半導体装置の製造方法
【課題】従来よりも低温でシリコン含有窒化膜を成膜することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ウエハにＳｉＮ膜を形成する半導体装置の製造方法であって、ウエハが収容される処理室に、ＤＣＳ（ジクロロシラン）を供給するシラン系ガス供給工程と、前記シラン系ガスの供給と同時ではないタイミングで、前記処理室にＮＨ３（アンモニア）を供給する窒化ガス供給工程と、前記処理室にＴＥＡ（トリエチルアミン）を供給するアミン系ガス供給工程と、前記処理室の前記シラン系ガスまたは前記窒化ガスを排気する排気工程と、を有し、前記アミン系ガス供給工程は、前記シラン系ガス供給工程及び前記窒化ガス供給工程と合わせて行う。
【解決手段】ウエハにＳｉＮ膜を形成する半導体装置の製造方法であって、ウエハが収容される処理室に、ＤＣＳ（ジクロロシラン）を供給するシラン系ガス供給工程と、前記シラン系ガスの供給と同時ではないタイミングで、前記処理室にＮＨ３（アンモニア）を供給する窒化ガス供給工程と、前記処理室にＴＥＡ（トリエチルアミン）を供給するアミン系ガス供給工程と、前記処理室の前記シラン系ガスまたは前記窒化ガスを排気する排気工程と、を有し、前記アミン系ガス供給工程は、前記シラン系ガス供給工程及び前記窒化ガス供給工程と合わせて行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造に用いられる薄膜の成膜方法には、スパッタリング等の物理気相成長（PVD : Physical Vapor Deposition）と、化学反応を利用する化学気相成長（CVD : Chemical Vapor Deposition）がある。
【０００３】
CVDはPVDに比べステップカバレッジ（段差被覆性）に優れる等、膜特性の向上を図ることができる。また、CVDは、原料（ターゲット）交換のために反応室を大気開放する必要がない等、生産性の向上を図ることができる。このため、CVDは、半導体装置の量産に適している。
【０００４】
CVDにおいて反応の形態を、気相反応と表面反応とに分けることがある。成膜する所望の膜厚が薄くなると、気相反応と比較して成膜速度の遅い表面反応の制御がより重要となる。
【０００５】
例えば、１原子層から数原子層での反応を制御する広義でのCVDは、表面反応の精密な制御を実現する。このようなCVDは、反応種の供給、反応種の基板（被成膜）表面での反応、副生成物（成膜種以外の反応生成物）の脱離、これらの工程により基板への成膜が進行する。ここで、反応種を連続的に供給すると、供給・反応・脱離の工程が同時に進行するため、脱離させて排除したい副生成物が膜中へ取り込まれることとなる。
【０００６】
半導体装置の製造工程の低温化や、適用工程の拡大の点から、成膜温度の低温化が要求されている。
シリコン含有窒化膜（SiN膜：シリコン窒化膜）の形成においては、原料としてジクロロシラン（SiH2Cl2）、アンモニア（NH3）を用いたCVDが知られているが、温度が低温（例えば550 ℃以下）になると、反応速度が十分でなく実用的な成膜が行えなくなる。
【０００７】
特許文献１には、原料をプラズマ励起することにより低温で成膜する基板処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２７２３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、プラズマを使用することなく低温でシリコン含有窒化膜を成膜することが望まれている。
【００１０】
本発明は、従来よりも低温でシリコン含有窒化膜を成膜することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴とするところは、基板にシリコン含有窒化膜を形成する半導体装置の製造方法であって、前記基板が収容される処理室に、シラン系ガスを供給するシラン系ガス供給工程と、前記処理室に窒化ガスを供給する窒化ガス供給工程と、前記処理室にアミン系ガスを供給するアミン系ガス供給工程と、前記処理室内のガスを排気する排気工程と、を有し、前記アミン系ガス供給工程は、前記シラン系ガス供給工程及び前記窒化ガス供給工程と合わせて行う半導体装置の製造方法にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来よりも低温でシリコン含有窒化膜を成膜することができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置を示す斜透視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる処理炉を示す側面断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる処理炉の周辺構造の概略図である。
【図４】各種のガスを処理室に導入するタイミングを示す図である。
【図５】実施例及び比較例について説明する説明図である。
【図６】実施例及び比較例の成膜速度の測定結果を示す図である。
【図７】第２実施形態にかかる処理炉の周辺構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施形態］
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置１０の斜視図を示し、図２は、基板処理装置１０の側面断面図を示す。
【００１５】
基板処理装置１０では、シリコン等の材料から構成される基板としてのウエハ１４を収納するウエハキャリアとしてカセット１６が使用される。
基板処理装置１０は、筐体１２を備える。筐体１２の正面壁１２ａの下方には、メンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１８が開設されている。正面メンテナンス口１８には、開閉自在な正面メンテナンス扉２０が建て付けられている。
【００１６】
正面メンテナンス扉２０には、カセット搬入搬出口２２が筐体１２内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口２２は、フロントシャッタ２４によって開閉されるようになっている。
【００１７】
カセット搬入搬出口２２の筐体１２内側には、カセットステージ２６が設置されている。カセット１６は、工場内搬送装置（非図示）によって、カセットステージ２６上に搬入されたり、カセットステージ２６上から搬出されたりするようになっている。
【００１８】
カセットステージ２６には、工場内搬送装置によって、カセット１６内でウエハ１４が垂直姿勢を保持し、このカセット１６のウエハ出し入れ口が上方向を向くようにしてカセット１６が載置される。カセットステージ２６は、カセット１６を筐体１２後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１６内のウエハ１４が水平姿勢となり、カセット１６のウエハ出し入れ口が筐体１２後方を向くように動作可能に構成されている。
【００１９】
筐体１２内の前後方向の略中央下部には、カセット棚２８が設置されている。カセット棚２８は、複数段複数列にわたり複数個のカセット１６を保管するように構成されている。カセット棚２８には、ウエハ移載機構３６の搬送対象となるカセット１６が収納される移載棚３０が設けられている。
カセットステージ２６の上方には、予備カセット棚３２が設置されており、予備のカセット１６を保管するように構成されている。
【００２０】
カセットステージ２６とカセット棚２８との間には、カセット搬送装置３４が設置されている。カセット搬送装置３４は、カセット１６を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ３４ａと、搬送機構としてのカセット搬送機構３０ｂとで構成されている。カセット搬送装置３４は、カセットエレベータ３４ａとカセット搬送機構３０ｂとの連続動作により、カセット１６をカセットステージ２６、カセット棚２８、及び予備カセット棚３２の間で搬送する。
【００２１】
カセット棚２８の後方には、ウエハ移載機構３６が設置されている。ウエハ移載機構３６は、ウエハ１４を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置３６ａと、このウエハ移載装置３６ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ３６ｂとで構成されている。
【００２２】
ウエハ移載装置エレベータ３６ｂは、筐体１２の右側端部に設置されている。ウエハ移載機構３６は、ウエハ移載装置３６ａとウエハ移載装置エレベータ３６ｂとの連続動作により、ウエハ移載装置３６ａのツイーザ３６ｃでウエハ１４をピックアップしてそのウエハ１４をボート３８に装填（チャージング）したり、ボート３８から脱装（ディスチャージング）したりするように構成されている。
【００２３】
筐体１２の後部上方には、処理炉４０が設けられている。処理炉４０の下端部は炉口シャッタ４２により開閉されるように構成されている。
【００２４】
処理炉４０の下方には、ボート３８を処理炉４０に昇降させるボートエレベータ４４が設置されている。ボートエレベータ４４には、連結具としてのアーム４６が連結されており、このアーム４６には、蓋体としてのシールキャップ４８が水平に据え付けられている。
シールキャップ４８は、例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ４８はボート３８を垂直に支持するもので、処理炉４０の下端部を閉塞可能なように構成されている。
【００２５】
ボート３８は複数の保持部材を備えており、複数枚（例えば５０〜１５０枚程度）のウエハ１４をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
【００２６】
カセット棚２８の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット５０が設置されている。クリーンユニット５０は、供給ファン及び防塵フィルタで構成されており、クリーンエアを筐体１２の内部に流通させるように構成されている。
【００２７】
ウエハ移載装置エレベータ３６ｂ及びボートエレベータ４４側と反対側である筐体１２の左側端部にも、クリーンエアを供給するクリーンユニット（非図示）が設置されている。このクリーンユニットもクリーンユニット５０と同様に供給ファン及び防塵フィルタで構成されている。このクリーンユニットから供給されたクリーンエアはウエハ移載装置３６ａ、ボート３８等の近傍を流通し、その後に筐体１２の外部に排気される。
【００２８】
次に、基板処理装置１０の動作について説明する。
【００２９】
カセット１６がカセットステージ２６に供給されるのに先立って、カセット搬入搬出口２２がフロントシャッタ２４によって開放される。その後、カセット１６は、カセット搬入搬出口２２からカセットステージ２６上に搬入される。このとき、カセット１６内のウエハ１４は垂直姿勢に保持され、カセット１６のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
【００３０】
その後、カセット１６は、カセットステージ２６によって、カセット１６内のウエハ１４が水平姿勢となり、カセット１６のウエハ出し入れ口が筐体１２の後方を向くように、右周り縦方向９０°回転される。
【００３１】
次に、カセット１６は、カセット棚２８ないし予備カセット棚３２の指定された棚位置へカセット搬送装置３４によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚２８ないし予備カセット棚３２からカセット搬送装置３４によって移載棚３０に移載されるか、もしくは直接移載棚３０に搬送される。
【００３２】
カセット１６が移載棚３０に移載されると、ウエハ１４はカセット１６からウエハ移載装置３６ａのツイーザ３６ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート３８に装填（チャージング）される。ボート３８にウエハ１４を受け渡したウエハ移載装置３６ａはカセット１６に戻り、次のウエハ１４をボート３８に装填する。
【００３３】
予め指定された枚数のウエハ１４がボート３８に装填されると、炉口シャッタ４２が開かれ、処理炉４０の下端部が開放される。続いて、ウエハ１４群を保持したボート３８は、シールキャップ４８がボートエレベータ４４によって上昇されることで、処理炉４０内へ搬入（ローディング）される。
【００３４】
ローディング後は、処理炉４０にてウエハ１４に処理が実施される。処理後は、上記と逆の手順で、カセット１６及びウエハ１４が筐体１２の外部に搬出される。
【００３５】
次に、基板処理装置１０の処理炉４０の周辺構造について説明する。
図３は、処理炉４０の周辺構造の概略図を示す。
【００３６】
処理炉４０には、ボート３８ごとウエハ１４を収容し、ウエハ１４を処理する処理室６０が設けられている。処理室６０には、第１のガス供給管７０、第２のガス供給管８０、及び第３のガス供給管９０が設けられている。
【００３７】
第１のガス供給管７０は、上流で第１の分岐管７２ａ、７２ｂに分かれている。
第１の分岐管７２ａには、バルブｖ１及び流量制御部としてのＭＦＣ（Mass Flow Controller）７４ａを介して、第１の原料としてジクロロシラン（SiH2Cl2：DCS）等のシラン系ガスを供給するシラン系ガス供給源７６が接続されている。
第１の分岐管７２ｂには、バルブｖ２及びＭＦＣ７４ｂを介して、第１の不活性ガスとして窒素（N2）等の不活性ガスを供給する第１の不活性ガス供給源７８が接続されている。
【００３８】
このように、第１のガス供給管７０は、DCS等のシラン系ガス又はN2等の不活性ガスを処理室６０内に導入する。
主に、第１のガス供給管７０、第１の分岐管７２ａ、バルブｖ１、ＭＦＣ７４ａ、及びシラン系ガス供給源７６によりシラン系ガス供給系が構成される。
【００３９】
第２のガス供給管８０は、上流で第２の分岐管８２ａ、８２ｂに分かれている。
第２の分岐管８２ａには、バルブｖ３及びＭＦＣ８４ａを介して、第２の原料としてアンモニア（NH3）等の窒化ガスを供給する窒化ガス供給源８６が接続されている。
第２の分岐管８２ｂには、バルブｖ４及びＭＦＣ８４ｂを介して、第２の不活性ガスとしてN2等の不活性ガスを供給する第２の不活性ガス供給源８８が接続されている。
【００４０】
このように、第２のガス供給管８０は、NH3等の窒化ガス又はN2等の不活性ガスを処理室６０内に導入する。
主に、第２のガス供給管８０、第２の分岐管８２ａ、バルブｖ３、ＭＦＣ８４ａ、及び窒化ガス供給源８６により窒化ガス供給系が構成される。
【００４１】
第１の不活性ガス供給源７８及び第２の不活性ガス供給源８８から供給される不活性ガスとしては、N2の他に、アルゴン（Ar）等の希ガスを用いるようにしてもよい。
【００４２】
第３のガス供給管９０には、液体原料を気化する気化器９２を介して、第３の原料としてトリエチルアミン（N(C2H5)3：TEA）等のアミン系原料を供給するアミン系原料源９４が接続されている。第３のガス供給管９０の上流側端部は、アミン系原料源９４の液体原料内となるように配置されている。
【００４３】
アミン系原料としては、TEAの他に、トリメチルアミン（N(CH3)3：TMA）等、第３級アルキルアミンを用いるようにしてもよい。
第３のガス供給管９０にキャリアガスとしての不活性ガスを供給するキャリアガス管を設け、気化器９２による気化を促進するようにしてもよい。なお、アミン系原料として常温で気体のものを用いる場合は、気化器９２を設けないようにしてもよい。
【００４４】
アミン系原料源９４には、圧送ガス供給管９６が接続されており、この圧送ガス供給管９６には、バルブｖ５及びＭＦＣ９８を介して圧送ガス供給源１００が接続されている。圧送ガス供給管９６の下流側端部は、アミン系原料源９４の上部に存在する空間に連通しており、この空間内に圧送ガスを供給するように構成されている。圧送ガス供給管９６から圧送ガスが供給されることで、気化器９２によって気化したアミン系ガスが、第３のガス供給管９０から処理室６０内に導入される。
圧送ガスとしては、液体原料と反応しないガスを用いることが好ましく、例えばArガスやN2等の不活性ガスが用いられる。
【００４５】
このように、第３のガス供給管９０は、TEA等のアミン系ガスを処理室６０内に導入する。
主に、第３のガス供給管９０、気化器９２、アミン系原料源９４、圧送ガス供給管９６、バルブｖ５、ＭＦＣ９８、及び圧送ガス供給源１００によりアミン系ガス供給系が構成される。
【００４６】
なお、第１のガス供給管７０、第２のガス供給管８０、及び第３のガス供給管９０それぞれには、ガスを外部へ排出するベント管を設けるようにしてもよい。
【００４７】
処理室６０には、ガス排気管１０２が設けられている。ガス排気管１０２の下流側には、圧力調整器としてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ１０４を介して真空ポンプ等の真空排気装置１０６が接続されている。
【００４８】
バルブｖ１〜５、ＭＦＣ７４ａ、７４ｂ、８４ａ、８４ｂ、９８、ＡＰＣバルブ１０４、及び排気装置１０６等には、制御部１１０が電気的に接続されている。制御部１１０は、供給するガスの流量や処理室６０内の圧力等が所定の値となるよう、これらの構成部を所望のタイミングにて制御する。
【００４９】
次に、それぞれのガスを処理室６０内に導入するタイミングについて説明する。
以下、シラン系ガス（第１の原料）としてDCS、窒化ガス（第２の原料）としてNH3、アミン系原料（第３の原料）としてTEAを用い、第１及び第２の不活性ガスとしてN2を用い、ウエハ１４上にシリコン窒化（SiN）膜（シリコン含有窒化膜）を形成する場合を例に説明する。
図４は、処理室６０にそれぞれのガスを供給するタイミングを示す図である。
【００５０】
（ステップ１）
第１のガス供給管７０において、バルブｖ１を開き、ＭＦＣ７４ａで流量を調整しながら、DCSを処理室６０に導入する。
このタイミングに合わせ、第３のガス供給管９０において、圧送ガス供給管９６のバルブｖ５を開き、ＭＦＣ９８で圧送ガスとしてのArの流量を調整しながら、TEAを処理室６０に導入する。
並行して、第２のガス供給管８０において、バルブｖ４を開き、ＭＦＣ８４ｂで流量を調整しながら、N2を処理室６０に導入する。
【００５１】
（ステップ２）
第１のガス供給管７０において、バルブｖ１を閉じ、DCSの処理室６０への導入を停止する。また、バルブｖ２を開き、ＭＦＣ７４ｂで流量を調整しながら、N2を処理室６０に導入する。
このタイミングに合わせ、第３のガス供給管９０において、圧送ガス供給管９６のバルブｖ５を閉じて圧送ガスの供給を停止し、TEAの処理室６０への導入を停止する。
第２のガス供給管８０からは引き続き、N2を処理室６０に導入する。
【００５２】
（ステップ３）
第２のガス供給管８０において、バルブｖ４を閉じ、N2の処理室６０への導入を停止する。また、バルブｖ３を開き、ＭＦＣ８４ａで流量を調整しながら、NH3を処理室６０に導入する。
このタイミングに合わせ、第３のガス供給管９０において、圧送ガス供給管９６のバルブｖ５を開き、ＭＦＣ９８で圧送ガスの流量を調整しながら、TEAを処理室６０に導入する。
第１のガス供給管７０からは引き続き、N2を処理室６０に導入する。
【００５３】
（ステップ４）
第２のガス供給管８０において、バルブｖ３を閉じ、NH3の処理室６０への導入を停止する。また、バルブｖ４を開き、ＭＦＣ８４ｂで流量を調整しながら、N2を処理室６０に導入する。
このタイミングに合わせ、第３のガス供給管９０において、圧送ガス供給管９６バルブｖ５を閉じ、圧送ガスの供給を停止し、TEAの処理室６０への導入を停止する。
第１のガス供給管７０からは引き続き、N2を処理室６０に導入する。
【００５４】
ステップ１〜４を１サイクルとして、所望する膜厚となるまでこれを繰り返す。
【００５５】
このように、シラン系ガス又は窒化ガスを処理室６０に導入する際に、これに合わせてアミン系ガスを導入する。
なお、第３のガス供給管９０は、アミン系原料を連続的に処理室６０へ導入し続けるようにしてもよい。すなわち、シラン系ガス又は窒化ガスの導入の停止に合わせて、アミン系原料の導入を停止しないようにしてもよい。
【００５６】
第１のガス供給管７０からシラン系ガスを導入する際、第２のガス供給管８０から不活性ガスを導入し、また、第２のガス供給管８０から窒化ガスを導入する際、第１のガス供給管７０から不活性ガスを導入することで、シラン系ガスと窒化ガスとが気相中で反応することを抑制することができる。
【００５７】
なお、第１のガス供給管７０及び第２のガス供給管８０の一方が、シラン系ガス又は窒化ガスを導入する際、他方からの不活性ガスの導入を停止するようにしてもよい。
【実施例】
【００５８】
次に、実施例について説明する。なお、本発明は、これに限定されるものではない。
図５は、本発明の一実施形態に係る実施例１〜３及び比較例１〜３のアミン系原料を導入するタイミングについて示す図である。不活性ガスの導入については省略してある。
図６は、実施例１〜３及び比較例１〜３の成膜速度の測定結果を示す図である。
【００５９】
成膜処理条件は、シラン系ガスとしてDCS、窒化ガスとしてNH3、アミン系原料としてTEAを用い、温度400 〜 550 ℃、圧力 50 〜 3000 Paとした。また、DCS及びNH3の供給量（１サイクル当たり）はそれぞれ、0.05 〜 0.10 slm、2.5 〜 8.0 slmとした。TEAの供給量（１サイクル当たり）は、NH3供給量に対して数％（TEA / (TEA＋NH3) ≦ 数％）とした。
【００６０】
実施例１は、DCS及びNH3いずれを導入する際も合わせてTEAを導入したものである。
実施例２は、DCSを導入する際合わせてTEAを導入したものであり、NH3を導入する際は、TEAを導入していないものである。
実施例３は、NH3を導入する際合わせてTEAを導入したものであり、DCSを導入する際は、TEAを導入していないものである。
【００６１】
比較例１は、成膜工程中において、TEAを導入していないものである。
比較例２は、NH3の導入を停止し、次いでDCSを導入するまでの間に、TEAを導入したものである。
比較例３は、DCSの導入を停止し、次いでNH3を導入するまでの間に、TEAを導入したものである。
【００６２】
図６に示すように、実施例１の成膜速度は、比較例１と比べ３倍以上となった。また、実施例２、３の成膜速度は、比較例１と比べ１．５〜２倍程度となった。このように、DCS及びNH3少なくともいずれかを導入する際、同時にTEAを導入することで成膜速度が向上した。
本構成によれば、本構成を有さない場合と比較して、より効率的に低温（例えば550 ℃以下）においてSiN膜を成膜することができる。
【００６３】
TEAの供給量（１サイクル当たり）は、NH3供給量に対して1 ％未満（TEA / (TEA＋NH3) ＜ 1 ％）であっても、成膜速度が向上する効果が得られた。
【００６４】
原料ガスの供給量は上記に限らず、反応室６０の容量や形状、あるいは圧力等に応じて適宜調整することができる。処理室６０に供給するそれぞれのガス（原料ガスや不活性ガス等）の供給時間は、反応室６０の容量や形状、あるいは圧力等に応じて適宜調整することができる。
【００６５】
TEAの供給量（１サイクル当たり）を、NH3供給量に対して数％〜10 ％程度（TEA / (TEA＋NH3) ＞ 数％〜10 ％程度）とすることで、シリコン炭化窒化（SiCN）膜を形成することができる。この際、TEAの供給量を調整することで、成膜されるSiCN膜中の炭素濃度を制御することができる。
【００６６】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る処理炉４０の周辺構造について説明する。
図７は、第２実施形態に係る処理炉４０の周辺構造の概略図を示す。
【００６７】
第２実施形態において、保温部１２２が設けられている。保温部１２２は、電気的に制御部１１０に接続されており、この制御部１１０によって、アミン系原料源９４を所定の温度に維持するように構成されている。また、第３のガス供給管９０の上流側端部は、アミン系原料源９４の上部に存在する空間に配置されている。
【００６８】
このため、第３の原料は、アミン系原料源９４内で蒸気圧により気化し、この気化された第３の原料が、第３のガス供給管９０から処理室６０に供給される構成となっている。したがって、第２実施形態においては、気化器９２が不要となる。
【００６９】
［本発明の好ましい態様］
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００７０】
本発明の一態様によれば、基板にシリコン含有窒化膜を形成する半導体装置の製造方法であって、前記基板が収容される処理室に、シラン系ガスを供給するシラン系ガス供給工程と、前記処理室に窒化ガスを供給する窒化ガス供給工程と、前記処理室にアミン系ガスを供給するアミン系ガス供給工程と、前記処理室内のガスを排気する排気工程と、を有し、前記アミン系ガス供給工程は、前記シラン系ガス供給工程及び前記窒化ガス供給工程と合わせて行う半導体装置の製造方法が提供される。
【００７１】
（本願請求項１に対応する基板処理装置）
本発明の他の態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室にシラン系ガスを供給する第１の原料供給系と、前記処理室に窒化ガスを供給する第２の原料供給系と、前記処理室にアミン系ガスを供給する第３の原料供給系と、シラン系ガス及び窒化ガスのうち少なくともいずれかの供給に合わせてアミン系ガスを供給するように制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
【００７２】
（「発明者原稿」請求項１に対応）
本発明の他の態様によれば、少なくともアミン系原料を気化して気化ガスを供給する供給設備と、原料ガスの反応により基板に所望の処理をする反応室と、シラン系の原料、窒化ガス、及びアミン系原料を、反応室へ供給する供給手段と、排気装置と、を備え、気化したアミン原料をシラン系原料又は窒化ガスと混在供給して、反応室内で基板にシリコン窒化膜を形成する基板処理装置、及びこの基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法が提供される。
【００７３】
（同請求項２に対応）
本発明の他の態様によれば、少なくとも１つ以上のアミン系原料を気化して気化ガスを供給する供給設備と、気化ガスを反応させて基板に所望の処理をする反応室と、排気装置と、を備え、気化したアミン原料をシラン系原料もしくはアンモニアと混在供給して反応室内で基板にシリコン炭化窒化膜を形成する基板処理装置、及びこの基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法が提供される。
【００７４】
（同請求項３に対応）
好適には、アミン系原料は、トリエチルアミン、トリメチルアミン等、第３級アルキルアミンである。
【００７５】
（同請求項４に対応）
好適には、アミン系原料の供給量又は濃度を変化させて基板に形成される膜中の炭素濃度を制御する。
【符号の説明】
【００７６】
１０ 基板処理装置
１２ 筐体
１４ ウエハ
１６ カセット
３０ 移載棚
３８ ボート
４０ 処理炉
６０ 処理室
７０ 第１のガス供給管
７６ シラン系ガス供給源
８０ 第２のガス供給管
８６ 窒化ガス供給源
９０ 第３のガス供給管
９２ 気化器
９４ アミン系原料源
９６ 圧送ガス供給管
１００ 圧送ガス供給源
１１０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造に用いられる薄膜の成膜方法には、スパッタリング等の物理気相成長（PVD : Physical Vapor Deposition）と、化学反応を利用する化学気相成長（CVD : Chemical Vapor Deposition）がある。
【０００３】
CVDはPVDに比べステップカバレッジ（段差被覆性）に優れる等、膜特性の向上を図ることができる。また、CVDは、原料（ターゲット）交換のために反応室を大気開放する必要がない等、生産性の向上を図ることができる。このため、CVDは、半導体装置の量産に適している。
【０００４】
CVDにおいて反応の形態を、気相反応と表面反応とに分けることがある。成膜する所望の膜厚が薄くなると、気相反応と比較して成膜速度の遅い表面反応の制御がより重要となる。
【０００５】
例えば、１原子層から数原子層での反応を制御する広義でのCVDは、表面反応の精密な制御を実現する。このようなCVDは、反応種の供給、反応種の基板（被成膜）表面での反応、副生成物（成膜種以外の反応生成物）の脱離、これらの工程により基板への成膜が進行する。ここで、反応種を連続的に供給すると、供給・反応・脱離の工程が同時に進行するため、脱離させて排除したい副生成物が膜中へ取り込まれることとなる。
【０００６】
半導体装置の製造工程の低温化や、適用工程の拡大の点から、成膜温度の低温化が要求されている。
シリコン含有窒化膜（SiN膜：シリコン窒化膜）の形成においては、原料としてジクロロシラン（SiH2Cl2）、アンモニア（NH3）を用いたCVDが知られているが、温度が低温（例えば550 ℃以下）になると、反応速度が十分でなく実用的な成膜が行えなくなる。
【０００７】
特許文献１には、原料をプラズマ励起することにより低温で成膜する基板処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２７２３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、プラズマを使用することなく低温でシリコン含有窒化膜を成膜することが望まれている。
【００１０】
本発明は、従来よりも低温でシリコン含有窒化膜を成膜することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴とするところは、基板にシリコン含有窒化膜を形成する半導体装置の製造方法であって、前記基板が収容される処理室に、シラン系ガスを供給するシラン系ガス供給工程と、前記処理室に窒化ガスを供給する窒化ガス供給工程と、前記処理室にアミン系ガスを供給するアミン系ガス供給工程と、前記処理室内のガスを排気する排気工程と、を有し、前記アミン系ガス供給工程は、前記シラン系ガス供給工程及び前記窒化ガス供給工程と合わせて行う半導体装置の製造方法にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来よりも低温でシリコン含有窒化膜を成膜することができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置を示す斜透視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる処理炉を示す側面断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる処理炉の周辺構造の概略図である。
【図４】各種のガスを処理室に導入するタイミングを示す図である。
【図５】実施例及び比較例について説明する説明図である。
【図６】実施例及び比較例の成膜速度の測定結果を示す図である。
【図７】第２実施形態にかかる処理炉の周辺構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施形態］
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置１０の斜視図を示し、図２は、基板処理装置１０の側面断面図を示す。
【００１５】
基板処理装置１０では、シリコン等の材料から構成される基板としてのウエハ１４を収納するウエハキャリアとしてカセット１６が使用される。
基板処理装置１０は、筐体１２を備える。筐体１２の正面壁１２ａの下方には、メンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１８が開設されている。正面メンテナンス口１８には、開閉自在な正面メンテナンス扉２０が建て付けられている。
【００１６】
正面メンテナンス扉２０には、カセット搬入搬出口２２が筐体１２内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口２２は、フロントシャッタ２４によって開閉されるようになっている。
【００１７】
カセット搬入搬出口２２の筐体１２内側には、カセットステージ２６が設置されている。カセット１６は、工場内搬送装置（非図示）によって、カセットステージ２６上に搬入されたり、カセットステージ２６上から搬出されたりするようになっている。
【００１８】
カセットステージ２６には、工場内搬送装置によって、カセット１６内でウエハ１４が垂直姿勢を保持し、このカセット１６のウエハ出し入れ口が上方向を向くようにしてカセット１６が載置される。カセットステージ２６は、カセット１６を筐体１２後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１６内のウエハ１４が水平姿勢となり、カセット１６のウエハ出し入れ口が筐体１２後方を向くように動作可能に構成されている。
【００１９】
筐体１２内の前後方向の略中央下部には、カセット棚２８が設置されている。カセット棚２８は、複数段複数列にわたり複数個のカセット１６を保管するように構成されている。カセット棚２８には、ウエハ移載機構３６の搬送対象となるカセット１６が収納される移載棚３０が設けられている。
カセットステージ２６の上方には、予備カセット棚３２が設置されており、予備のカセット１６を保管するように構成されている。
【００２０】
カセットステージ２６とカセット棚２８との間には、カセット搬送装置３４が設置されている。カセット搬送装置３４は、カセット１６を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ３４ａと、搬送機構としてのカセット搬送機構３０ｂとで構成されている。カセット搬送装置３４は、カセットエレベータ３４ａとカセット搬送機構３０ｂとの連続動作により、カセット１６をカセットステージ２６、カセット棚２８、及び予備カセット棚３２の間で搬送する。
【００２１】
カセット棚２８の後方には、ウエハ移載機構３６が設置されている。ウエハ移載機構３６は、ウエハ１４を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置３６ａと、このウエハ移載装置３６ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ３６ｂとで構成されている。
【００２２】
ウエハ移載装置エレベータ３６ｂは、筐体１２の右側端部に設置されている。ウエハ移載機構３６は、ウエハ移載装置３６ａとウエハ移載装置エレベータ３６ｂとの連続動作により、ウエハ移載装置３６ａのツイーザ３６ｃでウエハ１４をピックアップしてそのウエハ１４をボート３８に装填（チャージング）したり、ボート３８から脱装（ディスチャージング）したりするように構成されている。
【００２３】
筐体１２の後部上方には、処理炉４０が設けられている。処理炉４０の下端部は炉口シャッタ４２により開閉されるように構成されている。
【００２４】
処理炉４０の下方には、ボート３８を処理炉４０に昇降させるボートエレベータ４４が設置されている。ボートエレベータ４４には、連結具としてのアーム４６が連結されており、このアーム４６には、蓋体としてのシールキャップ４８が水平に据え付けられている。
シールキャップ４８は、例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ４８はボート３８を垂直に支持するもので、処理炉４０の下端部を閉塞可能なように構成されている。
【００２５】
ボート３８は複数の保持部材を備えており、複数枚（例えば５０〜１５０枚程度）のウエハ１４をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
【００２６】
カセット棚２８の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット５０が設置されている。クリーンユニット５０は、供給ファン及び防塵フィルタで構成されており、クリーンエアを筐体１２の内部に流通させるように構成されている。
【００２７】
ウエハ移載装置エレベータ３６ｂ及びボートエレベータ４４側と反対側である筐体１２の左側端部にも、クリーンエアを供給するクリーンユニット（非図示）が設置されている。このクリーンユニットもクリーンユニット５０と同様に供給ファン及び防塵フィルタで構成されている。このクリーンユニットから供給されたクリーンエアはウエハ移載装置３６ａ、ボート３８等の近傍を流通し、その後に筐体１２の外部に排気される。
【００２８】
次に、基板処理装置１０の動作について説明する。
【００２９】
カセット１６がカセットステージ２６に供給されるのに先立って、カセット搬入搬出口２２がフロントシャッタ２４によって開放される。その後、カセット１６は、カセット搬入搬出口２２からカセットステージ２６上に搬入される。このとき、カセット１６内のウエハ１４は垂直姿勢に保持され、カセット１６のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
【００３０】
その後、カセット１６は、カセットステージ２６によって、カセット１６内のウエハ１４が水平姿勢となり、カセット１６のウエハ出し入れ口が筐体１２の後方を向くように、右周り縦方向９０°回転される。
【００３１】
次に、カセット１６は、カセット棚２８ないし予備カセット棚３２の指定された棚位置へカセット搬送装置３４によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚２８ないし予備カセット棚３２からカセット搬送装置３４によって移載棚３０に移載されるか、もしくは直接移載棚３０に搬送される。
【００３２】
カセット１６が移載棚３０に移載されると、ウエハ１４はカセット１６からウエハ移載装置３６ａのツイーザ３６ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート３８に装填（チャージング）される。ボート３８にウエハ１４を受け渡したウエハ移載装置３６ａはカセット１６に戻り、次のウエハ１４をボート３８に装填する。
【００３３】
予め指定された枚数のウエハ１４がボート３８に装填されると、炉口シャッタ４２が開かれ、処理炉４０の下端部が開放される。続いて、ウエハ１４群を保持したボート３８は、シールキャップ４８がボートエレベータ４４によって上昇されることで、処理炉４０内へ搬入（ローディング）される。
【００３４】
ローディング後は、処理炉４０にてウエハ１４に処理が実施される。処理後は、上記と逆の手順で、カセット１６及びウエハ１４が筐体１２の外部に搬出される。
【００３５】
次に、基板処理装置１０の処理炉４０の周辺構造について説明する。
図３は、処理炉４０の周辺構造の概略図を示す。
【００３６】
処理炉４０には、ボート３８ごとウエハ１４を収容し、ウエハ１４を処理する処理室６０が設けられている。処理室６０には、第１のガス供給管７０、第２のガス供給管８０、及び第３のガス供給管９０が設けられている。
【００３７】
第１のガス供給管７０は、上流で第１の分岐管７２ａ、７２ｂに分かれている。
第１の分岐管７２ａには、バルブｖ１及び流量制御部としてのＭＦＣ（Mass Flow Controller）７４ａを介して、第１の原料としてジクロロシラン（SiH2Cl2：DCS）等のシラン系ガスを供給するシラン系ガス供給源７６が接続されている。
第１の分岐管７２ｂには、バルブｖ２及びＭＦＣ７４ｂを介して、第１の不活性ガスとして窒素（N2）等の不活性ガスを供給する第１の不活性ガス供給源７８が接続されている。
【００３８】
このように、第１のガス供給管７０は、DCS等のシラン系ガス又はN2等の不活性ガスを処理室６０内に導入する。
主に、第１のガス供給管７０、第１の分岐管７２ａ、バルブｖ１、ＭＦＣ７４ａ、及びシラン系ガス供給源７６によりシラン系ガス供給系が構成される。
【００３９】
第２のガス供給管８０は、上流で第２の分岐管８２ａ、８２ｂに分かれている。
第２の分岐管８２ａには、バルブｖ３及びＭＦＣ８４ａを介して、第２の原料としてアンモニア（NH3）等の窒化ガスを供給する窒化ガス供給源８６が接続されている。
第２の分岐管８２ｂには、バルブｖ４及びＭＦＣ８４ｂを介して、第２の不活性ガスとしてN2等の不活性ガスを供給する第２の不活性ガス供給源８８が接続されている。
【００４０】
このように、第２のガス供給管８０は、NH3等の窒化ガス又はN2等の不活性ガスを処理室６０内に導入する。
主に、第２のガス供給管８０、第２の分岐管８２ａ、バルブｖ３、ＭＦＣ８４ａ、及び窒化ガス供給源８６により窒化ガス供給系が構成される。
【００４１】
第１の不活性ガス供給源７８及び第２の不活性ガス供給源８８から供給される不活性ガスとしては、N2の他に、アルゴン（Ar）等の希ガスを用いるようにしてもよい。
【００４２】
第３のガス供給管９０には、液体原料を気化する気化器９２を介して、第３の原料としてトリエチルアミン（N(C2H5)3：TEA）等のアミン系原料を供給するアミン系原料源９４が接続されている。第３のガス供給管９０の上流側端部は、アミン系原料源９４の液体原料内となるように配置されている。
【００４３】
アミン系原料としては、TEAの他に、トリメチルアミン（N(CH3)3：TMA）等、第３級アルキルアミンを用いるようにしてもよい。
第３のガス供給管９０にキャリアガスとしての不活性ガスを供給するキャリアガス管を設け、気化器９２による気化を促進するようにしてもよい。なお、アミン系原料として常温で気体のものを用いる場合は、気化器９２を設けないようにしてもよい。
【００４４】
アミン系原料源９４には、圧送ガス供給管９６が接続されており、この圧送ガス供給管９６には、バルブｖ５及びＭＦＣ９８を介して圧送ガス供給源１００が接続されている。圧送ガス供給管９６の下流側端部は、アミン系原料源９４の上部に存在する空間に連通しており、この空間内に圧送ガスを供給するように構成されている。圧送ガス供給管９６から圧送ガスが供給されることで、気化器９２によって気化したアミン系ガスが、第３のガス供給管９０から処理室６０内に導入される。
圧送ガスとしては、液体原料と反応しないガスを用いることが好ましく、例えばArガスやN2等の不活性ガスが用いられる。
【００４５】
このように、第３のガス供給管９０は、TEA等のアミン系ガスを処理室６０内に導入する。
主に、第３のガス供給管９０、気化器９２、アミン系原料源９４、圧送ガス供給管９６、バルブｖ５、ＭＦＣ９８、及び圧送ガス供給源１００によりアミン系ガス供給系が構成される。
【００４６】
なお、第１のガス供給管７０、第２のガス供給管８０、及び第３のガス供給管９０それぞれには、ガスを外部へ排出するベント管を設けるようにしてもよい。
【００４７】
処理室６０には、ガス排気管１０２が設けられている。ガス排気管１０２の下流側には、圧力調整器としてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ１０４を介して真空ポンプ等の真空排気装置１０６が接続されている。
【００４８】
バルブｖ１〜５、ＭＦＣ７４ａ、７４ｂ、８４ａ、８４ｂ、９８、ＡＰＣバルブ１０４、及び排気装置１０６等には、制御部１１０が電気的に接続されている。制御部１１０は、供給するガスの流量や処理室６０内の圧力等が所定の値となるよう、これらの構成部を所望のタイミングにて制御する。
【００４９】
次に、それぞれのガスを処理室６０内に導入するタイミングについて説明する。
以下、シラン系ガス（第１の原料）としてDCS、窒化ガス（第２の原料）としてNH3、アミン系原料（第３の原料）としてTEAを用い、第１及び第２の不活性ガスとしてN2を用い、ウエハ１４上にシリコン窒化（SiN）膜（シリコン含有窒化膜）を形成する場合を例に説明する。
図４は、処理室６０にそれぞれのガスを供給するタイミングを示す図である。
【００５０】
（ステップ１）
第１のガス供給管７０において、バルブｖ１を開き、ＭＦＣ７４ａで流量を調整しながら、DCSを処理室６０に導入する。
このタイミングに合わせ、第３のガス供給管９０において、圧送ガス供給管９６のバルブｖ５を開き、ＭＦＣ９８で圧送ガスとしてのArの流量を調整しながら、TEAを処理室６０に導入する。
並行して、第２のガス供給管８０において、バルブｖ４を開き、ＭＦＣ８４ｂで流量を調整しながら、N2を処理室６０に導入する。
【００５１】
（ステップ２）
第１のガス供給管７０において、バルブｖ１を閉じ、DCSの処理室６０への導入を停止する。また、バルブｖ２を開き、ＭＦＣ７４ｂで流量を調整しながら、N2を処理室６０に導入する。
このタイミングに合わせ、第３のガス供給管９０において、圧送ガス供給管９６のバルブｖ５を閉じて圧送ガスの供給を停止し、TEAの処理室６０への導入を停止する。
第２のガス供給管８０からは引き続き、N2を処理室６０に導入する。
【００５２】
（ステップ３）
第２のガス供給管８０において、バルブｖ４を閉じ、N2の処理室６０への導入を停止する。また、バルブｖ３を開き、ＭＦＣ８４ａで流量を調整しながら、NH3を処理室６０に導入する。
このタイミングに合わせ、第３のガス供給管９０において、圧送ガス供給管９６のバルブｖ５を開き、ＭＦＣ９８で圧送ガスの流量を調整しながら、TEAを処理室６０に導入する。
第１のガス供給管７０からは引き続き、N2を処理室６０に導入する。
【００５３】
（ステップ４）
第２のガス供給管８０において、バルブｖ３を閉じ、NH3の処理室６０への導入を停止する。また、バルブｖ４を開き、ＭＦＣ８４ｂで流量を調整しながら、N2を処理室６０に導入する。
このタイミングに合わせ、第３のガス供給管９０において、圧送ガス供給管９６バルブｖ５を閉じ、圧送ガスの供給を停止し、TEAの処理室６０への導入を停止する。
第１のガス供給管７０からは引き続き、N2を処理室６０に導入する。
【００５４】
ステップ１〜４を１サイクルとして、所望する膜厚となるまでこれを繰り返す。
【００５５】
このように、シラン系ガス又は窒化ガスを処理室６０に導入する際に、これに合わせてアミン系ガスを導入する。
なお、第３のガス供給管９０は、アミン系原料を連続的に処理室６０へ導入し続けるようにしてもよい。すなわち、シラン系ガス又は窒化ガスの導入の停止に合わせて、アミン系原料の導入を停止しないようにしてもよい。
【００５６】
第１のガス供給管７０からシラン系ガスを導入する際、第２のガス供給管８０から不活性ガスを導入し、また、第２のガス供給管８０から窒化ガスを導入する際、第１のガス供給管７０から不活性ガスを導入することで、シラン系ガスと窒化ガスとが気相中で反応することを抑制することができる。
【００５７】
なお、第１のガス供給管７０及び第２のガス供給管８０の一方が、シラン系ガス又は窒化ガスを導入する際、他方からの不活性ガスの導入を停止するようにしてもよい。
【実施例】
【００５８】
次に、実施例について説明する。なお、本発明は、これに限定されるものではない。
図５は、本発明の一実施形態に係る実施例１〜３及び比較例１〜３のアミン系原料を導入するタイミングについて示す図である。不活性ガスの導入については省略してある。
図６は、実施例１〜３及び比較例１〜３の成膜速度の測定結果を示す図である。
【００５９】
成膜処理条件は、シラン系ガスとしてDCS、窒化ガスとしてNH3、アミン系原料としてTEAを用い、温度400 〜 550 ℃、圧力 50 〜 3000 Paとした。また、DCS及びNH3の供給量（１サイクル当たり）はそれぞれ、0.05 〜 0.10 slm、2.5 〜 8.0 slmとした。TEAの供給量（１サイクル当たり）は、NH3供給量に対して数％（TEA / (TEA＋NH3) ≦ 数％）とした。
【００６０】
実施例１は、DCS及びNH3いずれを導入する際も合わせてTEAを導入したものである。
実施例２は、DCSを導入する際合わせてTEAを導入したものであり、NH3を導入する際は、TEAを導入していないものである。
実施例３は、NH3を導入する際合わせてTEAを導入したものであり、DCSを導入する際は、TEAを導入していないものである。
【００６１】
比較例１は、成膜工程中において、TEAを導入していないものである。
比較例２は、NH3の導入を停止し、次いでDCSを導入するまでの間に、TEAを導入したものである。
比較例３は、DCSの導入を停止し、次いでNH3を導入するまでの間に、TEAを導入したものである。
【００６２】
図６に示すように、実施例１の成膜速度は、比較例１と比べ３倍以上となった。また、実施例２、３の成膜速度は、比較例１と比べ１．５〜２倍程度となった。このように、DCS及びNH3少なくともいずれかを導入する際、同時にTEAを導入することで成膜速度が向上した。
本構成によれば、本構成を有さない場合と比較して、より効率的に低温（例えば550 ℃以下）においてSiN膜を成膜することができる。
【００６３】
TEAの供給量（１サイクル当たり）は、NH3供給量に対して1 ％未満（TEA / (TEA＋NH3) ＜ 1 ％）であっても、成膜速度が向上する効果が得られた。
【００６４】
原料ガスの供給量は上記に限らず、反応室６０の容量や形状、あるいは圧力等に応じて適宜調整することができる。処理室６０に供給するそれぞれのガス（原料ガスや不活性ガス等）の供給時間は、反応室６０の容量や形状、あるいは圧力等に応じて適宜調整することができる。
【００６５】
TEAの供給量（１サイクル当たり）を、NH3供給量に対して数％〜10 ％程度（TEA / (TEA＋NH3) ＞ 数％〜10 ％程度）とすることで、シリコン炭化窒化（SiCN）膜を形成することができる。この際、TEAの供給量を調整することで、成膜されるSiCN膜中の炭素濃度を制御することができる。
【００６６】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る処理炉４０の周辺構造について説明する。
図７は、第２実施形態に係る処理炉４０の周辺構造の概略図を示す。
【００６７】
第２実施形態において、保温部１２２が設けられている。保温部１２２は、電気的に制御部１１０に接続されており、この制御部１１０によって、アミン系原料源９４を所定の温度に維持するように構成されている。また、第３のガス供給管９０の上流側端部は、アミン系原料源９４の上部に存在する空間に配置されている。
【００６８】
このため、第３の原料は、アミン系原料源９４内で蒸気圧により気化し、この気化された第３の原料が、第３のガス供給管９０から処理室６０に供給される構成となっている。したがって、第２実施形態においては、気化器９２が不要となる。
【００６９】
［本発明の好ましい態様］
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００７０】
本発明の一態様によれば、基板にシリコン含有窒化膜を形成する半導体装置の製造方法であって、前記基板が収容される処理室に、シラン系ガスを供給するシラン系ガス供給工程と、前記処理室に窒化ガスを供給する窒化ガス供給工程と、前記処理室にアミン系ガスを供給するアミン系ガス供給工程と、前記処理室内のガスを排気する排気工程と、を有し、前記アミン系ガス供給工程は、前記シラン系ガス供給工程及び前記窒化ガス供給工程と合わせて行う半導体装置の製造方法が提供される。
【００７１】
（本願請求項１に対応する基板処理装置）
本発明の他の態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室にシラン系ガスを供給する第１の原料供給系と、前記処理室に窒化ガスを供給する第２の原料供給系と、前記処理室にアミン系ガスを供給する第３の原料供給系と、シラン系ガス及び窒化ガスのうち少なくともいずれかの供給に合わせてアミン系ガスを供給するように制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
【００７２】
（「発明者原稿」請求項１に対応）
本発明の他の態様によれば、少なくともアミン系原料を気化して気化ガスを供給する供給設備と、原料ガスの反応により基板に所望の処理をする反応室と、シラン系の原料、窒化ガス、及びアミン系原料を、反応室へ供給する供給手段と、排気装置と、を備え、気化したアミン原料をシラン系原料又は窒化ガスと混在供給して、反応室内で基板にシリコン窒化膜を形成する基板処理装置、及びこの基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法が提供される。
【００７３】
（同請求項２に対応）
本発明の他の態様によれば、少なくとも１つ以上のアミン系原料を気化して気化ガスを供給する供給設備と、気化ガスを反応させて基板に所望の処理をする反応室と、排気装置と、を備え、気化したアミン原料をシラン系原料もしくはアンモニアと混在供給して反応室内で基板にシリコン炭化窒化膜を形成する基板処理装置、及びこの基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法が提供される。
【００７４】
（同請求項３に対応）
好適には、アミン系原料は、トリエチルアミン、トリメチルアミン等、第３級アルキルアミンである。
【００７５】
（同請求項４に対応）
好適には、アミン系原料の供給量又は濃度を変化させて基板に形成される膜中の炭素濃度を制御する。
【符号の説明】
【００７６】
１０ 基板処理装置
１２ 筐体
１４ ウエハ
１６ カセット
３０ 移載棚
３８ ボート
４０ 処理炉
６０ 処理室
７０ 第１のガス供給管
７６ シラン系ガス供給源
８０ 第２のガス供給管
８６ 窒化ガス供給源
９０ 第３のガス供給管
９２ 気化器
９４ アミン系原料源
９６ 圧送ガス供給管
１００ 圧送ガス供給源
１１０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にシリコン含有窒化膜を形成する半導体装置の製造方法であって、
前記基板が収容される処理室に、シラン系ガスを供給するシラン系ガス供給工程と、
前記処理室に窒化ガスを供給する窒化ガス供給工程と、
前記処理室にアミン系ガスを供給するアミン系ガス供給工程と、
前記処理室内のガスを排気する排気工程と、
を有し、
前記アミン系ガス供給工程は、前記シラン系ガス供給工程及び前記窒化ガス供給工程と合わせて行う半導体装置の製造方法。
【請求項１】
基板にシリコン含有窒化膜を形成する半導体装置の製造方法であって、
前記基板が収容される処理室に、シラン系ガスを供給するシラン系ガス供給工程と、
前記処理室に窒化ガスを供給する窒化ガス供給工程と、
前記処理室にアミン系ガスを供給するアミン系ガス供給工程と、
前記処理室内のガスを排気する排気工程と、
を有し、
前記アミン系ガス供給工程は、前記シラン系ガス供給工程及び前記窒化ガス供給工程と合わせて行う半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５３４４（Ｐ２０１２−１５３４４Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５０７７８（Ｐ２０１０−１５０７７８）
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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