JP2019220575A - 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP2019220575A
JP2019220575A JP2018116976A JP2018116976A JP2019220575A JP 2019220575 A JP2019220575 A JP 2019220575A JP 2018116976 A JP2018116976 A JP 2018116976A JP 2018116976 A JP2018116976 A JP 2018116976A JP 2019220575 A JP2019220575 A JP 2019220575A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
sicl
gas
wafer
reactant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018116976A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6854260B2 (ja
Inventor
勝吉 原田
Katsuyoshi Harada
勝吉 原田
良知 橋本
Yoshitomo Hashimoto
良知 橋本
樹 松岡
Tatsuru Matsuoka
樹 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Electric Corp filed Critical Kokusai Electric Corp
Priority to JP2018116976A priority Critical patent/JP6854260B2/ja
Priority to CN201910450015.0A priority patent/CN110616412B/zh
Priority to KR1020190071202A priority patent/KR102154114B1/ko
Priority to SG10202100728TA priority patent/SG10202100728TA/en
Priority to SG10201905595RA priority patent/SG10201905595RA/en
Priority to US16/445,077 priority patent/US11164741B2/en
Publication of JP2019220575A publication Critical patent/JP2019220575A/ja
Priority to KR1020200112230A priority patent/KR102346410B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of JP6854260B2 publication Critical patent/JP6854260B2/ja
Priority to US17/497,570 priority patent/US11817314B2/en
Priority to US18/483,240 priority patent/US20240038530A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/308—Oxynitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H01L21/0214—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being a silicon oxynitride, e.g. SiON or SiON:H
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02211—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound being a silane, e.g. disilane, methylsilane or chlorosilane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02321—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer
    • H01L21/02323—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer introduction of oxygen
    • H01L21/02326—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer introduction of oxygen into a nitride layer, e.g. changing SiN to SiON
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28158—Making the insulator
    • H01L21/28167—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation
    • H01L21/28202—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation in a nitrogen-containing ambient, e.g. nitride deposition, growth, oxynitridation, NH3 nitridation, N2O oxidation, thermal nitridation, RTN, plasma nitridation, RPN
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67276—Production flow monitoring, e.g. for increasing throughput
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

【課題】基板上に形成されるＳｉＯＮ膜またはＳｉＯ膜の基板面内膜厚均一性を向上させる。【解決手段】（ａ）基板に対してＮおよびＨを含む第１反応体を供給することで、前記基板の表面にＮＨ終端を形成する工程と、（ｂ）前記基板に対して原料としてＳｉＣｌ４を供給することで、前記基板の表面に形成されたＮＨ終端と、前記ＳｉＣｌ４と、を反応させて、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層を形成する工程と、（ｃ）前記基板に対してＯを含む第２反応体を供給することで、前記ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層と、前記第２反応体と、を反応させる工程と、を前記ＳｉＣｌ４が気相分解しない条件下で非同時に行うサイクルを所定回数行うことにより、前記基板上にＳｉ、ＯおよびＮを含む膜、または、ＳｉおよびＯを含む膜を形成する。【選択図】図４

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラムに関する。
半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に、シリコン（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）と酸素（Ｏ）を含む膜、すなわち、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）を形成する処理が行われることがある（例えば特許文献１参照）。
特開２０１０−０５０４２５号公報
本発明は、基板上に形成されるＳｉＯＮ膜またはＳｉＯ膜の基板面内膜厚均一性を向上させることを目的とする。
本発明の一態様によれば、
（ａ）基板に対してＮおよびＨを含む第１反応体を供給することで、前記基板の表面にＮＨ終端を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して原料としてＳｉＣｌ４を供給することで、前記基板の表面に形成されたＮＨ終端と、前記ＳｉＣｌ４と、を反応させて、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層を形成する工程と、
（ｃ）前記基板に対してＯを含む第２反応体を供給することで、前記ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層と、前記第２反応体と、を反応させる工程と、
を前記ＳｉＣｌ４が気相分解しない条件下で非同時に行うサイクルを所定回数行うことにより、前記基板上にＳｉ、ＯおよびＮを含む膜、または、ＳｉおよびＯを含む膜を形成する技術が提供される。
本発明によれば、基板上に形成されるＳｉＯＮ膜またはＳｉＯ膜の基板面内膜厚均一性を向上させることが可能となる。
本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスを示す図である。 （Ａ）は第１反応体が供給された後の基板の表面の部分拡大図を、（Ｂ）は原料が供給された後の基板の表面の部分拡大図を、（Ｃ）は第２反応体が供給された後の基板の表面の部分拡大図をそれぞれ示す図である。 原料が供給された際の基板の表面の状態を示すモデル図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスの変形例を示す図である。 基板上に形成されたＳｉＯＮ膜の基板面内膜厚均一性の評価結果を示す図である。 （Ａ）は基板上に形成されたＳｉＯＮ膜の膜組成の評価結果を、（Ｂ）は（Ａ）の基板上に形成されたＳｉＯＮ膜の加工耐性の評価結果を、それぞれ示す図である。
＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について、主に、図１〜図６を用いて説明する。
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は加熱機構（温度調整部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の筒中空部には、処理室２０１が形成される。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。この処理室２０１内でウエハ２００に対する処理が行われる。
処理室２０１内には、ノズル２４９ａ，２４９ｂが、反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂがそれぞれ接続されている。
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂには、ガス流の上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ，２４１ｂおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側には、ガス供給管２３２ｃが接続されている。ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｅには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ，２４１ｅおよびバルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｅがそれぞれ設けられている。
図２に示すように、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ，２５０ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の中心を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。
ガス供給管２３２ａからは、原料（原料ガス）として、例えば、Ｓｉと塩素（Ｃｌ）とを含むクロロシラン系ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。クロロシラン系ガスとしては、例えば、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスを用いることができる。ＳｉＣｌ４ガスは、１分子中に、ＳｉとＣｌとの化学結合（Ｓｉ−Ｃｌ結合）を４つ含んでいる。
ガス供給管２３２ｂからは、第１反応体（窒化剤）として、例えば、窒素（Ｎ）と水素（Ｈ）とを含む窒化水素系ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。窒化水素系ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。ＮＨ３ガスは、１分子中に、ＮとＨとの化学結合（Ｎ−Ｈ結合）を３つ含んでいる。
ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、不活性ガスとしての窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。Ｎ２ガスは、パージガス、キャリアガス、希釈ガス等として作用する。
ガス供給管２３２ｅからは、第２反応体（酸化剤）として、例えば、酸素（Ｏ）を含む酸化ガスが、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。酸化ガスとしては、例えば酸素（Ｏ２）ガスを用いることができる。
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、原料供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、第１反応体供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄにより、不活性ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅにより、第２反応体供給系が構成される。
上述の各種供給系のうち、いずれか、或いは、全ての供給系は、バルブ２４３ａ〜２４３ｅやＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅ等が集積されてなる集積型供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ〜２４３ｅの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅによる流量調整動作等が、後述するコントローラ１２１によって制御されるように構成されている。集積型供給システム２４８は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、集積型供給システム２４８のメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。
反応管２０３の側壁下方には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、さらに、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されている。主に、排気管２３１、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
反応管２０３の下方には、反応管２０３の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、反応管２０３の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０が設けられている。シールキャップ２１９の下方には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が水平姿勢で多段に支持されている。
反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する成膜処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する成膜処理における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅ、バルブ２４３ａ〜２４３ｅ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｅの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。
コントローラ１２１は、外部記憶装置１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。外部記憶装置１２３は、例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ等を含む。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
（２）基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ２００上にＳｉＯＮ膜を形成する基板処理シーケンス例、すなわち、成膜シーケンス例について、図４を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
図４に示す成膜シーケンスでは、
ウエハ２００に対してＮおよびＨを含む第１反応体としてＮＨ３ガスを供給することで、ウエハ２００の表面にＮＨ終端を形成するステップＡと、
ウエハ２００に対してＮおよびＨを含む第１反応体としてＮＨ３ガスを供給することで、ウエハ２００の表面にＮＨ終端を形成するステップＢと、
ウエハ２００に対して原料としてＳｉＣｌ４ガスを供給することで、ウエハ２００の表面に形成されたＮＨ終端と、ＳｉＣｌ４と、を反応させて、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層を形成するステップＣと、
ウエハ２００に対してＯを含む第２反応体としてＯ２ガスを供給することで、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層と、Ｏ２ガスと、を反応させるステップＤと、を行う。
具体的には、上述のステップＡを行った後に、ＳｉＣｌ４が気相分解しない条件下で、上述のステップＢとステップＣとステップＤとを非同時に行うサイクルを所定回数行う。これにより、ウエハ２００上にＳｉＯＮ膜を形成する。なお、図４では、ステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの実施期間をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと表している。
本明細書では、図４に示す成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。ここで、Ｐはウエハ２００に対してパージガスを供給し、ウエハ２００上に残留するガス等を排除するパージステップを意味する。以下の他の実施形態等の説明においても同様の表記を用いる。
ＮＨ３→Ｐ→（ＮＨ３→Ｐ→ＳｉＣｌ４→Ｐ→Ｏ２→Ｐ）×ｎ ⇒ ＳｉＯＮ
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
（ウエハチャージおよびボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）される。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。
（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の処理圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の処理温度（成膜温度）となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。真空ポンプ２４６の稼働、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
（成膜処理）
その後、以下のステップＡ〜Ｄを順次実施する。
［ステップＡ］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へＮＨ３ガスを流す。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対して、ウエハ２００の側方からＮＨ３ガスが供給される。このときバルブ２４３ｃ，２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ内へＮ２ガスを流すようにしてもよい。
本ステップにおける処理条件としては、
ＮＨ３ガス供給流量：１００〜１００００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス供給流量（各ガス供給管）：０〜１００００ｓｃｃｍ
各ガス供給時間：１〜３０分
処理温度：３００〜１０００℃、好ましくは７００〜９００℃、より好ましくは７５０〜８００℃
処理圧力：１〜４０００Ｐａ、好ましくは２０〜１３３３Ｐａ
が例示される。なお、本明細書における「３００〜１０００℃」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、「３００〜１０００℃」とは「３００℃以上１０００℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
成膜処理を実施する前のウエハ２００の表面には、自然酸化膜などが形成されている場合がある。上述の条件下でウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給することにより、自然酸化膜などが形成されたウエハ２００の表面に、ＮＨ終端を形成することが可能となる。ウエハ２００の表面に形成されたＮＨ終端を、Ｈ終端と同義にとらえることもできる。なお、本ステップにおけるウエハ２００に対するＮＨ３ガスの供給、ウエハ２００の表面にＮＨ終端を形成する処理は、実質的な成膜処理（ステップＢ，Ｃ，Ｄ）よりも前に行われることから、それぞれを、プリフロー、前処理とも称する。
本実施形態のように、ウエハ２００に対するＮＨ３ガスの供給をウエハ２００の側方から行う場合、ＮＨ終端の形成は、ウエハ２００の外周部において先行して開始され、ウエハ２００の中央部においては開始が遅れる傾向がある。この現象は、ウエハ２００の表面にトレンチやホールなどの凹部を含むパターンが形成されている場合に特に顕著となる。本ステップにおいて、ＮＨ３ガスの供給時間が１分未満となると、ウエハ２００の外周部にＮＨ終端を形成することはできても、ウエハ２００の中央部にＮＨ終端を形成することが困難となる場合がある（ローディング効果）。ＮＨ３ガスの供給時間を１分以上の時間とすることで、ＮＨ終端を、ウエハ２００の外周部から中央部にわたり均一に、すなわち、略均等な量および密度で形成することが可能となる。ただし、ＮＨ３ガスの供給時間が３０分を超えると、ウエハ２００の表面におけるＮＨ終端の形成反応が飽和した状態で、ウエハ２００に対するＮＨ３ガスの供給が継続される場合がある。その結果、ＮＨ終端の形成に寄与しないＮＨ３ガスの使用量が無駄に増え、ガスコストが増加する場合がある。ＮＨ３ガスの供給時間を３０分以下の時間とすることで、ガスコストの増加を抑制することが可能となる。
ウエハ２００に対してＮＨ３ガスをプリフローすることでウエハ２００の表面にＮＨ終端を形成した後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを開き、処理室２０１内へパージガスとしてＮ２ガスを供給する（パージステップ）。パージステップにおける処理圧力は例えば１〜１００Ｐａの圧力とし、Ｎ２ガスの供給流量は例えば１０〜１００００ｓｃｃｍの流量とする。
第１反応体としては、ＮＨ３ガスの他、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒化水素系ガスを用いることができる。
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。この点は、後述するステップＢ，Ｃ，Ｄにおいても同様である。
［ステップＢ］
このステップでは、ステップＡと同様に、処理室２０１内のウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｂ〜２４３ｄの開閉制御を、ステップＡにおけるバルブ２４３ｂ〜２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量制御され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対して、ウエハ２００の側方からＮＨ３ガスが供給される。
本ステップにおける処理条件としては、
ＮＨ３ガス供給時間：１〜６０秒、好ましくは１〜５０秒
が例示される。他の処理条件は、ステップＡにおける処理条件と同様とする。
上述の条件下でウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給することにより、ステップＡと同様に、ウエハ２００の表面にＮＨ終端が形成されることとなる。これらにより、後述するステップＣにおいて、ウエハ２００上で所望の成膜反応を進行させることが可能となる。図５（Ａ）に、ＮＨ終端が形成されたウエハ２００の表面の部分拡大図を示す。ウエハ２００の表面に形成されたＮＨ終端を、Ｈ終端と同義にとらえることもできるのは上述の通りである。なお、１サイクル目におけるステップＢでは、ステップＡで行ったウエハ２００の表面にＮＨ終端を形成する処理を補完することとなる。２サイクル目以降におけるステップＢでは、後述するＳｉＯＮ層の表面にＮＨ終端を形成する処理を行うこととなる。
ウエハ２００の表面にＮＨ終端を形成した後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、上述のステップＡのパージステップと同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
なお、本ステップで用いるガスとしては、ＮＨ３ガスの他、上述のステップＡで例示した各種窒化水素系ガスを用いることができる。なお、ステップＡとステップＢとで互いに異なるガスを用いてもよい。例えば、ステップＡでＮＨ３ガスを用い、ステップＢでＮ２Ｈ２ガスを用いてもよい。
［ステップＣ］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００の表面に形成されたＮＨ終端に対してＳｉＣｌ４ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御を、ステップＡにおけるバルブ２４３ｂ〜２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。ＳｉＣｌ４ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量制御され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対して、ウエハ２００の側方からＳｉＣｌ４ガスが供給される。
本ステップにおける処理条件としては、
ＳｉＣｌ４ガス供給流量：１０〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは１００〜１０００ｓｃｃｍ
ＳｉＣｌ４ガス供給時間：６０〜１８０秒、好ましくは６０〜１２０秒
処理温度：３００〜１０００℃、好ましくは７００〜９００℃、より好ましくは７５０〜８００℃
処理圧力：１〜２０００Ｐａ、好ましくは２０〜１３３３Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップＡにおける処理条件と同様とする。
上述の条件下でウエハ２００に対してＳｉＣｌ４ガスを供給することにより、ウエハ２００の表面に形成されたＮＨ終端と、ＳｉＣｌ４と、を反応させることが可能となる。具体的には、図６に示されているように、ＳｉＣｌ４におけるＳｉ−Ｃｌ結合、および、ウエハ２００の表面に形成されたＮＨ終端におけるＮ−Ｈ結合を、それぞれ切断することが可能となる。そして、ＳｉＣｌ４におけるＳｉ−Ｃｌ結合が切断されたＳｉを、ウエハ２００の表面に形成されたＮＨ終端におけるＮ−Ｈ結合が切断されたＮに結合させ、Ｓｉ−Ｎ結合を形成することが可能となる。Ｓｉから切り離されたＣｌ、および、Ｎから切り離されたＨは、それぞれ、ＨＣｌ等のガス状物質を構成してウエハ２００の表面から脱離し、排気管２３１より排気される。
また、本ステップでは、上述の反応の過程において、ＳｉＣｌ４におけるＳｉ−Ｃｌ結合のうちＳｉ−Ｎ結合に変換されなかったＳｉ−Ｃｌ結合を、切断することなく保持することが可能となる。すなわち、本ステップでは、ＳｉＣｌ４を構成するＳｉが有する４つの結合手のうち３つの結合手にそれぞれＣｌを結合させた状態で、ＳｉＣｌ４におけるＳｉ−Ｃｌ結合が切断されたＳｉを、ウエハ２００の表面に形成されたＮＨ終端におけるＮ−Ｈ結合が切断されたＮに結合させることが可能となる。
本明細書では、ステップＣにおいてウエハ２００の表面で進行する上述の反応を、吸着置換反応とも称する。本ステップでは、上述の吸着置換反応を進行させることにより、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＮを含み、表面の全域がＳｉＣｌ終端された層、すなわち、ＳｉＣｌ終端されたシリコン窒化層（ＳｉＮ層）を形成することが可能となる。図５（Ｂ）に、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層が形成されたウエハ２００の表面の部分拡大図を示す。なお、図５（Ｂ）では便宜上Ｃｌの一部の図示を省略している。ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層は、ＳｉＣｌ終端を構成するＣｌがそれぞれ立体障害として作用すること等により、この層の形成後にウエハ２００に対するＳｉＣｌ４ガスの供給をさらに継続しても、ウエハ２００上へのさらなるＳｉの堆積が進行しない層となる。すなわち、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層は、さらなるＳｉの吸着反応に対してセルフリミットがかかる層となる。このことから、ＳｉＮ層の厚さは、ウエハ面内全域にわたり１原子層未満（１分子層未満）の均等な厚さとなる。なお、ウエハ２００の表面に形成されたＳｉＣｌ終端を、Ｃｌ終端と同義にとらえることもできる。
本ステップにおける処理条件は、処理室２０１内に供給されたＳｉＣｌ４が気相分解（熱分解）しない条件である。すなわち、上述の処理条件は、処理室２０１内に供給されたＳｉＣｌ４が気相中で中間体を生じさせず、気相反応によるウエハ２００上へのＳｉの堆積を進行させない条件である。言い換えれば、上述の処理条件は、ウエハ２００上において上述の吸着置換反応だけを生じさせることができる条件である。本ステップにおける処理条件をこのような条件とすることにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ層を、ウエハ面内厚さ均一性（以下、単に面内厚さ均一性ともいう）に優れた層とすることが可能となる。
なお、成膜温度（処理温度）が３００℃未満となると、ウエハ２００上にＳｉＮ層が形成されにくくなり、ウエハ２００上へのＳｉＮ膜の形成を実用的な成膜レートで進行させることが困難となる場合がある。また、ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ膜中にＣｌ等の不純物が多く残留し、ＳｉＮ膜の加工耐性が低下する場合もある。成膜温度を３００℃以上の温度とすることにより、ウエハ２００上へのＳｉＮ膜の形成を実用的な成膜レートで進行させることが可能となる。また、ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ膜を、不純物濃度が低く、加工耐性に優れた膜とすることも可能となる。成膜温度を７００℃以上の温度とすることで、上述の効果が確実に得られるようになる。成膜温度を７５０℃以上の温度とすることで、上述の効果がより確実に得られるようになる。
成膜温度が１０００℃を超えると、処理室２０１内において、上述の吸着置換反応以外の反応が進行する場合がある。例えば、ＳｉＣｌ４におけるＳｉ−Ｃｌ結合のうちＳｉ−Ｎ結合に変換されなかったＳｉ−Ｃｌ結合が切断され、ＳｉＮ層の表面全体をＳｉＣｌ終端させることが困難となる場合がある。すなわち、ＳｉＮ層を、さらなるＳｉの吸着反応に対してセルフリミットがかかる層とすることが困難となる場合がある。また、処理室２０１内に供給されたＳｉＣｌ４が気相分解（熱分解）して中間体を生じさせ、気相反応によるウエハ２００上へのＳｉの堆積が進行する場合がある。これらの結果、ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ層の面内厚さ均一性、すなわち、ＳｉＮ膜の基板面内膜厚均一性（以下、単に面内膜厚均一性ともいう）の低下を招く場合がある。成膜温度を１０００℃以下の温度とすることにより、ここで述べた課題を解消することが可能となる。成膜温度を９００℃以下の温度とすることで、ここで述べた課題を確実に解消することが可能となる。成膜温度を８００℃以下の温度とすることで、ここで述べた課題をより確実に解消することが可能となる。
これらのことから、成膜温度は、３００〜１０００℃、好ましくは７００〜９００℃、より好ましくは７５０〜８００℃とするのが望ましい。なお、ここに示す温度条件のうち、例えば７００〜９００℃といった比較的高い温度条件は、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガスやヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス等のクロロシラン系ガスを気相分解させるような温度条件である。つまり、７００〜９００℃では、ＤＣＳガスやＨＣＤＳガスでは気相分解してしまい、ウエハ２００に対するＤＣＳガスやＨＣＤＳガスの供給をウエハ２００の側方から行う場合、ウエハ２００の外周部が厚くなり中央部まで行きわたらずに膜厚の均一性を図ることが困難となる。一方、ＳｉＣｌ４ガスは、ＤＣＳガスやＨＣＤＳガスが気相分解するような高い温度条件下であっても気相分解しない。よって、ＳｉＣｌ４ガスは、このような比較的高い温度帯で成膜処理を行う場合において、ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ膜の膜厚制御性を高めることが可能な原料であるといえる。
本実施形態のように、ウエハ２００に対するＳｉＣｌ４ガスの供給をウエハ２００の側方から行う場合、ＳｉＮ層の形成は、ウエハ２００の外周部において先行して開始され、ウエハ２００の中央部においては開始が遅れる傾向がある。この現象は、ウエハ２００の表面に上述のパターンが形成されている場合に特に顕著となる。本ステップにおいて、ＳｉＣｌ４ガスの供給時間が６０秒未満となると、ウエハ２００の外周部にＳｉＮ層を形成することはできても、ウエハ２００の中央部にＳｉＮ層を形成することが困難となる場合がある。ＳｉＣｌ４ガスの供給時間を６０秒以上の時間とすることで、ＳｉＮ層を、ウエハ２００の外周部から中央部にわたり略均一に、すなわち、略均等の厚さおよび組成で形成することが可能となる。ただし、ＳｉＣｌ４ガスの供給時間が１８０秒を超えると、ウエハ２００の表面におけるＳｉＮ層の形成反応が飽和した状態で、ウエハ２００に対するＳｉＣｌ４ガスの供給が継続される場合がある。その結果、ＳｉＮ層の形成に寄与しないＳｉＣｌ４ガスの使用量が無駄に増え、ガスコストが増加する場合がある。ＳｉＣｌ４ガスの供給時間を１８０秒以下の時間とすることで、ガスコストの増加を抑制することが可能となる。ＳｉＣｌ４ガスの供給時間を１２０秒以下の時間とすることで、ガスコストの増加を確実に抑制することが可能となる。
ウエハ２００上にＳｉＮ層を形成した後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＳｉＣｌ４ガスの供給を停止する。そして、上述のステップＡのパージステップと同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
［ステップＤ］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層に対してＯ２ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｅ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御を、ステップＡにおけるバルブ２４３ｂ〜２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。Ｏ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｅにより流量制御され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対して、ウエハ２００の側方から非プラズマ励起状態のＯ２ガスが供給される。すなわち、ノンプラズマの雰囲気下で熱励起されたＯ２ガスがウエハ２００の側方からウエハ２００に対して供給される。
本ステップにおける処理条件としては、
Ｏ２ガス供給流量：１００〜１００００ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス供給時間：１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒
が例示される。他の処理条件は、ステップＡにおける処理条件と同様とする。
上述の条件下でウエハ２００に対してＯ２ガスを供給することにより、ステップＣでウエハ２００上に形成されたＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層の少なくとも一部を改質（酸化）させることができる。すなわち、Ｏ２ガスに含まれていたＯ成分の少なくとも一部をＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層に添加させ、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層中にＳｉ−Ｏ結合を形成することができる。ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層が改質（酸化）されることで、ウエハ２００上に、Ｓｉ、ＯおよびＮを含む層であるシリコン酸窒化層（ＳｉＯＮ層）が形成される。図５（Ｃ）に、ＳｉＯＮ層が形成されたウエハ２００の表面の部分拡大図を示す。なお、Ｏ２ガスの供給時間を調整することにより、ＳｉＯＮ層中のＮ濃度を調整することができる。
ＳｉＯＮ層を形成する際、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層に含まれていたＣｌは、Ｏ２ガスによる改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。すなわち、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層中のＣｌ等の不純物は、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層から分離することとなる。つまり、Ｃｌ等の不純物がＳｉＮ層から分離し、ＮＨｘＣｌｙ、ＮＯｘ等のガス状物質を構成してウエハ２００から脱離し、排気管２３１より排気される。これにより、ＳｉＯＮ層は、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。
ＳｉＯＮ層が形成された後、バルブ２４３ｅを閉じ、処理室２０１内へのＯ２ガスの供給を停止する。そして、上述のステップＡのパージステップと同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
第２反応体としては、Ｏ２ガスの他、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）等の非プラズマ励起状態のＯ含有ガスを用いることができる。
［所定回数実施］
ステップＡを行った後、ステップＢ，Ｃ，Ｄを非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定膜厚のＳｉＯＮ膜を形成することができる。なお、上述のサイクルは複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、ステップＢ，Ｃ，Ｄを非同時に行うサイクルを１回行う際に形成されるＳｉＯＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、ＳｉＯＮ層を積層することで形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
なお、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜を面内膜厚均一性に優れた膜とするには、ステップＣにおけるＳｉＣｌ４ガスの供給時間を、ウエハ２００の中央部で形成されるＳｉＮ層の厚さが、ウエハ２００の外周部で形成されるＳｉＮ層の厚さと同程度となる時間とするのが好ましい。言い換えれば、ステップＣにおけるＳｉＣｌ４ガスの供給時間を、ウエハ２００の中央部で、ウエハ２００の表面に形成されたＮＨ終端と、ＳｉＣｌ４ガスと、の間で生じる吸着置換反応の量が、ウエハ２００の外周部で、ウエハ２００の表面に形成されたＮＨ終端と、ＳｉＣｌ４ガスと、の間で生じる吸着置換反応の量と同程度となる時間とするのが好ましい。例えば、ステップＣにおけるＳｉＣｌ４ガスの供給時間を、ステップＢにおけるＮＨ３ガスの供給時間よりも長くすることにより、ここで述べた作用効果を確実に得ることが可能となる。
また、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜を面内膜厚均一性に優れた膜とするには、ステップＡにおけるＮＨ３ガスの供給時間を、ウエハ２００の中央部で形成されるＮＨ終端の量や密度が、ウエハ２００の外周部で形成されるＮＨ終端の量や密度と同程度となる時間とするのが好ましい。例えば、ステップＡにおけるＮＨ３ガスの供給時間を、ステップＢにおけるＮＨ３ガスの供給時間よりも長くすることにより、ここで述べた作用効果を確実に得ることが可能となる。また例えば、ステップＡにおけるＮＨ３ガスの供給時間を、ステップＣにおけるＳｉＣｌ４ガスの供給時間よりも長くすることにより、上述の作用効果をより確実に得ることが可能となる。
これらのことから、ステップＡにおけるＮＨ３ガスの供給時間を、ステップＣにおけるＳｉＣｌ４ガスの供給時間よりも長くし、ステップＣにおけるＳｉＣｌ４ガスの供給時間を、ステップＢにおけるＮＨ３ガスの供給時間よりも長くするのが好ましい。さらに、ステップＤにおけるＯ２ガスの供給時間を、ステップＡにおけるＮＨ３ガスの供給時間よりも短く、ステップＢにおけるＮＨ３ガスの供給時間よりも長くするのが好ましい。ステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける各種ガスの供給時間をこのようなバランスとなるように設定することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜を、面内膜厚均一性に極めて優れた膜とすることが可能となる。
（アフターパージおよび大気圧復帰）
上述の成膜処理が終了した後、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄのそれぞれからＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１より排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、反応管２０３の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態で、反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出される（ボートアンロード）。処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す一つ又は複数の効果が得られる。
（ａ）ステップＡを行った後、ＳｉＣｌ４が気相分解しない条件下で、ステップＢとステップＣとステップＤとを非同時に行うサイクルを所定回数行うことにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜を、面内膜厚均一性に優れた膜とすることが可能となる。
というのも、ステップＣを、上述の条件、すなわち、ウエハ２００の表面に形成されたＮＨ終端と、ＳｉＣｌ４と、の間で吸着置換反応だけが生じる条件下で行うことにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ層を、表面の全域がＳｉＣｌ終端された層とすることが可能となる。すなわち、ＳｉＮ層を、さらなるＳｉの吸着反応に対して、つまり、さらなる吸着置換反応に対して、セルフリミットがかかる層とすることが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ層を、面内厚さ均一性に優れた層とすることが可能となる。さらに、その後のステップＤにおいて、ＳｉＮ層が改質（酸化）されることで形成されるＳｉＯＮ層を、面内厚さ均一性に優れた層とすることが可能となる。
このように、本実施形態によれば、ウエハ２００上に形成されたＮＨ終端、および、ウエハ２００上に形成されたＳｉＣｌ終端のみがウエハ２００上へのＳｉＯＮ膜の形成に寄与する成膜メカニズムを活用することが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜を、面内膜厚均一性に優れた膜とすることが可能となる。
（ｂ）ステップＣにおけるＳｉＣｌ４ガスの供給時間を、ステップＢにおけるＮＨ３ガスの供給時間よりも長くすることにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層を、面内厚さ均一性に優れた層とすることが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜を、面内膜厚均一性に優れた膜とすることが可能となる。すなわち、ローディング効果（基板表面積依存）を改善することが可能となる。
（ｃ）ステップＡにおけるＮＨ３ガスの供給時間を、ステップＢにおけるＮＨ３ガスの供給時間よりも長くすることにより、実質的な成膜処理前のウエハ２００の表面の外周部から中央部にわたり、ＮＨ終端を均一に形成することが可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ層を、面内厚さ均一性に優れた層とすることが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜を、面内膜厚均一性に優れた膜とすることが可能となる。
また、ステップＡにおけるＮＨ３ガスの供給時間を、ステップＣにおけるＳｉＣｌ４ガスの供給時間よりも長くすることにより、上述の効果がより確実に得られるようになる。
また、ステップＡにおけるＮＨ３ガスの供給時間を、ステップＤにおけるＯ２ガスの供給時間よりも長くすることにより、上述の効果がより確実に得られるようになる。
（ｄ）原料としてＳｉＣｌ４ガスを用いることから、ＤＣＳガスやＨＣＤＳガスが気相分解するような比較的高い温度条件（７００℃以上の温度条件）下でステップＣを行っても、その際に形成されるＳｉＮ層の厚さを、ウエハ面内全域にわたり１原子層未満（１分子層未満）の均等な厚さとすることが可能となる。そのため、比較的高い温度条件下であっても、ＳｉＯＮ膜の膜厚を、精密かつ安定的に制御することが可能となる。すなわち、比較的高い温度条件下であっても、ウエハ２００上へのＳｉＯＮ膜の形成を制御性よく進行させ、高温化が可能な分、ＳｉＯＮ膜の加工耐性（ＨＦ耐性）を向上させることが可能となる。
なお、原料としてＤＣＳガスやＨＣＤＳガスを用いる場合、例えば７００℃以上の比較的高い温度条件下では原料が気相分解してしまい、原料を供給することでウエハ２００上に形成されるＳｉ含有層は、さらなるＳｉの吸着反応に対してセルフリミットがかからない層となる。そのため、比較的高い温度条件下では、これらの原料を供給することで形成されるＳｉ含有層の厚さを、ウエハ面内全域にわたり１原子層未満（１分子層未満）の均等な厚さとすることは困難となる。すなわち、これらの原料を用いる場合、比較的高温の条件下では、気相反応が支配的になり、また過剰な気相反応が生じてしまいローディング効果を改善することができない。結果として、最終的に得られるＳｉＯＮ膜の膜厚を、精密かつ安定的に制御することは困難となる。また、原料が気相分解しない温度条件下で成膜して膜厚均一性を得たとしても加工耐性（ＨＦ耐性）は本発明と比較して劣ってしまうこととなる。
（ｅ）ステップＤにおいて、非プラズマ励起状態の第２反応体を用いることで、ステップＣで形成されたＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層の酸化を抑えることができ、ＳｉＮ層中からＮを全て脱離させることなく一部残すことが容易となる。これにより、ウエハ２００上に、適正な組成のＳｉＯＮ膜を形成することが可能となる。
また、ステップＤにおけるＯ２ガス供給時間、Ｏ２ガス供給流量、処理圧力、酸化ガス種等の酸化ガス供給条件を制御することで、ＳｉＯＮ膜中のＯやＮの組成比率を制御することができ、これにより、形成されるＳｉＯＮ膜の加工耐性（ＨＦ耐性）を制御することが可能となる。
（ｆ）上述の効果は、第１反応体としてＮＨ３ガス以外の上述の窒化水素系ガスを用いる場合や、第２反応体としてＯ２ガス以外の上述の酸化ガスを用いる場合や、Ｎ２ガス以外の上述の不活性ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
例えば、ステップＡにおけるＮＨ３ガスのプリフローの後のパージステップ（ステップＡにおけるＮＨ３ガスのプリフローとステップＢにおけるＮＨ３ガスの供給との間のパージステップ）を省略してもよい。すなわち、図７や以下の成膜シーケンス例に示されているように、ステップＡにおけるＮＨ３ガスのプリフローと、ステップＢにおけるＮＨ３ガスの供給と、を連続して行うようにしてもよい。これにより、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られ、さらに、トータルでの処理時間を短縮させることができ、生産性を向上させることが可能となる。
ＮＨ３→（ＮＨ３→Ｐ→ＳｉＣｌ４→Ｐ→Ｏ２→Ｐ）×ｎ ⇒ ＳｉＯＮ
また例えば、ステップＡおよびステップＢのうち少なくともいずれかのステップでは、ウエハ２００に対して、プラズマで活性化（励起）させたＮＨ３ガス、すなわち、プラズマ励起状態の第１反応体を供給するようにしてもよい。この場合においても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。
また例えば、ステップＤでは、プラズマで活性化（励起）させたＯ２ガス、すなわち、プラズマ励起状態の第２反応体を供給するようにしてもよい。この場合においても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。なお、この場合、第２反応体の酸化力を高めることができ、ステップＤにおいて、ステップＣでウエハ２００上に形成されたＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層を酸化させることで、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＯを含む層であるシリコン酸化層（ＳｉＯ層）を形成することができる。この場合、上述のサイクルを所定回数行うことにより、ウエハ２００上に、所定膜厚のＳｉＯ膜を形成することが可能となる。なお、第２反応体として、Ｏ３ガス、Ｈ２ガス＋Ｏ２ガス、Ｈ２ガス＋Ｏ３ガス等を用いる場合も第２反応体の酸化力を高めることができ、ステップＤにおいて、ウエハ２００上に、ＳｉＯ層を形成することができ、上述のサイクルを所定回数行うことにより、ウエハ２００上に、所定膜厚のＳｉＯ膜を形成することが可能となる。
また例えば、以下の成膜シーケンス例に示すように、ステップＢ，Ｃを非同時に行うセットを所定回数（ｎ１回、ｎ１は１以上の整数）行うことでＳｉＮ層を形成し、その後、ステップＤを行いＳｉＮ層を酸化させることでＳｉＯＮ層を形成し、これを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数（ｎ２回、ｎ２は１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００上に、ＳｉＯＮ膜を形成するようにしてもよい。この場合においても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、この場合、上述のセット数（ｎ１）を制御することにより、形成されるＳｉＯＮ膜中のＯ濃度に対するＮ濃度、Ｓｉ濃度の制御、すなわち、ＳｉＯＮ膜の組成比の制御の制御性を高めることが可能となる。
ＮＨ３→Ｐ→［（ＮＨ３→Ｐ→ＳｉＣｌ４→Ｐ）×ｎ１→Ｏ２→Ｐ］×ｎ２ ⇒ ＳｉＯＮ
ＮＨ３→［（ＮＨ３→Ｐ→ＳｉＣｌ４→Ｐ）×ｎ１→Ｏ２→Ｐ］×ｎ２ ⇒ ＳｉＯＮ
また、ステップＡは、成膜する下地（ウエハ表面）の状態が、膜が形成されにくい状態にある場合には特に有効であるが、ウエハの表面状態によっては、ステップＡを省略してもよい。
例えば、以下の成膜シーケンス例に示すように、ステップＡを行わずに、ステップＢ，Ｃ，Ｄを非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定膜厚のＳｉＯＮ膜を形成するようにしてもよい。この場合においても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。
（ＮＨ３→Ｐ→ＳｉＣｌ４→Ｐ→Ｏ２→Ｐ）×ｎ ⇒ ＳｉＯＮ
また例えば、以下の成膜シーケンス例に示すように、ステップＢ，Ｃを非同時に行うセットを所定回数（ｎ１回、ｎ１は１以上の整数）行うことでＳｉＮ層を形成し、その後、ステップＤを行いＳｉＮ層を酸化させることでＳｉＯＮ層を形成し、これを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数（ｎ２回、ｎ２は１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００上に、ＳｉＯＮ膜を形成するようにしてもよい。この場合においても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、この場合、上述のセット数（ｎ１）を制御することにより、形成されるＳｉＯＮ膜中のＯ濃度に対するＮ濃度、Ｓｉ濃度の制御、すなわち、ＳｉＯＮ膜の組成比の制御の制御性を高めることが可能となる。
［（ＮＨ３→Ｐ→ＳｉＣｌ４→Ｐ）×ｎ１→Ｏ２→Ｐ］×ｎ２ ⇒ ＳｉＯＮ
また、基板処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することが可能となる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更してもよい。
上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。
これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態や変形例と同様な処理手順、処理条件にて成膜処理を行うことができ、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。
また、上述の実施形態や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の実施形態の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
＜実施例＞
（実施例１）
実施例として、図１に示す基板処理装置を用い、図４に示す成膜シーケンスにより、ウエハ上にＳｉＯＮ膜を形成した。ウエハとしては、表面にパターンが形成されていないベアウエハと、表面にパターンが形成されベアウエハの表面積の２３倍の表面積を有するパターンウエハと、をそれぞれ用いた。各ステップにおける処理条件は、上述の実施形態における処理条件範囲内の所定の条件とした。
比較例として、図１に示す基板処理装置を用い、図４に示す成膜シーケンスのステップＡを実施してウエハ上にＮＨ終端を形成した後、ウエハに対してＨＣＤＳガスを供給するステップＢ’と、ウエハに対してＮＨ３ガスを供給するステップＣ’と、ウエハに対してＯ２ガスを供給するステップＤ’と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことにより、ウエハ上にＳｉＯＮ膜を形成した。ウエハとしては、上述のベアウエハと、上述のパターンウエハと、をそれぞれ用いた。ステップＡ，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’における処理条件は、それぞれ、実施例のステップＡ〜Ｄにおける処理条件とそれぞれ同様とした。
そして、実施例および比較例で形成したＳｉＯＮ膜の面内膜厚均一性をそれぞれ測定した。図８にその測定結果を示す。図８の縦軸は、ＳｉＯＮ膜の面内膜厚均一性（％）を示している。面内膜厚均一性（％）の値が０である場合とは、ＳｉＯＮ膜の膜厚が、ウエハの中央部から外周部にわたり均一であることを意味する。面内膜厚均一性（％）の値が０より大きい場合とは、ＳｉＯＮ膜の膜厚が、ウエハの表面の中央部で最も厚く、外周部に近づくにつれて徐々に薄くなる分布、すなわち、中央凸分布を有することを意味する。面内膜厚均一性（％）の値が０より小さい場合とは、ＳｉＯＮ膜の膜厚がウエハの表面の外周部で最も厚く、中央部に近づくにつれて徐々に薄くなる分布、すなわち、中央凹分布を有することを意味する。なお、面内膜厚均一性（％）の値は、０に近づくほど面内膜厚均一性が良好であることを示している。図８の横軸は、ウエハとしてベアウエハを用いた場合、および、ウエハとしてパターンウエハを用いた場合をそれぞれ示している。図８の白抜き柱状グラフは比較例を、網掛け柱状グラフは実施例をそれぞれ示している。
図８によれば、実施例におけるＳｉＯＮ膜の面内膜厚均一性は、ウエハとしてベアウエハを用いた場合、および、ウエハとしてパターンウエハを用いた場合のいずれにおいても、比較例におけるＳｉＯＮ膜の面内膜厚均一性よりも、良好であることが分かる。これに対し、比較例におけるＳｉＯＮ膜の面内膜厚均一性は、ウエハとしてベアウエハを用いた場合には強い中央凸分布を示し、ウエハとしてパターンウエハを用いた場合には強い中央凹分布を示すことが分かる。すなわち、実施例におけるＳｉＯＮ膜の方が、比較例におけるＳｉＯＮ膜よりも、ウエハの表面積による面内膜厚均一性に対する影響を低く抑えることが可能となることが分かる。言い換えれば、実施例における成膜手法の方が、比較例における成膜手法よりも、いわゆるローディング効果（基板表面積依存性）を低く抑えることが可能となることが分かる。
（実施例２）
本実施例では、図１に示す基板処理装置を用いて、図４に示す成膜シーケンスにより、ウエハ上にＳｉＯＮ膜等を形成した。その際、ステップＤにおける処理条件（酸化ガス供給条件）を変化させることにより、組成比が異なる複数のＳｉＯＮ膜等のサンプル１〜５を作製した。そして、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により、サンプル１〜５のそれぞれの膜のＳｉ、Ｎ、Ｏの原子濃度を測定した。また、サンプル１〜５のそれぞれの膜を１％に希釈したフッ化水素水溶液（ＤＨＦ溶液）を用いてエッチングした際のウェットエッチングレート（ＷＥＲ）を測定した。図９（Ａ）は、ＸＰＳにより測定したサンプル１〜５のそれぞれの膜中のＳｉ、Ｎ、Ｏの組成比を示す図である。図９（Ａ）の縦軸は、各元素の原子濃度（Ａｔｏｍｉｃ ％）を示しており、横軸は、サンプル１〜５を示している。図９（Ｂ）は、サンプル１〜５のそれぞれの膜のＷＥＲを示す図である。図９（Ｂ）の縦軸は、ＷＥＲ（Å／分）を示しており、横軸はサンプル１〜５を示している。
なお、サンプル１〜５を作製した際のステップＤにおける処理条件（酸化ガス供給条件）は、それぞれ次に示す通りである。Ｏ２ガス供給流量：０ｓｌｍ、Ｏ２ガス供給時間：０秒とは、ステップＤを行わなかったことを意味する。他の処理条件は、上述の実施形態における処理条件範囲内の所定の条件とした。
（サンプル１）
Ｏ２ガス供給流量：０ｓｌｍ
Ｏ２ガス供給時間：０秒
（サンプル２）
Ｏ２ガス供給流量：３〜５ｓｌｍ
Ｏ２ガス供給時間：１０〜１５秒
処理圧力：５００〜１０００Ｐａ
（サンプル３）
Ｏ２ガス供給流量：３〜５ｓｌｍ
Ｏ２ガス供給時間：１００〜１２０秒
処理圧力：５００〜１０００Ｐａ
（サンプル４）
Ｏ２ガス供給流量：３〜５ｓｌｍ
Ｏ２ガス供給時間：１００〜１２０秒
処理圧力：２０００〜３０００Ｐａ
（サンプル５）
Ｈ２ガス供給流量：０．５〜２ｓｌｍ
Ｏ２ガス供給流量：３〜５ｓｌｍ
Ｈ２ガス＋Ｏ２ガス供給時間：２０〜３０秒
処理圧力：５０〜２００Ｐａ
図９（Ａ）に示されているように、リファレンスサンプルであるサンプル１では、ステップＤを行っていないが、膜中にＯ成分が含まれていることが確認された。これは、成膜後に膜が大気に曝されることにより膜の表面が酸化されたことが原因と考えられる。また、図９（Ａ）のサンプル２とサンプル３の測定結果に示されているように、ステップＤにおける処理時間を長くすることにより、ウエハ上に形成されるＳｉＯＮ膜中のＯの組成比率を高く、また、Ｎの組成比率を低くすることができることが確認された。また、図９（Ａ）のサンプル３とサンプル４の測定結果に示されているように、ステップＤにおける処理圧力を高くすることにより、ウエハ上に形成されるＳｉＯＮ膜中のＯの組成比率を更に高く、また、Ｎの組成比率を更に低くすることができることが確認された。また、図９（Ａ）のサンプル５の測定結果に示されているように、ステップＤにおいて、Ｏ２ガスを供給する代わりに、Ｈ２ガス＋Ｏ２ガスを供給することで、処理時間をサンプル３，４と比較して短く、処理圧力をサンプル２〜４と比較して低くしても、ウエハ上に形成される膜中のＯの組成比率を更に高く、また、Ｎの組成比率を更に低く（Ｎの組成比率をゼロに）することができることが確認された。なお、サンプル５は、ＳｉＯＮ膜ではなく、ＳｉＯ膜となることが確認された。つまり、ステップＤにおける処理時間や処理圧力やガス種等の酸化ガス供給条件を制御することにより、ＳｉＯＮ膜中のＯやＮの組成比率を制御可能であることが確認された。
また、図９（Ｂ）に示されているように、膜中におけるＯの組成比率が低いほど、また、Ｎの組成比率が高いほどＷＥＲが小さく（ＨＦ耐性が高く）、膜中におけるＯの組成比率が高いほど、また、Ｎの組成比率が低いほどＷＥＲが大きい（ＨＦ耐性が低い）ことが確認された。すなわち、ステップＤにおける酸化ガス供給条件を制御することにより、ＳｉＯＮ膜中におけるＯやＮの組成比率を制御することができ、それにより、膜の加工耐性（ＨＦ耐性）を制御できることが確認された。
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
（付記１）
本発明の一態様によれば、
（ａ）基板に対してＮおよびＨを含む第１反応体を供給することで、前記基板の表面にＮＨ終端を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して原料としてＳｉＣｌ４を供給することで、前記基板の表面に形成されたＮＨ終端と、前記ＳｉＣｌ４と、を反応させて、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層を形成する工程と、
（ｃ）前記基板に対してＯを含む第２反応体を供給することで、前記ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層と、前記第２反応体と、を反応させる工程と、
を前記ＳｉＣｌ４が気相分解しない条件下で非同時に行うサイクルを所定回数行うことにより、前記基板上にＳｉ、ＯおよびＮを含む膜、または、ＳｉおよびＯを含む膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記ＳｉＣｌ４が熱分解しない条件下で、前記サイクルを所定回数行う。
（付記３）
付記１または２に記載の方法であって、好ましくは、
前記ＳｉＣｌ４が（気相中で）中間体を生じさせない条件下で、前記サイクルを所定回数行う。
（付記４）
付記１〜３のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
気相反応が生じない条件下で、前記サイクルを所定回数行う。
（付記５）
付記１〜４のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板の表面に形成されたＮＨ終端と、前記ＳｉＣｌ４と、の間で吸着置換反応(だけ)が生じる条件下で、（ｂ）を行う。
（付記６）
付記１〜５のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記ＳｉＣｌ４を構成するＳｉが前記基板の表面に形成されたＮＨ終端を構成するＮに結合して、Ｓｉ−Ｎ結合が形成され、その際、前記ＳｉＣｌ４に含まれるＳｉ−Ｃｌ結合のうちＳｉ−Ｎ結合に変換されなかったＳｉ−Ｃｌ結合が切断されることなく保持される条件下で、（ｂ）を行う。
（付記７）
付記１〜６のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記ＳｉＣｌ４におけるＳｉ−Ｃｌ結合、および、前記基板の表面に形成されたＮＨ終端におけるＮ−Ｈ結合が切断され、前記ＳｉＣｌ４におけるＳｉ−Ｃｌ結合が切断されたＳｉが、前記基板の表面に形成されたＮＨ終端におけるＮ−Ｈ結合が切断されたＮに結合して、Ｓｉ−Ｎ結合が形成され、その際、前記ＳｉＣｌ４におけるＳｉ−Ｃｌ結合のうちＳｉ−Ｎ結合に変換されなかったＳｉ−Ｃｌ結合が切断されることなく保持される条件下で、（ｂ）を行う。
（付記８）
付記１〜７のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記ＳｉＣｌ４を構成するＳｉが有する４つの結合手のうち３つの結合手にそれぞれＣｌが結合した状態で、前記ＳｉＣｌ４を構成するＳｉが前記基板の表面に形成されたＮＨ終端を構成するＮに結合する条件下で、（ｂ）を行う。
（付記９）
付記１〜８のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記ＳｉＣｌ４を構成するＳｉが有する４つの結合手のうち３つの結合手にそれぞれＣｌが結合した状態で、前記ＳｉＣｌ４におけるＳｉ−Ｃｌ結合が切断されたＳｉが、前記基板の表面に形成されたＮＨ終端におけるＮ−Ｈ結合が切断されたＮに結合する条件下で、（ｂ）を行う。
（付記１０）
付記１〜９のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｂ）における前記ＳｉＣｌ４の供給時間を、（ａ）における前記第１反応体の供給時間よりも長くする。
（付記１１）
付記１〜１０のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記サイクルを所定回数行う前に、（ｄ）前記基板に対して前記第１反応体を供給する工程を、さらに有する。
（付記１２）
付記１１に記載の方法であって、好ましくは、
（ｄ）における前記第１反応体の供給時間を、（ａ）における前記第１反応体の供給時間よりも長くする。
（付記１３）
付記１１または１２に記載の方法であって、好ましくは、
（ｄ）における前記第１反応体の供給時間を、（ｂ）における前記ＳｉＣｌ４の供給時間よりも長くする。
（付記１４）
付記１〜１３のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｂ）における前記ＳｉＣｌ４の供給時間を、前記基板の中央部で、前記基板の表面に形成されたＮＨ終端と、前記ＳｉＣｌ４と、の間で生じる吸着置換反応の量が、前記基板の外周部で、前記基板の表面に形成されたＮＨ終端と、前記ＳｉＣｌ４と、の間で生じる吸着置換反応の量と同程度となる時間とする。
（付記１５）
付記１〜１４のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｂ）における前記ＳｉＣｌ４の供給時間を、前記基板の中央部で形成される前記ＳｉＮ層の厚さが、前記基板の外周部で形成される前記ＳｉＮ層の厚さと同程度となる時間とする。
（付記１６）
付記１〜１５のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記（ａ）では、前記基板の側方から前記基板に対して前記第１反応体を供給し、
前記（ｂ）では、前記基板の側方から前記基板に対して前記ＳｉＣｌ４を供給し、
前記（ｃ）では、前記基板の側方から前記基板に対して前記第２反応体を供給する。
（付記１７）
付記１〜１６のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板の表面にはパターンが形成されている。前記パターンはトレンチやホール等の凹部を含む。
（付記１８）
付記１〜１７のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｃ）では、非プラズマ励起状態の前記第２反応体を供給する。すなわち、（ｃ）では、ノンプラズマの雰囲気下で熱励起された前記第２反応体を供給する。
（付記１９）
本発明の他の態様によれば、
基板が処理される処理室と、
前記処理室内の基板に対してＮおよびＨを含む第１反応体を供給する第１反応体供給系と、
前記処理室内の基板に対して原料としてＳｉＣｌ４を供給する原料供給系と、
前記処理室内の基板に対してＯを含む第２反応体を供給する第２反応体供給系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
前記処理室内において、付記１の各工程（各処理）を行わせるように、前記第１反応体供給系、前記原料供給系、前記第２反応体供給系および前記ヒータを制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
（付記２０）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内において、付記１の各工程（各手順）をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

Claims (5)

  1. （ａ）基板に対してＮおよびＨを含む第１反応体を供給することで、前記基板の表面にＮＨ終端を形成する工程と、
    （ｂ）前記基板に対して原料としてＳｉＣｌ４を供給することで、前記基板の表面に形成されたＮＨ終端と、前記ＳｉＣｌ４と、を反応させて、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層を形成する工程と、
    （ｃ）前記基板に対してＯを含む第２反応体を供給することで、前記ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層と、前記第２反応体と、を反応させる工程と、
    を前記ＳｉＣｌ４が気相分解しない条件下で非同時に行うサイクルを所定回数行うことにより、前記基板上にＳｉ、ＯおよびＮを含む膜、または、ＳｉおよびＯを含む膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法。
  2. 前記ＳｉＣｌ４を構成するＳｉが前記基板の表面に形成されたＮＨ終端を構成するＮに結合して、Ｓｉ−Ｎ結合が形成され、その際、前記ＳｉＣｌ４に含まれるＳｉ−Ｃｌ結合のうちＳｉ−Ｎ結合に変換されなかったＳｉ−Ｃｌ結合が切断されることなく保持される条件下で、（ｂ）を行う請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記ＳｉＣｌ４を構成するＳｉが有する４つの結合手のうち３つの結合手にそれぞれＣｌが結合した状態で、前記ＳｉＣｌ４を構成するＳｉが前記基板の表面に形成されたＮＨ終端を構成するＮに結合する条件下で、（ｂ）を行う請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 基板が処理される処理室と、
    前記処理室内の基板に対してＮおよびＨを含む第１反応体を供給する第１反応体供給系と、
    前記処理室内の基板に対して原料としてＳｉＣｌ４を供給する原料供給系と、
    前記処理室内の基板に対してＯを含む第２反応体を供給する第２反応体供給系と、
    前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
    前記処理室内において、（ａ）基板に対して前記第１反応体を供給することで、前記基板の表面にＮＨ終端を形成する処理と、（ｂ）前記基板に対して前記ＳｉＣｌ４を供給することで、前記基板の表面に形成されたＮＨ終端と、前記ＳｉＣｌ４と、を反応させて、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層を形成する処理と、（ｃ）前記基板に対して前記第２反応体を供給することで、前記ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層と、前記第２反応体と、を反応させる処理と、を前記ＳｉＣｌ４が気相分解しない条件下で非同時に行うサイクルを所定回数行うことにより、前記基板上にＳｉ、ＯおよびＮを含む膜、または、ＳｉおよびＯを含む膜を形成する処理を行わせるように、前記第１反応体供給系、前記原料供給系、前記第２反応体供給系および前記ヒータを制御するよう構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
  5. 基板処理装置の処理室内において、
    （ａ）基板に対してＮおよびＨを含む第１反応体を供給することで、前記基板の表面にＮＨ終端を形成する手順と、
    （ｂ）前記基板に対して原料としてＳｉＣｌ４を供給することで、前記基板の表面に形成されたＮＨ終端と、前記ＳｉＣｌ４と、を反応させて、ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層を形成する手順と、
    （ｃ）前記基板に対してＯを含む第２反応体を供給することで、前記ＳｉＣｌ終端されたＳｉＮ層と、前記第２反応体と、を反応させる手順と、
    を前記ＳｉＣｌ４が気相分解しない条件下で非同時に行うサイクルを所定回数行うことにより、前記基板上にＳｉ、ＯおよびＮを含む膜、または、ＳｉおよびＯを含む膜を形成する手順をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
JP2018116976A 2018-06-20 2018-06-20 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム Active JP6854260B2 (ja)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018116976A JP6854260B2 (ja) 2018-06-20 2018-06-20 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
CN201910450015.0A CN110616412B (zh) 2018-06-20 2019-05-28 半导体器件的制造方法、衬底处理装置及记录介质
KR1020190071202A KR102154114B1 (ko) 2018-06-20 2019-06-17 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
SG10201905595RA SG10201905595RA (en) 2018-06-20 2019-06-18 Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and program
SG10202100728TA SG10202100728TA (en) 2018-06-20 2019-06-18 Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and program
US16/445,077 US11164741B2 (en) 2018-06-20 2019-06-18 Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing method, substrate processing apparatus, and recording medium
KR1020200112230A KR102346410B1 (ko) 2018-06-20 2020-09-03 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
US17/497,570 US11817314B2 (en) 2018-06-20 2021-10-08 Method of processing substrate, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
US18/483,240 US20240038530A1 (en) 2018-06-20 2023-10-09 Method of processing substrate, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018116976A JP6854260B2 (ja) 2018-06-20 2018-06-20 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020217792A Division JP7026200B2 (ja) 2020-12-25 2020-12-25 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置、およびプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019220575A true JP2019220575A (ja) 2019-12-26
JP6854260B2 JP6854260B2 (ja) 2021-04-07

Family

ID=68921312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018116976A Active JP6854260B2 (ja) 2018-06-20 2018-06-20 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム

Country Status (5)

Country Link
US (3) US11164741B2 (ja)
JP (1) JP6854260B2 (ja)
KR (2) KR102154114B1 (ja)
CN (1) CN110616412B (ja)
SG (2) SG10202100728TA (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022142822A (ja) * 2021-03-17 2022-10-03 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理方法、プログラム及び基板処理装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006087893A1 (ja) * 2005-02-17 2006-08-24 Hitachi Kokusai Electric Inc. 基板処理方法および基板処理装置
JP2010050425A (ja) * 2007-12-26 2010-03-04 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法および基板処理装置
JP2014038923A (ja) * 2012-08-14 2014-02-27 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
JP2016072587A (ja) * 2014-10-02 2016-05-09 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP2017069407A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置、ガス供給システムおよびプログラム
JP2017092098A (ja) * 2015-11-04 2017-05-25 東京エレクトロン株式会社 窒化膜の形成方法
JP2017139306A (ja) * 2016-02-03 2017-08-10 東京エレクトロン株式会社 成膜方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002076308A (ja) * 2000-08-31 2002-03-15 Fujitsu Ltd 半導体装置およびその製造方法
KR100480914B1 (ko) 2002-08-05 2005-04-07 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 캐패시터 제조방법
US6881636B2 (en) * 2003-07-03 2005-04-19 Micron Technology, Inc. Methods of forming deuterated silicon nitride-containing materials
US8486845B2 (en) * 2005-03-21 2013-07-16 Tokyo Electron Limited Plasma enhanced atomic layer deposition system and method
US7314835B2 (en) * 2005-03-21 2008-01-01 Tokyo Electron Limited Plasma enhanced atomic layer deposition system and method
JP4916257B2 (ja) 2006-09-06 2012-04-11 東京エレクトロン株式会社 酸化膜の形成方法、酸化膜の形成装置及びプログラム
JP5190307B2 (ja) 2008-06-29 2013-04-24 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体
JP6347543B2 (ja) * 2014-06-30 2018-06-27 株式会社日立国際電気 クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP5886381B2 (ja) * 2014-07-23 2016-03-16 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラムおよび記録媒体

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006087893A1 (ja) * 2005-02-17 2006-08-24 Hitachi Kokusai Electric Inc. 基板処理方法および基板処理装置
JP2010050425A (ja) * 2007-12-26 2010-03-04 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法および基板処理装置
JP2014038923A (ja) * 2012-08-14 2014-02-27 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
JP2016072587A (ja) * 2014-10-02 2016-05-09 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP2017069407A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置、ガス供給システムおよびプログラム
JP2017092098A (ja) * 2015-11-04 2017-05-25 東京エレクトロン株式会社 窒化膜の形成方法
JP2017139306A (ja) * 2016-02-03 2017-08-10 東京エレクトロン株式会社 成膜方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022142822A (ja) * 2021-03-17 2022-10-03 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理方法、プログラム及び基板処理装置
JP7194216B2 (ja) 2021-03-17 2022-12-21 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理方法、プログラム及び基板処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6854260B2 (ja) 2021-04-07
US20240038530A1 (en) 2024-02-01
KR102154114B1 (ko) 2020-09-09
KR20200105797A (ko) 2020-09-09
CN110616412A (zh) 2019-12-27
SG10201905595RA (en) 2020-01-30
US11817314B2 (en) 2023-11-14
CN110616412B (zh) 2023-02-17
US20190393025A1 (en) 2019-12-26
US11164741B2 (en) 2021-11-02
US20220028679A1 (en) 2022-01-27
KR102346410B1 (ko) 2022-01-04
SG10202100728TA (en) 2021-03-30
KR20190143383A (ko) 2019-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102303723B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램
KR102288228B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
KR102419555B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
WO2018055724A1 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP2018137356A (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP2023033533A (ja) 基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラムおよび基板処理装置
US20240038530A1 (en) Method of processing substrate, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
US11094532B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
JP7026200B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置、およびプログラム
JP7199497B2 (ja) 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
JP6989677B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20180727

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180821

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20180829

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180831

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180914

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190912

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200713

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200715

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200908

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200928

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20201102

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201225

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20201225

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20210112

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20210119

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210216

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210315

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6854260

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250