내에서의 공진 코일(212)의 전기적 중점에 상당하는 높이 위치에, 평면으로 보아 도넛 형상인 유도 플라스마가 여기된다.
H 함유 가스로서는, 예를 들어 H2 가스, D2 가스, H2O 가스, 상술한 질화수소계 가스 등을 사용할 수 있다. H 함유 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다. O 함유 가스로서는, 예를 들어 산소(O2) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 오존(O3) 가스, 수증기(H2O 가스), 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 등을 사용할 수 있다. O 함유 가스로서는, 이들 중 1개 이상을 사용할 수 있다. 또한, O 함유 가스로서 H2O 가스를 사용하는 경우는, H 함유 가스로서 H2O 가스 이외의 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
H 함유 가스 및 O 함유 가스는, 유도 플라스마의 여기 등에 의해 활성화(여기)되어서 반응하여, 처리 용기(203) 내에서 H*, O*, 및 OH*가 생성된다. H 비율, 총 가스 유량 및 RF 파워 등에 의해, H*, O*, 및 OH*의 비율 변경이 가능하다. OH* 리치가 되도록 프로세스 조건을 선택한다. 예를 들어, H 및 O를 함유하는 가스에서의 H의 비율은, 10％ 이상 40％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는, 20％ 이상 40％ 이하이다.
그리고, 도 11의 (A)에 도시하는 바와 같이, 생성된 H*, O*, 및 OH*가 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 그 결과, 도 11의 (B)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 SiO막의 표면이 수산기(OH) 종단되도록 개질된다. 또한, SiO막의 표면 상의 오염물을 제거할 수 있다.
또한, 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 SiN막 표면의 산화는, 적절히 프로세스 조건을 선택함으로써, 실질적으로 방지하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, H 농도나 온도에 의해 대 SiN막에의 산화 레이트는 변화한다. 또한, 처리 시간을 단축화함으로써 O*에 의한 영향을 작게 할 수 있다. 그 때문에, O*가 존재하고 있어도, SiN막의 산화를 실질적으로 방지할 수 있다.
또한, 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 SiO막의 표면의 OH 종단은, 상기 구조 이외에, 제1 실시 형태에서 도 7을 사용해서 설명한 구조에 의해서도 일어날 수 있다. 또한, SiO막의 표면에 존재하는 오염에 관해서, OH*는, 산화력이 강력하여, C나 F 등의 오염은 OH*로 제거 가능하다. 또한, H*의 환원력에 의해 오염을 제거할 수 있다. 또한, O*의 산화력에 의해 유기물 등의 오염을 제거할 수 있다.
상기한 바와 같이 Si 기판의 표면에 SiO막이 형성된 웨이퍼(200)에 대하여, H 함유 가스 및 O 함유 가스를 공급해서 표면 개질 처리를 행한 경우에도, SiO막의 OH 종단을 행할 수 있다. 또한, SiO막의 표면에 존재하는 OH 종단 이외의 종단 및 오염의 제거를 행할 수 있다. 또한, SiN막의 산화를 실질적으로 방지할 수 있다.
또한, SiO막의 표면에 존재하는 OH 종단 이외의 종단은, 불소(F) 종단 또는 산소(O) 종단의 어느 것이어도 된다. 또한, SiO막의 표면에 존재하는 오염은, 유기물이어도 된다.
상기한 바와 같이, 표면 개질 처리를 행한 후, 처리 용기(203) 내에의 H 함유 가스 및 O 함유 가스의 공급을 정지함과 함께, 공진 코일(212)에의 고주파 전력의 공급을 정지한다. 그리고, 퍼지 가스로서의 불활성 가스를 처리 용기(203) 내에 공급하여, 배기관(231)으로부터 배기한다. 이에 의해, 처리 용기(203) 내가 퍼지되어, 처리 용기(203) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리 용기(203) 내로부터 제거된다.
(2) 본 형태에 의한 효과
상술한 바와 같이, Si 기판의 표면에 SiN막 및 SiO막을 갖는 웨이퍼(200)에 대하여, H 함유 가스 및 O 함유 가스를 공급해서 표면 개질 처리를 행함으로써, SiO막의 OH 종단을 행할 수 있다. 또한, 표면 개질 처리에 있어서, 종래의 불화수소산(HF)을 사용한 DHF 처리와 같이 불소를 사용하지 않기 때문에, 불소를 잔류시키지 않고 막의 표면을 개질시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태에서 SiO막의 OH 종단이란, SiO막의 표면에 OH 종단을 선택적으로 형성하는 한편, SiN막의 표면에는 OH 종단을 형성하지 않거나, 또는 SiO막의 표면에 형성되는 OH 종단의 밀도보다도 작은 밀도로 OH 종단을 형성시키도록 개질시키는 것과 동의이다.
본 실시 형태에서, 표면 개질 처리에서 공급되는 H를 함유하는 활성종 및 O를 함유하는 활성종은, H 및 O를 함유하는 가스를 플라스마 여기시킴으로써 생성시키도록 함으로써, 상기 실시 형태에서 설명한 바와 같은 플라스마 처리가 가능한 개질 처리 장치(100)에 있어서, 용이하게 실현하는 것이 가능하게 된다.
또한, OH*를 채용함으로써, H*에 비해서 SiO막 상의 OH 종단의 밀도를 보다 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, H*로 제거할 수 없거나, 또는 제거하기 어려운 오염을 제거하는 것이 가능하다.
도 12 및 도 13은, H 및 O를 함유하는 가스의 공급 조건과, OH*, H*, O*의 각 양의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 12 및 도 13의 그래프의 종축은, SiO막 상의 각 물질의 양에 기초하는 강도를 나타내고 있고, 단위는 [A.U.]이다. [A.U.]는, 임의 단위(Arbitrary Unit)이며, 동일 측정계에서의 측정값의 비를 나타낸 것이다.
도 12에서는, 가스의 공급 조건으로서, H의 비율(％)만을 변화시키고, 고주파 전력(W)은 7900W, 가스의 공급 유량은 10slm으로 고정한 상태를 나타내고 있다. H의 비율은, 0％, 5％, 10％, 20％, 30％, 40％, 50％인 상태를 나타내고 있다. 도 12의 그래프로부터, H의 비율이 10％ 및 50％인 상태와 비교하여, H의 비율이 20％ 이상 40％ 이하의 상태에서, OH*에 기초하는 강도가 높게 되어 있는, 즉, OH*의 양이 많게 되어 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이, OH 종단의 양을 많게 하는 것이 가능하게 된다.
도 13에서는, 가스의 공급 조건으로서, H의 비율이 5％, 고주파 전력이 3500W, 가스의 공급 유량이 10slm인 상태와, H의 비율이 20％, 고주파 전력이 7900W, 가스의 공급 유량이 2slm인 상태와, H의 비율이 20％, 고주파 전력이 7900W, 가스의 공급 유량이 10slm인 상태의 3개의 상태를 나타내고 있다.
도 12의 H의 비율이 5％, 고주파 전력이 7900W, 가스의 공급 유량이 10slm인 상태와, 도 13의 H의 비율이 5％, 고주파 전력이 3500W, 가스의 공급 유량이 10slm인 상태를 비교하면, 고주파 전력이 높으면, OH*에 기초하는 강도가 높게 되어 있는, 즉 SiO막 상의 OH 종단의 양이 많게 되어 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이, OH 종단의 양을 많게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 13의 H의 비율이 20％, 고주파 전력이 7900W, 가스의 공급 유량이 2slm인 상태와, H의 비율이 20％, 고주파 전력이 7900W, 가스의 공급 유량이 10slm인 상태를 비교하면, 가스의 공급 유량이 많으면, OH*에 기초하는 강도가 높게 되어 있는, 즉 OH*의 양이 많게 되어 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이, OH 종단의 양을 많게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, H 및 O를 함유하는 가스에서의 H의 비율을 조정함으로써, SiO막의 표면이 산화되는 속도에 대한 SiN막의 표면이 산화되는 속도의 비율을 제어할 수 있다.
도 14는, H 및 O를 함유하는 가스 중에 포함되는 O와 H의 원자수의 합계에 대한 H의 원자수의 비율과, SiO막의 표면이 산화되는 속도에 대한 SiN막의 표면이 산화되는 속도의 비율의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 14의 그래프의 종축은, SiO막의 표면이 산화되는 속도에 대한 SiN막의 표면이 산화되는 속도의 비율을 나타내고 있으며, 단위는 없다.
또한, 도 14의 그래프의 횡축은, H 및 O를 함유하는 가스 중의 H의 비율을 나타내고 있고, 단위는 [％]이다.
도 14의 그래프로부터, H의 비율이 높아질수록, SiN막의 표면이 산화되는 속도가 낮아지고, 반대로 SiO막의 표면이 산화되는 속도가 높아지는 것을 알 수 있다. 이러한 특성을 이용하여, SiO막의 표면이 산화되는 속도 및 SiN막의 표면이 산화되는 속도를 조정할 수 있다.
<다른 실시 형태>
이상, 본 개시의 실시 형태를 구체적으로 설명했다. 그러나, 본 개시는 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들어, 개질 처리 장치로서, 한번에 1매의 기판을 처리하는 매엽식 기판 처리 장치를 사용해서 성막해도 된다. 또한, 개질 처리 장치로서, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식 종형 장치인 기판 처리 장치를 사용해서 성막해도 된다. 또한, 질소 함유막으로서 SiN막을 예시했지만, 질소 함유막은, 이 막에 한하지 않고, 예를 들어 SiN, SiCN, SiBN, SiBCN, N-rich SiON, 또는 N-rich SiOCN이어도 된다. 또한, 산소 함유막으로서 SiO막을 예시했지만, 산소 함유막은, 이 막에 한하지 않고, 예를 들어 SiO, SiOC, O-rich SiON, 또는 O-rich SiOCN이어도 된다. 즉, 질소 함유막 및 산소 함유막으로서, 각각 선택비를 얻는 것이 가능한 한, 어떤 막종이 채용되어도 된다. 또한, OH* 처리, NH* 처리 및 H* 처리 중 어느 것을 혼합해서 본 개시가 실시되어도 된다. 예를 들어, OH* 처리를 채용해서 SiO막 상에 OH 종단을 다량으로 마련한 뒤, NH* 또는 H* 처리를 채용하여, SiN막의 표면을 질화 또는 환원하면서 SiO막의 OH 종단의 양을 강화해도 된다. 또한, TiN막을 마련하는 것을 예시했지만, 다른 막, 예를 들어 SiN막, SiO막, Ti 이외의 금속막 등을 적절히 마련해도 된다.
또한, 본 개시의 실시 형태에서의 기판 처리 시스템, 개질 처리 장치 및 성막 장치는, 반도체를 제조하는 반도체 제조 장치뿐만 아니라, LCD 장치와 같은 유리 기판을 처리하는 장치에서도 적용 가능하다. 또한, 기판 처리 시스템에서 적용 가능한 기판에 대한 처리는, 예를 들어 CVD, PVD, 산화막, 질화막을 형성하는 처리, 금속을 포함하는 막을 형성하는 처리, 어닐 처리, 산화 처리, 질화 처리, 확산 처리 등을 포함해도 된다. 또한, 노광 장치, 도포 장치, 건조 장치, 가열 장치 등의 각종 기판 처리 장치에도 적용 가능함은 말할 필요도 없다.
100: 개질 처리 장치
200: 웨이퍼(기판의 일례)
201: 처리실
221: 컨트롤러(제어부의 일례)

Claims (18)

  1. (a) 표면에 질소 함유막 및 산소 함유막을 갖는 기판을 준비하는 공정과,
    (b) 질소를 함유하는 활성종 및 수소를 함유하는 활성종을 공급하여, 상기 질소 함유막의 표면을 질화시키도록 개질시키거나,
    또는 수소를 함유하는 활성종, 수소 및 산소를 함유하는 활성종, 수소 및 질소를 함유하는 활성종 중 적어도 어느 것의 활성종을 공급하여, 상기 산소 함유막의 표면에 수산기 종단을 선택적으로 형성시키는 공정
    을 갖는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, (b)에서는, 상기 질소를 함유하는 활성종 및 수소를 함유하는 활성종을 공급함으로써, 상기 질소 함유막을, 상기 질소 함유막의 표면의 질소 농도를 제1 증가량으로 증가시키도록 개질시킴과 함께, 상기 산소 함유막을, 상기 산소 함유막의 표면의 질소 농도를, 상기 제1 증가량보다도 작은 제2 증가량으로 증가시키거나, 또는 증가시키지 않도록 개질시키는, 기판 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 질소 함유막의 표면에는, 산소 및 질소 함유층이 형성되어 있고,
    (b)에서는, 상기 질소를 함유하는 활성종 및 수소를 함유하는 활성종을 공급함으로써, 상기 산소 및 상기 질소 함유층을 질화시키는, 기판 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, (b)에서 상기 질소 함유막의 표면을 질화시키도록 개질시킨 후,
    (c) 상기 산소 함유막의 표면이 수산기 종단된 상기 기판에 대하여 성막 저해제를 공급하여, 상기 산소 함유막의 표면에 상기 성막 저해제를 구성하는 분자의 분자 구조의 적어도 일부를 흡착시켜서 성막 저해층을 형성하는 공정을 갖는, 기판 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 질소를 함유하는 활성종 및 상기 수소를 함유하는 활성종은, 질소 및 수소를 함유하는 가스를 플라스마 여기시킴으로써 생성시키는, 기판 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 질소 및 수소를 함유하는 가스는, 질소 함유 가스와 수소 함유 가스의 혼합 가스 및 질소와 수소의 화학 결합(N-H 결합)을 함유하는 가스 중 적어도 어느 것인, 기판 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서, 질소 함유 가스와 수소 함유 가스의 혼합 가스는, 질소 가스(N2)와 수소 가스(H2)의 혼합 가스인, 기판 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 질소 함유 가스와 수소 함유 가스의 혼합 가스에서의 수소 가스(H2)의 비율은, 20％ 이상 60％ 이하인, 기판 처리 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 질소와 수소의 화학 결합을 함유하는 가스는, 암모니아(NH3) 가스, 히드라진(N2H4) 가스 및 디아젠(N2H2) 가스의 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인, 기판 처리 방법.
  10. 제1항에 있어서, (b)에서는, 상기 기판에 대하여, 상기 산소 함유막의 표면에 수산기 종단을 선택적으로 형성하는 한편, 상기 질소 함유막의 표면에는 수산기 종단을 형성하지 않거나, 또는 상기 산소 함유막의 표면에 형성되는 수산기 종단의 밀도보다도 작은 밀도로 수산기 종단을 형성시키는, 기판 처리 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 수소를 함유하는 활성종은, 산소를 함유하지 않는, 기판 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서, 수소 및 산소를 함유하는 가스를 플라스마 여기함으로써, 상기 수소 및 산소를 함유하는 활성종을 생성하는, 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 수소 및 산소를 함유하는 가스에서의 수소의 비율을 조정함으로써, 상기 산소 함유막의 표면이 산화되는 속도에 대한 상기 질소 함유막의 표면이 산화되는 속도의 비율을 제어하는, 기판 처리 방법.
  14. 제1항에 있어서, 수소를 함유하는 활성종을 상기 기판에 대하여 공급함으로써, 상기 질소 함유막의 표면에 형성된 산소 및 질소 함유층을 상기 질소 함유막으로 환원시키는, 기판 처리 방법.
  15. 제1항에 있어서, (c) (b) 후, 상기 산소 함유막의 표면이 수산기 종단된 상기 기판에 대하여 성막 저해제를 공급하여, 상기 산소 함유막의 표면에 상기 성막 저해제를 구성하는 분자의 분자 구조의 적어도 일부를 흡착시켜서 성막 저해층을 형성하는 공정을 갖는, 기판 처리 방법.
  16. 제1항에 기재된 방법을 사용한 반도체 장치의 제조 방법.
  17. (a) 표면에 질소 함유막 및 산소 함유막을 갖는 기판을 준비하는 수순과,
    (b) 질소를 함유하는 활성종 및 수소를 함유하는 활성종을 공급하여, 상기 질소 함유막의 표면을 질화시키도록 개질시키거나,
    또는 수소를 함유하는 활성종, 수소 및 산소를 함유하는 활성종, 수소 및 질소를 함유하는 활성종의 적어도 어느 것의 활성종을 공급하여, 상기 산소 함유막의 표면에 수산기 종단을 선택적으로 형성시키는 수순
    을, 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램을 기억하는 기억 매체에 기록된 프로그램.
  18. 기판을 처리하는 처리실과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 활성화된 질소를 함유하는 활성종을 공급하는 질소 함유 가스 공급계와,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 활성화된 수소를 함유하는 활성종을 공급하는 수소 함유 가스 공급계와,
    상기 처리실 내에서, 표면에 질소 함유막 및 산소 함유막을 갖는 기판에 대하여, 상기 질소를 함유하는 활성종 및 수소를 함유하는 활성종을 공급하여, 상기 질소 함유막의 표면을 질화시키도록 개질시키거나,
    또는 상기 기판에 대하여, 수소를 함유하는 활성종, 수소 및 산소를 함유하는 활성종, 수소 및 질소를 함유하는 활성종 중 적어도 어느 것의 활성종을 공급하여, 상기 산소 함유막의 표면에 수산기 종단을 선택적으로 형성시키도록, 상기 질소 함유 가스 공급계 및 상기 수소 함유 가스 공급계를 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021027067A (ja) 2019-07-31 2021-02-22 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

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006303063A (ja) 2005-04-19 2006-11-02 Elpida Memory Inc 半導体装置の製造方法
JP6436886B2 (ja) 2015-09-28 2018-12-12 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法及びプログラム
JP2017222928A (ja) 2016-05-31 2017-12-21 東京エレクトロン株式会社 表面処理による選択的堆積
TWI700750B (zh) 2017-01-24 2020-08-01 美商應用材料股份有限公司 用於介電薄膜的選擇性沉積之方法及設備
JP6980106B2 (ja) 2018-05-28 2021-12-15 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法
CN113316836B (zh) * 2019-03-20 2024-04-09 株式会社国际电气 半导体器件的制造方法、衬底处理方法、衬底处理装置及记录介质
WO2020264170A1 (en) 2019-06-27 2020-12-30 Lam Research Corporation Deposition of self assembled monolayer for enabling selective deposition and etch

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021027067A (ja) 2019-07-31 2021-02-22 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

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