步驟3中的處理條件的一個例子 為以下的所示。
[0088] 三唑流量:100sccm
[0089] 處理時間:0· 5分鐘(每1次循環)
[0090] 處理溫度:55〇Γ
[0091] 處理壓力:133. 32Pa (ITorr)
[0092] 接著,如圖1的步驟4所示,對成膜裝置的處理室內進行排氣后,向處理室內供給 非活性氣體例如N2氣體,對處理室內進行吹掃。
[0093] 接著,如圖1的步驟5所示,判斷處理次數是否為設定次數。達到設定次數時(Yes, 是),結束SiCN膜的成膜。
[0094] 如果沒有達到設定次數(No,否),則重復步驟1~4,如圖2D所示,在SiCN膜4-1 上成膜第2層Si膜3-2,如圖2E所示,對第2層Si膜3-2進行氮化,并且向該第2層Si膜 3-2添加 C形成第2層SiCN膜4-2。
[0095] 如此,通過將步驟1~4重復設定的次數,如圖2F所示,形成具有設計的膜厚t的 SiCN 膜 4。
[0096] 〈SiCN膜的原子組成〉
[0097] 圖3為示出SiCN膜的原子組成的圖。圖3中,除了用第1實施方式所述的成膜方 法中形成的SiCN膜的原子組成,作為參考例還示出在成膜溫度630°C、使用二氯硅烷(DCS) 作為Si原料氣體、使用NH3作為氮化劑、使用乙烯(C2H4)作為碳化劑、按照熱ALD((Atomic layer deposition,原子層沉積)法成膜的SiCN膜的原子組成。
[0098] 如圖3所示,參考例所述的SiCN膜的原子組成為N = 4L 9at%、Si = 47. 6at%、 C=10. 5at%。根據參考例,添加了 C,但是C的量比Si、N少。根據參考例,成為富Si、N 的SiCN膜。
[0099] 與此相對,利用第1實施方式所述的成膜方法成膜的SiCN膜的原子組成為N = 30. 5at%、Si = 30. 6at%、C = 38. 4at%,形成了 C 的量比 Si、N 更多的富 C 的 SiCN 膜。 需要說明的是,由第1實施方式所述的成膜方法成膜的SiCN膜檢測出0. 5at%的微量的氯 (C1)。該C1源自為Si原料氣體的HCD。
[0100] 這樣,利用第1實施方式所述的成膜方法成膜的SiCN膜,與參考例相比較,能夠形 成C的量比Si、N更多的富C的SiCN膜。當然,C的添加量能夠通過調節1H-1,2, 3-三唑 的流量來調節。即,根據第1實施方式所述的成膜方法,與參考例比較,能夠得到可以將C 的添加量控制在更廣范圍內的優點。例如,C的添加量左右SiCN膜的耐化學試劑性。可以 將C的添加量控制在廣范圍,與參考例相比較,能夠形成耐化學試劑性更充分的SiCN膜。
[0101] 〈SiCN膜的耐化學試劑性〉
[0102] 圖4為示出SiN膜和SiCN膜的蝕刻速率的圖。圖4中示出,使用0.5% DHF作為 蝕刻劑并將熱SiOj莫的蝕刻速率設為1. 0(100% )的基準值時的、SiN膜和SiCN膜的蝕刻 速率的比例。
[0103] 首先,由SiN膜的蝕刻速率進行說明。
[0104] 利用成膜溫度500°C、使用DCS作為Si原料氣體、使用見13作為氮化劑的等離子體 ALD法成膜的SiN膜的對于0. 5 % DHF的蝕刻速率,與基準值相比較為0. 47 (47 % ),約為熱 SiOj莫的蝕刻速率的一半。但是,將成膜溫度降至450°C時,SiN膜的對于0. 5% DHF的蝕 刻速率,與基準值相比為1. 21 (121 % ),蝕刻速率變得比熱SiOj莫更快。如此,不能說利用 等離子體ALD法成膜的SiN膜的耐化學試劑性,尤其是對于0. 5 % DHF的耐性是良好的。
[0105] 另外,利用成膜溫度630°C、使用DCS作為Si原料氣體、使用見13作為氮化劑的熱 ALD法成膜的SiN膜,對于0. 5 % DHF的SiN膜的蝕刻速率與基準值相比為0. 19 (19 % ),能 被改善至熱SiOj莫的蝕刻速率的約1/5。圖4所示的利用熱ALD法成膜的SiN膜的成膜 溫度為630°C,比同樣是圖4所示的利用等離子體ALD法成膜的SiN膜的成膜溫度450°C~ 500°C更高。因此可以認為,并非相同的成膜溫度中比較,一般而言,為了提高SiN膜的耐化 學試劑性成膜溫度高的一者更好,另外,熱ALD法比等離子體ALD法有利。確實,圖4中,利 用630°C的高溫熱ALD法成膜的SiN膜比利用450°C~500°C的低溫等離子體ALD法成膜的 SiN膜對于0. 5 % DHF的耐性提高。
[0106] 進而,利用成膜溫度630°C、使用DCS作為Si原料氣體、使用見13作為氮化劑的熱 ALD法成膜且添加了 C的SiCN膜,對于0. 5 % DHF的SiN膜的蝕刻速率與基準值相比較為 0. 03 (3% )。即,利用熱ALD法成膜的SiCN膜比利用熱ALD法成膜的SiN膜,耐化學試劑性 更尚。
[0107] 得到了如下結果,利用第1實施方式所述的成膜方法成膜的SiCN膜,對于0. 5% DHF的SiN膜的蝕刻速率進一步下降至低于0. 03(3% )的測定極限以下,對于0. 5% DHF 基本沒有被蝕刻。并且,利用第1實施方式所述的成膜方法成膜的SiCN膜的成膜溫度為比 630°C 更低的 550°C。
[0108] 如此,利用第1實施方式所述的成膜方法,能夠得到比使用DCS作為Si原料氣體、 使用冊13作為氮化劑的熱ALD法成膜的SiCN膜耐化學試劑行更高的SiCN膜。
[0109] 〈SiCN膜的成膜速率〉
[0110] 圖5為示出SiN膜和SiCN膜的成膜溫度與成膜速率的關系的圖。
[0111] 如圖5所示,使用了 DCS作為Si原料氣體、使用了冊13作為氮化劑的等離子體ALD 法,即使成膜溫度為低溫,也能夠確保成膜速率為〇. 〇2nm/分鐘以上,對于低溫成膜是有利 的。
[0112] 另外,使用DCS作為Si原料氣體、使用冊13作為氮化劑的熱ALD法,只要成膜溫 度為600°C,就能夠確保0. 06~0. 07nm/分鐘的實用的成膜速率。但是,成膜溫度下降至 550°C時,成膜速率降低至約0.0 lnm/分鐘。使用了 DCS作為Si原料氣體、使用了見13氮化 劑的熱ALD法,成膜溫度低于500°C時,SiN膜基本沒有成膜。但是,將Si原料氣體使用HCD 代替DCS時,能夠改善關于低溫成膜時的成膜速率的降低。
[0113] 并且,利用第1實施方式所述的成膜方法成膜的SiCN膜,成膜溫度為550°C時,能 夠確保0. 07~0. 08nm/分鐘的成膜速率。進而,即使在成膜溫度下降至450°C的情況下,也 能夠確保0. 05~0. 06nm/分鐘的成膜速率。尤其是在200°C以上且550°C以下的溫度帶中 的成膜速率,能夠得到與等離子體ALD法基本相同的良好的速率。
[0114] 如此,根據第1的實施方式所述的成膜方法,低溫成膜例如在200°C以上且550°C 以下的溫度帶中,即使不使用等離子體也能夠確保與使用了等離子體的情況同樣的成膜速 率。作為該理由之一,可列舉出以下這樣的理由。
[0115] 如圖6所示,1,2, 3-三唑系化合物在五元環內包含"N = N-N"鍵。該鍵中"N = N"的部分,具有分解為氮(N2、N = N)的性質。因此,1,2, 3-三唑系化合物與通常的開環開 裂不同,具有在多個位點引起開裂?分解的特性。即,為了生成"N = N",在化合物內引起電 子的不飽和狀態。如此,通過1,2, 3-三唑系化合物的開裂?分解得到的分解物是活性的。 因此,即使成膜溫度為低溫例如在200°C以上且550°C以下的溫度帶中,也可以對Si膜進行 氮化、進一步添加 C。
[0116] 因此,根據第1實施方式所述的SiCN膜的成膜方法,能夠得到即使降低成膜溫度 也能夠維持良好的成膜速率、并且能夠形成SiCN膜這樣的優點。
[0117] 進而,作為由第1實施方式所述的SiCN膜的成膜方法得到的其它的優點,可列舉 出:無需對Si膜或SiN膜進行碳化的工序。這是由于1,2, 3-三唑系化合物含有N原子和 C原子,能夠利用1種化合物在相同工序下同時進行氮化與C的添加。這是對生產率的提高 有利的優點。
[0118] (第2實施方式)
[0119] 第2實施方式涉及能夠實施第1實施方式所述的SiCN膜的成膜方法的成膜裝置 的例子。
[0120] <成膜裝置:第1例>
[0121] 圖7是概略地表示能夠用于實施第1實施方式的SiCN膜的成膜方法的成膜裝置 的第1例的縱向剖視圖。
[0122] 如圖7所示,成膜裝置100具有下端被開口的有頂的圓筒體狀的處理室101。整個 處理室101例如由石英形成。處理室101內的頂部設有石英制的頂板102。處理室101的 下端開口部例如借助0形密封圈等密封構件104與由不銹鋼成型為圓筒體狀的歧管103連 結。
[0123] 歧管103支承著處理室101的下端。石英制的晶圓舟皿105能夠自歧管103的下 方插入處理室101內,該晶圓舟皿105能夠多層地載置作為被處理體的多張例如50張~ 100張的半導體基板、在本例中為晶圓1。由此,處理室101內容納有晶圓1。晶圓舟皿105 具有多根支柱106,利用形成于支柱106的槽支承多張晶圓1。
[0124] 晶圓舟皿105借助石英制的保溫筒107載置在工作臺108上。工作臺108支承于 旋轉軸110上,該旋轉軸110貫穿用于對歧管103的下端開口部進行開閉的、例如不銹鋼制 的蓋部109。旋轉軸110的貫穿部設有例如磁性流體密封件111,該磁性流體密封件111氣