TWI605496B - 製造半導體裝置的方法、基板處理設備及記錄媒體 - Google Patents

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Description

製造半導體裝置的方法、基板處理設備及記錄媒體 相關申請案之交互參照
本申請案係基於並主張2013年3月19日申請之日本專利申請案第2013-057100號之優先權利益，其全部內容以引用方式併入本文。
本揭示發明相關於製造半導體裝置的方法、基板處理設備、及記錄媒體。
製造半導體裝置的處理可包括形成例如氧化矽膜之薄膜在基板上的處理。例如，該薄膜係藉由供應包含矽的前驅物氣體、或氧化氣體等至該基板而形成。在此情形中，可使用觸媒氣體以在相對低溫形成薄膜，從而改善該半導體裝置的熱預算等。
此外，在形成薄膜在基板上時，可將碳等加至該薄膜以增強該膜品質，諸如，對濕蝕刻的抗性。
然而，在相對低溫的條件下，可難以將碳引入膜中，其導致未能得到充份碳濃度或未能以高精確度控制該碳濃度等。由於此等問題，例如，不可能形成具有充份蝕刻抗性的薄膜。
本揭示發明提供製造能增加薄膜中的碳濃度或能以高精確度控制該碳濃度之半導體裝置的方法、基板處理設備、及記錄媒體的部分實施態樣。
根據本揭示發明的態樣，提供一種製造半導體裝置的方法，包括藉由將循環執行預定次數將包含矽、氧、及碳的薄膜形成在基板上，該循環包括：將包含矽、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體、及第一觸媒氣體供應至該基板；及將氧化氣體及第二觸媒氣體供應至該基板。
根據本揭示發明的另一態樣，提供一種基板處理設備，包括：處理室，經配置以將基板容納於其中；前驅物氣體供應系統，經配置以將包含矽、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體供應至該處理室中；氧化氣體供應系統，經配置以將氧化氣體供應至該處理室中；觸媒氣體供應系統，經配置以將第一及第二觸媒氣體供應至該處理室中；及控制單元，經配置以控制該前驅物氣體供應系統、該氧化氣體供應系統、及該觸媒氣體供應系統，使得藉由將循環執行預定次數將包含矽、氧、及碳 的薄膜形成在該基板上，該循環包括將該前驅物氣體及該第一觸媒氣體供應至該處理室中的該基板，並將該氧化氣體及該第二觸媒氣體供應至該處理室中的該基板。
根據本揭示發明的另一態樣，提供一種非暫時電腦可讀記錄媒體，儲存導致電腦執行藉由將循環執行預定次數，將包含矽、氧、及碳的薄膜形成在基板上之處理的程式，該循環包括：將包含矽、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體、及第一觸媒氣體供應至基板處理設備之處理室中的該基板；及將氧化氣體及第二觸媒氣體供應至該處理室中的該基板。
115‧‧‧船形皿昇降器
121‧‧‧控制器
121a‧‧‧CPU(中央處理單元)
121b‧‧‧RAM(隨機存取記憶體)
121c‧‧‧記憶體裝置
121d‧‧‧I/O埠
121e‧‧‧內部匯流排
122‧‧‧輸入/輸出裝置
123‧‧‧外部記憶體裝置
200‧‧‧晶圓
201‧‧‧處理室
202‧‧‧垂直處理爐
203‧‧‧反應管
207‧‧‧加熱器
209‧‧‧歧管
217‧‧‧船形皿
218‧‧‧隔熱構件
219‧‧‧密封蓋
220a、220b‧‧‧圓形墊圈
224‧‧‧電漿產生區
231‧‧‧排氣管線
232a‧‧‧第一前驅物氣體供應管線
232b‧‧‧第一氧化氣體供應管線
232c‧‧‧第一觸媒氣體供應管線
232d‧‧‧第二氧化氣體供應管線
232e‧‧‧第二前驅物氣體供應管線
232f‧‧‧第三前驅物氣體供應管線
232g‧‧‧第四前驅物氣體供應管線
232h‧‧‧第二觸媒氣體供應管線
232i‧‧‧第一惰性氣體供應管線
232j‧‧‧第二惰性氣體供應管線
232k‧‧‧第三惰性氣體供應管線
237‧‧‧緩衝室
241a、241b、241c、241d、241e、241f、241g、241h、241i、241j、241k‧‧‧MFC(質量流動控制器)
242a‧‧‧(SiCl3)2CH2(BTCSM)氣體供應源
242b‧‧‧H2O氣體供應源
242c‧‧‧C5H5N(吡啶)氣體供應源
242d‧‧‧O2氣體供應源
242e‧‧‧(CH3)2Si2Cl4(TCDMDS)氣體供應源
242f‧‧‧Si2Cl6(HCDS)氣體供應源
242g‧‧‧Si[N(C2H5)2]2H2(BDEAS)氣體供應源
242h‧‧‧(C2H5)3N(TEA)氣體供應源
242i、242j、242k‧‧‧N2氣體供應源
243a、243b、243c、243d、243e、243f、243g、243h、243i、243j、243k‧‧‧閥
244‧‧‧APC(自動壓力控制器)閥
245‧‧‧壓力感測器
246‧‧‧真空泵
249a‧‧‧第一噴嘴
249b‧‧‧第二噴嘴
249c‧‧‧第三噴嘴
250a、250b、250c、250d‧‧‧氣體供應孔
255‧‧‧旋轉軸
263‧‧‧溫度感測器
267‧‧‧旋轉機制
269‧‧‧第一桿形電極
270‧‧‧第二桿形電極
272‧‧‧匹配單元
273‧‧‧高頻電源
275‧‧‧電極保護管
圖1係描繪適當地使用在本揭示發明的第一實施態樣中之基板處理設備的垂直處理爐之配置的概要圖，該處理爐以縱向剖面圖顯示。
圖2係描繪適當地使用在本揭示發明的第一實施態樣中之基板處理設備的垂直處理爐之配置的概要圖，該處理爐以沿著圖1中之線II-II取得的剖面圖顯示。
圖3係描繪適當地使用在本揭示發明的第一實施態樣中之基板處理設備的控制器之配置的概要圖。
圖4係描繪根據本揭示發明的第一實施態樣之膜形成序列中的膜形成流程的流程圖。
圖5係描繪根據本揭示發明的第一實施態樣 之膜形成序列中的氣體供應時序的圖。
圖6A及6B係描繪根據本揭示發明的第一實施態樣之膜形成序列中的觸媒反應的圖，圖6A係描繪步驟1a中的觸媒反應的圖且6B係描繪步驟2a中的觸媒反應的圖。
圖7A、7B、及7C係描繪根據本揭示發明之第一實施態樣的修改之膜形成序列中的氣體供應時序的圖，圖7A係描繪修改1的圖、圖7B係描繪修改2的圖、且圖7C係描繪修改3的圖。
圖8係描繪根據本揭示發明的第二實施態樣之膜形成序列中的膜形成流程的流程圖。
圖9A及9B係描繪根據本揭示發明的第二實施態樣之膜形成序列中的氣體供應時序的圖，圖9A係描繪堆疊膜形成序列之實施例的圖，且圖9B係描繪層壓膜形成序列之實施例的圖。
圖10係描繪根據本揭示發明之第二實施態樣的修改之膜形成序列中的膜形成流程的流程圖。
圖11A及11B係描繪根據本揭示發明之第二實施態樣的修改之膜形成序列中的氣體供應及RF電源供應之時序的圖，圖11A係描繪堆疊膜形成序列之實施例的圖，且圖11B係描繪層壓膜形成序列之實施例的圖。
圖12A至12F係描繪使用為前驅物氣體之各種矽烷的化學結構式的圖，圖12A至12F分別顯示BTCSM、BTCSE、TCDMDS、DCTMDS、HCDS、及 BDEAS的化學結構式。
圖13A至13F係描繪使用為觸媒氣體之各種胺的名稱、化學組成式、化學結構式、及酸解離常數的圖，圖13A至13F分別顯示環胺、TEA、DEA、MEA、TMA、及MMA的名稱、化學組成式、化學結構式、及酸解離常數。
圖14A至14D係描繪本揭示發明之實施例的結果的圖，圖14A係顯示藉由使用不同種類的前驅物氣體、氧化氣體、及觸媒氣體所形成之SiOC膜的組成物比率、折射率、及濕蝕刻速率的表、圖14B係顯示將TCDMDS氣體使用為前驅物氣體之實施例的圖、圖14C係顯示將DCTMDS氣體使用為前驅物氣體之實施例的圖、且圖14D係顯示將BTCSM氣體使用為前驅物氣體之實施例的圖。
圖15係描繪本揭示發明之實施例的結果的圖，圖15顯示藉由使用預定前驅物氣體及不同種類的氧化氣體、及觸媒氣體所形成之SiOC膜的膜形成速率、折射率、及濕蝕刻速率的溫度相依性的表。
圖16A及16B係描繪本揭示發明之實施例的結果的圖，圖16A顯示氣體供應時序圖，且圖16B係顯示依據SiOC膜形成速率吡啶氣體的效果超過BTCSM氣體及H2O氣體之效果的圖。
現在將對各種實施態樣提供詳細參考，將其實施例描繪在隨附圖式中。在以下的詳細描述中，陳述許多具體細節以提供對本揭示發明的徹底理解。然而，可實現本揭示發明而無需此等具體細節對熟悉本發明之人士將係明顯的。在其他情況下，已為人熟知的方法、程序、系統、及組件並未詳細地描述，以不非必要地混淆實施態樣的態樣。
第一實施態樣
在下文中，現在將參考該等圖式描述本揭示發明的第一實施態樣。
(1)基板處理設備的整體配置
圖1係描繪適當地使用在此實施態樣中之基板處理設備的垂直處理爐202之配置的概要圖，處理爐202以縱向剖面圖顯示。圖2係描繪適當地使用在此實施態樣中之基板處理設備的垂直處理爐202之配置的概要圖，處理爐202以沿著圖1中之線II-II取得的剖面圖顯示。
如圖1所示，處理爐202包括加熱器207作為加熱單元(加熱機構)。加熱器207具有圓柱形狀並由作為支撐板的加熱基座(未圖示)所支撐以垂直地安裝。加熱器207也作為活化機構(激發單元)使用，以藉由熱活化(激發)氣體，如將於下文描述的。
將反應管203沿著加熱器207以同心形式設置在加熱器207內側。反應管203係以耐熱材料製造，諸如，石英(SiO2)或碳化矽(SiC)，並具有其上端封閉且其下端開放的圓柱形形狀。將歧管(入口凸緣)209沿著反應管203以同心形式設置在反應管203之下。歧管209係以，例如，金屬製造，諸如，不銹鋼、並以其上及下端開放的圓柱形形狀形成。將歧管209的上端保持並耦接至反應管203的下端，並配置成支撐反應管203。此外，將圓形墊圈220a作為密封構件安裝在歧管209及反應管203之間。當歧管209藉由加熱器基座支撐時，反應管203係在垂直安裝狀態中。處理容器(反應容器)大多配置有反應管203及歧管209。將處理室201界定在處理容器的空洞圓柱部分中。將處理室201配置成容納作為基板的複數個晶圓200。將晶圓200水平地堆疊在多級中以在船形皿217中在垂直方向上對齊，其將於下文描述。
將第一噴嘴249a、第二噴嘴249b、及第三噴嘴249c安裝在處理室201中以穿透歧管209的側壁。將第一噴嘴249a、第二噴嘴249b、及第三噴嘴249c分別連接至第一前驅物氣體供應管線232a、第一氧化氣體供應管線232b、及第一觸媒氣體供應管線232c。此外，將複數個前驅物氣體供應管線232e、232f、及232g連接至第一前驅物氣體供應管理232a。也將第二氧化氣體供應管線232d連接至第一氧化氣體供應管線232b。也將第二觸媒氣體供應管線232h連接至第一觸媒氣體供應管線 232c。如上文所述，將三個噴嘴249a至249c及複數個氣體供應管線232a至232h安裝在反應管203，且因此，能將複數種氣體供應至處理室201中。
將作為，例如，第一前驅物氣體供應源的(SiCl3)2CH2(BTCSM)氣體供應源242a、其係流動率控制器(流動率控制部)的MFC(質量流動控制器)241a、及其係開/關閥的閥243a依此次序從上游方向循序地安裝在第一前驅物氣體供應管線232a中。此外，在閥243a的下游側將第二前驅物氣體供應管線232e連接至第一前驅物氣體供應管線232a。將作為，例如，第二前驅物氣體供應源的(CH3)2Si2Cl4(TCDMDS)氣體供應源242e、其係流動率控制器(流動率控制部)的MFC 241e、及其係開/關閥的閥243e依此次序從上游方向循序地安裝在第二前驅物氣體供應管線232e中。在第一前驅物氣體供應管線232a及第二前驅物氣體供應管線232e之接點的下游側將第三前驅物氣體供應管線232f連接至第一前驅物氣體供應管線232a。將作為，例如，第三前驅物氣體供應源的Si2Cl6(HCDS)氣體供應源242f、其係流動率控制器(流動率控制部)的MFC 241f、及其係開/關閥的閥243f依此次序從上游方向循序地安裝在第三前驅物氣體供應管線232f中。在第一前驅物氣體供應管線232a及第三前驅物氣體供應管線232f之接點的下游側將第四前驅物氣體供應管線232g連接至第一前驅物氣體供應管線232a。將作為，例如，第四前驅物氣體供應源的Si[N(C2H5)2]2H2(BDEAS) 氣體供應源242g、其係流動率控制器(流動率控制部)的MFC 241g、及其係開/關閥的閥243g依此次序從上游方向循序地安裝在第四前驅物氣體供應管線232g中。也在第一前驅物氣體供應管線232a及第四前驅物氣體供應管線232g之接點的下游側將第一惰性氣體供應管線232i連接至第一前驅物氣體供應管線232a。將作為，例如，第一惰性氣體供應源的N2氣體供應源242i、其係流動率控制器(流動率控制部)的MFC 241i、及其係開/關閥的閥243i依此次序從上游方向循序地安裝在第一惰性氣體供應管線232i中。
此外，將上述第一噴嘴249a連接至第一前驅物氣體供應管線232a的前端部。如圖2所示，將第一噴嘴249a安裝在反應管203的內壁及晶圓200之間的圓弧形空間中。將第一噴嘴249a沿著反應管203的內壁垂直地設置，以在晶圓200的堆疊方向上朝上昇高。亦即，將第一噴嘴249a安裝在將晶圓200配置於其中之晶圓配置區域的側面。將第一噴嘴249a配置為L-型長噴嘴，且已將其水平部安裝成穿透歧管209的側壁且已將其垂直部安裝成從晶圓配置區域的一端部朝向其另一端部上昇。將氣體通過其而供應的複數個氣體供應孔250a形成在第一噴嘴249a的側表面中。如圖2所示，氣體供應孔250a的開口朝向反應管203的中心，以朝向晶圓200供應氣體。將複數個氣體供應孔250a從反應管203的下部形成至上部。氣體供應孔250a具有相同開口面積並以相等間距形 成。
前驅物氣體供應系統主要配置有前驅物氣體供應管線232a、232e、232f、及232g、MFC 241a、241e、241f、及241g、及閥243a、243e、243f、243g。第一噴嘴249a、BTCSM氣體供應源242a、TCDMDS氣體供應源242e、HCDS氣體供應源242f、及BDEAS氣體供應源242g也可包括在前驅物氣體供應系統中。此外，第一惰性氣體供應系統主要配置有第一惰性氣體供應管線232i、MFC 241i、及閥243i。N2氣體供應源242i也可包括在第一惰性氣體供應系統中。第一惰性氣體供應系統的功能也如同沖洗氣體供應系統。
前驅物氣體供應系統也可係用於分別供應具有不同分子結構之複數種前驅物氣體的複數條供應線路(供應系統)的組合體。亦即，前驅物氣體供應系統可係主要配置有第一前驅物氣體供應管線232a、MFC 241a、閥243a的BTCSM氣體供應線路、主要配置有第二前驅物氣體供應管線232e、MFC 241e、及閥243e之TCDMDS氣體供應線路、主要配置有第三前驅物氣體供應管線232f、MFC 241f、及閥243f的HCDS氣體供應線路、及主要配置有第四前驅物氣體供應管線232g、MFC 241g、及閥243g之BDEAS氣體供應線路的組合體。此處，第一噴嘴249a或各對應前驅物氣體供應源242a、242e、242f、或242g可包括在各供應線路中。
將作為，例如，第一氧化氣體供應源的H2O 氣體供應源242b、其係流動率控制器(流動率控制部)的MFC 241b、及其係開/關閥的閥243b依此次序從上游方向循序地安裝在第一氧化氣體供應管線232b中。此外，在閥243b的下游側將第二氧化氣體供應管線232d連接至第一氧化氣體供應管線232b。將作為，例如，第二氧化氣體供應源的O2氣體供應源242d、其係流動率控制器(流動率控制部)的MFC 241d、及其係開/關閥的閥243d依此次序從上游方向循序地安裝在第二氧化氣體供應管線232d中。在第一氧化氣體供應管線232b及第二氧化氣體供應管線232d之接點的下游側將第二惰性氣體供應管線232j連接至第一氧化氣體供應管線232b。將作為，例如，第二惰性氣體供應源的N2氣體供應源242j、其係流動率控制器(流動率控制部)的MFC 241j、及其係開/關閥的閥243j依此次序從上游方向循序地安裝在第二惰性氣體供應管線232j中。此外，將上述第二噴嘴249b連接至第一氧化氣體供應管線232b的前端部。將第二噴嘴249b安裝在係氣體擴散空間的緩衝室237內側。
如圖2所示，將緩衝室237安裝在反應管203的內壁及晶圓200之間的弧形空間中。將緩衝室237在晶圓200的堆疊方向上沿著反應管203的內壁從底部設置至頂部。亦即，將緩衝室237安裝在將晶圓200配置於其中之晶圓配置區域的側面。將經由其供應氣體的複數個氣體供應孔250d形成在相鄰於晶圓200之緩衝室237的壁的端部中。氣體供應孔250d的開口朝向反應管203的中 央，以朝向晶圓200供應氣體。將複數個氣體供應孔250d從反應管203的下部形成至上部。氣體供應孔250d具有相同開口面積並以相等開口間距形成。
如圖2所示，將第二噴嘴249b沿著反應管203的內壁安裝在與氣體供應孔250d形成於其中之緩衝室237的端部相對的端部中，以在晶圓200的堆疊方向上朝上昇高。亦即，將第二噴嘴249b安裝在將晶圓200配置於其中之晶圓配置區域的側面。將第二噴嘴249b配置為L-型長噴嘴，且已將其水平部安裝成穿透歧管209的側壁並已將其垂直部安裝成從晶圓配置區域的一端部朝向其另一端部上昇。將氣體通過其而供應的複數個氣體供應孔250b形成在第二噴嘴249b的側表面中。如圖2所示，氣體供應孔250b的開口朝向緩衝室237的中央。複數個氣體供應孔250b以與緩衝室237之氣體供應孔250d相同的方式從反應管203的下部形成至上部。當緩衝室237的內部及處理室201的內部之間的壓力差甚小時，複數個氣體供應孔250b可具有相同開口面積及從反應管203的上游側(下部)至反應管203之下游側(上部)的相同開口間距。然而，當壓力差甚大時，可將在反應管203下游側的各氣體供應孔250b的開口面積設定成比上游側更大並將在該反應管下游側的氣體供應孔250b的開口間距設定成比上游側更小。
在本實施態樣中，藉由如上文所述地從上游側至下游側調整第二噴嘴249b之各氣體供應孔250b的開 口面積或開口間距，儘管有流動速度差，氣體可用幾乎相同的流動率從個別氣體供應孔250b洩出。此外，首先將從個別氣體供應孔250b洩出的氣體引入緩衝室237中，且氣體的流動速度在緩衝室237中變得均勻。亦即，從第二噴嘴249b之個別氣體供應孔250b洩入緩衝室237中的氣體在緩衝室237中在個別氣體的粒子速度上受減緩，然後從緩衝室237的個別氣體供應孔250d洩入處理室201中。因此，當氣體從緩衝室237的個別氣體供應孔250d洩入處理室201中時，從第二噴嘴249b之個別氣體供應孔250b洩入緩衝室237的氣體具有均勻的流動率及流動速度。
氧化氣體供應系統主要配置有氧化氣體供應管線232b及232d、MFC 241b及241d、及閥243b、243d。第二噴嘴249b、緩衝室237、H2O氣體供應源242b、及O2氣體供應源242d也可包括在氧化氣體供應系統中。此外，第二惰性氣體供應系統主要配置有第二惰性氣體供應管線232j、MFC 241j、及閥243j。N2氣體供應源242j也可包括在第二惰性氣體供應系統中。第二惰性氣體供應系統的功能也如同沖洗氣體供應系統。
氧化氣體供應系統也可係用於分別供應具有不同分子結構之複數種氧化氣體的複數條供應線路(供應系統)的組合體。亦即，氧化氣體供應系統可係主要配置有第一氧化氣體供應管線232b、MFC 241b、及閥243b的H2O氣體供應線路，及主要配置有第二氧化氣體供應管線 232d、MFC 241d、及閥243d之O2氣體供應線路的組合體。此處，可將第二噴嘴249b、緩衝室237、或各對應氧化氣體供應源242b或242d包括在各供應線路中。
將作為，例如，第一觸媒氣體供應源的C5H5N(吡啶)氣體供應源242c、其係流動率控制器(流動率控制部)的MFC 241c、及其係開/關閥的閥243c依此次序從上游方向循序地安裝在第一觸媒氣體供應管線232c中。此外，在閥243c的下游側將第二觸媒氣體供應管線232h連接至第一觸媒氣體供應管線232c。將作為，例如，第二觸媒氣體供應源的(C2H5)3N(TEA)氣體供應源242h、其係流動率控制器(流動率控制部)的MFC 241h、及其係開/關閥的閥243h依此次序從上游方向循序地安裝在第二觸媒氣體供應管線232h中。此外，在第一觸媒氣體供應管線232c及第二觸媒氣體供應管線232h之接點的下游側將第三惰性氣體供應管線232k連接至第一觸媒氣體供應管線232c。將作為，例如，第三惰性氣體供應源的N2氣體供應源242k、其係流動率控制器(流動率控制部)的MFC 241k、及其係開/關閥的閥243k依此次序從上游方向循序地安裝在第三惰性氣體供應管線232k中。
此外，將上述第三噴嘴249c連接至第一觸媒氣體供應管線232c的前端部。如圖2所示，將第三噴嘴249c安裝在反應管203的內壁及晶圓200之間的圓弧形空間中。將第三噴嘴249c沿著反應管203的內壁垂直地 設置，以在晶圓200的堆疊方向上朝上昇高。亦即，將第三噴嘴249c安裝在將晶圓200配置於其中之晶圓配置區域的側面。將第三噴嘴249c配置為L-型長噴嘴，且已將其水平部安裝成穿透歧管209的側壁且已將其垂直部安裝成從晶圓配置區域的一端部朝向其另一端部上昇。將氣體通過其而供應的複數個氣體供應孔250c形成在第三噴嘴249c的側表面中。如圖2所示，氣體供應孔250c的開口朝向反應管203的中心，以朝向晶圓200供應氣體。將複數個氣體供應孔250c從反應管203的下部形成至上部。氣體供應孔250c具有相同開口面積並以相等開口間距形成。
觸媒氣體供應系統主要配置有觸媒氣體供應管線232c及232h、MFC 241c及241h、及閥243c及243h。第三噴嘴249c、吡啶氣體供應源242c、及TEA氣體供應源242h也可包括在觸媒氣體供應系統中。此外，第三惰性氣體供應系統主要配置有第三惰性氣體供應管線232k、MFC 241k、及閥243k。此外，N2氣體供應源242k也可包括在第三惰性氣體供應系統中。第三惰性氣體供應系統的功能也如同沖洗氣體供應系統。
觸媒氣體供應系統也可係用於分別供應具有不同分子結構之複數種觸媒氣體的複數條供應線路(供應系統)的組合體。亦即，觸媒氣體供應系統可係主要配置有第一觸媒氣體供應管線232c、MFC 241c、及閥243c的吡啶氣體供應線路、及主要配置有第二觸媒氣體供應管線 232h、MFC 241h、及閥243h之TEA氣體供應線路的組合體。此處，第三噴嘴249c或各對應觸媒氣體供應源242c或242h可包括在各供應線路中。
在根據本實施態樣之供應氣體的方法中，氣體可經由設置在藉由反應管203的內壁及堆疊晶圓200之端部界定的弧形縱向空間中的噴嘴249a、249b、及249c、及緩衝室237轉移。氣體首先經由分別開口在噴嘴249a、249b、及249c、及緩衝室237中的氣體供應孔250a、250b、250c、及250d洩入接近晶圓200的反應管203中。因此，氣體在反應管203中的主流在平行於晶圓200之表面的方向，亦即，水平方向前進。使用此配置，氣體可均勻地供應至個別晶圓200，且因此，形成在各晶圓200上之膜的膜厚度能係均勻的。此外，反應後的殘餘氣體朝向排氣口，亦即，排氣管線231流動，但殘餘氣體的流動方向並未限制在垂直方向上，而可藉由排氣口的位置適當地調整。
將包含亞甲基之以氯矽烷為底質的前驅物氣體，例如，其係包含Si、亞甲基作為伸烷基、及氯基作為鹵基的前驅物氣體，作為包含矽(Si)、碳(C)、及鹵素元素(氟(F)、氯(Cl)、或溴(Br)等)並具有Si-C鍵結的前驅物氣體從第一前驅物氣體供應管線232a經由MFC 241a、閥243a、及第一噴嘴249a供應至處理室201中。此處，包含亞甲基之以氯矽烷為底質的前驅物氣體係包含亞甲基及氯基之以矽烷為底質的前驅物氣體、或 至少包含Si、包含C之亞甲基、及Cl作為鹵素元素的前驅物氣體。從第一前驅物氣體供應管線232a供應的包含亞甲基之以氯矽烷為底質的前驅物氣體可包括，例如，亞甲基雙(三氯矽烷)，亦即，雙(三氯矽基)甲烷[(SiCl3)2CH2，縮寫：BTCSM]氣體。
如圖12A所示，BTCSM在其化學結構式中(在一分子中)包含亞甲基作為伸烷基。包含在BTCSM中的亞甲基具有各者鍵結至Si以形成Si-C-Si鍵結的二鍵結電子。包含在前驅物氣體中的Si-C鍵結係，例如，包含在BTCSM中之Si-C-Si鍵結的一部分，且包含在BTCSM中的亞甲基包含構成Si-C鍵結的C。
包含Si、C、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體也包括，例如，包含伸乙基之以氯矽烷為底質的前驅物氣體，其係包含Si、伸乙基作為伸烷基、及氯基作為鹵基的前驅物氣體。包含伸乙基之以氯矽烷為底質的前驅物氣體可包括，例如，伸乙基雙(三氯矽烷)，亦即，1,2-雙(三氯矽烷)乙烷[(SiCl3)2C2H4，縮寫：BTCSE]氣體等。
如圖12B所示，BTCSE在其化學結構式中(在一分子中)包含伸乙基作為伸烷基。包含在BTCSE中的伸乙基具有各者鍵結至Si以形成Si-C-C-Si鍵結的二鍵結電子。包含在前驅物氣體中的Si-C鍵結係，例如，包含在BTCSE中之Si-C-C-Si鍵結的一部分，且包含在BTCSE中的伸乙基包含構成Si-C鍵結的C。
此處，伸烷基係在其中將二氫(H)原子從藉由通式CnH2n+2表示之鏈狀飽和烴(烷)移除的官能基，且係藉由通式CnH2n表示的原子組合體。除了作為實施例的上述亞甲基及伸乙基外，伸烷基包括伸丙基、或伸丁基等。如上文所述，包含Si、C、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體包括包含Si、伸烷基、及鹵素元素之以伸烷基鹵矽烷為底質的前驅物氣體。以伸烷基鹵矽烷為底質的前驅物氣體係包含伸烷基之以鹵矽烷為底質的前驅物氣體，並可參照為具有，例如，在其中將伸烷基引入以鹵矽烷為底質之前驅物氣體的鍵結Si及Si之間而將許多鹵素元素鍵結至Si之鍵結電子的結構的氣體。以伸烷基鹵矽烷為底質的前驅物氣體包括BTCSM氣體、及BTCSE氣體等。
將包含甲基之以氯矽烷為底質的前驅物氣體，例如，其係包含Si、甲基作為烷基、及氯基作為鹵基的前驅物氣體，作為包含Si、C、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體從第二前驅物氣體供應管線232e經由MFC 241e、閥243e、及第一噴嘴249a供應至處理室201中。此處，包含甲基之以氯矽烷為底質的前驅物氣體係包含甲基及氯基之以矽烷為底質的前驅物氣體、或至少包含Si、包含C之甲基、及Cl作為鹵素元素的前驅物氣體。從第二前驅物氣體供應管線232e供應之包含甲基之以氯矽烷為底質的前驅物氣體可包括，例如，1,1,2,2-四氯-1,2-二甲基二矽烷[(CH3)2Si2Cl4，縮寫：TCDMDS]氣體。
如圖12C所示，TCDMDS在其化學結構式中(在一分子中)包含二個甲基作為烷基。包含在TCDMDS中的二個甲基具有各者鍵結至Si以形成Si-C鍵結的鍵結電子。包含在該前驅物氣體中的Si-C鍵結係，例如，包含在TCDMDS中的Si-C鍵結，且包含在TCDMDS中的二個甲基各者包含構成Si-C鍵結的C。
此外，包含甲基之以氯矽烷為底質的前驅物氣體包括與TCDMDS氣體不同的氣體。包含甲基之另一以氯矽烷為底質的前驅物氣體可包括，例如，1,2-二氯-1,1,2,2-四甲基二矽烷[(CH3)4Si2Cl2，縮寫：DCTMDS]氣體等。
如圖12D所示，DCTMDS在其化學結構式中(在一分子中)包含四個甲基作為烷基。包含在DCTMDS中的四個甲基具有各者鍵結至Si以形成Si-C鍵結的鍵結電子。包含在該前驅物氣體中的Si-C鍵結係，例如，包含在DCTMDS中的Si-C鍵結，且包含在DCTMDS中的四個甲基各者包含構成Si-C鍵結的C。
此處，烷基係在其中將一H原子從藉由通式CnH2n+2表示之鏈狀飽和烴(烷)移除的官能基，且係藉由通式CnH2n+1表示的原子組合體。除了作為實施例的上述甲基外，烷基包括乙基、丙基、及丁基等。如上文所述，包含Si、C、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體包括包含Si、烷基、及鹵素元素之以烷基鹵矽烷為底質的前驅物氣體。以烷基鹵矽烷為底質的前驅物氣體係包含 烷基之以鹵矽烷為底質的前驅物氣體，並也可參照為具有在其中以烷基取代以鹵矽烷為底質之前驅物氣體的部分鹵基之結構的氣體。以烷基鹵矽烷為底質的前驅物氣體包括TCDMDS氣體、及DCTMDS氣體等。
將以氯矽烷為底質的前驅物氣體，例如，其係包含Si、及氯基作為鹵基的前驅物氣體，作為包含矽(Si)及鹵素元素的前驅物氣體從第三前驅物氣體供應管線232f經由MFC 241f、閥243f、及第一噴嘴249a供應至處理室201中。此處，以氯矽烷為底質的前驅物氣體係包含氯基之以矽烷為底質的前驅物氣體、或至少包含Si、及Cl作為鹵素元素的前驅物氣體。亦即，本文描述之以氯矽烷為底質的前驅物氣體也係鹵化物之一。從第三前驅物氣體供應管線232f供應之以氯矽烷為底質的前驅物氣體可包括，例如，六氯基二矽烷(Si2Cl6，縮寫：HCDS)氣體。
如圖12E所示，HCDS在其化學結構式中(在一分子中)包括Si及氯基。此外，除了HCDS以外，包含Si及鹵素元素的前驅物氣體可包括無機前驅物氣體，諸如，四氯矽烷，亦即，四氯化矽(SiCl4，縮寫：STC)氣體、三氯矽烷(SiHCl3、縮寫：TCS)氣體、二氯矽烷(SiH2Cl2，縮寫：DCS)氣體、及單氯矽烷(SiH3Cl，縮寫：MCS)氣體。
將以胺矽烷為底質的前驅物氣體，例如，其係包含Si及胺基(amino group)(胺基(amine group))的前驅物氣體，作為包含矽(Si)、碳(C)、及氮(N)並具有Si-N鍵結的前驅物氣體從第四前驅物氣體供應管線232g經由MFC 241g、閥243g、及第一噴嘴249a供應至處理室201中。此處，以胺矽烷為底質的前驅物氣體係包含胺基之以矽烷為底質的前驅物氣體、或至少包含Si、及包含C及N之胺基的前驅物氣體。從第四前驅物氣體供應管線232g供應之以胺矽烷為底質的前驅物氣體可包括，例如，雙(二乙胺基)矽烷(Si[N(C2H5)2]2H2，縮寫：BDEAS)氣體。
如圖12F所示，BDEAS在其化學結構式中(在一分子中)包括Si及胺基。此外，除了BDEAS氣體以外，包含Si、C、及N並具有Si-N鍵結的前驅物氣體可包括有機前驅物氣體，諸如，參(二乙胺基)矽烷(SiH[N(C2H5)2]3，縮寫：3DEAS)、肆(二乙胺基)矽烷(Si[N(C2H5)2]4，縮寫：4DEAS)、參(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH3)2]3H，縮寫：3DMAS)氣體、及肆(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH3)2]4，縮寫：4DMAS)氣體。
如上文所述，將構成前驅物氣體供應系統的複數條供應線路配置成個別供應具有不同分子結構的複數種前驅物氣體。此外，如上文所述，個別前驅物氣體具有不同分子結構，亦即，不同化學結構式。個別的前驅物氣體可在組成或成份上彼此不同。具有不同分子結構的前驅物氣體也在化學性質上彼此不同。因此，如將於下文描述的，藉由根據期望膜形成處理適當地選擇前驅物氣體的種 類，能在一基板處理設備中以高多樣性及高重現性形成具有各種組成物比率及膜品質的薄膜。
此處，將從各前驅物氣體供應管線232a、232e、或232f供應之以氯矽烷為底質的前驅物氣體稱為呈氣態之以氯矽烷為底質的前驅物，例如，藉由將在正常溫度及壓力下呈液態之以氯矽烷為底質的前驅物汽化而得到的氣體、或在正常溫度及壓力下呈氣態之以氯矽烷為底質的前驅物等。也將從第四前驅物氣體供應管線232g供應之以胺矽烷為底質的前驅物氣體稱為呈氣態之以胺矽烷為底質的前驅物，例如，藉由將在正常溫度及壓力下呈液態之以胺矽烷為底質的前驅物汽化而得到的氣體、或在正常溫度及壓力下呈氣態之以胺矽烷為底質的前驅物等。此外，當術語「前驅物」使用在本文中時，其可指「呈液態的液體前驅物」、「呈氣態的前驅物氣體」、或彼等二者。因此，當術語「以氯矽烷為底質的前驅物」使用在本文中時，其可指「呈液態之以氯矽烷為底質的前驅物」、「呈氣態之以氯矽烷為底質的前驅物氣體」、或彼等二者。當術語「以胺矽烷為底質的前驅物」也使用在本文中時，其可指「呈液態之以胺矽烷為底質的前驅物」、「呈氣態之以胺矽烷為底質的前驅物氣體」、或彼等二者。此外，當使用在正常溫度及壓力下呈液態的液體前驅物時，諸如，BTCSM、BTCSE、TCDMDS、DCTMDS、HCDS、或BDEAS，液體前驅物係藉由汽化系統汽化，諸如，汽化器或起泡器，並供應為前驅物氣體(BTCSM氣體、 BTCSE氣體、TCDMDS氣體、DCTMDS氣體、HCDS氣體、或BDEAS氣體)。
將包含氧(O)的氣體(含氧氣體)，例如，作為氧化氣體，從第一氧化氣體供應管線232b經由MFC 241b、閥243b、第二噴嘴249b、及緩衝室237供應至處理室201中。從第一氧化氣體供應管線232b供應的氧化氣體可包括，例如，水蒸氣(H2O氣體)。當供應H2O氣體時，也可能將氧(O2)氣體及氫(H2)氣體供應至外部燃燒裝置(未圖示)以產生H2O氣體並將經產生的H2O氣體供應至處理室201。
將包含O的氣體(含氧氣體)，例如，作為氧化氣體，從第二氧化氣體供應管線232d經由MFC 241d、閥243d、第二噴嘴249b、及緩衝室237供應至處理室201中。從第二氧化氣體供應管線232d供應的氧化氣體可包括，例如，氧(O2)氣體。
如上文所述，將構成氧化氣體供應系統的複數條供應線路配置成個別供應具有不同分子結構的複數種氧化氣體。此外，如上文所述，個別氧化氣體具有不同分子結構，亦即，不同化學結構式。個別的氧化氣體可在組成或成份上彼此不同。具有不同分子結構的氧化氣體也在化學性質上彼此不同。因此，例如，藉由根據期望膜形成處理適當地選擇氧化氣體的種類，能在一基板處理設備中以高多樣性及高重現性形成具有各種組成物比率及膜品質的薄膜。
從第一觸媒氣體供應管線232c將觸媒氣體，例如，包含碳(C)、氮(N)、及氫(H)之以胺為底質的氣體，經由MFC 241c、閥243c、及第三噴嘴249c供應至處理室201中。觸媒氣體經由觸媒作用弱化可能存在於晶圓200的表面上及H2O氣體中的O-H鍵結的鍵結強度，以加速前驅物氣體的分解及藉由H2O氣體的氧化反應。以胺為底質的氣體係包含在其中以烴基，諸如，烷基，取代氨(NH3)之氫原子的至少一者之胺的氣體。如圖13A至13F所示，例如，使用為觸媒氣體的各種胺可包含具有孤對電子的N並具有範圍從約5至11之酸解離常數(在下文中，也稱為「pKa」)。此處，酸解離常數(pKa)係定量地指示酸強度之指標的一者，並將從酸釋放氫離子之解離反應中的平衡常數(Ka)表示為負常用對數。以胺為底質的氣體包括在其中烴基具有環形形狀之以環胺為底質的氣體或在其中烴基具有鏈狀形狀之以鏈狀胺為底質的氣體。可將吡啶(C5H5N)氣體，例如，其係以環胺為底質的氣體，使用為從第一觸媒氣體供應管線232c供應之以胺為底質的氣體。將包含碳(C)、氮(N)、及氫(H)之以胺為底質的氣體，例如，作為藉由觸媒弱化可存在於晶圓200的表面上及在H2O氣體中的O-H鍵結之鍵結強度以促進前驅物氣體的分解並也促進與H2O氣體之氧化反應的觸媒氣體，從第一觸媒氣體供應管線232c經由MFC 241c、閥243c、及第三噴嘴249c供應至處理室201中。此處，以胺為底質的氣體係 包含在其中藉由烴基，諸如，烷基，取代氨(NH3)之氫原子的至少一者之胺的氣體。如圖13A至13F所示，使用為觸媒氣體的各種胺包含N，例如，具有孤對電子，並具有約莫5至11的酸解離常數(在下文中，稱為pKa)。此處，酸解離常數(pKa)係代表酸強度的定量量測之指標的一者，並以從酸釋放氫離子之解離反應中的平衡常數Ka的負常用對數表示。此種以胺為底質的氣體包括具有環化烴基之以環胺為底質的氣體或具有鏈化烴基之以鏈狀胺為底質的氣體。從第一觸媒氣體供應管線232c供應之以胺為底質的氣體可包括，例如，吡啶(C5H5N)氣體，其係以環胺為底質的氣體。
如圖13A所描繪的，除了吡啶(C5H5N，pKa=5.67)外，使用為觸媒氣體的環胺包括，例如，胺基吡啶(C5H6N2，pKa=6.89)、甲吡啶(C6H7N，pKa=6.07)、二甲吡啶(C7H9N，pKa=6.96)、哌(C4H10N2、pKa=9.80)、及哌啶(C5H11N、pKa=11.12)等。環胺可能係具有以複數個C及N形成之環結構的雜環化合物，亦即，含氮雜環化合物。
將如上文所述之具有相同觸媒作用的觸媒氣體，例如，包含C、N、及H之以胺為底質的氣體，從第二觸媒氣體供應管線232h經由MFC 241h、閥243h、及第三噴嘴249c供應至處理室201中。可將，例如，三乙胺((C2H5)3N，縮寫：TEA)氣體，其係以鏈狀胺為底質的氣體，使用為從第二觸媒氣體供應管線232h供應之以 胺為底質的氣體。
除了三乙胺[(C2H5)3N，縮寫：TEA，pKa=10.7]外，如伴隨有pKa的圖13B至13F所示，使用為以胺為底質之觸媒氣體的鏈狀胺包括，例如，二乙胺[(C2H5)2NH，縮寫：DEA，pKa=10.9]、單乙胺[(C2H5)NH2，縮寫：MEA，pKa=10.6]、三甲胺[(CH3)3N，縮寫：TMA，pKa=9.8]、及單甲胺[(CH3)NH2，縮寫：MMA，pKa=10.6]等。
如上文所述，將構成觸媒氣體供應系統的複數條供應線路配置成個別供應具有不同分子結構的複數種觸媒氣體。此外，如上文所述，個別觸媒氣體具有不同分子結構，亦即，不同化學結構式。個別的觸媒氣體可在組成或成份上彼此不同。具有不同分子結構的觸媒氣體也在化學性質上彼此不同。因此，如將於下文描述的，藉由根據期望膜形成處理適當地選擇觸媒氣體的種類，能在一基板處理設備中以高多樣性及高重現性形成具有各種組成物比率及膜品質的薄膜。
將氮(N2)氣體，例如，作為惰性氣體，分別從惰性氣體供應管線232i、232j、及232k經由MFC 241i、241j、及241k、閥243i、243j、及243k、氣體供應管線232a、232b、及232c、噴嘴249a、249b、及249c、及緩衝室237供應至處理室201中。
在緩衝室237中，如圖2所描繪的，將係具有狹長結構之第一電極的第一桿形電極269及係具有狹長 結構之第二電極的第二桿形電極270設置成在晶圓200的堆疊方向上從反應管203的下部展延至上部。將第一桿形電極269及第二桿形電極270各者設置成平行於第二噴嘴249b。第一桿形電極269及第二桿形電極270各者覆蓋有電流保護管275並藉由其保護，其係用於從各電極的上部至下部保護彼等的保護管。將第一桿形電極269及第二桿形電極270的任一者經由匹配單元272連接至高頻電源273，並將另一者連接至對應於基準電位的接地。藉由從第一桿形電極269及第二桿形電極270之間的高頻電源273經由匹配單元272施加高頻(RF)電力，電漿在第一桿形電極269及第二桿形電極270之間的電漿產生區224中產生。電漿源作為電漿產生器(電漿產生部)主要配置有第一桿形電極269、第二桿形電極270、及電極保護管275。匹配單元272及高頻電源273也可包括在電漿源中。如將於下文描述的，電漿源的功能也如同將氣體活化(激發)為電漿的活化機制(激發部)。
電極保護管275具有在其中可在第一桿形電極269及第二桿形電極270各者與緩衝室237的內部氣氛絕緣的狀態中將第一桿形電極269及第二桿形電極270各者插入緩衝室237中的結構。此處，當電極保護管275中的內部氧濃度等於周圍空氣(氣氛)中的氧濃度時，插入電極保護管275中的第一桿形電極269及第二桿形電極270各者藉由加熱器207所產生的熱氧化。因此，藉由以惰性氣體，諸如，N2氣體，裝填電極保護管275的內 側、或藉由使用惰性氣體沖洗機制以惰性氣體，諸如，N2氣體，沖洗電極保護管275的內側，電極保護管275中的內部氧濃度降低，從而抑制第一桿形電極269或第二桿形電極270的氧化。
將用於排氣處理室201之內部氣氛的排氣管線231安裝在反應管203。將真空排氣裝置，例如，真空泵246，經由壓力感測器245，其係用於偵測處理室201之內部壓力的壓力偵測器(壓力偵測部)、及APC(自動壓力控制器)閥244，其係壓力調整器(壓力調整部)，連接至排氣管線231。將APC閥244配置成藉由使用經致動真空泵246開/關該閥而在處理室201中執行/停止真空排氣，並更藉由使用經致動真空泵246調整該閥的開啟程度而調整處理室201的內部壓力。排氣系統主要配置有排氣管線231、APC閥244、及壓力感測器245。真空泵246也可包括在排氣系統中。將排氣系統配置成基於由壓力感測器245偵測的壓力資訊調整APC閥244的閥開啟程度，同時操作該真空泵246使得將處理室201的內部壓力真空排氣至預定壓力(真空度)。此外，排氣管線231並未受限於安裝在反應管203，並可安裝在岐管209，像是個別噴嘴249a至249c。
將密封蓋219，其功能如同配置成氣密地密閉岐管209之下端開口的爐口罩，安裝在岐管209之下。將密封蓋219配置成在垂直方向上從下方接觸岐管209的下端。密封蓋219可能以，例如，金屬形成，諸如，不銹 鋼，並具有碟形形狀。將圓形墊圈220b，其係與岐管209之下端部接觸的密封構件，安裝在密封蓋219的上表面。將配置成旋轉船形皿217的旋轉機制267安裝在密封蓋219之下，該船形皿係待於下文描述的基板夾具。旋轉機制267的旋轉軸255通過密封蓋219以連接至船形皿217。將旋轉機制267配置成藉由旋轉船形皿217旋轉晶圓200。將密封蓋219配置成藉由船形皿昇降器115垂直地移動，其係垂直地設置在反應管203外側的昇降機制。將船形皿昇降器115配置成藉由提昇或降下密封蓋219致能將船形皿217載入處理室201中或從該處理室卸載。亦即，將船形皿昇降器115配置為將船形皿217及由船形皿217支撐的晶圓200轉移入及轉移出處理室201的轉移裝置(轉移機制)。
船形皿217，其使用為基板支撐，係由耐熱材料製造，諸如，石英或碳化矽，並配置成以同軸地對齊晶圓200之中央的狀態支撐水平地堆疊成多級的複數個晶圓200。此外，將以耐熱材料，諸如，石英或碳化矽，形成的隔熱構件218安裝在船形皿217的下部，並配置成使得來自加熱器207的熱不能轉移至密封蓋219。此外，隔熱構件218可配置有以耐熱材料，諸如，石英或碳化矽，形成的複數個隔熱板，及配置成以多級方式以水平態勢支撐隔熱板的隔熱板夾具。
將溫度感測器263，其係溫度偵測器，安裝在反應管203中。基於藉由溫度感測器263偵測的溫度資 訊，調整加熱器207的導電狀態，使得處理室201的內部具有期望溫度分佈。將溫度感測器263配置成與噴嘴249a至249c相似的L-形並沿著反應管203的內壁安裝。
如圖3描繪的，將控制器121，其係控制單元(控制部)，配置成包括CPU(中央處理單元)121a、RAM(隨機存取記憶體)121b、記憶體裝置121c、及I/O埠121d的電腦。將RAM 121b、記憶體裝置121c、及I/O埠121d配置成經由內部匯流排121e與CPU 121a交換資料。將包括，例如，觸控面板等的輸入/輸出裝置122連接至控制器121。
記憶體裝置121c配置有，例如，快閃記憶體、或HDD(硬碟驅動器)等。將用於控制基板處理設備之操作的控制程式或將用於處理基板，諸如，用於形成薄膜，之序列或條件寫於其中的處理製作法可讀地儲存在記憶體裝置121c中，該處理製作法將於下文描述。處理製作法的功能也如同用於控制器121的程式，以實行基板處理製程中的各序列，諸如，下文描述的薄膜形成處理，以得到預定結果。在下文中，通常可將處理製作法或控制程式稱為程式。當術語「程式」使用在本文中時，其也可包括僅包括處理製作法的情形、僅包括控制程式的情形、或包括處理製作法及控制程式二者的情形。此外，將RAM 121b配置成將由CPU 121a讀取的程式或資料暫時儲存於其中的記憶體區(工作區)。
將I/O埠121d連接至上述MFC 241a至 241k、閥243a至243k、壓力感測器245、APC閥244、真空泵246、溫度感測器263、加熱器207、匹配單元272、高頻電源273、旋轉機制267、及船形皿昇降器115等。
將CPU 121a配置成從記憶體裝置121c讀取及實行控制程式。根據從輸入/輸出裝置122輸入的操作命令，CPU 121a從記憶體裝置121c讀取處理製作法。此外，將CPU 121a配置成根據所讀取之處理製作法的內容藉由MFC 241a至241k控制各種氣體的流動率控制操作、控制閥243a至243k的開/關操作、基於壓力感測器245藉由APC閥244控制APC閥244的開/關操作及壓力調整操作、控制開始及停止真空泵246的操作、基於溫度感測器263控制加熱器207的溫度調整操作、藉由旋轉機制267控制船形皿217的旋轉及旋轉速度調整操作、藉由船形皿昇降器115控制船形皿217的昇降操作、控制匹配單元272的阻抗調整操作、及藉由高頻電源273控制供應電力的操作等。
再者，控制器121並未受限於組態為專用電腦，而可組態為通用電腦。例如，根據本實施態樣的控制器121可配置有將程式儲存於其中的外部記憶體裝置123(例如，磁帶、磁碟，諸如，軟碟或硬碟、光碟，諸如，CD或DVD、磁光碟，諸如，MO、半導體記憶體，諸如，USB記憶體或記憶體卡)，並使用外部記憶體裝置123將程式安裝在通用電腦上。用於將程式供應至電腦的 機構也未受限於程式經由外部記憶體裝置123供應的情形。例如，程式可使用通訊機構供應，諸如，網際網路或專線，而非經由外部記憶體裝置123。也將記憶體裝置121c或外部記憶體裝置123配置成非暫時電腦可讀記錄媒體。在下文中，用於供應程式的該機構將簡單地稱為「記錄媒體」。此外，當術語「記錄媒體」使用在本文中時，其可包括僅包括記憶體裝置121c的情形、僅包括外部記憶體裝置123的情形、或包括記憶體裝置121c及外部記憶體裝置123二者的情形。
(2)薄膜形成處理
其次，將描述將薄膜形成在基板上之序列的實施例，其係藉由使用上述基板處理設備的處理爐202製造半導體裝置之處理的一者。在以下描述中，構成基板處理設備之個別部分的操作係由控制器121控制。
在此實施態樣中，藉由將循環執行預定次數將包含(Si)、氧(O)、及碳(C)的薄膜形成在作為基板的晶圓200上，該循環包括：供應包含矽(Si)、碳(C)、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體、及觸媒氣體至晶圓200；及供應氧化氣體及觸媒氣體至晶圓200。
各行動在非電漿氣氛下執行。
再者，在此實施態樣中，為形成具有化學計量組成的組成比或與化學計量組成不同之另一預定組成比 的薄膜，控制包含構成該待形成薄膜之複數種元素的複數種氣體的供應條件。例如，將該供應條件控制成使得構成該待形成薄膜之複數種元素的至少一元素在化學計量上超過另一元素。在下文中，將描述形成膜並同時控制構成該待形成薄膜之複數種元素的比率，亦即，薄膜的組成比，之序列的實施例。
在下文中，此實施態樣的膜形成序列將參考圖4及5詳細地描述。圖4係描繪根據此實施態樣之膜形成序列中的膜形成流程的流程圖。圖5係描繪根據此實施態樣之膜形成序列中的氣體供應時序的圖。
此時，將描述藉由將循環執行預定次數(n次)將作為包含Si、O、及C之薄膜的碳氧化矽(silicon oxycarbide)膜(在下文中，稱為SiOC膜)形成在晶圓200上。該循環包括：將BTCSM氣體作為前驅物氣體及吡啶氣體作為觸媒氣體供應至晶圓200；並將H2O氣體作為氧化氣體及吡啶氣體作為觸媒氣體供應至晶圓200。SiOC膜可係包含C的SiO膜或以C摻雜(滲加)的SiC膜。
再者，當術語「晶圓」使用在本文中時，其可能指「晶圓自身」或「晶圓及形成在該晶圓的表面上之預定層或膜的層壓體(聚集體)」(亦即，可將包括形成在表面上之預定層或膜的晶圓稱為晶圓)。此外，片語「晶圓的表面」在本文中使用時可指「晶圓自身的表面(暴露表面)」或「形成在晶圓上之預定層或膜的表面， 亦即，其係層壓體之該晶圓的最上方表面」。
因此，「將預定氣體供應至晶圓」可意謂著「將預定氣體直接供應至晶圓自身的表面(暴露表面)」或「將預定氣體供應至形成在晶圓上的層或膜，亦即，在作為層壓體之晶圓的最上方表面上」。「將預定層(或膜)形成在晶圓上」也可意謂著「將預定層(或膜)直接形成在晶圓自身的表面(暴露表面)上」或「將預定層(或膜)形成在形成在晶圓上的層或膜上，亦即，在作為層壓體之晶圓的最上方表面上」。
再者，術語「基板」在本文中使用時可能與術語「晶圓」同義，且在此情形中，術語「晶圓」及「基板」可能在以上描述中互換地使用。
(晶圓裝填及船形皿載入)
當將複數個晶圓200裝填在船形皿217(晶圓裝填)上時，如圖1所描繪的，支撐複數個晶圓200的船形皿217藉由船形皿昇降器115提昇以載入處理室201中(船形皿載入)。在此狀態中，密封蓋219經由圓形墊圈220b密封岐管209的下端。
(壓力調整及溫度調整)
藉由真空泵246將處理室201之內部中的壓力抽空以到達期望壓力(真空度)。此處，處理室201的內部壓力係藉由壓力感測器245量測，且APC閥244係 基於經量測壓力資訊受反饋控制(壓力調整)。真空泵246將正規操作狀態至少維持至晶圓200的處理終止。另外，藉由加熱器207將處理室201內的晶圓200加熱至期望溫度。此處，加熱器207的導電狀態係基於由溫度感測器263偵測的溫度資訊受反饋控制，使得處理室201的內部到達期望溫度分佈(溫度調整)。將藉由加熱器207對處理室201之內部的加熱至少持續執行至晶圓200的處理終止。然而，當晶圓200的處理在室溫執行時，其將於下文描述，可不執行藉由加熱器207對處理室201之內部的加熱。在下文中，船形皿217及晶圓200開始藉由旋轉機制267旋轉(晶圓旋轉)。將藉由旋轉機制267之船形皿217及晶圓200的旋轉至少持續執行至晶圓200的處理終止。
(形成SiOC膜的處理)
其次，循序地實行以下二步驟，亦即，步驟1a及2a。
[步驟1a] (BTCSM氣體+吡啶氣體的供應)
將第一前驅物氣體供應管線232a的閥243a開啟以使BTCSM氣體流入第一前驅物氣體供應管線232a中。流入第一前驅物氣體供應管線232a中之BTCSM氣體的流動率係藉由MFC 241a控制。將受流動率控制的 BTCSM氣體經由第一噴嘴249a的氣體供應孔250a供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。以此方式，將BTCSM氣體供應至晶圓200(BTCSM氣體供應)。在BTCSM氣體供應期間，將閥243i開啟以使惰性氣體，諸如，N2氣體，流入第一惰性氣體供應管線232i中。流入第一惰性氣體供應管線232i中之N2氣體的流動率係藉由MFC 241i控制。將受流動率控制的N2氣體連同BTCSM氣體供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。
此外，將第一觸媒氣體供應管線232c的閥243c開啟以使吡啶氣體流入第一觸媒氣體供應管線232c中。流入第一觸媒氣體供應管線232c中之吡啶氣體的流動率係藉由MFC 241c控制。將受流動率控制的吡啶氣體經由第三噴嘴249c的氣體供應孔250c供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。以此方式，將吡啶氣體供應至晶圓200(吡啶氣體供應)。在吡啶氣體供應期間，將閥243k開啟以使惰性氣體，諸如，N2氣體，流入第三惰性氣體供應管線232k中。流入第三惰性氣體供應管線232k中之N2氣體的流動率係藉由MFC 241k控制。將受流動率控制的N2氣體連同吡啶氣體供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。
在此情形中，為防止BTCSM氣體及吡啶氣體滲濾入緩衝室237或第二噴嘴249b中，將閥243j開啟以使N2氣體流入第二惰性氣體供應管線232j中。將N2氣體經由第一氧化氣體供應管線232b、第二噴嘴249b、及 緩衝室237供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。
APC閥244受適當控制以將處理室201的內部壓力設定成落在，例如，1至13300帕的範圍內。在部分實施態樣中，處理室201的內部壓力的範圍可從20至1330帕，例如，1330帕。例如，由MFC 241a控制的BTCSM氣體的供應流動率的範圍從1至2000sccm。可將由MFC 241c控制的吡啶氣體的供應流動率設定成使得吡啶氣體的供應流動率(sccm)對吡啶氣體之供應流動率(sccm)的比率落在，例如，0.01至100的範圍內，在部分實施態樣中，在0.05至10的範圍內。由MFC 241i至241k控制之各N2氣體的供應流動率可落在，例如，100至10000sccm的範圍內。BTCSM氣體及吡啶氣體供應至晶圓200的持續時間，亦即，氣體供應時間(照射時間)，可，例如，落在1至100秒的範圍內，且在部分實施態樣中，落在5至30秒的範圍內。
可將加熱器207的溫度設定成使得晶圓200的溫度可落在，例如，從室溫至200度C、從室溫至150度C、或從室溫至100度C的範圍內。觸媒氣體未在BTCSM氣體供應期間供應的情形中，若晶圓200的溫度低於250度C，可難以將BTCSM化學吸附至晶圓200上，導致無法得到實際的膜形成速率。然而，雖然晶圓200的溫度低於250度C，因為將吡啶氣體供應為觸媒氣體，此問題能在此實施態樣中解決。具有吡啶氣體的存 在，晶圓200的溫度可等於或低於200度C、150度C、或100度C，從而降低施加至晶圓200的熱量並可取地控制晶圓200的熱預算。具有吡啶氣體的存在，BTCSM也可在等於或高於室溫的溫度充份地吸附在晶圓200上，從而得到充份的膜形成速率。因此，晶圓200的溫度可落在從室溫至200度C、從室溫至150度C、或從室溫至100度C的範圍內。
在下述條件下，將BTCSM氣體供應至晶圓200以將包含C及Cl並具有從低於一原子層至數原子層之厚度的含矽層(含Si層)形成為，例如，晶圓200上的第一層(表面的基膜)。包含C及Cl的含Si層可係包含C及Cl的矽層(Si層)、可係BTCSM氣體的吸附層、或可包括二者。
此處，包含C及Cl的Si層通常指以Si形成並包含C及Cl的連續層或或不連續層、或包含藉由重疊此等層形成之包含C及Cl的矽薄膜(Si薄膜)。在部分情形中，可將以Si形成並包含C及Cl的連續層稱為包含C及Cl的Si薄膜。此外，構成包含C及Cl之Si層的Si包括其至C及Cl的鍵結完全破裂的Si以及其至C及Cl的鍵結未完全破裂的Si。
另外，BTCSM氣體的吸附層也包括BTCSM氣體分子的連續化學吸附層以及BTCSM氣體分子的不連續化學吸附層。BTCSM氣體的吸附層包括具有等於或少於以BTCSM分子形成之一分子層的厚度的化學吸附層。 此外，構成BTCSM氣體之吸附層的BTCSM((SiCl3)2CH2)分子包括在其中Si-C鍵結部分地破裂或在其中Si-Cl鍵結部分地破裂的分子，以及藉由圖12A中的化學結構式表示的該等分子。亦即，BTCSM氣體的吸附層包括BTCSM分子的化學吸附層或BTCSM分子的物理吸附層。
具有比一原子層更小之厚度的層稱為不連續形成的原子層，並將具有等於一原子層之厚度的層稱為連續形成的原子層。也將具有小於一分子層之厚度的層稱為不連續形成的分子層，並將具有等於一分子層之厚度的層稱為連續形成的分子層。另外，包含C及Cl的含Si層可包括包含C及Cl的Si層及BTCSM氣體的吸附層二者，且如上文所述的，可將措辭，諸如，「一原子層」、「數原子層」用於包含C及Cl的含Si層。
當形成在晶圓200上之包含C及Cl的含Si層的厚度超過數個原子層時，步驟2a中的改質的效果，其將於下文描述，不影響包含C及Cl的含Si層。可形成在晶圓200上之包含C及Cl的含Si層之厚度的最小值也少於一原子層。因此，包含C及Cl之含Si層的厚度可落在少於約一原子層至數原子層的範圍內。藉由將包含C及Cl之含Si層的厚度減少至一原子層或更少，亦即，減少至等於或少於一原子層，步驟2a中的改質反應的效果，其將於下文描述，可相對地增加，並可縮短步驟2a中之改質反應所需要的時間。另外，在步驟1a中用於形成包含C及Cl之含Si層所需要的時間也可縮短。結果，因為 每循環的處理時間可縮短，整體處理時間也可縮短。亦即，膜形成速率也可增加。此外，藉由將包含C及Cl之含Si層的厚度設定成等於或少於一原子層，膜厚度均勻性也能輕易地受控制。
在BTCSM氣體自分解(熱解)的條件下，亦即，在BTCSM氣體的熱解反應發生的條件下，將Si沈積在晶圓200上以形成包含C及Cl的Si層。在BTCSM氣體未自分解(未熱解)的條件下，亦即，在BTCSM氣體的熱解反應未發生的條件下，將BTCSM氣體吸附至晶圓200上以形成BTCSM氣體的吸附層。將包含C及Cl的矽層形成在晶圓200上能比將BTCSM氣體的吸附層形成在晶圓200增加膜形成速率。然而，在此實施態樣中，因為晶圓200的溫度低達200度C或更低，例如，BTCSM氣體之吸附層在晶圓200上的形成可對包含C及Cl之Si層在晶圓200上的形成佔有優勢。又，當未供應觸媒氣體時，弱於化學吸附狀態的物理吸附狀態可能在將BTCSM分子鍵結至基膜上，例如，晶圓200的表面，或在BTCSM氣體之吸附層中的BTCSM分子之間的鍵結上具有優勢位置。亦即，可能將多數的BTCSM氣體的吸附層形成為BTCSM氣體物理吸附層。
此處，吡啶氣體作為觸媒氣體將存在於晶圓200之表面中的O-H鍵結的鍵結強度弱化，以加速BTCSM氣體的分解並由於BTCSM分子的化學吸附而促進包含C及Cl之含Si層的形成。亦即，如圖6A所描繪 的，吡啶氣體作為觸媒氣體作用在存在於晶圓200的表面中或包含C及Cl之含Si層中的O-H鍵結，例如，以弱化O-H鍵結強度。具有經弱化鍵結強度的H與BTCSM氣體的Cl反應以產生待分離的氯化氫(HCl)氣體，並將損失Cl的BTCSM分子(鹵化物)化學吸附在晶圓200的表面上。亦即，將BTCSM氣體的化學吸附層形成在晶圓200的表面上。吡啶氣體弱化O-H之鍵結強度的原因係因為吡啶氣體中具有孤對電子的N原子吸引H。例如，可將上述酸解離常數(pKa)使用為包含N原子等的預定化合物吸引H之作用的程度的指標。
更具體地說，具有大pKa的化合物具有對H的強吸引力，pKa將氫離子從酸釋放之解離反應中的平衡常數(Ka)指示為負常用對數。例如，藉由將具有等於或大於5之pKa的化合物使用為觸媒氣體，BTCSM氣體的分解可加速以促進包含C及Cl之含Si層的形成。另一方面，當觸媒氣體的pKa過大時，將從BTCSM分子分離的Cl與觸媒氣體鍵結以產生組份，亦即，鹽(離子化合物)，諸如，可能變成粒子的氯化銨(NH4Cl)。為抑制此，可將觸媒氣體的kPa設定成11或更少。在部分實施態樣中，可將觸媒氣體的kPa設定成7或更少。因為吡啶氣體具有約5.67之相對大的kPa，吡啶氣體具有對H的強吸引力。也因為吡啶氣體的pKa小於7，粒子不易產生。
在上述方式中，藉由將吡啶氣體使用為觸媒 氣體，BTCSM氣體的分解即使在低溫條件下，例如，等於或低於200度C，仍可加速。因此，將包含C及Cl之含Si層形成為使得BTCSM氣體之化學吸附層的形成比物理吸附層的形成更有優勢。
藉由將BTCSM氣體使用為包含Si、C、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體，也可將C引入第一層中。包含C的第一層在下文執行的步驟2a中改質以形成，例如，包含高濃度之C的碳氧化矽層(SiOC層)、或由受層壓並包含高濃度之C的SiOC層組成的SiOC膜。
此處，在低溫條件下藉由使用觸媒氣體而得到的SiO膜中，相關於1%濃度之氫氟酸(1%HF水溶液)的濕蝕刻速率(在下文中，也稱為「WER」)約為，例如，600Å/min。雖然SiO膜係在低溫條件下藉由使用電漿而得到，WER可約，例如，200Å/min。在藉由在氧化爐中熱氧化矽晶圓得到之熱氧化物膜的WER約係，例如，60Å/min的態樣中，在低溫條件下形成之SiO膜的WER等於或多於三倍。例如，此種高WER指示SiO膜的蝕刻抗性低於熱氧化物膜。為增強該蝕刻抗性，例如，形成包含C等的SiO膜，亦即，SiOC膜，係可取的。
在以相對高溫形成膜的情形中，例如，SiOC膜可根據以下方法形成。亦即，除了藉由使用HCDS氣體、或BDEAS等形成含Si層的處理及使用氧化氣體改質含Si層以形成氧化矽層(SiO層)的處理外，將以烴為底 質的氣體，諸如，丙烯(C3H6)氣體，激發為電漿並將該電漿供應至晶圓200的處理已就緒。因此，將C引入含Si層或SiO層以形成SiOC層，從而最終形成SiOC膜。
然而，當膜以200度C或更低的相對低溫形成時，例如，如在此實施態樣中，難以將C引入SiO膜以形成SiOC膜。亦即，因為在形成薄膜時未得到充分的碳濃度(C濃度)，例如，可形成幾乎不包含C的SiO膜。此可使蝕刻抗性難以增加至足夠等級。
因此，在此實施態樣中，例如，使用BTCSM氣體作為以伸烷基鹵矽烷為底質的前驅物氣體。藉由使用BTCSM氣體，能在將第一層形成為晶圓200上的最初層的處理中將C引入SiO膜的第一層，其容許形成具有足夠C濃度的SiOC層或SiOC膜。SiOC層或SiOC膜中的C濃度也可用高精確度控制。
(殘餘氣體的移除)
在將包含C及Cl之含Si層形成為晶圓200上的第一層之後，將第一前驅物氣體供應管線232a的閥243a關閉以停止BTCSM氣體的供應。也將第一觸媒氣體供應管線232c的閥243c關閉以停止吡啶氣體的供應。此處，在排氣管線231之APC閥244在開啟狀態中的同時，藉由真空泵246將處理室201之內部的壓力抽空，並將殘留在處理室201中之未反應或在包含C及Cl之含Si層的形成之後殘留的殘餘BTCSM氣體及殘餘吡啶氣體從 處理室201移除(殘餘氣體的移除)。此時，閥243i至243k也在開啟狀態中，並維持作為惰性氣體之N2氣體對處理室201的供應。N2氣體的作用如同沖洗氣體，且因此，能有效地將殘留在處理室201中之未反應或在包含C及Cl之含Si層的形成之後殘留的殘餘BTCSM氣體及殘餘吡啶氣體從處理室201移除。
殘留在處理室201中的殘餘氣體不會被完全移除，且處理室201的內部不會被完全沖洗。當殘留在處理室201中的殘餘氣體的量非常小時，不利效果不會在之後執行的步驟2a中發生。此處，供應至處理室201中之N2氣體的流動率不必甚高，且例如，可供應與反應管203(處理室201)的體積幾乎相同的N2氣體量以執行沖洗，使得不利效果不會發生在步驟2a中。如上文所述，因為處理室201的內部未受完全沖洗，沖洗時間能減少並能改善處理量。此外，能將N2氣體的消耗抑制至最小必要量。
除了雙(三氯矽基)甲烷[(SiCl3)2CH2，縮寫：BTCSM]氣體外，可將1,2-雙(三氯矽烷)乙烷[(SiCl3)2C2H4，縮寫：BTCSE]氣體、1,1,2,2-四氯-1,2-二甲基二矽烷[(CH3)2Si2Cl4，縮寫：TCDMDS]氣體、及1,2-二氯-1,1,2,2-四甲基二矽烷[(CH3)4Si2Cl2，縮寫：DCTMDS]氣體等使用為包含Si、C、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體。
此處，藉由選擇在供應前驅物氣體及觸媒氣 體的處理中供應之前驅物氣體的種類，可控制SiOC層中，更可控制藉由堆疊SiOC層所形成之SiOC膜中的C濃度。亦即，在供應前驅物氣體及觸媒氣體的處理中，可在各者具有不同分子結構的複數種前驅物氣體之間選擇並供應為前驅物氣體的特定氣體，從而控制SiOC層或SiOC膜中的C濃度。為從複數種前驅物氣體之間選擇特定前驅物氣體並供應其，可從供應具有不同分子結構之複數種前驅物氣體的複數條供應線路之間選擇特定供應線路。如上文所述，在根據此實施態樣之膜形成序列的實施例中，從BTCSM氣體供應線路、及TCDMDS氣體供應線路等之間選擇BTCSM氣體供應線路以將BTCSM氣體供應為特定前驅物氣體。
例如，可將各前驅物氣體之分子結構中的C的部署之間的不同視為容許根據經選擇前驅物氣體的種類控制SiOC膜中之C濃度的因子。亦即，BTCSM氣體、及BTCSE氣體等作為在一分子中具有Si-C-Si鍵結或Si-C-C-Si鍵結之以伸烷基鹵矽烷為底質的前驅物氣體具有在其中將C插入在Si及Si之間的分子結構。因此，維持在其中將許多的Cl鍵結至Si之殘留鍵結電子的狀態。例如，在BTCSM氣體及BTCSE氣體二者的情形中，將Cl鍵結至Si之四個鍵結電子之間的三個鍵結電子各者。包含在分子中的大量的Cl預期增強BTCSM氣體、或BTCSE氣體等的反應性。因此，藉由使用BTCSM氣體、或BTCSE氣體等，例如，可增強SiOC膜的膜形成速率。 因為BTCSM氣體、或BTCSE氣體等的反應性及膜形成速率也藉由所包含的Cl增強，擴展使用BTCSM氣體、或BTCSE氣體等之膜形成處理的可用條件範圍(處理窗)。因此，例如，因為用於得到期望C濃度的膜形成條件能在此種寬處理窗內選擇，最終促進增加SiOC膜中的C濃度。因此，可增強SiOC膜中的C濃度的控制能力。此外，例如，包含在BTCSM氣體中的C數量相對於TCDMDS氣體等的C數量甚小，但不認為其不利地作用在SiOC膜中之C濃度的增強上。本發明人發現在使用BTCSM氣體時比在使用TCDMDS氣體時更相對地促進C濃度的增強。
此外，TCDMDS氣體、或DCTMDS氣體等作為在其中將烷基，諸如，甲基，鍵結至Si之以烷基鹵矽烷為底質的前驅物氣體具有在其中以氯矽烷為底質之前驅物氣體的部分氯基以甲基取代的分子結構。因此，當Cl的數量在氣體分子中減少時，使反應在TCDMDS氣體、或DCTMDS氣體中儘可能地相對慢，且因此，可輕易地得到更緻密的SiOC膜。因此，例如，雖然SiOC膜具有受適當限制的C濃度，其能輕易地維持高蝕刻抗性。另外，在TCDMDS氣體及DCTMDS氣體之間的比較中，證實在分子中包含較大數量的甲基，亦即，較大數量之C，的DCTMDS氣體對C至該膜之引入量上有更有利的作用。
如上文所述，當執行上述處理時，例如，包 含高濃度之C的SiOC層可藉由選擇性地供應BTCSM氣體、或BTCSES氣體等而形成。或者，在維持蝕刻抗性的同時，具有受適當限制之C濃度的SiOC層可藉由選擇性地供應TCDMDS氣體、或DCTMDS氣體等而形成。亦即，藉由在複數種前驅物氣體之間選擇並供應特定前驅物氣體，SiOC層中，亦即，SiOC膜中，的C濃度能用高精確度控制。
在以上描述中，矽濃度(Si濃度)及氧濃度(O濃度)也可藉由控制SiOC膜中的C濃度而相對地改變。亦即，SiOC膜的組成物可完全改變，或可選擇前驅物氣體的種類以控制SiOC膜的整體組成物。
如上文所述之用於形成各種薄膜的複數個處理製作法(描述處理次序或處理條件的程式)也可針對每一種前驅物氣體，亦即，針對不同氣體系統預先準備以促進前驅物氣體之種類的選擇。操作者可根據期望氣體系統或膜組成物合適地選擇適當的處理製作法以實行膜形成處理。
此外，除了吡啶(C5H5N、pKa=5.67)氣體外，可將以環胺為底質的氣體，諸如，胺基吡啶(C5H6N2，pKa=6.89)氣體、甲吡啶(C6H7N，pKa=6.07)氣體、二甲吡啶(C7H9N，pKa=6.96)氣體、哌(C4H10N2、pKa=9.80)氣體、或哌啶(C5H11N、pKa=11.12)氣體使用為觸媒氣體。也可使用以鏈狀胺為底質的氣體，諸如，三乙胺((C2H5)3N，縮寫：TEA，pKa=10.7)氣體、二乙 胺((C2H5)2NH，縮寫：DEA，pKa=10.9)氣體，單乙胺((C2H5)NH2，縮寫：MEA，pKa=10.6)氣體、三甲胺((CH3)3N，縮寫：TMA，pKa=9.8)氣體、及單甲胺((CH3)NH2，縮寫：MMA，pKa=10.6)氣體。除了N2氣體外，可將稀有氣體，諸如，Ar氣體、He氣體、Ne氣體、或Xe氣體，使用為惰性氣體。
[步驟2a] (H2O氣體+吡啶氣體的供應)
在步驟1a終止並將處理室201內的殘餘氣體移除之後，將第一氧化氣體供應管線232b的閥243b開啟以使H2O氣體流入第一氧化氣體供應管線232b中。H2O氣體流自第一氧化氣體供應管線232b且其流動率係由MFC 241b控制。將受流動率控制的H2O氣體經由第二噴嘴249b的氣體供應孔250b供應至緩衝室237中。將供應至緩衝室237中的H2O氣體經由氣體供應孔250d供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。以此方式，在非電漿氣氛下將H2O氣體供應至晶圓200(H2O氣體供應)。此時，將閥243j開啟以使N2氣體作為惰性氣體流入第二惰性氣體供應管線232j中。流入第二惰性氣體供應管線232j中之N2氣體的流動率係藉由MFC 241j控制。將受流動率控制的N2氣體連同H2O氣體供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。
此時，也將第一觸媒氣體供應管線232c的閥 243c開啟以使吡啶氣體流入第一觸媒氣體供應管線232c中。流入第一觸媒氣體供應管線232c中之吡啶氣體的流動率係藉由MFC 241c控制。將受流動率控制的吡啶氣體經由第三噴嘴249c的氣體供應孔250c供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。以此方式，將吡啶氣體供應至晶圓200(吡啶氣體供應)。此時，將閥243k開啟以使惰性氣體，諸如，N2氣體，流入第三惰性氣體供應管線232k中。流入第三惰性氣體供應管線232k中之N2氣體的流動率係藉由MFC 241k控制。將受流動率控制的N2氣體連同吡啶氣體供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。
再者，此時，為防止H2O氣體及吡啶氣體滲濾入第一噴嘴249a中，將閥243i開啟以使N2氣體流入第一惰性氣體供應管線232i中。將N2氣體經由第一前驅物氣體供應管線232a及第一噴嘴249a供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。
此時，APC閥244受適當控制以將處理室201的內部壓力設定成落在，例如，1至13300帕的範圍內。在部分實施態樣中，將處理室201的內部壓力設定在從20至1330帕的範圍，例如，1330帕。可將藉由MFC 241b控制的H2O氣體的供應流動率控制成落在，例如，1000至10000sccm的範圍內。吡啶氣體的供應流動率也藉由MFC 241c控制成使得可將吡啶氣體的供應流動率(sccm)對H2O之供應流動率(sccm)的比率設定成落 在，例如，0.01至100的範圍內，在部分實施態樣中，在0.05至10的範圍內。將藉由MFC 241i至241k控制之N2氣體的供應流動率分別設定成落在，例如，100至10000sccm的範圍內。可將H2O氣體及吡啶氣體供應至晶圓200的持續時間，亦即，氣體供應時間(或照射時間)，控制成落在，例如，1至100秒的範圍內，在部分實施態樣中，5至30秒的範圍內。可將加熱器207的溫度設定成使得晶圓200具有與在步驟1a中供應BTCSM氣體之情形相似的範圍內，例如，從室溫至200度C、從室溫至150度C、及從室溫至100度C。
供應至處理室201中的H2O氣體係藉由熱活化並經由排氣管線231排氣。此時，將藉由熱活化的H2O氣體供應至晶圓200。亦即，流入處理室201中的氣體係經熱活化的H2O氣體，且BTCSM氣體未在處理室201中流動。因此，將H2O氣體以活化態供應至晶圓200而不導致氣相反應，並與在步驟1a中形成在晶圓200上的第一層(包含C及Cl之含Si層)的至少一部分反應。因此，使用非電漿將第一層熱氧化以改質為包含Si、O、及C的第二層，亦即，SiOC層。
此處，吡啶氣體作為觸媒氣體弱化H2O氣體之O-H鍵結的鍵結強度，加速H2O氣體的分解並加速H2O氣體及包含C及Cl的含Si層之間的反應。亦即，如圖6B所描繪的，吡啶氣體的作用如同在H2O氣體之O-H鍵結上的觸媒以弱化O-H的鍵結強度。具有經弱化鍵結 強度的H與包含C及Cl並形成在晶圓200上之含Si層的Cl彼此反應以產生分離的氯化氫(HCl)氣體，並將已喪失H之H2O氣體的O鍵結至在Cl分離後具有至少部分C殘留之含Si層的Si。
在此情形中，SiOC層中，更在SiOC膜中的C濃度可藉由調整在供應H2O氣體及吡啶氣體的處理中供應之吡啶氣體的供應量而受控制。亦即，當吡啶氣體的供應量增加時，可增加吡啶氣體的效果以加速H2O氣體的分解及H2O氣體及包含C及Cl的含Si層之間的反應。亦即，因為增加H2O氣體的氧化能力，H2O氣體與包含C及Cl之含Si層反應。在此情形中，將Si-C鍵結以及包括在包含C及Cl之含Si層中的Si-Cl鍵結分離的可能性也增加，且因此，可輕易地分離SiOC層的C。因此，可適當地降低SiOC層或SiOC膜中的C濃度。相反地，當吡啶氣體的供應量減少時，吡啶氣體的效果降低以限制H2O氣體之分解的加速或H2O氣體及包含C及Cl的含Si層之間的反應的加速。亦即，弱化H2O氣體的氧化能力，且因此，可適當地限制H2O氣體及包含C及Cl的含Si層之間的反應。因此，主要僅有Si-Cl鍵結的分離及包含在包含C及Cl之含Si層中的Cl的分離發生，且Si-C鍵結的分離及包含在包含C及Cl之含Si層中的C的分離幾乎不發生。因此，C可輕易地殘留在SiOC層，且因此，可增加SiOC層或SiOC膜中的C濃度。
以此方式，藉由調整吡啶氣體的供應量，可 控制H2O氣體的氧化能力而以高精確度控制SiOC層中，更控制SiOC膜中的C濃度。調整吡啶氣體的供應量也可稱為調整吡啶氣體的流動率對H2O氣體及吡啶氣體之流動率的和的比率。因此，也可控制吡啶氣體在處理室201內的分壓。
亦即，藉由調整吡啶氣體之流動率對在供應H2O氣體及吡啶氣體之處理中供應的H2O氣體及吡啶氣體之流動率的和的比率，可用高精確度控制SiOC層或SiOC膜中的C濃度。亦即，得到為FH/(FH+FP)的流動率比率PRATIO係藉由使用供應入處理室201中之H2O氣體的流動率FH及供應至處理室201中之吡啶氣體的流動率FP而受控制。因此，SiOC層中，更在SiOC膜中的C濃度可藉由控制H2O氣體的氧化能力而以高精確度控制。因為H2O氣體的氧化能力係藉由增加流動率比率PRATIO而增加，SiOC膜中的C濃度可適當地降低。也因為H2O氣體的氧化能力係藉由降低流動率比率PRATIO而降低，SiOC膜中的C濃度可適當地增加。
此外，藉由調整在供應H2O氣體及吡啶氣體的處理中供應之吡啶氣體在處理室201內的分壓，可控制H2O氣體的氧化能力而以高精確度控制SiOC層中，更控制SiOC膜中的C濃度。在此情形中，吡啶氣體在處理室201內的分壓VP係藉由使用供應至處理室201中的H2O氣體的流動率FH、供應至處理室201中的吡啶氣體的流動率FP、供應至處理室201中的N2氣體的流動率FN、及 處理室201內的總壓力V的方程式VP=[FP/(FH+FP+FN)]×V而得到。如上文所述，也可使用其他氣體，諸如N2氣體。然而，H2O氣體及吡啶氣體氣體之間的分壓比率仍受控制，且調整吡啶氣體的分壓VP可用於相似地控制吡啶氣體的供應量或流動率比率PRATIO。亦即，藉由增加吡啶氣體的分壓VP，可增加H2O氣體的氧化能力以適當地降低SiOC膜中的C濃度。也藉由降低吡啶氣體的分壓VP，可降低H2O氣體的氧化能力以適當地增加SiOC膜中的C濃度。
在此情形中，Si濃度及O濃度可藉由控制SiOC膜中的C濃度而相對地改變。亦即，可改變SiOC膜的總體組成物，並可針對控制總體SiOC膜之組成物的目的控制吡啶氣體的分壓或流動率比率PRATIO。
此外，與供應氧化氣體及觸媒氣體的處理中所供應之觸媒氣體有關的供應量、分壓、或流動率比率的調整可與供應上述前驅物氣體及觸媒氣體的處理中所供應之觸媒氣體有關的供應量、分壓、或流動率比率的調整無關地執行。亦即，可將與二處理中的觸媒氣體有關的供應量、分壓、及流動率比率控制成完全相同或彼此分別不同。
在此情形中，可預先準備將觸媒氣體的供應量、及流動率等設定成具有不同數值的複數個處理製作法(描述處理次序或處理條件的程式)，以促進觸媒氣體之供應量或分壓的調整或與對應觸媒氣體有關之流動率比率 的調整。操作者可根據期望膜組成物合適地選擇適當的處理製作法以實行膜形成處理。
(殘餘氣體的移除)
在下文中，將第一氧化氣體供應管線232b的閥243b關閉以停止H2O氣體的供應。也將第一觸媒氣體供應管線232c的閥243c關閉以停止吡啶氣體的供應。此時，在排氣管線231的APC閥244係在開啟狀態中的同時，處理室201之內部的壓力藉由真空泵246抽空，並將未反應或在反應後殘留之殘留在處理室201中的殘餘H2O氣體或殘餘吡啶氣體、或反應副產品從處理室201移除(殘餘氣體的移除)。此時，閥(243i至243k)也在開啟狀態中，並維持作為惰性氣體之N2氣體對處理室201的供應。N2氣體的作用如同沖洗氣體，因此能有效地將未反應或在第二層形成後殘留之殘留在處理室201中的殘餘H2O氣體或殘餘吡啶氣體、或反應副產品從處理室201移除。
殘留在處理室201中的殘餘氣體不會被完全移除，且處理室201的內部不會被完全沖洗。當殘留在處理室201中的殘餘氣體的量非常小時，不利效果不會在之後執行的步驟1a中產生。此處，供應至處理室201中之N2氣體的流動率不必甚高，且例如，可供應與反應管203(處理室201)的體積幾乎相同的N2氣體量以執行沖洗，使得不利效果不會產生在步驟1中。如上文所述，當 處理室201的內部未受完全沖洗時，沖洗時間能減少，從而改善處理量。此外，也能將N2氣體的消耗抑制至最小必要量。
除了H2O氣體外，可將過氧化氫(H2O2)氣體等使用為氧化氣體。不含氫(H)的氣體，亦即，氧(O2)氣體、或臭氧(O3)氣體等，也可單獨使用或連同H2氣體使用。除了吡啶氣體外，可將藉由實施例如上文所述之各種以胺為底質的氣體使用為觸媒氣體。除了N2氣體外，可將稀有氣體，諸如，Ar氣體、He氣體、Ne氣體、及Xe氣體，使用為惰性氣體。
此處，SiOC層或SiOC膜中的C濃度可藉由選擇在供應氧化氣體及觸媒氣體的處理中所供應之觸媒氣體的種類而受控制。亦即，在供應氧化氣體及觸媒氣體的處理中，可將具有不同分子結構的複數種觸媒氣體之間的特定觸媒氣體選擇性地供應為觸媒氣體以控制SiOC膜或SiOC膜中的C濃度。為在複數種觸媒氣體之間選擇並供應特定觸媒氣體，可從供應具有不同分子結構之複數種觸媒氣體的複數條供應線路之間選擇特定供應線路以供應特定觸媒氣體。如上文所述，在根據此實施態樣的膜形成序列中，藉由在吡啶氣體供應線路、及TEA氣體供應線路等之間選擇吡啶氣體供應線路將吡啶氣體供應為特定觸媒氣體。
可將，例如，其係各觸媒氣體中之觸媒作用的強度指標之一者的酸解離常數(pKa)中的差視為容許 根據經選擇觸媒氣體的種類控制SiOC膜中的C濃度的因子。亦即，具有較小pKa之吡啶氣體的觸媒作用較弱，因此假定其之加速H2O氣體的分解或加速H2O氣體及包含C及Cl的含Si層之間的反應的效果受弱化。當H2O氣體的氧化能力弱化時，H2O氣體及包含C及Cl的含Si層之間的反應，特別係Si-C鍵結的分離及C的分離受適當限制，且因此C可強烈地傾向於殘留在SiOC層中。具有較大pKa之TEA氣體、及哌啶氣體等也具有較高觸媒作用，從而增加其之加速H2O氣體的分解或加速H2O氣體及包含C及Cl的含Si層之間的反應的效果。當H2O氣體的氧化能力增加時，H2O氣體及包含C及Cl的含Si層之間的反應，特別係Si-C鍵結的分離及C的分離發生，使得可耐氧化以殘留在SiOC層中的碳(C)殘留在SiOC層中。因此，在執行上述處理時，包含具有較高濃度之C的SiOC層可藉由選擇吡啶氣體等而形成。或者，其中的C濃度受適當限制的SiOC層可藉由選擇TEA氣體、或哌啶氣體等而形成。亦即，藉由在複數種觸媒氣體之間選擇並供應特定觸媒氣體，SiOC層中，亦即，SiOC膜中，的C濃度可用高精確度控制。
例如，可將個別觸媒氣體之間的蒸汽壓中的差、或根據藉由個別觸媒氣體之反應所產生的鹽之間的蒸汽壓中的差等視為根據經選擇觸媒氣體的種類控制SiOC膜中之C濃度的另一因子。當與觸媒反應有關之組份的蒸汽壓力不同時，也可改變反應系統中的個別組份在汽相中 的存在比率，亦即，例如，C是否容易從該膜分離等。結果，可改變SiOC層或SiOC膜中的C濃度。
將在包括觸媒氣體之pKa、觸媒氣體之蒸汽壓力及經產生鹽的蒸汽壓力之間的平衡，亦即，蒸汽壓力中的差，等之以上描述中作為實施例的因子視為係SiOC層或SiOC膜中之C濃度的更佳控制。
在上文中，Si濃度及O濃度可藉由控制SiOC膜中的C濃度而相對地改變。亦即，SiOC膜的組成物可在整體上改變，或觸媒氣體的種類可針對在整體上控制SiOC膜的組成物的目的選擇。
在供應氧化氣體及觸媒氣體的處理中所供應之觸媒氣體的種類也可與如上文提及之在供應前驅物氣體及觸媒氣體的處理中所供應之觸媒氣體的種類完全相同或不同。當在此實施態樣的氣體系統及條件範圍內綜合地決定時，本發明人認為吡啶氣體在各處理全程中作為觸媒氣體係可取的。也將TEA氣體及哌啶氣體視為係可取的。
此外，如上文所述之用於形成各種薄膜的處理製作法(描述處理次序或處理條件的程式)可針對每一種觸媒氣體，亦即，針對不同氣體系統預先準備以促進觸媒氣體之種類的選擇。操作者可根據期望氣體系統或膜組成物合適地選擇適當的處理製作法以實行膜形成處理。
(執行預定次數)
可將上述步驟1a及2a設定成一循環，且該 循環可執行一或多次，亦即，預定次數(n次)以在晶圓200上形成具有預定組成物及預定膜厚度的SiOC膜。在部分實施態樣中，將上述循環重複預定次數。亦即，在部分實施態樣中，將每循環形成的SiOC層的厚度設定成小於期望膜厚度，並將上述循環重複預定次數直到得到期望膜厚度。
此時，包括Si組份、O組份、及C組份(亦即，Si濃度、O濃度、及C濃度)之SiOC層中的個別元素組份的比率可藉由調整處理條件，諸如，處理室201的內部壓力或各步驟中的氣體供應時間，而受精細控制，因此，SiOC膜中的組成物比例可受更緊密控制。
另外，當將循環執行預定次數時，在至少一個第二循環之後的每個步驟中的措辭「將預定氣體供應至晶圓200」意謂著「將預定氣體供應至形成在晶圓200上的層，亦即，在作為層壓體之晶圓200的最上方表面上」，且措辭「將預定層形成在晶圓200上」意謂著「將預定層形成在形成在晶圓200上的層上，亦即，在作為層壓體之晶圓200的最上方表面上」。此與上文所述相同，並也在將於下文描述的其他實施態樣中相同。
(沖洗及回到大氣壓力)
在執行形成具有預定組成物及預定膜厚度之SiOC膜的膜形成處理之後，將閥243i至243k開啟以從惰性氣體供應管線232i至232k各者將N2氣體作為惰性 氣體供應至處理室201中，且N2氣體經由排氣管線231排氣。N2氣體的作用如同沖洗氣體，因此處理室201的內部以惰性氣體沖洗並將殘留在處理室201中的殘餘氣體及反應副產品從處理室201移除(沖洗)。在下文中，處理室201中的氣氛以惰性氣體取代(惰性氣體取代)，且處理室201的內部壓力回到正常壓力(回到大氣壓力)。
(船形皿卸載及晶圓卸料)
在下文中，密封蓋219藉由船形皿昇降器115而降低以開啟岐管209的下端，並將由船形皿217支撐的經處理晶圓200經由岐管209的下端卸載至反應管203的外側(船形皿卸載)。然後，將經處理晶圓200從船形皿217卸料(晶圓卸料)。
(3)實施態樣的效果
根據此實施態樣，如下文所述地提供一或多個效果。
(a)根據此實施態樣的膜形成序列，在步驟1a中將BTCSM氣體及吡啶氣體供應至晶圓200。如上文所述，因為使用具有Si-C鍵結的前驅物氣體，可用高濃度將C引入，例如，SiOC層中。結果，可形成具有高C濃度的SiOC膜。此外，可用高精確度控制SiOC膜中的C濃度。因此，可得到，例如，具有高蝕刻抗性的SiOC膜。
(b)另外，根據此實施態樣的膜形成序列，在步驟1a中之供應前驅物氣體及觸媒氣體的處理中，將具有不同分子結構的複數種前驅物氣體之間的特定前驅物氣體選擇性地供應為前驅物氣體。亦即，選擇性地供應在化學結構式中(在一分子中)具有Si-C-Si鍵結或Si-C-C-Si鍵結之以伸烷基鹵矽烷為底質的前驅物氣體(BTCSM氣體、或BTCSE氣體等)、或選擇性地供應在其中將烷基鍵結至Si之以烷基鹵矽烷為底質的前驅物氣體(TCDMDS氣體、或DCTMDS氣體等)。因此，SiOC層中的C濃度可根據經選擇前驅物氣體改變，且結果，可用高精確度控制SiOC膜中的C濃度。
(c)另外，根據此實施態樣的膜形成序列，在步驟2a中之供應H2O氣體及吡啶氣體的處理中，控制所供應之吡啶氣體的供應量、分壓、或上述流動率比率(PRATIO)。藉由如此作，可藉由控制吡啶氣體之觸媒作用的強度而將H2O氣體的氧化能力弱化或強化，且結果，可增加或減少SiOC層中，更增加或減少SiOC膜中的C濃度。因此，可得到，例如，具有高蝕刻抗性的SiOC膜。
(d)再者，根據此實施態樣的膜形成序列，在步驟2a中之供應氧化氣體及觸媒氣體的處理中，將具有不同分子結構的複數種觸媒氣體之間的特定觸媒氣體選擇並供應為觸媒氣體。亦即，例如，在具有不同觸媒作用強度的各種觸媒氣體之間選擇及供應具有適當觸媒作用強 度的觸媒氣體。藉由如此作，可將氧化氣體的氧化能力弱化或強化，且結果，可根據經選擇觸媒氣體增加或減少SiOC層中，更增加或減少SiOC膜中的C濃度。因此，可得到，例如，具有高蝕刻抗性的SiOC膜。
(e)此外，根據此實施態樣的基板處理設備包括複數條前驅物氣體供應線路並配置成在具有不同分子結構的複數種前驅物氣體之間選擇及供應特定前驅物氣體。此外，根據此實施態樣的基板處理設備包括複數條觸媒氣體供應線路並配置成在具有不同分子結構的複數種觸媒氣體之間選擇及供應特定觸媒氣體。因此，促進根據期望膜組成物等在複數種氣體之間選擇及供應特定前驅物氣體或特定觸媒氣體。因此，能使用單一基板處理設備以高多樣性及高重現性形成具有各種組成物比率及膜品質的SiOC膜。另外，可與氣體種類的加入或移除等有關地確保操作設備的自由度。
(f)另外，根據此實施態樣的基板處理設備具有用於不同種類的前驅物氣體或觸媒氣體，亦即，用於不同氣體系統，的複數個處理製作法。此外，根據此實施態樣的基板處理設備具有在其中將觸媒氣體的供應量、或流動率等設定成不同數值的複數個處理製作法。亦即，根據此實施態樣的基板處理設備具有用於不同處理條件的複數個處理製作法。因此，可根據期望膜組成物在複數種氣體之間選擇及供應特定前驅物氣體或觸媒氣體，並也可促進調整該觸媒氣體的供應量、分壓、及流動率比率。操作 者可在複數個處理製作法之間合適地選擇適當的處理製作法，以根據期望膜組成物等實行膜形成處理。因此，能使用單一基板處理設備以高多樣性及高重現性形成具有各種組成物比率及膜品質的SiOC膜。此外，可降低操作者的操作負擔(輸入處理次序、或處理條件等的負擔)，且因此，可迅速地啟動基板的處理同時避免操作錯誤。
再者，根據此實施態樣，SiOC膜以等於或低於200度C的低溫形成。因此，因為在低溫條件下使用具有Si-C鍵結的前驅物氣體，可增加或可用高精確度控制薄膜中的C濃度。
(4)實施態樣的修改
其次，將參考圖7A、7B、及7C描述此實施態樣的修改。圖7A、7B、及7C係描繪根據此實施態樣的修改之膜形成序列中的氣體供應時序的圖，圖7A係描繪修改1的圖、圖7B係描繪修改2的圖、且圖7C係描繪修改3的圖。
如圖7A所描繪的，在修改1的膜形成序列中，在形成SiOC膜的處理中將步驟1a及2a的循環執行預定次數，且在將循環執行預定次數的同時，例如，在第m循環中，改變在供應H2O氣體及吡啶氣體的處理中供應之吡啶氣體的供應量。
因此，SiOC膜中的C膜厚度可在膜厚度方向上改變。在圖7A的實施例中，吡啶氣體的供應量從低流 動率改變至高流動率，SiOC膜之上層(遠離晶圓200之側)中的C濃度可相對於下層(接近晶圓200之側)中的C濃度降低。相反地，吡啶氣體的供應量可從高流動率改變至低流動率。吡啶氣體的供應量也可根據期望膜組成物僅改變一或多次。此時，吡啶氣體的供應量可用逐步方式從低流動率增加至高流動率、可用逐步方式從高流動率減少至低流動率、或可在流動率的適當組合之間交替地改變。
另外，如圖7B所描繪的，在修改2的膜形成序列中，在形成SiOC膜的處理中將步驟1a及2a的循環執行預定次數，且在將該環循執行預定次數的同時，改變在供應H2O氣體及觸媒氣體的處理中供應之觸媒氣體的種類，例如，在第m次循環中從吡啶氣體改變至TEA氣體。
因此，SiOC膜中的C膜厚度可在膜厚度方向上改變。在圖7B的實施例中，將吡啶氣體改變為具有比最初使用的吡啶氣體相對強之觸媒作用的TEA氣體，且因此，SiOC膜之上層(遠離晶圓200之側)中的C濃度可相對於下層(接近晶圓200之側)的C濃度降低。未受限於圖7B的實施例，觸媒氣體的種類可根據期望膜組成物僅改變一或多次。也可使用二或三或多種觸媒氣體。可任意設定所使用之觸媒氣體的組合或次序。
如圖7C所描繪的，在修改3的膜形成序列中，在形成SiOC膜的處理中將步驟1a及2a的循環執行 預定次數，且在將該環循執行預定次數的同時，改變在供應前驅物氣體及吡啶氣體的處理中供應之前驅物氣體的種類，例如，在第m次循環中從BTCSM氣體改變至TCDMDS氣體。
在下文中，現在將描述TCDMDS氣體至晶圓200的供應次序。BTCSM氣體、H2O氣體、及吡啶氣體等的供應次序或處理條件與上述實施態樣的次序或條件相同，且因此，將省略其描述。
將第二前驅物氣體供應管線232e的閥243e開啟以使TCDMDS氣體流入第二前驅物氣體供應管線232e中。流入第二前驅物氣體供應管線232e中之TCDMDS氣體的流動率係藉由MFC 241e控制。將受流動率控制的TCDMDS氣體經由第一噴嘴249a的氣體供應孔250a供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。以此方式，將TCDMDS氣體供應至晶圓200(TCDMDS氣體供應)。此時，將閥243i開啟以使惰性氣體，諸如，N2氣體，流入第一惰性氣體供應管線232i中。流入第一惰性氣體供應管線232i中之N2氣體的流動率係藉由MFC 241i控制。將受流動率控制的N2氣體連同TCDMDS氣體供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。
將吡啶氣體連同TCDMDS氣體供應至晶圓200以弱化存在於晶圓200之表面上的O-H鍵結的鍵結強度以加速TCDMDS氣體的分解並經由TCDMDS分子的化學吸附加速包含C及Cl之含Si層的形成。以此方式，吡 啶氣體也相關於TCDMDS氣體呈現觸媒作用，與BTCSM氣體的情形相似。
例如，處理條件，諸如，處理室201的內部壓力、包括前驅物氣體、觸媒氣體、及N2氣體等之各氣體的供應流動率及供應時間、及晶圓200的溫度也可在與上述實施態樣相同的範圍內。如上述實施態樣中，當供應TCDMDS氣體及吡啶氣體時，供應N2氣體以防止TCDMDS氣體及吡啶氣體滲濾入未在使用中的噴嘴249b。
如上文所述，當將步驟1a及2a的循環執行預定次數時，可藉由改變前驅物氣體的種類在膜厚度方向上改變SiOC膜中的C濃度。在圖7C的實施例中，將前驅物氣體從最初使用的BTCSM氣體改變為TCDMDS氣體，且因此，例如，SiOC膜之上層(遠離晶圓200之側)中的C濃度可相對於下層(接近晶圓200之側)的C濃度降低。未受限於圖7C的實施例，前驅物氣體的種類可根據期望膜組成物僅改變一或多次。也可使用二或三或多種前驅物氣體。使用中的前驅物氣體的組合可任意地從包含Si、C、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體選擇。前驅物氣體的使用次序可任意地設定。
如上文所述，如在圖7A至7C所描繪的修改中，可藉由在膜厚度方向上改變SiOC膜中的C濃度在膜厚度方向上適當地控制SiOC膜中的C濃度、Si濃度、或O濃度，因此更輕易地得到具有期望組成物的SiOC膜。 因此，可得到，例如，在膜厚度方向上具有不同蝕刻抗性的SiOC膜。
第二實施態樣
其次，將描述本揭示發明的第二實施態樣。
(1)多層膜形成處理
在上述第一實施態樣中，已描述藉由將包括步驟1a及2a的循環執行預定次數而形成SiOC膜的實施例。在此實施態樣中，除了上述形成SiOC膜的處理外，將與上述處理中所使用的前驅物氣體不同之以氯矽烷為底質的前驅物氣體及觸媒氣體供應至晶圓200的步驟、及將氧化氣體及觸媒氣體供應至晶圓200的步驟執行預定次數。因此，形成包括SiOC膜及與該SiOC不同種類之氧化矽膜(SiO2膜，在下文中，稱為「SiO膜」)的多層膜。
在下文中，將參考圖8、9A、及9B描述根據此實施態樣的膜形成序列。圖8係描繪根據此實施態樣之膜形成序列中的程序流程的圖。圖9A及9B係描繪根據此實施態樣之膜形成序列中的氣體供應時序的圖，其中圖9A係描繪形成堆疊膜之序列的實施例的圖且圖9B係描繪形成層壓膜之序列的實施例的圖。在此實施態樣中，如在上述實施態樣中，使用描繪於圖1及2中的基板處理設備。在以下描述中，構成基板處理設備之個別元件的操作 係由控制器121控制。
在根據此實施態樣的膜形成序列中，藉由將循環執行預定次數將SiO膜及SiOC膜的多層膜形成在晶圓200上。該循環包括：藉由將一組處理執行預定次數將氧化矽膜(SiO膜)形成為包含矽(Si)及氧(O)之第一薄膜的處理，該等處理包括將HCDS氣體作為包含矽(Si)及鹵素元素的前驅物氣體及吡啶氣體作為觸媒氣體供應至晶圓200的處理(步驟1b)、及將H2O氣體作為氧化氣體及吡啶氣體作為觸媒氣體供應至晶圓200的處理(步驟2b)；及藉由將一組處理執行預定次數將碳氧化矽膜(SiOC膜)形成為包含矽(Si)、氧(O)、及碳(C)之第二薄膜的處理，該等處理包括將BTCSM氣體作為包含矽(Si)、碳(C)、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體及吡啶氣體作為觸媒氣體供應至晶圓200的處理(步驟1c)、及將H2O氣體作為氧化氣體及吡啶氣體作為觸媒氣體供應至晶圓200的處理(步驟2c)。
(SiO膜形成處理)
在執行晶圓裝填、船形皿載入、壓力調整、及溫度調整之後，循序地實行下列二步驟1b及2b。
[步驟1b] (HCDS氣體+吡啶氣體的供應)
將第三前驅物氣體供應管線232f的閥243f開 啟以使HCDS氣體流入第三前驅物氣體供應管線232f中。流入第三前驅物氣體供應管線232f中之HCDS氣體的流動率係藉由MFC 241f控制。將受流動率控制的HCDS氣體經由第一噴嘴249a的氣體供應孔250a供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。以此方式，將HCDS氣體供應至晶圓200(HCDS氣體供應)。此時，將閥243i開啟以使惰性氣體，諸如，N2氣體，流入第一惰性氣體供應管線232i中。流入第一惰性氣體供應管線232i中之N2氣體的流動率係藉由MFC 241i控制。將受流動率控制的N2氣體連同HCDS氣體供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。
以上文提及的方式，將HCDS氣體供應至晶圓200以將包含Cl並具有厚度，例如，在晶圓200上(在表面的基膜上)從低於一原子層至數個原子層，的含Si層形成為第一層。包含Cl的含Si層可係包含Cl的Si層、可係HCDS氣體的吸附層、或可包括二者。
此處，包含Cl的Si層通常包括由Si形成並包含Cl的不連續層及連續層，或藉由重疊此等層形成之包含Cl的Si薄膜。在部分情形中，也可將以Si形成並包含Cl的連續層稱為包含Cl的Si薄膜。構成包含Cl之Si層的Si也包括其至Cl的鍵結完全破裂的Si以及其至Cl的鍵結未完全破裂的Si。
此處，HCDS氣體的吸附層也包括HCDS氣體分子的連續化學吸附層以及HCDS氣體分子的不連續化學 吸附層。HCDS氣體的吸附層包括具有等於或少於以HCDS分子形成之一分子層的厚度的化學吸附層。此外，構成HCDS氣體之吸附層的HCDS(Si2Cl6)分子包括在其中Si-C鍵結部分地破裂的分子，以及藉由圖12E中的化學結構式代表的分子。
另外，以與上述實施態樣相同的供應次序將吡啶氣體供應至晶圓200。將吡啶氣體連同HCDS氣體供應至晶圓200以弱化存在於晶圓200之表面上的O-H鍵結的鍵結強度以加速HCDS氣體的分解並經由HCDS分子的化學吸附加速包含Cl之含Si層的形成。以此方式，吡啶氣體也相關於HCDS氣體呈現觸媒作用，與上述之BTCSM氣體的情形相似。
此時，例如，處理室201的內部壓力、氧化氣體、觸媒氣體、及N2氣體各者的供應流動率及供應時間、及晶圓200的溫度等可在與上述實施態樣相同的範圍內。此外，如上述實施態樣中，當供應HCDS氣體及吡啶氣體時，供應N2氣體以防止HCDS氣體及吡啶氣體滲濾入未在使用中的噴嘴249b。
(殘餘氣體的移除)
在將包含Cl之含Si層形成為晶圓200上的第一層之後，將第三前驅物氣體供應管線232f的閥243f關閉以停止HCDS氣體的供應。也以與上述實施態樣相同的次序將吡啶氣體的供應停止並將殘餘氣體從處理室201移 除。
[步驟2b] (H2O氣體+吡啶氣體的供應)
在步驟1b終止並將殘餘氣體從處理室201移除後，以與上述實施態樣相同的供應次序將H2O氣體及吡啶氣體供應至晶圓200。供應至晶圓200的H2O氣體係藉由熱活化且其分解係藉由吡啶氣體加速以與在步驟1b中形成在晶圓200上的第一層(包含Cl的含Si層)的至少一部分反應。因此，使用非電漿將第一層熱氧化以改質為包含Si及O的第二層，亦即，氧化矽層(SiO層)。
此時，處理條件，諸如，處理室201的內部壓力、氧化氣體、觸媒氣體、N2氣體各者的供應流動率及供應時間、及晶圓200的溫度也可在與上述實施態樣相同的範圍內。此外，如上述實施態樣中，當供應H2O氣體及吡啶氣體時，供應N2氣體以防止H2O氣體及吡啶氣體滲濾入未在使用中的噴嘴249a。
(殘餘氣體的移除)
在下文中，以與上述實施態樣相同的次序將H2O氣體及吡啶氣體的供應停止，並將殘餘氣體從處理室201移除。
(執行預定次數)
可將上述步驟1b及2b取為一組，並可將此組執行一或多次(預定次數)以在晶圓200上形成具有預定組成物及預定膜厚度的SiO膜。在部分實施態樣中，將上述組重複預定次數。亦即，在部分實施態樣中，將每組形成的SiO層的厚度設定成小於期望膜厚度，並將上述組重複預定次數直到得到期望膜厚度。
(SiOC膜形成處理)
在SiOC膜形成處理之後，以與上述實施態樣之步驟1a及2a相同的處理次序及相同的處理條件下循序地實行步驟1c及2c。可將相關步驟1c及2c取為一組，並可將此組執行一或多次(預定次數)以在晶圓200上形成具有預定組成物及預定膜厚度的SiOC膜。
(執行預定次數)
將在其中將上述步驟1b及2b取為一組並將此組執行預定次數的SiO膜形成處理及在其中將步驟1c及2c取為一組並將此組執行預定次數的SiOC膜形成處理設定為一循環，並將此循環執行一或多次(預定次數)以將SiO膜及SiOC膜的多層膜形成在晶圓200上。SiO膜形成處理或SiOC膜形成處理之任一者可啟動該循環。
如圖9A所描繪的，藉由將包括SiO膜形成處理及SiOC膜形成處理的循環執行一次，可形成堆疊單一SiO膜及單一SiOC膜的多層膜(堆疊膜)。
或者，如圖9B所描繪的，藉由將包括SiO膜形成處理及SiOC膜形成處理的循環執行預定次數，可形成堆疊複數層SiO膜及複數層SiOC膜的多層膜(層壓膜)。
無論如何，包括在一循環中之包括步驟1b及2b之組的數量及包括步驟1c及2c之組的數量可根據SiO膜及SiOC膜的膜厚度之間的期望比率彼此相同或不同。藉由將個別組交替執行相同次數，可形成具有SiO膜及SiOC膜幾乎相等的膜厚度比率的多層膜。或者，藉由將個別組執行不同次數，可形成具有SiO膜及SiOC膜不相等的膜厚度比率的多層膜。
(2)實施態樣的修改
在此實施態樣中，已描述在其中SiO係藉由使用HCDS氣體及H2O氣體及觸媒氣體而形成並形成SiO膜及SiOC膜之多層膜的實施例。在此實施態樣的修改中，將參考圖10、11A、及11B描述在其中SiO膜係藉由使用與上述實施例中所使用的前驅物氣體不同之前驅物氣體及藉由電漿激發的氧化氣體而不使用觸媒氣體形成，並形成SiO膜及SiOC膜的多層膜的實施例。圖10係描繪根據此實施態樣的修改之膜形成序列中的膜形成流程的流程圖。圖11A及11B係描繪根據此實施態樣的修改之膜形成序列中的氣體供應及RF電源供應之時序的圖，其中圖11A係描繪形成堆疊膜之序列的實施例的圖且圖11B 係描繪形成層壓膜之序列的實施例的圖。
在本修改的膜形成序列中，藉由將循環執行預定次數將SiO膜及SiOC膜的多層膜形成在晶圓200上。該循環包括：藉由將一組處理執行預定次數將氧化矽膜(SiO膜)形成為包含矽(Si)及氧(O)之第一薄膜的處理，該等處理包括將BDEAS氣體作為包含矽(Si)、碳(C)、及氮(N)並具有Si-N鍵結的前驅物氣體供應至晶圓200的處理(步驟1d)、及將藉由電漿激發的O2氣體作為藉由電漿激發的氧化氣體供應至晶圓200的處理(步驟2d)；以及藉由將一組處理執行預定次數將碳氧化矽膜(SiOC膜)形成為包含矽(Si)、氧(O)、及碳(C)之第二薄膜的處理，該等處理包括將BTCSM氣體作為包含矽(Si)、碳(C)、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體、及吡啶氣體作為觸媒氣體供應至晶圓200的處理(步驟1e)，及將H2O氣體作為氧化氣體及吡啶氣體作為觸媒氣體供應至晶圓200的處理(步驟2e)。
(SiO膜形成處理)
在執行晶圓裝填、船形皿載入、壓力調整、及溫度調整之後，循序地實行下列二步驟1d及2d。
[步驟1d] (BDEAS氣體的供應)
將第四前驅物氣體供應管線232g的閥243g開啟以使BDEAS氣體流入第四前驅物氣體供應管線232g中。流入第四前驅物氣體供應管線232g中之BDEAS氣體的流動率係藉由MFC 241g控制。將受流動率控制的BDEAS氣體經由第一噴嘴249a的氣體供應孔250a供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。以此方式，將BDEAS氣體供應至晶圓200(BDEAS氣體供應)。此時，將閥243i開啟以使惰性氣體，諸如，N2氣體，流入第一惰性氣體供應管線232i中。流入第一惰性氣體供應管線232i中之N2氣體的流動率係藉由MFC 241i控制。將受流動率控制的N2氣體連同BDEAS氣體供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。
此時，為防止BDEAS氣體滲濾入緩衝室237、第二噴嘴249b、及第三噴嘴249c中，將閥243j及243k開啟以使N2氣體流入第二惰性氣體供應管線232j及第三惰性氣體供應管線232k中。N2氣體經由第一氧化氣體供應管線232b、第一觸媒氣體供應管線232c、第二噴嘴249b、第三噴嘴249c、及緩衝室237供應至處理室201，並經由排氣管線231排氣。
以上文提及的方式，將BDEAS氣體供應至晶圓200以將包含N及C並具有厚度，例如，在晶圓200(表面的基膜)上從低於一原子層至數個原子層，的含Si層形成為第一層。包含N及C的含Si層可係包含N及C的Si層、可係BDEAS氣體的吸附層、或可包括二者。
此處，包含N及C的Si層通常包括由Si形成並包含N及C的不連續層及連續層，或藉由重疊此等層形成之包含N及C的Si薄膜。在部分情形中，也可將以Si形成並包含N及C的連續層視為係包含N及C的Si薄膜。構成包含N及C之Si層的Si也包括其至N的鍵結完全破裂的Si以及其至N的鍵結未完全破裂的Si。
此處，BDEAS氣體的吸附層也包括BDEAS氣體分子的連續化學吸附層以及BDEAS氣體分子的不連續化學吸附層。亦即，BDEAS氣體的吸附層包括具有等於或少於以BDEAS分子形成之一分子層的厚度的化學吸附層。構成BDEAS氣體之吸附層的BDEAS(Si[N(C2H5)2]2H2)分子也包括在其中在Si及N之間、在Si及H之間、及在N及C之間的鍵結部分地破裂的分子，以及藉由圖12F中的化學結構式表示的分子。亦即，BDEAS氣體的吸附層包括BDEAS分子的化學吸附層及BDEAS分子的物理吸附層。
BDEAS氣體易於吸附至晶圓200等上，並具有高分解性及反應性。因此，BDEAS氣體甚至可在相對低溫的條件下反應，例如，等於或低於200度C，而不使用觸媒氣體，諸如，吡啶氣體，以將包含N及C的含Si層形成在晶圓200上。
例如，可將處理條件，諸如，處理室201的內部壓力、前驅物氣體、及N2氣體等之各氣體的供應流動率及供應時間、及晶圓200的溫度設定在與上述實施態 樣相同的範圍內。
(殘餘氣體的移除)
在將包含N及C之含Si層形成為晶圓200上的第一層之後，將第四的前驅物氣體供應管線232g的閥243g關閉以停止BDEAS氣體的供應。以與上述實施態樣相同的次序將殘餘氣體從處理室201移除。
[步驟2d] (O2氣體的供應)
在步驟1d終止並將處理室201內的殘餘氣體移除後，將第二氧化氣體供應管線232d的閥243d開啟以使O2氣體流入第二氧化氣體供應管線232d。O2氣體流經第二氧化氣體供應管線232d且其流動率係由MFC 241d控制。將受流動率控制的O2氣體經由第二噴嘴249b的氣體供應孔250b供應至緩衝室237中。此時，從RF電源273經由匹配單元272將RF電力施加在第一桿形電極269及第二桿形電極270之間，因此供應至緩衝室237中的O2氣體受電漿激發並作為活性物種經由氣體供應孔250d供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。以此方式，將藉由電漿活化(激發)的O2氣體供應至晶圓200(O2氣體供應)。此時，將閥243j開啟以使N2氣體作為惰性氣體流入第二惰性氣體供應管線232j中。流入第二惰性氣體供應管線232j中之N2氣體的流動率係藉由MFC 241j控制。將受流動率控制的N2氣體連同O2氣體供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。
此時，為防止O2氣體滲濾入第一噴嘴249a及第三噴嘴249c中，將閥243i及243k開啟以使N2氣體流入第一惰性氣體供應管線232i及第三惰性氣體供應管線232k中。將N2氣體經由第一前驅物氣體供應管線232a、第一觸媒氣體供應管線232c、第一噴嘴249a、及第三噴嘴249c供應至處理室201中，並經由排氣管線231排氣。
例如，以上文提及的方式，即使處理室201的內部溫度相對低，例如，低於200度C，O2氣體可藉由使用電漿活化，不必使用觸媒氣體，諸如，吡啶氣體。
例如，流入處理室201中的氣體係藉由電漿激發並包含活性物種，諸如，氧離子(O2 *)的O2氣體。此時，BDEAS氣體未流入處理室201中。因此，O2氣體以活化態供應至晶圓200而不導致氣相反應，且在步驟1d中形成在晶圓200上之包含N及C的含Si層主要由該活性物種氧化。活性物種的能量高於包括在包含N及C之含Si層中的Si-N鍵結及Si-H鍵結的鍵結能量。因此，藉由將活性物種的能量提供至包含N及C的含Si層，將包括在含Si層中的Si-N鍵結及Si-H鍵結分離。將從鍵結至N的Si及C分離的N及H從包含N及C的含Si層移除，並排放為N2、H2、或CO2等。將當N及H從Si分離時殘留之Si的鍵結電子連接至包含在活性物種 中的O，從而形成Si-O鍵結。以此方式，可將作為第一層之包含N及C的含Si層改質為包含Si及O的第二層，亦即，SiO層。
此時，例如，可將處理室201的內部壓力、各氧化氣體、及N2氣體等的供應流動率及供應時間、及晶圓200的溫度等設定在與上述實施態樣相同的範圍內。也將從RF電源273施加在第一桿形電極269及第二桿形電極270之間的RF電力設定成落在，例如，50至1000W的範圍內。
(殘餘氣體的移除)
在將SiO層形成為晶圓200上的第二層後，將第二氧化氣體供應管線232d的閥243d關閉以停止O2氣體的供應。也以與上述實施態樣相同的次序將殘餘氣體從處理室201移除。
(執行預定次數)
可將上述步驟1d及2d取為一組，並可將此組執行一或多次(預定次數)以在晶圓200上形成具有預定組成物及預定膜厚度的SiO膜。在部分實施態樣中，將上述組重複預定次數。亦即，在部分實施態樣中，將每組形成的SiO層的厚度設定成小於期望膜厚度，並將上述組重複預定次數直到得到期望膜厚度。
(SiOC膜形成處理及執行預定次數)
可將SiOC膜形成處理及將各處理實施預定次數以與上述實施態樣相同的次序及相同的處理次序執行。亦即，將在其中將步驟1d及2d取為一組並將此組執行預定次數的SiO膜形成處理及在其中將與上述實施態樣之步驟1a及2a相似的步驟1e及2e取為一組並將此組執行預定次數的SiOC膜形成處理設定為一循環，並將此循環執行一或多次(預定次數)以將SiO膜及SiOC膜的多層膜形成在晶圓200上。
如圖11A所描繪的，藉由將包括SiO膜形成處理及SiOC膜形成處理的循環執行一次，可堆疊單一SiO膜及單一SiOC膜以形成多層膜(堆疊膜)。
或者，如圖11B所描繪的，藉由將包括SiO膜形成處理及SiOC膜形成處理的循環執行預定次數，可形成藉由堆疊複數層SiO膜及複數層SiOC膜形成的多層膜(層壓膜)。
在此修改中，包括步驟1d、2d、1e、及2e之個別組的次序、及個別組的數量等可根據SiO膜及SiOC膜之膜厚度的期望比率任意地決定。
其他實施態樣
在到目前為止已詳細描述本揭示發明的實施態樣的同時，本揭示發明並未受限於上述實施態樣或修改，並可在本揭示發明的範圍內受不同修改。
例如，在上述實施態樣的步驟2a、2c、及2e中，藉由使用氧化氣體，諸如，H2O氣體以及觸媒氣體將包含C及Cl之含Si層改質成SiOC層，但包含C及Cl之含Si層可藉由使用氧化氣體，諸如，藉由電漿激發的O2氣體，改質成SiOC層。
另外，在上述實施態樣中，SiOC膜係藉由使用氧化氣體，諸如，H2O氣體，形成，但本揭示發明並未受限於此。例如，包含C及Cl之含Si層可藉由使用包含氮(N)的氮化氣體氮化以形成SiOCN膜。或者，以矽為底質的絕緣膜(以Si為底質的絕緣膜)，諸如，SiOCN膜，可藉由適當地結合氧化氣體及氮化氣體形成。例如，可將氨(NH3)氣體、二亞胺(diazene)(N2H2)氣體、肼(N2H4)氣體、N3H8氣體、包含彼等之化合物的氣體使用為氮化氣體。
在上述實施態樣中，將以氯矽烷為底質的前驅物氣體使用為前驅物氣體以形成SiOC膜或SiO膜，但除了以氯矽烷為底質的前驅物氣體外，也可使用以鹵矽烷為底質的前驅物氣體，例如，以氟矽烷為底質的前驅物氣體、以溴矽烷為底質的前驅物氣體。此處，以氟矽烷為底質的前驅物氣體係包含氟基作為鹵基之以矽烷為底質的前驅物氣體，且係包含至少矽(Si)及氟(F)的前驅物氣體。另外，以溴矽烷為底質的前驅物氣體係包含溴基作為鹵基之以矽烷為底質的前驅物氣體，且係包含至少矽(Si)及溴(Br)的前驅物氣體。
如上文所述，本揭示發明可適當地應用至藉由使用包含Si、C、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體及氧化氣體形成薄膜的情形，諸如，以Si為底質的絕緣膜(SiOC膜、SiCN膜、或SiOCN膜)。
藉由將根據上述實施態樣或修改形成之以Si為底質的絕緣膜使用為側壁間隔器，可能提供形成具有小漏電流及優秀可處理性之裝置的技術。
此外，藉由將根據上述實施態樣或修改形成之以Si為底質的絕緣膜使用為蝕刻停止器，可能提供形成具有優秀可處理性之裝置的技術。
根據上述實施態樣及修改，在使用觸媒氣體的情形中，具有理想計量比率(SR)之以Si為底質的絕緣膜甚至可不使用電漿而在低溫區域形成。例如，在以Si為底質的絕緣膜可不使用電漿形成的情景中，本揭示發明也可應用至涉及潛在電漿損壞的處理，諸如，DPT的SADP膜。
此外，根據基板處理種類(待形成的膜種類、組成物比率、膜品質、及膜厚度等)個別地準備在形成各種薄膜時使用的複數個處理製作法(具有寫入的處理程序或處理條件的程式)為佳。此外，當基板處理啟動時，根據基板處理種類在複數個處理製作法之間適當地選擇合適處理製作法為佳。具體地說，將根據基板處理種類個別地準備的複數個處理製作法經由電通訊線路事先儲存(安裝)在設置在基板處理設備中的記憶體裝置121c中 或將處理製作法記錄於其中的記錄媒體(例如，外部記憶體裝置123)中為佳。此外，當基板處理啟動時，設置在基板處理設備中的CPU 121a根據基板處理種類在儲存於記憶體裝置121c中的複數個處理製作法之間適當地選擇合適的處理製作法為佳。使用此配置，能在一基板處理設備中以高多樣性及高重現性形成具有各種膜種類、組成物比率、膜品質、及膜厚度的薄膜。此外，因為可降低操作者的工作負載(輸入處理程序或處理條件等的負載)，可能迅速地啟動基板處理同時避免操作錯誤。
此處，上述處理製作法並未受限於新準備的製作法，並可藉由，例如，修改已安裝在基板處理設備中的既存處理製作法而準備。當修改處理製作法時，可將經修改處理製作法經由電通訊線路安裝至基板處理設備或將處理製作法記錄於其中的記錄媒體。此外，先前安裝在既存基板處理設備中的處理製作法可藉由操控基板處理設備的輸入/輸出裝置122直接改變。
在根據上述實施態樣等的膜形成序列中，也已描述SiOC膜等在室溫形成的實施例。在此情形中，處理室201的內側不必藉由加熱器207加熱，使得基板處理設備不會設有加熱器。因此，能將基板處理設備之加熱系統的配置簡化，使得基板處理設備可具有更不昂貴及簡單的配置。
再者，在已於上述實施態樣等中將薄膜係使用每次處理複數個基板的批次型基板處理設備形成描述為 實施例的同時，本揭示發明並未受限於此，而可應用至薄膜係使用每次處理一或數個基板的單晶圓型基板處理設備形成的情形。雖然已在上述實施態樣中將使用具有熱壁型處理爐的基板處理設備形成薄膜描述為實施例，本揭示發明並未受限於此，而可適當地應用至使用具有冷壁型處理爐的基板處理設備以形成薄膜的情形。
可將個別上述實施態樣及修改適當地結合以待使用。
[實施例]
作為本揭示發明的實施例，在根據上述實施態樣的膜形成序列的基礎上將SiOC膜形成在晶圓上，其中藉由使用根據上述實施態樣的基板處理設備，觸媒氣體在供應前驅物氣體時及供應氧化氣體時均供應，並評估個別SiOC膜的各種特徵。在實施例中，適當地變化氣體系統及溫度條件。
圖14A至14D係描繪實施例結果的圖。圖14A描繪顯示藉由使用不同的前驅物氣體、氧化氣體、及觸媒氣體形成之SiOC膜的組成物比率、折射率、及濕蝕刻率(WER)的表。圖14B係顯示使用TCDMDS氣體作為前驅物氣體之實施例的圖。圖14C係顯示使用DCTMDS氣體作為前驅物氣體之實施例的圖。圖14D係顯示使用BTCSM氣體作為前驅物氣體之實施例的圖。
亦即，在圖14A之表的左端部中的個別項目 指示所使用的氣體系統，且前驅物氣體/氧化氣體/觸媒氣體以此次序顯示。例如，「TCDMDS/O3/TEA」意謂著將TCDMDS氣體供應為前驅物氣體、將O3氣體供應為氧化氣體、並在供應TCDMDS氣體時及供應O3氣體時均將TEA氣體供應為觸媒氣體。在該表中，也顯示包括在各SiOC膜中的碳(C)、氮(N)、氧(O)、矽(Si)、及氯(Cl)的組成物比率(原子比)[%]、各SiOC膜在具有預定波長之光中的折射率(R.I)、及各SiOC膜之藉由包含1%濃度的氟化氫的溶液(1%HF水溶液)的WER[Å/min]。使用XPS在膜厚度方向上從各膜的表面量測個別SiOC膜的組成物比率。組成物比率的個別數值代表在預定量測深度的值。藉由橢偏儀量測個別SiOC膜的折射率。在濕蝕刻之前及之後，從藉由橢偏儀量測的SiOC膜的膜厚度計算個別SiOC的WER。低WER指示SiOC膜相關於HF水溶液的蝕刻抗性高，且高WER指示SiOC膜相關於HF水溶液的蝕刻抗性低。
圖14B、14C、及14D的圖自左以以下次序分別指示使用顯示在該表中的該等氣體系統之間的TCDMDS/O3/哌啶、DCTMDS/O3/TEA、及BTCSM/H2O/TEA形成之SiOC膜的組成物比率。在個別圖中，水平軸指示各SiOC膜中的量測深度(深度)[a.u.]，且在將垂直軸視為係各SiOC膜之最上方表面的同時，該量測深度從左至右增加。在個別圖中，垂直軸指示各SiOC膜中的組成物比率(原子比)[%]。在其中Si的 組成物比率幾乎到達100%之各圖式的右側區域對應於作為各SiOC膜的基底之矽晶圓的內部區域。
根據圖14A至14D的表及圖，可看出包含高C濃度的SiOC膜係藉由使用包含Si、C、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體、預定氧化氣體、及預定觸媒氣體形成。也可看出各膜的折射率幾乎相同，且因此，穩定地得到預定SiOC膜。作為比較實施例之藉由使用HCDS氣體形成的SiO膜的WER約為1000Å/min。相較而言，可看出所有SiOC膜的WER均足夠低並得到可取的蝕刻抗性。
圖15係描繪本揭示發明之實施例的結果的圖，在其中表顯示藉由使用預定前驅物氣體、不同種類的氧化氣體及觸媒氣體所形成之SiOC膜的膜形成速率、折射率、及WER的溫度相依性。
圖15之表的左端部分中的個別項目指示當將BTCSM氣體使用為前驅物氣體時所使用的氧化氣體及觸媒氣體的氣體系統，且氧化-觸媒氣體係以此次序顯示。例如，「H2O-TEA」指示將BTCSM氣體供應為前驅物氣體、將H2O氣體供應為氧化氣體、並在供應BTCSM氣體時及供應H2O氣體時均將TEA氣體供應為觸媒氣體。另外，在該表的各行中，從上循序顯示SiOC膜是否形成形成(「是/否」)及經形成膜的膜形成速率(循環速率)[Å/循環](在小括號中)、經形成膜在具有預定波長之光中的折射率(R.I.)、及經形成膜之藉由1%HF水溶液的 WER[Å/min]。
根據圖15，可看出當將H2O氣體及TEA氣體分別使用為氧化氣體及觸媒氣體時，具有低WER的SiOC膜在70度C得到。也看出當將O3氣體及TEA氣體分別使用為氧化氣體及觸媒氣體時，膜能在廣溫度範圍內形成。然而，能看出包含濕氣的多孔SiOC膜在等於或低於50度C的低溫形成，且該多孔SiOC膜具有高WER。相較於具有低WER的熱氧化物膜具有非晶形狀，認為此種高WER係因為所得到的SiOC膜具有多孔形狀而得到。另外，可看出幾乎不含C的SiO膜係在等於或高於100度C的高溫得到。也可看出當將H2O氣體或O3氣體使用為氧化氣體並將哌啶氣體使用為觸媒氣體時，鹽由於哌啶而在等於或低於50度C的低溫沈積在晶圓上，未形成SiOC膜(「否」)。再者，可看出當將H2O氣體及吡啶氣體分別使用為氧化氣體及觸媒氣體時，具有低WER的SiOC膜在50度C的溫度得到。此種SiOC膜在晶圓表面上具有可取膜厚度及高均勻度的膜品質。
在此情景中，在圖15之表的範圍內，能認為使用其在50度C的最低溫度得到具有低WER的SiOC膜的H2O氣體及吡啶氣體的氣體系統係最佳的。另外，能認為使用其在70度C的低溫得到具有相似低WER的SiOC膜的H2O氣體及TEA氣體的氣體系統係次佳的。並能認為O3氣體及TEA氣體的氣體系統緊隨在後。
圖16A及16B係描繪本揭示發明之實施例的 結果的圖，在其中圖16A係氣體供應時序圖，且圖16B係顯示依據SiOC膜形成速率吡啶氣體的效果超過BTCSM氣體及H2O氣體之效果的圖。
圖16B之圖的水平軸指示評估樣本，其中從左側以吡啶氣體在供應BTCSM氣體時及供應H2O氣體時均供應的實施例W/W、吡啶氣體僅在供應BTCSM時供應而在供應H2O氣體時不供應的實施例W/WO、及吡啶氣體僅在供應H2O氣體時供應而在供應BTCSM時不供應的實施例WO/W的次序顯示。該圖的垂直軸指示SiOC膜的膜形成速率(D.R.)(循環速度)[Å/循環]。
根據圖16A及16B，可看出膜形成速率在實施例WO/W中最低，且在實施例W/WO中次低。同時，可看出膜形成速率在實施例W/W中異常增加。在此情景中，可看出若在供應BTCSM氣體時及供應H2O氣體時均不供應吡啶氣體，SiOC膜的膜形成速率顯著地降低。特別係在供應BTCSM氣體時不供應吡啶氣體的實施例WO/W中，可看出每循環形成之SiOC層的厚度幾乎與自然氧化物膜的厚度相同。在此情景中，可看出在供應BTCSM氣體時及供應H2O氣體時均供應吡啶氣體為佳。
<本揭示發明的態樣>
在下文中，將額外陳述本揭示發明的部分態樣。
(補充說明1)
根據本揭示發明的態樣，提供一種製造半導體裝置的方法，包括藉由將循環執行預定次數將包含矽、氧、及碳的薄膜形成在基板上，該循環包括：將包含矽、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體、及第一觸媒氣體供應至該基板；及將氧化氣體及第二觸媒氣體供應至該基板。
(補充說明2)
在根據補充說明1之製造半導體裝置的方法中，該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動及該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動各者係在非電漿氣氛下執行。
(補充說明3)
在根據補充說明1或2之製造半導體裝置的方法中，該薄膜中的碳濃度係藉由調整在供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體之該行動中所供應的該第二觸媒氣體的供應量而受控制。
(補充說明4)
在根據補充說明1至3之任一者的製造半導體裝置的方法中，該薄膜中的碳濃度係藉由調整在該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體之行動中所供應的該第二觸 媒氣體之流動率對該氧化氣體及該第二觸媒氣體之流動率的和的比率而受控制。
(補充說明5)
在根據補充說明1至4之任一者的製造半導體裝置的方法中，該形成該薄膜的行動係在該基板容納在處理室中的同時來執行，且該薄膜中的碳濃度係藉由調整在該處理室內在該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體之行動中所供應之該第二觸媒氣體的分壓而受控制。
(補充說明6)
在根據補充說明1至5之任一者的製造半導體裝置的方法中，在該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動中，該薄膜中的碳濃度係藉由從具有不同分子結構的複數種觸媒氣體之間選擇並供應作為該第二觸媒氣體的特定觸媒氣體而受控制。
(補充說明7)
在根據補充說明1至6之任一者的製造半導體裝置的方法中，在該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動中，該薄膜中的碳濃度係藉由從供應具有不同分子結構之複數種觸媒氣體的複數條供應線之間選擇特定供應線、並經由該特定供應線供應特定觸媒氣體而受控制。
(補充說明8)
在根據補充說明1至7之任一者的製造半導體裝置的方法中，在該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動中，該薄膜中的碳濃度係藉由從具有不同分子結構的複數種前驅物氣體之間選擇並供應作為該前驅物氣體的特定前驅物氣體而受控制。
(補充說明9)
在根據補充說明1至8之任一者的製造半導體裝置的方法中，在該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動中，該薄膜中的碳濃度係藉由從供應具有不同分子結構之複數種前驅物氣體的複數條供應線之間選擇特定供應線、並經由該特定供應線供應特定前驅物氣體而受控制。
(補充說明10)
在根據補充說明1至9之任一者的製造半導體裝置的方法中，在該形成該薄膜的行動中，將該循環執行預定次數，且在將該循環執行該預定次數的同時，該薄膜中的碳濃度係藉由改變在該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動中所供應的該第二觸媒氣體的供應量而在膜厚度方向上改變。
(補充說明11)
在根據補充說明1至10之任一者的製造半導體裝置的方法中，在該形成該薄膜的行動中，將該循環執行預定次數，且在將該循環執行該預定次數的同時，該薄膜中的碳濃度係藉由改變在該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動中所供應的該第二觸媒氣體的種類而在膜厚度方向上改變。
(補充說明12)
在根據補充說明1至11之任一者的製造半導體裝置的方法中，在該形成該薄膜的行動中，將該循環執行預定次數，且在將該循環執行該預定次數的同時，該薄膜中的碳濃度係藉由改變在該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動中所供應的該前驅物氣體的種類而在膜厚度方向上改變。
(補充說明13)
在根據補充說明1至12之任一者的製造半導體裝置的方法中，在該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動及該供應該氧化氣體及第二觸媒氣體的行動中，相同種類的該等第一及第二觸媒氣體係分別以不同供應量來供應。
(補充說明14)
在根據補充說明1至12之任一者的製造半導 體裝置的方法中，在該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動及該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動中，分別供應係不同種類的該等第一及第二觸媒氣體。
(補充說明15)
在根據補充說明1至14之任一者的製造半導體裝置的方法中，該前驅物氣體包含選自由烷基及伸烷基組成之群組的至少一者。
(補充說明16)
在根據補充說明15之製造半導體裝置的方法中，該前驅物氣體包含選自由Si-C-Si鍵結及Si-C-C-Si鍵結組成之群組的至少一者。
(補充說明17)
在根據補充說明1至16之任一者的製造半導體裝置的方法中，該前驅物氣體包含至少選自由包含構成該Si-C鍵結之碳的烷基及包含構成該Si-C鍵結之碳的伸烷基組成之群組的至少一者。
(補充說明18)
在根據補充說明17之製造半導體裝置的方法中，包含該伸烷基的該前驅物氣體包含選自由將該Si-C鍵結包含在其一部分中的Si-C-Si鍵結及將該Si-C鍵結包 含在其一部分中的Si-C-C-Si鍵結組成之群組的至少一者。
(補充說明19)
在根據補充說明1至18之任一者的製造半導體裝置的方法中，該前驅物氣體包括選自由雙(三氯矽基)甲烷((SiCl3)2CH2)氣體、1,2-雙(三氯矽烷)乙烷((SiCl3)2C2H4)氣體、1,1,2,2-四氯-1,2-二甲基二矽烷((CH3)2Si2Cl4)氣體、及1,2-二氯-1,1,2,2-四甲基二矽烷((CH3)4Si2Cl2)氣體組成之群組的至少一者。
(補充說明20)
在根據補充說明1至19之任一者的製造半導體裝置的方法中，該前驅物氣體包括選自由雙(三氯矽基)甲烷((SiCl3)2CH2)氣體、1,2-雙(三氯矽烷)乙烷((SiCl3)2C2H4)氣體組成之群組的至少一者。
(補充說明21)
在根據補充說明1至20之任一者的製造半導體裝置的方法中，該前驅物氣體包括雙(三氯矽基)甲烷((SiCl3)2CH2)氣體。
(補充說明22)
在根據補充說明1至21之任一者的製造半導 體裝置的方法中，該第一及第二觸媒氣體各者包括以胺為底質的氣體。
(補充說明23)
在根據補充說明1至22之任一者的製造半導體裝置的方法中，該第一及第二觸媒氣體各者包括選自由三乙胺((C2H5)3N)氣體、吡啶(C5H5N)氣體、胺基吡啶(C5H6N2)氣體、甲吡啶(C6H7N)氣體、二甲吡啶(C7H9N)氣體、哌(C4H10N2)氣體、及哌啶(C5H11N)氣體組成之群組的至少一者。
(補充說明24)
在根據補充說明1至23之任一者的製造半導體裝置的方法中，該第一及第二觸媒氣體各者包括選自由三乙胺((C2H5)3N)氣體、吡啶(C5H5N)氣體、及哌啶(C5H11N)氣體組成之群組的至少一者。
(補充說明25)
在根據補充說明1至24之任一者的製造半導體裝置的方法中，該第一及第二觸媒氣體各者包括吡啶(C5H5N)氣體。
(補充說明26)
在根據補充說明1至25之任一者的製造半導 體裝置的方法中，在該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動及該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動各者中，該基板的溫度範圍從室溫至200度C。
(補充說明27)
在根據補充說明1至26之任一者的製造半導體裝置的方法中，在該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動及該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動各者中，該基板的溫度範圍從室溫至150度C。
(補充說明28)
在根據補充說明1至27之任一者的製造半導體裝置的方法中，在該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動及該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動各者中，該基板的溫度範圍從室溫至100度C。
(補充說明29)
根據本揭示發明的態樣，提供一種製造半導體裝置的方法，包括藉由將循環執行預定次數將包含矽、氧、及碳的薄膜形成在基板上，該循環包括：將包含矽、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體、及觸媒氣體供應至該基板；及將藉由電漿激發的氧化氣體供應至該基板。
(補充說明30)
根據本揭示發明的另一態樣，提供一種製造半導體裝置的方法，包括藉由將循環執行預定次數將第一薄膜及第二薄膜的多層膜形成在基板上，該循環包括：藉由將一組處理執行預定次數形成包括矽及氧的第一薄膜，該等處理包括供應包含矽及鹵素元素的前驅物氣體及第一觸媒氣體至該基板的處理、及供應氧化氣體及第二觸媒氣體至該基板的處理；及藉由將一組處理執行預定次數形成包括矽、氧、及碳的第二薄膜，該等處理包括供應包含矽、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結之前驅物氣體及第三觸媒氣體至該基板的處理、及供應氧化氣體及第四觸媒氣體至該基板的處理。
(補充說明31)
根據本揭示發明的另一態樣，提供一種製造半導體裝置的方法，包括藉由將循環執行預定次數將第一薄膜及第二薄膜的多層膜形成在基板上，該循環包括：藉由將一組處理執行預定次數形成包括矽及氧的第一薄膜，該等處理包括供應包含矽、碳、及氮並具有Si-N鍵結的前驅物氣體至該基板的處理、及供應藉由電漿激發之氧化氣體至該基板的處理；藉由將一組處理執行預定次數形成包括矽、氧、及碳的第二薄膜，該等處理包括供應包含矽、氧、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體及第一觸媒氣體至該基板的處理、及供應氧化氣體及第二 觸媒氣體至該基板的處理。
(補充說明32)
在根據補充說明30或31之製造半導體裝置的方法中，在該形成該多層膜的行動中，藉由將該循環執行預定次數層壓複數個第一薄膜及複數個第二薄膜，以形成該層壓膜。
(補充說明33)
根據本揭示發明的另一態樣，提供一種處理基板的方法，包括藉由將循環執行預定次數將包含矽、氧、及碳的薄膜形成在基板上，該循環包括：將包含矽、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體、及第一觸媒氣體供應至該基板；及將氧化氣體及第二觸媒氣體供應至該基板。
(補充說明34)
根據本揭示發明的另一態樣，提供一種基板處理設備，包括：處理室，經配置以將基板容納於其中；前驅物氣體供應系統，經配置以將包含矽、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體供應至該處理室中；氧化氣體供應系統，經配置以將氧化氣體供應至該處理室中；觸媒氣體供應系統，經配置以將第一及第二觸媒氣體供應至該處理室中；及控制單元，經配置以控制該前驅物 氣體供應系統、該氧化氣體供應系統、及該觸媒氣體供應系統，使得藉由將循環執行預定次數將包含矽、氧、及碳的薄膜形成在該基板上，該循環包括將該前驅物氣體及該第一觸媒氣體供應至該處理室中的該基板，並將該氧化氣體及該第二觸媒氣體供應至該處理室中的該基板。
(補充說明35)
根據本揭示發明的另一態樣，提供一種導致電腦執行藉由將循環執行預定次數，將包含矽、氧、及碳的薄膜形成在基板上之處理的程式，該循環包括：將包含矽、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體、及第一觸媒氣體供應至基板處理設備之處理室中的該基板；及將氧化氣體及第二觸媒氣體供應至該處理室中的該基板。
(補充說明36)
根據本揭示發明的另一態樣，提供一種非暫時電腦可讀記錄媒體，儲存導致電腦執行藉由將循環執行預定次數，將包含矽、氧、及碳的薄膜形成在基板上之處理的程式，該循環包括：將包含矽、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體、及第一觸媒氣體供應至基板處理設備之處理室中的該基板；及將氧化氣體及第二觸媒氣體供應至該處理室中的該基板。
根據本揭示發明之製造半導體裝置的方法、 基板處理設備、及記錄媒體，可能增加薄膜中的碳濃度並以高精確度控制該碳濃度。
雖然已描述特定實施態樣，但此等實施態樣僅已藉由例示方式呈現，且未企圖限制本揭示發明的範圍。實際上，本文描述的新穎方法及設備可能以各種其他形式具現；此外，可能無須脫離本揭示發明的精神而以本文描述之該等實施態樣的形式產生各種省略、替代、及改變。隨附之申請專利範圍及彼等的等效範圍意圖涵蓋落在本揭示發明之範圍及精神內的此種形式或修改。
115‧‧‧船形皿昇降器
121‧‧‧控制器
200‧‧‧晶圓
201‧‧‧處理室
202‧‧‧垂直處理爐
203‧‧‧反應管
207‧‧‧加熱器
209‧‧‧歧管
217‧‧‧船形皿
218‧‧‧隔熱構件
219‧‧‧密封蓋
220a、220b‧‧‧圓形墊圈
231‧‧‧排氣管線
232a‧‧‧第一前驅物氣體供應管線
232b‧‧‧第一氧化氣體供應管線
232c‧‧‧第一觸媒氣體供應管線
232d‧‧‧第二氧化氣體供應管線
232e‧‧‧第二前驅物氣體供應管線
232f‧‧‧第三前驅物氣體供應管線
232g‧‧‧第四前驅物氣體供應管線
232h‧‧‧第二觸媒氣體供應管線
232i‧‧‧第一惰性氣體供應管線
232j‧‧‧第二惰性氣體供應管線
232k‧‧‧第三惰性氣體供應管線
237‧‧‧緩衝室
241a、241b、241c、241d、241e、241f、241g、241h、241i、241j、241k‧‧‧MFC(質量流動控制器)
242a‧‧‧(SiCl3)2CH2(BTCSM)氣體供應源
242b‧‧‧H2O氣體供應源
242c‧‧‧C5H5N(吡啶)氣體供應源
242d‧‧‧O2氣體供應源
242e‧‧‧(CH3)2Si2Cl4(TCDMDS)氣體供應源
242f‧‧‧Si2Cl6(HCDS)氣體供應源
242g‧‧‧Si[N(C2H5)2]2H2(BDEAS)氣體供應源
242h‧‧‧(C2H5)3N(TEA)氣體供應源
242i、242j、242k‧‧‧N2氣體供應源
243a、243b、243c、243d、243e、243f、243g、243h、243i、243j、243k‧‧‧閥
244‧‧‧APC(自動壓力控制器)閥
245‧‧‧壓力感測器
246‧‧‧真空泵
249a‧‧‧第一噴嘴
249b‧‧‧第二噴嘴
249c‧‧‧第三噴嘴
250a、250b、250c、250d‧‧‧氣體供應孔
255‧‧‧旋轉軸
263‧‧‧溫度感測器
267‧‧‧旋轉機制

Claims (18)

  1. 一種製造半導體裝置的方法，包含藉由將循環執行預定次數，將包含矽、氧、及碳的薄膜形成在基板上，該循環包含：將包含矽、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體、及包含具有孤對電子的N的第一觸媒氣體一併供應至該基板；及將氧化氣體及包含具有孤對電子的N的第二觸媒氣體一併供應至該基板，其中，薄膜中的碳濃度係藉由在一併供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體之該行動時調整該第二觸媒氣體的供應量、該第二觸媒氣體之流動率對該氧化氣體與該第二觸媒氣體之流動率的和的比率、以及該第二觸媒氣體分壓中至少一者而受控制。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動及該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動各者係在非電漿氣氛下執行。
  3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，在該形成該薄膜的行動中，將該循環執行複數次數，且在將該循環執行該複數次數的同時，該薄膜中的碳濃度係藉由改變在該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動中所供應的該第二觸媒氣體的供應量而在膜厚度方向上改變。
  4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，在該形成 該薄膜的行動中，將該循環執行複數次數，且在將該循環執行該複數次數的同時，該薄膜中的碳濃度係藉由改變在該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動中所供應的該第二觸媒氣體的種類而在膜厚度方向上改變。
  5. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，在該形成該薄膜的行動中，將該循環執行複數次數，且在將該循環執行該複數次數的同時，該薄膜中的碳濃度係藉由改變在該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動中所供應的該前驅物氣體的種類而在膜厚度方向上改變。
  6. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，在該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動及該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動中，相同種類的該等第一及第二觸媒氣體係分別以不同供應量來供應。
  7. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，在該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動及該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動中，分別供應係不同種類的該等第一及第二觸媒氣體。
  8. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該前驅物氣體包含選自由烷基及伸烷基組成之群組的至少一者。
  9. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該前驅物氣體包含選自由Si-C-Si鍵結及Si-C-C-Si鍵結組成之群組的至少一者。
  10. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該等第一及第二觸媒氣體各者包含以胺為底質的氣體。
  11. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，在該供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體的行動及該供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體的行動各者中，該基板的溫度範圍從室溫至200度C。
  12. 一種基板處理設備，包含：處理室，經配置以將基板容納於其中；前驅物氣體供應系統，經配置以將包含矽、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體供應至該處理室中，該第一及第二觸媒氣體各包含具有孤對電子的N；氧化氣體供應系統，經配置以將氧化氣體供應至該處理室中；觸媒氣體供應系統，經配置以將第一及第二觸媒氣體供應至該處理室中；及控制單元，經配置以控制該前驅物氣體供應系統、該氧化氣體供應系統、及該觸媒氣體供應系統，使得藉由將循環執行預定次數將包含矽、氧、及碳的薄膜形成在該基板上，該循環包含將該前驅物氣體及該第一觸媒氣體一併供應至該處理室中的該基板，並將該氧化氣體及該第二觸媒氣體一併供應至該處理室中的該基板，其中，該控制單元經進一步配置以控制薄膜中的碳濃度，其係藉由在一併供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體之該行動時調整該第二觸媒氣體的供應量、該第二觸媒氣體 之流動率對該氧化氣體與該第二觸媒氣體之流動率的和的比率、以及該第二觸媒氣體分壓中至少一者。
  13. 一種非暫時電腦可讀記錄媒體，儲存導致電腦執行藉由將循環執行預定次數，將包含矽、氧、及碳的薄膜形成在基板上之處理的程式，該循環包含：將包含矽、碳、及鹵素元素並具有Si-C鍵結的前驅物氣體、及包含具有孤對電子的N的第一觸媒氣體一併供應至處理室中的該基板；及將氧化氣體及包含具有孤對電子的N的第二觸媒氣體一併供應至該處理室中的該基板，其中，薄膜中的碳濃度係藉由在一併供應該氧化氣體及該第二觸媒氣體之該行動時調整該第二觸媒氣體的供應量、該第二觸媒氣體之流動率對該氧化氣體與該第二觸媒氣體之流動率的和的比率、以及該第二觸媒氣體分壓中至少一者而受控制。
  14. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該第一觸媒氣體及該第二觸媒氣體各具有約5至11的酸解離常數。
  15. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該第一觸媒氣體及該第二觸媒氣體各包含選自由吡啶、胺基吡啶、甲吡啶、二甲吡啶、哌、哌啶、三乙胺、二乙胺、單乙胺、三甲胺氣體、及單甲胺組成之群組的至少一者。
  16. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該第一觸媒氣體及該第二觸媒氣體包括以環胺為底質的氣體。
  17. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該第一觸媒 氣體及該第二觸媒氣體各包含選自由吡啶、胺基吡啶、甲吡啶、二甲吡啶、哌、哌啶組成之群組的至少一者。
  18. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該第一觸媒氣體在供應該前驅物氣體及該第一觸媒氣體之前，弱化存在於基板之表面上的O-H鍵結的鍵結強度，以及該第二觸媒氣體弱化包含於該氧化氣體中之O-H鍵結的鍵結強度。
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