KR20120001619A - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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

Info

Publication number
KR20120001619A
KR20120001619A KR1020110060696A KR20110060696A KR20120001619A KR 20120001619 A KR20120001619 A KR 20120001619A KR 1020110060696 A KR1020110060696 A KR 1020110060696A KR 20110060696 A KR20110060696 A KR 20110060696A KR 20120001619 A KR20120001619 A KR 20120001619A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
substrate
film
flow rate
nozzle
Prior art date
Application number
KR1020110060696A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101300604B1 (ko
Inventor
요스케 오타
요시로 히로세
나오노리 아카에
유신 타카사와
Original Assignee
가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 filed Critical 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
Publication of KR20120001619A publication Critical patent/KR20120001619A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101300604B1 publication Critical patent/KR101300604B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L21/0217—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 nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • 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
    • C23C16/34—Nitrides
    • 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
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • 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
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • 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
    • C23C16/4557—Heated nozzles
    • 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
    • C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
    • 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
    • C23C16/50—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 using electric discharges
    • C23C16/505—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 using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—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 using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • 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
    • 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
    • H01L21/02247—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 nitridation, e.g. nitridation 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
    • H01L21/02227—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
    • H01L21/02252—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 plasma treatment, e.g. plasma 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
    • 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

Landscapes

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

Abstract

본 발명의 목적은, 고온 영역에 있어서, 막 중의 수소 농도가 지극히 낮고, 막 두께 균일성이 양호한 절연막을 형성하는 것이다. 기판을 수용한 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 것으로 소정 원소 함유층을 형성하는 공정; 및 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하는 것으로 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 공정;을, 그 사이에 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급해서 처리 용기 내를 퍼지하는 공정;을 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 공정을 포함하고, 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 원료 가스를 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 공급하는 것으로, 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 원료 가스의 유속을, 처리 용기 내를 퍼지하는 공정에 있어서 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 {METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, METHOD OF PROCESSING SUBSTRATE, AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판 상에 박막을 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 그 공정으로 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
플래시 메모리는, 절연막으로 둘러싸여진 전자 축적 영역(부유 게이트)을 구비하고, 얇은 터널 산화막을 개재한 전자의 교환에 의해, 정보의 기입을 수행함과 동시에, 이 얇은 산화막의 절연성을 이용하여 장시간에 걸쳐 전자를 보지(保持)하여 기억을 유지하는 것이 동작 원리이다. 플래시 메모리에서는, 기입, 소거 시에 전자나 홀(정공, 正孔)이 터널 절연막을 통하여 부유 게이트에 축적되는 것에 의해 정보가 기억되지만, 미세화가 진행함에 따라, 터널 절연막에 있어서의 EOT(Equivalent Oxide Thickness: 산화막 환산 막 두께)의 박막화가 요구되고 있다. 그로부터, 산화막(SiO2막, 이하, 간단히 SiO막이라고도 한다)과 비교하여 유전율이 높은 질화막(Si3N4막, 이하, 간단히 SiN막이라고도 한다)을 터널 절연막으로서 이용하는 것도 생각되지만, SiN막은 결함 밀도가 높아서, 그 저감이 요구되고 있다. 결함으로서 알려져 있는 댕글링 본드 등의 구조 결함은 용이하게 수소와 결합하기 때문에, 막 중의 수소 원자가 많은 막은 결함 밀도가 높은 막이라고 바꿔 말할 수 있으므로, 수소를 포함하지 않는 고품질의 SiN막이 요구되고 있다.
종래, SiN막은, 예를 들면 700℃∼800℃ 부근의 온도대에서 SiH2Cl2가스와 NH3가스를 이용한 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 성막되고 있지만, CVD법에서 형성된 SiN막(CVD-SiN막)은 결함 밀도가 높은 것이고, TDS[Thermal Desorption Spectroscopy, 승온 탈리(脫離)법]에 의한 수소의 정량값으로10의 21승 오더의 수소를 함유하는 것이므로, 이들의 개선이 요구된다.
또한, CVD법에서는 막 두께 균일성이나 스텝 커버리지 특성의 제약에 의해, 성막 온도의 고온화에 의한 수소 저감은 곤란하여, CVD법을 대신하는 성막 수법이 요구되고 있다.
CVD법을 대신하는 수법으로서 들 수 있는 ALD(Atomic Layer Deposition)법에서는, 예를 들면 SiH2Cl2가스와 NH3가스를 이용한 ALD-SiN성막의 경우, 원재료에 수소를 포함하고 있고, ALD법이 성립되는 온도 영역(∼550℃정도)에서는, 원재료로부터 기인하는 수소가 막 중에 잔류하기 때문에, SiH2Cl2가스와 NH3가스를 이용한 ALD-SiN성막을 대신하는 막 두께 균일성이나 스텝 커버리지 특성이 좋은 수법이 요구되고 있다.
또한, CVD법에서 형성한 SiN막은 높은 응력을 가지는 것으로 알려져 있고, Si기판 상에 직접 성막하면 기판에 결함이 들어가고, 리크 전류의 증가나, 산화 속도가 빨라지는 인티그레이션적인 불량 때문에, SiN막의 응력을 제어하는 것이 요구되고 있다.
1. 일본 특개2003-45864호 공보
SiN절연막을 형성하는 경우, 막을 형성할 때에 사용하는 원료 중에 포함되는 수소(H)는, 성막 온도의 저온화에 의해 막 중에 불순물로서 남는 경향이 있다. 막 중에 잔류한 수소는 Si-H결합이나 N-H결합과 같은 형태를 취하고, 전자나 정공의 수수(授受), 재결합에 의해 용이하게 괴리(乖離)하고 전하 포획 구조가 되어, 결함 밀도가 높아져버리는 문제가 있었다. TDS(승온 탈리법)에 의하면, 막 중 수소는 성막 온도 이상, 특히 800℃이상의 온도에서 이탈이 이루어지는 것으로부터 성막 온도의 고온화에 의해 막 중 수소의 저감이 가능하다고 알 수 있으나, 성막 온도의 고온화에 따라 SiN절연막의 막 두께 균일성의 악화가 현저해지므로, 생산에 적용하는 것이 어려웠다.
따라서 본 발명의 목적은, 상기 과제를 해결하고, 고온 영역에 있어서, 막 중의 수소 농도가 지극히 낮고, 막 두께 균일성이 양호한 절연막을 형성할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
기판을 수용한 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정; 및 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 공정;을 그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정;을 넣어서 교호(交互)적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 상기 원료 가스의 유속을, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정에 있어서 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판을 수용한 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정; 및 가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 공정;을 그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정;을 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 상기 원료 가스의 유속을, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정에 있어서 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 하는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리 용기;
상기 처리 용기 내를 가열하는 히터;
상기 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하는 질소 함유 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스 공급계;
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계;
상기 처리 용기 내의 압력을 조정하는 압력 조정부; 및
기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 상기 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 처리 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 처리를
그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 처리를 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 처리를 수행하고,
상기 소정 원소 함유층을 형성하는 처리에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 상기 원료 가스의 유속을, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 처리에 있어서 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 하도록,
상기 히터, 상기 원료 가스 공급계, 상기 질소 함유 가스 공급계, 상기 불활성 가스 또는 수소 함유 가스 공급계, 상기 배기계 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부;
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 고온 영역에 있어서, 막 중의 수소 농도가 지극히 낮고, 막 두께 균일성이 양호한 절연막을 형성할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형(縱型) 처리로(處理爐)의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 실시 형태에 있어서의 성막 흐름을 도시하는 플로우 차트이다.
도 4는 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이며, 퇴적·흡착 저해 가스로서 불활성 가스를 이용하는 예를 도시하고 있다.
도 5는 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍을 도시하는 도면이며, 퇴적·흡착 저해 가스로서 수소 함유 가스를 이용하는 예를 도시하고 있다.
도 6은 제1 실시예에 있어서의 퇴적·흡착 저해 가스(N2)의 공급 유량의 차이에 의한 SiN막의 막 두께의 웨이퍼 중심으로부터의 거리로의 의존성을 도시하는 도면이다.
도 7은 제1 실시예에 있어서의 SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성의 퇴적·흡착 저해 가스(N2)의 공급 유량으로의 의존성을 도시하는 도면이다.
도 8은 제2 실시예에 있어서의 SiN막의 성막 온도와 SiN막 중의 수소 농도와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 9는 제2 실시예에 있어서의 SiN막의 성막 온도와 SiN막의 막 밀도와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 10은 실리콘의 퇴적 또는 HCD가스의 흡착의 모양을 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 10의 (a)는 HCD가스의 유속이 작은 경우, 도 10의 (b)는 HCD가스의 유속이 큰 경우를 각각 도시하고 있다.
도 11은 제3 실시예에 있어서의 SiN막의 성막 온도와 웨이퍼면 내 막 두께 균일성과의 관계를 도시하는 도면이다.
발명자 등은, 고온 영역에 있어서의 절연막의 형성 방법에 대해서 예의 연구를 수행하였다. 그 결과, 대기압 미만의 압력으로 설정되는 것과 함께 가열된 상태의 처리 용기 내에, 기판을 수용한 상태에서, 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정과, 대기압 미만의 압력으로 설정되는 것과 함께 가열된 상태의 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 공정을, 그 사이에 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 처리 용기 내를 퍼지하는 공정을 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 경우에, 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에 있어서, 원료 가스를 기판의 측방에 설치된 노즐로부터 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐과 같은 노즐로부터, 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 공급하는 것으로, 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 원료 가스의 유속을, 퍼지 시에 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 하는 것으로, 고온 영역에 있어서, 막 중의 수소 농도가 지극히 낮고, 막 두께 균일성이 양호한 절연막을 형성하는 것이 가능하다는 지견을 얻었다.
소정 원소 함유층을 형성하는 공정은, CVD 반응이 생기는 조건 하에서 수행한다. 이 때 기판 상에 1원자층 미만으로부터 수(數)원자층 정도의 소정 원소 함유층으로서의 소정 원소층을 형성한다. 소정 원소 함유층은 소정 원소를 포함하는 원료 가스(이하, 간단히 원료 가스라고도 한다)의 흡착층이여도 좋다. 여기서, 소정 원소층이란, 소정 원소에 의해 구성되는 연속적인 층 이외에, 불연속인 층이나, 이들을 중첩하여 만들 수 있는 박막도 포함하는 총칭이다. 또한, 소정 원소에 의해 구성되는 연속적인 층을 박막이라고 하는 경우도 있다. 또한, 원료 가스의 흡착층이란, 원료 가스의 가스 분자가 연속적인 화학 흡착층 이외에, 불연속인 화학 흡착층도 포함한다. 또한, 1원자층 미만의 층이란 불연속으로 형성되는 원자층을 의미하고 있다. 원료 가스가 자기(自己) 분해하는 조건 하에서는 기판 상에 소정 원소가 퇴적하는 것으로 소정 원소층, 즉, 소정 원소의 퇴적층이 형성된다. 원료 가스가 자기 분해하지 않는 조건 하에서는, 기판 상에 원료 가스가 흡착하는 것으로 원료 가스의 흡착층이 형성된다. 또한, 기판 상에 원료 가스의 흡착층을 형성하는 것보다도, 소정 원소층을 형성하는 것이, 성막 레이트를 높게 할 수 있어 바람직하다.
또한, 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 공정에서는, 대기압 미만의 압력 분위기 하에 있는 처리 용기 내에서 질소 함유 가스를 열로 활성화시키거나 열분해시켜서 질소를 포함하는 질화종을 생성하고, 이 질화종에 의해 소정 원소 함유층을 질화하여 질화층으로 변화시킨다(개질한다). 즉, 이 질화종과 소정 원소 함유층을 반응시켜서, 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시킨다. 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 공정은 논플라즈마(non plazma)의 감압 분위기 하에서 수행할 수 있다. 또한, 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 공정에서는, 질소 함유 가스를 플라즈마로 활성화시켜서 이용할 수도 있다.
그리고, 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에 있어서, 원료 가스를 기판의 측방에 설치된 노즐로부터 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐과 같은 노즐로부터, 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 공급하는 것으로, 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 원료 가스의 유속을, 퍼지 시에 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 한다. 이와 같이, 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 원료 가스의 유속을 향상시키는 것으로, 기판 상으로의 소정 원소 함유층의 퇴적 또는 흡착을 저해(억제)시키면서 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성할 수 있게 되고, 소정 원소 함유층의 퇴적 또는 흡착 중심을 기판의 에지 측으로부터 센터 쪽으로 이동시키는 것이 가능해진다. 그 결과로서, 고온 영역에 있어서, 막 두께 균일성이 양호한 절연막을 형성하는 것이 가능해지는 것이 판명되었다.
본 발명은, 발명자 등이 얻은 이러한 지견에 기초하여 수행된 것이다. 이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 실시의 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 종단면으로 도시하고 있다. 또한, 도 2는 본 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하고 있다. 또한, 본 발명은, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 한하지 않고, 매엽식(枚葉式), 핫 월(Hot Wall)형, 콜드 월(Cold Wall)형 처리로를 포함하는 기판 처리 장치에도 바람직하게 적용할 수 있다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 처리로(202)는 가열 수단(가열 기구)로서의 히터(207)를 포함한다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보지판으로서의 히터 베이스(도시되지 않음)에 지지되는 것에 의해 수직으로 설치되어 있다. 또한, 히터(207)는, 후술하는 바와 같이 가스를 열로 활성화시키는 활성화 기구로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원 형상으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관(203)이 배설(配設)되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들면 석영(SiO2)또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색(閉塞)하고 하단이 개구(開口)한 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 통중공부(筒中空部)에는 처리실(201)이 형성되어 있고, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세에서 수직 방향으로 다단으로 정렬한 상태로 수용 가능하도록 구성되어 있다.
처리실(201) 내에는, 제1 가스 도입부로서의 제1 노즐(233a)과, 제2 가스 도입부로서의 제2 노즐(233b)이, 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되어 있다. 제1 노즐(233a), 제2 노즐(233b)에는, 제1 가스 공급관(232a), 제2 가스 공급관(232b)이 각각 접속되어 있다. 이와 같이, 반응관(203)에는 2개의 노즐(233a, 233b)과, 2개의 가스 공급관(232a, 232b)이 설치되어 있고, 처리실(201) 내에 복수 종류, 여기서는 2종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
제1 가스 공급관(232a)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC, 241a) 및 개폐 밸브인 밸브(243a)가 설치되어 있다. 또한, 제1 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)보다도 하류측에는, 제1 불활성 가스 공급관(232d)이 접속되어 있다. 이 제1 불활성 가스 공급관(232d)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241d) 및 개폐 밸브인 밸브(243d)가 설치되어 있다. 또한, 제1 가스 공급관(232a)의 선단부에는, 상술한 제1 노즐(233a)이 접속되어 있다. 제1 노즐(233a)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)와의 사이에 있어서의 원호 형상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향하여 입상(立上)으로 설치되어 있다. 즉, 제1 노즐(233a)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방에 설치되어 있다. 제1 노즐(233a)은 L자형 롱 노즐로서 구성되어 있다. 제1 노즐(233a)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급공(248a)이 설치되어 있다. 가스 공급공(248a)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구하고 있고, 웨이퍼(200)를 향하여 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 가스 공급공(248a)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 설치되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지고, 동일한 개구 피치로 설치되어 있다.
주로, 제1 가스 공급관(232a), 매스 플로우 컨트롤러(241a) 및 밸브(243a)에 의해 제1 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제1 노즐(233a)을 제1 가스 공급계에 포함시켜서 생각하여도 좋다. 또한, 주로, 제1 불활성 가스 공급관(232d), 매스 플로우 컨트롤러(241d) 및 밸브(243d)에 의해, 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다. 제1 불활성 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계로서도 기능한다.
제2 가스 공급관(232b)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어기(유량제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC, 24lb) 및 개폐 밸브인 밸브(243b)가 설치되어 있다. 또한, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)보다도 하류측에는, 제2 불활성 가스 공급관(232e)이 접속되어 있다. 이 제2 불활성 가스 공급관(232e)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241e) 및 개폐 밸브인 밸브(243e)가 설치되어 있다. 또한, 제2 가스 공급관(232b)의 선단부에는, 상술한 제2 노즐(233b)이 접속되어 있다. 제2 노즐(233b)은, 가스 분산 공간인 버퍼실(237) 내에 설치되어 있다.
버퍼실(237)은 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)의 사이에 있어서의 원호 형상의 공간에, 반응관(203) 내벽의 하부로부터 상부에 걸치는 부분에, 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라 설치되어 있다. 즉, 버퍼실(237)은, 웨이퍼 배열 영역의 측방에 설치되어 있다. 버퍼실(237)의 웨이퍼(200)와 인접하는 벽의 단부(端部)에는 가스를 공급하는 가스 공급공(248c)이 설치되어 있다. 가스 공급공(248c)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구하고 있고, 웨이퍼(200)를 향하여 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 가스 공급공(248c)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 설치되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지고, 동일한 개구 피치로 설치되어 있다.
제2 노즐(233b)은, 버퍼실(237)의 가스 공급공(248c)이 설치된 단부와 반대측의 단부에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방을 향하여 입상으로 설치되어 있다. 즉, 제2 노즐(233b)은, 웨이퍼 배열 영역의 측방에 설치되어 있다. 제2 노즐(233b)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되어 있다. 제2 노즐(233b)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급공(248b)이 설치되어 있다. 가스 공급공(248b)은 버퍼실(237)의 중심을 향하도록 개구하고 있다. 이 가스 공급공(248b)은, 버퍼실(237)의 가스 공급공(248c)과 마찬가지로, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 설치되어 있다. 이 복수의 가스 공급공(248b) 각각의 개구 면적은, 버퍼실(237) 내와 처리실(201) 내의 차압이 작은 경우에는, 상류측(하부)로부터 하류측(상부)까지, 각각 동일한 개구 면적으로 동일한 개구 피치로 하면 좋지만, 차압이 큰 경우에는 상류측에서 하류측을 향하여, 각각 개구 면적을 크게 하거나, 개구 피치를 작게 하면 좋다.
본 실시 형태에 있어서는, 제2 노즐(233b)의 가스 공급공(248b)의 각각의 개구 면적이나 개구 피치를, 상류측으로부터 하류측에 걸쳐서 상술한 바와 같이 조절하는 것으로, 우선, 가스 공급공(248b)의 각각으로부터, 유속의 차이는 있지만, 유량이 거의 동량(同量)인 가스를 분출시킨다. 그리고 이 가스 공급공(248b)의 각각으로부터 분출하는 가스를, 일단, 버퍼실(237) 내에 도입하고, 버퍼실(237) 내에 있어서 가스의 유속 차이의 균일화를 수행하는 것으로 하고 있다. 즉, 제2 노즐(233b)의 가스 공급공(248b)의 각각으로부터 버퍼실(237) 내에 분출한 가스는 버퍼실(237) 내에서 각 가스의 입자 속도가 완화된 후, 버퍼실(237)의 가스 공급공(248c)으로부터 처리실(201) 내로 분출한다. 이에 의해, 제2 노즐(233b)의 가스 공급공(248b)의 각각으로부터 버퍼실(237) 내로 분출한 가스는, 버퍼실(237)의 가스 공급공(248c)의 각각으로부터 처리실(201) 내에 분출하는 때는, 균일한 유량과 유속을 가지는 가스가 된다.
주로, 제2 가스 공급관(232b), 매스 플로우 컨트롤러(24lb) 및 밸브(243b)에 의해 제2 가스 공급계가 구성된다. 또한, 제2 노즐(233b) 및 버퍼실(237)을 제2 가스 공급계에 포함시켜서 생각하여도 좋다. 또한, 주로, 제2 불활성 가스 공급관(232e), 매스 플로우 컨트롤러(241e) 및 밸브(243e)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다. 제2 불활성 가스 공급계는 퍼지 가스 공급계로서도 기능한다.
제1 가스 공급관(232a)으로부터는, 소정 원소를 포함하는 원료 가스, 즉, 소정 원소로서의 실리콘(Si)을 포함하는 원료 가스(실리콘 함유 가스)로서, 예를 들면 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCD) 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(241a), 밸브(243a) 및 제1 노즐(233a)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 즉, 제1 가스 공급계는 원료 가스 공급계(실리콘 함유 가스 공급계)로서 구성된다. 이 때 동시에, 제1 불활성 가스 공급관(232d)으로부터, 퇴적·흡착 저해 가스로서의 불활성 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(241d), 밸브(243d)를 개재하여 제1 가스 공급관(232a) 내에 공급된다. 여기서, 퇴적·흡착 저해 가스란, 웨이퍼(200) 표면상으로의 실리콘의 퇴적 또는 HCD가스의 흡착을 저해시키기 위한 가스이다. 제1 가스 공급관(232a) 내에 공급된 퇴적·흡착 저해 가스로서의 불활성 가스는, 제1 노즐(233a)을 개재하여 HCD가스와 함께 처리실(201) 내에 공급된다. 또한 이 때, 퇴적·흡착 저해 가스로서, 불활성 가스 대신에 수소 함유 가스를 제1 가스 공급관(232a) 내에 공급하도록 하여도 좋다. 이 경우, 제1 불활성 가스 공급계를 수소 함유 가스 공급계로 치환하면 좋다. 즉, 이 경우, 수소 함유 가스 공급계는, 수소 함유 가스 공급관(232d), 매스 플로우 컨트롤러(241d) 및 밸브(243d)에 의해 구성되는 것이 된다. 이와 같이, 제1 불활성 가스 공급계는 퇴적·흡착 저해 가스 공급계로서도 구성되고, 수소 함유 가스 공급계로 치환하는 것도 가능하게 되어 있다.
제2 가스 공급관(232b)으로부터는, 질소를 포함하는 가스(질소 함유 가스)로서, 예를 들면 암모니아(NH3) 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(24lb), 밸브(243b), 제2 노즐(233b) 및 버퍼실(237)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 즉, 제2 가스 공급계는 질소 함유 가스 공급계로서 구성된다. 이 때 동시에, 제2 불활성 가스 공급관(232e)으로부터, 불활성 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(241e) 및 밸브(243e)를 개재하여 제2 가스 공급관(232b) 내에 공급되도록 하여도 좋다.
버퍼실(237) 내에는, 도 2에 도시되는 바와 같이, 가늘고 긴 구조를 가지는 제1 전극인 제1 봉상(棒狀) 전극(269) 및 제2 전극인 제2 봉상 전극(270)이, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 웨이퍼(200)의 적층 방향을 따라 배설되어 있다. 제1 봉상 전극(269) 및 제2 봉상 전극(270)의 각각은, 제2 노즐(233b)과 평행하도록 설치되어 있다. 제1 봉상 전극(269) 및 제2 봉상 전극(270)의 각각은, 상부로부터 하부에 걸쳐 각 전극을 보호하는 보호관인 전극 보호관(275)에 의해 덮여지는 것으로 보호되고 있다. 이 제1 봉상 전극(269) 또는 제2 봉상 전극(270)의 어느 일방(一方)은 정합기(272)를 개재하여 고주파 전원(273)에 접속되고, 타방(他方)은 기준 전위인 어스에 접속되어 있다. 이 결과, 제1 봉상 전극(269) 및 제2 봉상 전극(270) 사이의 플라즈마 생성 영역(224)에 플라즈마가 생성된다. 주로, 제1 봉상 전극(269), 제2 봉상 전극(270), 전극 보호관(275), 정합기(272), 고주파 전원(273)에 의해 플라즈마 발생기(플라즈마 발생부)로서의 플라즈마원(源)이 구성된다. 또한, 플라즈마원은, 후술하는 바와 같이 가스를 플라즈마로 활성화시키는 활성화 기구로서 기능한다.
전극 보호관(275)은, 제1 봉상 전극(269) 및 제2 봉상 전극(270)의 각각을 버퍼실(237)의 분위기와 격리한 상태로 버퍼실(237) 내에 삽입할 수 있는 구조로 되어 있다. 여기서, 전극 보호관(275)의 내부가 외기(대기)와 동일 분위기이면, 전극 보호관(275)에 각각 삽입된 제1 봉상 전극(269) 및 제2 봉상 전극(270)은 히터(207)에 의한 열로 산화되어 버린다. 따라서, 전극 보호관(275)의 내부에는 질소 등의 불활성 가스를 충전 또는 퍼지하고, 산소 농도를 충분히 낮게 억제하여 제1 봉상 전극(269) 또는 제2 봉상 전극(270)의 산화를 방지하기 위한 불활성 가스 퍼지 기구가 설치되고 있다.
반응관(203)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치되어 있다. 배기관(231)에는 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있다. 또한, APC밸브(244)는 밸브를 개폐하여 처리실(201) 내의 진공배기·진공 배기 정지를 할 수 있고, 밸브 개도(開度)를 조절하여 압력 조정이 가능하도록 구성되어 있는 개폐 밸브이다. 진공 펌프(246)를 작동시키면서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 APC밸브(244)의 밸브의 개도를 조절하는 것에 의해, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성되어 있다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다.
반응관(203)의 하방으로는, 반응관(203)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구(爐口) 개체(蓋體)로서의 씰 캡(219)이 설치되어 있다. 씰 캡(219)은 반응관(203)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 당접(當接)되도록 구성되어 있다. 씰 캡(219)은 예를 들면 스텐레스 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 씰 캡(219)의 상면에는 반응관(203)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링(220)이 설치되어 있다. 씰 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 후술하는 기판 보지구로서의 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은 씰 캡(219)을 관통하여 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는, 보트(217)를 회전시키는 것으로 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 씰 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 수직하게 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 씰 캡(219)을 승강시키는 것으로, 보트(217)를 처리실(201) 내에 대하여 반입·반출하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 예를 들면 석영이나 탄화 규소 등의 내열성 재료로 이루어지고, 복수 매의 웨이퍼(200)를 수평 자세에서, 서로 중심을 맞춘 상태로 정렬시켜서 다단으로 지지하도록 구성되어 있다. 또한, 보트(217)의 하부에는, 예를 들면 석영이나 탄화 규소 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열 부재(218)가 설치되어 있고, 히터(207)로부터의 열이 씰 캡(219) 측에 전해지기 어렵도록 구성되어 있다. 또한, 단열 부재(218)는, 석영이나 탄화 규소 등의 내열성 재료로 이루어지는 복수 매의 단열판과, 이들 단열판을 수평 자세에서 다단으로 지지하는 단열판 홀더에 의해 구성하여도 좋다.
반응관(203) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있고, 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태를 조정하는 것으로, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록 구성되어 있다. 온도 센서(263)는, 제1 노즐(233a) 및 제2 노즐(233b)과 마찬가지로, L자 형으로 구성되어 있고, 반응관(203)의 내벽을 따라 설치되어 있다.
제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는, 매스 플로우 컨트롤러(241a, 24lb, 241d, 241e), 밸브(243a, 243b, 243d, 243e), 압력 센서(245), APC밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(263), 보트 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 고주파 전원(273), 정합기(272) 등에 접속되어 있다. 컨트롤러(121)에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(241a, 24lb, 241d, 241e)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a, 243b, 243d, 243e)의 개폐 동작, APC밸브(244)의 개폐 및 압력 센서(245)에 기초하는 압력 조정 동작, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동·정지, 보트 회전 기구(267)의 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작 등의 제어나, 고주파 전원(273)의 전력 공급 제어, 정합기(272)에 의한 임피던스 제어가 수행된다.
다음으로, 상술의 기판 처리 장치의 처리로를 이용하여, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 절연막으로서의 질화막을 성막하는 방법의 예에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 3에 본 실시 형태에 있어서의 성막 플로우 차트를, 도 4 및 도 5에 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 있어서의 가스 공급의 타이밍 도를 도시한다. 본 실시 형태의 성막 시퀀스에서는, 대기압 미만의 압력으로 설정되는 것과 함께 가열된 상태의 처리 용기 내에, 기판을 수용한 상태로, 소정 원소로서의 실리콘을 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로 기판 상에 소정 원소 함유층 즉 실리콘 함유층을 형성하는 공정과, 대기압 미만의 압력에 설정되는 것과 함께 가열된 상태의 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로 기판 상에 형성된 실리콘 함유층을 질화층 즉 실리콘 질화층으로 변화시키는 공정을, 그 사이에, 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 처리 용기 내를 퍼지하는 공정을 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 기판 상에 소정 막 두께의 질화막 즉 실리콘 질화막을 형성한다. 그리고 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 원료 가스를 기판의 측방에 설치된 노즐로부터 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐과 동일한 노즐로부터, 원료 가스와 함께 퇴적·흡착 저해 가스로서 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 공급하는 것으로, 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 원료 가스의 유속을, 퍼지 시에 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 한다.
이하, 이를 구체적으로 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 원료 가스로서 HCD가스를, 질소 함유 가스로서 NH3가스를, 퇴적·흡착 저해 가스로서 N2가스를, 퍼지 가스로서 N2가스를 이용하고, 도 3의 성막 플로우, 도 4 및 도 5의 성막 시퀀스에 의해, 기판 상에 절연막으로서 실리콘 질화막(Si3N4막, 이하, 간단히 SiN막이라고도 한다)을 형성하는 예에 대해서 설명한다.
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차징)되면, 도 1에 도시되는 바와 같이, 복수 매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어올려져 처리실(201) 내에 반입(보트 로딩)된다. 이 상태에서, 씰 캡(219)은 O링(220)을 개재하여 반응관(203)의 하단을 씰링(sealing)한 상태가 된다.
처리실(201) 내가 원하는 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이 때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)에서 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC밸브(244)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 처리실(201) 내가 원하는 온도가 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이 때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포가 되도록 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태가 피드백 제어된다(온도 조정). 계속해서, 회전 기구(267)에 의해 보트(217)가 회전되는 것으로 웨이퍼(200)가 회전된다. 그 후, 후술하는 4개의 스텝을 순차 실행한다.
[스텝 1]
제1 가스 공급관(232a)의 밸브(243a), 제1 불활성 가스 공급관(232d)의 밸브(243d)를 열고, 제1 가스 공급관(232a)에 HCD가스, 제1 불활성 가스 공급관(232d)에 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스를 흘려보낸다. N2가스는, 제1 불활성 가스 공급관(232d)으로부터 흘러, 매스 플로우 컨트롤러(241d)에 의해 유량 조정된다. HCD가스는, 제1 가스 공급관(232a)로부터 흘러, 매스 플로우 컨트롤러(241a)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 HCD가스는, 유량 조정된 N2가스와 제1 가스 공급관(232a) 내에서 혼합되어서, 제1 노즐(233a)의 가스 공급공(248a)으로부터, 가열된 감압 상태의 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다(HCD가스+N2가스 공급).
이 때, APC밸브(244)를 적정하게 조정하고, 처리실(201) 내의 압력을, 대기압 미만, 예를 들면 10∼1,000Pa의 범위 내의 압력으로 유지한다. 매스 플로우 컨트롤러(241a)에서 제어하는 HCD가스의 공급 유량은, 예를 들면 20∼1,000sccm(0.02∼1slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 매스 플로우 컨트롤러(241d)에서 제어하는 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 공급 유량은, HCD가스의 공급 유량보다도 큰 유량으로 하고, 예를 들면 1,000∼20,000sccm(1∼20slm)의 범위 내의 유량으로 한다. HCD가스를 웨이퍼(200)에 노출하는 시간은, 예를 들면 1∼120초 사이의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(207)의 온도는, 상술한 압력대에 있어서 처리실(201) 내에서 CVD반응이 생기는 온도가 되도록 설정한다. 즉 웨이퍼(200)의 온도가, 예를 들면 350℃∼950℃, 바람직하게는 700℃∼950℃, 보다 바람직하게는 750℃∼950℃, 더욱 바람직하게는 800℃∼950℃의 범위 내의 온도가 되도록 히터(207)의 온도를 설정한다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도가 350℃미만이 되면 웨이퍼(200) 상에 있어서 HCD가 분해, 흡착하기 어려워진다.
또한, 웨이퍼(200)의 온도가 950℃를 넘으면 CVD 반응이 지나치게 강해져, 퇴적·흡착 저해 가스의 작용이 충분히 일어나지 않고, 막 두께 균일성의 악화를 개선하는 것이 어려워진다. 한편, 웨이퍼(200)의 온도가 700℃미만의 경우, 막 두께 균일성은 비교적 양호해지고, 700℃이상의 고온 영역에 있어서 막 두께 균일성의 악화가 현저해지고, 퇴적·흡착 저해 가스를 이용하는 본 발명이 특히 유효해진다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도가 800℃미만, 특히 750℃미만의 경우, 막 중에 들어간 수소가 잔류하기 쉽고, 수소의 흡착 사이트가 많은(결함이 많은) 저밀도의 막이 형성된다. 이상의 것으로부터, 웨이퍼(200)의 온도는 350℃∼950℃, 바람직하게는 700℃∼950℃, 보다 바람직하게는 750℃∼950℃, 더욱 바람직하게는 800℃∼950℃로 하는 것이 좋다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도를 750℃∼950℃, 더욱 바람직하게는 800℃∼950℃로 하면, 퇴적·흡착 저해 가스의 작용을 충분히 생기게 할 수 있고, 막 중에 들어간 수소가 잔류하기 어렵고(이탈하기 쉽고), 수소의 흡착 사이트가 적은(결함이 적은) 고밀도의 막을 형성하는 것이 가능해진다. 즉, 이 온도대에 있어서는, 막 중의 수소 농도가 지극히 낮고, 막 두께 균일성이 지극히 양호한 막을 형성하는 것이 가능해진다.
상술한 조건, 즉 CVD 반응이 생기는 조건 하에서 HCD가스를 처리실(201) 내에 공급하는 것으로, 웨이퍼[200, 표면의 하지(下地)막] 상에 1원자층 미만으로부터 수원자층 정도의 실리콘 함유층으로서의 실리콘층 (Si층)이 형성된다. 실리콘 함유층은 HCD가스의 흡착층이여도 좋다. 여기서 실리콘층이란, 실리콘에 의해 구성되는 연속적인 층 이외에, 불연속인 층이나, 이들을 중첩하여 만들 수 있는 실리콘 박막도 포함하는 총칭이다. 또한, 실리콘에 의해 구성되는 연속적인 층을 실리콘 박막이라고 하는 경우도 있다. 또한, HCD가스의 흡착층이란, HCD가스 가스 분자가 연속적인 화학 흡착층 이외에, 불연속인 화학 흡착층도 포함한다. 또한, 1원자층 미만의 층은 불연속으로 형성되는 원자층을 의미하고 있다. HCD가스가 자기 분해하는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 상에 실리콘이 퇴적하는 것으로 실리콘층이 형성된다. HCD가스가 자기 분해하지 않는 조건 하에서는, 웨이퍼(200) 상에 HCD가스가 흡착하는 것으로 HCD가스의 흡착층이 형성된다. 웨이퍼(200) 상에 형성되는 실리콘 함유층의 두께가 수원자층을 넘으면, 후술하는 스텝 3에서의 질화의 작용이 실리콘 함유층의 전체(全體)에 도달하지 않게 된다. 또한, 웨이퍼(200) 상에 형성 가능한 실리콘 함유층의 최소값은 1원자층 미만이다. 따라서, 실리콘 함유층의 두께는 1원자층 미만으로부터 수원자층 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 웨이퍼(200) 상에 HCD가스의 흡착층을 형성하는 것보다도, 웨이퍼(200) 상에 실리콘층을 형성하는 것이, 성막 레이트를 높게 할 수 있어 바람직하다.
이 때, 상술한 바와 같이, HCD가스를 공급하는 제1 노즐(233a)과 동일한 노즐로부터 HCD가스와 함께 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스를 대유량으로 웨이퍼(200)를 향하여 공급하는 것으로, HCD가스의 유속, 특히 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는[웨이퍼(200) 표면을 가로 지르는] HCD가스의 유속을 빠르게 한다. 즉, HCD가스의 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로의 분사를 강하게 한다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 상으로의 실리콘의 퇴적 효율 또는 HCD가스의 흡착 효율을 내리고, 퇴적 또는 흡착을 억제시키면서 웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층을 형성할 수 있게 된다. 이 퇴적·흡착 저해 가스의 작용에 의해, 도 10에 도시되는 바와 같이 실리콘 함유층의 퇴적 또는 흡착 중심을 웨이퍼(200)의 에지 측으로부터 센터 쪽으로 이동시키는 것이 가능해지고, 또한, 실리콘 함유층의 가장 두꺼운 부분과 가장 얇은 부분과의 차이를 작게 할 수 있고, 예를 들면 700℃이상의 고온 영역에 있어서 흡착 반응이 붕괴되는 영역, 즉 실리콘 함유층의 퇴적 또는 흡착이 과잉이 되는 영역에 있어서도, 균일하게 실리콘 함유층을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 도 10의 (a)는 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD가스의 유속이 작은 경우에 있어서의 실리콘의 퇴적 또는 HCD가스의 흡착의 모양을 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한, 도 10의 (b)는 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD가스의 유속이 큰 경우에 있어서의 실리콘의 퇴적 또는 HCD가스의 흡착의 모양을 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한, 도 10에 있어서의 흰 화살표는, HCD가스와 N2가스의 흐르는 방향을 나타내고 있고, 웨이퍼(200) 상의 흰 동그라미(○)는, 웨이퍼(200) 상에 퇴적한 Si원자 또는 웨이퍼(200) 상에 흡착한 HCD가스 분자를 나타내고 있다. 또한, 도 10에서는, 편의상, 웨이퍼(200)의 좌측 절반만을 도시하고 있다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD가스의 유속을 크게 하는 것에 의해, 실리콘 함유층의 두께를 전체적으로 얇게 하면서, 실리콘 함유층의 퇴적 또는 흡착 중심을 웨이퍼(200)의 에지 측으로부터 센터 쪽으로 이동시키는 것이 가능해진다. 또한, 실리콘 함유층의 가장 두꺼운 부분과 가장 얇은 부분과의 차이를 작게 할 수 있고, 웨이퍼(200)면 내에 걸쳐 균일하게 실리콘 함유층을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 공급 유량은, 상술한 바와 같이 1∼20slm의 범위 내의 유량으로 하는 것이 바람직하고, HCD가스의 공급 유량보다도 대유량으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 N2가스의 공급 유량을 설정하고, N2가스의 체적 유량을, HCD가스의 체적 유량보다도 대유량으로 하는 것으로, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD 가스의 유속을, HCD가스를 단독으로 흘려보내는 경우보다도 빠르게 한다. 즉, HCD가스를 단독으로 흘려보내는 경우보다도 강하게 HCD가스를 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 분사한다. 또한, 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 공급 유량은, 후술하는 스텝 3에 있어서 처리실(201) 내에 공급하는 NH3가스의 공급 유량보다도 대유량으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 N2가스의 공급 유량을 설정하고, N2가스의 체적 유량을, NH3가스의 체적 유량보다도 대유량으로 하는 것으로, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD가스의 유속을, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 NH3가스의 유속보다도 빠르게 한다. 즉, NH3가스를 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 분사하는 것보다도 강하게, HCD가스를 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 분사한다. 또한, 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 공급 유량은, 후술하는 스텝 2 및 스텝 4에 있어서 처리실(201) 내에 공급하는 퍼지 가스로서의 N2가스의 공급 유량보다도 대유량으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 공급 유량을 설정하고, 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 체적 유량을, 퍼지 가스로서의 N2가스의 체적 유량보다도 대유량으로 하는 것으로, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD가스의 유속을, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 퍼지 가스로서의 N2가스의 유속보다도 빠르게 한다. 즉, 퍼지 가스로서의 N2가스를 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 분사하는 것보다도 강하게, HCD가스를 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 분사한다.
구체적으로는, 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 체적 유량은, HCD가스의 체적 유량의 10∼30배 정도이며, 퍼지 가스로서의 N2가스의 체적 유량의 5∼30배정도로 하는 것이 바람직하다. 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 체적 유량을 HCD가스의 체적 유량의 10∼30배 정도로 하는 것으로, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD가스의 유속을 보다 충분하게 높이는 것이 가능해지고, 실리콘 함유층의 퇴적 또는 흡착을 보다 충분히 억제할 수 있고, 퇴적 또는 흡착 중심을 웨이퍼(200)의 에지 측으로부터 센터 쪽으로 하는 것이 용이해진다. 또한, 실리콘 함유층의 가장 두터운 부분과 가장 얇은 부분의 차이를 작게 하는 것도 용이해진다. 그 결과, 막 두께 균일성을 보다 충분히 개선할 수 있게 된다. 또한, HCD가스의 유속이 지나치게 빠르고, 실리콘 함유층의 퇴적 또는 흡착을 지나치게 억제하여, 실용적인 성막 속도을 얻을 수 없게 되는 것을 방지할 수 있다.
실리콘을 포함하는 원료로서는, HCD 이외에, TCS(테트라클로로실란, SiCl4), DCS(디클로로실란, SiH2Cl2), SiH4(모노실란) 등의 무기 원료뿐만 아니라, 아미노실란계의 4DMAS(테트라키스디메틸아미노실란, Si[N(CH3)2]4), 3DMAS(트리스디메틸아미노실란, Si[N(CH3)2]3H), 2DEAS(비스디에틸아미노실란, Si[N(C2H5)2]2H2), BTBAS(비스터셔리부틸아미노실란, SiH2[NH(C4H9)]2)등의 유기 원료를 이용하여도 좋다.
퇴적·흡착 저해 가스로서의 불활성 가스로서는, N2가스 이외에, Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용하여도 좋다. 또한, 퇴적·흡착 저해 가스로서는, 수소 함유 가스를 이용하여도 좋다. 수소 함유 가스로서는, 예를 들면 수소(H2) 가스나 중수소(D2) 가스 등을 이용할 수 있다. 도 5에, 퇴적·흡착 저해 가스로서 수소 함유 가스인 H2가스를 이용한 성막 시퀀스 예를 도시한다. 퇴적·흡착 저해 가스로서의 H2가스의 공급 유량은, 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 공급 유량과 마찬가지로 1,000∼20,000sccm(1∼20slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 또한, 예를 들면 750℃이상, 바람직하게는 800℃이상의 고온 하에서는, 막 중에 들어간 수소는 잔류하기 어려워지는(이탈하기 쉬워지는) 것으로부터, 흡착 저해 가스로서 수소 함유 가스를 이용하여도, 막 중의 수소 농도 저감 효과에 영향을 주는 것은 아니다. 이 경우에 있어서도 수소의 흡착 사이트가 적은(결함이 적은) 고밀도의 막이 형성된다. 또한, HCD가스 공급시에 H2가스를 공급하는 것으로, HCD가스 중의 Cl을 뽑는 것을 생각할 수 있고, 성막 레이트의 향상, 막 중 Cl불순물의 저감 효과를 생각할 수 있다.
[스텝 2]
웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층이 형성된 후, 제1 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)를 닫고, HCD가스의 공급을 정지한다. 이 때, 배기관(231)의 APC밸브(244)는 연 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 잔류한 HCD가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이 때, 밸브(243d)는 연 상태로 하여, 불활성 가스로서의 N2가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. 이 때 밸브(243e)를 열도록 하여도 좋다. N2가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 실리콘 함유층 형성에 기여한 후의 HCD가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 더욱 높일 수 있다(잔류 가스 제거).
이 때의 히터(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가 HCD가스의 공급시와 동일하게 350℃∼950℃, 바람직하게는 700℃∼950℃, 보다 바람직하게는 750℃∼950℃, 더욱 바람직하게는 800℃∼950℃의 범위 내의 온도가 되도록 설정한다. 퍼지 가스로서의 N2가스의 공급 유량은, 200∼1,000sccm(0.2∼1slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 또한, 퍼지 가스로서의 N2가스의 체적 유량은, 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 체적 유량 정도로 크게 할 필요는 없고, 그보다 소유량으로 충분한 퍼지 효과를 얻을 수 있다. 반대로 말하면, 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 체적 유량은, 퍼지 가스로서의 N2가스의 체적 유량보다도 크게 할 필요가 있다. 즉 실리콘 함유층의 퇴적·흡착 억제 효과를 얻기 위해서는, 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 체적 유량을, 퍼지 효과가 충분히 얻어질 만큼의 N2가스의 체적 유량보다도 대유량으로 할 필요가 있다. 따라서, 퍼지에 의해 처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거할 때는, 매스 플로우 컨트롤러(241d)를 제어하여, 제1 불활성 가스 공급관(232d)로부터 공급하는 N2가스의 공급 유량을 1∼20slm으로부터 0.2∼1slm으로 변경하여, N2가스의 체적 유량을 감소시키는 것이 된다. 또한, 퍼지 가스로서는, N2가스 이외에, Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용하여도 좋다.
[스텝 3]
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)를 열고, 제2 가스 공급관(232b)에 NH3가스를 흘려보낸다. NH3가스는 제2 가스 공급관(232b)로부터 흘러, 매스 플로우 컨트롤러(24lb)에 의해 유량 조정된다. 유량 조정된 NH3가스는 제2 노즐(233b)의 가스 공급공(248b)으로부터 가열된 감압 상태의 버퍼실(237) 내에 공급된다. 이 때, 제1 봉상 전극(269) 및 제2 봉상 전극(270) 사이에 고주파 전력을 인가하지 않는다. 이에 의해, 버퍼실(237) 내에 공급된 NH3가스는, 열로 활성화되어서, 버퍼실(237)의 가스 공급공(248c)으로부터, 가열된 감압 상태의 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다(NH3가스 공급).
이 때, 제2불활성 가스 공급관(232e)의 밸브(243e)를 열고, 제2 불활성 가스 공급관(232e)으로부터 불활성 가스로서 N2가스를 공급하도록 하여도 좋다. N2가스는 매스 플로우 컨트롤러(241e)에 의해 유량 조정되어서, 제2 가스 공급관(232b) 내에 공급된다. 이 경우, 제2 노즐(233b)로부터는, NH3가스와 N2가스의 혼합 가스가 공급되는 것이 된다. 또한, 불활성 가스로서는, N2가스 이외에, Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용하여도 좋다.
이 때, APC밸브(244)를 적정하게 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을, 대기압 미만, 예를 들면 1∼3,000Pa의 범위 내의 압력으로 유지한다. 매스 플로우 컨트롤러(24lb)에서 제어하는 NH3가스의 공급 유량은, 예를 들면 100∼10,000sccm(0.1∼10slm)의 범위 내의 유량으로 한다. NH3가스를 웨이퍼(200)에 노출하는 시간은, 예를 들면 1∼120초 사이의 범위 내의 시간으로 한다. 히터(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가 예를 들면 350℃∼1,200℃의 범위 내의 온도가 되도록 설정한다. 또한, 이 범위 내의 온도라면 감압 분위기 하에서의 NH3가스에 의한 질화의 효과, 즉, 실리콘 함유층의 질화 반응이 얻어지는 것을 확인하였다. 또한, 웨이퍼(200)의 온도가 지나치게 낮으면 질화의 효과가 얻어지지 않는 것도 확인하였다. 단, 스루풋을 고려하면, 웨이퍼(200)의 온도가, 실리콘 함유층의 질화 반응이 생기는 정도의 온도로서 스텝 1의 HCD가스의 공급시와 동일한 온도대가 되도록, 즉 스텝 1과 스텝 3에서 처리실(201) 내의 온도를 같은 온도대로 보지하도록 히터(207)의 온도를 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 스텝 1과 스텝 3에서 웨이퍼(200)의 온도, 즉 처리실(201) 내의 온도가 350℃∼950℃, 바람직하게는 700℃∼950℃, 보다 바람직하게는 750℃∼950℃, 더욱 바람직하게는 800℃∼950℃의 범위 내의 일정한 온도가 되도록 히터(207)의 온도를 설정한다. 또한, 스텝 1∼스텝 4(후술)에 걸쳐서 처리실(201) 내의 온도를 동일한 온도대로 보지하도록 히터(207)의 온도를 설정하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 스텝 1∼스텝 4(후술)에 걸쳐서 처리실(201) 내의 온도가 350℃∼950℃, 바람직하게는 700℃∼950℃, 보다 바람직하게는 750℃∼950℃, 더욱 바람직하게는 800℃∼950℃의 범위 내의 일정한 온도가 되도록 히터(207)의 온도를 설정한다. 또한, 처리실(201) 내의 온도를 550℃이상으로 하는 것으로, 감압 분위기 하에서의 NH3가스에 의한 질화력 향상 효과를 얻을 수 있다. 이 질화력 향상 효과를 보다 높이려고 하는 경우, 처리실(201) 내의 온도를 600℃이상으로 하는 것이 바람직하고, 700℃이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, NH3가스는 플라즈마로 활성화시켜서 공급하는 것보다도, 열로 활성화시켜서 공급하는 것이, 소프트한 반응을 생기게 할 수 있고, 후술하는 질화를 소프트하게 수행할 수 있다.
상술한 조건에서 NH3가스를 처리실(201) 내에 공급하는 것으로, NH3가스는 가열된 감압 분위기 하에 있어서 논플라즈마로 열적으로 활성화되거나 또는 열분해하여 질소를 포함하는 질화종이 생성된다. 이 때, 처리실(201) 내에는 HCD가스는 흐르고 있지 않으므로, NH3가스는 기상(氣相) 반응을 일으키지 않고, NH3가스가 열적으로 활성화되거나 또는 열분해하는 것으로 얻어진 질화종은 스텝 1에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 실리콘 함유층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해, 실리콘 함유층에 대하여 질화 처리가 수행되고, 이 질화 처리에 의해, 실리콘 함유층은 실리콘 질화층(Si3N4층, 이하, 간단히 SiN층이라고도 한다)으로 변화시킬 수 있다(개질된다).
또한, 이 때, NH3가스를 플라즈마로 활성화시켜서 흘려보낼 수도 있다. NH3가스를 플라즈마로 활성화시켜서 흘려보내는 것으로, 보다 에너지가 높은 질화종을 생성할 수 있고, 이 질화종에 의해 질화 처리를 수행하는 것으로, 디바이스 특성이 향상하는 등의 효과도 생각된다. NH3가스를 플라즈마로 활성화시킬 경우, 제1 봉상 전극(269) 및 제2 봉상 전극(270) 사이에 고주파 전원(273)으로부터 정합기(272)를 개재하여 고주파 전력을 인가하는 것으로, 버퍼실(237) 내에 공급된 NH3가스는 플라즈마 여기(勵起)되고, 활성종으로서 가스 공급공(248c)으로부터 처리실(201) 내에 공급되어 배기관(231)으로부터 배기된다. 이 때, 고주파 전원(273)으로부터 제1 봉상 전극(269) 및 제2 봉상 전극(270) 사이에 인가하는 고주파 전력은, 예를 들면 50∼1,000W의 범위 내의 전력이 되도록 설정한다. 그 외의 처리 조건은, 상술한 처리 조건과 동일하게 한다. 또한, 상술의 온도대에서는, NH3가스는 열로 충분히 활성화되고, 충분한 양의 질화종이 생성된다. 따라서, NH3가스를 논플라즈마로 열적으로 활성화시켜도 충분한 질화력을 얻을 수 있다. 또한, NH3가스는 열로 활성화시켜서 공급하는 것이, 소프트한 반응을 생기게 할 수 있고, 상술한 질화 처리를 소프트하게 수행할 수 있다.
질소 함유 가스로서는, NH3가스 이외에, 디아진(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4)가스, N3H8가스나 아민계의 가스 등을 이용하여도 좋다.
[스텝 4]
실리콘 함유층을 실리콘 질화층으로 변화시킨 후, 제2 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)를 닫고, NH3가스의 공급을 정지한다. 이 때, 배기관(231)의 APC밸브(244)는 연 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 잔류한 NH3가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이 때, 밸브(243d, 243e)를 열고, 불활성 가스로서의 N2가스를 처리실(201) 내에 공급한다. N2가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 실리콘 질화층 형성에 기여한 후의 NH3가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 더욱 높일 수 있다(잔류 가스 제거).
이 때의 히터(207)의 온도는, 웨이퍼(200)의 온도가 NH3가스의 공급 시와 동일하게 350℃∼950℃, 바람직하게는 700℃∼950℃, 보다 바람직하게는 750℃∼950℃, 더욱 바람직하게는 800℃∼950℃의 범위 내의 온도가 되도록 설정한다. 퍼지 가스로서의 N2가스의 공급 유량은, 200∼1,000sccm(0.2∼1slm)의 범위 내의 유량으로 한다. 또한, 상술한 바와 같이 퍼지 가스로서의 N2가스의 체적 유량은, 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 체적 유량 정도로 크게 할 필요는 없고, 그보다 소유량으로 충분한 퍼지 효과가 얻어진다. 퍼지 가스로서는, N2가스 이외에, Ar, He, Ne, Xe등의 희가스를 이용하여도 좋다.
상술한 스텝 1∼스텝 4를 1사이클로 하고, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회 실시하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 실리콘 질화막(Si3N4막, 이하, 단지 SiN막이라고도 한다)을 성막할 수 있다.
소정 막 두께의 실리콘 질화막이 성막되면, 밸브(243d, 243e)를 열고, 제1 불활성 가스 공급관(232d), 제2 불활성 가스 공급관(232e)의 각각으로부터 불활성 가스로서의 N2가스를 처리실(201) 내에 공급하고 배기관(231)으로부터 배기한다.
N2가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내가 불활성 가스로 퍼지되고, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스가 처리실(201) 내로부터 제거된다(퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고, 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)이 하강되어서, 반응관(203)의 하단이 개구되는 것과 함께, 처리 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 보지된 상태로 반응관(203)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로딩)된다. 그 후, 처리 완료된 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출(取出)된다(웨이퍼 디스차지).
본 실시 형태의 스텝 1에서는, 제1 노즐(233a)로부터 HCD가스와 함께 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스를 상술한 바와 같은 대유량으로 처리실(201) 내에 공급하는 것보다, HCD가스의 유속, 특히 제1 노즐(233a)의 가스 공급공(248a)으로부터 웨이퍼(200)를 향하여 분출되어 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는(웨이퍼(200) 표면을 가로지르는) HCD가스의 유속을 빠르게 한다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 상으로의 실리콘의 퇴적 효율 또는 HCD가스의 흡착 효율을 내릴 수 있고, 실리콘의 퇴적 또는 HCD가스의 흡착을 억제시키면서 웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층을 형성할 수 있게 된다. 이 퇴적·흡착 저해 가스의 작용에 의해, 실리콘 함유층의 퇴적 또는 흡착 중심을 웨이퍼(200)의 에지 측으로부터 센터 쪽으로 이동시키는 것이 가능해지고, 예를 들면 700℃이상의 고온 영역에 있어서 흡착 반응이 붕괴되는 영역, 즉 실리콘 함유층의 퇴적 또는 흡착이 과잉이 되는 영역에 있어서도, 균일하게 실리콘 함유층을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태의 스텝 3에서는, 가열된 감압 분위기 하에서 NH3가스를 활성화 또는 열분해시켜서 얻어질 수 있는 질화종을 이용하고, 실리콘 함유층을 실리콘 질화층으로 변화시키는 것에 의해, 질화종이 가지는 에너지가, Si-H결합뿐만 아니라, Si-H결합보다도 높은 결합 에너지를 가지는 N-H결합도 괴리시키는 것으로 H(수소)가 제거되어, H2등으로서 배출된다. 수소와의 결합이 분리된 Si나 N은, 각각 N, Si와 결부되고, 새로운 Si-N결합을 형성한다. 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 형성한 SiN막은, 막 중 수소 농도가 CVD-SiN막보다도 한자리수 적고, 지극히 양질의 막이 되는 것을 확인하였다.
또한, 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 실리콘 질화막을 형성하면, 웨이퍼면 내에 있어서의 막 두께 균일성은, 일반적인 CVD법에 의해 실리콘 질화막을 형성할 경우보다도 양호한 것이 되는 것을 확인하였다. 또한, 일반적인 CVD법이란, 무기 원료인 DCS와 NH3을 동시에 공급하여 CVD법에 의해 실리콘 질화막을 형성하는 방법을 가리키고 있다. 또한, 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 형성한 실리콘 질화막의 막 중의 수소 등의 불순물의 농도는, 일반적인 CVD법에 의해 형성한 실리콘 질화막보다도 지극히 낮아지는 것을 확인하였다. 또한, 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 형성한 실리콘 질화막의 막 중의 수소 농도는, 유기계 실리콘 원료를 이용하여 CVD법에 의해 형성한 실리콘 질화막보다도 지극히 낮아지는 것을 확인하였다. 또한, 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의하면, 유기계 실리콘 원료를 이용한 경우라도, 웨이퍼면 내에 있어서의 막 두께 균일성 및 막 중의 수소 농도가 양호한 것이 되는 것을 확인하였다.
상술한 바와 같이 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의하면, 수소 농도가 지극히 낮은 실리콘 질화막(이하, 수소-프리 SiN막이라고도 한다)을 형성할 수 있고, 이 수소-프리 SiN막을 SAC(Self Align Contact)로서 사용하면, NBTI(Negative Bias Temperature Instability) 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 이 수소-프리 SiN막을 게이트 절연막으로서 사용하면, 절연 파괴 내성을 높이는 것이 가능해진다. Si-H결합은 Si-N결합과 비교하여 결합력이 약한 본드이며, 정공-전자의 재결합에 의해 이탈하는 확률이 높다. 수소가 취해진 Si-미결합수(未結合手, 댕글링 본드)는 전하 트랩이 되고, 전류 전도에 기여하고, 절연 파괴 내성을 약화시킨다. 이 때문에, 막 중 수소(특히 Si-H결합)가 없는(지극히 적은) 수소-프리 SiN막을 게이트 절연막으로서 이용하는 것으로 높은 절연 파괴 내성이 얻어지는 것이 된다.
또한, 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의하면, 응력이 지극히 낮은 실리콘 질화막(이하, 응력-프리 SiN막이라고 한다)을 형성할 수 있고, 이 응력-프리 SiN막을 STI(Shallow Trench Isolation)공정에서 이용하면, 다음과 같은 메리트가 있다. 즉, STI의 형성에는 SiN막을 마스크로 Si에칭이 수행되나, SiN막의 응력은 높고, 웨이퍼 상에 직접 성막하면 웨이퍼(채널부)에 결함이 들어가는 등 데미지를 주기 때문에, 통상적으로는, 웨이퍼 상에 10nm정도의 희생 산화막을 형성한 뒤에 SiN막을 형성하고 있다. 이에 대하여 응력-프리 SiN막을 STI공정에서 이용하면, 웨이퍼 상에 응력-프리 SiN막을 직접 성막하여도 웨이퍼(채널부)로의 데미지가 생기지 않기 때문에, 희생 산화막을 형성할 필요가 없고, 희생 산화막을 성막하는 공정과 희생 산화막을 제거하는 공정 2개의 공정을 삭감할 수 있다. 또한, 통상적으로, 마스크 가공 후의 SiN막은 웨이퍼 이면(裏面)만 응력이 크게 걸리는 상태가 되고, 웨이퍼 전체적으로 비틀어져 버리지만, 응력-프리 SiN막을 마스크로서 이용하면, 마스크 가공 후에 있어서의 웨이퍼의 비틀어짐이 없어지고, 연마의 부근이 균일해져, 보다 효율적으로 연마가 가능해진다.
또한 상술한 실시 형태에서는, 퇴적·흡착 저해 가스의 작용에 의해, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD가스의 유속을 올리는 것으로 웨이퍼(200) 상으로의 실리콘의 퇴적 또는 HCD가스의 흡착을 억제하고, 막 두께 균일성을 향상시키는 예에 대해서 설명했지만, HCD가스의 유속을 올리는 방법은 이에 한정되지 않는다.
예를 들면, 반응관(203) 내부의 유동 저항을 웨이퍼(200) 사이의 유동 저항과 동일한 정도로 하는 것으로 의해, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD가스의 유속을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 반응관(203) 상부나 하부의 공간을, 더미 웨이퍼나 단열판 등으로 충전하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD가스의 유속을 높이고, 웨이퍼(200) 상으로의 실리콘의 퇴적 또는 HCD가스의 흡착을 억제하고, 막 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한 예를 들면, HCD가스를 공급하는 노즐(233a)과 웨이퍼(200)의 사이의 컨덕턴스를, 웨이퍼(200) 사이의 컨덕턴스와 동일한 정도로 하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD가스의 유속을 높일 수 있다. 예를 들면, 노즐(233a)의 지름을 크게 하거나, 또한, 반응관(203)의 지름을 작게 하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD가스의 유속을 향상시키고, 웨이퍼(200) 상으로의 실리콘의 퇴적 또는 HCD가스의 흡착을 억제하고, 막 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한 예를 들면, HCD가스의 공급과 배기를 반복하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD가스의 유속을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 반응관(203) 내의 웨이퍼 배열 영역과 노즐(233a) 내[버퍼실(237) 내]의 압력차이를 크게 하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 표면과 평행 방향으로 흐르는 HCD가스의 유속을 높이고, 웨이퍼(200) 상으로의 실리콘의 퇴적 또는 HCD가스의 흡착을 억제하여, 막 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한 상술의 실시 형태에서는, 스텝 1, 스텝 2, 스텝 3, 스텝 4를 이 순서대로, 이것을 1사이클로 하고, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회 실시하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 실리콘 질화막을 성막하는 예에 대해서 설명했으나, 스텝 1과 스텝 3을 교체하여도 좋다. 즉, 스텝 3, 스텝 2, 스텝 1, 스텝 4를 이 순서대로 수행하고, 이것을 1사이클로 하고, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수회 실시하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 실리콘 질화막을 성막할 수도 있다.
또한, 상술의 실시 형태에서는, 기판 상에 질화막으로서 반도체 원소인 실리콘(Si)을 포함하는 실리콘 질화막(SiN막)을 형성하는 예에 대해서 설명했으나, 본 발명은 기판 상에 질화막으로서 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 알루미늄(Al) 등의 금속 원소를 포함하는 금속 질화막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다. 이 경우, 원료 가스 및 퇴적·흡착 저해 가스 공급에 의한 기판 상으로의 금속 원소 함유층의 형성(스텝 1)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 2)와, 질소 함유 가스 공급에 의한 금속 원소 함유층의 금속 질화층으로의 변환(스텝3)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 4)를 1사이클로 하고, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회실시하는 것에 의해, 기판 상에 소정 막 두께의 금속질화막을 형성한다.
예를 들면, 기판 상에 티타늄(Ti)을 포함하는 금속 질화막으로서 티타늄 질화막(TiN막)을 형성하는 경우, 원료 가스 및 퇴적·흡착 저해 가스 공급에 의한 기판 상으로의 티타늄 함유층의 형성(스텝1)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝2)와, 질소 함유 가스 공급에 의한 티타늄 함유층의 티타늄 질화층으로의 변환(스텝 3)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 4)를 1사이클로 하고, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회 실시하는 것에 의해 기판 상에 소정 막 두께의 티타늄 질화막을 형성한다. 원료 가스로서는, 예를 들면 TiCl4(사염화티타늄)가스나 TDMAT{Tetrakis(dimethylamino)titanium: Ti[N(CH3)2]4}가스를 이용할 수 있다. 질소 함유 가스로서는, 상술의 실시 형태와 같이 NH3가스를 이용할 수 있다. 이 경우, 상술한 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 제1 가스 공급계(원료 가스 공급계)를 티타늄 함유 가스 공급계로서 구성한다. 또한 처리 조건은, 예를 들면 상술한 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건으로 한다. 또한, TiN막은 도전성의 금속 질화막이다.
또한 예를 들면, 기판 상에 탄탈(Ta)을 포함하는 금속 질화막으로서 탄탈 질화막(TaN막)을 형성하는 경우, 원료 가스 및 퇴적·흡착 저해 가스 공급에 의한 기판 상으로의 탄탈 함유층의 형성(스텝 1)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 2)와, 질소 함유 가스 공급에 의한 탄탈 함유층의 탄탈 질화층으로의 변환(스텝 3)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 4)를 1사이클로 하고, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회 실시하는 것에 의해 기판 상에 소정 막 두께의 탄탈 질화막을 형성한다. 원료 가스로서는, 예를 들면 PET(Penta ethoxy tantalum: Ta(OC2H5)5)가스나, TaCl5(오염화탄탈)가스를 이용할 수 있다. 질소 함유 가스로서는, 상술한 실시 형태와 같이 NH3가스를 이용할 수 있다. 이 경우, 상술한 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 제1 가스 공급계(원료 가스 공급계)를 탄탈 함유 가스 공급계로서 구성한다. 또한 처리 조건은, 예를 들면 상술한 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건으로 한다. 또한, TaN막은 도전성의 금속 질화막이다.
또한 예를 들면, 기판 상에 알루미늄(Al)을 포함하는 금속 질화막으로서 알루미늄 질화막(AlN막)을 형성하는 경우, 원료 가스 및 퇴적·흡착 저해 가스 공급에 의한 기판 상으로의 알루미늄 함유층의 형성(스텝 1)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 2)와, 질소 함유 가스 공급에 의한 알루미늄 함유층의 알루미늄 질화층으로의 변환(스텝 3)과, 퍼지에 의한 잔류 가스의 제거(스텝 4)를 1사이클로 하고, 이 사이클을 적어도 1회, 바람직하게는 복수 회 실시하는 것에 의해 기판 상에 소정 막 두께의 알루미늄 질화막을 형성한다. 원료 가스로서는, 예를 들면 TMA(Trimethyl-aluminium:Al(CH3)3)가스를 이용할 수 있다. 질소 함유 가스로서는, 상술의 실시 형태와 같이 NH3가스를 이용할 수 있다. 이 경우, 상술의 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 제1 가스 공급계(원료 가스 공급계)를 알루미늄 함유 가스 공급계로서 구성한다. 또한 처리 조건은, 예를 들면 상술한 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건으로 한다. 또한, AlN막은 절연성의 금속 질화막이다.
이와 같이, 본 실시 형태의 성막 시퀀스는, TiN막이나 TaN막 등의 도전성 금속 질화막을 형성하는 공정이나, AlN막 등의 절연성 금속 질화막을 형성하는 공정에도 적용할 수 있다. 즉, 본 실시 형태의 성막 시퀀스는, 소정 원소가 반도체 원소일 경우뿐만 아니라 금속 원소일 경우에도 적용할 수 있다. 이와 같이, 본 발명을 금속 질화막의 형성에 적용한 경우에 있어서도, 본 발명을 실리콘 질화막의 형성에 적용한 경우와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(제1 실시예)
다음에 제1 실시예에 대해서 설명한다.
본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 웨이퍼 상에 SiN막을 형성하고, 막 두께 및 웨이퍼면 내 막 두께 균일성을 측정하였다. 성막 온도(웨이퍼 온도)는, 막 두께 균일성의 악화가 현저해지는 것이 알려져 있는 800℃∼950℃의 범위 내의 온도로 하였다. 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 공급 유량은 2∼8slm의 사이에서 3가지로 변화시켰다. 3가지의 N2가스의 공급 유량은, 어떤 유량값을 기준, 즉 1로서 비율로 나타내면, (A) 2.5, (B) 5.0, (C) 7.5가 되고, 이하, 각각을 유량 조건(A), 유량 조건(B), 유량 조건(C)로 칭하는 것으로 한다. 그 이외의 성막 조건(각 스텝에서의 처리 조건)은, 상술한 실시 형태에 기재의 처리 조건 범위 내의 조건으로 하였다. 그 결과를 도 6 및 도 7에 도시한다.
도 6은, 퇴적·흡착 저해 가스(N2)의 공급 유량의 차이에 의한 SiN막의 막 두께의 웨이퍼 중심으로부터의 거리로의 의존성을 도시하는 도면이다. 도 6의 횡축은 웨이퍼면 내에 있어서의 웨이퍼 중심으로부터의 거리[임의 단위(a.u.)], 즉 웨이퍼 중심으로부터 웨이퍼 에지 방향(반경 방향)을 향하는 위치를 도시하고 있다. 횡축의 0이 웨이퍼 중심 위치를 나타내고 있고, 100이 웨이퍼 에지 위치를 나타내고 있다. 도 6의 종축은 SiN막의 막 두께(a.u.)를 나타내고 있다. 또한, 막 두께는, 웨이퍼 중심에 있어서의 막 두께값을 기준, 즉 1로 한 비율로 나타내고 있다. 도 6의 흰 동그라미(○), 흰 삼각형(△), 검정 동그라미(●)는, 각각 퇴적·흡착 저해 가스(N2)의 유량을, 유량 조건(A), 유량 조건(B), 유량 조건(C)로 한 경우의 막 두께를 나타내고 있다.
도 6으로부터, 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 공급 유량이 커질수록, 웨이퍼 외주에 있어서의 막 두께가 감소하고, 웨이퍼 중심 방향으로 막 두께가 두꺼운 부분이 이동하는 것을 알 수 있다. 또한, SiN막의 가장 두꺼운 부분과 가장 얇은 부분의 막 두께 차이를 작게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, N2가스의 공급 유량을 대유량으로 할 수록, 실리콘의 퇴적 중심 또는 HCD가스의 흡착 중심을 웨이퍼의 에지 측으로부터 센터 쪽으로 이동시킬 수 있고, 균일하게 실리콘 함유층을 형성하는 것이 가능해지고, 그 결과, 균일하게 SiN막을 형성할 수 있게 되는 것을 알 수 있다.
도 7은, SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성의 퇴적·흡착 저해 가스(N2)의 공급 유량으로의 의존성을 도시하는 도면이다. 도 7의 횡축은 퇴적·흡착 저해 가스(N2)의 공급 유량(a.u.)을 나타내고 있다. 또한, N2가스의 공급 유량은, 상술한 바와 같이, 어떤 유량값을 기준, 즉 1로 한 비율로 나타내고 있다. 도 7의 종축은 웨이퍼면 내 막 두께 균일성(a.u.)을 나타내고 있다. 또한, 웨이퍼면 내 막 두께 균일성은, 퇴적·흡착 저해 가스(N2)의 공급 유량을 유량 조건(A)으로 했을 때의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성을 기준, 즉 1로 한 비율로 나타내고 있다. 도 7의 검정 동그라미(●)는, 왼쪽으로부터 순서대로, 각각 퇴적·흡착 저해 가스(N2)의 공급 유량을 유량 조건(A), 유량 조건(B), 유량 조건(C)으로 했을 때의 SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성을 나타내고 있다. 또한, 웨이퍼면 내 막 두께 균일성은, 웨이퍼면 내에 있어서의 막 두께 분포의 분산의 정도를 나타내고 있고, 그 값이 작을수록 웨이퍼면 내에 있어서의 막 두께 균일성이 양호한 것을 나타내고 있다.
도 7로부터, 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 공급 유량이 커질수록, SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성이 향상하는 것을 알 수 있다. 또한, 퇴적·흡착 저해 가스(N2)의 공급 유량이, 유량 조건(A), 유량 조건(B), 유량 조건(C)의 어느 경우에 있어서도, SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성은 10%정도의 이하가 되고, 유량 조건(C)에 이르러서는 SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성은 5%정도의 이하가 되고, 막 두께 균일성의 악화가 현저해지는 것이 알려진 800℃∼950℃의 고온 영역에 있어서도, 웨이퍼면 내 막 두께 균일성이 지극히 양호한 SiN막을 형성할 수 있는 것이 판명되었다.
(제2 실시예)
다음으로 제2 실시예에 대해서 설명한다.
본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 웨이퍼 상에 SiN막을 형성하고, 형성된 SiN막의 수소 농도와 막 밀도를 측정하였다. 성막 온도(웨이퍼 온도)는, 600℃∼900℃ 의 사이에서 3가지로 변화시켰다. 퇴적·흡착 저해 가스로서의 N2가스의 공급 유량은 2∼8slm의 범위 내에 있는 유량으로 하였다. 그 이외의 성막 조건(각 스텝에서의 처리 조건)은, 상술한 실시 형태에 기재된 처리 조건 범위 내의 조건으로 하였다. 또한, SiN막의 수소 농도는, TDS(승온 탈리법)에 의해 측정하고, 막 밀도는, XRR(X-ray Reflection, X선 반사율 측정법)에 의해 측정하였다. 그 결과를 도 8 및 도 9에 도시한다.
도 8은, 본 실시예에 있어서의 SiN막의 성막 온도와 SiN막 중의 수소 농도(TDS에 의한 탈리 수소량)와의 관계를 도시하는 도면이다. 도 8의 횡축은 성막 온도(웨이퍼 온도, ℃)를 나타내고 있고, 종축은 SiN막 중의 수소 농도(수소적산수) (atoms/㎤)를 나타내고 있다. 도 8의 검정 동그라미(●)는, 각각 성막 온도를 600℃, 800℃, 900℃로 하였을 때의 SiN막 중의 수소 농도를 나타내고 있다. 또한, 도 8의 흰 동그라미(○)는, 700℃∼800℃의 온도대에서 SiH2Cl2가스와 NH3가스를 이용하여 통상의 CVD법에 의해 성막한 SiN막(CVD-SiN막)의 수소 농도를 비교예로서 나타내고 있다.
도 8로부터, 본 실시예에 있어서의 SiN막 중의 수소 농도는, 성막 온도가 높아질수록 저감하고, 적어도 700℃~800℃이상의 온도대에 있어서는, 비교예에 있어서의 CVD-SiN막 중의 수소 농도보다도 낮아지는 것을 알 수 있다. 또한, 비교예에 있어서의 CVD-SiN막 중의 수소 농도는 10의 21승 오더(1.0×1021atoms/㎤)인 것에 대해, 본 실시예에 있어서의 SiN막 중의 수소 농도는 10의 20승 오더(900℃에 있어서 1.0×1020atoms/㎤)이며, 비교예에 있어서의 CVD-SiN막 중의 수소 농도보다도 한 자리수 낮게 할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 9는, 본 실시예에 있어서의 SiN막의 성막 온도와 SiN막의 막 밀도와의 관계를 나타내는 도면이다. 도 9의 횡축은 성막 온도(웨이퍼 온도, ℃)를 나타내고 있고, 종축은 SiN막의 막 밀도(Density, a.u.)를 나타내고 있다. 도 9의 검정 동그라미(●)는, 각각 성막 온도를 600℃, 800℃, 900℃로 했을 때의 SiN막의 막 밀도를 나타내고 있다. 또한, 도 9의 흰 동그라미(○)는, 700℃∼800℃의 온도대에서 SiH2Cl2가스와 NH3가스를 이용하여 통상의 CVD법에 의해 성막한 SiN막(CVD-SiN막)의 막 밀도를 비교예로서 나타내고 있다.
도 9로부터, 본 실시예에 있어서의 SiN막의 막 밀도는, 성막 온도가 높을수록 높아지고, 적어도 700℃∼800℃이상의 온도대에 있어서는, 비교예에 있어서의 CVD-SiN막의 막 밀도보다도 높아지는 것을 알 수 있다.
(제3 실시예)
다음으로 제3 실시예에 대해서 설명한다.
퇴적·흡착 저해 가스를 사용한 경우의 본 실시 형태의 성막 시퀀스 및 퇴적·흡착 저해 가스를 사용하지 않는 경우의 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 웨이퍼 상에 SiN막을 각각 형성하고, 각각의 SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성을 측정하였다. 퇴적·흡착 저해 가스를 사용한 경우의 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 있어서의 성막 온도는 800℃∼900℃의 사이에서 변화시켰다. 퇴적·흡착 저해 가스를 사용하지 않는 경우의 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 있어서의 성막 온도는 600℃∼900℃의 사이에서 변화시켰다. 그 이외의 성막 조건(각 스텝에서의 처리 조건)은, 상술한 실시 형태에 기재의 조건 범위 내의 조건으로 하였다.
그 결과를 도 11에 도시한다. 도 11은, 웨이퍼면 내 막 두께 균일성과 성막 온도(웨이퍼 온도)의 관계를 도시하는 도면이다. 도 11의 횡축은 성막 온도(℃)를 나타내고 있고, 종축은 웨이퍼면 내 막 두께 균일성(임의 단위, a.u.)을 나타내고 있다. 또한, 웨이퍼면 내 막 두께 균일성은, 퇴적·흡착 저해 가스를 사용하지 않은 경우의 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 성막 온도를 900℃로 하여 성막한 SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성을 기준, 즉 1로 한 비율로 나타내고 있다. 도 11의 검정 동그라미(●)는, 퇴적·흡착 저해 가스를 사용하지 않은 경우의 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 성막한 SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성을 나타내고 있다. 또한, 흰 동그라미(○)는, 퇴적·흡착 저해 가스를 사용한 경우의 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 성막한 SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성을 나타내고 있다. 또한, 웨이퍼면 내 막 두께 균일성은, 웨이퍼면 내에 있어서의 막 두께 분포의 분산의 정도를 나타내고 있고, 그 값이 작을수록 웨이퍼면 내에 있어서의 막 두께 균일성이 양호한 것을 나타내고 있다.
도 11로부터, 퇴적·흡착 저해 가스를 사용한 경우의 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 형성된 SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성은, 퇴적·흡착 저해 가스를 사용하지 않은 경우의 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 형성된 SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성보다도 양호해지는 것을 알 수 있다. 특히, 성막 온도를 800℃∼900℃로 한 경우에 있어서는, 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 형성된 SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성은, 퇴적·흡착 저해 가스를 사용하지 않는 경우의 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해 형성된 SiN막의 웨이퍼면 내 막 두께 균일성의 1/2이하가 되는 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시 형태의 성막 시퀀스에 의해, 퇴적·흡착 저해 가스를 사용하여 SiN막을 형성하는 것으로, 고온 영역에 있어서 웨이퍼면 내 막 두께 균일성을 대폭 개선하는 것이 가능해지는 것을 알 수 있다.
이하, 본 발명이 바람직한 형태에 대해서 부기(付記)한다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
기판을 수용한 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정; 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 공정;을,
그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정;을 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 상기 원료 가스의 유속을, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정에 있어서 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스의 유량을, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정에 있어서 상기 노즐을 개재하여 공급하는 불활성 가스의 유량보다도 크게 한다.
또한 바람직하게는, 상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스의 유량을, 상기 원료 가스의 유량보다도 크게 한다.
또한 바람직하게는, 상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스의 유량을, 상기 원료 가스의 유량의 10∼30배로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 유량이 체적 유량이다.
또한 바람직하게는, 상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스의 작용에 의해, 상기 소정 원소 함유층의 퇴적 또는 흡착을 저해시키면서 상기 소정 원소 함유층을 형성한다.
또한 바람직하게는, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 상기 기판을 향하여 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스는, 상기 노즐에 접속되어 상기 노즐 내에 상기 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급관에 접속된 공급관으로부터, 상기 원료 가스 공급관 내에 공급한다.
또한 바람직하게는, 상기 질화막을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를 350℃이상 950℃이하로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 질화막을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를 700℃이상 950℃이하로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 질화막을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를 750℃이상 950℃이하로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 질화막을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를 800℃이상 950℃이하로 한다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 기판을 수용한 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정; 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 공정;을,
그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정;을 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정에 있어서 불활성 가스를 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 분사하는 것보다도 강하게, 상기 원료 가스를 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 분사하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판을 수용한 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 실리콘을 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 실리콘 함유층을 형성하는 공정; 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 질화층으로 변화시키는 공정;을,
그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정;을 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 실리콘 질화막을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 실리콘 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 상기 원료 가스의 유속을, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정에 있어서 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용한 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 실리콘을 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 실리콘 함유층을 형성하는 공정; 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 실리콘 함유층을 실리콘 질화층으로 변화시키는 공정;을
그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정;을 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 실리콘 질화막을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 실리콘 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정에 있어서 불활성 가스를 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 분사하는 것보다도 강하게, 상기 원료 가스를 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 분사하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판을 수용한 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정; 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 공정을,
그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정;을 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 상기 원료 가스의 유속을, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정에 있어서 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 하는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판을 수용한 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정; 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 공정;을,
그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정;을 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정에 있어서 불활성 가스를 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 분사하는 것보다도 강하게, 상기 원료 가스를 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 분사하는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리 용기;
상기 처리 용기 내를 가열하는 히터;
상기 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하는 질소 함유 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스 공급계;
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계;
상기 처리 용기 내의 압력을 조정하는 압력 조정부; 및
기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 상기 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 처리 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 처리를,
그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 처리를 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 처리를 수행하고,
상기 소정 원소 함유층을 형성하는 처리에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 상기 원료 가스의 유속을, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 처리에 있어서 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 하도록,
상기 히터, 상기 원료 가스 공급계, 상기 질소 함유 가스 공급계, 상기 불활성 가스 또는 수소 함유 가스 공급계, 상기 배기계 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부;
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용하는 처리 용기;
상기 처리 용기 내를 가열하는 히터;
상기 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하는 질소 함유 가스 공급계;
상기 처리 용기 내에 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스 공급계;
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계;
상기 처리 용기 내의 압력을 조정하는 압력 조정부; 및
기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 상기 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 처리 및
가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 처리를,
그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 처리를 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 처리를 수행하고,
상기 소정 원소 함유층을 형성하는 처리에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 처리에 있어서 불활성 가스를 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 분사하는 것보다도 강하게, 상기 원료 가스를 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 분사하도록,
상기 히터, 상기 원료 가스 공급계, 상기 질소 함유 가스 공급계, 상기 불활성 가스 또는 수소 함유 가스 공급계, 상기 배기계 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부;
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
또한 바람직하게는, 상기 노즐에는 상기 노즐 내에 상기 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급관이 접속되어 있고, 상기 원료 가스 공급관에는 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 상기 기판을 향하여 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 원료 가스 공급관 내에 공급하는 공급관이 접속되어 있다.
121…컨트롤러 200…웨이퍼
201…처리실 202…처리로
203…반응관 207…히터
231…배기관 232a…제1 가스 공급관
232b…제2 가스 공급관 232d…제1 불활성 가스 공급관
232e…제2 불활성 가스 공급관 241a…매스 플로우 컨트롤러
24lb…매스 플로우 컨트롤러 241d…매스 플로우 컨트롤러
241e…매스 플로우 컨트롤러

Claims (14)

  1. 기판을 수용한 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정; 및
    가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 공정;을,
    그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정;을 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방(側方)에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 상기 원료 가스의 유속을, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정에 있어서 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스의 유량을, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정에 있어서 상기 노즐을 개재하여 공급하는 불활성 가스의 유량보다도 크게 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스의 유량을, 상기 원료 가스의 유량보다도 크게 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스의 유량을, 상기 원료 가스의 유량의 10∼30배로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유량이 체적 유량인 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스의 작용에 의해, 상기 소정 원소 함유층의 퇴적 또는 흡착을 저해시키면서 상기 소정 원소 함유층을 형성하는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 상기 기판을 향하여 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스는, 상기 노즐에 접속되어 상기 노즐 내에 상기 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급관에 접속된 공급관으로부터, 상기 원료 가스 공급관 내에 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 질화막을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를 350℃이상 950℃이하로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 질화막을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를 700℃이상 950℃이하로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 질화막을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를 750℃이상 950℃이하로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 질화막을 형성하는 공정에서는, 상기 기판의 온도를 800℃이상 950℃이하로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 기판을 수용한 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 공정; 및
    가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 공정;을,
    그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정;을 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 소정 원소 함유층을 형성하는 공정에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 상기 원료 가스의 유속을, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 공정에 있어서 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 하는 기판 처리 방법.
  13. 기판을 수용하는 처리 용기;
    상기 처리 용기 내를 가열하는 히터;
    상기 처리 용기 내에 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
    상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하는 질소 함유 가스 공급계;
    상기 처리 용기 내에 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스 공급계;
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계;
    상기 처리 용기 내의 압력을 조정하는 압력 조정부; 및
    기판을 수용한 상기 처리 용기 내에 CVD 반응이 생기게 하는 조건 하에서 상기 원료 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 원소 함유층을 형성하는 처리 및
    가열된 대기압 미만의 압력 하에 있는 상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하고 배기하는 것으로, 상기 소정 원소 함유층을 질화층으로 변화시키는 처리를,
    그 사이에 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하고 배기하여 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 처리를 넣어서 교호적으로 반복하는 것으로, 상기 기판 상에 소정 막 두께의 질화막을 형성하는 처리를 수행하고,
    상기 소정 원소 함유층을 형성하는 처리에서는, 상기 원료 가스를 상기 기판의 측방에 설치된 노즐을 개재하여 상기 기판을 향하여 공급하고, 그 때, 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 기판을 향하여 공급하는 것으로, 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 상기 원료 가스의 유속을, 상기 처리 용기 내를 퍼지하는 처리에 있어서 상기 기판의 표면과 평행 방향으로 흐르는 불활성 가스의 유속보다도 크게 하도록,
    상기 히터, 상기 원료 가스 공급계, 상기 질소 함유 가스 공급계, 상기 불활성 가스 또는 수소 함유 가스 공급계, 상기 배기계 및 상기 압력 조정부를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 노즐에는 상기 노즐 내에 상기 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급관이 접속되어 있고, 상기 원료 가스 공급관에는 상기 노즐을 개재하여 상기 원료 가스와 함께 상기 기판을 향하여 공급하는 불활성 가스 또는 수소 함유 가스를 상기 원료 가스 공급관 내에 공급하는 공급관이 접속되어 있는 반도체 장치의 제조 방법.
KR1020110060696A 2010-06-28 2011-06-22 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 KR101300604B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010146007 2010-06-28
JPJP-P-2010-146007 2010-06-28
JPJP-P-2011-092570 2011-04-19
JP2011092570A JP5687547B2 (ja) 2010-06-28 2011-04-19 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120001619A true KR20120001619A (ko) 2012-01-04
KR101300604B1 KR101300604B1 (ko) 2013-08-27

Family

ID=45352952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110060696A KR101300604B1 (ko) 2010-06-28 2011-06-22 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8410003B2 (ko)
JP (1) JP5687547B2 (ko)
KR (1) KR101300604B1 (ko)
TW (1) TWI517248B (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9418855B2 (en) 2014-03-31 2016-08-16 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and non-transitory computer-readable recording medium
KR20190049334A (ko) * 2017-03-28 2019-05-09 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 반도체 장치의 제조 방법, 기록 매체 및 기판 처리 장치
KR20200067809A (ko) * 2017-10-13 2020-06-12 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013151720A (ja) * 2012-01-25 2013-08-08 Ulvac Japan Ltd 真空成膜装置
JP5869923B2 (ja) * 2012-03-09 2016-02-24 株式会社日立国際電気 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
JP5920242B2 (ja) * 2012-06-02 2016-05-18 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP6286453B2 (ja) * 2014-02-10 2018-02-28 シャープ株式会社 半導体装置およびその製造方法
US9506389B2 (en) 2015-03-05 2016-11-29 Caterpillar Inc. System and method for nitriding components of aftertreatment system
WO2017034855A1 (en) * 2015-08-21 2017-03-02 Applied Materials, Inc. High temperature thermal ald silicon nitride films
US9679910B2 (en) 2015-08-28 2017-06-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method for manufacturing same
JP6814057B2 (ja) * 2017-01-27 2021-01-13 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
JP6830878B2 (ja) * 2017-09-28 2021-02-17 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム
WO2020008682A1 (ja) * 2018-07-05 2020-01-09 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
JP6920262B2 (ja) 2018-09-20 2021-08-18 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 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
JP7236953B2 (ja) * 2019-08-05 2023-03-10 東京エレクトロン株式会社 成膜装置および成膜方法
JP2022049449A (ja) * 2020-09-16 2022-03-29 東京エレクトロン株式会社 ＳｉＮ膜埋め込み方法及び成膜装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4430149A (en) * 1981-12-30 1984-02-07 Rca Corporation Chemical vapor deposition of epitaxial silicon
EP0714140B1 (en) * 1994-06-15 2003-09-03 Seiko Epson Corporation Method of manufacturing a semiconductor thin film transistor
JP3288300B2 (ja) * 1998-06-08 2002-06-04 松下電器産業株式会社 半導体の製造方法
TW392212B (en) * 1998-09-21 2000-06-01 Mosel Vitelic Inc Low pressure silicon nitrides deposition method that can reduce particle production
US6528430B2 (en) 2001-05-01 2003-03-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of forming silicon containing thin films by atomic layer deposition utilizing Si2C16 and NH3
JP2003045864A (ja) 2001-08-02 2003-02-14 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP2006286716A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体デバイスの製造方法
JP5109299B2 (ja) * 2005-07-07 2012-12-26 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP2007281082A (ja) * 2006-04-04 2007-10-25 Tokyo Electron Ltd 成膜方法及び成膜装置並びに記憶媒体
JP4929811B2 (ja) * 2006-04-05 2012-05-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US20080314311A1 (en) * 2007-06-24 2008-12-25 Burrows Brian H Hvpe showerhead design
KR101542267B1 (ko) * 2007-09-18 2015-08-06 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레？드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드 규소 함유 막의 형성 방법
JP4560575B2 (ja) * 2008-01-31 2010-10-13 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP5284182B2 (ja) * 2008-07-23 2013-09-11 株式会社日立国際電気 基板処理装置および半導体装置の製造方法
JP5665289B2 (ja) * 2008-10-29 2015-02-04 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP5616737B2 (ja) * 2009-11-20 2014-10-29 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9418855B2 (en) 2014-03-31 2016-08-16 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and non-transitory computer-readable recording medium
KR20190049334A (ko) * 2017-03-28 2019-05-09 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 반도체 장치의 제조 방법, 기록 매체 및 기판 처리 장치
KR20200067809A (ko) * 2017-10-13 2020-06-12 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램

Also Published As

Publication number Publication date
JP5687547B2 (ja) 2015-03-18
US8410003B2 (en) 2013-04-02
JP2012033874A (ja) 2012-02-16
TW201214562A (en) 2012-04-01
KR101300604B1 (ko) 2013-08-27
TWI517248B (zh) 2016-01-11
US20110318940A1 (en) 2011-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101300604B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
JP5616737B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP6042656B2 (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
JP5687715B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP5654862B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置
US8609551B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus
JP5384291B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置
US8367557B2 (en) Method of forming an insulation film having low impurity concentrations
JP6030378B2 (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
US9741555B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
JP5723427B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP5955427B2 (ja) 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP2011192875A (ja) 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP5646984B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP5841222B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置
JP2013187324A (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160720

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170720

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180801

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190730

Year of fee payment: 7