JP6987948B2 - 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 - Google Patents
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Description
(a)基板に対してSi−C結合を含みハロゲン非含有の第1原料を供給する工程と、
(b)前記基板に対してSi−N結合を含みアルキル基非含有の第2原料を供給する工程とを、
前記第1原料におけるSi−C結合の少なくとも一部および前記第2原料におけるSi−N結合の少なくとも一部が切断されることなく保持される条件下で、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、C、およびNを含む膜を形成する技術が提供される。
以下、本発明の一実施形態について、主に、図1〜図5を用いて説明する。
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。
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。
(a)ウエハ200に対してSi−C結合を含みハロゲン非含有の第1原料としてDSBガスを供給するステップと、
(b)ウエハ200に対してSi−N結合を含みアルキル基非含有の第2原料としてTSAガスを供給するステップとを、
DSBガスにおけるSi−C結合の少なくとも一部およびTSAガスにおけるSi−N結合の少なくとも一部が切断されることなく保持される条件下で、非同時に行うサイクルを所定回数行うことにより、ウエハ200上に、Si、C、およびNを含む膜を形成する。
(c)ウエハ200に対して酸化剤としてO2ガスを供給するステップを、上述の(a)および(b)のそれぞれと非同時に行うことを更に含む。この場合、ウエハ200上に形成される膜は、更にOを含み、Si、O、C、およびNを含む膜、すなわち、シリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)となる。
(d)ウエハ200に対して触媒としてBCl3ガスを供給するステップを、上述の(a)および(b)のうち少なくともいずれかを行う前に行うことを更に含む。図4では、一例として、(d)を、(a)の前に行い、(a)の後であって(b)の前には不実施とする場合を示している。
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。
処理室201内、すなわち、ウエハ200が存在する空間が所望の圧力(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。
その後、以下のステップ1〜4を順次実施する。
このステップでは、処理室201内のウエハ200に対してBCl3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BCl3ガスを流す。BCl3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BCl3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。
BCl3ガス供給流量:1〜2000sccm
N2ガス供給流量(各ガス供給管):0〜10000sccm
各ガス供給時間:1〜120秒
処理温度:400℃〜450℃、好ましくは425〜450℃
処理圧力:1〜2000Pa
が例示される。
このステップでは、処理室201内にBCl3ガスが浮遊していない状態で、処理室201内のウエハ200、すなわち、ウエハ200上に形成された第1層に対してDSBガスを供給する。具体的には、バルブ232a,232c,232dの開閉制御を、ステップ1におけるバルブ232b〜232dの開閉制御と同様の手順で行う。DSB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DSBガスが供給される。
DSBガス供給流量:1〜2000sccm
DSBガス供給時間:1〜300秒
処理圧力:1〜4000Pa
が例示される。他の処理条件は、ステップ1における処理条件と同様とする。
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上に形成された第2層に対してTSAガスを供給する。具体的には、バルブ232a,232c,232dの開閉制御を、ステップ1におけるバルブ232b〜232dの開閉制御と同様の手順で行う。TSA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TSAガスが供給される。
TSAガス供給流量:1〜2000sccm
TSAガス供給時間:1〜300秒
処理圧力:1〜2000Pa
が例示される。他の処理条件は、ステップ1における処理条件と同様とする。
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上に形成された第3層に対してO2ガスを供給する。具体的には、バルブ232b,232c,232dの開閉制御を、ステップ1におけるバルブ232a,232c,232dの開閉制御と同様の手順で行う。O2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O2ガスが供給される。
O2ガス供給流量:1〜10000sccm
O2ガス供給時間:1〜300秒
処理圧力:1〜4000Pa
が例示される。他の処理条件は、ステップ1における処理条件と同様とする。
上述したステップ1〜4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、所定組成のSiOCN膜を形成することができる。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、上述のサイクルを1回行う際に形成される第4層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第4層を積層することで形成されるSiOCN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。
ウエハ200上へのSiOCN膜の形成が完了した後、ヒータ207の温度を適正に調整し、後処理として、ウエハ200上に形成されたSiOCN膜を熱処理(アニール処理)する。このステップは、バルブ243c,243dを開き、処理室201内へN2ガスを供給しながら行ってもよく、また、バルブ243c,243dを閉じ、処理室201内へのN2ガスの供給を停止した状態で行ってもよい。いずれの場合も、このステップは、バルブ243a,243bを閉じ、処理室201内への触媒、第1原料、第2原料、酸化剤の供給をそれぞれ停止した状態で行う。
N2ガス供給流量(各ガス供給管):0〜20000sccm
処理温度:600〜1000℃
処理圧力:0.1〜100000Pa
処理時間:1〜300分
が例示される。
成膜ステップおよびポストトリートメントステップが終了した後、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)。
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)。
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。
本実施形態における成膜処理のシーケンスは、図4に示す態様に限定されず、以下の変形例のように変更することができる。また、これらの変形例は任意に組み合わせることができる。なお、特に説明がない限り、各変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の基板処理シーケンスの各ステップにおける処理手順、処理条件と同様とする。
以下に示す成膜シーケンスのように、成膜ステップでは、DSBガス、TSAガスの供給順序を入れ替えるようにしてもよい。本変形例においても、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、BCl3ガスを供給するステップを、TSAガスを供給するステップの前に行い、TSAガスを供給するステップの後であってDSBガスを供給するステップの前では不実施とすることにより、ウエハ200上に形成されるSiOCN膜中へのSi−N結合の取り込みを、Si−C結合の取り込みよりも促すことが容易となる。
以下に示す成膜シーケンスのように、成膜ステップでは、O2ガスを供給するステップを不実施とし、ウエハ200上に、Si、C、およびNを含む膜、すなわち、シリコン炭窒化膜(SiCN膜)を形成するようにしてもよい。本変形例においても、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、ウエハ200上に形成されるSiCN膜中に含まれるNやCの量に対するSiの量を相対的に増加させ、この膜をSiリッチな膜とすることも可能となる。
(BCl3→TSA→DSB)×n ⇒ SiCN
以下に示す成膜シーケンスのように、成膜ステップでは、BCl3ガスを供給するステップを不実施としてもよい。本変形例においても、ウエハ200上に形成されるSiOCN膜中にSi−C結合およびSi−N結合のそれぞれを取り込ませることが可能となり、ウエハ200上に形成されるSiOCN膜を、加工耐性に優れた膜とすることが可能となる。なお、触媒を用いない場合、処理温度が450℃未満となるとSiOCN膜を実用的な成膜レートで形成できないことがある。処理温度を450℃以上とすることで触媒を用いない場合であってもSiOCN膜を実用的な成膜レートで形成することが可能となる。また、触媒を用いない場合、処理温度が470℃を超えると気相反応が過剰となり膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となることがある。処理温度を470℃以下とすることで、触媒を用いない場合に膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。よって、本変形例のように触媒を用いない場合においては、処理温度を450〜470℃の範囲内の温度とするのが好ましい。
(TSA→DSB→O2)×n ⇒ SiOCN
以下に示す成膜シーケンスのように、成膜ステップでは、BCl3ガスを供給するステップ、および、O2ガスを供給するステップの両方を不実施としてもよい。本変形例においても、ウエハ200上に形成されるSiCN膜中にSi−C結合およびSi−N結合のそれぞれを取り込ませることが可能となり、ウエハ200上に形成されるSiCN膜を、加工耐性に優れた膜とすることが可能となる。また、膜中に含まれるNやCの量に対するSiの量を相対的に増加させ、この膜をSiリッチな膜とすることも可能となる。なお、本変形例においては、変形例3と同様の理由により、処理温度を450〜470℃の範囲内の温度とするのが好ましい。
(TSA→DSB)×n ⇒ SiリッチSiCN
以下に示す成膜シーケンスのように、BCl3ガスを供給するステップを、DSBガスを供給するステップの前、および、DSBガスを供給するステップの後であってTSAガスを供給するステップの前の両方で実施してもよい。また、BCl3ガスを供給するステップを、TSAガスを供給するステップの前、および、TSAガスを供給するステップの後であってDSBガスを供給するステップの前の両方で実施してもよい。本変形例においても、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、触媒であるBCl3ガスを2回に分けてそれぞれの原料を供給する前にそれぞれ供給することにより、ウエハ200上に形成される膜の面内膜厚均一性およびステップカバレッジ特性のそれぞれをよりいっそう向上させることが可能となり、また、成膜レートをより高めることが可能となる。
(BCl3→TSA→BCl3→DSB→O2)×n ⇒ SiOCN
(BCl3→DSB→BCl3→TSA)×n ⇒ SiCN
(BCl3→TSA→BCl3→DSB)×n ⇒ SiCN
以下に示す成膜シーケンスのように、BCl3ガスを供給するステップを、サイクルの最初では不実施とし、各原料を供給する間でのみ実施してもよい。本変形例においても、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、各サイクルを行う際、最初にDSBガスを供給し、次にTSAガスを供給する場合に本変形例を採用することで、ウエハ200上に形成される膜中へのSi−C結合の取り込みを適正に抑制しつつ、Si−N結合の取り込みを促すことが可能となる。また、各サイクルを行う際、最初にTSAガスを供給し、次にDSBガスを供給する場合に本変形例を採用することで、ウエハ200上に形成される膜中へのSi−N結合の取り込みを適正に抑制しつつ、Si−C結合の取り込みを促すことが可能となる。
(TSA→BCl3→DSB→O2)×n ⇒ SiOCN
(DSB→BCl3→TSA)×n ⇒ SiCN
(TSA→BCl3→DSB)×n ⇒ SiCN
以下に示す成膜シーケンスのように、ウエハ200上へのSi、O、およびCを含むシリコン酸炭化膜(SiOC膜)の形成と、ウエハ200上へのSi、O、およびNを含むシリコン酸窒化膜(SiON膜)の形成と、を交互に繰り返すようにしてもよい(n1〜n3はそれぞれ1以上の整数)。本変形例においても、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、SiOC膜およびSiON膜のそれぞれの膜厚を0.1nm以上5nm以下の膜厚とすることで、最終的に形成される積層膜を、積層方向において統一された特性を有し、膜全体として一体不可分の特性を有するナノラミネート膜とすることができる。また、SiOC膜とSiON膜との膜厚比率を調整することで、最終的に形成される積層膜の組成比を、広範囲に制御することが可能となる。
〔(BCl3→TSA→O2)×n1→(BCl3→DSB→O2)×n2〕×n3 ⇒ SiOC/SiON
以下に示す成膜シーケンスのように、BCl3ガスを供給するステップの実施タイミングを、サイクル毎に変更してもよい。本変形例においても、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、ウエハ200上に形成される膜中へのSi−C結合の取り込みとSi−N結合の取り込みとのそれぞれを、バランスよく促すことが可能となる。また、ウエハ200上に形成される膜中のC濃度やN濃度を膜厚(深さ)方向で制御することも可能となる。
〔(BCl3→DSB→TSA)×n1→(DSB→BCl3→TSA)×n2〕×n3 ⇒ SiON
以下に示す成膜シーケンスのように、DSBガス、TSAガスの供給順序を、サイクル毎に入れ替えるようにしてもよい。本変形例においても、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、ウエハ200上に形成される膜中へのSi−C結合の取り込みとSi−N結合の取り込みとのそれぞれを、バランスよく促すことが可能となる。また、ウエハ200上に形成される膜中のC濃度やN濃度を膜厚(深さ)方向で制御することも可能となる。
〔(BCl3→DSB→TSA)×n1→(BCl3→TSA→DSB)×n2〕×n3 ⇒ SiCN
ポストトリートメントステップでは、ウエハ200上に形成されたSiOCN膜に対してN2プラズマ等を照射してもよく、マイクロ波等を照射してもよい。本変形例においても、ポストトリートメントステップで熱処理を行う場合と同様の効果が得られる。また、プラズマ照射処理やマイクロ波照射処理を行う場合は、熱処理を行う場合よりも、処理温度を低温化させることが可能となり、ウエハ200の熱履歴を低減させることも可能となる。例えば、プラズマ照射処理を行う場合やマイクロ波照射処理を行う場合は、処理温度を室温(25℃)以上470℃以下とすることができ、さらには、室温以上450℃以下とすることもできる。すなわち、ポストトリートメントステップの処理温度を、成膜ステップの処理温度と同一温度とすることも可能となる。
図4に示す成膜シーケンスでは、成膜ステップとポストトリートメントステップとを同一の処理室201内で、すなわち、in−situで行う場合について説明したが、成膜ステップとポストトリートメントステップとを異なる処理室内で、すなわち、ex−situで行うようにしてもよい。また、成膜ステップを実施した後、ポストトリートメントステップを不実施としてもよい。本変形例においても、図4に示す成膜シーケンスとほぼ同様の効果が得られる。
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。
サンプルA1〜A3として、図1に示す基板処理装置を用い、ウエハに対してDSBガス、TSAガス、O2ガスを、この順に非同時に供給するサイクルを所定回数行うことにより、ウエハ上にSiOCN膜を形成した。サンプルA1を作製する際の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の所定の条件とした。サンプルA2を作製する際の処理条件は、1サイクルあたりのTSAガスの供給時間をサンプルA1を作製する際におけるそれよりも長くした点を除き、サンプルA1を作製する際の処理条件と同様とした。サンプルA3を作製する際の処理条件は、1サイクルあたりのDSBガスの供給時間をサンプルA1を作製する際におけるそれよりも長くした点を除き、サンプルA1を作製する際の処理条件と同様とした。
サンプルB1〜B3として、図1に示す基板処理装置を用い、ウエハに対してDSBガス、TSAガス、O2ガスを、この順に非同時に供給するサイクルを所定回数行うことにより、ウエハ上にSiOCN膜を形成した。サンプルB1を作製する際は、1サイクルあたりのO2ガスの供給時間(酸化時間)を40秒とした。他の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の所定の条件とした。サンプルB2を作製する際は、1サイクルあたりの酸化時間を60秒とした。他の処理条件は、サンプルB1を作製する際の処理条件と同様とした。サンプルB3を作製する際は、1サイクルあたりの酸化時間を90秒とした。他の処理条件は、サンプルB1を作製する際の処理条件と同様とした。
サンプルC1として、図1に示す基板処理装置を用い、ウエハに対してDSBガス、TSAガス、O2ガスを、この順に非同時に供給するサイクルを所定回数行うことにより、ウエハ上にSiOCN膜を形成した。処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の所定の条件とした。
サンプルD1〜D3として、図1に示す基板処理装置を用い、以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ上にSiOCN膜を形成した。サンプルD1〜D3を作製する際、各ステップにおける処理条件は、それぞれ、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件であって、互いに共通の条件とした。
サンプルD2:(BCl3→DSB→TSA→O2)×n ⇒ SiOCN
サンプルD3:(BCl3→DSB→BCl3→TSA→O2)×n ⇒ SiOCN
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
(a)基板に対してSi−C結合を含みハロゲン非含有の第1原料を供給する工程と、
(b)前記基板に対してSi−N結合を含みアルキル基非含有の第2原料を供給する工程とを、
前記第1原料におけるSi−C結合の少なくとも一部および前記第2原料におけるSi−N結合の少なくとも一部が切断されることなく保持される条件下で、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、C、およびN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1に記載の方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、(c)前記基板に対して酸化剤を供給する工程を、(a)および(b)のそれぞれと非同時に行うことを更に含む。この場合、前記膜は、更にOを含む。すなわち、前記膜は、Si、O、C、およびNを含む膜である。
付記1または2に記載の方法であって、
前記サイクルは、(d)前記基板に対して触媒を供給する工程を、(a)および(b)のうち少なくともいずれかを行う前に行うことを更に含む。
付記3に記載の方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、(d)を行った後、(a)および(b)のうち少なくともいずれかを行う前に、前記基板が存在する空間に浮遊する前記触媒を除去する工程を更に含む。
付記3または4に記載の方法であって、好ましくは、
前記サイクルでは、(a)および(b)のうち少なくともいずれかを、前記基板の表面に前記触媒が吸着し、前記基板が存在する空間に前記触媒が浮遊していない状態(非浮遊の状態)で行う。
付記5に記載の方法であって、好ましくは、
(a)では、前記基板の表面に吸着した前記触媒の作用により、前記第1原料が分解することで生成されるSi−C結合を含む第1中間体を前記基板の表面に吸着させる。
付記5または6に記載の方法であって、好ましくは、
(b)では、前記基板の表面に吸着した前記触媒の作用により、前記第2原料が分解することで生成されるSi−N結合を含む第2中間体を前記基板の表面に吸着させる。
付記3〜7のいずれか1項に記載の方法であって、好ましくは、
(a)、(b)、(c)、および(d)を、前記触媒が熱分解(気相分解)しない条件下で行う。
付記3〜8のいずれか1項に記載の方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、(d)、(a)、(b)、および(c)をこの順に行うことを含むか、もしくは、(d)、(b)、(a)、および(c)をこの順に行うことを含む。
付記3〜8のいずれか1項に記載の方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、(d)、(a)、(d)、(b)、および(c)をこの順に行うことを含むか、もしくは、(d)、(b)、(d)、(a)、および(c)をこの順に行うことを含む。
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、
前記第1原料はアルキル基非含有であり、前記第2原料はハロゲン非含有である。また好ましくは、前記第1原料および前記第2原料のそれぞれは、更にSi−H結合を含む。
付記1〜11のいずれか1項に記載の方法であって、好ましくは、
前記第1原料および前記第2原料のそれぞれは、2つ以上、好ましくは3つ以上、より好ましくは全て(4つ)の結合手にCが結合したC同士の結合、C−O結合、C−N結合、Si−R結合(Rはアルキル基)、N−H結合、およびN−O結合非含有である。
付記1〜12のいずれか1項に記載の方法であって、好ましくは、
前記第2原料は、1つのN(中心元素)に3つのSiが結合している構造を含む。
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、
前記第1原料は、1,3−ジシラプロパン、1,4−ジシラブタン、1,3−ジシラブタン、1,3,5−トリシラペンタン、1,3,5−トリシラシクロヘキサン、および1,3−ジシラシクロブタンのうち少なくともいずれかを含む、前記第2原料は、トリシリルアミンを含む。
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、
前記膜を形成する工程を、ノンプラズマの雰囲気下で行う。
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、
前記基板上に形成された前記膜に対し後処理(ポストトリートメント)を行う工程を更に有する。
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Si−C結合を含みハロゲン非含有の第1原料を供給する第1原料供給系と、
前記処理室内の基板に対してSi−N結合を含みアルキル基非含有の第2原料を供給する第2原料供給系と、
前記処理室内において、(a)基板に対して前記第1原料を供給する処理と、(b)前記基板に対して前記第2原料を供給する処理とを、前記第1原料におけるSi−C結合の少なくとも一部および前記第2原料におけるSi−N結合の少なくとも一部が切断されることなく保持される条件下で、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、C、およびNを含む膜を形成する処理を行わせるように、前記第1原料供給系および前記第2原料供給系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。
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、
(a)基板に対してSi−C結合を含みハロゲン非含有の第1原料を供給する手順と、
(b)前記基板に対してSi−N結合を含みアルキル基非含有の第2原料を供給する手順とを、
前記第1原料におけるSi−C結合の少なくとも一部および前記第2原料におけるSi−N結合の少なくとも一部が切断されることなく保持される条件下で、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、C、およびN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、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 (21)
- (a)基板に対してSi−C結合を含みハロゲン非含有の第1原料を供給する工程と、
(b)前記基板に対してSi−N結合を含みアルキル基非含有の第2原料を供給する工程と、
(c)前記基板に対して酸化剤を供給する工程とを、
前記第1原料におけるSi−C結合の少なくとも一部および前記第2原料におけるSi−N結合の少なくとも一部が切断されることなく保持される条件下で、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、C、およびNを含む膜を形成する工程を有し、
前記サイクルは、(d)前記基板に対して触媒を供給する工程と、(d)を行った後、前記基板が存在する空間に浮遊する前記触媒を除去する工程とを、(a)および(b)のうち少なくともいずれかを行う前に行うことを更に含み、
前記サイクルでは、(a)および(b)のうち少なくともいずれかを、前記基板の表面に前記触媒が吸着し、前記基板が存在する空間に前記触媒が浮遊していない状態で行う半導体装置の製造方法。 - 前記サイクルは、
(a)を行った後、前記基板が存在する空間から前記第1原料を除去する工程と、
(b)を行った後、前記基板が存在する空間から前記第2原料を除去する工程と、
(c)を行った後、前記基板が存在する空間から前記酸化剤を除去する工程と、
を更に含む請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - (a)では、前記基板の表面に吸着した前記触媒の作用により、前記第1原料が分解することで生成されるSi−C結合を含む第1中間体を前記基板の表面に吸着させる請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
- (b)では、前記基板の表面に吸着した前記触媒の作用により、前記第2原料が分解することで生成されるSi−N結合を含む第2中間体を前記基板の表面に吸着させる請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- (a)、(b)、および(d)を、前記触媒が熱分解しない条件下で行う請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記サイクルは、(d)、(a)、(b)、および(c)をこの順に行うことを含むか、もしくは、(d)、(b)、(a)、および(c)をこの順に行うことを含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記サイクルにおいて、(d)、(a)、(b)、および(c)をこの順に行う場合、(a)では、前記基板の表面に吸着した前記触媒の作用により、前記第1原料が分解することで生成されるSi−C結合を含む第1中間体と前記触媒の一部とを含む層を前記基板上に形成する請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記サイクルにおいて、(d)、(b)、(a)、および(c)をこの順に行う場合、(b)では、前記基板の表面に吸着した前記触媒の作用により、前記第2原料が分解することで生成されるSi−N結合を含む第2中間体と前記触媒の一部とを含む層を前記基板上に形成する請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記サイクルは、(d)、(a)、(d)、(b)、および(c)をこの順に行うことを含むか、もしくは、(d)、(b)、(d)、(a)、および(c)をこの順に行うことを含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記サイクルは、(a)、(d)、(b)、および(c)をこの順に行うことを含むか、もしくは、(b)、(d)、(a)、および(c)をこの順に行うことを含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1原料はアルキル基非含有であり、前記第2原料はハロゲン非含有である請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1原料および前記第2原料のそれぞれは、更にSi−H結合を含む請求項1〜11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1原料および前記第2原料のそれぞれは、Cが持つ4つの結合手のうち2つ以上の結合手にCが結合したC同士の結合、C−O結合、C−N結合、Si−R結合(Rはアルキル基)、N−H結合、およびN−O結合非含有である請求項1〜12のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1原料および前記第2原料のそれぞれは、Cが持つ4つの結合手のうち3つ以上の結合手にCが結合したC同士の結合、C−O結合、C−N結合、Si−R結合(Rはアルキル基)、N−H結合、およびN−O結合非含有である請求項1〜13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2原料は、1つのNに3つのSiが結合している構造を含む請求項1〜14のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1原料は、1,3−ジシラプロパン、1,4−ジシラブタン、1,3−ジシラブタン、1,3,5−トリシラペンタン、1,3,5−トリシラシクロヘキサン、および1,3−ジシラシクロブタンのうち少なくともいずれかを含み、前記第2原料は、トリシリルアミンを含む請求項1〜15のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記膜を形成する工程を、ノンプラズマの雰囲気下で行う請求項1〜16のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記基板上に形成された前記膜に対しポストトリートメントを行う工程を更に有する請求項1〜17のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- (a)基板に対してSi−C結合を含みハロゲン非含有の第1原料を供給する工程と、
(b)前記基板に対してSi−N結合を含みアルキル基非含有の第2原料を供給する工程と、
(c)前記基板に対して酸化剤を供給する工程とを、
前記第1原料におけるSi−C結合の少なくとも一部および前記第2原料におけるSi−N結合の少なくとも一部が切断されることなく保持される条件下で、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、C、およびNを含む膜を形成する工程を有し、
前記サイクルは、(d)前記基板に対して触媒を供給する工程と、(d)を行った後、前記基板が存在する空間に浮遊する前記触媒を除去する工程とを、(a)および(b)のうち少なくともいずれかを行う前に行うことを更に含み、
前記サイクルでは、(a)および(b)のうち少なくともいずれかを、前記基板の表面に前記触媒が吸着し、前記基板が存在する空間に前記触媒が浮遊していない状態で行う基板処理方法。 - 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Si−C結合を含みハロゲン非含有の第1原料を供給する第1原料供給系と、
前記処理室内の基板に対してSi−N結合を含みアルキル基非含有の第2原料を供給する第2原料供給系と、
前記処理室内の基板に対して酸化剤を供給する酸化剤供給系と、
前記処理室内の基板に対して触媒を供給する触媒供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内において、(a)基板に対して前記第1原料を供給する処理と、(b)前記基板に対して前記第2原料を供給する処理と、(c)前記基板に対して前記酸化剤を供給する処理とを、前記第1原料におけるSi−C結合の少なくとも一部および前記第2原料におけるSi−N結合の少なくとも一部が切断されることなく保持される条件下で、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、C、およびNを含む膜を形成する処理を行わせ、前記サイクルは、(d)前記基板に対して触媒を供給する処理と、(d)を行った後、前記基板が存在する空間に浮遊する前記触媒を除去する処理とを、(a)および(b)のうち少なくともいずれかを行う前に行うことを更に含み、前記サイクルでは、(a)および(b)のうち少なくともいずれかを、前記基板の表面に前記触媒が吸着し、前記基板が存在する空間に前記触媒が浮遊していない状態で行わせるように、前記第1原料供給系、前記第2原料供給系、前記酸化剤供給系、前記触媒供給系、および前記排気系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。 - 基板処理装置の処理室内において、
(a)基板に対してSi−C結合を含みハロゲン非含有の第1原料を供給する手順と、
(b)前記基板に対してSi−N結合を含みアルキル基非含有の第2原料を供給する手順と、
(c)前記基板に対して酸化剤を供給する手順とを、
前記第1原料におけるSi−C結合の少なくとも一部および前記第2原料におけるSi−N結合の少なくとも一部が切断されることなく保持される条件下で、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、C、およびN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であって、 前記サイクルは、(d)前記基板に対して触媒を供給する手順と、(d)を行った後、前記基板が存在する空間に浮遊する前記触媒を除去する手順とを、(a)および(b)のうち少なくともいずれかを行う前に行うことを更に含み、
前記サイクルにおいて、(a)および(b)のうち少なくともいずれかを、前記基板の表面に前記触媒が吸着し、前記基板が存在する空間に前記触媒が浮遊していない状態で行う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。
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