KR20230138886A - 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램 - Google Patents

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

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KR20230138886A
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마사야 니시다
고타로 곤노
겐 이케타니
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

본 발명은, 기판 상에 형성되는 막의 두께의 제어성을 높인다. (a) 처리 용기 내에 수용된 제1 기판 상에 제1 막을 형성하는 공정과, (b) 처리 용기 내에 수용된 제1 기판 또는 제1 기판과는 다른 제2 기판에 대하여 처리 가스의 공급을 포함하는 사이클을 행하여, 제1 기판 또는 제2 기판 상에 제1막과는 조성이 다른 제2막을 형성하는 공정을 갖고, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막이 부착되어 있는 제2 상태에서 (b)를 행하는 경우는, 사이클을 미리 설정된 m회(m은 1 이상의 정수) 행하고, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제1막이 부착되어 있는 제1 상태에서 (b)를 행하는 경우는, 사이클을 m±회(m±은 m과는 다른 정수) 행하거나, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막을 형성하는 프리코팅 공정을 행하고 나서 사이클을 m회 행한다.

Description

기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램{METHOD OF PROCESSING SUBSTRATE, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND PROGRAM}
본 개시는, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 처리 용기 내에 수용된 기판 상에 다양한 조성을 갖는 막을 형성하는 기판 처리 공정이 행하여지는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2021-193748호 공보
본 개시는, 기판 상에 형성되는 막의 두께의 제어성을 높이는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 양태에 의하면,
(a) 처리 용기 내에 수용된 제1 기판에 대하여 제1 처리 가스를 공급하여, 상기 제1 기판 상에 소정의 조성을 갖는 제1막을 형성하는 공정과,
(b) 상기 처리 용기 내에 수용된 상기 제1 기판 또는 상기 제1 기판과는 다른 제2 기판에 대하여 제2 처리 가스의 공급을 포함하는 사이클을 행하여, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 상에 상기 제1막과는 조성이 다른 제2막을 형성하는 공정
을 갖고,
상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제2막이 부착되어 있는 제2 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클을 소정의 m회(m은 1 이상의 정수) 행하고,
상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제1막이 부착되어 있는 제1 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클을 m±회(m±은 m과는 다른 정수) 행하거나, 상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제2막을 형성하는 프리코팅 공정 사이클을 상기 m회 행하는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 기판 상에 형성되는 막의 두께의 제어성을 높이는 기술을 제공하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 종단면도로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러(121)의 제어계를 블록도로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 양태에서의 제1막 형성에서의 가스 공급 시퀀스를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 개시의 일 양태에서의 제2막 형성에서의 가스 공급 시퀀스를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 일 양태에서의 제2막 형성에서 행하는 제어 동작을 나타내는 흐름도이다.
<본 개시의 일 양태>
이하, 본 개시의 일 양태에 대해서, 주로 도 1 내지 도 6을 사용해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 도면은, 모두 모식적인 것이며, 도면 상의 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실의 것과 반드시 일치하는 것은 아니다. 또한, 복수의 도면의 상호간에 있어서도, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은 반드시 일치하는 것은 아니다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시하는 바와 같이, 처리로(202)는 가열 기구(온도 조정부)로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보유 지지판에 지지됨으로써 수직으로 거치되어 있다. 히터(207)는, 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원상으로 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료에 의해 구성되며, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)과 동심원상으로 매니폴드(209)가 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스강(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성되며, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)의 상단부는, 반응관(203)의 하단부에 걸림 결합하고 있어, 반응관(203)을 지지하도록 구성되어 있다. 매니폴드(209)와 반응관(203)의 사이에는, 시일 부재로서의 O링(220a)이 마련되어 있다. 반응관(203)은 히터(207)와 마찬가지로 수직으로 거치되어 있다. 주로, 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성된다. 처리실(201)은, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 수용 가능하게 구성되어 있다. 이 처리실(201) 내에서 웨이퍼(200)에 대한 처리가 행하여진다.
처리실(201) 내에는, 제1 공급부, 제2 공급부로서의 노즐(249a, 249b)이, 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 각각 마련되어 있다. 노즐(249a, 249b)을, 각각 제1 노즐, 제2 노즐이라고도 칭한다. 노즐(249a, 249b)은, 각각 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료인 비금속 재료에 의해 구성되어 있다. 노즐(249a, 249b)에는, 제1 배관, 제2 배관으로서의 가스 공급관(232a, 232b)이 각각 접속되어 있다. 노즐(249a, 249b)은 서로 인접해서 마련되어 있다.
가스 공급관(232a, 232b)에는, 가스류의 상류측부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로 컨트롤러(MFC)(241a, 241b) 및 개폐 밸브인 밸브(243a, 243b)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)보다도 하류측에는, 가스 공급관(232c, 232d)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232c, 232d)에는, 가스류의 상류측부터 순서대로 MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 243d)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)보다도 하류측에는, 가스 공급관(232e)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232e)에는, 가스류의 상류측부터 순서대로 MFC(241e), 밸브(243e)가 마련되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232e)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 노즐(249a, 249b)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)의 사이에서의 평면으로 보아 원환상의 공간에, 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 직립되도록 각각 마련되어 있다. 즉, 노즐(249a, 249b)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 마련되어 있다. 노즐(249a, 249b)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a, 250b)이 각각 마련되어 있다. 가스 공급 구멍(250a, 250b)은, 각각이, 평면으로 보아 웨이퍼(200)의 중심을 향해서 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250a, 250b)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 마련되어 있다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 처리 가스(제1 처리 가스, 제2 처리 가스)로서 원료(원료 가스)가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 처리 가스(제1 처리 가스, 제2 처리 가스)로서 질화제인 질소(N) 함유 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. N 함유 가스는, N원으로서 작용한다.
가스 공급관(232c)으로부터는, 처리 가스(제1 처리 가스, 제2 처리 가스)로서 질소(N) 및 탄소(C) 함유 가스가, MFC(241c), 밸브(243c), 가스 공급관(232b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. N 및 C 함유 가스는, N원 및 C원으로서 작용한다.
가스 공급관(232d, 232e)으로부터는, 불활성 가스가 각각, MFC(241d, 241e), 밸브(243d, 243e), 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 불활성 가스는, 퍼지 가스, 캐리어 가스, 희석 가스 등으로서 작용한다.
주로, 가스 공급관(232a 내지 232c), MFC(241a 내지 241c), 밸브(243a 내지 243c)에 의해, 처리 가스 공급계(제1 처리 가스 공급계, 제2 처리 가스 공급계)가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232d, 232e), MFC(241d, 241e), 밸브(243d, 243e)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성된다.
상술한 각종 공급계 중, 어느 것, 혹은 모든 공급계는, 밸브(243a 내지 243e)나 MFC(241a 내지 241e) 등이 집적되어 이루어지는 집적형 공급 시스템(248)으로서 구성되어 있어도 된다. 집적형 공급 시스템(248)은, 가스 공급관(232a 내지 232e) 각각에 대하여 접속되어, 가스 공급관(232a 내지 232e) 내에의 각종 가스의 공급 동작, 즉, 밸브(243a 내지 243e)의 개폐 동작이나 MFC(241a 내지 241e)에 의한 유량 조정 동작 등이, 후술하는 컨트롤러(121)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 집적형 공급 시스템(248)은, 일체형, 혹은 분할형의 집적 유닛으로서 구성되어 있고, 가스 공급관(232a 내지 232e) 등에 대하여 집적 유닛 단위로 착탈을 행할 수 있어, 집적형 공급 시스템(248)의 메인터넌스, 교환, 증설 등을 집적 유닛 단위로 행하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
반응관(203)의 측벽 하방에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기구(231a)가 마련되어 있다. 배기구(231a)는, 반응관(203)의 측벽의 하부로부터 상부를 따라, 즉, 웨이퍼 배열 영역을 따라서 마련되어 있어도 된다. 배기구(231a)에는 배기관(231)이 접속되어 있다. 배기관(231)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되어 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 통해서, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있다. APC 밸브(244)는, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있고, 또한, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함해서 생각해도 된다.
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되며, 원반상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220b)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)의 하방에는, 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되며, 시일 캡(219)을 관통해서 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출(반송)하는 반송계(반송 기구)로서 구성되어 있다.
매니폴드(209)의 하방에는, 시일 캡(219)을 강하시켜 보트(217)를 처리실(201) 내로부터 반출한 상태에서, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 셔터(219s)가 마련되어 있다. 셔터(219s)는, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되며, 원반상으로 형성되어 있다. 셔터(219s)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220c)이 마련되어 있다. 셔터(219s)의 개폐 동작(승강 동작이나 회동 동작 등)은, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 제어된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 복수매, 예를 들어 25 내지 200매의 웨이퍼(200)를, 수평 자세이면서 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두고 배열시키도록 구성되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성된다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되는 단열판(218)이 다단으로 지지되어 있다.
반응관(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 정도를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 된다. 온도 센서(263)는, 반응관(203)의 내벽을 따라 마련되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통해서 CPU(121a)와 데이터 교환 가능하게 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 제어 프로그램, 프로세스 레시피 등을 총칭하여, 단순히 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피를, 단순히 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(241a 내지 241e), 밸브(243a 내지 243e), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 히터(207), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 셔터 개폐 기구(115s) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하는 것이 가능하게 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 레시피의 내용을 따르도록, MFC(241a 내지 241e)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243e)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작, 셔터 개폐 기구(115s)에 의한 셔터(219s)의 개폐 동작 등을 제어하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는, 외부 기억 장치(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 외부 기억 장치(123)는, 예를 들어 HDD 등의 자기 디스크, CD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 SSD 등의 반도체 메모리 등을 포함한다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 단순히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
(2) 기판 처리 공정
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 처리 용기 내에 수용된 기판으로서의 웨이퍼(200)에 대하여 제1 처리 가스를 공급하여, 웨이퍼(200) 상에 소정의 조성을 갖는 제1막을 형성하는 공정(이하, 제1막 형성이라고도 칭함)이 행하여지는 경우가 있다. 또한, 처리 용기 내에 수용된 웨이퍼(200)에 대하여 제2 처리 가스를 공급하는 사이클을 행하여, 웨이퍼(200) 상에 제1막과는 조성이 다른 제2막을 형성하는 공정(이하, 제2막 형성이라고도 칭함)이 행하여지는 경우도 있다. 또한, 처리 용기 내에 웨이퍼(200)가 존재하지 않는 상태에서, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 소정의 조성을 갖는 막을 형성하는 처리(프리코팅)가 행하여지는 경우도 있다.
이하, 제1막 형성, 제2막 형성, 및 프리코팅의 구체적 내용에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은, 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
또한, 본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우는, 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층을 형성한다」라고 기재한 경우는, 웨이퍼 그 자체의 표면 상에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되어 있는 층 등의 위에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 동의이다.
《제1막 형성》
먼저, 제1막 형성의 처리 수순, 처리 조건에 대해서, 도 4를 사용해서 설명한다. 이하에서는, 일례로서, 처리 용기 내에 웨이퍼(200)가 반입되어 있지 않은 상태에서 제1막 형성 처리를 새롭게 개시하는 경우에 대해서 설명한다.
본 양태에서는, 제1막 형성 처리에서, 예를 들어 제1 처리 가스로서, 원료와, 질화제를 공급하여, 웨이퍼(200) 상에 소정의 조성을 갖는 제1막을 형성할 수 있다.
본 양태에서의 제1막 형성 처리에서는, 도 4에 도시하는 처리 시퀀스와 같이,
처리 용기 내에 수용된 웨이퍼(200)에 대하여 원료를 공급하는 스텝 A1과,
처리 용기 내에 수용된 웨이퍼(200)에 대하여 질화제를 공급하는 스텝 A2
를 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수(n회, n은 1 이상의 정수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정의 조성을 갖는 제1막을 형성한다.
본 명세서에서는, 상술한 처리 시퀀스를, 편의상 이하와 같이 나타내는 경우도 있다. 이하의 다른 양태나 변형예 등의 설명에서도 마찬가지의 표기를 사용한다.
(원료→질화제)×n
(웨이퍼 차지)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)된다. 그 후, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되어서, 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 웨이퍼(200)는, 제품 웨이퍼나 더미 웨이퍼를 포함한다.
(보트 로드)
그 후, 도 1에 도시하는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220b)을 개재해서 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
보트 로드가 종료된 후, 처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)으로 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)에서 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다(압력 조정). 또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 처리 온도로 되도록, 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 정도가 피드백 제어된다(온도 조정). 또한, 회전 기구(267)에 의한 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 처리실(201) 내의 배기, 웨이퍼(200)의 가열 및 회전은 모두, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
(가스 공급 사이클)
그 후, 스텝 A1, A2를 순차 실행한다.
〔스텝 A1〕
스텝 A1에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 원료(원료 가스)를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243a)를 개방하여, 가스 공급관(232a) 내에 원료를 흘린다. 원료는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)의 측방으로부터 웨이퍼(200)에 대하여 원료가 공급된다(원료 공급). 이때, 밸브(243d, 243e)를 개방하여, 노즐(249a, 249b) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
처리 온도: 550 내지 800℃, 바람직하게는 550 내지 650℃
처리 압력: 1 내지 2666Pa, 바람직하게는 67 내지 931Pa
원료 공급 유량: 0.01 내지 2slm, 바람직하게는 0.1 내지 1slm
원료 공급 시간: 1 내지 20초, 바람직하게는 1 내지 10초
불활성 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0 내지 10slm
이 예시된다.
또한, 본 명세서에서의 「550 내지 800℃」와 같은 수치 범위의 표기는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어 「550 내지 800℃」란 「550℃ 이상 800℃ 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 본 명세서에서의 처리 온도란 웨이퍼(200)의 온도 또는 처리실(201) 내의 온도를 의미하고, 처리 압력이란 처리실(201) 내의 압력을 의미한다. 또한, 가스 공급 유량: 0slm이란, 그 가스를 공급하지 않는 케이스를 의미한다. 이들은, 이하의 설명에서도 마찬가지이다.
상술한 처리 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 원료로서, 예를 들어 클로로실란계 가스를 공급함으로써, 하지로서의 웨이퍼(200)의 최표면 상에 Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, 웨이퍼(200)의 최표면에의, 클로로실란계 가스의 분자의 물리 흡착이나 화학 흡착, 클로로실란계 가스의 일부가 분해된 물질의 분자의 물리 흡착이나 화학 흡착, 클로로실란계 가스의 열분해에 의한 Si의 퇴적 등에 의해 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, 클로로실란계 가스의 분자나 클로로실란계 가스의 일부가 분해된 물질의 분자의 흡착층(물리 흡착층이나 화학 흡착층)이어도 되고, Cl을 포함하는 Si의 퇴적층이어도 된다. 본 명세서에서는, Cl을 포함하는 Si 함유층을, 단순히 Si 함유층이라고도 칭한다. 또한, 상술한 처리 조건 하에서는, 웨이퍼(200)의 최표면 상에의 클로로실란계 가스의 분자나 클로로실란계 가스의 일부가 분해된 물질의 분자의 물리 흡착이나 화학 흡착이 지배적으로(우선적으로) 생기고, 클로로실란계 가스의 열분해에 의한 Si의 퇴적은 약간 생기거나, 혹은 거의 생기지 않게 된다. 즉, 상술한 처리 조건 하에서는, Si 함유층은, 클로로실란계 가스의 분자나 클로로실란계 가스의 일부가 분해된 물질의 분자의 흡착층(물리 흡착층이나 화학 흡착층)을 압도적으로 많이 포함하게 되고, Cl을 포함하는 Si의 퇴적층을 약간 포함하거나, 혹은 거의 포함하지 않게 된다.
Si 함유층이 형성된 후, 밸브(243a)를 닫아, 처리실(201) 내에의 원료의 공급을 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지). 이때, 밸브(243d, 243e)를 개방하여, 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급한다. 불활성 가스는 퍼지 가스로서 작용한다.
퍼지에서의 처리 조건으로서는,
불활성 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 1 내지 20slm
불활성 가스 공급 시간: 1 내지 20초, 바람직하게는 1 내지 10초
가 예시된다. 다른 처리 조건은, 본 스텝에서 원료를 공급할 때의 처리 조건과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
원료로서는, 예를 들어 웨이퍼(200) 상에 형성되는 막을 구성하는 주 원소로서의 실리콘(Si)을 포함하는 실란계 가스를 사용할 수 있다. 실란계 가스로서는, 예를 들어 할로겐 및 Si를 포함하는 가스, 즉, 할로실란계 가스를 사용할 수 있다. 할로겐에는, 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등이 포함된다. 할로실란계 가스로서는, 예를 들어 Cl 및 Si를 포함하는 상술한 클로로실란계 가스를 사용할 수 있다.
원료로서는, 예를 들어 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 테트라클로로실란(SiCl4, 약칭: 4CS) 가스, 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스, 옥타클로로트리실란(Si3Cl8, 약칭: OCTS) 가스 등의 클로로실란계 가스를 사용할 수 있다. 원료로서는, 이것들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
원료로서는, 클로로실란계 가스 외에, 예를 들어 테트라플루오로실란(SiF4) 가스, 디플루오로 실란(SiH2F2) 가스 등의 플루오로실란계 가스나, 테트라브로모실란(SiBr4) 가스, 디브로모 실란(SiH2Br2) 가스 등의 브로모실란계 가스나, 테트라요오도실란(SiI4) 가스, 디요오도실란(SiH2I2) 가스 등의 요오도실란계 가스를 사용할 수도 있다. 원료로서는, 이것들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
원료로서는, 이들 외에, 예를 들어 아미노기 및 Si를 포함하는 가스, 즉, 아미노실란계 가스를 사용할 수도 있다. 아미노기란, 암모니아, 제1급 아민 또는 제2급 아민으로부터 수소(H)를 제거한 1가의 관능기이며, -NH2, -NHR, -NR2와 같이 나타낼 수 있다. 또한, R은 알킬기를 나타내고, -NR2의 2개의 R은, 동일하여도 되고, 달라도 된다.
원료로서는, 예를 들어 테트라키스(디메틸아미노)실란(Si[N(CH3)2]4, 약칭: 4DMAS) 가스, 트리스(디메틸아미노)실란(Si[N(CH3)2]3H, 약칭: 3DMAS) 가스, 비스(디에틸아미노)실란(Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭: BDEAS) 가스, 비스(tert-부틸아미노)실란(SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭: BTBAS) 가스, (디이소프로필아미노)실란(SiH3[N(C3H7)2], 약칭: DIPAS) 가스 등의 아미노실란계 가스를 사용할 수도 있다. 원료로서는, 이것들 중 1개 이상을 사용할 수 있다.
이러한 점은, 후술하는 스텝 B1, C1에서도 마찬가지이다.
불활성 가스로서는, 예를 들어 질소(N2) 가스나, 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 크세논(Xe) 가스, 크립톤(Kr) 가스, 라돈(Rn) 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다. 불활성 가스로서는, 이것들 중 1개 이상을 사용할 수 있다. 이 점은, 후술하는 각 스텝에서도 마찬가지이다.
[스텝 A2]
스텝 A1이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 Si 함유층에 대하여 질화제를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243b)를 개방하여, 가스 공급관(232b) 내에 질화제를 흘린다. 질화제는, MFC(241b)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)의 측방으로부터 웨이퍼(200)에 대하여 질화제가 공급된다(질화제 공급). 이때, 밸브(243d, 243e)를 개방하여, 노즐(249a, 249b) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
처리 압력: 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 1200Pa
질화제 공급 유량: 0.1 내지 20slm, 바람직하게는 1 내지 10slm
질화제 공급 시간: 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초
가 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 A1에서 원료를 공급할 때의 처리 조건과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
상술한 처리 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 질화제를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성된 Si 함유층의 적어도 일부가 질화(개질)된다. 결과로서, 하지로서의 웨이퍼(200)의 최표면 상에, Si 및 N을 포함하는 층으로서 실리콘 질화층(SiN층)이 형성된다. SiN층을 형성할 때, Si 함유층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, 질화제에 의한 Si 함유층의 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 이에 의해, SiN층은, 스텝 A1에서 형성된 Si 함유층에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
SiN층이 형성된 후, 밸브(243b)를 닫아, 처리실(201) 내에의 질화제의 공급을 정지하고, 스텝 A1에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
질화제로서는, 예를 들어 N 및 H 함유 가스를 사용할 수 있다. 질화제는, N-H 결합을 갖는 것이 바람직하다. 질화제로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스를 사용할 수 있다. 질화제로서는, 이것들 중 1개 이상을 사용할 수 있다. 이 점은, 후술하는 스텝 B3, C3에서도 마찬가지이다.
[소정 횟수 실시]
상술한 스텝 A1, A2를 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(n회, n은 1 이상의 정수) 행함으로써, 웨이퍼(200)의 표면을 하지로 해서, 이 하지 상에 제1막으로서, 예를 들어 제1 원소로서의 Si 및 제2 원소로서의 N을 포함하는, 소정의 두께의 실리콘 질화막(SiN막)을 형성할 수 있다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1사이클당 형성되는 SiN층의 두께를 원하는 막 두께보다도 얇게 하여, SiN층을 적층함으로써 형성되는 SiN막의 두께가 원하는 두께로 될 때까지, 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
(애프터 퍼지 및 대기압 복귀)
웨이퍼(200) 상에 원하는 두께의 제1 질화막을 형성하는 처리가 완료된 후, 노즐(249a, 249b) 각각으로부터 퍼지 가스로서 불활성 가스를 처리실(201) 내에 공급하여, 배기구(231a)로부터 배기한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물 등이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드)
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 매니폴드(209)의 하단이 개구된다. 그리고, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가, 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 보트 언로드 후에는 셔터(219s)가 이동되어, 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(220c)을 개재해서 셔터(219s)에 의해 시일된다(셔터 클로즈).
(웨이퍼 냉각)
보트 언로드 후, 즉, 셔터 클로즈 후, 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 보트(217)에 지지된 상태에서, 취출 가능한 소정의 온도로 될 때까지 냉각된다(웨이퍼 냉각).
(웨이퍼 디스차지)
웨이퍼 냉각 후, 취출 가능한 소정의 온도로 될 때까지 냉각된 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
이와 같이 하여, 웨이퍼(200) 상에 제1막을 형성하는 일련의 처리가 종료된다.
《제2막 형성》
이어서, 제2막 형성의 처리 수순, 처리 조건에 대해서, 도 5를 사용해서 설명한다. 이하에서는, 처리 용기 내에 웨이퍼(200)가 반입되어 있지 않은 상태에서 제2막 형성 처리를 새롭게 개시하는 경우에 대해서 설명한다.
본 양태에서는, 제2막 형성 처리에서, 예를 들어 제2 처리 가스로서, 원료와, N 및 C 함유 가스와, 질화제를 공급하여, 웨이퍼(200) 상에 제1막과는 조성이 다른 제2막을 형성할 수 있다.
본 양태에서의 제2막 형성 처리에서는, 도 5에 도시하는 처리 시퀀스와 같이,
처리 용기 내에 수용된 웨이퍼(200)에 대하여 원료를 공급하는 스텝 B1과,
처리 용기 내에 수용된 웨이퍼(200)에 대하여 N 및 C 함유 가스를 공급하는 스텝 B2와,
처리 용기 내에 수용된 웨이퍼(200)에 대하여 질화제를 공급하는 스텝 B3
을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수(m회, m은 1 이상의 정수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 제1막과는 조성이 다른 제2막을 형성한다.
본 명세서에서는, 상술한 처리 시퀀스를, 편의상 이하와 같이 나타내는 경우도 있다. 이하의 다른 양태나 변형예 등의 설명에서도 마찬가지의 표기를 사용한다.
(원료→N 및 C 함유 가스→질화제)×m
먼저, 상술한 제1막 형성에서의 웨이퍼 차지, 보트 로드, 및 압력 조정 및 온도 조정과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 웨이퍼 차지, 보트 로드, 및 압력 조정 및 온도 조정을 행한다.
(가스 공급 사이클)
그 후, 스텝 B1, B2를 순차 실행한다.
〔스텝 B1〕
스텝 B1에서는, 상술한 스텝 A1에서의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 원료를 공급한다(원료 공급). 이에 의해, 웨이퍼(200)의 최표면 상에 Si 함유층이 형성된다. Si 함유층이 형성된 후, 처리실(201) 내에의 원료의 공급을 정지하고, 스텝 A1에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
[스텝 B2]
스텝 B1이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 Si 함유층에 대하여 N 및 C 함유 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243c)를 개방하여, 가스 공급관(232c) 내에 N 및 C 함유 가스를 흘린다. N 및 C 함유 가스는, MFC(241c)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)의 측방으로부터 웨이퍼(200)에 대하여 N 및 C 함유 가스가 공급된다(N 및 C 함유 가스 공급). 이때, 밸브(243d, 243e)를 개방하여, 노즐(249a, 249b) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다.
본 스텝에서의 처리 조건으로서는,
처리 압력: 1 내지 4000Pa, 바람직하게는 1 내지 1200Pa
N 및 C 함유 가스 공급 유량: 0.1 내지 1slm
N 및 C 함유 가스 공급 시간: 1 내지 120초, 바람직하게는 1 내지 60초
가 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 A1에서 원료를 공급할 때의 처리 조건과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
상술한 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여, 예를 들어 N 및 C 함유 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성된 Si 함유층의 적어도 일부가 개질된다. 결과로서, 하지로서의 웨이퍼(200)의 최표면 상에 Si, C 및 N을 포함하는 층으로서, 실리콘 탄질화층(SiCN층)이 형성된다. SiCN층을 형성할 때, Si 함유층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, N 및 C 함유 가스에 의한 Si 함유층의 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 이에 의해, SiCN층은, 스텝 B1에서 형성된 Si 함유층에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
SiCN층이 형성된 후, 밸브(243c)를 닫아, 처리실(201) 내에의 N 및 C 함유 가스의 공급을 정지하고, 스텝 A1에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
N 및 C 함유 가스로서는, 예를 들어 모노에틸아민(C2H5NH2, 약칭: MEA) 가스, 디에틸아민((C2H5)2NH, 약칭: DEA) 가스, 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA) 가스 등의 에틸아민계 가스나, 모노메틸아민(CH3NH2, 약칭: MMA) 가스, 디메틸아민((CH3)2NH, 약칭: DMA) 가스, 트리메틸아민((CH3)3N, 약칭: TMA) 가스 등의 메틸아민계 가스나, 모노메틸히드라진((CH3)HN2H2, 약칭: MMH) 가스, 디메틸히드라진((CH3)2N2H2, 약칭: DMH) 가스, 트리메틸히드라진((CH3)2N2(CH3)H, 약칭: TMH) 가스 등의 유기 히드라진계 가스 등을 사용할 수 있다. N 및 C 함유 가스로서는, 이것들 중 1개 이상을 사용할 수 있다. 이 점은, 후술하는 스텝 C2에서도 마찬가지이다.
[스텝 B3]
스텝 B2가 종료된 후, 상술한 스텝 A2에서의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 SiCN층에 대하여 질화제를 공급한다(질화제 공급). 이에 의해, 웨이퍼(200) 상에 형성된 SiCN층 중에, 또한 N 성분을 도입시켜, 이 층을 N 농도가 보다 높은 SiCN층으로 개질시키는 것이 가능하게 된다. SiCN층이 개질된 후, 처리실(201) 내에의 질화제의 공급을 정지하고, 스텝 A1에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
[소정 횟수 실시]
상술한 스텝 B1 내지 B3을 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(m회, m은 2 이상의 정수) 행함으로써, 웨이퍼(200)의 표면을 하지로 해서, 이 하지 상에 제2막으로서, 예를 들어 제1 원소로서의 Si, 제2 원소로서의 N 및 제3 원소로서의 C를 포함하는, 소정의 두께의 실리콘 탄질화막(SiCN막)을 형성할 수 있다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1사이클당 형성되는 SiCN층의 두께를 원하는 막 두께보다도 얇게 하여, SiCN층을 적층함으로써 형성되는 SiCN막의 두께가 원하는 두께로 될 때까지, 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
그 후, 상술한 제1막 형성에서의 애프터 퍼지 및 대기압 복귀, 보트 언로드, 웨이퍼 냉각, 및 웨이퍼 디스차지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 애프터 퍼지 및 대기압 복귀, 보트 언로드, 웨이퍼 냉각, 및 웨이퍼 디스차지를 행한다.
이와 같이 하여, 웨이퍼(200) 상에 제2막을 형성하는 일련의 처리가 종료된다.
《프리코팅》
이어서, 프리코팅의 처리 수순, 처리 조건에 대해서 설명한다. 이하에서는, 처리 용기 내에 웨이퍼(200)가 반입되어 있지 않은 상태에서, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막을 형성하는 경우에 대해서 설명한다.
본 양태에서는, 프리코팅에서, 예를 들어 제2 처리 가스인, 원료와, N 및 C 함유 가스와, 질화제를 공급하여, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막을 형성할 수 있다.
본 양태에서의 프리코팅에서는, 도 5에 도시하는 처리 시퀀스와 같이,
처리 용기 내에 원료를 공급하는 스텝 C1과,
처리 용기 내에 N 및 C 함유 가스를 공급하는 스텝 C2와,
처리 용기 내에 질화제를 공급하는 스텝 C3
을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수(l회, l은 1 이상의 정수) 행함으로써, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막을 형성한다.
본 명세서에서는, 상술한 처리 시퀀스를, 편의상 이하와 같이 나타내는 경우도 있다. 이하의 다른 양태나 변형예 등의 설명에서도 마찬가지의 표기를 사용한다.
(원료→N 및 C 함유 가스→질화제)×l
빈 보트(217), 즉, 웨이퍼(200)를 보유 지지하고 있지 않은 보트(217)가, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서, 처리실(201) 내에 반입(빈 보트 로드)된다. 그 후, 상술한 제1막 형성에서의 압력 조정 및 온도 조정과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 압력 조정 및 온도 조정을 행한다. 또한, 프리코팅을 행할 때는, 보트(217)를 회전시키지 않아도 된다.
(가스 공급 사이클)
그 후, 스텝 C1 내지 C3을 순차 실행한다.
〔스텝 C1〕
스텝 C1에서는, 상술한 스텝 A1에서의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리 용기 내에 원료를 공급한다(원료 공급). 이에 의해, 처리 용기 내의 부재의 최표면 상에 Si 함유층이 형성된다. Si 함유층이 형성된 후, 처리실(201) 내에의 원료의 공급을 정지하고, 스텝 A1에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
[스텝 C2]
스텝 C1이 종료된 후, 상술한 스텝 B2에서의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리 용기 내에 N 및 C 함유 가스를 공급한다(N 및 C 함유 가스 공급). 이에 의해, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 형성된 Si 함유층의 적어도 일부가 개질된다. 결과로서, 처리 용기 내의 부재의 최표면 상에, Si, C 및 N을 포함하는 층으로서 실리콘 탄질화층(SiCN층)이 형성된다. SiCN층을 형성할 때, Si 함유층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, N 및 C 함유 가스에 의한 Si 함유층의 개질 반응의 과정에서, 적어도 Cl을 포함하는 가스 상태 물질을 구성하여, 처리실(201) 내로부터 배출된다. 이에 의해, SiCN층은, 스텝 C1에서 형성된 Si 함유층에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
[스텝 C3]
스텝 C2가 종료된 후, 상술한 스텝 A2에서의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에 의해, 처리 용기 내에 질화제를 공급한다(질화제 공급). 이에 의해, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 형성된 SiCN층 중에, 또한 N 성분을 도입시켜, 이 층을 N 농도가 보다 높은 SiCN층으로 개질시키는 것이 가능하게 된다. SiCN층이 개질된 후, 처리실(201) 내에의 질화제의 공급을 정지하고, 스텝 A1에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
[소정 횟수 실시]
상술한 스텝 C1 내지 C3을 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(l회, l은 1 이상의 정수) 행함으로써, 처리 용기 내의 부재의 표면을 하지로 해서, 이 하지 상에 제2막으로서, 예를 들어 제1 원소로서의 Si, 제2 원소로서의 N 및 제3 원소로서의 C를 포함하는, 소정의 두께의 실리콘 탄질화막(SiCN막)을 형성할 수 있다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1사이클당 형성되는 SiCN층의 두께를 원하는 막 두께보다도 얇게 하여, SiCN층을 적층함으로써 형성되는 SiCN막의 두께가 원하는 두께로 될 때까지, 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
프리코팅이 종료된 후, 빈 보트(217)가, 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출된다(보트 언로드).
(3) 제2막 형성에서 행하는 제어 동작
상술한 제1막, 제2막 형성은, 동일한 웨이퍼(200)에 대하여 임의의 순서로 연속해서 행하는 것이 가능하다. 예를 들어, 소정의 웨이퍼(200)에 대하여 제1막 형성을 행한 후, 동일한 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 계속해서 행하는 것이 가능하다. 또한 예를 들어, 소정의 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행한 후, 동일한 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 계속해서 행하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 제1막, 제2막 형성은, 다른 웨이퍼(200)에 대하여 임의의 순서로 계속해서 행하는 것도 가능하다. 예를 들어, 소정의 웨이퍼(200)에 대하여 제1막 형성을 행한 후, 이 웨이퍼와는 다른 별도의 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행하는 것도 가능하다. 또한, 소정의 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행한 후, 이 웨이퍼(200)와는 다른 별도의 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행하는 것도 가능하다.
어느 경우든, 제1막 형성을 행하면, 처리 용기 내는, 처리 용기 내의 부재의 최표면(예를 들어, 반응관(203)의 내벽이나, 보트(217)의 표면 등)에 제1막이 부착된 상태(이하, 이 상태를 제1 상태라고도 칭함)가 된다. 또한, 제2막 형성을 행하면, 처리 용기 내는, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막이 부착된 상태(이하, 이 상태를 제2 상태라고도 칭함)가 된다.
또한, 제1막, 제2막 형성을 행함으로써 처리 용기 내에 제1막, 제2막이 부착되어 누적된 경우, 처리 용기 내에 에칭 가스 등을 공급하여, 처리 용기 내에 누적된 막을 제거하는 처리(클리닝)가 행하여지는 경우가 있다. 클리닝을 행하면, 처리 용기 내는, 처리 용기 내의 부재의 표면에 클리닝 후의 청정면이 노출되어 있는 상태(이하, 이 상태를 제3 상태라고도 칭함)가 된다. 클리닝을 행한 후에는, 상술한 제1막 형성, 제2막 형성이 재개되게 된다.
여기서, 발명자들의 예의 연구에 의하면, 제1 상태에서 제2막 형성을 행하면, 제2 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우에 비하여, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 제2막의 두께가 얇아지거나, 혹은, 두꺼워지는 현상(이하, 이러한 현상을 막 두께 변동 현상이라고도 칭함)이 생기는 경우가 있는 것으로 판명되었다. 예를 들어, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제1막으로서 SiN막과 같은 2원계 막이 부착되어 있는 제1 상태에서 제2막 형성을 행하면, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막으로서 SiCN막과 같은 3원계 막이 부착되어 있는 제2 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우에 비하여, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 제2막의 두께가 두꺼워지는 막 두께 변동 현상이 생기는 경우가 있다.
또한, 제3 상태에서 제2막 형성을 행하면, 제2 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우에 비하여, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 제2막의 두께가 얇아지는 현상(이하, 클리닝 후의 막 두께 변동 현상이라고도 칭함)이 생기는 경우도 있다.
이러한 과제에 대하여, 본 양태에서는, 제2막 형성을 행할 때, 처리 용기 내의 상태(제1 내지 제3 상태)에 따라, 도 6에 도시하는 다양한 제어를 행하도록 하고 있다.
구체적으로는, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막이 부착되어 있는 제2 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우(S10에서 「제2 상태」의 경우)는, 사이클의 반복 횟수를 소정의 m회로 설정하는 처리(통상 설정)를 행하고 나서(S22), 사이클의 반복을 개시한다. 즉, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막이 부착되어 있는 제2 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우는, 사이클을 m회 행한다.
또한, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제1막이 부착되어 있는 제1 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우(S10에서 「제1 상태」의 경우)는, 사이클의 반복 횟수를 상술한 m회와는 다른 m±회로 설정하는 처리(예외 설정)를 행하고 나서(S12) 사이클의 반복을 개시하거나, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막을 형성하는 상술한 프리코팅(S31), 및 통상 설정(S22)을 행하고 나서 사이클의 반복을 개시한다. 즉, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제1막이 부착되어 있는 제1 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우는, 사이클을 m회와는 다른 m±회 행하거나, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막을 형성하는 프리코팅 공정을 행하고 나서 사이클을 m회 행한다. 또한, 제1막 형성에서는 제1막으로서 SiN막을 형성하고, 제2막 형성에서는 제2막으로서 SiCN막을 형성하는 경우, 예외 설정에서는, 사이클의 반복 횟수를, m회보다도 적은 m-회로 설정한다.
또한, 처리 용기 내의 부재의 표면에 클리닝 후의 청정면이 노출되어 있는 제3 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우(S10에서 「제3 상태」의 경우)는, 프리코팅(S31), 및 통상 설정(S22)을 행하고 나서 사이클의 반복을 개시한다.
어느 경우든, 사이클의 반복은, 사이클을 1회 실시하고(S51), S22 혹은 S12에서 설정한 반복 횟수를 디크리먼트하고(S52), 디크리먼트 후의 반복 횟수가 제로인지 여부를 판정하여, 그것이 제로가 아닐 경우(S53에서 "아니오"일 경우)는, 상술한 S51, S52를 반복하고, 제로가 되면(S53에서 "예"가 되면) 사이클의 반복 실시를 종료한다.
상술한 제어의 결과, 본 양태에서는, 소정의 웨이퍼(200)에 대하여 제1막 형성을 행한 후, 동일한 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 계속해서 행하는 경우, 즉, 제1 상태에서, 동일한 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행하는 경우는, 예외 설정을 행하고 나서 사이클의 반복을 개시하게 된다(도 6의 S10→S11→S12→S51 내지 S53 참조).
또한, 본 양태에서는, 소정의 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행한 후, 동일한 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 계속해서 행하는 경우, 즉, 제2 상태에서, 동일한 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행하는 경우는, 통상 설정을 행하고 나서 사이클의 반복을 개시하게 된다(도 6의 S10→S21→S22→S51 내지 S53 참조).
또한, 본 양태에서는, 소정의 웨이퍼(200)에 대하여 제1막 형성을 행한 후, 이 웨이퍼(200)와는 다른 별도의 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행하는 경우, 즉, 제1 상태에서, 별도의 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행하는 경우는, 프리코팅, 및 통상 설정을 행하고 나서 사이클의 반복을 개시하게 된다(도 6의 S10→S11→S31→S32→S22→S51 내지 S53 참조).
또한, 본 양태에서는, 소정의 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행한 후, 이 웨이퍼(200)와는 다른 별도의 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행하는 경우, 즉, 제2 상태에서, 별도의 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행하는 경우는, 통상 설정을 행하고 나서 사이클의 반복을 개시하게 된다(도 6의 S10→S21→S23→S22→S51 내지 S 53 참조).
(4) 본 양태에 의한 효과
본 양태에 의하면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 제1 상태에서 제2막 형성을 행하면, 제2 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우에 비하여, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 제2막의 두께가 변화하는 막 두께 변동 현상이 생기는 경우가 있다. 이와 같은 과제에 대하여, 본 양태에서는, 제2 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우는, 사이클의 반복 횟수를 m회로 설정하는 통상 설정을 행하고 나서 사이클의 반복을 개시하고, 제1 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우는, 사이클의 반복 횟수를 m회와는 다른 m±회로 설정하는 예외 설정을 행하고 나서 사이클의 반복을 개시하거나, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막을 형성하는 프리코팅, 및 통상 설정 행하고 나서 사이클의 반복을 개시한다. 바꾸어 말하면, 제2 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우는, 사이클을 m회 행하고, 제1 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우는, 사이클을 m회와는 다른 m±회 행하거나, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막을 형성하는 프리코팅 공정을 행하고 나서 사이클을 m회 행한다. 이에 의해, 제1 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우든, 제2 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우든, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 제2막의 두께를 항상 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다.
예를 들어, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제1막으로서 SiN막과 같은 2원계 막이 부착되어 있는 제1 상태에서 제2막 형성을 행하면, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제2막으로서 SiCN막과 같은 3원계 막이 부착되어 있는 제2 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우에 비하여, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 제2막의 두께가 두꺼워지는 막 두께 변동 현상이 생기는 경우가 있다. 이와 같은 과제에 대하여, 본 양태에 의하면, 예외 설정 처리에서, 사이클의 반복 횟수를, m회보다도 적은 m-회로 설정함으로써, 제1 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우든, 제2 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우든, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 제2막의 두께를 항상 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다.
(b) 소정의 웨이퍼(200)에 대하여 제1막 형성을 행한 후, 이 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 계속해서 행하는 경우는, 제1막 형성 후에 행하는 제2막 형성이 제1 상태에서 행해지게 되어, 상술한 막 두께 변동 현상이 생기기 쉬워진다. 이에 반해, 본 양태와 같이, 제1막 형성 후에 행하는 제2막 형성에 있어서, 상술한 예외 설정을 행하고 나서 사이클의 반복을 개시함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 제2막의 두께를 항상 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이 경우는, 웨이퍼(200)의 반출·반입을 수반하는 프리코팅을 행하지 않으므로, 기판 처리에서의 생산성의 저하를 회피하는 것이 가능하게 된다.
(c) 소정의 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행한 후, 이 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 계속해서 행하는 경우는, 후에 행하는 제2막 형성이 제2 상태에서 행해지게 되어, 상술한 막 두께 변동 현상이 생기기 어려워진다. 이 때문에, 이 경우는, 본 양태와 같이, 후에 행하는 제2막 형성에 있어서, 통상 설정을 행하고 나서 사이클의 반복을 개시함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 제2막의 두께를 항상 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다.
(d) 소정의 웨이퍼(200)에 대하여 제1막 형성을 행한 후, 이 웨이퍼(200)와는 다른 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행하는 경우는, 제1막 형성 후에 행하는 제2막 형성이 제1 상태에서 행해지게 되어, 상술한 막 두께 변동 현상이 생기기 쉬워진다. 이에 반해, 본 양태에 의하면, 제1막 형성 후에 행하는 제2막 형성에 있어서, 프리코팅, 및 통상 설정을 행하고 나서 사이클의 반복을 개시함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 제2막의 두께를 항상 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이 경우는, 예외 설정을 행하지 않으므로, 제어 프로그램을 간소화시켜, 기판 처리 장치의 제조 비용을 저감시키는 것이 가능하게 된다.
(e) 소정의 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행한 후, 이 웨이퍼(200)와는 다른 웨이퍼(200)에 대하여 제2막 형성을 행하는 경우는, 후에 행하는 제2막 형성이 제2 상태에서 행해지게 되어, 상술한 막 두께 변동 현상이 생기기 어려워진다. 이 때문에, 이 경우는, 본 양태와 같이, 후에 행하는 제2막 형성에 있어서, 통상 설정을 행하고 나서 사이클의 반복을 개시함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 제2막의 두께를 항상 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다.
(f) 제3 상태에서 제2막 형성을 행하는 경우는, 프리코팅, 및 통상 설정을 행하고 나서 사이클의 반복을 개시함으로써, 클리닝 후의 막 두께 변동 현상이 생기기 어려워져, 웨이퍼(200) 상에 형성되는 제2막의 두께를 항상 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다.
(g) 프리코팅을, 처리 용기 내에 웨이퍼(200)가 존재하지 않는 상태에서 행함으로써, 프리코팅을 실시함으로 인한 웨이퍼(200)에의 영향을 회피하는 것이 가능하게 된다. 또한, 프리코팅에서는, 제2막 형성과 마찬가지로, 처리 용기 내에 제2 처리 가스를 공급하는 사이클을 반복함으로써, 프리코팅과, 제2막 형성에서, 사용하는 처리 가스나 제어 프로그램을 공용화시킬 수 있어, 기판 처리 장치의 제조 비용을 저감시키는 것이 가능하게 된다.
<본 개시의 다른 양태>
이상, 본 개시의 양태를 구체적으로 설명했다. 그러나, 본 개시는 상술한 양태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
상술한 양태에서는, 처리 용기 내가 제1 상태일 때 제2막 형성을 행하면, 제2막의 막 두께가 두꺼워진다는 막 두께 변동 현상을 회피하기 위해서, 사이클의 반복 횟수를 m회보다도 적은 m-회로 설정한다는 예외 설정을 행하는 예에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 처리 용기 내가 제1 상태일 때 제2막 형성을 행하면, 제2막의 막 두께가 얇아진다는 막 두께 변동 현상이 생기는 경우에는, 사이클의 반복 횟수를 m회보다도 많은 m+회로 설정하는 예외 설정을 행함으로써, 이 현상의 발생을 회피할 수 있으며, 이 경우에도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
상술한 양태에서는, 처리 용기 내가 제3 상태일 때 제2막 형성을 행하면, 제2막의 막 두께가 얇아진다는 막 두께 변동 현상을 회피하기 위해서, 프리코팅, 및 반복 횟수를 m회로 설정하는 통상 설정을 행하는 예에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 처리 용기 내가 제3 상태일 때 제2막 형성을 행하는 경우에는, 프리코팅 및 통상 설정을 행하지 않고, 반복 횟수를 m회보다도 많은 m+회로 설정하는 예외 설정을 행함으로써, 이 현상의 발생을 회피할 수 있으며, 이 경우에도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
상술한 양태에서는, 제1막 형성에 있어서, 원료와 질화제를 비동시에 공급하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 행하는 경우에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1막 형성에 있어서, 원료와 질화제를 동시에 공급하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 행하는 경우에도, 본 개시는 적합하게 적용 가능하다. 이 경우에도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
상술한 양태에서는, 제2막 형성에 있어서, 원료와 N 및 C 함유 가스와 질화제를 비동시에 공급하는 사이클을 행하는 경우에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이하에 나타내는 성막 시퀀스와 같이, 제2막 형성에 있어서, 원료와 N 및 C 함유 가스를 비동시에 공급하는 사이클을 행하도록 해도 된다. 또한, 제2막 형성에 있어서, 원료를 공급하는 스텝과, N 및 C 함유 가스 및 질화제를 동시에 공급하는 스텝을 비동시에 행하는 사이클을 행하도록 해도 된다. 또한, 원료로서, 1,1,2,2-테트라클로로-1,2-디메틸디실란((CH3)2Si2Cl4, 약칭: TCDMDS) 가스, 1,2-디클로로-1,1,2,2-테트라메틸디실란((CH3)4Si2Cl2, 약칭: DCTMDS) 가스, 비스(트리클로로실릴)메탄((SiCl3)2CH2, 약칭: BTCSM) 가스 등의 Si 및 C를 포함하는 가스를 사용하여, 원료와 질화제를 비동시에 공급하는 사이클을 행하도록 해도 된다. 또한, 원료와, 프로필렌(C3H6) 가스 등의 탄소(C) 함유 가스와, 질화제를 비동시에 공급하는 사이클을 행하도록 해도 된다.
(원료→N 및 C 함유 가스)×m
(원료→N 및 C 함유 가스+질화제)×m
(Si 및 C를 포함하는 원료→질화제)×m
(원료→C 함유 가스→질화제)×m
각 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건은, 상술한 양태의 각 스텝에서의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다. 이러한 경우에도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
상술한 양태에서는, 프리코팅에 있어서, 처리 용기 내의 부재의 최표면을 하지로 해서 제2막을 형성하는 경우에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 프리코팅에 있어서, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제1막을 형성한 후, 이 막 상에 제2막을 적층시키도록 해도 된다. 또한, 프리코팅에 있어서, 처리 용기 내의 부재의 최표면에 제1막을 형성한 후, 이 막을 제2막으로 개질시키도록 해도 된다. 이러한 경우에도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
상술한 양태에서는, 제1막, 제2막이, 각각 Si를 주 원소로 하는 경우에 대해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1막, 제2막이, 각각 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 이트륨(Y), 스트론튬(Sr), 란탄(La), 루테늄(Ru), 알루미늄(Al) 등의 금속 원소를 주 원소로 하는 경우에도, 본 개시는 적합하게 적용할 수 있다. 이러한 경우에도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
각 처리에 사용되는 레시피는, 처리 내용에 따라 개별로 준비하여, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 통해서 기억 장치(121c) 내에 저장해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 각 처리를 개시할 때, CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서, 처리 내용에 따라 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 1대의 기판 처리 장치에서 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 막을 재현성 좋게 형성할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 부담을 저감할 수 있어, 조작 미스를 회피하면서, 각 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 레시피는, 새롭게 작성하는 경우에 한하지 않고, 예를 들어 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 변경함으로써 준비해도 된다. 레시피를 변경하는 경우는, 변경 후의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체를 통해서 기판 처리 장치에 인스톨해도 된다. 또한, 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여, 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 직접 변경해도 된다.
상술한 양태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명했다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 매엽식 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 양태에서는, 핫월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명했다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 콜드월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도 적합하게 적용할 수 있다.
이러한 기판 처리 장치를 사용하는 경우에도, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에서 각 처리를 행할 수 있으며, 상술한 양태나 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 양태나 변형예는, 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 이때의 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 양태나 변형예의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
200: 웨이퍼(기판)

Claims (18)

  1. (a) 처리 용기 내에 수용된 제1 기판에 대하여 제1 처리 가스를 공급하여, 상기 제1 기판 상에 미리 설정된 조성을 갖는 제1막을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 처리 용기 내에 수용된 상기 제1 기판 또는 상기 제1 기판과는 다른 제2 기판에 대하여 제2 처리 가스의 공급을 포함하는 사이클을 행하여, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 상에 상기 제1막과는 조성이 다른 제2막을 형성하는 공정
    을 갖고,
    상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제2막이 부착되어 있는 제2 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클을 미리 설정된 m회(m은 1 이상의 정수) 행하고,
    상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제1막이 부착되어 있는 제1 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클을 m±회(m±은 m과는 다른 정수) 행하거나, 또는 상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제2막을 형성하는 프리코팅 공정을 행하고 나서 상기 사이클을 상기 m회 행하는,
    기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사이클을 상기 m회 행하는 것은, 상기 사이클의 반복 횟수를 상기 m회로 설정하는 통상 설정 공정에 기초하여 실행되고,
    상기 사이클을 상기 m±회 행하는 것은, 상기 사이클의 반복 횟수를 상기 m±회로 설정하는 예외 설정 공정에 기초하여 실행되는, 기판 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 기판에 대하여 상기 (a)를 행한 후, 상기 제1 기판에 대하여 상기 (b)를 계속해서 행하는 경우는, 상기 예외 설정 공정을 행하고 나서 상기 사이클을 개시하는, 기판 처리 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 기판에 대하여 상기 (b)를 행한 후, 상기 제1 기판에 대하여 상기 (b)를 계속해서 행하는 경우는, 상기 통상 설정 공정을 행하고 나서 상기 사이클을 개시하는, 기판 처리 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 기판에 대하여 상기 (a)를 행한 후, 상기 제2 기판에 대하여 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 프리코팅 공정, 및 상기 통상 설정 공정을 행하고 나서 상기 사이클을 개시하는, 기판 처리 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 기판에 대하여 상기 (b)를 행한 후, 상기 제2 기판에 대하여 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 통상 설정 공정을 행하고 나서 상기 사이클을 개시하는, 기판 처리 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 처리 용기 내의 부재의 표면에 클리닝 후의 청정면이 노출되어 있는 제3 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 프리코팅 공정, 및 상기 통상 설정 공정을 행하고 나서 상기 사이클을 개시하는, 기판 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 프리코팅 공정에서는, 상기 처리 용기 내에 기판이 존재하지 않는 상태에서, 상기 처리 용기 내에 상기 제2 처리 가스의 공급을 포함하는 상기 사이클을 행하는, 기판 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 (a)에서는, 상기 제1막으로서, 제1 원소 및 제2 원소를 포함하는 막을 형성하고,
    상기 (b)에서는, 상기 제2막으로서, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소, 및 제3 원소를 포함하는 막을 형성하고,
    상기 제1 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클의 반복 횟수를 m-회(m-은 m보다 작은 정수) 행하는, 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 (a)에서는, 상기 제1막으로서 실리콘 질화막을 형성하고,
    상기 (b)에서는, 상기 제2막으로서 실리콘 탄질화막을 형성하는, 기판 처리 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우, 상기 사이클을 상기 m±회 행하는, 기판 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클을 m+회(m+은 m보다 큰 정수) 행하는, 기판 처리 방법.
  13. 제2항에 있어서, 상기 예외 설정 공정에서는, 상기 사이클의 반복 횟수를 m+회(m+은 m보다 큰 정수)로 설정하는, 기판 처리 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 처리 용기 내의 부재의 표면에 클리닝 후의 청정면이 노출되어 있는 제3 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클의 반복 횟수를 m+회(m+은 m보다 큰 정수) 행하는, 기판 처리 방법.
  15. 제2항에 있어서, 상기 처리 용기 내의 부재의 표면에 클리닝 후의 청정면이 노출되어 있는 제3 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클의 반복 횟수를 m+회(m+은 m보다 큰 정수)로 설정하는 상기 예외 설정 공정을 행하고 나서 상기 사이클을 개시하는, 기판 처리 방법.
  16. (a) 처리 용기 내에 수용된 제1 기판에 대하여 제1 처리 가스를 공급하여, 상기 제1 기판 상에 미리 설정된 조성을 갖는 제1막을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 처리 용기 내에 수용된 상기 제1 기판 또는 상기 제1 기판과는 다른 제2 기판에 대하여 제2 처리 가스의 공급을 포함하는 사이클을 행하여, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 상에 상기 제1막과는 조성이 다른 제2막을 형성하는 공정
    을 갖고,
    상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제2막이 부착되어 있는 제2 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클을 미리 설정된 m회(m은 1 이상의 정수) 행하고,
    상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제1막이 부착되어 있는 제1 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클을 m±회(m±은 m과는 다른 정수) 행하거나, 또는 상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제2막을 형성하는 프리코팅 공정을 행하고 나서 상기 사이클을 상기 m회 행하는,
    반도체 장치의 제조 방법.
  17. 기판을 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 제1 처리 가스 및 제2 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
    (a) 상기 처리 용기 내에 수용된 제1 기판에 대하여 상기 제1 처리 가스를 공급하여, 상기 제1 기판 상에 미리 설정된 조성을 갖는 제1막을 형성하는 처리와,
    (b) 상기 처리 용기 내에 수용된 상기 제1 기판 또는 상기 제1 기판과는 다른 제2 기판에 대하여 상기 제2 처리 가스의 공급을 포함하는 사이클을 행하여, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 상에 상기 제1막과는 조성이 다른 제2막을 형성하는 처리를 포함하고,
    상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제2막이 부착되어 있는 제2 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클을 미리 설정된 m회(m은 1 이상의 정수) 행하고,
    상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제1막이 부착되어 있는 제1 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클을 m±회(m±은 m과는 다른 정수) 행하거나, 또는 상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제2막을 형성하는 프리코팅 공정을 행하고 나서 상기 사이클을 상기 m회 행하도록, 상기 처리 가스 공급계를 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
    를 갖는, 기판 처리 장치.
  18. (a) 처리 용기 내에 수용된 제1 기판에 대하여 제1 처리 가스를 공급하여, 상기 제1 기판 상에 미리 설정된 조성을 갖는 제1막을 형성하는 수순과,
    (b) 상기 처리 용기 내에 수용된 상기 제1 기판 또는 상기 제1 기판과는 다른 제2 기판에 대하여 제2 처리 가스의 공급을 포함하는 사이클을 행하여, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 상에 상기 제1막과는 조성이 다른 제2막을 형성하는 수순
    을 갖고,
    상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제2막이 부착되어 있는 제2 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클을 미리 설정된 m회(m은 1 이상의 정수) 행하고,
    상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제1막이 부착되어 있는 제1 상태에서 상기 (b)를 행하는 경우는, 상기 사이클을 m±회(m±은 m과는 다른 정수) 행하거나, 또는 상기 처리 용기 내의 부재의 최표면에 상기 제2막을 형성하는 프리코팅 수순을 행하고 나서 상기 사이클을 상기 m회 행하는 수순을,
    컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는, 기록 매체에 기록된 프로그램.
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