TWI585857B - 半導體裝置之製造方法、基板處理方法、及電腦可讀取記錄媒體 - Google Patents

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中村吉延
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Description

半導體裝置之製造方法、基板處理方法、及電腦可讀取記錄媒體
本發明關於包含在基板上形成薄膜之工程的半導體裝置之製造方法，基板處理方法及基板處理裝置。
半導體裝置(device)之製造工程中，有在矽晶圓等晶圓上形成矽氧化膜(SiO2膜，以下亦有簡單稱為SiO膜)或矽氮化膜(Si3N4膜，以下亦有簡單稱為SiN膜)等矽絕緣膜的工程。矽氧化膜具有良好之絕緣性，低介電性等，而廣泛使用作為絕緣膜或層間膜。另外，矽氮化膜具有良好絕緣性，耐腐蝕性，介電性，膜應力控制性等，廣泛使用作為絕緣膜或遮罩膜，電荷儲存膜，應力控制膜。另外，於彼等絕緣膜添加碳(C)之技術亦為習知(參照例如專利文獻1)，藉由此可提升絕緣膜之耐蝕刻性。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2005-268699號公報
但是，藉由在絕緣膜添加碳，雖可提升絕緣膜之耐 蝕刻性，但缺點為介電率會增加，導致漏電流增大。亦即，各別之絕緣膜為一長一短，習知技術並未具備低介電率，低蝕刻速率，高絕緣性之特性的膜。
因此，本發明目的在於提供半導體裝置之製造方法，其可以形成具備低介電率，低蝕刻速率，高絕緣性等特性的絕緣膜，以及提供基板處理方法及基板處理裝置。
依據本發明之一態樣提供的半導體裝置之製造方法，係具有：(a)對處理容器內被加熱之基板供給包含特定元素之氣體、含碳氣體、及含氮氣體，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的步驟；(b)對上述處理容器內之上述被加熱之基板，供給包含上述特定元素之氣體及含氧氣體，而形成包含上述特定元素之氧化層的步驟；及(c)交互重複上述(a)步驟及(b)步驟，而於上述基板上，形成上述碳氮化層及上述氧化層被交互積層而成之氧碳氮化膜的步驟。
依據本發明另一態樣提供之基板處理方法，係具備：(a)對處理容器內被加熱之基板，供給包含上述特定元素之氣體、含碳氣體、及含氮氣體，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的步驟；(b)對上述處理容器內之上述被加熱之基板，供給包含上述特定元素之氣體及含氧氣體，而形成包含上述特定元素之氧化層的步驟；及 (c)交互重複上述(a)步驟及(b)步驟，而於上述基板上，形成上述碳氮化層及上述氧化層被交互積層而成之氧碳氮化膜的步驟。
依據本發明再另一態樣提供之基板處理裝置，係具備：基板之收容用的處理容器；對上述處理容器內之上述基板進行加熱的加熱器；特定元素含有氣體供給系，其對上述處理容器內之上述基板供給包含特定元素之氣體；對上述處理容器內之上述基板供給含碳氣體的含碳氣體供給系；對上述處理容器內之上述基板供給含氮氣體的含氮氣體供給系；對上述處理容器內之上述基板供給含氧氣體的含氧氣體供給系；及控制部，其針對上述加熱器、上述特定元素含有氣體供給系、上述含碳氣體供給系、上述含氮氣體供給系及上述含氧氣體供給系進行控制，而進行以下之處理：(a)對上述處理容器內之被加熱之上述基板供給包含上述特定元素之氣體、上述含碳氣體、及上述含氮氣體，而形成包含特定元素之特定厚度的碳氮化層之處理；(b)對上述處理容器內之上述被加熱基板供給包含上述特定元素之氣體、上述含氧氣體，而形成包含上述特定元素之氧化層的處理；及(c)交互重複上述(a)處理及上述(b)處理，而於上述基板上形成上述碳氮化層與上述氧化層交互積層而成的氧碳氮化膜的處理。
依據本發明，可以形成具備低介電率、低蝕刻速率、高絕緣性之特性的絕緣膜。
[實施發明之形態]
以下依據圖面說明本發明實施形態。
(1)基板處理裝置之構成
圖1表示本實施形態適用之基板處理裝置之縱型處理爐之概略構成圖，係以縱斷面圖表示處理爐202部分，圖2為本實施形態適用之縱型處理爐之概略構成圖，係以圖1之A-A線斷面圖表示處理爐202部分者。
如圖1所示，處理爐202具有作為加熱手段(加熱機構)的加熱器207。加熱器207為圓筒形狀，被支撐於作為保持板的加熱器底座(未圖示)而被垂直配置。又，加熱器207，係如後述亦作為藉由熱而使氣體活化的活化機構之機能。
於加熱器207內側，以和加熱器207呈同心圓狀而配設著構成反應容器(處理容器)之反應管203。反應管203，係由例如石英(SiO2)或碳化矽(SiC)等耐熱性材料構成，被形成為上端閉塞、下端呈開口的圓筒形狀。於反應管203之筒中空部形成處理室201，處理室201，係構成為可以將基板、亦即，晶圓200藉由後述之晶舟(boat)217以水平姿勢呈多段排列於垂直方向之狀態 下予以收容。
於處理室201內，以使第1噴嘴249a、第2噴嘴249b、第3噴嘴249c、第4噴嘴249d貫穿反應管203下部的方式被設置。於第1噴嘴249a、第2噴嘴249b、第3噴嘴249c、第4噴嘴249d，分別被連接第1氣體供給管232a、第2氣體供給管232b、第3氣體供給管232c、第4氣體供給管232d。如此則，於反應管203設置4個噴嘴249a、249b、249c、249d及4個氣體供給管232a、232b、232c、232d，可對處理室201內供給複數種類，於此為4種類氣體而構成。
又，於反應管203下方設置將反應管203予以支撐的金屬製之多歧管，以使各噴嘴貫穿該金屬製多歧管側壁的方式設置亦可。此情況下，可於金屬製多歧管另外設置後述之排氣管231。又，此情況下，排氣管231並非於金屬製多歧管，而是設於反應管203下部亦可。如此則，可將處理爐202之爐口部設為金屬製，可於該金屬製爐口部安裝噴嘴等。
於第1氣體供給管232a，係由上流方向依序設置流量控制器(流量控制部)之質流控制器(MFC)241a、及開關閥之閥243a。另外，於第1氣體供給管232a較閥243a之更下流側，係連接著第1惰性氣體供給管232e。於該第1惰性氣體供給管232e，係由上流方向依序設置流量控制器(流量控制部)之質流控制器241e、及開關閥之閥243e。另外，於第1氣體供給管232a前端部連接 著上述第1噴嘴249a。第1噴嘴249a，係於反應管203之內壁與晶圓200之間的圓弧狀空間，自反應管203內壁之下部沿著上部，以朝晶圓200之搭載方向上方往上升的方式被設置。亦即，第1噴嘴249a，係於晶圓200被配列之晶圓配列區域側方之，沿著水平而包圍晶圓配列區域的區域，以沿著晶圓配列區域的方式被設置。第1噴嘴249a構成為L字型之長噴嘴，其水平部係以貫穿反應管203下部側壁的方式被設置，其垂直部至少由晶圓配列區域之一端側朝另一端側往上升的方式被設置。於第1噴嘴249a側面設置供給氣體用的氣體供給孔250a。氣體供給孔250a之開口係朝反應管203之中心。該氣體供給孔250a，係由反應管203下部至上部範圍被設置複數個，分別具有同一開口面積，另外以同一開口間距被設置。主要係由第1氣體供給管232a、質流控制器241a、閥243a、第1噴嘴249a來構成第1氣體供給系。另外，主要由第1惰性氣體供給管232e、質流控制器241e、閥243e而構成第1惰性氣體供給系。
於第2氣體供給管232b，係由上流方向依序設置流量控制器(流量控制部)之質流控制器(MFC)241b，及開關閥之閥243b。另外，於第2氣體供給管232b較閥243b更下流側，係連接著第2惰性氣體供給管232f。於該第2惰性氣體供給管232f，係由上流方向起依序設置流量控制器(流量控制部)之質流控制器241f，及開關閥之閥243f。另外，於第2氣體供給管232b之前端部連 接著上述第2噴嘴249b。第2噴嘴249b，係於反應管203之內壁與晶圓200之間的圓弧狀空間，自反應管203內壁之下部沿著上部，以朝晶圓200之搭載方向上方往上升的方式被設置。亦即，第2噴嘴249b，係於晶圓200被配列的晶圓配列區域側方的，沿水平而包圍晶圓配列區域的區域，沿著晶圓配列區域被設置。第2噴嘴249b係構成為L字型之長噴嘴，其水平部係以貫穿反應管203下部側壁的方式被設置，其垂直部係至少由晶圓配列區域之一端側朝另一端側以往上升的方式被設置。於第2噴嘴249b之側面設置氣體供給用的氣體供給孔250b。氣體供給孔250b之開口係朝反應管203之中心。該氣體供給孔250b，係由反應管203下部至上部之範圍被設置複數個，分別具有同一開口面積，另外，以同一開口間距設置。主要藉由第2氣體供給管232b、質流控制器241b、閥243b、第2噴嘴249b構成第2氣體供給系。另外，主要藉由第2惰性氣體供給管232f、質流控制器241f、閥243f構成第2惰性氣體供給系。
於第3氣體供給管232c，係由上流方向起依序設置流量控制器(流量控制部)之質流控制器(MFC)241c，及開關閥之閥243c。另外，於第3氣體供給管232c較閥243c更下流側，被連接著第3惰性氣體供給管232g。於該第3惰性氣體供給管232g，係由上流方向起依序設置流量控制器(流量控制部)之質流控制器241g，及開關閥之閥243g。另外，於第3氣體供給管232c前端部， 被連接著上述第3噴嘴249c。第3噴嘴249c，係於反應管203之內壁與晶圓200之間的圓弧狀空間，自反應管203內壁之下部沿著上部，以朝晶圓200之搭載方向上方往上升的方式被設置。亦即，第3噴嘴249c，係於晶圓200被配列的晶圓配列區域側方之，將晶圓配列區域沿著水平方向予以包圍的區域，沿著晶圓配列區域被設置。第3噴嘴249c係構成為L字型之長噴嘴，其水平部係以貫穿反應管203下部側壁的方式被設置，其垂直部係至少由晶圓配列區域之一端側朝另一端側以往上升的方式被設置。於第3噴嘴249c之側面設置氣體供給用的氣體供給孔250c。氣體供給孔250c之開口係朝反應管203之中心。該氣體供給孔250c，係由反應管203下部至上部之範圍被設置複數個，分別具有同一開口面積，另外，以同一開口間距設置。主要藉由第3氣體供給管232c、質流控制器241c、閥243c、第2噴嘴249c構成第3氣體供給系。另外，主要藉由第3惰性氣體供給管232g、質流控制器241g、閥243g構成第3惰性氣體供給系。
第4氣體供給管232d，係由上流方向起依序設置流量控制器(流量控制部)之質流控制器(MFC)241d，及開關閥之閥243d。另外，於第4氣體供給管232d較閥243d更下流側，被連接著第4惰性氣體供給管232h。於該第4惰性氣體供給管232h，係由上流方向起依序設置流量控制器(流量控制部)之質流控制器241h，及開關閥之閥243h。另外，於第4氣體供給管232d前端部被連 接著上述第4噴嘴249d。第4噴嘴249d，係設於氣體分散空間之緩衝室237內。
緩衝室237，係於反應管203內壁與晶圓200之間的圓弧狀空間，自反應管203內壁之下部至上部範圍之部分，沿著晶圓200之搭載方向被設置。亦即，緩衝室237，係於晶圓200被配列的晶圓配列區域側方之，將晶圓配列區域沿著水平方向予以包圍的區域，沿著晶圓配列區域被設置。在緩衝室237之和晶圓200鄰接的壁之端部，設有氣體供給用的氣體供給孔250e。氣體供給孔250e之開口係朝反應管203中心。該氣體供給孔250e，係於反應管203下部至上部之範圍被設置複數個，分別具有同一開口面積，另外以同一開口間距被設置。
第4噴嘴249d，係於緩衝室237之設有氣體供給孔250e之端部的相反側端部，自反應管203內壁之下部沿著上部，以朝晶圓200之搭載方向上方往上升的方式被設置。亦即，第4噴嘴249d，係於晶圓200被配列之晶圓配列區域側方之，沿著水平而包圍晶圓配列區域的區域，以沿著晶圓配列區域的方式被設置。第4噴嘴249d構成為L字型之長噴嘴，其水平部係以貫穿反應管203下部側壁的方式被設置，其垂直部以至少由晶圓配列區域之一端側朝另一端側往上升的方式被設置。於第4噴嘴249d側面設置供給氣體用的氣體供給孔250d。氣體供給孔250d之開口係朝向朝緩衝室237之中心。該氣體供給孔250d，係和緩衝室237之氣體供給孔250e同樣，由 反應管203下部至上部被設置複數個。該複數氣體供給孔250d之各別之開口面積，當緩衝室237內與處理室201內之差壓小時，係由上流側(下部)至下流側(上部)，分別以同一開口面積設為同一開口間距，但當差壓大時係由上流側朝向下流側，分別增大開口面積，或者縮小開口間距即可。
本實施形態中，第4噴嘴249d之氣體供給孔250d之各別之開口面積或開口間距，係由上流側至下流側如上述說明實施調節，因此，首先，係由個別之氣體供給孔250d噴出具有流速之差，但流量大略同量之氣體。之後，將由該氣體供給孔250d之各個被噴出之氣體，暫時導入緩衝室237內，於緩衝室237內進行氣體流速差之均勻化。
亦即，由第4噴嘴249d之各個氣體供給孔250d朝向緩衝室237內噴出之氣體，係於緩衝室237內使各氣體之粒子速度緩和之後，由緩衝室237之氣體供給孔250e朝處理室201內噴出。如此則，由第4噴嘴249d之各氣體供給孔250d朝緩衝室237內噴出之氣體，在由緩衝室237之各個氣體供給孔250e朝處理室201內噴出時，係成為具有均勻流量及流速的氣體。
主要係由第4氣體供給管232d、質流控制器241d、閥243d、第4噴嘴249d、及緩衝室237構成第4氣體供給系。又，於第4氣體供給系，緩衝室237係作為使氣體朝向晶圓200供給之噴嘴之機能。另外，主要由第4 惰性氣體供給管232h、質流控制器241h、及閥243h構成第4惰性氣體供給系。
如上述說明，本實施形態之氣體供給方法，氣體係經由在反應管203內壁與搭載的複數片晶圓200之端部所定義圓弧狀之縱長空間內被配置的噴嘴249a、249b、249c、249d及緩衝室237進行搬送，由在噴嘴249a、249b、249c、249d及緩衝室237分別被開設的氣體供給孔250a、250b、250c、250d、250e，而在晶圓200附近始朝反應管203內噴出氣體，而使反應管203內之氣體主要流動設為和晶圓200表面呈平行之方向、亦即，水平方向。藉由此一構成，可以對各晶圓200均勻供給氣體，可於各晶圓200形成均勻膜厚之薄膜。又，反應後殘餘氣體雖朝排氣口、亦即後述排氣管231之方向流動，但該殘餘氣體之流動方向，可藉由排氣口位置予以適當特定，而不限定於垂直方向。
例如矽原料氣體、亦即包含矽(Si)之氣體(含矽氣體)，係由第1氣體供給管232a介由質流控制器241a、閥243a、第1噴嘴249a被供給至處理室201內。含矽氣體可使用例如六氯乙矽烷(Si2Cl6，略稱：HCD)氣體。又，使用如HCD之於常溫常壓下為液體狀態之液體原料時，係藉由氣化器或氣泡器等氣化系統使液體原料氣化，作為原料氣體予以供給。
例如包含碳(C)之氣體(亦即含碳氣體)，係由第2氣體供給管232b，介由質流控制器241b、閥243b、第 2噴嘴249b被供給至處理室201內。含碳氣體可使用例如丙稀(C3H6)氣體。另外，例如包含氫(H)之氣體(含氫氣體)係由第2氣體供給管232b，介由質流控制器241b、閥243b、第2噴嘴249b被供給至處理室201內亦可。含氫氣體可使用例如氫(H2)氣體。
例如包含氮(N)之氣體(含氮氣體)，係由第3氣體供給管232c介由質流控制器241c、閥243c、第3噴嘴249c被供給至處理室201內。含氮氣體可使用例如氨(NH3)氣體。
例如包含氧(O)之氣體(含氧氣體)，係由第4氣體供給管232d介由質流控制器241d、閥243d、第4噴嘴249d、緩衝室237被供給至處理室201內。含氧氣體可使用例如氧(O2)氣體。另外，例如包含硼(B)之氣體(含硼氣體)，係由第4氣體供給管232d介由質流控制器241d、閥243d、第4噴嘴249d被供給至處理室201內亦可。含硼氣體可使用例如三氯化硼(BCl3)氣體或乙硼烷(B2H6)氣體。
例如氮(N2)氣體，係由惰性氣體供給管232e、232f、232g、232h分別介由質流控制器241e、241f、241g、241h、閥243e、243f、243g、243h、氣體供給管232a、232b、232c、232d、氣體噴嘴249a、249b、249c、249d及緩衝室237被供給至處理室201內。
又，例如由各氣體供給管分別流入上述氣體時，係由第1氣體供給系構成原料氣體供給系、亦即含矽氣體 供給系(矽烷系氣體供給系)。另外，由第2氣體供給系構成含碳氣體供給系或含氫氣體供給系。另外，由第3氣體供給系構成含氮氣體供給系。另外，由第4氣體供給系構成含氧氣體供給系或含硼氣體供給系。又，原料氣體供給系亦有簡單稱為原料供給系。另外，將含碳氣體、含氫氣體、含氮氣體、含氧氣體及含硼氣體總稱為反應氣體時，係由含碳氣體供給系、含氫氣體供給系、含氮氣體供給系、含氧氣體供給系及含硼氣體供給系來構成反應氣體供給系。
於緩衝室237內，如圖2所示，係使具有細長構造的第1電極之第1棒狀電極269及第2電極之第2棒狀電極270，由反應管203下部至上部而沿著晶圓200積層方向予以配設。第1棒狀電極269及第2棒狀電極270之各個，係和第4噴嘴249d呈平行設置。第1棒狀電極269及第2棒狀電極270之各個，係藉由自上部至下部之範圍而將各電極予以保護的保護管、亦即電極保護管275來覆蓋而加以保護。該第1棒狀電極269或第2棒狀電極270之一方係介由匹配器272連接於高頻電源273，另一方係連接於基準電位之接地。結果，可於第1棒狀電極269與第2棒狀電極270間之電漿產生區域224產生電漿。主要係由第1棒狀電極269、第2棒狀電極270、電極保護管275、匹配器272、高頻電源273構成作為電漿產生器(電漿產生部)之電漿源。又，電漿源，如後述說明，係作為藉由電漿使氣體活化之活化機構之機能 。
電極保護管275，係係構成為在第1棒狀電極269及第2棒狀電極270之各個和緩衝室237之環境呈隔離狀態下，可以插入緩衝室237內。其中，當電極保護管275內部和外氣(大氣)為同一環境時，個別插入電極保護管275之第1棒狀電極269及第2棒狀電極270會被加熱器207之熱氧化。因此，電極保護管275內部係設置惰性氣體淨化機構，用於填充氮等惰性氣體或實施淨化，充分抑低氧濃度以防止第1棒狀電極269或第2棒狀電極270之氧化。
於反應管203設置對處理室201內之環境實施排氣的排氣管231。於排氣管231，係介由對處理室201內之壓力進行檢測的壓力檢測器(壓力檢測部)、亦即壓力感測器245，以及作為壓力調整器(壓力調整部)的APC(Auto Pressure Controller)閥244，而連接著作為真空排氣裝置的真空泵246。又，APC閥244為，在作動真空泵246狀態下進行閥之開關，而可以進行處理室201內之真空排氣．真空排氣停止，另外，於作動真空泵246狀態下調節閥之開放程度，而可以調整處理室201內之壓力而構成的開關閥。作動真空泵246之同時，依據壓力感測器245檢測之壓力資訊來調節APC閥244之閥之開放程度，可使處理室201內之壓力成為特定壓力(真空度)而實施真空排氣，如此而構成。主要係由排氣管231、APC閥244、真空泵246、壓力感測器245構成排 氣系。
於反應管203下方設置密封蓋部219，作為將反應管203之下端開口氣密閉塞之爐口蓋體。密封蓋部219係對於反應管203下端可由垂直方向下側進行頂接。密封蓋部219由例如不鏽鋼等金屬構成，形成為圓盤狀。於密封蓋部219上面，設置頂接於反應管203下端的作為密封構件的O環220。在密封蓋部219之對於處理室201之相反側，設置使晶舟旋轉的旋轉機構267。旋轉機構267之旋轉軸255係貫穿密封蓋部219，而連接於後述之晶舟217，藉由旋轉晶舟217而使晶圓200旋轉而構成。密封蓋部219，係構成為藉由晶舟升降器115可於垂直方向昇降，該晶舟升降器115係作為在反應管203外部以垂直方式設置之昇降機構之機能，如此則，可使晶舟217對處理室201內進行搬入搬出。
作為基板支撐具之晶舟217，例如係由石英或碳化矽等耐熱性材料構成，可使複數片晶圓200以水平姿勢、而且互相對齊中心之狀態予以整列而支撐為多段，依此而構成。又，於晶舟217之下部設置例如由石英或碳化矽等耐熱性材料構成之斷熱構件218，以使加熱器207之熱難以傳導至密封蓋部219側。又，斷熱構件218，亦可由石英或碳化矽等耐熱性材料構成之複數片斷熱板，以及將彼等以水平姿勢支撐為多段的斷熱板支撐器構成。
於反應管203內被設置作為溫度檢測器的溫度感測器263，依據溫度感測器263所檢測溫度資訊來調整對加 熱器207之通電之情況，而可將處理室201內溫度調整成為所要溫度分布。溫度感測器263，係和噴嘴249a、249b、249c、249d同樣構成為L字型，沿著反應管203內壁設置。
如圖11所示，控制部(控制手段)之控制器121，係構成為具備：CPU(Central Processing Unit)121a，RAM(Random Access Memory)121b，記憶裝置121c，I/O埠121d之電腦。RAM121b，記憶裝置121c，I/O埠121d，係介由內部匯流排121e可以和CPU121a進行資料交換而構成。控制器121係連接著例如作為觸控面板等而構成的輸出入裝置122。
記憶裝置121c係由例如快閃記憶體，HDD(Hard Disk Drive)等構成。於記憶裝置121c內係以可讀出之方式儲存著：控制基板處理裝置之動作的控制程式，或如後述之記載著基板處理之順序或條件等的製程配方(recipe)等。又，製程配方係指，使控制器121執行後述之基板處理工程之各順序，可以獲得特定結果而加以組合者，係作為程式之機能。以下，亦有單純將該製程配方或控制程式等總稱為程式。又，本說明書中「程式」之用語係指，僅包含製程配方單體，僅包含控制程式單體，或包含彼等雙方。另外，RAM121b，係作為暫時將CPU121a讀出之程式或資料等予以保持的記憶體區域(工作區域)而構成。
I/O埠121d，係連接著上述質流控制器241a、241b 、241c、241d、241e、241f、241g、241h、閥243a、243b、243c、243d、243e、243f、243g、243h、壓力感測器245、APC閥244、真空泵246、加熱器207、溫度感測器263、旋轉機構267、晶舟升降器115、高頻電源273、匹配器272等。
CPU121a，係由記憶裝置121c讀出控制程式並執行之同時，對應於來自輸出入裝置122之操作指令之輸入等而由記憶裝置121c讀出製程配方。CPU121a，係依據讀出之製程配方之內容，而針對質流控制器241a、241b、241c、241d、241e、241f、241g、241h對於各種氣體之流量調整動作，閥243a、243b、243c、243d、243e、243f、243g、243h之開關動作，APC閥244之開關動作及APC閥244對應於壓力感測器245之壓力調整動作，加熱器207對應於溫度感測器263的溫度調整動作，真空泵246之起動．停止，旋轉機構267之旋轉速度調節動作，晶舟升降器115對於晶舟217之昇降動作，高頻電源273之電力供給，匹配器272之阻抗調整動作等進行控制而構成。
又，控制器121不限定於由專用電腦而構成，亦可由泛用電腦構成。例如準備儲存著上述程式的外部記憶裝置(例如磁帶，軟碟或硬碟等磁碟，CD或DVD等光碟，MO等光磁碟，USB記憶體或記憶卡等半導體記憶體)123，使用該外部記憶裝置123將程式安裝於泛用電腦等，而構成本實施形態之控制器121亦可。又，對電腦 供給程式之手段並不限定於介由外部記憶裝置123供給。例如使用網際網路或專用線路等通信手段，不介由外部記憶裝置123而進行程式之供給亦可。又，記憶裝置121c或外部記憶裝置123可以構成為電腦可讀取可能之記錄媒體。以下，亦有簡單總稱彼等為記錄媒體。又，本說明書中「記錄媒體」之用語，係指以下之情況：僅包含記憶裝置121c單體之情況，僅包含外部記憶裝置123單體之情況，或包含彼等雙方之情況。
(2)基板處理工程
以下說明使用上述基板處理裝置之處理爐而形成半導體裝置(device)之製造工程之一工程之例，亦即於基板上形成作為絕緣膜的矽氧碳氮化膜(SiOCN膜)之順序。又，以下說明中，構成基板處理裝置之各部之動作係由控制器121進行控制。
本發明實施形態中，係交互重複進行：針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含矽氣體、含碳氣體及含氮氣體，而形成特定厚度之矽碳氮化層(SiCN層)的工程；針對處理容器內已加熱之晶圓200，供給含矽氣體及含氧氣體而形成特定厚度之矽氧化層(SiO層)的工程，而於晶圓200上形成由矽碳氮化層與矽氧化層交互積層而成的特定膜厚之矽氧碳氮化膜(SiOCN膜)。
本實施形態中，係於晶圓200上交互積層矽碳氮化 層與矽氧化層，因而亦稱該成膜(薄膜形成)手法為層積法(laminate method)。
又，習知CVD(Chemical Vapor Deposition)法或ALD(Atomic Layer Deposition)法，例如於CVD法，係將包含膜形成用之複數元素的複數種類之氣體同時供給，而於ALD法，則是將包含膜形成用之複數元素的複數種類之氣體交互供給。因此，藉由氣體供給時之氣體供給流量、氣體供給時間、電漿電力等供給條件之控制，而形成SiO2膜或Si3N4膜。於彼等技術中，例如形成SiO2膜時，係使膜之組成比成為化學計量組成之O/Si≒2，或者例如形成Si3N4膜時，係使膜之組成比成為化學計量組成之N/Si≒1.33的目的，而進行供給條件之控制。
相對於此，本發明實施形態中，係使形成之膜之組成比成為化學計量組成，或成為和化學計量組成不同的特定組成比，而進行供給條件之控制。例如使膜形成用之構成之複數元素之其中至少1個元素相較於另一元素具有過剩之化學計量組成為目的，而進行供給條件之控制。以下，針對膜形成用的複數構成元素之比率、亦即膜之組成比進行控制之同時，進行成膜之順序例加以說明。
(第1順序)
首先，說明本實施形態之第1順序。圖3表示本實施形態第1順序之成膜流程圖。圖4表示本實施形態第1 順序之氣體供給之時序圖。
於本實施形態第1順序，係以：針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含矽氣體，而形成含矽層的工程；針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含碳氣體，而於含矽層之上形成含碳層而形成包含矽及碳之層的工程；針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含氮氣體，使包含矽及碳之層氮化而形成矽碳氮化層(SiCN層)的工程；以及針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含矽氣體，而形成含矽層的工程；針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含氧氣體，使含矽層氧化而形成矽氧化層(SiO層)的工程；作為1週期，進行特定次數(n次)之該週期，而於晶圓200上形成由矽碳氮化層與矽氧化層交互積層而成之特定膜厚之矽氧碳氮化膜(SiOCN膜)。
又，本實施形態之第1順序中，在矽碳氮化層之形成工程，及矽氧化層之形成工程之其中之一工程，在含矽層之形成工程中，係於產生CVD反應之條件下對晶圓200供給含矽氣體。
以下，具體說明本實施形態第1順序。以下說明之例為，含矽氣體係使用HCD氣體，含碳氣體係使用C3H6氣體，含氮氣體係使用NH3氣體，含氧氣體係使用O2氣體，藉由圖3，圖4之成膜順序，於基板、亦即晶圓200上形成作為絕緣膜的矽氧碳氮化膜(SiOCN膜)之例。
複數片晶圓200被裝填於(wafer charge)晶舟(boat)217之後，如圖1所示，，藉由晶舟升降器115將支撐複數片晶圓200的晶舟217往上推而搬入(晶舟載入)處理室201內。於該狀態下，密封蓋部219係成為介由O環220而將反應管203下端密封之狀態。
使處理室201內成為所要壓力(真空度)的方式，藉由真空泵246進行真空排氣。此時，處理室201內之壓力係由壓力感測器245進行測定，依據該測定之壓力資訊而進行APC閥244之回授控制(壓力調整)。又，真空泵246係在至少對晶圓200之處理終了為止之間被維持於常時作動狀態。另外，以使處理室201內成為所要溫度的方式，藉由加熱器207進行加熱。此時，以使處理室201內成為所要溫度分布的方式，依據溫度感測器263檢測出之溫度資訊，而對加熱器207之通電之情況進行回授控制(溫度調整)。之後，藉由旋轉機構267開始晶舟217及晶圓200之旋轉。又，旋轉機構267對於晶舟217及晶圓200之旋轉，至少係在對晶圓200之處理完了為止之間被繼續進行。之後，依序執行後述5個步驟。
<SiCN層形成工程> [步驟1]
第1氣體供給管232a之閥243a開啟，使HCD氣體流入第1氣體供給管232a內。流入第1氣體供給管232a 內的HCD氣體，係藉由質流控制器241a進行流量調整。實施流量調整後的HCD氣體係由第1噴嘴249a之氣體供給孔250a被供給至處理室201內，由排氣管231被排氣。此時，同時開啟閥243e，使N2氣體等惰性氣體流入惰性氣體供給管232e內。流入惰性氣體供給管232e內的N2氣體，係藉由質流控制器241e進行流量調整。流量調整後之N2氣體係和HCD氣體同時被供給至處理室201內，由排氣管231實施排氣。
此時，對APC閥244進行適當之調整而使處理室201內壓力設為例如10~1000Pa範圍內之壓力。以質流控制器241a控制之HCD氣體之供給流量，係設為例如10~1000sccm範圍內之流量。被質流控制器241e控制的N2氣體之供給流量，係設為例如200~2000sccm範圍內之流量。HCD氣體暴露於晶圓200之時間、亦即氣體供給時間(照射時間)，係設為例如1~120秒間範圍內之時間。此時，加熱器207之溫度，係以使處理室201內產生CVD反應程度之溫度、亦即晶圓200之溫度成為例如300~650℃範圍內之溫度而加以設定。又，晶圓200之溫度未滿300℃則HCD難以被吸附於晶圓200上。另外，晶圓200之溫度大於650℃則CVD反應變強，均勻性容易惡化。因此，晶圓200之溫度較好是設為300~650℃範圍內之溫度。
藉由HCD氣體之供給，而於晶圓200(表面之底層膜)上形成例如1原子層未滿至數原子層程度之含矽層 。含矽層可為HCD氣體之吸附層，亦可為矽層(Si層)，或者包含雙方。但是，含矽層則較好是包含矽(Si)及氯(Cl)之層。矽層係指，除了由矽(Si)構成之連續層以外，亦包含不連續之層或彼等重疊而成之矽薄膜之總稱。又，亦有將由Si構成之連續層稱為矽薄膜之情況。又，構成矽層之Si，亦包含和Cl間之結合未完全被切斷者。另外，HCD氣體之吸附層，除了HCD氣體之氣體分子之連續化學吸附層以外，亦包含不連續之化學吸附層。亦即，HCD氣體之吸附層，係包含由HCD分子構成的1分子層或1分子層未滿之化學吸附層。又，構成HCD氣體之吸附層的HCD(Si2Cl6)分子，係包含Si與Cl之結合之一部分被切斷者(SixCly分子)。亦即，HCD之吸附層，係包含Si2Cl6分子及/或SixCly分子之連續化學吸附層或不連續之化學吸附層。又，1原子層未滿之層係指以不連續方式形成的原子層，1原子層之層係指以連續方式形成的原子層。另外，1分子層未滿之層係指以不連續方式形成的分子層，1分子層之層係指以連續的方式形成的分子層。HCD氣體在自行分解(熱分解)條件下、亦即，在產生HCD之熱分解反應條件下，Si會沈積於晶圓200上而形成矽層。HCD氣體在不自行分解(熱分解)條件下、亦即，在不產生HCD之熱分解反應條件下，HCD氣體會吸附於晶圓200上而形成HCD氣體之吸附層。又，相較於晶圓200上之形成HCD氣體之吸附層，在晶圓200上形成矽層時，可以提高成膜速率而 較好。形成於晶圓200上之含矽層之厚度大於數原子層時，後述之步驟3之氮化作用無法及於含矽層全體。另外，可形成於晶圓200上之含矽層之最小值為1原子層未滿。因此，含矽層之厚度較好是設為1原子層未滿至數原子層程度。又，藉由將含矽層之厚度設為1原子層以下、亦即設為1原子層或1原子層未滿，則相對可以提高後述步驟3之氮化反應之作用，可縮短步驟3之氮化反應所要時間。亦可縮短步驟1之含矽層形成所要時間。結果，可縮短1週期單位之處理時間，可縮短總處理時間。亦即，可提高成膜速率。另外，藉由含矽層之厚度設為1原子層以下，可提高膜厚均勻性之控制性。
含矽層形成後，將閥243a關閉，停止HCD氣體之供給。此時，排氣管231之APC閥244乃為開啟狀態，藉由真空泵246而實施處理室201內之真空排氣，將處理室201內殘留之未反應或供作為含矽層形成後之HCD氣體由處理室201內予以排出。又，此時，閥243e乃為開啟狀態，而維持N2氣體對處理室201內之供給。如此則，可以提升將處理室201內殘留之未反應或供作為含矽層形成後之HCD氣體由處理室201內予以排出之效果。
含矽氣體除了六氯乙矽烷(Si2Cl6，略稱：HCD)氣體以外，不僅可使用四氯矽烷(SiCl4，略稱：STC)氣體，三氯矽烷(SiHCl3，略稱：TCS)氣體，二氯矽烷(SiH2Cl2，略稱：DCS)氣體，單氯矽烷(SiH3Cl，略稱 ：MCS)氣體，單矽烷(SiH4)氣體等無機原料，亦可使用胺矽烷系之四(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH3)2]4，略稱：4DMAS)氣體，三(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH3)2]3H，略稱：3DMAS)氣體，二乙胺基矽烷(Si[N(C2H5)2]2H2，略稱：2DEAS)氣體，二三階四碳氨基矽甲烷(SiH2[NH(C4H9)]2，略稱：BTBAS)氣體，六甲基二矽氨烷((CH3)3SiNHSi(CH3)3，略稱：HMDS)氣體等有機原料。惰性氣體則除了N2氣體以外，可使用Ar氣體，He氣體，Ne氣體，Xe氣體等之稀有氣體。
[步驟2]
步驟1終了而除去處理室201內之殘留氣體後，開啟第2氣體供給管232b之閥243b，於第2氣體供給管232b內流入C3H6氣體。流入第2氣體供給管232b內之C3H6氣體，係藉由質流控制器241b進行流量調整。流量調整後之C3H6氣體係由第2噴嘴249b之氣體供給孔250b被供給至處理室內，由排氣管231排氣。又，被供給至處理室201內之C3H6氣體係藉由熱實施活化。此時，同時開啟閥243f，而於惰性氣體供給管232f內流入N2氣體。N2氣體係和C3H6氣體同時被供給至處理室201內，由排氣管231實施排氣。
此時，適當調整APC閥244而將處理室201內壓力設為例如50~3000Pa範圍內之壓力。質流控制器241b所控制之C3H6氣體之供給流量，係設為例如100~ 10000sccm範圍內之流量。質流控制器241f控制之N2氣體之供給流量，係設為例如200~2000sccm範圍內之流量。此時，處理室201內之C3H6氣體之分壓，係設為6~2940Pa範圍內之壓力。C3H6氣體照射至晶圓200之時間、亦即氣體供給時間(照射時間)，例如係設為1~120秒之範圍內之時間。此時之加熱器207溫度，係和步驟1同樣，以使晶圓200之溫度成為300~650℃範圍內之溫度的方式加以設定。又，C3H6氣體係藉由熱而活化並供給，可以產生圓滑之反應，後述之含碳層形成變為容易。
此時，流入處理室201內之氣體為已被熱活化之C3H6氣體，處理室201內未流入HCD氣體。因此，C3H6氣體未產生氣相反應，而是在已活化狀態下被供給至晶圓200，此時，於步驟1係於晶圓200上被形成之含矽層之上，被形成1原子層未滿之含碳層、亦即不連續之含碳層。如此則，可形成包含矽及碳的第2層。又，依據條件而有含矽層之一部分與C3H6氣體起反應，使含矽層被改質(碳化)而形成包含矽及碳的第2層之情況。
含矽層之上所形成之含碳層，可為碳層(C層)，亦可為含碳氣體(C3H6氣體)之化學吸附層、亦即C3H6分解的物質(CxHy)之化學吸附層。其中，碳層需要設為由碳構成的不連續之層。另外，CxHy之化學吸附層需要設為CxHy分子之不連續之化學吸附層。又，含矽層之上所形成之含碳層被設為連續層時，例如係將CxHy對於 含矽層上之吸附狀態設為飽和狀態，而於含矽層上形成CxHy之連續化學吸附層時，含矽層之表面全體係由CxHy之化學吸附層予以覆蓋。於該場合，第2層之表面不存在矽，於後述步驟3之第2層之氮化反應變為困難。此乃因為氮與矽會結合，但是與碳不結合。於後述步驟3欲產生所要氮化反應時，需要使CxHy於含矽層上之吸附狀態成為不飽和狀態，而使矽成為露出第2層表面之狀態。
又，欲使CxHy之於含矽層上之吸附狀態色為不飽和狀態時，只需將步驟2之處理條件設為上述處理條件即可，另外，將步驟2之處理條件設為以下之處理條件，則可以容易將CxHy之於含矽層上之吸附狀態設為不飽和狀態。
晶圓溫度：500~630℃
處理室內壓力：133~2666Pa
C3H6氣體分壓：67~2515Pa
C3H6氣體供給流量：1000~5000sccm
N2氣體供給流量：300~1000sccm
C3H6氣體供給時間：6~100秒
之後，關閉第2氣體供給管232b之閥243b，停止C3H6氣體之供給。此時，排氣管231之APC閥244乃為開啟狀態，藉由真空泵246進行處理室201內之真空排氣，而使處理室201內殘留之未反應或者供作為含碳層 形成後的C3H6氣體或反應副產生物由處理室201內被排出。又，此時，閥243f乃為開啟狀態，而維持N2氣體對處理室201內之供給。如此則，更能提高處理室201內殘留之未反應或者供作為含碳層形成後的C3H6氣體或反應副產生物被由處理室201內排除之效果。
含碳氣體除丙稀(C3H6)氣體以外，亦可使用乙炔(C2H2)氣體或乙烯(C2H4)氣體等。
[步驟3]
除去處理室201內之殘留氣體後，開啟第3氣體供給管232c之閥243c，於第3氣體供給管232c內流入NH3氣體。流入第3氣體供給管232c內之NH3氣體，係藉由質流控制器241c進行流量調整。流量調整後之NH3氣體係由第3噴嘴249c之氣體供給孔250c被供給至處理室201內，由排氣管231被排氣。又，供給至處理室201內之NH3氣體被實施熱活化。此時，同時開啟閥243g而於惰性氣體供給管232g內流入N2氣體。N2氣體係和NH3氣體同時被供給至處理室201內，由排氣管231被排氣。
實施NH3氣體之熱活化而流入時，藉由適當調整APC閥244而將處理室201內之壓力設為例如50~3000Pa範圍內之壓力。質流控制器241c所控制之NH3氣體之供給流量，係設為例如100~10000sccm範圍內之流量。質流控制器241g所控制之N2氣體之供給流量， 係設為例如200~2000sccm範圍內之流量。此時，處理室201內之NH3氣體之分壓，係設為6~2940Pa之範圍內之壓力。NH3氣體照射至晶圓200之時間、亦即氣體供給時間(照射時間)，係設為例如1~120秒之範圍內之時間。此時之加熱器207之溫度，係和步驟1同樣，以使晶圓200之溫度成為300~650℃範圍內之溫度的方式，而設定其溫度。NH3氣體因為反應溫度高，於上述晶圓溫度難以發生反應，因此藉由設定處理室201內之壓力成為上述比較高的壓力，可以實施熱活化。又，NH3氣體藉由熱活化而加以供給，則可以產生圓滑之反應，可以圓滑進行後述之氮化。
此時，流入處理室201內之氣體為已被熱活化之NH3氣體，處理室201內未流入HCD氣體，亦未流入C3H6氣體。因此，NH3氣體未產生氣相反應，已活化之NH3氣體，係和步驟2被形成於晶圓200上的作為第2層之包含矽及碳之層之一部分起反應。如此則，第2層被施予無電漿(non-plasma)之熱氮化，而變化(改質)成為包含矽、碳及氮的第3層、亦即矽碳氮化層(SiCN層)。
此時，第2層之氮化反應係設為不飽和。例如於步驟1形成數原子層之矽層，於步驟2形成1原子層未滿之含碳層時，係使其表面層(表面之1原子層)之一部分氮化。亦即，使其表面層之中可以產生氮化之區域(矽呈露出之區域)之一部分或全部氮化。於該場合，係 以第2層之全體不被氮化的方式，使第2層之氮化反應在不飽和條件下進行氮化。又，對應於條件亦可以使第2層之表面層以下之數層氮化，但是僅使表面層氮化時，可提升矽氧碳氮化膜之組成比之控制性而較好。另外，例如於步驟1形成1原子層或1原子層未滿之矽層，於步驟2形成1原子層未滿之含碳層時，亦同樣使其表面層之一部分氮化。於該場合下，亦使第2層之全體不被氮化的方式，使第2層之氮化反應在不飽和條件下進行氮化。
又，欲設定第2層之氮化反應為不飽和時，只需設定步驟3之處理條件成為上述處理條件即可，但藉由設定步驟3之處理條件成為以下之處理條件，可以容易將第2層之氮化反應設為不飽和。
晶圓溫度：500~630℃
處理室內壓力：133~2666Pa
NH3氣體分壓：67~2515Pa
NH3氣體供給流量：1000~5000sccm
N2氣體供給流量：300~1000sccm
NH3氣體供給時間：6~100秒
之後，關閉第3氣體供給管232c之閥243c，停止NH3氣體之供給。此時，排氣管231之APC閥244乃為開啟狀態，藉由真空泵246實施處理室201內之真空排氣，而將處理室201內殘留之未反應或供作為氮化後之 NH3氣體或反應副產生物由處理室201內予以排除。又，此時，閥243g乃為開啟狀態，維持N2氣體對處理室201內之供給。如此則，可提升處理室201內殘留之未反應或供作為氮化後之NH3氣體或反應副產生物被由處理室201內排除之效果。
含氮氣體除氨(NH3)氣體以外，可使用二氮雜苯(N2H2)氣體，聯氨(N2H4)氣體，N3H8氣體等。
<SiO層形成工程> [步驟4]
除去處理室201內之殘留氣體後，和步驟1同樣，將HCD氣體供給至處理室201內，實施排氣，在步驟3被形成於晶圓200上的SiCN層(第3層)之上形成作為第4層之含矽層。含矽層之形成後，和步驟1同樣，停止HCD氣體之供給，除去處理室201內之殘留氣體。又，步驟4之各閥之開關動作、處理條件、產生之反應、形成之層、殘留氣體除去方法、使用可能之氣體等均和步驟1之各個同樣。
[步驟5]
除去處理室201內之殘留氣體後，開啟第4氣體供給管232d之閥243d，第4惰性氣體供給管232h之閥243h，於第4氣體供給管232d內流入O2氣體，於第4惰性氣體供給管232h內流入N2氣體。流入第4惰性氣 體供給管232h內之N2氣體，係藉由質流控制器241h進行流量調整。流入第4氣體供給管232d內之O2氣體，係藉由質流控制器241d進行流量調整。流量調整後之O2氣體，係和流量調整後之N2氣體而於第4氣體供給管232d內被混合，由第4噴嘴249d之氣體供給孔250d被供給至緩衝室237內。此時，第1棒狀電極269與第2棒狀電極270間未被施加高頻電力。如此則，供給至緩衝室237內之O2氣體被實施熱活化，而由氣體供給孔250e朝向晶圓200被供給至處理室201內，由排氣管231被排氣。又，此時，第1棒狀電極269與第2棒狀電極270間被施加高頻電力，供給至緩衝室237內之O2氣體可被實施電漿活化。
對O2氣體實施熱活化而流入時，適當調整APC閥244而將處理室201內之壓力設為例如1~3000Pa之範圍內之壓力。質流控制器241d所控制之O2氣體之供給流量，係設為例如100~5000sccm(0.1~5slm)之範圍內之流量。質流控制器241h所控制之N2氣體之供給流量，係設為例如200~2000sccm(0.2~2slm)之範圍內之流量。此時，處理室201內之O2氣體之分壓，係設為6~2940Pa之範圍內之壓力。O2氣體照射至晶圓200之時間、亦即氣體供給時間(照射時間)，係設為例如1~120秒之範圍內之時間。此時之加熱器207之溫度，係和步驟1~3同樣，以使晶圓200之溫度成為300~650℃之範圍內之溫度的方式，設定其溫度。O2氣體係於上述條 件下被實施熱活化。又，O2氣體被實施熱活化而供給時，可產生圓滑之反應，可以圓滑進行後述之氧化。
此時，流入處理室201內之氣體已實施熱活化之O2氣體，於處理室201內未流入HCD氣體、C3H6氣體以及NH3氣體。因此，O2氣體不會產生氣相反應，已活化之O2氣體係於步驟4和形成於SiCN層(第3層)上的含矽層(第4層)之至少一部分起反應。如此則，含矽層被實施無電漿之熱氧化，而變化(改質)為包含矽及氧的第5層、亦即矽氧化層(SiO2層，以下，亦有簡單稱為SiO層)。如此則，於SiCN層上形成由SiO層積層而成之矽酸碳氮化層(SiOCN層)。此時，使已活化之O2氣體，不僅和含矽層之至少一部分反應，亦和其下層之SiCN層之至少一部分反應亦可。亦即，針對含矽層之下層之SiCN層之至少一部分實施無電漿之熱氧化亦可。
此時，含矽層之氧化反應係設為不飽和。例如於步驟4形成數原子層之矽層時，係使其表面層(表面之1原子層)之至少一部分氧化。於該場合下，係以矽層之全體不被氧化的方式，使矽層之氧化反應在不飽和條件下進行氧化。又，可依條件而對矽層之表面層起數層實施氧化，但僅實施表面層之氧化時，可提升SiOCN膜之組成比之控制性而較好。另外，例如於步驟4形成1原子層或1原子層未滿之矽層時，亦同樣使其表面層之一部分氧化。於該場合，係以矽層之全體不被氧化的方式，使矽層之氧化反應在不飽和條件下進行氧化。此時， 針對含矽層之下層之SiCN層之至少一部分亦實施氧化時，SiCN層之氧化反應係設為不飽和條件。於該場合，係以SiCN層之全體不被氧化的方式，使SiCN層之氧化反應在不飽和條件下進行氧化。
又，欲設定含矽層(第4層)或其下層之SiCN層(第3層)之氧化反應為不飽和時，係將步驟5之處理條件設為上述處理條件即可，而進一步設定步驟5之處理條件成為以下之處理條件，則含矽層或SiCN層之氧化反應容易設為不飽和。
晶圓溫度：500~630℃
處理室內壓力：133~2666Pa
O2氣體分壓：67~2515Pa
O2氣體供給流量：1000~5000sccm
N2氣體供給流量：300~1000sccm
O2氣體供給時間：6~100秒
之後，關閉第4氣體供給管232d之閥243d，停止O2氣體之供給。此時，排氣管231之APC閥244乃設為開啟狀態，藉由真空泵246實施處理室201內之真空排氣，而將處理室201內殘留之未反應或供作為氧化後之O2氣體由處理室201內予以排出。此時，閥243h乃設為開啟狀態，維持N2氣體對處理室201內之供給。如此則，可提高將處理室201內殘留之未反應或供作為氧化後之O2氣體由處理室201內予以排出之效果。
含氧氣體除氧(O2)氣體以外，亦可使用水蒸氣(H2O)氣體、一氧化氮(NO)氣體、一氧化二氮(N2O)氣體、二氧化氮(NO2)氣體、一氧化碳(CO)氣體、二氧化碳(CO2)氣體、臭氧(O3)氣體、O2氣體+H2氣體、O3氣體+H2氣體等。
以上述步驟1~5為1週期，進行特定次數(1次以上)之該週期，可於晶圓200上形成由SiCN層與SiO層交互積層而成、包含特定膜厚之矽、碳、氮及氧的薄膜、亦即矽氧碳氮化膜(SiOCN膜)。又，上述週期較好是重複複數次。
此時，藉由控制各步驟中之處理室201內之壓力或氣體供給時間等處理條件，則可以針對SiOCN層中之各元素成分、亦即矽成分、氧成分、碳成分、氮成分之比率、亦即，矽濃度、氧濃度、碳濃度、氮濃度進行調整，可以控制SiOCN膜之組成比。
此時，藉由控制SiCN層及SiO層之中至少一層之厚度，亦可以控制SiOCN膜之組成比。例如將數原子層之厚度之SiCN層和1原子層未滿之厚度之SiO層交互積層，則對於SiOCN膜之氧成分，可以控制矽成分、氮成分、碳成分之比率使呈相對增加(rich)之方向(使氧成分之比率呈減少(poor)方向)。另外，例如使1原子層未滿之厚度之SiCN層與數原子層之厚度之SiO層交互積層，則對於SiOCN膜之氮成分、碳成分，可以控制矽成分、氧成分之比率使呈相對增加之方向(使氮成分、碳 成分之比率呈減少方向)。又，亦可依據處理條件，而使交互積層之SiCN層與SiO層相互擴散。
形成具有特定組成之特定膜厚之SiOCN膜的成膜處理被實施後，將N2等惰性氣體供給至處理室201內，實施排氣以使處理室201內藉由惰性氣體實施淨化。之後，使處理室201內之環境置換為惰性氣體(惰性氣體置換)，使處理室201內之壓力回復常壓(大氣壓回復)。
之後，藉由晶舟升降器115係降密封蓋部219而使反應管203下端成為開口之同時，在處理完畢之晶圓200被支撐於晶舟217狀態下將其由反應管203下端搬出反應管203外部(晶舟卸載(unloading))。之後，將處理完畢之晶圓200由晶舟217取出(wafer discharge)。
(第2順序)
以下說明本實施形態第2順序。圖5表示本實施形態第2順序之成膜流程。圖6表示本實施形態第2順序之氣體供給時序圖。
於上述第1順序說明之例，係以上述步驟1~5為1週期，進行1次以上之該週期，而於晶圓200上形成由1層之SiCN層與1層之SiO層交互積層而成之特定膜厚的SiOCN膜。
相對於此，於第2順序，係以上述步驟1~3為第1群組而進行特定次數(1次以上)之上述第1群組，而形 成特定厚度之SiCN層的工程；以上述步驟4~5為第2群組而進行特定次數(1次以上)之上述第2群組，而形成特定厚度之SiO層的工程；以上述彼等工程為1週期而進行特定次數(1次以上)之該週期，如此而於晶圓200上形成由1層以上之SiCN層與1層以上之SiO層交互積層而成之特定膜厚之SiOCN膜。亦即，於第2順序，係於晶圓200上將1層以上、例如數層之SiCN層，與1層以上、例如數層之SiO層交互積層，而形成特定膜厚之SiOCN膜。
更具體言之為，於本實施形態第2順序，係以：以：針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含矽氣體，而形成含矽層的工程；針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含碳氣體，而於含矽層之上形成含碳層，形成包含矽及碳之層的工程；針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含氮氣體，使包含矽及碳之層氮化而形成矽碳氮化層的工程；作為第1群組而進行特定次數(x次)之該第1群組，而形成特定厚度之矽碳氮化層(SiCN層)的工程；以及以：針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含矽氣體，而形成含矽層的工程；針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含氧氣體，使含矽層氧化而形成矽氧化層的工程；作為第2群組而進行特定次數(y次)之該第2群組，而於晶圓200上形成特定厚度之矽氧化層(SiO層)的工程； 作為1週期，而進行特定次數(n次)之該週期，而於晶圓200上形成由矽碳氮化層與矽氧化層交互積層而成之特定膜厚之矽氧碳氮化膜(SiOCN膜)。
於該場合下，上述週期較好是重複進行複數次。另外，於本實施形態第2順序中，係於矽碳氮化層之形成工程，及矽氧化層之形成工程之任一工程，或於含矽層之形成工程中，在產生CVD反應條件下對晶圓200供給含矽氣體。
又，第2順序，其和第1順序之差異僅在於：SiCN層形成工程之實施次數(x)及SiO層形成工程之實施次數(y)，其以外之動作等均和第1順序同樣。亦即，第2順序之SiCN層形成工程及SiO層形成工程中之各閥之開關動作、處理條件、產生之反應、形成之層、殘留氣體除去方法、使用可能之氣體等，均和第1順序之彼等同樣。另外，第2順序之晶圓裝填、晶舟載入、壓力調整、溫度調整、晶圓旋轉、淨化、惰性氣體置換、大氣壓回復、晶舟卸載、晶圓取出，係均和第1順序之彼等同樣被進行。又，第2順序之SiCN層形成工程之實施次數(x)及SiO層形成工程之實施次數(y)分別為1次(x=1，y=1)之之情況則相當於第1順序。
圖6表示以上述步驟1~3為第1群組，進行2次之上述第1群組後，以步驟4~5為第2群組進行1次之上述第2群組，以此為1週期而進行n次之上述週期，於晶圓200上形成由2層之SiCN層與1層之SiO層交互積 層而成之特定膜厚之SiOCN膜之例。
如上述說明，以上述步驟1~3為第1群組，進行特定次數(x次)之上述第1群組後，以步驟4~5為第2群組進行特定次數(y次)之上述第2群組，以此為1週期而進行特定次數(n次)之上述週期，則能更適當地控制SiOCN膜之中矽成分、碳成分及氮成分對於氧成分之比率，或矽成分、氧成分對於碳成分、氮成分之比率，更能提升SiOCN膜之組成比之控制性。例如5層之SiCN層與1層之SiO層交互積層時，能控制SiOCN膜之中矽成分、碳成分及氮成分對於氧成分之比率朝增加之方向(氧成分之比率朝減少之方向)。又，例如1層之SiCN層與5層之SiO層交互積層時，能控制SiOCN膜之中矽成分、氧成分對於氮成分、碳成分之比率朝增加之方向(氮成分、碳成分之比率朝間少之方向)。亦即，藉由SiCN層及SiO層之中至少任一層之層數、亦即群組數(x，y)之控制，則更能細緻控制SiOCN膜之組成比，另外，藉由群組數(x，y)之組合，亦可針對特定元素之成分之比率以微量(例如數%)方式進行微量組成控制。又，藉由增加各群組數，可使1週期單位所形成SiCN層或SiO層之層數對應於群組數之數而增加，可提升週期速率，可提升成膜速率。
(3)本實施形態之效果
依據本實施形態可達成以下所示之1個或複數效果 。
依據本實施形態，於第1順序，係以步驟1~5為1週期而進行特定次數之該週期，而形成特定膜厚之SiOCN膜，因此可以形成特定組成及特定膜厚之SiOCN膜。另外，於第2順序，係以步驟1~3為第1群組而進行特定次數之該第1群組，以步驟4~5為第2群組而進行特定次數之該第2群組，以彼等為1週期而進行特定次數之該週期，形成特定膜厚之SiOCN膜，因此可以形成特定組成及特定膜厚之SiOCN膜。
又，依據本實施形態，並非直接實施SiCN層之氧化，而是交互積層SiCN層與SiO層，藉由層疊法形成SiOCN層，因此可防止使SiCN層直接氧化時之C或N之由SiCN層之脫離。亦即，相較於SiCN層中之Si-C結合或Si-N結合之結合力，Si-O結合之結合力較強，因此使SiCN層直接氧化時，載Si-O結合之形成過程中，SiCN層中之Si-C結合、Si-N結合被切斷，和Si間之結合力已被切斷的C、N有可能脫離。但是，針對晶圓上之SiCN層之沈積與SiCN層上之SiO層之沈積交互進行，使SiCN層與SiO層交互積層而形成SiOCN層時，可以在無須直接氧化SiCN層之情況下形成SiOCN層，可防止C或N之由SiCN層脫離。如此則，SiOCN膜中之C濃度或N濃度之降低可以被防止，SiOCN膜之組成比控制之控制性可以提升，另外，組成比控制範圍(window)可以進一步擴大。
又，本實施形態中，於步驟5，係對含矽層與SiCN層之積層膜進行氧化處理，而於步驟4係以形成於SiCN層上之含矽層為主體實施氧化，以該含矽層作為阻斷(block)SiCN層之氧化的氧化阻斷層之機能。此時，亦可使含矽層之下層之SiCN層之至少一部分氧化，於該場合，藉由含矽層之氧化阻斷效果，可以抑制SiCN層之氧化，可以容易設定SiCN層之氧化反應成為不飽和，可抑制C或N之由SiCN層脫離。
另外，使SiCN層直接氧化時，欲抑制C或N之由SiCN層脫離時，須使含氧氣體對於SiCN層之氧化止於不飽和情況，但本實施形態中，於步驟4形成於SiCN層上的含矽層，係作為阻斷SiCN層之氧化的氧化阻斷層之機能，因此步驟5之含氧氣體對於含矽層之氧化，未必需要使用不飽和區域，亦可使用飽和區域。亦即，可抑制C或N之由SiCN層脫離之同時，可設定含矽層之氧化反應於飽和區域。此時，亦可使含矽層之下層之SiCN層之至少一部分氧化，於該場合，亦可藉由含矽層之氧化阻斷效果，來抑制SiCN層之氧化，SiCN層之氧化反應之設為不飽和區域變為容易，可抑制C或N之由SiCN層脫離。亦即，依據本實施形態，可抑制C或N之由SiCN層脫離之同時，可提升步驟5之中含氧氣體對於含矽層之氧化之氧化力，可達成更均勻之氧化處理。結果，可提升SiOCN膜之成膜速率之同時，可提升晶圓面內膜厚均勻性。
另外，依據本實施形態，於第1順序及第2順序之任一均可形成具有良好晶圓面內膜厚均勻性的SiOCN膜。以本實施形態第1順序或第2順序所形成SiOCN膜作為絕緣膜使用時，可於SiOCN膜之面內提供均質之性能，對半導體裝置之性能提升或生產良品率之提升有所貢獻。
另外，依據本實施形態，藉由對各順序之各步驟中處理室內之壓力或氣體供給時間等處理條件之控制，可以調整SiOCN膜之中各元素成分、亦即矽成分、氧成分、碳成分、氮成分之比率、亦即矽濃度、氧濃度、碳濃度、氮濃度，可以控制SiOCN膜之組成比。
又，習知CVD法，係同時將包含欲形成之薄膜之構成用複數元素的複數種類氣體予以供給。於該場合，針對形成之薄膜之組成比進行控制時，例如可考慮針對氣體供給時之氣體供給流量比進行控制。又，於該場合，即使針對氣體供給時之基板溫度、處理室內壓力、氣體供給時間等供給條件進行控制，亦無法對欲形成之薄膜之組成比進行控制。
另外，ALD法之情況下，係將包含薄膜形成用之構成之複數元素的複數種類氣體進行交互供給。於該之情況下，欲對薄膜形成用之組成比進行控制時，例如可考慮對各氣體供給時之氣體供給流量、氣體供給時間進行控制。又，ALD法之情況下，原料氣體之供給，係以原料氣體對於基板表面上之吸附達飽和為目的，因此處理 室內之壓力控制變為不必要。亦即原料氣體之吸附飽和，相對於反應溫度係在原料氣體被吸附之特定壓力以下產生，因此只要將處理室內之壓力設為該特定壓力以下，則不論任何壓力值均可實現原料氣體之吸附飽和。因此通常，藉由ALD法成膜時，處理室內之壓力係成為基板處理裝置對於氣體供給量之排氣能力所能擔任之壓力。變化處理室內壓力時，將妨礙原料氣體對基板表面上之化學吸附，可以考慮為接近CVD反應，而無法藉由ALD法適當地進行成膜。另外，藉由ALD法形成特定膜厚之薄膜時係重複進行ALD反應(吸附飽和、表面反應)，因此在各別之ALD反應達飽和之前未充分進行各別之ALD反應，則沈積變為不充分，無法獲得充分之沈積速度。因此，ALD法無法藉由處理室內之壓力控制來控制薄膜之組成比。
相對於此，本實施形態中，不論任一順序中，均可藉由各步驟之處理室內之壓力或氣體供給時間之控制，而達成薄膜組成比之控制。又，較好是藉由處理室內之壓力，或壓力以及氣體供給時間之控制，來控制薄膜組成比。
藉由各步驟中之處理室內之壓力控制，來控制薄膜之組成比時，可減少不同基板處理裝置間之機器差之影響。亦即，於不同基板處理裝置間可藉由同樣控制，同樣地進行薄膜組成比之控制。於該情況下，亦針對各步驟之氣體供給時間進行控制，則可進行薄膜組成比之微 調整，可提升薄膜組成比控制之控制性。另外，藉由各步驟中之處理室內之壓力控制，可以提升成膜速率之同時，可以控制薄膜組成比。亦即，藉由處理室內之壓力控制，可以提升例如各順序中之步驟1形成之含矽層之成長速率之同時，可控制薄膜組成比。如上述說明，依據本實施形態，於不同基板處理裝置間藉由同樣控制，則不僅可以同樣進行薄膜組成比之控制，亦可提升薄膜組成比控制之控制性，更進一步可以提升成膜速率、亦即生產性。
另外，例如ALD法之成膜中，針對各步驟之氣體供給流量或氣體供給時間進行控制，而控制薄膜組成比時，不同基板處理裝置間之機器差之影響變大。亦即，不同基板處理裝置間即使進行同樣控制，亦無法進行同樣之薄膜組成比之控制。例如不同基板處理裝置間即使將氣體供給流量、氣體供給時間設為同一流量值、時間，但是因為機器差導致處理室內之壓力無法成為同一壓力值。因此，於該場合，處理室內之壓力會依每一基板處理裝置變化，所要之組成比控制無法於不同基板處理裝置間同樣進行。另外，處理室內之壓力依每一基板處理裝置變化，而妨礙原料氣體對於基板表面上之化學吸附，成為接近CVD反應，會有無法藉由ALD法適當進行成膜之情況。
另外，依據本實施形態，可以形成特定組成之矽氧碳氮化膜，可控制耐蝕刻性、介電率、絕緣耐性，相較 於矽氮化膜(SiN膜)可以形成介電率更低、耐蝕刻性更好、絕緣耐性更好的矽絕緣膜。
另外，於本實施形態第1順序及第2順序之步驟2，3，5，係對供給至處理室201內之C3H6氣體、NH3氣體、O2氣體各別實施熱活化而供給至晶圓200。如此則，可以各別圓滑地產生上述反應，含碳層之形成、氮化處理、氧化處理可於良好控制性下容易進行。
另外，將本實施形態之手法形成之矽絕緣膜，使用作為側壁間隔件時，可以提供漏電流少，加工性良好的元件(device)形成技術。
另外，將本實施形態手法形成之矽絕緣膜，作為阻蝕層使用時，可以提供加工性良好的元件形成技術。
另外，依據本實施形態，無須使用電漿，可以形成理想的計量比之矽絕緣膜。另外，無須使用電漿可以形成矽絕緣膜，因此亦適用於例如DPT之SADP膜等擔心電漿損傷之工程。
<本發明以外之實施形態>
以上，具體說明本發明實施形態，但本發明不限定於上述實施形態，在不脫離其要旨範圍內可作各種變更。
例如於處理室201內不設置緩衝室237，而由第4噴嘴249d對處理室201內直接供給O2氣體亦可。於該場合下，可使第4噴嘴249d之氣體供給孔250d朝向反應 管203中心側，而由第4噴嘴249d使O2氣體朝向晶圓200直接供給。另外，不設置第4噴嘴249d，僅設置緩衝室237亦可。
另外，例如不限定於對供給至處理室201內之C3H6氣體、NH3氣體、O2氣體各別實施熱活化之場合，例如亦可使用電漿進行活化。於該場合下，例如使用作為上述電漿產生器的電漿源，使各氣體激發電漿亦可。
另外，例如於第1順序及第2順序之步驟5，和含氧氣體同時供給含氫氣體亦可。藉由對已加熱之處於大氣壓未滿壓力(減壓)環境下的處理容器內供給含氧氣體以及含氫氣體，於處理容器內使含氧氣體與含氫氣體反應，而產生原子狀氧(O)等之包含氧的氧化種，藉由該氧化種可進行氧化。於該場合下，相較於藉由含氧氣體單體引起之氧化，則能更進一步提升氧化力、亦即氧化速率，可縮短氧化時間。該氧化處理係於無電漿之減壓環境下進行。含氫氣體可使用例如氫(H2)氣體、氨(NH3)氣體、甲烷(CH4)氣體等。於該場合下，含氫氣體係由上述之含氫氣體供給系供給。
又，上述實施形態中說明之例，係於晶圓上沈積1層以上之SiCN層後，沈積1層以上之SiO層，交互重複進行彼等，藉由該積層來形成SiOCN膜之例，但該積層之順序可以相反。亦即，亦可於晶圓上沈積1層以上之SiO層後，沈積1層以上之SiCN層，交互重複進行彼等，藉由該積層來形成SiOCN膜。
又，上述實施形態中說明之例，係於晶圓上沈積1層以上之SiCN層後，沈積1層以上之SiO層，交互重複進行彼等，藉由該積層來形成SiOCN膜之例，但藉由和彼等不同層之積層來形成SiOCN膜亦可。
例如沈積1層以上之SiOC層後，沈積1層以上之SiN層，交互重複進行彼等，藉由該積層來形成SiOCN膜亦可。於該場合，係交互重複進行：藉由對收納晶圓的處理容器內供給含矽氣體、含碳氣體、及含氧氣體，而形成特定厚度之SiOC層的工程；以及對處理容器內供給含矽氣體、含氮氣體，而形成特定厚度之SiN層的工程；而於晶圓上形成由SiOC層與SiN層交互積層而成之特定膜厚之SiOCN膜。於該場合，積層之順序亦可相反。亦即，沈積1層以上之SiN層後，沈積1層以上之SiOC層，交互重複進行彼等，藉由該積層來形成SiOCN膜亦可。
又，例如沈積1層以上之SiON層後，沈積1層以上之SiC層，交互重複進行彼等，藉由該積層來形成SiOCN膜亦可。於該場合，係交互重複進行：藉由對收納晶圓的處理容器內供給含矽氣體、含碳氣體、及含氧氣體，而形成特定厚度之SiON層的工程；以及對處理容器內供給含矽氣體、含氮氣體，而形成特定厚度之SiC層的工程；而於晶圓上形成由SiON層與SiC層交互積層而成之特定膜厚之SiOCN膜。於該場合，積層之順序亦可相反。亦即，於晶圓上沈積1層以上之SiC層後，沈 積1層以上之SiON層，交互重複進行彼等，藉由該積層來形成SiOCN膜亦可。
亦即，沈積1層以上之包含O、C及N之其中至少一個元素與Si之層後，沈積1層以上之包含O、C及N之其中上述至少一個元素以外之元素與Si之層，交互重複進行彼等，藉由該積層可以形成SiOCN膜。但是，和交互積層SiOC層與SiN層而形成SiOCN膜，或交互積層SiON層與SiC層而形成SiOCN膜之情況比較，如本實施形態之交互積層SiCN層與SiO層而形成SiOCN膜之情況下，可以良好控制性形成SiOCN膜。
又，上述實施形態中之例，係沈積1層以上之SiCN層後，沈積1層以上之SiO層，交互重複進行彼等，藉由該積層來形成SiOCN膜之例。但是，取代SiO層改為沈積硼氮化層(BN層)，取代SiOCN膜改為形成矽硼碳氮化膜(SiBCN膜)亦可。亦即，上述實施形態之SiOCN膜之成膜手法(層疊法)，可以應用於SiBCN膜之成膜。於該場合，係沈積1層以上之SiCN層後，沈積1層以上之BN層，交互重複進行彼等，藉由該積層來形成SiBCN膜。
於該場合，具體言之為，針對處理容器內被加熱之晶圓200供給含矽氣體、含碳氣體、含氮氣體，而形成特定厚度之矽碳氮化層(SiCN層)的工程；及針對處理容器內被加熱之晶圓200供給含硼氣體及 含氮氣體，而形成特定厚度之硼氮化層(BN層)的工程；係被交互重複進行，而於晶圓200上形成由矽碳氮化層與硼氮化層交互積層而成之特定膜厚矽硼碳氮化膜(SiBCN膜)。
圖7，8分別表示將上述實施形態之第1順序之成膜應用於SiBCN膜之成膜順序之一例(以下稱為應用例之第1順序)之成膜流程、氣體供給之時序。
於應用例之第1順序，係以針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含矽氣體，而形成含矽層的工程(步驟1)，針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含碳氣體，而於含矽層之上形成含碳層而形成包含矽及碳之層的工程(步驟2)，針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含氮氣體，而使包含矽及碳之層氮化而形成矽碳氮化層(SiCN層)的工程(步驟3)，針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含硼氣體，而形成含硼層的工程(步驟4)，針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含氮氣體，使含硼層氮化而形成硼氮化層(BN層)的工程(步驟5)，作為1週期，進行特定次數(n次)之該週期，而於晶圓200上形成由矽碳氮化層與硼氮化層交互積層而成的特定膜厚之矽硼碳氮化膜(SiBCN膜)。
另外，圖9、10分別表示上述實施形態之第2順序 之成膜被應用於SiBCN膜之成膜之順序之一例(以下稱為應用例之第2順序)之成膜流程，氣體供給時序。
於應用例之第2順序，係以以：針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含矽氣體，而形成含矽層的工程(步驟1)，針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含碳氣體，於含矽層之上形成含碳層而形成包含矽及碳之層的工程(步驟2)，針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含氮氣體，使包含矽及碳之層氮化而形成矽碳氮化層的工程(步驟3)，作為第1群組，進行特定次數(x次)之上述第1群組而形成特定厚度之矽碳氮化層(SiCN層)的工程；及以：針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含硼氣體，而形成含硼層的工程(步驟4)，針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含氮氣體，使含硼層氮化而形成硼氮化層的工程(步驟5)，作為第2群組，進行特定次數(y次)之上述第2群組而形成特定厚度之硼氮化層(BN層)的工程，作為1週期，進行特定次數(n次)之上述週期，而於晶圓200上形成由矽碳氮化層與硼氮化層交互積層而成的特定膜厚之矽硼碳氮化膜(SiBCN膜)。
於應用例之第1順序及第2順序之任一之情況，上述週期較好是重複複數次。另外，於應用例之第1順序及第2順序之任一之情況，於含矽層的形成工程，係在產生CVD反應之條件下對晶圓200供給含矽氣體，於含 硼層的形成工程，係在產生CVD反應之條件下對晶圓200供給含硼氣體。
於應用例之第1順序及第2順序，含硼氣體可使用例如三氯化硼(BCl3)氣體或乙硼烷(B2H6)氣體等。圖7，8，9，10表示作為含硼氣體使用BCl3氣體之例。含硼氣體係由上述之含硼氣體供給系供給。含矽氣體、含碳氣體、含氮氣體之供給時之處理條件，係設為和上述實施形態之供給含矽氣體，含碳氣體，含氮氣體時之處理條件同樣，含硼氣體之供給時之處理條件，係設為和上述實施形態之供給含碳氣體時之處理條件同樣。又，藉由含硼氣體之供給，而於SiCN層上形成作為含硼層的硼層(B層)或含硼氣體(例如BCl3氣體)之化學吸附層、亦即BCl3氣體被分解之物質(BClx)之化學吸附層，於該場合下，彼等吸附狀態較好是設為不飽和狀態。
又，設定BClx等之於SiCN層上之吸附狀態成為不飽和狀態時，將含硼氣體供給時之處理條件設為上述處理條件即可，但是，進一步將含硼氣體供給時之處理條件設為以下之處理條件，則可以容易設定BClx等之於SiCN層上之吸附狀態成為不飽和狀態。
晶圓溫度：500~630℃
處理室內壓力：133~2666Pa
BCl3氣體分壓：67~2515Pa
BCl3氣體供給流量：1000~5000sccm
N2氣體供給流量：300~1000sccm
BCl3氣體供給時間：6~100秒
依據本應用例，可獲得和上述實施形態同樣之作用效果。
例如於應用例之第1順序或第2順序，藉由各步驟之處理容器內之壓力或氣體供給時間等處理條件之控制，可以針對SiBCN層之各元素成分、亦即矽成分、硼成分、碳成分、氮成分之比率、亦即矽濃度、硼濃度、碳濃度、氮濃度進行調整，可以控制SiBCN膜之組成比。
又，例如於應用例之第1順序或第2順序之中，藉由控制SiCN層及BN層之其中至少1層之厚度，可以控制SiBCN膜之組成比。例如數原子層之厚度之SiCN層與1原子層未滿之厚度之BN層交互積層時，相對於SiBCN膜之硼成分，可以控制矽成分、氮成分、碳成分之比率使朝增加方向(使硼成分比率朝減少方向)。又，例如1原子層未滿之厚度之SiCN層與數原子層之厚度之BN層交互積層時，相對於SiBCN膜之氮成分、碳成分，可以控制矽成分、硼成分之比率使朝增加方向(使氮成分、碳成分比率朝減少方向)。又，亦可對應於處理條件，使交互積層之SiCN層與BN層相互擴散。
又，例如應用例之第2順序之中，藉由SiCN層及BN層之其中至少1層之層數、亦即群組數(x，y)之控制，能更細緻地控制SiBCN膜組成比。例如5層之SiCN 層與2層之BN層交互積層時，相對於SiBCN膜之硼成分，可以控制矽成分、氮成分、碳成分之比率使朝增加方向(使硼成分比率朝減少方向)。又，例如2層之SiCN層與5層之BN層交互積層時，相對於SiBCN膜之氮成分、碳成分，可以控制矽成分、硼成分之比率使朝增加方向(使氮成分、碳成分比率朝減少方向)。另外，藉由群組數(x，y)之組合，可將特定元素成分比率設為微量(例如數%)而進行微量組成控制。又，藉由增加各別之群組數，可使1週期單位形成之SiCN層或BN層之層數對應於群組數之數而增加，可提升週期速率，可提升成膜速率。
又，例如上述實施形態之例係說明，作為氧碳氮化膜而形成包含半導體元素之矽的矽系絕緣膜(SiOCN膜)之例，但本發明亦適用於形成例如包含鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鋁(Al)、鉬(Mo)、鎢(W)、鎵(Ga)、鍺(Ge)等金屬元素的金屬系薄膜之情況。
亦即，本發明亦適用於形成例如鈦氧碳氮化膜(TiOCN膜)，鋯氧碳氮化膜(ZrOCN膜)，鉿氧碳氮化膜(HfOCN膜)，鉭氧碳氮化膜(TaOCN膜)，鋁氧碳氮化膜(AlOCN膜)，鉬氧碳氮化膜(MoOCN膜)，鎢氧碳氮化膜(WOCN膜)，鎵氧碳氮化膜(GaOCN膜)，鍺氧碳氮化膜(GeOCN膜)或將彼等組合、混合的金屬氧碳氮化膜之例。
於該場合，可以取代上述實施形態之矽原料氣體，改用鈦原料氣體，鋯原料氣體，鉿原料氣體，鉭原料氣體，鋁原料氣體，鉬原料氣體，鎢原料氣體，鎵原料氣體，鍺原料氣體等之金屬原料氣體(金屬元素含有氣體)，藉由和上述實施形態同樣之順序(第1順序及第2順序)進行成膜。
亦即，於該場合，例如第1順序之中，係以：針對處理容器內已加熱之晶圓200供給金屬元素含有氣體，而形成金屬元素含有層的工程(步驟1)，針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含碳氣體，而金屬元素含有層之上形成含碳層而形成包含金屬元素及碳之層的工程(步驟2)，針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含氮氣體，使包含金屬元素及碳之層氮化而形成金屬碳氮化層的工程(步驟3)，及針對處理容器內已加熱之晶圓200供給金屬元素含有氣體，而形成金屬元素含有層的工程(步驟4)，針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含氧氣體，使金屬元素含有層氧化而形成金屬氧化層的工程(步驟5)，作為1週期，進行特定次數(n次)之上述週期，而於晶圓200上形成由金屬碳氮化層與金屬氧化層交互積層而成之特定膜厚之金屬氧碳氮化膜。
另外，於該場合，例如第2順序之中，係以：以：針對處理容器內已加熱之晶圓200供給金屬元素含有氣體，而形成金屬元素含有層的工程(步驟1)， 針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含碳氣體，而金屬元素含有層之上形成含碳層而形成包含金屬元素及碳之層的工程(步驟2)，針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含氮氣體，使包含金屬元素及碳之層氮化而形成金屬碳氮化層的工程(步驟3)，作為第1群組而進行特定次數(x次)之上述第1群組，而形成特定厚度之金屬碳氮化層的工程；及以：針對處理容器內已加熱之晶圓200供給金屬元素含有氣體，而形成金屬元素含有層的工程(步驟4)，針對處理容器內已加熱之晶圓200供給含氧氣體，使金屬元素含有層氧化而形成金屬氧化層的工程(步驟5)，作為第2群組而進行特定次數(y次)之上述第2群組，而形成特定厚度之金屬氧化層的工程；作為1週期，進行特定次數(n次)之上述週期，而於晶圓200上形成由金屬碳氮化層與金屬氧化層交互積層而成之特定膜厚之金屬氧碳氮化膜。
於第1順序及第2順序之任一之情況，較好是重複複數次上述週期。另外，於第1順序及第2順序之任一之情況，金屬元素含有層的形成工程之中，係在產生CVD反應條件下對晶圓200供給金屬元素含有氣體。
例如作為金屬氧碳氮化膜而形成TiOCN膜時，包含Ti之原料，係可使用四乙基甲基胺鈦(Ti[N(C2H5)(CH3)]4，略稱：TEMAT)，四二甲基胺鈦(Ti[N(CH3)2]4，略稱：TDMAT)，四二乙基胺鈦( Ti[N(C2H5)2]4，略稱：TDEAT)等有機原料，或四氯化鈦(TiCl4)等無機原料。含碳氣體或含氮氣體或含氧氣體可使用和上述實施形態同樣之氣體。又，此時之處理條件，可設為例如和上述實施形態同樣之處理條件，較好是晶圓溫度例如為100~500℃之範圍內之溫度，處理室內壓力例如為1~1000Pa之範圍內之壓力。
又，例如作為金屬氧碳氮化膜而形成ZrOCN膜時，包含Zr之原料係可以使用四乙基甲基胺鋯(Zr[N(C2H5)(CH3)]4，略稱：TEMAZ)，四二甲基胺鋯(Zr[N(CH3)2]4，略稱：TDMAZ)，四二甲基胺鋯(Zr[N(C2H5)2]4，略稱：TDEAZ)等有機原料或，四氯化鋯(ZrCl4)等無機原料。含碳氣體或含氮氣體或含氧氣體可使用和上述實施形態同樣之氣體。又，此時之處理條件，可設為例如和上述實施形態同樣之處理條件，較好是晶圓溫度例如為100~400℃之範圍內之溫度，處理室內壓力為例如1~1000Pa之範圍內之壓力。
又，例如作為金屬氧碳氮化膜而形成HfOCN膜時，包含Hf之原料係可使用四乙基甲基胺鉿(Hf[N(C2H5)(CH3)]4，略稱：TEMAH)，四二甲基胺鉿(Hf[N(CH3)2]4，略稱：TDMAH)，四二乙基胺鉿(Hf[N(C2H5)2]4，略稱：TDEAH)等有機原料，或四氯化鉿(HfCl4)等無機原料。含碳氣體或含氮氣體或含氧氣體可使用和上述實施形態同樣之氣體。又，此時之處理條件，可設為例如和上述實施形態同樣之處理條件，較 好是晶圓溫度例如為100~400℃之範圍內之溫度，處理室內壓力為例如1~1000Pa之範圍內之壓力。
又，例如作為金屬氧碳氮化膜而形成TaOCN膜時，包含Ta之原料係可使用五乙氧基鉭(Ta(OC2H5)5，略稱：PET)，三二乙基胺四亞氨鉭(Ta(NC(CH3)3)(N(C2H5)2)3，略稱：TBTDET)等有機原料或五氯化鉭(TaCl5)，五氟化組(TaF5)等無機原料。含碳氣體或含氮氣體或含氧氣體可使用和上述實施形態同樣之氣體。又，此時之處理條件，可設為例如和上述實施形態同樣之處理條件，較好是晶圓溫度例如為100~500℃之範圍內之溫度，處理室內壓力為例如1~1000Pa之範圍內之壓力。
又，例如作為金屬氧碳氮化膜而形成AlOCN膜時，包含Al之原料係可使用三甲基鋁(Al(CH3)3，略稱：TMA)等有機原料或三氯化鋁(AlCl3)等無機原料。含碳氣體或含氮氣體或含氧氣體可使用和上述實施形態同樣之氣體。又，此時之處理條件，可設為例如和上述實施形態同樣之處理條件，較好是晶圓溫度例如為100~400℃之範圍內之溫度，處理室內壓力為例如1~1000Pa之範圍內之壓力。
如上述說明，本發明可以適用於金屬氧碳氮化膜之成膜，於該場合下可獲得和上述實施形態同樣作用效果。亦即，本發明適用於形成包含半導體元素或金屬元素等特定元素的氧碳氮化膜。
另外，上述實施形態之例係說明一次處理複數片基板的批次式基板處理裝置之成膜之例，但本發明不限定於此，亦適用於一次處理1片或數片基板的葉片式基板處理裝置之成膜。
另外，上述各實施形態或各變形例或各應用例等可以適當組合。
另外，本發明即使變更例如既存之基板處理裝置之製程配方亦可實現。變更製程配方時，係將本發明之製程配方介由電氣通信線路或記錄有該製程配方的記錄媒體安裝於既存之基板處理裝置，另外，操作既存之基板處理裝置之輸出入裝置，而可將製程配方本身變更為本發明之製程配方。
[實施例] (第1實施例)
藉由上述實施形態之第1順序來控制組成比之同時，形成SiOCN膜，測定該SiOCN膜之組成比及晶圓面內膜厚均勻性。含矽氣體係使用HCD氣體，含碳氣體係使用C3H6氣體，含氮氣體係使用NH3氣體，含氧氣體係使用O2氣體。SiOCN膜之組成比控制，係藉由調整組成比之控制因子、亦即壓力及氣體供給時間(照射時間)而進行。
首先調整第1順序之第2步驟之處理室內壓力及C3H6氣體供給時間，使碳濃度約為8atoms%之SiOCN膜 形成於晶圓上。此時之處理條件設為如下。
<第1順序(基準處理條件)> (第1步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：133Pa(1Torr)
HCD氣體供給流量：0.2slm
HCD氣體照射時間：6秒
(第2步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：399Pa(3Torr)
C3H6氣體供給流量：1slm
C3H6氣體照射時間：12秒
(第3步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：866Pa(6.5Torr)
NH3氣體供給流量：4.5slm
NH3氣體照射時間：18秒
(第4步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：133Pa(1Torr)
HCD氣體供給流量：0.2slm
HCD氣體照射時間：6秒
(第5步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：133Pa(1Torr)
O2氣體供給流量：1slm
O2氣體照射時間：18秒
以該處理條件為基準處理條件，調整各處理條件而嘗試進行碳濃度約12atoms%之SiOCN膜之形成。
結果，將第2步驟中之處理室內壓力設為399Pa(3Torr)至2394Pa(18Torr)，可獲得碳濃度約為12atoms%之SiOCN膜，可以確認相較於以基準處理條件形成的SiOCN膜，可以形成碳比率較高的SiOCN膜。亦即，將第2步驟中之處理室內壓力設為高於基準處理條件中之處理室內壓力，則可以形成碳比率較高的SiOCN膜。另外，亦確認和碳濃度上昇之部分相當地，使氮濃度呈減少。又，第2步驟中之處理室內壓力以外之處理條件係和基準處理條件同一。亦即，此時之處理條件設為如下。
<第1順序(C3H6氣體供給時壓力變更)> (第1步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：133Pa(1Torr)
HCD氣體供給流量：0.2slm
HCD氣體照射時間：6秒
(第2步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：2394Pa(18Torr)
C3H6氣體供給流量：1slm
C3H6氣體照射時間：12秒
(第3步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：866Pa(6.5Torr)
NH3氣體供給流量：4.5slm
NH3氣體照射時間：18秒
(第4步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：133Pa(1Torr)
HCD氣體供給流量：0.2slm
HCD氣體照射時間：6秒
(第5步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：133Pa(1Torr)
O2氣體供給流量：1slm
O2氣體照射時間：18秒
另外，第2步驟中之C3H6氣體照射時間設為12秒至72秒，亦可獲得碳濃度約為12atoms%之SiOCN膜，可以確認相較於以基準處理條件形成的SiOCN膜，可以形成碳比率較高的SiOCN膜。亦即，將第2步驟中之C3H6氣體照射時間設為較基準處理條件中之C3H6氣體照射時間長，則可以形成碳比率較高的SiOCN膜。另外，亦確認和碳濃度上昇之部分相當地，使氮濃度呈減少。 又，第2步驟中之C3H6氣體照射時間以外之處理條件係和基準處理條件為同一。亦即，此時之處理條件如下。
<第1順序(C3H6氣體照射時間變更)> (第1步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：133Pa(1Torr)
HCD氣體供給流量：0.2slm
HCD氣體照射時間：6秒
(第2步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：399Pa(3Torr)
C3H6氣體供給流量：1slm
C3H6氣體照射時間：72秒
(第3步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：866Pa(6.5Torr)
NH3氣體供給流量：4.5slm
NH3氣體照射時間：18秒
(第4步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：133Pa(1Torr)
HCD氣體供給流量：0.2slm
HCD氣體照射時間：6秒
(第5步驟)
處理室內溫度：630℃
處理室內壓力：133Pa(1Torr)
O2氣體供給流量：1slm
O2氣體照射時間：18秒
此時，形成之各別之SiOCN膜之晶圓面內膜厚均勻性均為±1.5%以下，獲得良好結果。又，晶圓面內膜厚均 勻性係表示晶圓面內中之膜厚分布之變動程度，該值越小表示晶圓面內中之膜厚分布均勻性良好。
如上述說明，依據本實施例確認可以形成具有良好晶圓面內膜厚均勻性的SiOCN膜。以實施例之SiOCN膜作為絕緣膜使用時，可於SiOCN膜之面內提供均質之性能，有助於半導體裝置之性能提升或生產良品率提升。
(第2實施例)
藉由上述實施形態之第2順序來控制組成比之同時，形成SiOCN膜，測定該SiOCN膜之組成比及晶圓面內膜厚均勻性。含矽氣體係使用HCD氣體，含碳氣體係使用C3H6氣體，含氮氣體係使用NH3氣體，含氧氣體係使用O2氣體。各步驟中之處理條件，係設為和上述第1實施例之基準處理條件之各步驟中之處理條件同樣之處理條件。SiOCN膜之組成比控制，係藉由調整第2順序中之各群組數、亦即SiCN層形成工程之群組數(x)與SiO層形成工程之群組數(y)而進行。
結果，將第2順序中之SiCN層形成工程之群組數(x)設為2次，將SiO層形成工程之群組數(y)設為1次(x=2，y=1)，可獲得碳濃度約為16atoms%之SiOCN膜，可以確認相較於藉由第1實施例亦即第1順序(基準處理條件)形成的SiOCN膜，可以形成碳比率較高的SiOCN膜。又，將SiCN層形成工程之群組數(x)設為1次，將SiO層形成工程之群組數(y)設為1次 (x=1，y=1)之情況，係相當於第1順序。亦即，藉由將第2順序中之SiCN層形成工程之群組數(x)，設為較第1順序中之SiCN層形成工程之1週期單位之實施次數(1次)多，則確認可以形成碳比率高的SiOCN膜。另外，另外，亦確認和碳濃度上昇之部分相當地，使氮濃度呈減少。此時，形成之SiOCN膜之晶圓面內膜厚均勻性為±1.5%以下，可得良好結果。
如上述說明，依據本實施例可形成具有良好晶圓面內膜厚均勻性的SiOCN膜。以實施例之SiOCN膜作為絕緣膜使用時，可於SiOCN膜之面內提供均質之性能，有助於半導體裝置之性能提升或生產良品率之提升。
<本發明較佳態樣>
以下，附記本發明之較佳態樣。
(附記1)
依據本發明之一態樣提供的半導體裝置之製造方法，係具有：(a)對處理容器內被加熱之基板供給包含特定元素之氣體、含碳氣體、及含氮氣體，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的步驟；(b)對上述處理容器內之上述被加熱之基板，供給包含上述特定元素之氣體及含氧氣體，而形成包含上述特定元素之氧化層的步驟；及(c)交互重複上述(a)步驟及(b)步驟，而於上述基板上，形成上述碳氮化層及上述氧化層被交互積層而 成之氧碳氮化膜的步驟。
(附記2)
於附記1之半導體裝置之製造方法較好是，上述(a)步驟係包含進行特定次數之第1工程群組的步驟，該第1工程群組包含：對上述基板供給包含上述特定元素之氣體的工程；供給上述含碳氣體的工程；及供給上述含氮氣體的工程；上述(b)步驟係包含進行特定次數之第2工程群組的步驟，該第2工程群組包含：對上述基板供給包含上述特定元素之氣體的工程；及供給上述含氧氣體的工程。
(附記3)
於附記1之半導體裝置之製造方法較好是，上述(a)步驟係包含進行特定次數之第1工程群組的步驟，該第1工程群組包含：對上述基板供給包含上述特定元素之氣體，而形成包含上述特定元素的第1特定元素含有層的工程；對上述基板供給上述含碳氣體，於上述第1特定元素含有層之上形成含碳層而形成包含上述特定元素及碳之層的工程；對上述基板供給上述含氮氣體，使包含上述特定元素及碳之層氮化，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的工程；上述(b)步驟係包含進行特定次數之第2工程群組的步驟，該第2工程群組包含：對上述基板供給包含上述特定元素之氣體，而形成包含上 述特定元素的第2特定元素含有層的工程；對上述基板供給上述含氧氣體，使上述第2特定元素含有層氧化而形成包含上述特定元素之氧化層的工程。
(附記4)
於附記3之半導體裝置之製造方法較好是，上述第1特定元素含有層及上述第2特定元素含有層係分別包含：上述特定元素之連續沈積層、上述特定元素之不連續沈積層、包含上述特定元素的氣體之連續化學吸附層及包含上述特定元素的氣體之不連續化學吸附層之其中至少1層
(附記5)
於附記3之半導體裝置之製造方法較好是，上述第1特定元素含有層及上述第2特定元素含有層，係分別形成上述特定元素之連續沈積層及上述特定元素之不連續沈積層。
(附記6)
於附記3~5之任一半導體裝置之製造方法較好是，上述含碳層包含上述含碳氣體之不連續化學吸附層。
(附記7)
於附記3~6之任一半導體裝置之製造方法較好是， 上述(a)步驟包含：在包含上述特定元素及碳之層對於上述含氮氣體之氮化反應成為不飽和之條件下，針對包含上述特定元素及碳之層實施熱氮化的工程。
(附記8)
於附記3~7之任一半導體裝置之製造方法較好是，上述(b)步驟包含：在上述第2特定元素含有層對於上述含氧氣體之氧化反應成為不飽和之條件下，針對上述第2特定元素含有層實施熱氧化的工程。
(附記9)
於附記3~8之任一半導體裝置之製造方法較好是，上述第1特定元素含有層的形成工程及上述第2特定元素含有層的形成工程分別包含：在產生CVD反應之條件下，對上述基板供給包含上述特定元素之氣體的工程。
(附記10)
於附記1~9之任一半導體裝置之製造方法較好是，上述特定元素包含：半導體元素或金屬元素。
(附記11)
於附記1~10之任一半導體裝置之製造方法較好是，上述特定元素為矽。
(附記12)
本發明另一態樣提供之半導體裝置之製造方法，係具有：(a)進行特定次數之第1工程群組，而形成包含特定元素之特定厚度之碳氮化層的步驟，該第1工程群組包含：對處理容器內被加熱之基板供給包含上述特定元素之氣體的工程，供給含碳氣體的工程，及供給含氮氣體的工程；(b)進行特定次數之第2工程群組，而形成包含上述特定元素之特定厚度之氧化層的步驟，該第2工程群組包含：對上述處理容器內被加熱之基板供給包含上述特定元素之氣體的工程，及供給含氧氣體的工程；及(c)交互重複進行上述(a)步驟及上述(b)步驟，而於上述基板上形成由上述碳氮化層與上述氧化層交互積層而成之特定膜厚之氧碳氮化層的步驟。
(附記13)
本發明再另一態樣提供之半導體裝置之製造方法，係具有：(a)對處理容器內被加熱之基板，進行供給包含特定元素之氣體的工程，供給含碳氣體的工程，及供給含氮氣體的工程，而形成包含特定元素之特定厚度之碳氮化層的步驟；(b)對上述處理容器內被加熱之基板，進行供給包含上述特定元素之氣體的工程，及供給含氧氣體的工程，而形成包含上述特定元素之特定厚度之氧化層的步驟；及(c)交互重複進行上述(a)步驟及 上述(b)步驟，而於上述基板上形成由上述碳氮化層與上述氧化層交互積層而成之特定膜厚之氧碳氮化層的步驟。
(附記14)
本發明再另一態樣提供之半導體裝置之製造方法，係包含：(a)進行特定次數之第1工程群組而形成包含上述特定元素的特定厚度之碳氮化層的步驟，該第1工程群組包含：對處理容器內被加熱之基板供給包含上述特定元素之氣體，而形成包含上述特定元素的第1特定元素含有層的工程，對上述處理容器內被加熱之上述基板供給含碳氣體，於上述第1特定元素含有層之上形成含碳層而形成包含上述特定元素及碳之層的工程，及對上述處理容器內被加熱之上述基板供給含氮氣體，使包含上述特定元素及碳之層氮化，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的工程；及(b)進行特定次數之第2工程群組而形成包含上述特定元素的特定厚度之氧化層的步驟，該第2工程群組包含：對上述處理容器內被加熱之上述基板供給包含上述特定元素之氣體，而形成包含上述特定元素的第2特定元素含有層的工程，及對上述處理容器內被加熱之上述基板供給含氧氣體，使上述第2特定元素含有層氧化，而形成包含上述特定元素之氧化層的工程；及(c)交互重複進行上述(a)步驟及上述(b)步驟，而於上述基板上形成由上述碳氮化層與上述 氧化層交互積層而成之特定膜厚之氧碳氮化層的步驟。
(附記15)
本發明再一態樣提供之半導體裝置之製造方法，係包含：(a)進行以下工程的步驟：對處理容器內被加熱之基板，供給包含特定元素之氣體，而形成包含上述特定元素的第1特定元素含有層的工程，對上述處理容器內被加熱之上述基板供給含碳氣體，於上述第1特定元素含有層之上形成含碳層而形成包含上述特定元素及碳之層的工程，及對上述處理容器內被加熱之上述基板供給含氮氣體，使包含上述特定元素及碳之層氮化，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的工程；及(b)進行以下工程的步驟：對上述基板供給包含上述特定元素之氣體，而形成包含上述特定元素的第2特定元素含有層的工程，及對上述處理容器內被加熱之上述基板供給含氧氣體，使上述第2特定元素含有層氧化，而形成包含上述特定元素之氧化層的工程；及(c)交互重複進行上述(a)步驟及上述(b)步驟，而於上述基板上形成由上述碳氮化層與上述氧化層交互積層而成之特定膜厚之氧碳氮化層的步驟。
(附記16)
本發明另一態樣提供之基板處理方法，係具備： (a)進行：對處理容器內被加熱之基板，供給包含特定元素之氣體的工程，供給含碳氣體的工程，及供給含氮氣體的工程，而形成包含特定元素之特定厚度之碳氮化層的步驟；(b)進行：對上述處理容器內之上述被加熱之基板，供給包含上述特定元素之氣體的工程，及供給含氧氣體的工程，而形成包含上述特定元素之特定厚度之氧化層的步驟；及(c)交互重複進行上述(a)步驟及(b)步驟，而於上述基板上，形成由上述碳氮化層及上述氧化層交互積層而成之特定膜厚之氧碳氮化膜的步驟。
(附記17)
本發明另一態樣提供之基板處理裝置，其特徵為具備：基板之收容用的處理容器；對上述處理容器內之上述基板進行加熱的加熱器；特定元素含有氣體供給系，其對上述處理容器內之上述基板供給包含特定元素之氣體；含碳氣體供給系，其對上述處理容器內之上述基板供給含碳氣體；含氮氣體供給系，其對上述處理容器內之上述基板供給含氮氣體；含氧氣體供給系，其對上述處理容器內之上述基板供給含氧氣體；及控制部，其針對上述加熱器、上述特定元素含有氣體供給系、上述含碳氣體供給系、上述含氮氣體供給系及上述含氧氣體供給系進行控制，而進行以下之處理：(a)對上述處理容器內之被加熱之上述基板供 給包含上述特定元素之氣體、上述含碳氣體、及上述含氮氣體，而形成包含上述特定元素之特定厚度的碳氮化層之處理；(b)對上述處理容器內之上述被加熱基板供給包含上述特定元素之氣體、上述含氧氣體，而形成包含上述特定元素之特定厚度之氧化層的處理；及(c)交互重複進行上述(a)處理及上述(b)處理，而於上述基板上形成由上述碳氮化層與上述氧化層交互積層而成的氧碳氮化膜的處理。
(附記18)
本發明再另一態樣提供之程式，係使電腦執行：(a)對基板處理裝置之處理容器內被加熱之基板，供給包含特定元素之氣體、含碳氣體及含氮氣體，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的順序；(b)對上述處理容器內之上述被加熱之基板，供給包含上述特定元素之氣體及含氧氣體，而形成包含上述特定元素之特定厚度之氧化層的順序；及(c)交互重複進行上述(a)順序及(b)順序，而於上述基板上，形成由上述碳氮化層及上述氧化層交互積層而成之氧碳氮化膜的順序。
(附記19)
本發明再另一態樣提供之電腦可讀取之記錄媒體，係記錄著使電腦執行以下順序之程式者：(a)對基板處理裝置之處理容器內被加熱之基板， 供給包含特定元素之氣體、含碳氣體及含氮氣體，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的順序；(b)對上述處理容器內之上述被加熱之基板，供給包含上述特定元素之氣體及含氧氣體，而形成包含上述特定元素之特定厚度之氧化層的順序；及(c)交互重複進行上述(a)順序及(b)順序，而於上述基板上，形成由上述碳氮化層及上述氧化層交互積層而成之氧碳氮化膜的順序。
(附記20)
依據本發明再另一態樣提供的半導體裝置之製造方法，係具有：(a)對處理容器內被加熱之基板，供給包含特定元素之氣體、含碳氣體、及含氮氣體，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的步驟；(b)對上述處理容器內之上述被加熱之基板，供給含硼氣體及含氮氣體，而形成硼氮化層的步驟；及(c)交互重複進行上述(a)步驟及(b)步驟，而於上述基板上，形成由上述碳氮化層及上述硼氮化層交互積層而成之硼碳氮化膜的步驟。
(附記21)
本發明再另一態樣提供之半導體裝置之製造方法，係具有：(a)進行特定次數之第1工程群組，而形成包含特定元素之碳氮化層的步驟，該第1工程群組包含：對處 理容器內被加熱之基板，供給包含上述特定元素之氣體的工程，供給含碳氣體的工程，及供給含氮氣體的工程；(b)進行特定次數之第2工程群組，而形成硼氮化層的步驟，該第2工程群組包含：對上述處理容器內被加熱之基板，供給含硼氣體的工程，及供給含氮氣體的工程；及(c)交互重複進行上述(a)步驟及上述(b)步驟，而於上述基板上形成由上述碳氮化層與上述硼氮化層交互積層而成之硼碳氮化膜的步驟。
(附記22)
本發明再另一態樣提供之半導體裝置之製造方法，係具有：(a)進行對處理容器內被加熱之基板，供給包含特定元素之氣體的工程，供給含碳氣體的工程，及供給含氮氣體的工程，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的步驟；(b)進行對上述處理容器內被加熱之基板，供給含硼氣體的工程，及供給含氮氣體的工程，而形成硼氮化層的步驟；及(c)交互重複進行上述(a)步驟及上述(b)步驟，而於上述基板上形成由上述碳氮化層與上述硼氮化層交互積層而成之硼碳氮化膜的步驟。
(附記23)
本發明再另一態樣提供之半導體裝置之製造方法，係包含： (a)進行特定次數之第1工程群組而形成包含上述特定元素的碳氮化層的步驟，該第1工程群組包含：對處理容器內被加熱之基板供給包含上述特定元素之氣體，而形成特定元素含有層的工程，對上述處理容器內被加熱之上述基板供給含碳氣體，於上述特定元素含有層之上形成含碳層而形成包含上述特定元素及碳之層的工程，及對上述處理容器內被加熱之上述基板供給含氮氣體，使包含上述特定元素及碳之層氮化，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的工程；及(b)進行特定次數之第2工程群組而形成特定厚度之硼氮化層的步驟，該第2工程群組包含：對上述處理容器內被加熱之上述基板供給含硼氣體，而形成含硼層的工程，及對上述處理容器內被加熱之上述基板供給上述含氮氣體，使上述含硼層氮化，而形成硼氮化層的工程；及(c)交互重複進行上述(a)步驟及上述(b)步驟，而於上述基板上形成由上述碳氮化層與上述硼氮化層交互積層而成之特定膜厚之硼碳氮化膜的步驟。
(附記24)
本發明另一態樣提供之半導體裝置之製造方法，係具有：(a)進行以下工程的步驟：對處理容器內被加熱之基板，供給包含特定元素之氣體，而形成特定元素含有層的工程，對上述處理容器內被加熱之上述基板供給含 碳氣體，於上述特定元素含有層之上形成含碳層而形成包含上述特定元素及碳之層的工程，及對上述處理容器內被加熱之上述基板供給含氮氣體，使包含上述特定元素及碳之層氮化，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的工程；及(b)進行以下工程的步驟：對上述處理容器內被加熱之上述基板供給含硼氣體，而形成含硼層的工程，及對上述處理容器內被加熱之上述基板供給上述含氮氣體，使上述含硼層氮化，而形成硼氮化層的工程；及(c)交互重複進行上述(a)步驟及上述(b)步驟，而於上述基板上形成由上述碳氮化層與上述硼氮化層交互積層而成之硼碳氮化膜的工程。
(附記25)
本發明再另一態樣提供的基板處理方法，係具有：(a)對處理容器內被加熱之基板，供給包含特定元素之氣體、含碳氣體、及含氮氣體，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的步驟；(b)對上述處理容器內之上述被加熱之基板，供給含硼氣體、及含氮氣體，而形成硼氮化層的步驟；及(c)交互重複進行上述(a)步驟及(b)步驟，而於上述基板上形成由上述碳氮化層及上述硼氮化層交互積層而成之硼碳氮化膜的工程。
(附記26)
本發明再另一態樣提供的基板處理裝置，係為具備 ：基板之收容用的處理容器；對上述處理容器內之上述基板進行加熱的加熱器；特定元素含有氣體供給系，其對上述處理容器內之上述基板供給包含特定元素之氣體；含碳氣體供給系，其對上述處理容器內之上述基板供給含碳氣體；含氮氣體供給系，其對上述處理容器內之上述基板供給含氮氣體；含氧氣體供給系，其對上述處理容器內之上述基板供給含氧氣體；及控制部，其針對上述加熱器、上述特定元素含有氣體供給系、上述含碳氣體供給系、上述含氮氣體供給系及上述含硼氣體供給系進行控制，而進行以下之處理：(a)對上述處理容器內之被加熱之上述基板供給包含上述特定元素之氣體、上述含碳氣體、及上述含氮氣體，而形成包含上述特定元素的碳氮化層之處理；(b)對上述處理容器內之上述被加熱基板供給上述含硼氣體、上述含氮氣體，而形成硼氮化層的處理；及(c)交互重複進行上述(a)處理及上述(b)處理，而於上述基板上形成由上述碳氮化層與上述硼氮化層交互積層而成的硼碳氮化膜的處理。
(附記27)
本發明再另一態樣提供之程式，係使電腦執行：(a)對基板處理裝置之處理容器內被加熱之基板，供給包含特定元素之氣體、含碳氣體及含氮氣體，而形成包含特定元素之碳氮化層的順序；(b)對上述處理容器內之上述被加熱之基板，供給含硼氣體及含氮氣體，而形成硼氮化層的順序；及(c)交互重複進行上述(a)順序及(b)順序，而於上述基板上形成由上述碳氮化層及上述硼氮化層交互積層而成之硼碳氮化膜的順序。
(附記28)
本發明再另一態樣提供之電腦可讀取之記錄媒體，係記錄著使電腦執行以下順序之程式者：(a)對基板處理裝置之處理容器內被加熱之基板，供給包含特定元素之氣體、含碳氣體及含氮氣體，而形成包含上述特定元素之碳氮化層的順序；(b)對上述處理容器內之上述被加熱之基板，供給含硼氣體及含氮氣體，而形成硼氮化層的順序；及(c)交互重複進行上述(a)順序及(b)順序，而於上述基板上形成由上述碳氮化層及上述硼氮化層交互積層而成之硼碳氮化膜的順序。
121‧‧‧控制器
200‧‧‧晶圓
201‧‧‧處理室
202‧‧‧處理爐
203‧‧‧反應管
207‧‧‧加熱器
231‧‧‧排氣管
232a‧‧‧第1氣體供給管
232b‧‧‧第2氣體供給管
232c‧‧‧第3氣體供給管
232d‧‧‧第4氣體供給管
[圖1]本實施形態適用之基板處理裝置之縱型處理爐之概略構成圖，係將處理爐部分以縱斷面圖表示之圖 。
[圖2]本實施形態適用之基板處理裝置之縱型處理爐之概略構成圖，係將處理爐部分依圖1之A-A線斷面圖表示之圖。
[圖3]本實施形態之第1順序之成膜流程之表示圖。
[圖4]本實施形態之第1順序之氣體供給時序之表示圖。
[圖5]本實施形態之第2順序之成膜流程之表示圖。
[圖6]本實施形態第2順序之氣體供給時序之表示圖。
[圖7]本實施形態第1順序之應用例之成膜流程之表示圖。
[圖8]本實施形態第1順序之應用例之氣體供給時序之表示圖。
[圖9]本實施形態第2順序之應用例之成膜流程之表示圖。
[圖10]本實施形態第2順序之應用例之氣體供給時序之表示圖。
[圖11]本實施形態適用之基板處理裝置之控制器之概略構成圖。

Claims (15)

  1. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵為具有：(a)步驟，其係對處理容器內被加熱之基板，執行1次以上包含供給包含特定元素之氣體以形成第1特定元素含有層的步驟、供給含碳氣體以在上述第1特定元素含有層上形成含碳層而形成含特定元素及碳的層之步驟、及供給含氮氣體以將上述含特定元素及碳的層氮化的步驟的第1步驟群組，從而形成包含上述特定元素之碳氮化層；(b)步驟，其係對上述處理容器內之被加熱之上述基板，執行1次以上包含供給包含特定元素之氣體以形成第2特定元素含有層的步驟、及供給含氧氣體以將上述第2特定元素含有層氧化的步驟的第2步驟群組，從而形成包含上述特定元素之氧化層；及(c)步驟，其係交互重複上述(a)步驟及(b)步驟，而於上述基板上形成由上述碳氮化層及上述氧化層交互積層而成之氧碳氮化膜；在上述將第2特定元素含有層氧化的步驟中，在上述第2特定元素含有層對於上述含氧氣體的氧化反應不飽和的條件下，將上述第2特定元素含有層熱氧化。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中在上述形成第1特定元素含有層之步驟中，作為上述第1特定元素含有層，形成上述特定元素之連續沈積層、上述特定元素之不連續沈積層、上述包含特定元素的氣體 之連續化學吸附層、及上述包含特定元素的氣體之不連續化學吸附層中的至少任一者，在上述形成第2特定元素含有層之步驟中，作為上述第2特定元素含有層，形成上述特定元素之連續沈積層、上述特定元素之不連續沈積層、上述包含特定元素的氣體之連續化學吸附層、及上述包含特定元素的氣體之不連續化學吸附層中的至少任一者。
  3. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中在上述形成包含特定元素及碳之層之步驟中，在上述第1特定元素含有層之上，作為上述含碳層，形成上述含碳氣體之不連續化學吸附層。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中在上述(a)步驟中，在上述包含特定元素及碳之層對於上述含氮氣體之氮化反應成為不飽和之條件下，將上述包含特定元素及碳之層熱氮化。
  5. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中在上述形成第1特定元素含有層的步驟及上述形成第2特定元素含有層的步驟中，在產生CVD反應之條件下，對上述基板供給上述包含特定元素之氣體。
  6. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 上述特定元素係半導體元素或金屬元素。
  7. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中上述特定元素係矽。
  8. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中使上述碳氮化層之厚度與上述氧化層之厚度相異。
  9. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中上述碳氮化層具有數原子層之厚度，上述氧化層具有不足1原子層之厚度。
  10. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中上述碳氮化層具有不足1原子層之厚度，上述氧化層具有數原子層之厚度。
  11. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中交互重複上述(a)步驟與上述(b)步驟時，使交互積層之上述碳氮化層與上述氧化層相互擴散。
  12. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中使進行上述第1步驟群組之次數與進行上述第2步驟群組之次數相異。
  13. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法 ，其中進行數次上述第1步驟群組，進行1次上述第2步驟群組。
  14. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中進行1次上述第1步驟群組，進行數次上述第2步驟群組。
  15. 一種電腦可讀取記錄媒體，記錄使電腦執行以下程序之程式：(a)程序，其係對處理容器內被加熱之基板，執行1次以上包含供給包含特定元素之氣體以形成第1特定元素含有層的程序、供給含碳氣體以在上述第1特定元素含有層上形成含碳層而形成含特定元素及碳的層之程序、及供給含氮氣體以將上述含特定元素及碳的層氮化的程序的第1程序群組，從而形成包含上述特定元素之碳氮化層；(b)程序，其係對上述處理容器內之被加熱之上述基板，執行1次以上包含供給包含特定元素之氣體以形成第2特定元素含有層的程序、及供給含氧氣體以將上述第2特定元素含有層氧化的程序的第2程序群組，從而形成包含上述特定元素之氧化層；及(c)程序，其係交互重複上述(a)程序及(b)程序，而於上述基板上形成由上述碳氮化層及上述氧化層交互積層而成之氧碳氮化膜；在上述將第2特定元素含有層氧化的程序中，在上述 第2特定元素含有層對於上述含氧氣體的氧化反應不飽和的條件下，使上述第2特定元素含有層熱氧化。
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