制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法和基材處理裝置制造方法
【專利摘要】制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，包括：通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在基材上形成含有硅、氧和碳的薄膜或含有硅、氧、碳和氮的薄膜，所述循環(huán)包括：將作為硅源和碳源的前體氣體或作為硅源而非碳源的前體氣體和第一催化氣體供應(yīng)給所述基材；將氧化氣體和第二催化氣體供應(yīng)給所述基材；以及將含有選自碳和氮中至少一種的改性氣體供應(yīng)給所述基材。
【專利說明】制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法和基材處理裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請基于并要求2013年9月9日提交的日本專利申請?zhí)?013-186482的優(yōu)先權(quán)，所述申請?jiān)诖送ㄟ^引用全文并入。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法和基材處理裝置。
_4] 發(fā)明背景
[0005]在半導(dǎo)體設(shè)備的制造期間，可以通過將含有硅或其他元素的前體氣體、氧化氣體等供應(yīng)給基材，執(zhí)行在所述基材上形成薄膜如氧化硅膜等的工藝。在這種情況下，例如通過使用催化氣體，可以在較低的溫度下形成膜，以便改善所述半導(dǎo)體設(shè)備的熱歷史。
[0006]當(dāng)在基材上形成上述膜時(shí)，可以通過將例如碳等元素添加到所述膜來改善抗氫氟酸(HF水溶液)的濕刻蝕性等。
[0007]然而，在相對低的溫度條件下，可能無法將足量的碳引入到膜中，其導(dǎo)致難以獲得具有高抗刻蝕性的膜。此外，加入碳的膜可能具有低的抗灰化性。
[0008]發(fā)明概沭
[0009]本公開提供了半導(dǎo)體設(shè)備的制造方法的一些實(shí)施方式，所述設(shè)備能夠形成具有高抗刻蝕性和高抗灰化性的膜。
[0010]根據(jù)一些實(shí)施方式，提供了制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，包括:通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在基材上形成含有硅、氧和碳的薄膜或含有硅、氧、碳和氮的薄膜，所述循環(huán)包括:將作為硅源和碳源的前體氣體或作為硅源而非碳源的前體氣體、和第一催化氣體供應(yīng)給所述基材；將氧化氣體和第二催化氣體供應(yīng)給所述基材；以及將含有選自碳和氮中至少一種的改性氣體供應(yīng)給所述基材。
[0011]根據(jù)一些實(shí)施方式，提供了基材處理裝置，包含:處理室，在其中容納基材；前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將作為硅源和碳源的前體氣體或作為硅源而非碳源的前體氣體供應(yīng)到所述處理室中；氧化氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將氧化氣體供應(yīng)到所述處理室中；催化氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將第一和第二催化氣體供應(yīng)到所述處理室中；改性氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將含有選自碳和氮中的至少一種的改性氣體供應(yīng)到所述處理室中；以及控制單元，其被構(gòu)造為控制所述前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)、所述氧化氣體供應(yīng)系統(tǒng)、所述催化氣體供應(yīng)系統(tǒng)和所述改性氣體供應(yīng)系統(tǒng)，使得通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在基材上形成含有硅、氧和碳的薄膜或含有硅、氧、碳和氮的薄膜，所述循環(huán)包括:將所述前體氣體和所述第一催化氣體供應(yīng)給所述處理室內(nèi)的所述基材；將所述氧化氣體和所述第二催化氣體供應(yīng)給所述處理室內(nèi)的所述基材；以及將所述改性氣體供應(yīng)給所述處理室內(nèi)的所述基材。
[0012]附圖簡要說明
[0013]圖1是說明根據(jù)第一實(shí)施方式的基材處理裝置的垂直處理爐構(gòu)造的示意圖，其中所述處理爐的一部分顯示為縱剖視圖。
[0014]圖2是說明根據(jù)第一實(shí)施方式的基材處理裝置的垂直處理爐構(gòu)造的示意圖，其中所述處理爐的一部分顯示為沿圖1中線I1-1I剖取的剖視圖。
[0015]圖3是說明根據(jù)第一實(shí)施方式的基材處理裝置的控制器構(gòu)造的示意圖，其中所述控制器的控制系統(tǒng)顯示為框圖。
[0016]圖4是說明根據(jù)第一實(shí)施方式的成膜順序中的成膜流程的視圖。
[0017]圖5A和5B是分別說明根據(jù)第一實(shí)施方式的成膜順序中的氣體供應(yīng)時(shí)機(jī)和所述成膜順序的變型中的氣體供應(yīng)時(shí)機(jī)的視圖。
[0018]圖6A和6B是說明在根據(jù)第一實(shí)施方式的成膜順序的另一個(gè)變型中的成膜流程的視圖，圖6A顯示了形成S1C膜的工藝，而圖6B顯示了改性S1C膜的工藝。
[0019]圖7是說明根據(jù)第二個(gè)實(shí)施方式的成膜順序中的成膜流程的視圖。
[0020]圖8A和SB是分別說明根據(jù)第二個(gè)實(shí)施方式的成膜順序中的氣體供應(yīng)和射頻功率供應(yīng)時(shí)機(jī)和所述成膜順序的變型中的氣體供應(yīng)和射頻功率供應(yīng)時(shí)機(jī)的視圖。
[0021]圖9是說明根據(jù)第三個(gè)實(shí)施方式的成膜順序中的成膜流程的視圖。
[0022]圖1OA和1B是分別說明在根據(jù)第三個(gè)實(shí)施方式的成膜順序中的氣體供應(yīng)時(shí)機(jī)和所述成膜順序的變型中的氣體供應(yīng)時(shí)機(jī)的視圖。
[0023]圖11是說明根據(jù)第三個(gè)實(shí)施方式的成膜順序的另一個(gè)變型中的成膜流程的視圖。
[0024]圖12A和12B是分別說明根據(jù)第三個(gè)實(shí)施方式的成膜順序的另一個(gè)變型中的氣體供應(yīng)和射頻功率供應(yīng)時(shí)機(jī)和所述成膜順序的還另一個(gè)變型中的氣體供應(yīng)和射頻功率供應(yīng)時(shí)機(jī)的視圖。
[0025]圖13A和13B是說明在根據(jù)第一實(shí)施方式的成膜順序中的催化反應(yīng)的視圖，圖13A是說明步驟Ia中的催化反應(yīng)的視圖，而圖13B是說明步驟2a中的催化反應(yīng)的視圖。
[0026]圖14是顯示了用作催化氣體的多種胺的名稱、化學(xué)組成式、化學(xué)結(jié)構(gòu)式和酸解離常數(shù)的表。
[0027]圖15A至15E是顯示用作前體氣體的多種硅烷的化學(xué)結(jié)構(gòu)式的視圖，圖15A至15E分別顯示了 BTCSM、BTCSE, TCDMDS, DCTMDS和MCPMDS的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。
[0028]圖16是顯示在實(shí)施例和比較實(shí)施例的多種條件下形成的膜的濕刻蝕速率的圖線。
[0029]發(fā)明詳沭
[0030]<第一實(shí)施方式>
[0031 ] 現(xiàn)在將參照附圖描述第一實(shí)施方式。
[0032](I)基材處理裝置的整體構(gòu)造
[0033]圖1是說明根據(jù)一些實(shí)施方式的基材處理裝置的垂直處理爐202構(gòu)造的示意圖，其中所述垂直處理爐202的一部分顯示為縱剖視圖。圖2是說明所述基材處理裝置的垂直處理爐構(gòu)造的示意圖，其中所述處理爐的一部分顯示為沿圖1中線I1-1I剖取的剖視圖。如圖1所示，垂直處理爐202具有作為加熱工具(加熱機(jī)構(gòu))的加熱器207。加熱器207具有圓柱狀形狀，并被作為支撐板的加熱器底座(未顯示)支撐，使其垂直安置。如后文所述，加熱器207也作為活化機(jī)構(gòu)(激發(fā)單元)，以熱來激活(激發(fā))氣體。
[0034]反應(yīng)管203沿加熱器207以同心形式沿加熱器207設(shè)置。反應(yīng)管203由耐熱材料如石英(S12)或碳化硅(SiC)制成，并具有上端封閉、下端打開的圓柱狀形狀。歧管(入口法蘭)209沿反應(yīng)管203以同心形式設(shè)置于反應(yīng)管203之下。歧管209由金屬例如不銹鋼制成，并具有上下端打開的圓柱狀形狀。歧管209的頂側(cè)被被構(gòu)造為支撐反應(yīng)管203并與反應(yīng)管203的底側(cè)嚙合。同樣，作為密封件的O形環(huán)220a被插入在歧管209和反應(yīng)管203之間。當(dāng)歧管209被加熱器底座支撐時(shí)，反應(yīng)管203保持垂直姿態(tài)。主要地，處理容器(反應(yīng)容器)被構(gòu)造有反應(yīng)管203和歧管209。處理室201被提供在反應(yīng)管203的中空的圓柱形部分內(nèi)，并被構(gòu)造為容納多個(gè)晶片200。晶片200水平堆疊成多個(gè)層，其在垂直方向上排列于晶舟217內(nèi)，這將在后文描述。
[0035]噴嘴249a至249d穿過反應(yīng)管203的下部被提供在處理室201內(nèi)。氣體供應(yīng)管232a至232d分別連接到噴嘴249a至249d。氣體供應(yīng)管232e連接到氣體供應(yīng)管232a。氣體供應(yīng)管232f連接到氣體供應(yīng)管232c。以這種方式，反應(yīng)管203中提供四個(gè)噴嘴249a至249d和多個(gè)氣體供應(yīng)管232a至232f，以允許將幾種類型的氣體供應(yīng)到處理室201中。
[0036]作為前體氣體源的(SiCl3)2CH2 (BTCSM)氣體源242a連接到氣體供應(yīng)管232a的上游端部分。作為前體氣體源的Si2Cl6(HCDS)氣體源242e連接到氣體供應(yīng)管232e的上游端部分。作為氧化氣體源的H2O氣體源242b連接到氣體供應(yīng)管232b的上游端部分。作為催化氣體源的C5H5N (吡啶)氣體源242c被連接到氣體供應(yīng)管232c的上游端部分。作為含碳改性氣體源的C3H6氣體源242f連接到氣體供應(yīng)管232f的上游端部分。作為含氮改性氣體源的NH3氣體源242d連接到氣體供應(yīng)管232d的上游端部分。作為惰性氣體源的N2氣體源242g至242 j分別連接到氣體供應(yīng)管232g至232 j的上游端部分，所述氣體供應(yīng)管232g至232 j分別連接到氣體供應(yīng)管232a至232d。作為流率控制器(流率控制單元)的質(zhì)量流量控制器(MFC)241a-241j以及作為開/關(guān)閥的閥243a_243j被以此順序從上游方向分別安裝在氣體供應(yīng)管232a-232j中。此外，氣體供應(yīng)管232g_232j的下游端部分在閥243a_243d的下游側(cè)分別連接到氣體供應(yīng)管232a至232d。氣體供應(yīng)管232e和232f的下游端部分在閥243a和243c的下游側(cè)分別連接到氣體供應(yīng)管232a和232c。
[0037]上述噴嘴249a_249c分別連接到氣體供應(yīng)管232a_232c的前端部分。如圖2所示，噴嘴249a-249c沿反應(yīng)管203內(nèi)壁分別被垂直布置在反應(yīng)管203內(nèi)壁和晶片200之間的圓弧形空間內(nèi)。S卩，噴嘴249a-249c被布置在晶片200排列在其中的晶片排列區(qū)側(cè)部。噴嘴249a-249c各自被構(gòu)造為L形的長噴嘴，其水平部分被布置成穿過歧管209的側(cè)壁，而其垂直部分被布置成從所述晶片排列區(qū)的至少一端向其另一端上升。用于供應(yīng)氣體的氣體供應(yīng)孔250a-250c分別布置在噴嘴249a_249c的側(cè)表面。如圖2所示，氣體供應(yīng)孔250a_250c向反應(yīng)管203的中心開口，以向晶片200供應(yīng)氣體。氣體供應(yīng)孔250a-250c以預(yù)定的開口間距從反應(yīng)管203的下部到上部進(jìn)行布置。氣體供應(yīng)孔250a-250c具有相同的開口面積。
[0038]上述噴嘴249d連接到氣體供應(yīng)管232d的前端部分。噴嘴249d被安裝在作為氣體擴(kuò)散空間的緩沖室237內(nèi)部。緩沖室237被安裝在反應(yīng)管203內(nèi)壁和晶片200之間的圓弧形空間內(nèi)。將緩沖室237沿反應(yīng)管203內(nèi)壁以晶片200的堆疊方向垂直布置。S卩，緩沖室237被安裝在晶片200排列在其中的晶片排列區(qū)側(cè)部。用于供應(yīng)氣體的多個(gè)氣體供應(yīng)孔250e形成于緩沖室237鄰近晶片200的壁的端部。氣體供應(yīng)孔250e向反應(yīng)管203的中心開口，以向晶片200供應(yīng)氣體。氣體供應(yīng)孔250e以預(yù)定的開口間距從反應(yīng)管203的下部到上部進(jìn)行布置。氣體供應(yīng)孔250e具有相同的開口面積。
[0039]如圖2所示，噴嘴249d沿反應(yīng)管203內(nèi)壁安裝，在與緩沖室237的形成氣體供應(yīng)孔250e的端部相對的端部以在晶片200的堆疊方向上升。即，噴嘴249d被安裝在晶片200排列在其中的晶片排列區(qū)的側(cè)部。噴嘴249d被構(gòu)造為L形的長噴嘴，其水平部分被安裝成穿過反應(yīng)管203的下側(cè)壁，而其垂直部分被安裝成從所述晶片排列區(qū)的一端部分向其另一端部上升。用于供應(yīng)氣體的多個(gè)氣體供應(yīng)孔250d形成于噴嘴249d的側(cè)表面。如圖2所示，氣體供應(yīng)孔250d向緩沖室237的中心開口。氣體供應(yīng)孔250d從反應(yīng)管203的下部到上部、以與緩沖室237的氣體供應(yīng)孔250e同樣的方式以預(yù)定的開口間距進(jìn)行布置。當(dāng)緩沖室237內(nèi)部和處理室201內(nèi)部的壓差小時(shí)，所述多個(gè)氣體供應(yīng)孔250d可以具有相同的開口面積和從上游側(cè)(下部)到下游側(cè)(上部)相等的開口間距。然而，當(dāng)壓差大時(shí)，每個(gè)氣體供應(yīng)孔250d的開口面積可以設(shè)置得更大，每個(gè)氣體供應(yīng)孔250d的開口間距可以設(shè)置為在下游側(cè)比上游側(cè)更小。
[0040]在本實(shí)施方式中，通過如上所述調(diào)節(jié)各個(gè)氣體供應(yīng)孔250d從上游側(cè)到下游側(cè)的開口面積或開口間距，氣體可能以幾乎相同的流率從各自的氣體供應(yīng)孔250d中噴射出，盡管有流速差異。此外，從各自的氣體供應(yīng)孔250d噴射出的氣體被首先引入緩沖室237，并且氣體流速差異在緩沖室237中變得均勻。即，從各個(gè)的氣體供應(yīng)孔250d噴射進(jìn)入緩沖室237的氣體中的顆粒速度在緩沖室237中被減緩，并隨后從各個(gè)的氣體供應(yīng)孔250e噴射進(jìn)入處理室201。因此，從各個(gè)氣體供應(yīng)孔250d噴射進(jìn)入緩沖室237的氣體在該氣體從各個(gè)的氣體供應(yīng)孔250e噴射進(jìn)入處理室201時(shí)，具有均一的流率和流速。
[0041]在根據(jù)本實(shí)施方式使用長噴嘴供應(yīng)氣體的方法中，氣體可以通過噴嘴249a_249d以及布置在弧形縱向空間內(nèi)的緩沖室237輸送，所述弧形縱向空間由反應(yīng)管203內(nèi)壁和堆疊晶片200的端部限定。氣體先通過分別在噴嘴249a-249d和緩沖室237中開口的氣體供應(yīng)孔250a-250e噴射出，進(jìn)入晶片200附近的反應(yīng)管203。因此，在反應(yīng)管203中的氣體主要流動沿著平行于晶片200表面的方向，即水平方向。在這種構(gòu)造下，氣體可以均勻地供應(yīng)到各個(gè)晶片200，而因此在每個(gè)晶片200上形成的膜的膜厚度可以是均一的。此外，流經(jīng)晶片200表面后的氣體(即反應(yīng)后的殘留氣體)流向排氣口，即后文將描述的排氣管231,但殘留氣體的流動方向并不限于垂直方向，而可以通過排氣口的位置被適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)。
[0042]作為含有硅(Si)、碳(C)和鹵族元素(氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)等)并且具有S1-C鍵的前體氣體，含有亞甲基的基于氯硅烷的前體氣體——其為含有例如S1、作為亞烷基的亞甲基以及作為鹵素基團(tuán)的氯基的前體氣體——通過MFC241a、閥243a和噴嘴249a從氣體供應(yīng)管232a供應(yīng)進(jìn)入處理室201。如本文所使用，術(shù)語“含有亞甲基的基于氯硅烷的前體氣體”指的是含有亞甲基和氯基的基于硅烷的前體氣體，即至少含有S1、含有C的亞甲基和作為鹵族元素的Cl的前體氣體。從氣體供應(yīng)管232a供應(yīng)的含有亞甲基的基于硅烷的前體氣體的實(shí)例可以包括亞甲基雙(三氯硅烷)氣體，即雙(三氯甲硅烷基)甲烷((SiCl3)2CH2,縮寫:BTCSM)氣體。
[0043]如圖15A所示，BTCSM在其化學(xué)結(jié)構(gòu)式中(在一分子中)包含作為亞烷基的亞甲基。BTCSM中包含的亞甲基具有兩個(gè)與Si結(jié)合的鍵，從而形成S1-C-Si鍵。前體氣體中的S1-C鍵是在BTCSM中包含的S1-C-Si鍵的一部分，并且BTCSM中包含的亞甲基包含構(gòu)成該S1-C鍵的C。
[0044]所述含有S1、C和鹵族元素并且具有S1-C鍵的前體氣體可以包括，例如，含有亞乙基的基于氯硅烷的前體氣體，其為含有例如S1、作為亞烷基的亞乙基以及作為鹵素基團(tuán)的氯基的前體氣體。從氣體供應(yīng)管232a供應(yīng)的含有亞乙基的基于氯硅烷的前體氣體的實(shí)例可以包括亞乙基雙(三氯硅烷)，即1，2_雙(三氯甲硅烷基)乙烷[(SiCl3)2C2H4，縮寫:BTCSE]氣體。
[0045]如圖15B所示，BTCSE在其化學(xué)結(jié)構(gòu)式中(在一分子中)包含作為亞烷基的亞乙基。BTCSE中包含的亞乙基具有兩個(gè)與Si結(jié)合的鍵，從而形成S1-C-C-Si鍵。前體氣體中的S1-C鍵是在BTCSE中包含的S1-C-C-Si鍵的一部分，并且BTCSE中包含的亞乙基包含構(gòu)成該S1-C鍵的C。
[0046]如本文所使用，術(shù)語“亞烷基”指的是通過將兩個(gè)氫(H)原子從由通式CnH2n+2表示的鏈狀飽和烴(烷烴)中除去而形成的官能團(tuán)。即，亞烷基是由通式CnH2n表示的原子集合。除了上述作為實(shí)施例的亞甲基和亞乙基之外，所述亞烷基的例子可以包括亞丙基、亞丁基，等等。因此，含有S1、C和鹵族元素并且具有S1-C鍵的前體氣體包括含有S1、亞烷基和鹵族兀素的基于亞燒基齒娃燒的如體氣體。所述基于亞燒基齒娃燒的如體氣體還可以被稱為含亞烷基的鹵硅烷氣體，其具有其中亞烷基被引入到例如S1-Si鍵之間，而許多鹵族元素與所述基于鹵硅烷的前體氣體中的Si鍵結(jié)合的結(jié)構(gòu)。所述基于亞烷基鹵硅烷的前體氣體包括BTCSM氣體和BTCSE氣體。
[0047]含有S1、C和鹵族元素并且具有S1-C鍵的前體氣體可以包括，例如，含有甲基的基于氯硅烷的前體氣體，其為含有例如S1、作為烷基的甲基以及作為鹵素基團(tuán)的氯基的前體氣體。所述含有甲基的基于氯硅烷的前體氣體指的是含有甲基和氯基的基于硅烷的前體氣體，即含有至少S1、含有C的甲基和作為鹵族元素的Cl的前體氣體。含有甲基的基于氯硅烷的前體氣體的實(shí)例可以包括1，1，2，2-四氯-1，2-二甲基乙硅烷[(CH3)2Si2Cl4，縮寫:TCDMDS]氣體、1，2-二氯 _1，1，2，2-四甲基乙硅烷((CH3) 4Si2Cl2，縮寫=DCTMDS)氣體、1-單氯_1，1，2，2，2-五甲基乙硅烷((CH3)5Si2Cl,縮寫:MCPMDS)氣體等等。
[0048]如圖15C所示，TCDMDS在其化學(xué)結(jié)構(gòu)式中(在一個(gè)分子中)包含2個(gè)作為烷基的甲基。TCDMDS中包含的2個(gè)甲基具有與Si結(jié)合的鍵，從而形成S1-C鍵。前體氣體中含有的S1-C鍵是在例如TCDMDS中的S1-C鍵，并且TCDMDS中包含的2個(gè)甲基中的每一個(gè)都包含構(gòu)成該S1-C鍵的C。
[0049]如圖1?所示，DCTMDS在其化學(xué)結(jié)構(gòu)式中(在一個(gè)分子中)包含4個(gè)作為烷基的甲基。DCTMDS中包含的4個(gè)甲基具有與Si結(jié)合的鍵，從而形成S1-C鍵。前體氣體中含有的S1-C鍵是在例如DCTMDS中的S1-C鍵，并且DCTMDS中包含的4個(gè)甲基中的每一個(gè)都包含構(gòu)成該S1-C鍵的C。
[0050]如圖15E所示，MCPMDS在其化學(xué)結(jié)構(gòu)式中(在一個(gè)分子中)包含5個(gè)作為烷基的甲基。MCPMDS中包含的5個(gè)甲基具有與Si結(jié)合的鍵，從而形成S1-C鍵。前體氣體中含有的S1-C鍵是在例如MCPMDS中的S1-C鍵，并且MCPMDS中包含的5個(gè)甲基中的每一個(gè)都包含構(gòu)成該S1-C鍵的C。不同于諸如上述BTCSM氣體、BTCSE氣體、TCDMDS氣體和DCTMDS氣體的前體氣體，MCPMDS氣體具有不對稱結(jié)構(gòu)，其中在MCPMDS分子中(在其化學(xué)結(jié)構(gòu)式中)Si周圍的甲基和氯基的排列是不對稱的。因此，本實(shí)施方式不僅可以采用具有圖15A-15D所示的對稱化學(xué)結(jié)構(gòu)式的前體氣體，還可以采用具有圖15E所示的不對稱化學(xué)結(jié)構(gòu)式的前體氣體。
[0051]如本文所使用，術(shù)語“烷基”指的是通過將一個(gè)氫(H)原子從由通式CnH2n+2表示的鏈狀飽和烴(烷烴)中除去而形成的官能團(tuán)。即，烷基是由通式CnH2n+1表示的原子集合。除了上述的甲基之外，燒基的實(shí)例可以包括丙基、丁基，等等。因此，含有S1、C和齒族兀素并且具有S1-C鍵的前體氣體包括含有S1、烷基和鹵族元素的基于烷基鹵硅烷的前體氣體。基于烷基鹵硅烷的前體氣體還可以被稱作具有包含烷基的鹵硅烷氣體，其具有其中所述基于鹵硅烷的前體氣體的一些烷基由烷基取代的結(jié)構(gòu)。所述基于烷基鹵硅烷的前體氣體包括TCDMDS氣體、DCTMDS氣體和MCPMDS氣體。
[0052]BTCSM氣體、BTCSE氣體、TCDMDS氣體、DCTMDS氣體和MCPMDS氣體可以被稱作在一個(gè)分子中含有鹵族元素(Cl)和至少兩個(gè)Si原子并具有S1-C鍵的前體氣體。這些氣體還可以被稱作既用作硅(Si)源也用作碳(C)源的前體氣體。如后文將描述，使用這些類型的前體氣體使得以高濃度將C引入到待形成的膜中是可能的。另一方面，如后文將描述，HCDS氣體(在氣體分子中不含C的基于氯硅烷的前體氣體)和BTBAS氣體(含C但不含S1-C鍵的基于氨基硅烷的前體氣體)是作為Si源而非C源的前體氣體。如后文將描述，使用這些類型的前體氣體幾乎不提供將C引入到待形成的膜中的機(jī)會。
[0053]作為含有娃(Si)和齒族兀素的前體氣體，即在氣體分子中不含C的基于齒娃燒的前體氣體，將在氣體分子中含有Si和作為鹵素基團(tuán)的氯基但不含C的基于氯硅烷的前體氣體通過MFC241e、閥243e、氣體供應(yīng)管232a和噴嘴249a從氣體供應(yīng)管232e供應(yīng)到處理室201中。如上所述，在氣體分子中不含C的基于氯硅烷的前體氣體是作為Si源而非C源的前體氣體。在氣體分子中不含C并從氣體供應(yīng)管232e供應(yīng)的基于氯硅烷的前體氣體的實(shí)例可以包括六氯乙硅烷[Si2Cl6，縮寫:HCDS]氣體。
[0054]如本文所使用，術(shù)語“前體氣體”指的是氣態(tài)前體，例如，通過蒸發(fā)在室溫和大氣壓下保持為液態(tài)的前體獲得的氣體，或者在室溫和大氣壓下為氣態(tài)的前體。在本說明書中，術(shù)語“前體”包括“液化的前體”、“氣態(tài)的前體”，或二者。因此，在本說明書中，術(shù)語“基于鹵硅烷的前體(基于氯硅烷的前體)”包括“液化的基于鹵硅烷的前體(基于氯硅烷的前體)”、“氣態(tài)的基于鹵硅烷的前體(基于氯硅烷的前體)”、或二者。當(dāng)使用常溫常壓下為液態(tài)的液體前體，例如BTCSM、BTCSE, TCDMDS, DCTMDS, MCPMDS或HCDS時(shí)，將該液體前體通過蒸發(fā)系統(tǒng)(如氣化室或鼓泡器)進(jìn)行蒸發(fā)，并作為前體氣體(例如BTCSM氣體、BTCSE氣體、TCDMDS氣體、DCTMDS氣體、MCPMDS氣體或HCDS氣體)供應(yīng)。
[0055]氧化氣體，即含有氧(O)的氣體(含氧氣體)，通過MFC241b、閥243b和噴嘴249b從氣體供應(yīng)管232b供應(yīng)到處理室201中。從氣體供應(yīng)管232b供應(yīng)的氧化氣體可以包括，例如，水蒸氣(H2O氣體)，其可以通過將氧氣(O2)和氫氣(H2)混合供應(yīng)到外部燃燒設(shè)備(未顯示)而生成。
[0056]具有孤對電子的含氮(N)氣體(基于氮的氣體)(其作為具有I至11、更具體地5至11、或還更具體地5至7的酸解離常數(shù)(PKa)的催化氣體)通過MFC241C、閥243c和噴嘴249c從氣體供應(yīng)管232c供應(yīng)到處理室201中。此處，酸解離常數(shù)(pKa)是定量指示酸強(qiáng)度的指標(biāo)之一，并以從酸中釋放氫離子的解離反應(yīng)中的平衡常數(shù)(Ka)的負(fù)常用對數(shù)來表示。含有具有孤對電子的N的催化氣體用于減弱晶片200表面或氧化氣體如H2O氣體的
O-H鍵強(qiáng)度，來促進(jìn)前體氣體解離和通過H2O氣體的氧化反應(yīng)。所述含具有孤對電子的N的基于氮的氣體的實(shí)例可以包括含胺的基于胺的氣體，其中氨(NH3)的至少一個(gè)氫原子被烷基如烴基取代。從氣體供應(yīng)管232c供應(yīng)的催化氣體的實(shí)例可以包括吡啶(C5H5N)氣體，其為基于胺的氣體。
[0057]如圖14所示，除了吡啶(C5H5N, pKa = 5.67)之外，用作催化氣體的各種胺類的實(shí)例還可以包括氨基吡啶(C5H6N2, pKa = 6.89)、甲基吡啶(C6H7N, pKa = 6.07)、二甲基吡啶(C7H9N, pKa = 6.96)、嘧啶(C4H4N2, pKa = 1.30)、喹啉(C9H7N, pKa = 4.97)、哌嗪(C4H10N2,PKa = 9.80)、哌啶(C5H11N, pKa = 11.12)等等。圖14所示的各種胺類可以是具有環(huán)狀烴基的環(huán)狀胺。這些環(huán)狀胺也可以被稱作具有由幾種元素如C和N形成的環(huán)結(jié)構(gòu)的雜環(huán)化合物，即含氮雜環(huán)化合物。這些作為催化氣體的基于胺的氣體還可以被稱作基于胺的催化氣體。
[0058]如本文所使用，術(shù)語“基于胺的氣體”指的是氣態(tài)胺氣體，例如，通過蒸發(fā)在室溫和大氣壓下保持為液態(tài)下的胺而獲得的氣體，或者在室溫和大氣壓下為氣態(tài)的胺。在本說明書中，術(shù)語“胺”包括“液化的胺”、“氣態(tài)的胺”，或二者。當(dāng)使用常溫常壓下為液態(tài)的胺，如吡啶、氨基吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、嘧啶、喹啉、哌嗪或哌啶時(shí)，將該液體胺通過蒸發(fā)系統(tǒng)(如氣化室或鼓泡器)進(jìn)行蒸發(fā)，并作為基于胺的氣體(如吡啶氣體、氨基吡啶氣體、甲基吡啶氣體、二甲基吡啶氣體、嘧啶氣體、喹啉氣體、哌嗪氣體或哌啶氣體)進(jìn)行供應(yīng)。與之相反，當(dāng)使用常溫常壓下為氣態(tài)的胺，如后文將描述的三甲基胺((CH3)3N,縮寫:TMA)時(shí)，該胺可以不通過蒸發(fā)系統(tǒng)(如氣化室或鼓泡器)蒸發(fā)就作為基于胺的氣體進(jìn)行供應(yīng)。
[0059]含有選自碳(C)和氮(N)中的至少一種的改性氣體，如含碳(C)氣體，通過MFC241f、閥243f、氣體供應(yīng)管232c和噴嘴249c從氣體供應(yīng)管232f中供應(yīng)到處理室201中。所述含C氣體可以包括基于烴的氣體。該烴可以是飽和烴、不飽和烴、鏈烴或環(huán)烴。從氣體供應(yīng)管232f中供應(yīng)的含C氣體的實(shí)例可以包括丙烯(C3H6)氣體，其為含有具有一個(gè)雙鍵的鏈狀不飽和烴的基于烴的氣體。
[0060]含有選自C和N中至少一種的改性氣體，如含氮(N)氣體，通過MFC241d、閥243d、噴嘴249d和緩沖室237從氣體供應(yīng)管232d中供應(yīng)到處理室201中。所述含N氣體可以包括非基于胺的氣體。從氣體供應(yīng)管232d中供應(yīng)的含N氣體的實(shí)例可以包括NH3氣體，其為非基于胺的氣體。
[0061]惰性氣體如氮?dú)?N2),通過各個(gè)MFC241g-241j、各個(gè)閥243g_243j、各個(gè)氣體供應(yīng)管232a-232d、各個(gè)噴嘴249a_249d和緩沖室237從氣體供應(yīng)管232g_232j供應(yīng)到處理室201中。用作惰性氣體的該N2氣體起吹掃氣體的作用。從氣體供應(yīng)管232j中供應(yīng)的N2氣體可以起輔助等離子點(diǎn)火的輔助氣體(點(diǎn)火氣體)的作用。
[0062]當(dāng)上述氣體從如上所述的各個(gè)氣體供應(yīng)管流動時(shí)，用來供應(yīng)前體氣體的前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)主要被構(gòu)造為具有氣體供應(yīng)管232a和232e、MFC241a和241e、以及閥243a和243e?？梢哉J(rèn)為噴嘴249a、BTCSM氣體源242a和HCDS氣體源242e被包括在該前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)中。該前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)也可以被稱作前體供應(yīng)系統(tǒng)。該前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以被認(rèn)為是多個(gè)供應(yīng)管線(供應(yīng)系統(tǒng))的集合，用來供應(yīng)幾種用作不同元素源的前體氣體和幾種具有不同分子結(jié)構(gòu)的前體氣體。即，該前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以被認(rèn)為是BTCSM氣體供應(yīng)管線和HCDS氣體供應(yīng)管線的集合，所述BTCSM氣體供應(yīng)管線主要被構(gòu)造為具有氣體供應(yīng)管232a、MFC241a、和閥243a，所述HCDS氣體供應(yīng)管線主要被構(gòu)造為具有氣體供應(yīng)管232e、MFC241e、和閥243e?？梢哉J(rèn)為噴嘴249a和相應(yīng)的前體氣體源242a和242e被包括在每一個(gè)供應(yīng)管線中。
[0063]氧化氣體供應(yīng)系統(tǒng)主要被構(gòu)造為具有氣體供應(yīng)管232b、MFC241b和閥243b?？梢哉J(rèn)為噴嘴249b和H2O氣體源242b被包括在該氧化氣體供應(yīng)系統(tǒng)中。
[0064]催化氣體供應(yīng)系統(tǒng)主要被構(gòu)造為具有氣體供應(yīng)管232c、MFC241c和閥243c。可以認(rèn)為噴嘴249c和吡啶氣體源242c被包括在該催化氣體供應(yīng)系統(tǒng)中。該催化氣體供應(yīng)系統(tǒng)還可以被稱作基于胺的催化氣體供應(yīng)系統(tǒng)。
[0065]用來供應(yīng)含有選自C和N中至少一種的改性氣體的改性氣體供應(yīng)系統(tǒng)主要被構(gòu)造為具有氣體供應(yīng)管232d和232f、MFC241d和241f以及閥243c和243f?？梢哉J(rèn)為噴嘴249d、緩沖室237、NH3氣體源242d和C3H6氣體源242f被包括在該改性氣體供應(yīng)系統(tǒng)中。該改性氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以被認(rèn)為是多個(gè)供應(yīng)管線(供應(yīng)系統(tǒng))的集合，用來供應(yīng)幾種用作不同元素源的改性氣體和幾種具有不同分子結(jié)構(gòu)的改性氣體。即，該改性氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以被認(rèn)為是NH3氣體供應(yīng)管線和C3H6氣體供應(yīng)管線的集合，所述NH3氣體供應(yīng)管線主要被構(gòu)造為具有氣體供應(yīng)管232d、MFC241d和閥243d，所述C3H6氣體供應(yīng)管線主要被構(gòu)造為具有氣體供應(yīng)管232f、MFC241f和閥243f。可以認(rèn)為相應(yīng)的噴嘴249d和249c、相應(yīng)的改性氣體源242d和242f和緩沖室237被包括在每一個(gè)供應(yīng)管線中。
[0066]惰性氣體供應(yīng)系統(tǒng)主要被構(gòu)造為具有氣體供應(yīng)管232g_232j、MFC241g_241j和閥243g-243j。可以認(rèn)為氣體供應(yīng)管232a-232d的從與氣體供應(yīng)管232g_232j連接部位的下游偵U、噴嘴249a-249d、緩沖室237和N2氣體源242g_242j被包括在該惰性氣體供應(yīng)系統(tǒng)中。該惰性氣體供應(yīng)系統(tǒng)也起吹掃氣體供應(yīng)系統(tǒng)的作用。用來供應(yīng)作為輔助氣體的N2氣體的氣體供應(yīng)管232j、MFC241j和閥243j還可以被稱作輔助氣體供應(yīng)系統(tǒng)?？梢哉J(rèn)為噴嘴249d、緩沖室237和N2氣體源242 j被包括在該輔助氣體供應(yīng)系統(tǒng)中。
[0067]此外，對于除前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)和改性氣體供應(yīng)系統(tǒng)以外的供應(yīng)系統(tǒng)，例如氧化氣體供應(yīng)系統(tǒng)和催化氣體供應(yīng)系統(tǒng)而言，可以提供多個(gè)供應(yīng)管線(供應(yīng)系統(tǒng))，以供應(yīng)幾種具有不同分子結(jié)構(gòu)的氣體。
[0068]在緩沖室237中，如圖2所示，將兩個(gè)拉長的導(dǎo)電棒狀電極269和270設(shè)置為沿晶片200的堆疊方向從反應(yīng)管203的下部延伸到其上部。所述棒狀電極269和270中的每一個(gè)都被設(shè)置為平行于噴嘴249d。所述棒狀電極269和270中的每一個(gè)都被電極保護(hù)管275覆蓋，以從電極的上部到其下部保護(hù)每一個(gè)電極。所述棒狀電極269和270的其中一個(gè)通過匹配器272連接到高頻電源273，而另一個(gè)接地(其相當(dāng)于參考電位)。通過高頻電源273經(jīng)由匹配器272在棒狀電極269和270之間施加高頻(RF)功率，從而在棒狀電極269和270之間的等離子體生成區(qū)域224生成了等離子體。用作等離子源的等離子發(fā)生器(等離子體生成單元)主要被構(gòu)造為具有棒狀電極269和270和電極保護(hù)管275。匹配器272和高頻電源273也可以包括在等離子源中。同樣，該等離子源起激活機(jī)構(gòu)(激發(fā)單元)的作用，其將氣體激活(激發(fā))為等離子態(tài)。
[0069]電極保護(hù)管275具有的結(jié)構(gòu)允許各個(gè)棒狀電極269和270以棒狀電極269和270中的每一個(gè)都與緩沖室237的內(nèi)部氣氛相隔絕的狀態(tài)插入緩沖室237內(nèi)。此處，當(dāng)電極保護(hù)管275內(nèi)部的氧濃度大致等于環(huán)境空氣(大氣)中的氧濃度時(shí)，插入電極保護(hù)管275中的棒狀電極269和270中的每一個(gè)都通過由加熱器207生成的熱來氧化。因此，通過用惰性氣體如N2氣體填充電極保護(hù)管275的內(nèi)部，或通過使用惰性氣體吹掃機(jī)構(gòu)利用惰性氣體如N2氣體來吹掃電極保護(hù)管275的內(nèi)部，降低電極保護(hù)管275內(nèi)部的氧濃度，從而防止棒狀電極269和270的氧化。
[0070]用來排出處理室201內(nèi)部氣氛的排氣管231被安裝到反應(yīng)管203。真空排氣設(shè)備，例如真空泵246，通過壓力傳感器245(其為用于檢測處理室201內(nèi)部壓力的壓力檢測器(壓力檢測部分))和自動壓力控制器(APC)閥244 (其為壓力調(diào)節(jié)器(壓力調(diào)節(jié)部分))連接到排氣管231。該APC閥244被構(gòu)造為通過驅(qū)動真空泵246打開/關(guān)閉閥來執(zhí)行/中止處理室201中的真空排氣，并根據(jù)由壓力傳感器245檢測到的壓力信息，通過驅(qū)動真空泵246調(diào)節(jié)閥打開度來進(jìn)一步調(diào)節(jié)處理室201內(nèi)部的壓力。排氣系統(tǒng)主要被構(gòu)造為具有排氣管231、APC閥244和壓力傳感器245。同樣,真空泵246可以被包含在排氣系統(tǒng)中。排氣管231不限于被安裝到反應(yīng)管203中，而且可以如噴嘴249a-249d—樣被安裝到歧管209。
[0071]密封蓋219被安裝到反應(yīng)管203之下其起到爐口覆蓋物的作用，其被構(gòu)造為密封歧管209的下端開口。密封蓋219被構(gòu)造為在垂直方向從下面接觸歧管209的下端。密封蓋219由金屬如不銹鋼構(gòu)成，并具有盤形。O形圈220b，其為與反應(yīng)管203下端部分相接觸的密封件，被安裝到密封蓋219的上表面。被構(gòu)造為使晶舟217 (后文將描述)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267被安裝到密封蓋219之下。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267的旋轉(zhuǎn)軸255穿過密封蓋219而被連接到晶舟217。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267被構(gòu)造為通過使晶舟217旋轉(zhuǎn)而使晶片200旋轉(zhuǎn)。
[0072]密封蓋219被構(gòu)造為通過晶舟升降機(jī)115而垂直升高，所述晶舟升降機(jī)為垂直設(shè)置在反應(yīng)管203外部的升降機(jī)構(gòu)。晶舟升降機(jī)115被構(gòu)造為通過升降密封蓋219來使得晶舟217能夠被加載進(jìn)入處理室201或從處理室201中卸載。即，晶舟升降機(jī)115被構(gòu)造為轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備(轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu))，其將晶舟217 (即晶片200)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)/出處理室201。
[0073]用作基材支架的晶舟217由耐熱材料如石英、碳化硅制成，并被構(gòu)造為支撐多個(gè)水平堆疊成多層的晶片200，其中晶片200的中心同心排列。此外，由耐熱材料如石英或碳化硅形成的隔熱板218被安裝到晶舟217的下部并被構(gòu)造為使得來自加熱器207的熱無法傳遞到密封蓋219。替代隔熱板218，可以將由耐熱材料如石英或碳化硅制成的管狀隔熱件安裝在晶舟217的下部。
[0074]溫度傳感器263，其為溫度檢測器，被安裝到反應(yīng)管203?；跍囟葌鞲衅?63檢測到的溫度信息，調(diào)節(jié)加熱器207的電傳導(dǎo)狀態(tài)，使得處理室201的內(nèi)部具有期望的溫度分布。溫度傳感器263被構(gòu)造為類似于噴嘴249a-249d的L形并沿反應(yīng)管203的內(nèi)壁安裝。
[0075]如圖3所示，控制器121，其為控制單元(控制工具)，被構(gòu)造為包括中央處理元件(CPU) 121a、隨機(jī)存取存儲器(RAM) 121b、存儲設(shè)備121c和I/O端口 121d的計(jì)算機(jī)。RAM121b、存儲設(shè)備121c和I/O端口 121d被構(gòu)造為通過內(nèi)部總線121e與CPU121a交換數(shù)據(jù)。輸入/輸出設(shè)備122，例如包括觸摸面板等，被連接到控制器121。
[0076]存儲設(shè)備121c被構(gòu)造具有例如閃存、硬盤驅(qū)動器(HDD)等。存儲設(shè)備121c中可讀地存儲有用于控制基材處理裝置的運(yùn)行的控制程序或其中寫入用于處理基材(后文將描述)的順序或條件的工藝程序。同樣，該工藝程序起到使控制器121執(zhí)行基材處理工藝(其將在后文描述)中的每個(gè)順序的作用，以獲得預(yù)定的結(jié)果。在下文中，該工藝程序或控制程序通常可以稱為“程序”。同樣，當(dāng)本文使用術(shù)語“程序”時(shí)，其可以包括其中只包括工藝程序的情況、其中只包括控制程序的情況，或其中工藝程序和控制程序二者皆包括的情況。此外，該RAM121b被構(gòu)造為存儲區(qū)(工作區(qū))，其中由CPU121a讀取的程序或數(shù)據(jù)被暫時(shí)存儲。
[0077]I/O端口 121d被連接到上述MFC241a-241j、閥 243a_243j、壓力傳感器 245、APC 閥244、真空泵246、溫度傳感器263、加熱器207、匹配器272、高頻電源273、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267、晶舟升降機(jī)115等等。
[0078]CPU121a被構(gòu)造為從存儲設(shè)備121c讀取和執(zhí)行控制程序。根據(jù)從輸入/輸出裝置122輸入的操作命令，CPU121a從存儲設(shè)備121c讀取工藝程序。此外，CPU121a被構(gòu)造為根據(jù)讀取的工藝程序的內(nèi)容來控制通過MFC241a-241j的多種類型氣體的流率控制操作、閥243a-243j的開/關(guān)操作、APC閥244的開/關(guān)操作和基于壓力傳感器245的APC閥244的壓力調(diào)節(jié)操作、啟動和停止真空泵246的操作、基于溫度傳感器263的加熱器207的溫度調(diào)節(jié)操作、通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267的晶舟217的旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)速度、通過晶舟升降機(jī)115進(jìn)行的晶舟217的升降操作、匹配器272的阻抗調(diào)節(jié)操作、通過高頻電源273進(jìn)行的供電操作，等等。
[0079]此外，控制器121不限于被構(gòu)造為專用計(jì)算機(jī)，其也可以被構(gòu)造為通用計(jì)算機(jī)。例如，根據(jù)本實(shí)施方式的控制器121可以如下設(shè)置:準(zhǔn)備存儲有程序的外部存儲設(shè)備123(例如，磁帶、磁盤如軟盤或硬盤、光盤如CD或DVD、磁光盤如MO、半導(dǎo)體存儲器如USB存儲器或存儲卡)，并且用所述外部存儲設(shè)備123將該程序安裝到該通用計(jì)算機(jī)上。同樣，將程序供應(yīng)給計(jì)算機(jī)的方式不限于其中程序通過外部存儲設(shè)備123供應(yīng)的本情況。例如，程序可以使用通信手段(如互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁€)而不是通過外部存儲設(shè)備123供應(yīng)。同樣，存儲設(shè)備121c或外部存儲設(shè)備123被構(gòu)造為非易失性的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。在下文中，這意味著供應(yīng)程序?qū)⒈缓唵蔚胤Q為“記錄介質(zhì)”。此外，當(dāng)本文使用術(shù)語“記錄介質(zhì)”時(shí)，其可以包括其中只包括存儲裝置121c的情況、其中只包括外部存儲設(shè)備123的情況，或其中存儲設(shè)備121c和外部存儲設(shè)備123 二者皆包括的情況。
[0080](2)薄膜形成過程
[0081]接下來，將描述在基材上形成薄膜的順序的實(shí)施例，其為利用上述基材處理裝置處理爐202制造半導(dǎo)體設(shè)備的工藝之一。此外，在下面的描述中，構(gòu)成基材處理裝置的各部分的操作都是由控制器121控制的。
[0082]在本實(shí)施方式的成膜順序中，通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在作為基材的晶片200上形成含有硅(Si)、氧(O)和碳(C)的薄膜或含有硅(Si)、氧(O)、碳(C)和氮(N)的薄膜，所述循環(huán)包括:
[0083]將用作硅(Si)源和碳(C)源的前體氣體或用作硅源而非碳源的前體氣體和第一催化氣體供應(yīng)給晶片200 ；
[0084]將氧化氣體和第二催化氣體供應(yīng)給晶片200 ；以及
[0085]將含有選自碳(C)和氮(N)中至少一種的改性氣體供應(yīng)給晶片200。
[0086]此處，所述循環(huán)包括“供應(yīng)所述前體氣體和所述催化氣體的操作”、“供應(yīng)所述氧化氣體和所述催化氣體的操作”和“供應(yīng)所述改性氣體的操作”，并且每種操作都被一次或多次地包括在一個(gè)循環(huán)中。在一個(gè)循環(huán)中，每種操作都可以被執(zhí)行一次，或所述操作中的至少一種可以被執(zhí)行幾次。在一個(gè)循環(huán)中，每種操作都可以被執(zhí)行相同或不同的次數(shù)。所述循環(huán)中所述操作的執(zhí)行順序可以是隨機(jī)地確定。以這種方式，通過適當(dāng)?shù)馗淖兯霾僮鞯拇螖?shù)、順序和組合，可以形成具有不同膜質(zhì)量、膜組成和組分比例的薄膜。此外，短語“執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)”指的是執(zhí)行所述循環(huán)一次或多次，即執(zhí)行所述循環(huán)一次或重復(fù)所述循環(huán)幾次。
[0087]例如，在本實(shí)施方式中，一個(gè)循環(huán)包括:通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的系列，在晶片200上形成含有至少Si和O的第一薄膜，所述系列包括:將前體氣體和催化氣體供應(yīng)給晶片200 ；將氧化氣體和催化氣體供應(yīng)給晶片200 ;以及通過將改性氣體供應(yīng)給晶片200，將所述第一薄膜改性為進(jìn)一步包含C的第二薄膜、含C并進(jìn)一步含N的第二薄膜、或進(jìn)一步含C和N的第二薄膜。
[0088]另外，在本實(shí)施方式中，每個(gè)操作都可以在非等離子體氣氛下進(jìn)行。
[0089]此外，在本實(shí)施方式中，為了形成以化學(xué)計(jì)量組成形成的組成比例或不同于化學(xué)計(jì)量組成的其他預(yù)定組成比例的薄膜，控制含有構(gòu)成待形成的薄膜的多種元素的多種類型氣體的供應(yīng)條件。例如，對供應(yīng)條件進(jìn)行控制，使得構(gòu)成待形成的薄膜的多種元素中的至少一種元素化學(xué)計(jì)量地超過另一種元素。下文將描述形成膜同時(shí)控制構(gòu)成待形成的薄膜的多種元素的比例(即該膜的組成比例)的順序的實(shí)施例。
[0090]在下文中，將參照圖4和5A詳細(xì)描述本實(shí)施方式的成膜順序。
[0091]將描述其中執(zhí)行預(yù)定次數(shù)(例如，一次)的循環(huán)的實(shí)施例，該循環(huán)包括:通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)(η)的系列，在晶片200上形成氧碳化硅(S1C)膜作為含有S1、0和C的第一膜，所述系列包括:將作為用作硅(Si)源和碳(C)源的前體氣體的含有硅(Si)、碳(C)和鹵族元素并具有S1-C鍵的BTCSM氣體和作為第一催化氣體的吡啶氣體供應(yīng)給晶片200 (步驟Ia)；以及將作為氧化氣體的H2O氣體和作為第二催化氣體的吡啶氣體供應(yīng)給晶片200 (步驟2a)；以及將所述S1C膜改性為氧碳氮化硅(S1CN)膜作為含有C并進(jìn)一步含有N的第二薄膜。
[0092]根據(jù)該成膜順序，在晶片200上形成了 S1CN膜，作為含有S1、0、C和N的薄膜，即摻雜(添加)N的S1C膜。此外，該S1CN膜可以被稱作摻雜(添加)C的氧氮化硅(S1N)膜或摻雜(添加)C和N的氧化硅(S12)膜(下文有時(shí)稱作S1膜)。
[0093]在本說明書中，術(shù)語“晶片”旨在包括“晶片本身”或“晶片與在其上形成的層或膜的層壓體(集合體)”(即，包括在晶片表面上形成的層或膜的晶片)。如本文所使用，術(shù)語“晶片表面”旨在包括“晶片表面本身”或“在作為層壓體的晶片的最上面的表面上形成的層或膜的表面”。
[0094]在本說明書中，短語“將預(yù)定的氣體供應(yīng)給晶片”旨在包括“將預(yù)定的氣體直接供應(yīng)給晶片本身的(暴露的)表面”和“將預(yù)定的氣體供應(yīng)給在層壓體的晶片的最上面的表面上形成的層或膜”。在本說明書中，短語“在晶片上形成層(或膜)”旨在包括“直接在晶片本身的(暴露的)表面上形成層(或膜)”和“在作為層壓體的晶片最上面的表面上形成的層或膜上形成層(或膜)”。
[0095]在本說明書中，本文所用的術(shù)語“基材”可以和術(shù)語“晶片”同義，并且在此情況下，術(shù)語“晶片”和“基材”可以在上文描述中互換使用。
[0096](裝載:晶片和裝載:晶舟)
[0097]如圖1所示，當(dāng)多個(gè)晶片200裝載于晶舟217上時(shí)(裝載晶片)，通過晶舟升降機(jī)115舉起支撐所述多個(gè)晶片200的晶舟217，以使其被裝載到處理室201內(nèi)(裝載晶舟)。在此狀態(tài)下，密封蓋219通過O形圈220密封反應(yīng)管203的下端。
[0098](壓力調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié))
[0099]處理室201內(nèi)部通過真空泵246真空排出，以達(dá)到所需的壓力(真空度)。此處，處理室201的內(nèi)部壓力通過壓力傳感器245測量，并基于所測的壓力信息對APC閥244進(jìn)行反饋控制(壓力調(diào)節(jié))。同樣，至少直到晶片200的處理終止，真空泵246都保持正常運(yùn)行狀態(tài)。此外，處理室201通過加熱器207加熱，使得晶片200達(dá)到所需溫度。此處，基于由溫度傳感器263檢測到的溫度信息，對加熱器207的電傳導(dǎo)狀態(tài)進(jìn)行反饋控制，直到處理室201內(nèi)部達(dá)到所需的溫度分布(溫度調(diào)節(jié))。此外，連續(xù)地通過加熱器207對處理室201的內(nèi)部加熱，至少直到晶片200的處理終止。然而，如下文將描述的，如果在室溫下執(zhí)行對晶片200的處理，可以不進(jìn)行通過加熱器207對處理室201內(nèi)部加熱。接下來，晶舟217和晶片200開始用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267旋轉(zhuǎn)(晶片旋轉(zhuǎn))。此外，連續(xù)地執(zhí)行用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267使晶舟217和晶片200旋轉(zhuǎn)，至少直到晶片200的處理終止。
[0100](形成S1C膜的工藝)
[0101]隨后，順序執(zhí)行以下的兩個(gè)步驟(步驟Ia和2a)。
[0102][步驟Ia]
[0103](供應(yīng)BTCSM氣體+吡啶氣體)
[0104]將閥243a打開，使BTCSM氣體流入氣體供應(yīng)管232a。用MFC241a調(diào)節(jié)BTCSM的流率。流率受調(diào)節(jié)的BTCSM氣體從氣體供應(yīng)孔250a供應(yīng)進(jìn)入處理室201中，并通過排氣管231排出。此時(shí)，將BTCSM氣體供應(yīng)給晶片200 (BTCSM氣體供應(yīng))。與此同時(shí)，將閥243g打開，使惰性氣體如N2氣體流入氣體供應(yīng)管232g。用MFC241g調(diào)節(jié)N2氣體的流率。將流率受調(diào)節(jié)的N2氣體與BTCSM氣體一起供應(yīng)到處理室201內(nèi)，并通過排氣管231排出。
[0105]此時(shí)，將閥243c打開，使吡啶氣體流入氣體供應(yīng)管232c。用MFC241c調(diào)節(jié)吡啶氣體的流率。流率受調(diào)節(jié)的吡啶氣體從氣體供應(yīng)孔250c供應(yīng)進(jìn)入處理室201中，并通過排氣管231排出。此時(shí)，將吡啶氣體供應(yīng)給晶片200 (吡啶氣體供應(yīng))。與此同時(shí)，將閥243i打開，使惰性氣體如N2氣體流入氣體供應(yīng)管232i。用MFC241i調(diào)節(jié)N2氣體的流率。將流率受調(diào)節(jié)的N2氣體與吡啶氣體一起供應(yīng)到處理室201內(nèi)，并通過排氣管231排出。
[0106]此時(shí)，為了防止BTCSM氣體和吡啶氣體被引入噴嘴249b和249d中，將閥243h和243j打開，使N2氣體流入氣體供應(yīng)管232h和232j。將N2氣體經(jīng)由氣體供應(yīng)管232b和232d、噴嘴249b和249d以及緩沖室237供應(yīng)到處理室201中，并通過排氣管231排出。
[0107]此時(shí)，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)APC閥244，以將處理室201的內(nèi)部壓力設(shè)定到例如l_13300Pa、更具體地在133-2666Pa的范圍內(nèi)。通過MFC241a控制的BTCSM氣體的流率被設(shè)定為落入例如l-2000sccm、更具體地10-1000sccm的范圍內(nèi)。通過MFC241c控制的吡啶氣體的流率被設(shè)定為落入例如l-2000sccm、更具體地10-1000sccm的范圍內(nèi)。通過MFC241g_241 j控制的N2氣體的流率被設(shè)定為落入例如lO-lOOOOsccm的范圍內(nèi)。將BTCSM氣體和吡啶氣體供應(yīng)給晶片200的時(shí)間段，即氣體供應(yīng)時(shí)間(照射時(shí)間)被設(shè)定為落入例如1-100秒、更具體地5-60秒的范圍內(nèi)。
[0108]此時(shí)，設(shè)定加熱器207的溫度，使得晶片200的溫度被設(shè)定為落入例如從室溫至150°C，更具體地從室溫至100°C、或進(jìn)一步更具體地從50至100°C的范圍內(nèi)。如果不使用催化劑，當(dāng)晶片200的溫度低于250°C時(shí)，很難將BTCSM化學(xué)吸附于晶片200，其可以導(dǎo)致難以獲得實(shí)際的成膜速率。如在本實(shí)施方式中，使用吡啶氣體作為催化氣體可以消除該困難，即使晶片200的溫度低于250°C。在吡啶氣體的存在下，當(dāng)晶片200的溫度等于或低于150°C、更具體地等于或低于100°C時(shí)，可以降低施加于晶片200的熱量，從而良好地控制了晶片200所經(jīng)歷的熱歷史。此外，在吡啶氣體的存在下，當(dāng)晶片200的溫度等于或高于室溫時(shí)，BTCSM可以被充分地吸附于晶片200，以獲得足夠的成膜速率。因此，晶片200的溫度可以被設(shè)定為從室溫至150°C、更具體地從室溫至100°C、或進(jìn)一步更具體地從50至100°C的范圍內(nèi)。
[0109]在上述條件下，當(dāng)將BTCSM氣體供應(yīng)給晶片200時(shí)，在晶片200表面(基層)上形成了具有例如小于I原子層至幾個(gè)原子層的厚度的含有C和Cl的含硅(Si)層作為第一層。該含有C和Cl的含Si層可以是含有C和Cl的硅(Si)層、BTCSM氣體吸附層，或二者。
[0110]在本實(shí)例中，含有C和Cl的Si層通常指的是由Si制成并含有C和Cl的連續(xù)或不連續(xù)層，或通過層壓這些連續(xù)和不連續(xù)層形成的含有C和Cl的硅(Si)薄膜。由Si制成并含有C和Cl的連續(xù)層有時(shí)可以稱為含有C和Cl的Si薄膜。此外，構(gòu)成該含有C和Cl的Si層的Si包括與C或Cl形成的鍵完全斷裂的Si，以及與C或Cl形成的鍵未完全斷裂的Si。
[0111]BTCSM氣體吸附層包括BTCSM氣體分子的連續(xù)吸附層和不連續(xù)吸附層。即，BTCSM氣體吸附層包括具有一分子層的厚度或更小的由BTCSM分子構(gòu)成的吸附層。構(gòu)成BTCSM氣體吸附層的BTCSM((SiCl3)2CH2)分子不僅包括那些由圖15A的化學(xué)結(jié)構(gòu)式表示的分子，也包括其中Si與C部分分離的分子和其中Si與Cl部分分離的分子。即，BTCSM氣體吸附層包括BTCSM分子化學(xué)吸附層和BTCSM分子物理吸附層。
[0112]如本文所使用，短語“具有小于I原子層的厚度的層”指的是不連續(xù)形成的原子層，而短語“具有I原子層的厚度的層”指的是連續(xù)形成的原子層。類似地，短語“具有小于I分子層的厚度的層”指的是不連續(xù)形成的分子層，而短語“具有I分子層的厚度的層”指的是連續(xù)形成的分子層。盡管含有C和Cl的含Si層可以既包括含有C和Cl的Si層，也包括BTCSM氣體的吸附層，但是使用了諸如“ I原子層”、“幾個(gè)原子層”等的表達(dá)方式如上所述被用來表達(dá)含有C和Cl的含Si層。
[0113]如果在晶片200上形成的、作為第一層的含有C和Cl的含Si層的厚度超過幾個(gè)原子層，將在后文描述的步驟2a中的氧化反應(yīng)可以不被應(yīng)用于整個(gè)第一層?？梢栽诰?00上形成的第一層的最小厚度小于I原子層。因此，第一層的厚度可以被設(shè)定為落入小于約I原子層至幾個(gè)原子層的范圍內(nèi)。當(dāng)?shù)谝粚拥暮穸炔怀^I原子層，即I原子層或更小時(shí)，將在后文描述的步驟2a中的氧化反應(yīng)可以相對加快，而步驟2a中的氧化反應(yīng)所需時(shí)間可以縮短。步驟Ia中形成第一層的所需時(shí)間也可以縮短。因此，一個(gè)系列的處理時(shí)間以及因而總處理時(shí)間可以被縮短。換言之，成膜速率可以被增加。另外，當(dāng)?shù)谝粚拥暮穸炔怀^I原子層時(shí)，可以改善均勻膜厚度的可控性。
[0114]在其中BTCSM氣體自分解(熱解)的條件下，即在其中發(fā)生BTCSM氣體的熱解反應(yīng)的條件下，Si沉積于晶片200上從而形成含有C和Cl的Si層。在其中BTCSM氣體不自分解(熱解)的條件下，即在其中不發(fā)生BTCSM氣體的熱解反應(yīng)的條件下，BTCSM氣體吸附于晶片200上從而形成BTCSM氣體的吸附層。在晶片200上形成含有C和Cl的硅層可以有利地提供比在晶片200上形成BTCSM氣體的吸附層更高的成膜速率。然而，在本實(shí)施方式中，由于晶片200的溫度被設(shè)定為例如150°C或更低，在晶片200上形成BTCSM氣體吸附層可以具有提供比在晶片200上形成含有C和Cl的Si層更高的成膜速率的可能性。此外，如果沒有供應(yīng)催化氣體，則比強(qiáng)化學(xué)吸附更弱的物理吸附在BTCSM分子與基層(如晶片200的表面)成鍵上或在BTCSM氣體吸附層中的BTCSM分子之間的成鍵上變得更加主導(dǎo)。SP，如果沒有供應(yīng)催化氣體，則BTCSM氣體吸附層很可能主要由BTCSM氣體物理吸附層形成。
[0115]此處，作為催化氣體的吡啶氣體減弱了存在于晶片200表面的O-H鍵的鍵強(qiáng)度，以加快BTCSM氣體分解并通過BTCSM分子的化學(xué)吸附而加快第一層的形成。S卩，例如圖13A所示，用作催化氣體的吡啶氣體作用于存在于晶片200表面的O-H鍵，以減弱O-H鍵強(qiáng)度。當(dāng)具有削弱的鍵強(qiáng)度的H與BTCSM氣體的Cl反應(yīng)時(shí)，氯化氫(HCl)氣體生成并脫附，而失去Cl的BTCSM分子(鹵化物)被化學(xué)吸附于晶片200的表面上。即，BTCSM氣體的化學(xué)吸附層形成于晶片200的表面上。吡啶氣體減弱O-H鍵強(qiáng)度的原因是由于吡啶分子中具有孤對電子的N原子具有吸引H的作用。酸解離常數(shù)(pKa)可以是含有N原子等的某些化合物吸引H的作用程度的指標(biāo)。
[0116]如上所述pKa是以負(fù)的常用對數(shù)來表示從酸中釋放氫離子的解離反應(yīng)中的平衡常數(shù)(Ka)的常數(shù)。具有較大pKa值的化合物對H具有較強(qiáng)的吸引力。
[0117]例如，當(dāng)將pKa為5或更大的化合物用作催化氣體時(shí)，加速BTCSM氣體的分解以加快第一層的形成。另一方面，如果催化氣體的PKa過大，從BTCSM分子中分離出來的Cl與催化氣體結(jié)合，而因此通過這種結(jié)合生成的鹽(離子化合物)如氯化銨(NH4Cl)可以起到微粒源的作用。為防止這一點(diǎn)，催化氣體的PKa可以設(shè)定為不超過11、更具體地為不超過7。具有相對大的PKaG^ 5.67)的吡啶氣體對H具有強(qiáng)的吸引力。同樣，由于吡啶氣體的pKa不超過7，幾乎不產(chǎn)生微粒。
[0118]如上所述，通過將吡啶作為催化氣體與BTCSM氣體一起供應(yīng)，即便在低溫(例如150°C或更低)條件下，也可以通過加速BTCSM氣體的分解，使得更占主導(dǎo)地形成BTCSM氣體化學(xué)吸附層而不是BTCSM氣體物理吸附層，來形成所述第一層。
[0119]此外，如上所述，通過將BTCSM氣體用作含有S1、C和鹵族元素并具有S1-C鍵的前體氣體，即便在相對低溫(例如150°C或更低)條件下，可以將C引入第一層。含C的第一層可以在隨后執(zhí)行的步驟2a中被氧化，從而以高濃度形成含C的氧碳化硅(S1C)層，或以高濃度形成含有C的包括堆疊的S1C層的S1C膜。此外，可以高精度控制S1C層或S1C膜中的C濃度。
[0120](去除殘留氣體)
[0121]在晶片200上形成作為第一層的含有C和Cl的含Si層后，將閥243a關(guān)閉以停止供應(yīng)BTCSM氣體。此外，將閥243c關(guān)閉以停止供應(yīng)吡啶氣體。此時(shí)，在排氣管231的APC閥244處于開啟狀態(tài)，處理室201內(nèi)部通過真空泵246進(jìn)行真空排氣，而處理室201中的BTCSM氣體和吡啶氣體(其未反應(yīng)或在促成第一層形成后保留著)，從處理室201中除去(去除殘留氣體)。此時(shí)，閥243g-243j處于開啟狀態(tài)，保持將作為惰性氣體的N2氣體供應(yīng)到處理室201中。該N2氣體起吹掃氣體的作用，因此，處理室201中的BTCSM氣體和吡啶氣體(其未反應(yīng)或在促成含有C和Cl的含Si層形成后保留著)可以有效地從處理室201中除去。
[0122]處理室201中的殘留氣體可以不完全去除，且處理室201的內(nèi)部可以不完全吹掃。如果處理室201中的殘留氣體的量很少，這對隨后步驟2a不具有不利影響。在這種情況下，無需提供供應(yīng)到處理室201中的N2氣體的高流率。例如，可以將與反應(yīng)管203 (處理室201)大致相同體積的N2氣體供應(yīng)到反應(yīng)器201中吹掃所述處理室201的內(nèi)部，使得步驟2a中沒有產(chǎn)生不利影響。以這種方式，當(dāng)處理室201的內(nèi)部不完全吹掃時(shí)，吹掃時(shí)間可以縮短，從而提高生產(chǎn)能力。這還可以將N2氣體的消耗限制到最低需要。
[0123]除了 BTCSM氣體之外，含有S1、C和鹵族元素并具有S1-C鍵的前體氣體的實(shí)例還可以包括BTCSE氣體、TCDMDS氣體、DCTMDS氣體、MCPMDS氣體等。除了吡啶氣體之外，催化氣體的實(shí)例可以包括氨基呲啶氣體、甲基呲啶氣體、二甲基呲啶氣體、嘧啶氣體、喹啉氣體、哌嗪氣體、哌啶氣體等。除了 N2氣體之外，惰性氣體的實(shí)例還可以包括氬氣、氦氣、氖氣、氙氣等稀有氣體。
[0124][步驟2a]
[0125](供應(yīng)H2O氣體+吡啶氣體)
[0126]在步驟Ia終止并且殘留氣體被從處理室201中去除后，將閥243b打開，使H2O氣體流入氣體供應(yīng)管232b。通過MFC241b調(diào)節(jié)H2O氣體的流率。流率受調(diào)節(jié)的H2O氣體從氣體供應(yīng)孔250b供應(yīng)到處理室201中，并通過排氣管231排出。此時(shí)，在非等離子氣氛下將H2O氣體供應(yīng)給晶片200 (H2O氣體供應(yīng))。與此同時(shí)，將閥243h打開，使作為惰性氣體的N2氣體流入氣體供應(yīng)管232h。通過MFC241h調(diào)節(jié)N2氣體的流率。將流率受調(diào)節(jié)的N2氣體與H2O氣體一起供應(yīng)到處理室201內(nèi)，并通過排氣管231排出。
[0127]另外，與步驟Ia中供應(yīng)吡啶氣體一樣，將吡啶氣體供應(yīng)給晶片200 (吡啶氣體供應(yīng))。
[0128]此時(shí)，為了防止H2O氣體和吡啶氣體被引入噴嘴249a和249d以及緩沖室237中，將閥243g和243 j打開，使N2氣體流入氣體供應(yīng)管232g和232 j。將N2氣體通過氣體供應(yīng)管232a和232d、噴嘴249a和249d以及緩沖室237供應(yīng)到處理室201中，并通過排氣管231排出。
[0129]此時(shí)，適當(dāng)?shù)乜刂艫PC閥244，以將處理室201的內(nèi)部壓力設(shè)定為落入例如l-13300Pa、更具體地133_2666Pa的范圍內(nèi)。通過MFC241b控制的H2O氣體的流率被設(shè)定為落入例如lOOO-lOOOOsccm、更具體地10-1000sccm的范圍內(nèi)。通過MFC241c控制的吡啶氣體的流率被設(shè)定為落入例如1-2000、更具體地10-1000的范圍內(nèi)。通過MFC241g-241j控制的N2氣體的流率被設(shè)定為落入例如lOO-lOOOOsccm的范圍內(nèi)。將H2O氣體和吡啶氣體供應(yīng)給晶片200的時(shí)間段，即氣體供應(yīng)時(shí)間(照射時(shí)間)被設(shè)定為落入例如1-100秒、更具體地5-60秒的范圍內(nèi)。設(shè)定加熱器207的溫度，使得晶片200的溫度被設(shè)定為落入與步驟Ia中的晶片200相同的溫度范圍，即在例如從室溫至150°C、更具體地從室溫至100°C、進(jìn)一步更具體地50-100°C的范圍內(nèi)。
[0130]供應(yīng)到處理室201中的H2O氣體經(jīng)熱激活，通過排氣管231排出。此時(shí)，經(jīng)熱激活的H2O氣體被供應(yīng)到晶片200。S卩，流入處理室201的氣體是熱激活的H2O氣體，而非HCDS氣體。因此，熱激活的H2O氣體被供應(yīng)給晶片200而沒有引起任何氣相反應(yīng)，并與步驟Ia中在晶片200上形成的第一層(含有C和Cl的含Si層)的至少一部分發(fā)生反應(yīng)。這允許用非等離子體對第一層進(jìn)行熱氧化，從而被轉(zhuǎn)變?yōu)楹蠸1、O和C的第二層，即S1C層。
[0131]此處，作為催化氣體的吡啶氣體減弱了 H2O氣體中O-H鍵合力，以加速H2O氣體分解以及H2O氣體和第一層之間的反應(yīng)。S卩，如圖13B所示，作為催化氣體的吡啶氣體作用于H2O氣體的O-H鍵，以減弱O-H鍵合力。當(dāng)具有減弱的鍵合力的H與在晶片200上形成的第一層中所含的Cl反應(yīng)時(shí)，生成氯化氫(HCl)氣體并脫附，而失去H的H2O氣體中的O與Cl從其中脫附的且具有至少一部分剩余的C的第一層中的Si結(jié)合。
[0132]此外，在供SH2O氣體和吡啶氣體的工藝中，可以根據(jù)所需膜組成等來適當(dāng)?shù)乜刂七拎怏w的供應(yīng)量。如果吡啶氣體的供應(yīng)量增加，吡啶氣體的效應(yīng)增強(qiáng)，以增強(qiáng)H2O氣體的氧化能力，而S1-C鍵容易斷裂以脫附C，這導(dǎo)致S1C層中的C濃度降低。如果吡啶氣體的供應(yīng)量減少，吡啶氣體的效應(yīng)減弱，以降低H2O氣體的氧化能力，而S1-C鍵容易保持，這導(dǎo)致S1C層中的C濃度提高。因此，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)吡啶氣體的供應(yīng)量，有可能以相關(guān)方式改變S1C層和由S1C層堆疊形成的S1C膜中的C濃度、硅(Si)濃度和氧(O)濃度。
[0133]另外，在供應(yīng)氧化氣體和催化氣體的工藝中供應(yīng)的催化氣體的供應(yīng)量可以獨(dú)立于在供應(yīng)前體氣體和催化氣體的工藝中供應(yīng)的催化氣體的供應(yīng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。即，在兩種工藝中的催化氣體的供應(yīng)量可以調(diào)節(jié)為彼此相同或不同。
[0134]另外，可以制備將催化氣體的供應(yīng)量或流率設(shè)定為不同的數(shù)值的多個(gè)工藝程序(在其中描述工藝順序或加工條件的程序)。
[0135]另外，在低溫度例如150°C或更低的條件下，所述S1C層可能包含相對大量的水(H2O)。因此，由S1C層堆疊形成的S1C膜可以含有大量的水。在S1C層和S1C膜中所含的水來自于例如用作氧化氣體的H2O氣體。
[0136](去除殘留氣體)
[0137]在步驟2a后，將閥243b關(guān)閉以停止供應(yīng)H2O氣體。另外，將閥243c關(guān)閉以停止供應(yīng)吡啶氣體。此時(shí)，排氣管231的APC閥244處于開啟狀態(tài)，處理室201內(nèi)部通過真空泵246進(jìn)行真空排氣，而處理室201中的H2O氣體和吡啶氣體(其未反應(yīng)或在促成反應(yīng)后留存著)或反應(yīng)產(chǎn)物從處理室201中除去(去除殘留氣體)。此時(shí)，閥243g-243j處于開啟狀態(tài)，保持將作為惰性氣體的N2氣體供應(yīng)到處理室201中。該N2氣體起吹掃氣體的作用，其能夠進(jìn)一步提高將處理室201中的H2O氣體和吡啶氣體(其未反應(yīng)或在促成第二層形成后留存著)或反應(yīng)副產(chǎn)物從處理室201中除去的效應(yīng)。
[0138]在處理室201中的殘留氣體可以不完全去除，且處理室201的內(nèi)部可以不完全吹掃。如果處理室201中的殘留氣體的量很少，這對隨后的步驟Ia沒有不利影響。在此情況下，無需提供高流率的N2氣體供應(yīng)到處理室201中。例如，可以將與反應(yīng)管203 (處理室201)的大致相同體積的N2氣體供應(yīng)到處理室201中來吹掃處理室201的內(nèi)部，使得對步驟Ia中不產(chǎn)生不利影響。以這種方式，當(dāng)處理室201的內(nèi)部不完全吹掃時(shí)，可以縮短吹掃時(shí)間，從而提高生產(chǎn)能力。這還可以將N2氣體的消耗限制到最低需要。
[0139]除了 H2O氣體之外，氧化氣體的實(shí)例可以包括過氧化氫(H2O2)氣體、氫(H2) +氧
(O2)氣、氫(H2) +臭氧(O3)氣體等。除了吡啶氣體之外，催化氣體的實(shí)例可以包括上述的各種基于胺的氣體。除了 N2氣體之外，惰性氣體的實(shí)例可以包括上述的各種稀有氣體。
[0140](執(zhí)行預(yù)定的次數(shù))
[0141]當(dāng)包括上述步驟Ia和2a的一個(gè)系列被執(zhí)行一次或多次時(shí)，(即，預(yù)定的次數(shù)(η))，可能在晶片200上形成作為第一膜的、具有預(yù)定的組成和預(yù)定的膜厚度的S1C膜。所述一個(gè)系列可以被重復(fù)幾次。即，每系列形成的S1C層厚度被設(shè)定為小于所需的厚度，而所述一個(gè)系列被重復(fù)幾次，直到S1C層達(dá)到所需的厚度。
[0142]此時(shí)，當(dāng)控制每一步驟中的工藝條件如處理室201的內(nèi)部壓力或氣體供應(yīng)時(shí)間等時(shí)，可以精密地調(diào)節(jié)S1層中的元素組分(即S1、0和C組分)的百分比，即S1、0和C組分的濃度，并且可以更密切地控制S1C膜的組成比例。
[0143]當(dāng)所述系列被執(zhí)行幾次時(shí)，至少在兩個(gè)系列后的每個(gè)步驟中的短語“將預(yù)定氣體供應(yīng)給晶片200”是指“將預(yù)定氣體供應(yīng)給晶片200上形成的層，即作為層壓體的晶片200的最上面的表面”。短語“在晶片200上形成層”是指“在晶片200上形成層，即在作為層壓體的晶片200的最上面的表面上形成層”。這如同上文，并同樣適用于對后文將描述的變型方案和其他實(shí)施方式中執(zhí)行幾次系列或循環(huán)的描述。
[0144](S1C膜改性工藝)
[0145]如上述形成的S1C膜具有優(yōu)秀的抗刻蝕性和低的介電常數(shù)，盡管其在低溫如150°C或更低的條件下形成。然而，該S1C膜可能具有低的抗灰化性。因此，在本實(shí)施方式中，執(zhí)行了使用NH3氣體作為改性氣體將該S1C膜改性為S1CN膜的工藝，以形成具有高抗刻蝕性和高抗灰化性的薄膜。
[0146](壓力調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié))
[0147]處理室201的內(nèi)部通過真空泵246進(jìn)行真空排氣，以達(dá)到所需的壓力(真空水平)，同時(shí)對APC閥244進(jìn)行反饋控制(壓力調(diào)節(jié))。同樣，處理室201通過加熱器207加熱，使得晶片200達(dá)到所需溫度。此處，基于通過溫度傳感器263檢測到的溫度信息，對加熱器207的電傳導(dǎo)狀態(tài)進(jìn)行反饋控制，直到處理室201內(nèi)部達(dá)到所需的溫度分布(溫度調(diào)節(jié))。在此過程中，連續(xù)地執(zhí)行通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267使晶舟217和晶片200旋轉(zhuǎn)。
[0148](NH3氣體供應(yīng))
[0149]將閥243d打開，使NH3氣體流入氣體供應(yīng)管232d。通過MFC241d調(diào)節(jié)NH3的流率。流率受調(diào)節(jié)的NH3氣體從氣體供應(yīng)孔250d供應(yīng)到處理室201中，并從氣體供應(yīng)孔250e供應(yīng)到處理室201中，并從排氣管231排出。此時(shí)，將NH3氣體供應(yīng)給晶片200 (NH3氣體供應(yīng))。與此同時(shí)，將閥243j打開，使惰性氣體如N2氣體流入氣體供應(yīng)管232j。通過MFC241j調(diào)節(jié)N2氣體的流率。將流率受調(diào)節(jié)的N2氣體與NH3氣體一起供應(yīng)到處理室201內(nèi)，并從排氣管231排出。
[0150]此時(shí)，為了防止順3氣體被引入噴嘴249a_249c中，將閥243g_243i打開，使N2氣體流入氣體供應(yīng)管232g-232i。將N2氣體通過氣體供應(yīng)管232a_232c和噴嘴249a_249c供應(yīng)到處理室201中，并從排氣管231排出。
[0151]此時(shí)，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)APC閥244，以將處理室201的內(nèi)部壓力設(shè)定落入例如低于大氣壓、更具體地 l-13300Pa(0.0075_100Torr)、或進(jìn)一步更具體地在 133_2666Pa(l_20Torr)的范圍內(nèi)。通過MFC241d控制的NH3氣體的流率被設(shè)定為落入例如l-2000sCCm、更具體地在lO-lOOOsccm的范圍內(nèi)。通過MFC241g_241 j控制的N2氣體的流率被設(shè)定為落入例如100-10000sccm的范圍內(nèi)。將NH3氣體供應(yīng)給晶片200的時(shí)間段被設(shè)定為落入例如1_120分鐘、更具體地10-120分鐘的范圍內(nèi)。
[0152]此時(shí)，設(shè)定加熱器207的溫度，使得晶片200的溫度被設(shè)定為高于在上述的形成S1C膜的工藝中的晶片200的溫度。具體地，晶片200的溫度被設(shè)定為落入例如200-900°C、更具體地200-700°C，或進(jìn)一步更具體地200_600°C的范圍內(nèi)?？紤]到熱負(fù)載和晶片200經(jīng)歷的熱歷史而確定該溫度范圍。即，如果晶片200的溫度超過了 900°C，熱負(fù)載可能過大，其可能對在晶片200上形成的半導(dǎo)體設(shè)備的電特性具有影響。當(dāng)晶片200的溫度被設(shè)定為至少900°C或更低時(shí)，限制熱負(fù)載對電特性的影響是可能的。具體地，在待熱處理S1C膜形成于其上的晶片200被制備用于存儲設(shè)備的情況下，晶片200可以承受約900°C的溫度。即便晶片200被制備用于邏輯裝置，晶片200也可以承受最高700°C的溫度。當(dāng)晶片200的溫度被設(shè)定為600°C或更低時(shí)，容易更可靠地避免對設(shè)備結(jié)構(gòu)的熱損傷。另一方面，當(dāng)晶片200的溫度被設(shè)定為低于200°C時(shí)，對S1C膜的改性效應(yīng)被降低，而NH3氣體供應(yīng)時(shí)間(即，改性時(shí)間)被延長，這造成生產(chǎn)力的劣化。當(dāng)晶片200的溫度被設(shè)定為200°C或更高時(shí)，適當(dāng)?shù)卮龠M(jìn)對S1C膜的改性，從而使改性時(shí)間保持在實(shí)際處理時(shí)間之內(nèi)。因此，晶片200的溫度可以被設(shè)定為200-900°C，更具體地200-700°C，或進(jìn)一步更具體地200_600°C。
[0153]供應(yīng)到處理室201中的NH3氣體通過熱激活，并從排氣管231排出。此時(shí)，熱激活的NH3氣體被供應(yīng)到晶片200。S卩，流入處理室201的氣體是熱激活的NH3氣體而非BTCSM氣體、H2O氣體和吡啶氣體。因此，熱激活的NH3氣體被供應(yīng)給晶片200而沒有引發(fā)任何氣相反應(yīng)，并與通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的步驟Ia和步驟2a在晶片200上形成的第一膜(S1C膜)的至少一部分發(fā)生反應(yīng)。這允許該S1C膜通過非等離子體進(jìn)行熱改性，從而轉(zhuǎn)變?yōu)楹蠸1、O、C和N的第二膜，即S1CN膜。
[0154]此時(shí)，由于晶片200的溫度被設(shè)定為如上所述的相對高的溫度，NH3氣體和S1C膜的反應(yīng)被促進(jìn)，使得N組分可以被引入S1C膜中。另外，由于晶片200的溫度被設(shè)定為高于在上述形成S1C膜的工藝中的晶片200的溫度，如果S1C膜如上所述包含大量的水，則所述水會容易從所述膜脫附。在S1C膜中的失水部分中產(chǎn)生了微小的孔(或空間)，從而使得S1C膜多孔。由于N進(jìn)入沒有水的孔，N組分甚至更可能被引入S1C膜，并因此所述改性在基本上整個(gè)S1C膜上執(zhí)行。此時(shí)，引入S1C膜的N組分的至少一部分可以與S1C膜中的Si形成S1-N鍵。
[0155]另外，所述S1C膜改性是在通過上述溫度調(diào)節(jié)，將晶片200的溫度增加至并穩(wěn)定地保持在所需溫度之后執(zhí)行的。即，對S1C膜改性的工藝表明了在晶片200的溫度被保持在預(yù)定溫度的狀態(tài)下，NH3氣體被供應(yīng)給晶片200的持續(xù)時(shí)間。然而，在上述調(diào)節(jié)晶片200的溫度的工藝中，當(dāng)增加晶片200的溫度時(shí)，S1C膜改性可以通過開始將NH3氣體供應(yīng)給晶片200在某一時(shí)刻開始?？商娲?，后文將描述的在吹掃處理室201內(nèi)部的過程中執(zhí)行的降低晶片200的溫度可以在供應(yīng)NH3氣體的期間開始，然后S1C膜改性可以繼續(xù)，同時(shí)降低晶片200的溫度。以這種方式，NH3氣體的供應(yīng)在調(diào)節(jié)(升高)晶片200的溫度的工藝和降低晶片200的溫度的工藝中的至少一些時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行，而這些時(shí)間段可以被包括在改性S1C膜的工藝中。然而，如上所述的調(diào)節(jié)晶片200的溫度達(dá)到的所需溫度是適于將N引入S1C膜中的溫度。因此，在低于所述理想溫度的溫度下，當(dāng)升高或降低晶片200的溫度時(shí)，可以限制將N引入S1C膜或使其根本不發(fā)生，并且將限制所述改性或使其根本不發(fā)生。因此，所述改性在晶片200的溫度保持在所需溫度的特定溫度下執(zhí)行。這允許將N引入S1C膜的速率或量穩(wěn)定，從而獲得具有更高質(zhì)量和更穩(wěn)定特性的薄膜。
[0156](去除殘留氣體并吹掃)
[0157]其后，將閥243d關(guān)閉以停止供應(yīng)NH3氣體。此時(shí)，排氣管231的APC閥244處于開啟狀態(tài)，處理室201內(nèi)部通過真空泵246進(jìn)行真空排氣，而留在處理室201中未反應(yīng)的NH3氣體或在促成反應(yīng)后留存的NH3氣體或反應(yīng)產(chǎn)物從處理室201中除去(去除殘留氣體)。此時(shí)，閥243g-243j處于開啟狀態(tài)，保持將作為惰性氣體的N2氣體供應(yīng)到處理室201中。該N2氣體起吹掃氣體的作用，其能夠進(jìn)一步提高將留在處理室201中未反應(yīng)的NH3氣體或在促成S1C膜形成后留存的NH3氣體或反應(yīng)副產(chǎn)物從處理室201中除去的效果(吹掃)。
[0158]除了 NH3氣體之外，作為包含選自C和N中至少一種的改性氣體的實(shí)例可以包括含有N和H兩種元素的非基于胺的氣體，如二氮烯(N2H2)氣體、肼(N2H4)氣體、N3H8氣體等。除了 N2氣體之外，惰性氣體的實(shí)例可以包括上述多種稀有氣體。
[0159](返回大氣壓力)
[0160]在處理室201的內(nèi)部通過惰性氣體吹掃之后，在閥243g_243j打開的狀態(tài)下，隨著繼續(xù)將作為惰性氣體的N2氣體從每個(gè)氣體供應(yīng)管232g-232j供應(yīng)到處理室201中，處理室201的內(nèi)部氣氛被惰性氣體替換(惰性氣體替換)，并且處理室201的內(nèi)部壓力返回大氣壓(返回大氣壓)。
[0161]另外，使晶片200的溫度降至低于200°C，更具體地接近室溫(降溫過程)。即，通過調(diào)節(jié)加熱器207的電傳導(dǎo)狀態(tài)或停止對加熱器207的電傳導(dǎo)，使晶片200的溫度下降。通過在吹掃和返回大氣壓力的同時(shí)對晶片200執(zhí)行這種溫度降低，晶片200的溫度可以通過吹掃氣體如N2氣體的冷卻效應(yīng)，在更短時(shí)間內(nèi)降至預(yù)定的溫度。然而，如上所述，降低晶片200溫度的降溫過程可以在NH3氣體的供應(yīng)過程期間開始。即便在此情況下，晶片200的溫度可以通過NH3氣體的冷卻效應(yīng)，在更短時(shí)間內(nèi)降至預(yù)定的溫度。
[0162](隹口_^晶#牙口隹口_^晶片)
[0163]其后，用晶舟升降機(jī)115降低密封蓋219，以打開反應(yīng)管203的底部，同時(shí)將處理過的晶片200從歧管209的底部運(yùn)送出反應(yīng)管203，其中晶片200由晶舟217支撐(卸載晶舟)。然后，處理過的晶片200從晶舟217中卸載(卸載晶片)。
[0164](3) 一勝優(yōu)勢
[0165]本實(shí)施方式提供了一個(gè)或多個(gè)如下的優(yōu)勢。
[0166](a)根據(jù)本實(shí)施方式的成膜順序，在S1C膜形成工藝的步驟Ia中，BTCSM氣體作為前體氣體被供應(yīng)給晶片200。以這種方式，通過使用含有S1、C和Cl并具有S1-C鍵的前體氣體，特別是在一個(gè)分子中含有C、Cl和至少兩個(gè)Si并具有S1-C鍵的前體氣體，可能形成含有高濃度的C的膜，即具有高C濃度的S1C膜。因此，可能獲得具有高抗刻蝕性和低介電常數(shù)的S1C膜。
[0167]在催化氣體被用于在低溫條件下形成薄膜如S1膜的情況下，容易形成具有高濕刻蝕速率(WER)的膜，即對于例如I %濃度的氫氟酸(1% HF水溶液)具有低抗刻蝕性的膜。盡管C被包含在膜中會增強(qiáng)膜的抗刻蝕性，但當(dāng)膜在例如150°C或更低的溫度形成時(shí)，難以將C引入到S1膜中。
[0168]因此，本實(shí)施方式采用含有S1、C和Cl并具有S1-C鍵的前體氣體，例如BTCSM氣體。因此，在晶片200上形成作為初始層的第一層的步驟中，由于C可以被引入到第一層，可以形成具有足夠C濃度的S1C膜。另外，可以高精度地控制S1C膜中的C濃度。
[0169]因此，可能獲得具有高抗刻蝕性和低介電常數(shù)的S1C膜。
[0170](b)根據(jù)本實(shí)施方式的成膜順序，在S1C膜改性的工藝中，將NH3氣體供應(yīng)給晶片200，由此將該S1C膜改性為S1CN膜。因此，可能獲得具有高抗刻蝕性和高抗灰化性的薄膜。
[0171]含C的S1C膜可能具有低抗灰化性和低抗干刻蝕性。因此，S1C膜抗HF的刻蝕性可以使用O2等離子體通過灰化或干刻蝕等而被減弱。據(jù)信這是由于O2等離子體的強(qiáng)氧化能力進(jìn)一步氧化了 S1C膜并在膜中形成了許多C-O鍵。與O鍵合的C被轉(zhuǎn)化為CO氣體或CO2氣體，并容易從S1C膜脫附。因此，據(jù)信S1C膜中的C濃度通過灰化等而被降低了，這其導(dǎo)致具有低抗刻蝕性的膜。
[0172]因此，在本實(shí)施方式中，NH3氣體被用作改性氣體并將N引入到S1C膜中。以這種方式，通過將新元素如N引入到S1C膜中，S1、0和C中每一個(gè)的成鍵狀態(tài)變得與改性前的S1C膜中的不同。因此，可能防止在使用O2等離子體的灰化等中C-O鍵形成于膜中或防止C從膜中脫附。因此，可能相對于改性前的S1C膜改善了膜的抗灰化性，即抗氧化性。SP，可能防止所述膜對HF的抗刻蝕性由于灰化等而劣化。因此，可能獲得具有高抗刻蝕性和高抗灰化性的薄膜。
[0173](C)根據(jù)本實(shí)施方式的成膜順序，可以獲得具有高抗刻蝕性和高抗灰化性的薄膜。因此，當(dāng)這樣的薄膜被應(yīng)用于多種類型的半導(dǎo)體設(shè)備時(shí)，較不可能產(chǎn)生信號延遲，從而實(shí)現(xiàn)了高速操作的高集成化半導(dǎo)體設(shè)備。
[0174]最近對半導(dǎo)體設(shè)備的高集成度存在需求，所述半導(dǎo)體設(shè)備包括存儲設(shè)備，如閃存、DRAM(動態(tài)隨機(jī)存取存儲器)、SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器)等、邏輯設(shè)備等。為了滿足這種需求，已經(jīng)提出了通過減少間距(對應(yīng)于圖案寬度和圖案間隔之和)，來小型化圖案并減小單個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備尺寸的方法。
[0175]因此，例如，為了處理晶體管的小型化，已經(jīng)回顧了將低介電常數(shù)薄膜用于側(cè)壁間隔物(SWS)(其為柵電極的外圍結(jié)構(gòu))。多層布線層也可以高度促成半導(dǎo)體設(shè)備的高集成度。在這種情況下，低介電常數(shù)(低k)薄膜經(jīng)常被用作層間絕緣膜，以使精細(xì)圖案彼此分離，或使設(shè)備或布線層在3D結(jié)構(gòu)如多層布線層中彼此分離。以這種方式，通過將低k薄膜用于SWS或?qū)娱g絕緣膜，可能限制可能由靜電感應(yīng)等引起的信號延遲。
[0176]在本實(shí)施方式中，通過形成S1C膜然后對其改性而將所述S1C改性為S1CN膜。因此，可以獲得具有高抗刻蝕性和高抗灰化性的薄膜，其可以導(dǎo)致高速且高集成化的半導(dǎo)體設(shè)備。
[0177](d)本實(shí)施方式的基材處理裝置可以包括多個(gè)氣體供應(yīng)管線，用于多種氣體如前體氣體、催化氣體、氧化氣體、改性氣體等，并且可以被構(gòu)造為供應(yīng)一種或多種選自多種類型的具有不同分子結(jié)構(gòu)的氣體。利用這種構(gòu)造，容易根據(jù)所需膜組成等來供應(yīng)選自所述多種類型氣體的特定的前體氣體、催化氣體、氧化氣體或改性氣體。因此，可能使用單個(gè)基材處理裝置高重現(xiàn)性地形成具有不同組成比例和膜質(zhì)量的通用薄膜。另外，可能保證添加或更換氣體種類的裝置可操作性的自由度。
[0178](e)在本實(shí)施方式的基材處理裝置中，對不同種類的氣體(即，不同的氣體系統(tǒng))可以制備多個(gè)用于成膜的工藝程序(在其中描述工藝順序或加工條件的程序)。另外，在本實(shí)施方式的基材處理裝置中，對于不同的工藝條件，例如將每種氣體如催化氣體的供應(yīng)量或流率設(shè)定為不同的數(shù)值，可以制備多個(gè)工藝程序。利用這些工藝程序，容易根據(jù)所需膜組成、膜質(zhì)量、膜厚度等，從所述多種類型的氣體中選擇特定的前體氣體、催化氣體、氧化氣體或改性氣體，并選擇其流率等。操作者可以根據(jù)所需膜組成等，根據(jù)選自所述多個(gè)工藝程序的合適的工藝來操作成膜工藝。因此，可能使用單個(gè)基材處理裝置，高重現(xiàn)性地形成具有不同組成比例和膜質(zhì)量的通用薄膜。另外，可以降低操作者的操作負(fù)擔(dān)(輸入工藝流程和工藝條件的負(fù)擔(dān))，并因此可以迅速啟動對基材的加工，同時(shí)避免操作誤差。
[0179](4)實(shí)施方式的變型
[0180]接下來，將通過參考圖5B、6A和6B來描述本實(shí)施方式的變型。
[0181](變型方案)
[0182]在上述S1C膜的改性工藝中，例如，通過選擇不同種類的待供應(yīng)的改性氣體，可以選擇除了 N之外的元素作為待加入S1C膜中的元素。
[0183]S卩，在S1C膜的改性工藝中，可以通過從包含不同元素的多種類型改性氣體(即，多種類型的包含選自C和N中至少一種的改性氣體)中選擇和供應(yīng)特定的改性氣體(含碳(C)的改性氣體、含氮(N)的改性氣體，或含C和N的改性氣體)來選擇將包含在S1C膜中的元素。
[0184]為了從多種類型的改性氣體中選擇和供應(yīng)特定的改性氣體，可以通過從多個(gè)供應(yīng)管線選擇特定的改性氣體來供應(yīng)所述特定的改性氣體，所述供應(yīng)管線用于供應(yīng)多種類型包含不同元素的改性氣體或多種類型具有不同分子結(jié)構(gòu)的改性氣體。如上所述，在圖4和5A所示的成膜順序的實(shí)例中，通過選擇NH3氣體供應(yīng)管線來供應(yīng)NH3氣體作為特定的改性氣體。另外，如圖5B所示，在本實(shí)施方式的變型方案的成膜順序的實(shí)例中，通過選擇C3H6氣體供應(yīng)管線來供應(yīng)C3H6氣體作為特定的改性氣體。以這種方式，通過使用C3H6氣體而不是NH3氣體作為改性氣體，可能獲得進(jìn)一步包含C的S1C膜，S卩，具有比改性前S1C膜的C濃度甚至更高的C濃度的S1C膜，其不同于上述實(shí)施方式中所獲得的S1CN膜。此處，所述進(jìn)一步包含C的S1C膜可以被稱作摻雜(添加)C的S1C膜。
[0185]在本變型中，除了上述NH3氣體供應(yīng)工藝，執(zhí)行了包括將C3H6氣體供應(yīng)給晶片200的工藝的S1C膜改性工藝。下面將描述將C3H6氣體供應(yīng)給晶片200的順序。
[0186](CJj氣體供應(yīng))
[0187]在通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的與上述步驟Ia和2a相同的步驟并進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)而在晶片200上形成了 S1C膜之后，將閥243f打開，使C3H6氣體流入氣體供應(yīng)管232f。通過MFC241f調(diào)節(jié)C3H6氣體的流率。流率受調(diào)節(jié)的C3H6氣體通過氣體供應(yīng)管232c從氣體供應(yīng)孔250c供應(yīng)到處理室201中，并從排氣管231排出。此時(shí)，將C3H6氣體供應(yīng)給晶片200 (C3H6氣體供應(yīng))。與此同時(shí)，將閥243i打開，使惰性氣體如N2氣體流入氣體供應(yīng)管232i。通過MFC241i調(diào)節(jié)N2氣體的流率。將流率受調(diào)節(jié)的N2氣體與C3H6氣體一起供應(yīng)到處理室201內(nèi)，并從排氣管231排出。
[0188]供應(yīng)到處理室201中的C3H6氣體被熱激活，并從排氣管231排出。此時(shí)，將熱激活的C3H6氣體供應(yīng)給晶片200。即，流入處理室201的氣體是熱激活的C3H6氣體而非BTCSM氣體、H2O氣體和吡啶氣體。因此，熱激活的C3H6氣體被供應(yīng)給晶片200而沒有引發(fā)氣相反應(yīng)，并與通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的與步驟Ia和步驟2a相同的步驟在晶片200上形成的S1C膜的至少一部分發(fā)生反應(yīng)。這允許該S1C膜通過非等離子體進(jìn)行熱改性，從而轉(zhuǎn)變?yōu)楹蠸1、O和C的薄膜，即進(jìn)一步包含C的S1C膜。
[0189]此時(shí)，通過將晶片200的溫度設(shè)定為相對高的溫度，促進(jìn)了 C3H6氣體和S1C膜的反應(yīng)，使得C3H6氣體中的C組分可以被引入S1C膜中。另外，通過將晶片200的溫度設(shè)定到高于在形成S1C膜的工藝中晶片200的溫度，如果S1C膜包含大量的水，所述水容易從所述膜脫附。在S1C膜中在失水部分中產(chǎn)生了微小的孔(或空間)，從而使得S1C膜多孔。在C進(jìn)入沒有水的孔時(shí)，C組分甚至更易于被引入S1C膜，因此所述改性被執(zhí)行于基本上整個(gè)S1C膜。此時(shí)，引入到S1C膜的C組分的至少一部分可以與膜中的Si形成S1-C鍵。
[0190]以這種方式，通過將形成的S1C膜改性為進(jìn)一步含C的S1C膜，可能獲得具有高抗灰化性的薄膜。這是因?yàn)?，隨著在改性后的S1C膜具有比改性前的S1C膜更高的C濃度，即使由于例如灰化，一定量的C從前者中脫附，前者中的C濃度仍然可以比后者中的C濃度保持在較高的水平。當(dāng)S1C膜進(jìn)一步包含C而不是N時(shí)，可以改善對熱磷酸的濕蝕刻速率。當(dāng)S1C膜進(jìn)一步包含C而不是N時(shí)，介電常數(shù)可以比改性前的S1C膜更低。
[0191]在將形成的S1C膜改性為進(jìn)一步包含C的S1C膜之后，閥243f關(guān)閉，以中止C3H6氣體的供應(yīng)。
[0192]此時(shí)，工藝條件如處理室201的內(nèi)部壓力、氣體(如改性氣體和N2氣體)的供應(yīng)量和供應(yīng)時(shí)間，晶片200的溫度等可以與上述圖4和圖5A的順序的工藝條件相同。當(dāng)供應(yīng)C3H6氣體時(shí),如上述實(shí)施方式一樣,執(zhí)行了 N2氣體的供應(yīng)，以防止C3H6氣體被引入不在使用中的噴嘴249a、249b和249d以及緩沖室237中。
[0193]除了 C3H6氣體之外，作為含C的改性氣體的包含選自C和N中至少一種的改性氣體的實(shí)例可以包括基于烴的氣體如乙烯(C2H4)氣體和甲烷(CH4)氣體、單甲基硅烷(CH3SiH3)氣體等。除了 N2氣體之外，惰性氣體的實(shí)例可以包括上述多種稀有氣體。
[0194]可替代地，可以使用其他含有C和N的改性氣體。在這種情況下，可以形成進(jìn)一步含有C和N的S1CN膜。含有C和N的改性氣體的實(shí)例可以包括含C氣體如C3H6氣體、含N氣體如NH3氣體、含C和N的氣體如基于胺的氣體，等等。基于胺的氣體的實(shí)例可以包括三乙胺((C2H5)3N,縮寫:TEA)氣體、二乙胺((C2H5)2NH,縮寫:DEA)氣體、單乙胺((C2H5)NH2，縮寫:MEA)氣體、三甲胺((CH3)3N,縮寫:TMA)氣體、單甲胺((CH3)NH2，縮寫:MMA)氣體，等等。
[0195]以這種方式，通過使用含有C和N的改性氣體來形成進(jìn)一步含有C和N的S1CN膜，C濃度可以比改性之前的S1C膜中的更高，并且膜中每種元素的成鍵狀態(tài)可以因新引入的N而改變，從而獲得具有甚至更高抗灰化性的膜。
[0196]如上所述通過改變供應(yīng)給晶片200的氣體類型而改變膜組成等的方法還可以應(yīng)用于，例如，形成S1C膜的工藝。
[0197]S卩，在上述供應(yīng)前體氣體和催化氣體的工藝中，通過從供應(yīng)的前體氣體(例如，BTCSM氣體、BTCSE氣體、TCDMDS氣體、DCTMDS氣體和MCPMDS氣體)中選擇合適的氣體，可以控制S1C層和進(jìn)一步由S1C層堆疊形成的S1C膜中的C濃度。換言之，在供應(yīng)前體氣體和催化氣體的工藝中，通過從多種類型具有不同分子結(jié)構(gòu)的前體氣體中選擇特定的前體氣體，可以控制S1C層和S1C膜中的C濃度。
[0198]可以通過前體氣體的選擇類型來控制S1C膜中的C濃度，因?yàn)榍绑w氣體的分子結(jié)構(gòu)中的C排列彼此不同。在一個(gè)分子中具有S1-C-Si鍵或S1-C-C-Si鍵的基于亞烷基鹵硅烷的前體氣體，如BTCSM氣體或BTCSE氣體，具有其中在Si之間插入C的分子結(jié)構(gòu)。因此，該前體氣體保持了其中許多Cl與剩余的Si成鍵手(bonding hand)結(jié)合的狀態(tài)。例如,在BTCSM氣體和BTCSE氣體中，Cl與4個(gè)Si成鍵手中的3個(gè)結(jié)合。據(jù)信在一個(gè)分子中包含許多Cl增強(qiáng)了 BTCSM氣體和BTCSE氣體的反應(yīng)性。因此，當(dāng)例如使用BTCSM氣體或BTCSE氣體時(shí)，改善了 S1C膜的沉積速率。提高沉積速率導(dǎo)致了使用BTCSM氣體或BTCSE氣體的成膜過程的可用條件范圍(工藝窗口)的擴(kuò)展。以這種方式，由于可以從擴(kuò)展的工藝窗口中選擇成膜條件以獲得理想的C濃度，所以容易提高S1C膜中的C濃度。還可以提高S1C膜中的C濃度的可控性。包含在S1C膜中的C數(shù)比TCDMDS氣體等中更小。然而，據(jù)信其對提高S1C膜中的C濃度具有不利的作用。本發(fā)明人已經(jīng)確認(rèn)，在提高C濃度上，BTCSM氣體優(yōu)于TCDMDS氣體。
[0199]具有與Si結(jié)合的烷基(如甲基)的基于烷基鹵硅烷的前體氣體，例如TCDMDS氣體、DCTMDS氣體或MCPMDS氣體，具有其中基于氯硅烷的前體氣體中的一些氯基被甲基取代的分子結(jié)構(gòu)。氣體分子中的Cl的數(shù)目減少得越多，TCDMDS氣體、DCTMDS氣體或MCPMDS氣體的反應(yīng)進(jìn)行得相對緩慢，這更有可能獲得更致密的S1C膜。因此，即使S1C膜具有被適度限制的C濃度，也可能保持高抗刻蝕性。在對TCDMDS氣體和DCTMDS氣體的比較中，已經(jīng)確認(rèn)了分子中包括甲基(即許多C)的DCTMDS氣體更有利于將C引入所述膜的操作。
[0200]類似地，在供應(yīng)氧化氣體和催化氣體的工藝中，根據(jù)所需膜組成等，可以適當(dāng)?shù)剡x擇供應(yīng)的催化氣體的類型。例如，據(jù)信具有不同分子結(jié)構(gòu)的催化氣體具有不同的催化作用強(qiáng)度。還據(jù)信這種催化作用的差異是通過選擇的催化氣體種類對S1C膜中膜組成的可控性的一個(gè)因素。例如，如果選擇具有大的pKa值(作為催化作用指數(shù))的催化氣體，氧化氣體的氧化能力被增強(qiáng)，S1-C鍵斷裂，因此C濃度趨于下降。如果選擇具有小的pKa值的催化氣體，氧化氣體的氧化能力被減弱，S1-C鍵保持，因此C濃度趨于上升。作為對S1C膜中膜組成的可控性的其他因素，可以考慮多種因素，包括與多種催化氣體的催化反應(yīng)、生成的鹽等有關(guān)的多種材料的蒸氣壓差異、PKa值差異等及其組合。以這種方式，通過從多種類型的具有不同分子結(jié)構(gòu)的催化氣體中選擇和供應(yīng)特定的催化氣體，可能控制S1C層和S1C膜中的C濃度。
[0201]在供應(yīng)氧化氣體和第二催化氣體的工藝中供應(yīng)的催化氣體的類型可以與在供應(yīng)前體氣體和第一催化氣體的工藝中供應(yīng)的催化氣體的類型相同或不同。
[0202]在選擇前體氣體和催化氣體的類型時(shí)，可以通過控制S1C膜中的C濃度相對地改變Si濃度和O濃度。S卩，S1C膜的組成可以徹底地改變，或可替代地，可以出于對S1C膜的組成整體控制的目的，可以選擇前體氣體和催化氣體的類型。
[0203]當(dāng)執(zhí)行了幾次上述步驟Ia和2a的系列時(shí)，前體氣體和催化氣體的類型可以在執(zhí)行過程中改變。當(dāng)執(zhí)行幾次步驟Ia和2a的系列時(shí)，催化氣體的供應(yīng)量可以在執(zhí)行過程中改變。因此，S1C膜的C濃度可以在膜厚度方向上改變。
[0204](其他變型)
[0205]在以上實(shí)施方式中已經(jīng)說明了 S1C膜形成工藝和S1C膜改性工藝在其中待處理的晶片200被容納在相同的處理室201中的狀態(tài)下執(zhí)行。在本變型方式中，S1C膜形成工藝和S1C膜改性工藝在不同的、待處理晶片200容納于其中的處理室中執(zhí)行。
[0206]具體地，如圖6A和6B所示，例如，如同以上實(shí)施方式一樣，在圖1和2所示的基材處理裝置(下文稱為第一基材處理部件)的處理室201 (下文稱為第一處理室)中執(zhí)行S1C膜形成工藝。通過控制器121 (下文稱為第一控制部件)控制構(gòu)成第一基材處理部件的多種組件的操作。然后，在執(zhí)行包括與上述步驟Ia和2a相同的步驟Ib和2b的系列預(yù)定次數(shù)后，按順序執(zhí)行了處理室中的吹掃、返回大氣壓力、卸載晶舟和卸載晶片。
[0207]隨后，對從晶舟217上卸載的晶片200上形成的S1C膜的改性工藝在不同于處理室201的其他處理室中執(zhí)行。這個(gè)其他處理室(下文稱為第二處理室)用于獨(dú)立的基材處理裝置(下文稱為第二基材處理部件)中，所述獨(dú)立的基材處理裝置類似于以上實(shí)施方式中使用的基材處理裝置，但不同于在其中執(zhí)行S1C膜形成工藝的基材處理裝置。通過第二控制部件控制構(gòu)成第二基材處理部件的多種組件的操作。在第二基材處理部件中，如在上面的第一基材處理部件的實(shí)施方式中，按順序執(zhí)行了卸載晶舟和卸載晶片。另外，如同以面的實(shí)施方式的S1C膜的改性工藝一樣，執(zhí)行了壓力調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)、NH3氣體供應(yīng)和殘留氣體去除。此后,如同以上實(shí)施方式一樣,按順序執(zhí)行了處理室中的吹掃、返回大氣壓力、卸載晶舟和卸載晶片。
[0208]在以上工藝中，基材處理系統(tǒng)主要被構(gòu)造為具有用于形成S1C膜的第一基材處理部件和用于改性S1C膜進(jìn)行的第二基材處理部件。
[0209]如上所述，可以在相同的處理室201(即，原位)或不同處理室(即，非原位)中執(zhí)行S1C膜的形成工藝和S1C膜的改性工藝。當(dāng)原位執(zhí)行兩個(gè)工藝時(shí)，晶片200可以始終在其中晶片200被置于真空而不暴露于空氣的狀態(tài)下進(jìn)行處理。因此，可以以高穩(wěn)定性執(zhí)行成膜工藝。當(dāng)非原位執(zhí)行兩個(gè)工藝時(shí)，可以將每個(gè)處理室的內(nèi)部溫度預(yù)設(shè)為每個(gè)工藝中的處理溫度或接近于處理溫度的溫度，從而縮短溫度調(diào)節(jié)所需時(shí)間。因此，可能提高收率。
[0210]S1C膜在其中進(jìn)行改性的處理室可以是包括用于熱處理的加熱處理爐和用于擴(kuò)散的擴(kuò)散爐的處理室，其不同于以上實(shí)施方式的基材處理裝置。該基材處理系統(tǒng)可以被構(gòu)造為如上所述的一組獨(dú)立操作類型的裝置，其中第一基材處理部件與第二基材處理部件分離，或單個(gè)集群類型的裝置，其中第一和第二基材處理部件被安裝在相同的操作臺上。該基材處理系統(tǒng)還可以在與圖4和5A所示的順序相同的工藝條件下形成薄膜。
[0211]第二個(gè)實(shí)施方式
[0212]接下來，將描述本公開的第二個(gè)實(shí)施方式。
[0213](I)膜形成工藝
[0214]在以上實(shí)施方式中，已經(jīng)說明了通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的包括步驟Ia和2a的系列而形成S1C膜，然后通過改性氣體對S1C膜進(jìn)行改性。在第二實(shí)施方式中，通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，形成S1CN膜，所述循環(huán)包括將S1C層(其通過與上述步驟Ia和2a相同的步驟Ic和2c形成)改性為進(jìn)一步包含N的S1CN層。在第二實(shí)施方式中，如同第一實(shí)施方式一樣，使用了圖1和2所示的基材處理裝置。在下面說明中，通過控制器121控制構(gòu)成基材處理裝置的多種組件的操作。
[0215]如圖7和8A所示，在第二實(shí)施方式中，將描述一個(gè)實(shí)例，其中通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在晶片200上形成了 S1CN膜作為包含S1、O、C和N的薄膜，所述循環(huán)包括:將作為前體氣體的BTCSM氣體和作為第一催化氣體的吡啶氣體供應(yīng)給晶片200 (步驟Ic);將作為氧化氣體的H2O氣體和作為第二催化氣體的吡啶氣體供應(yīng)給晶片200 (步驟2c)；以及將作為包含選自C和N中至少一種的改性氣體的含N改性NH3氣體供應(yīng)給晶片200 (步驟3c)。
[0216]在此情況下，在將NH3氣體供應(yīng)給晶片200的操作中，將等離子激發(fā)的NH3氣體供應(yīng)給晶片200。
[0217]這個(gè)順序與第一實(shí)施方式的成膜順序的不同之處在于供應(yīng)等離子激發(fā)的NH3氣體的步驟3c以及步驟的執(zhí)行順序。該順序的步驟Ic和2c與在第一實(shí)施方式中的相同。下文將描述本實(shí)施方式的步驟3c和步驟的執(zhí)行順序。
[0218]【步驟3c】
[0219](NH3氣體供應(yīng))
[0220]在步驟2c被終止從而從處理室201中除去殘留氣體后，將閥243d打開，使NH3氣體流入氣體供應(yīng)管232d。通過MFC241f調(diào)節(jié)NH3氣體的流率。流率受調(diào)節(jié)的NH3氣體從氣體供應(yīng)孔250a供應(yīng)進(jìn)入緩沖室237中。此時(shí)，通過高頻電源273經(jīng)由匹配器272將高頻(RF)功率施用至棒狀電極269和270之間，供應(yīng)進(jìn)入緩沖室237中的NH3氣體被等離子激發(fā)。等離子激發(fā)的NH3氣體作為活性物質(zhì)，從氣體供應(yīng)孔250e被供應(yīng)進(jìn)入處理室201中，并從排氣管231排出。此時(shí)，將等離子活化(激發(fā))的NH3氣體供應(yīng)給晶片200 (NH3氣體供應(yīng))。與此同時(shí)，將閥243j打開，使N2氣體流入氣體供應(yīng)管232j。通過MFC241 j調(diào)節(jié)N2氣體的流率。將流率受調(diào)節(jié)的N2氣體與NH3氣體一起供應(yīng)到處理室201內(nèi)，并從排氣管231排出。此時(shí)，如同第一實(shí)施方式一樣，適當(dāng)?shù)貓?zhí)行N2氣體供應(yīng)，以便防止NH3氣體被引入不在使用中的噴嘴249a-249c等。
[0221]此時(shí)，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)APC閥244，以將處理室201的內(nèi)部壓力被設(shè)定為落入例如低于大氣壓、更具體地l_13300Pa(0.0075-100Torr)、或進(jìn)一步更具體地在133-2666Pa(l-20Torr)的范圍內(nèi)。通過MFC241d控制的NH3氣體的流率被設(shè)定為落入例如
l-2000sccm、更具體地在10-1000sccm的范圍內(nèi)。通過MFC241g_241 j控制的N2氣體的流率被設(shè)定為落入例如lOO-lOOOOsccm的范圍內(nèi)。將NH3氣體供應(yīng)給晶片200的時(shí)間段被設(shè)定為落入例如1-100秒、更具體地5-60秒的范圍內(nèi)。
[0222]設(shè)定加熱器207的溫度，使得晶片200的溫度被設(shè)定為與步驟Ic和2c中的晶片200相同的溫度范圍，S卩，室溫至150°C、更具體地室溫至100°C，或進(jìn)一步更具體地
50-100°C的范圍內(nèi)。高頻電源273施加在棒狀電極269和270之間的高頻功率被設(shè)定為落入50-1000W的范圍內(nèi)。
[0223]此時(shí)，流入處理室201中的氣體是等離子激發(fā)的NH3氣體并含有活性物種,例如N自由基(N*)。另外，BTCSM氣體、H2O氣體和吡啶氣體并不流入201中。因此，激活的冊13氣體被供應(yīng)給晶片200而沒有引發(fā)任何氣相反應(yīng)。步驟Ic和2c中晶片200上形成的作為第二層的S1C層主要通過該活性物種改性。該活性物種的能量比第一實(shí)施方式中的熱激活的NH3氣體的能量高。因此，通過將該活性物種的能量提供給S1C層，S1C層中包括的
51-O鍵和S1-C鍵的至少一部分?jǐn)嗔?。作為活性物種的N*與和剩余的Si成鍵手(其與O或C分離)耦合。以這種方式，據(jù)信引入S1C層中的至少一部分N形成了 S1-N鍵。另外，一些N可以與剩余的O或C鍵耦合，以形成N-O鍵或N-C鍵。
[0224]以這種方式，作為第二層的S1C層被轉(zhuǎn)換(改性)為含有N的第三層，即S1CN層。
[0225](去除殘留氣體)
[0226]在晶片200上形成作為第三層的S1CN層后，停止高頻電源向棒狀電極269和270之間施用高頻功率。另外，將閥243d關(guān)閉以中止供應(yīng)NH3氣體。此時(shí)，以與第一實(shí)施方式相同的順序從處理室201中除去殘留氣體。
[0227]除了 NH3氣體之外，作為含N改性氣體，包含選自C和N中至少一種的改性氣體的實(shí)例可以包括上述含N氣體。除了 N2氣體之外，惰性氣體的實(shí)例可以包括上述多種稀有氣體。
[0228](執(zhí)行預(yù)定的次數(shù))
[0229]當(dāng)將包括步驟lc、2c和3c的一個(gè)循環(huán)執(zhí)行一次或多次(即，預(yù)定的次數(shù)(η))時(shí)，可能在晶片200上形成具有預(yù)定組成和預(yù)定膜厚度的S1CN膜。所述一個(gè)循環(huán)可以被重復(fù)幾次。即，每個(gè)循環(huán)形成的S1CN層的厚度可以被設(shè)定為小于所需的膜厚度，并且將所述一個(gè)循環(huán)重復(fù)數(shù)次，直到獲得所需的膜厚度。
[0230]其后，以與第一實(shí)施方式相同的順序執(zhí)行了吹掃、返回大氣壓力、卸載晶舟和卸載晶片，然后結(jié)束第二實(shí)施方式的膜形成工藝。
[0231](2) 一勝優(yōu)勢
[0232]除了第一實(shí)施方式的優(yōu)勢之外，第二實(shí)施方式提供了一個(gè)或多個(gè)如下優(yōu)勢。
[0233](a)根據(jù)本實(shí)施方式的成膜順序，在步驟3c中，將等離子激發(fā)的NH3氣體供應(yīng)給晶片200。因此，該NH3氣體保持比熱激活的NH3氣體更加活潑，并且NH3氣體對S1C層的改性作用可以顯著增強(qiáng)。作為活性物質(zhì)引入S1C層的N*主要與Si等結(jié)合，并更堅(jiān)固和穩(wěn)定地包含在S1C層中。即，通過該改性工藝獲得的S1CN層可以是含有許多S1-N鍵的更堅(jiān)固和穩(wěn)定的層。因此，生成的S1CN層可以是高質(zhì)量薄膜。
[0234](b)根據(jù)本實(shí)施方式的成膜順序，在步驟3c中，將等離子激發(fā)的NH3氣體供應(yīng)給晶片200。對S1C層的改性作用可以被所述等離子激發(fā)的NH3氣體顯著地增強(qiáng)。
[0235]因此，S1C層的改性即使在低溫(例如150°C或更低)條件下也可以充分地執(zhí)行，這可以導(dǎo)致晶片200所經(jīng)歷的熱歷史的進(jìn)一步改善。
[0236]例如，低熔點(diǎn)金屬材料已越來越多地被用于晶體管的柵極。因此，用作SWS(側(cè)壁間隔物)或?qū)娱g絕緣膜的低k薄膜必須在低溫(例如150°C或更低，有時(shí)100°C或更低)條件下形成。
[0237]在本實(shí)施方式中，通過在低溫(例如150°C )條件下執(zhí)行S1C膜的形成工藝和S1C膜的改性工藝，形成了 S1CN膜。因此，可以獲得具有高抗刻蝕性和高抗灰化性的薄膜，這可以導(dǎo)致高速且高集成化的半導(dǎo)體設(shè)備。
[0238](c)根據(jù)本實(shí)施方式的成膜順序，步驟3c中的晶片200的溫度被設(shè)定為等于步驟Ic和2c中的晶片200的溫度。因此，例如，在執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的包括步驟lc、2c和3c的循環(huán)時(shí)，可以執(zhí)行每一步驟而不在中途進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。因此，可以節(jié)省升高或降低晶片200的溫度的所需時(shí)間，從而減少每一個(gè)循環(huán)的處理時(shí)間，并因而減少了總處理時(shí)間。
[0239](3)奪型
[0240]接下來，將描述本實(shí)施方式的變型。
[0241]如圖8B所示，在一個(gè)變型方案中，對于S1C層的改性工藝，可以用包含C和N的改性氣體代替含N的改性氣體。作為包含C和N的改性氣體，可以使用包括含C氣體和含N氣體的氣體。例如，可以將C3H6氣體和NH3氣體等離子激發(fā)，并平行地供應(yīng)給晶片200。在此情況下，可以在處理室201內(nèi)通過供應(yīng)進(jìn)入處理室201的NH3氣體的等離子體間接激發(fā)C3H6氣體?？商娲兀鳛榘珻和N的改性氣體，例如，可以將基于胺的氣體等離子激發(fā)，并供應(yīng)給晶片200。在此情況下，所述基于胺的氣體可以從安裝在緩沖室237之外而在處理室201之內(nèi)的噴嘴供應(yīng)，并可以在處理室201內(nèi)被供應(yīng)到處理室201中的輔助氣體如N2氣體間接激發(fā)。因此，可以獲得進(jìn)一步包含C和N的S1CN膜。
[0242]在另一個(gè)變型中，對于S1C層的改性工藝，可以用包含C的改性氣體代替含N的改性氣體。作為包含C的改性氣體，例如，C3H6氣體可以被輔助氣體間接等離子激發(fā)并供應(yīng)給晶片200。因此，可以獲得進(jìn)一步包含C的S1C膜。
[0243]在還另一個(gè)變型中，對于S1C層的改性工藝，作為含C的改性氣體，不是將等離子激發(fā)的C3H6氣體供應(yīng)給晶片200，可以將非等離子激發(fā)的C3H6氣體與作為催化氣體的吡啶氣體一起供應(yīng)給晶片200。當(dāng)將所述非等離子激發(fā)的C3H6氣體和所述批唳氣體一起供應(yīng)時(shí)，在低溫(例如150°C或更低)條件下，可以激活該C3H6氣體，并且可以通過該激活的C3H6氣體對S1C層進(jìn)行改性。另外，S1C層改性工藝中的晶片200的溫度可以等于S1C層形成工藝中的晶片200的溫度，而且每一個(gè)循環(huán)的處理時(shí)間可以被減少。
[0244]在這些變型方案中，工藝條件如處理室201的內(nèi)部壓力、氣體(如改性氣體和N2氣體)的供應(yīng)量和供應(yīng)時(shí)間、晶片200的溫度等可以與上述圖7和8A的順序的工藝條件相同。如果使用催化氣體，催化氣體的流率可以設(shè)定為落入l-2000sccm,更具體地10-1000sccm的范圍內(nèi)。在供應(yīng)每種氣體時(shí)，如是上述實(shí)施方式一樣，執(zhí)行N2氣體的供應(yīng)以防止每種氣體被引入不在使用中的噴嘴249a-249d以及緩沖室237中。
[0245]在第二實(shí)施方式及其變型中，執(zhí)行了預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，所述循環(huán)包括將幾種氣體依次供應(yīng)給晶片200的工藝。然而，如同第一實(shí)施方式一樣，通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的包括與步驟Ia和2a相同的步驟的系列，可以首先在晶片200上形成S1C膜。然后，改性氣體可以被等離子激發(fā)并供應(yīng)給晶片200，或可以將作為改性氣體的C3H6氣體與吡啶氣體一起供應(yīng)給晶片200。以這種方式，可以將所述S1C膜改性為進(jìn)一步含有C和/或N的S1C膜或S1CN膜。即使在此情況下，工藝條件可以是與圖7和8A的順序相同的工藝條件。
[0246]然而，在其中通過將C3H6氣體與吡啶氣體一起供應(yīng)給晶片200來改性S1C膜的情況下，晶片200的溫度可以被設(shè)定為高于S1C膜形成工藝中的晶片200的溫度。具體地，晶片200的溫度可以被設(shè)定為等于第一實(shí)施方式的S1C膜改性工藝中的晶片200的溫度。如果S1C膜改性工藝中的晶片200的溫度近似等于圖4和5A所示順序的S1C膜形成工藝中的晶片200的溫度，盡管可以實(shí)現(xiàn)對至少S1C膜的表面改性的效果，存在通過C3H6氣體的改性不對整個(gè)膜執(zhí)行的可能性。當(dāng)S1C膜改性工藝中的晶片200的溫度被設(shè)定為高于S1C膜形成工藝中的晶片200的溫度時(shí)，通過C3H6氣體的改性可以對整個(gè)S1C膜執(zhí)行，從而獲得更均一的薄膜。另外，水可以容易地從S1C膜脫附，而C可以容易地被引入到失去水的孔中。
[0247]在其中改性氣體被等離子激發(fā)并供應(yīng)給晶片200來改性S1C膜的情況下，晶片200的溫度可以被設(shè)定為等于與步驟Ia和2a相同步驟中晶片200的溫度。由于等離子激發(fā)的改性氣體仍更活潑，即使在低溫下，也可以對整個(gè)S1C膜執(zhí)行改性氣體的改性。然而，即使在使用等離子體的情況下，晶片200的溫度也可以被設(shè)定為高于與步驟Ia和2a相同步驟中晶片200的溫度，或可以被設(shè)定為500°C或更低。隨著晶片200的溫度增加(上限為500°C )，水可以容易地從S1C膜脫附，而C和N可以容易地被引入到失去水的孔中。如果晶片200的溫度超過500°C，水脫附和引入C和N的效應(yīng)可能不再增強(qiáng)。因此，當(dāng)將晶片200的溫度設(shè)定為500°C或更低時(shí)，可以增強(qiáng)水從S1C膜中脫附和將C和N引入S1C膜的效應(yīng)，而不劣化晶片200的熱歷史。特別地，當(dāng)將晶片200的溫度設(shè)定為300-500°C時(shí)，更具體地300-400°C時(shí)，該效應(yīng)可以進(jìn)一步被增強(qiáng)。
[0248]第三個(gè)實(shí)施方式
[0249]接下來，將描述本公開的第三個(gè)實(shí)施方式。
[0250](I)膜形成過程
[0251]在以上實(shí)施方式中，已經(jīng)說明了用作Si源和C源的前體氣體，如BTCSM氣體等，被用來形成S1C膜，然后通過改性氣體對S1C膜進(jìn)行改性。在第三實(shí)施方式中，用作Si源而非C源的前體氣體被用來形成S1膜，然后通過改性氣體對S1膜進(jìn)行改性。在第三實(shí)施方式中，如同第一和第二實(shí)施方式一樣，使用了圖1和2所示的基材處理裝置。在以下描述中，通過控制器121控制構(gòu)成基材處理裝置的多種組件的操作。
[0252]如圖9和1A所示，在第三實(shí)施方式中，將描述一個(gè)實(shí)例，其中通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)(η)的系列，在晶片200上形成了作為包含Si和O的第一膜的S1膜，所述系列包括:將作為Si源而非C源的前體氣體的含有Si和鹵族元素的HCDS氣體和作為第一催化氣體的吡啶氣體供應(yīng)給晶片200 (步驟Id);將作為氧化氣體的H2O氣體和作為第二催化氣體的吡啶氣體供應(yīng)給晶片200 (步驟2d)；以及通過將作為包含選自C和N中至少一種的改性氣體的含有C和N的C3H6氣體和NH3氣體供應(yīng)給晶片200，將所述S1膜改性為作為進(jìn)一步含有C和N的第二膜的S1CN膜。
[0253](S1膜的形成通過i
[0254]如第一和第二實(shí)施方式一樣，在執(zhí)行了裝載晶片、裝載晶舟、壓力調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)之后，依次執(zhí)行下面的步驟，即步驟Id和2d。
[0255][步驟Id]
[0256](供應(yīng)HCDS氣體和吡啶氣體)
[0257]將閥243d打開，使HCDS氣體流入氣體供應(yīng)管232e。通過MFC241e調(diào)節(jié)HCDS氣體的流率。流率受調(diào)節(jié)的HCDS氣體從氣體供應(yīng)孔250a供應(yīng)到處理室201中，并從排氣管231排出。此時(shí)，將HCDS氣體供應(yīng)給晶片200 (HCDS氣體供應(yīng))。與此同時(shí)，將閥243g打開，使惰性氣體如N2氣體流入氣體供應(yīng)管232g。通過MFC241g調(diào)節(jié)N2氣體的流率。將流率受調(diào)節(jié)的N2氣體與HCDS氣體一起供應(yīng)到處理室201內(nèi)，并從排氣管231排出。
[0258]如同上述的吡啶氣體供應(yīng)一樣，將吡啶氣體供應(yīng)給晶片200。在供應(yīng)每種氣體時(shí)，如同第一和第二實(shí)施方式一樣，適當(dāng)?shù)貓?zhí)行N2氣體供應(yīng)，以防止每種氣體被引入不在使用中的噴嘴249b和249d以及緩沖室237。
[0259]以這種方式，在將HCDS氣體供應(yīng)給晶片200時(shí)，在晶片200的表面(基層)上形成具有例如小于一個(gè)原子層至幾個(gè)原子層的厚度的含有C的含Si層作為第一層。所述含有C的含Si層可以是含有C的Si層、HCDS氣體的吸附層，或二者。
[0260]含有C的Si層通常指的是由Si制成并含有C的連續(xù)或不連續(xù)層，或通過層壓這些連續(xù)和不連續(xù)層形成的含有C的Si薄膜。由Si制成并含有C的連續(xù)層有時(shí)可以被稱為含有C的Si薄膜。在該含有C的Si層中的Si不僅包括與Cl未完全分離的Si，還包括與Cl完全分離的Si。
[0261]HCDS氣體的吸附層包括HCDS氣體分子的連續(xù)吸附層和HCDS氣體分子的不連續(xù)吸附層。即，HCDS氣體的吸附層包括具有由HCDS分子構(gòu)成的一分子層的厚度或更小的吸附層。構(gòu)成HCDS氣體吸附層的HCDS (Si2Cl6)分子包括其中Si與Cl部分分離的分子。SP，HCDS氣體的吸附層包括HCDS分子化學(xué)吸附層和HCDS分子物理吸附層。
[0262]用作催化氣體的吡啶氣體減弱了晶片200表面的O-H鍵的鍵強(qiáng)度，以加速HCDS氣體分解并促進(jìn)通過分子化學(xué)吸附形成第一層。即，例如，用作催化氣體的吡啶氣體作用于存在于晶片200表面的O-H鍵，以減弱O-H鍵的鍵合力。在具有減弱的鍵合力的氫(H)與HCDS氣體的Cl反應(yīng)時(shí)，氯化氫(HCl)氣體生成并脫附，而沒有Cl的HCDS分子(鹵化物)化學(xué)吸附于晶片200的表面上。即，在晶片200表面上形成了 HCDS氣體的化學(xué)吸附層。以這種方式，作為用于HCDS氣體的催化氣體的吡啶氣體顯示了與作為Si源和C源的前體氣體(如上述的BTCSM氣體)相同的催化作用。
[0263]此時(shí)，工藝條件如處理室201的內(nèi)部壓力、氣體(如前體氣體、催化氣體和N2氣體)的供應(yīng)量和供應(yīng)時(shí)間、晶片200的溫度等可以與上述圖4和圖5A的順序的工藝條件相同。
[0264](去除殘留氣體)
[0265]在晶片200上形成作為第一層的含有Cl的含Si層后，將閥243e關(guān)閉以停止供應(yīng)HCDS氣體。另外，以與第一和第二實(shí)施方式相同的順序，停止供應(yīng)吡啶氣體，并從處理室201中除去殘留氣體。
[0266]除了 HCDS氣體之外，作為含有Si和鹵族元素的前體氣體，用作Si源而非C源的前體氣體的實(shí)例可以包括在氣體分子中不含C的基于氯硅烷的前體氣體，例如四氯硅烷，即四氯化硅(SiCl4，縮寫:STC)氣體、三氯硅烷(SiHCl3，縮寫:TCS)氣體、二氯硅烷(SiH2Cl2,縮寫:DCS)氣體、一氯硅烷(SiH3Cl,縮寫:MCS)氣體等。
[0267]除了吡啶氣體之外，催化氣體的實(shí)例可以包括上述多種基于胺的氣體。除了 N2氣體之外,惰性氣體的實(shí)例可以包括上述多種稀有氣體。
[0268][步驟糾
[0269](供應(yīng)H2O氣體和吡啶氣體)
[0270]在完成步驟Id以從處理室201去除殘留氣體后，以與第一和第二實(shí)施方式相同的順序，將H2O氣體和吡啶氣體供應(yīng)給晶片200。在供應(yīng)H2O氣體和吡啶氣體時(shí)，如同第一和第二實(shí)施方式一樣，執(zhí)行了 N2氣體的供應(yīng)，以防止每種氣體被引入不在使用中的噴嘴249a、249d和緩沖室237中。
[0271]當(dāng)將通過熱激活的H2O氣體供應(yīng)給晶片200時(shí)，H2O氣體與步驟Id中在晶片200上形成的第一層(含有Cl的含Si層)的至少一部分反應(yīng)，并且所述第一層可以用非等離子體熱氧化并轉(zhuǎn)化成含有Si和O的第二層，S卩，S1層。
[0272]作為催化氣體的吡啶氣體作用于H2O氣體的O-H鍵以減弱H2O氣體的0_H鍵合力。當(dāng)具有減弱的鍵合力的H與在晶片200上形成的第一層所包含的Cl反應(yīng)時(shí)，HCl氣體生成并脫附，而H2O氣體中失去H的O與Cl從其上脫附的第一層中的Si結(jié)合。以這種方式，作為用于含有Cl的含Si層改性的催化氣體的吡啶氣體顯示了與上述的對含有C和Cl的含Si層改性相同的催化作用。
[0273]此時(shí)，工藝條件如處理室201的內(nèi)部壓力、氣體(如氧化氣體、催化氣體和N2氣體)的供應(yīng)量和供應(yīng)時(shí)間、晶片200的溫度等可以與上述圖4和圖5A的順序的工藝條件相同。
[0274]例如，即使在150°C或更低溫度的條件下，也可以容易地形成含有相對大量的水(H2O)的S1層和由所述S1層堆疊形成的S1膜。包含在S1層和S1膜中的水來自于例如用作氧化氣體的H2O氣體。
[0275](去除殘留氣體)
[0276]在晶片200上形成第二層后，以與第一和第二實(shí)施方式相同的順序，停止供應(yīng)HCDS氣體和催化氣體，并從處理室201中除去殘留氣體。
[0277]除了 H2O氣體之外，氧化氣體的實(shí)例可以包括上述多種氣體。除了吡啶氣體之外，催化氣體的實(shí)例可以包括上述多種基于胺的氣體。除了 N2氣體之外，惰性氣體的實(shí)例可以包括上述多種稀有氣體。
[0278](執(zhí)行預(yù)定的次數(shù))
[0279]當(dāng)包括上述步驟Id和2d的一個(gè)系列被執(zhí)行一次或多次(B卩，預(yù)定的次數(shù)(η))時(shí)，可能在晶片200上形成作為第一膜的、具有預(yù)定的組成和預(yù)定的膜厚度的S1膜。所述一個(gè)系列可以被重復(fù)幾次。即，每一系列形成的S1層厚度被設(shè)定為小于所需的厚度，而所述一個(gè)系列被重復(fù)幾次，直到S1層達(dá)到所需的厚度。
[0280]此時(shí)，在控制加工條件如每一步驟中的處理室201的內(nèi)部壓力、氣體供應(yīng)時(shí)間等時(shí)，可以調(diào)節(jié)S1層中的元素組分(即Si和O組分)的百分比，即Si和O組分的濃度，并且可以控制S1膜的組成比例。
[0281](S1膜改性工藝)
[0282]如上所述，在將氣體分子中不含C的HCDS氣體用作前體氣體時(shí)，形成了上述的S1膜，其不含有至少來自于前體氣體的C。在S1膜改性工藝中，作為含有C和N的改性氣體，作為含C氣體的C3H6氣體和作為含N氣體的NH3氣體被用于改性S1膜。
[0283](供應(yīng)CA氣體和Mi氣體)
[0284]在以與第一實(shí)施方式相同的順序執(zhí)行了壓力調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)之后，以與上述供應(yīng)C3H6氣體和NH3氣體相同的順序，將C3H6氣體和NH3氣體供應(yīng)給晶片200。
[0285]當(dāng)將通過熱激活的C3H6氣體和NH3氣體供應(yīng)給晶片200時(shí)，使所述C3H6氣體和NH3氣體與通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的步驟Id和2d在晶片200上形成的第一膜(S1膜)的至少一部分發(fā)生反應(yīng)。因此，所述第一膜可以用非等離子體進(jìn)行熱改性，并轉(zhuǎn)化為含有S1、O、C和N的第二膜，即S1CN膜。
[0286]此時(shí)，通過將晶片200的溫度設(shè)定為相對高的溫度，促進(jìn)了 C3H6氣體和NH3氣體與S1膜的反應(yīng)，使得C和N組分可以被引入S1膜中。另外，通過將晶片200的溫度設(shè)定為高于在上述S1膜形成工藝中的晶片200的溫度，如上所述，如果S1膜包含大量的水，則所述水容易地從所述膜脫附。在S1C膜中在失水部分中產(chǎn)生微小的孔(或空間)，從而使得S1膜多孔。隨著C和N進(jìn)入沒有水的孔，C和N組分甚至更可能被引入S1膜，因此所述改性可以在基本上整個(gè)S1膜上執(zhí)行。此時(shí)，引入S1膜的C和N組分的至少一部分可以與膜中的Si形成S1-C鍵或S1-N鍵。
[0287]此時(shí)，工藝條件如處理室201的內(nèi)部壓力、氣體(如改性氣體和N2氣體)的供應(yīng)量和供應(yīng)時(shí)間、晶片200的溫度等可以與用于上述圖4和5Β的順序的工藝條件相同。另外，在供應(yīng)C3H6氣體和NH3氣體時(shí),如同上述實(shí)施方式一樣,執(zhí)行了 N2氣體的供應(yīng)，以防止將每種氣體被引入到不在使用中的噴嘴249a和249b中。
[0288](去除殘留氣體和吹掃)
[0289]在晶片200上形成作為第二層的S1CN膜后，以與上述圖4、5A和5B的順序相同的順序，停止供應(yīng)C3H6和NH3氣體。此時(shí)，以與以上實(shí)施方式相同的順序，執(zhí)行從處理室201中除去殘留氣體以及吹掃處理室201的內(nèi)部。
[0290]其后，以與上述圖4和5A的順序相同的順序，執(zhí)行了返回大氣壓力、卸載晶舟和卸載晶片，然后結(jié)束本實(shí)施方式的成膜工藝。
[0291]除了 C3H6氣體和NH3氣體之外，含有C和N的改性氣體的實(shí)例可以包括上述多種含C氣體和含N氣體以及上述多種基于胺的氣體。
[0292]盡管在上文已經(jīng)說明了含有C和N的改性氣體被用于形成S1CN膜，例如，如同圖1OB所示的變型方式一樣，含C的改性氣體如C3H6氣體可以被熱激活并代替含有C和N的改性氣體使用。因此，S1膜可以被改性為含有S1、0和C的S1C膜。另外，含N的改性氣體如NH3氣體可以被熱激活并代替含有C和N的改性氣體使用。以這種方式，可以通過含N的改性氣體將S1膜改性為含有S1、O和N的S1N膜。該S1N膜可以被稱作含N的S1膜或N-摻雜(添加)的S1膜。在這些情況下，工藝條件可以與圖9和1A的順序中的工藝條件相同。
[0293](2) 一勝優(yōu)勢
[0294]除了第一和第二實(shí)施方式的優(yōu)勢之外，第三實(shí)施方式還提供了一個(gè)或多個(gè)如下優(yōu)勢。
[0295](a)根據(jù)本實(shí)施方式的成膜順序，在步驟Id和2d中形成S1膜之后，通過含有C和N的改性氣體，將S1膜改性為S1CN膜。因此，可以使用氣體分子中不含C的基于氯硅烷的前體氣體來獲得該S1CN膜。即，可以使用更簡單和更廉價(jià)的氣體系統(tǒng)來獲得具有高抗刻蝕性和高抗灰化性的薄膜。
[0296](b)根據(jù)本實(shí)施方式的成膜順序，在步驟Id和2d中形成S1膜之后，通過含有C的改性氣體，將S1膜改性為S1CN膜。此時(shí)，例如，通過延長S1膜的改性工藝時(shí)間，還可能獲得具有比通過使用上述前體氣體作為Si源和C源形成的S1C膜中的C濃度更高S1C膜。以這種方式，通過提高膜中的C濃度，可能在灰化后在膜中保持高C濃度，并提供具有高抗灰化性的薄膜。因此，可以使用更簡單和更廉價(jià)的氣體系統(tǒng)來獲得具有高抗刻蝕性和高抗灰化性的薄膜。
[0297](3)奪型
[0298]接下來，將描述本實(shí)施方式的變型。
[0299]除了圖1OB所示的變型方式之外，如圖11和12A所示，在不同的變型方式中，將C3H6氣體和NH3氣體等離子激發(fā)來改性S1層。
[0300]S卩，可以通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在晶片200上形成S1CN膜作為含有S1、O、C和N的薄膜，所述循環(huán)包括:將作為前體氣體的HCDS氣體和作為第一催化氣體的吡啶氣體供應(yīng)給晶片200 (步驟Ie);將作為氧化氣體的H2O氣體和作為第二催化氣體的吡啶氣體供應(yīng)給晶片200 (步驟2e)；以及將作為含有C和N的氣體的C3H6氣體和NH3氣體供應(yīng)給晶片200，其中C3H6氣體和NH3氣體被等離子激發(fā)(步驟3e)。
[0301]NH3氣體本身可以容易地被等離子激發(fā)并在等離子體中保持激活。C3H6氣體難以被單獨(dú)地等離子激發(fā)，但是在其在處理室201內(nèi)通過供應(yīng)進(jìn)入處理室201內(nèi)的NH3氣體的等離子體間接地激發(fā)時(shí)，其可以在等離子體中被激活。以這種方式，步驟Ie和2e中在晶片200上形成的S1層可以通過激活的C3H6氣體和NH3氣體改性為S1CN層。
[0302]除了 C3H6氣體和NH3氣體之外，所述含有C和N的改性氣體的實(shí)例可以包括上述多種含C氣體和含N氣體，以及上述多種基于胺的氣體。如果單獨(dú)等離子激發(fā)所選擇的基于胺的氣體變得困難，可以使用輔助氣體對基于胺的氣體進(jìn)行等離子激發(fā)。
[0303]另外，如圖12B所示，在本實(shí)施方式的另一個(gè)變型中，代替C3H6氣體和NH3氣體，可以將C3H6氣體等離子激發(fā)，從而將S1層改性為S1C層。此時(shí)，如后文將描述，可以使用輔助氣體。另外，在本實(shí)施方式的還另一個(gè)變型中，代替C3H6氣體和NH3氣體，可以將NH3氣體等離子激發(fā)，從而將S1層改性為S1N層。以這種方式，可以通過使用含N的改性氣體形成含有S1、O和N的S1N薄膜。
[0304]如上所述，可以難以單獨(dú)地等離子激發(fā)C3H6氣體。另一方面，例如，N2氣體具有相對低的電離能并可以容易地被其本身等離子激發(fā)。N2氣體被用作輔助等離子點(diǎn)火的輔助氣體。即，在開始供應(yīng)C3H6氣體的同時(shí)，將閥243j打開，使N2氣體流入氣體供應(yīng)管232j。通過MFC241 j調(diào)節(jié)N2氣體的流率。流率受調(diào)節(jié)的N2氣體從氣體供應(yīng)孔250d供應(yīng)進(jìn)入緩沖室237中。當(dāng)高頻(RF)功率被施加在棒狀電極269和270之間時(shí)，N2氣體被等離子激發(fā)。在供應(yīng)到處理室201中的C3H6氣體被供應(yīng)到處理室201中的N2氣體的等離子體間接地激發(fā)時(shí)，C3H6氣體在等離子體中被激活。此時(shí)，例如，可以早于C3H6氣體的供應(yīng)而開始N2氣體的供應(yīng)。即，將等離子激發(fā)的NH3氣體首先供應(yīng)到處理室201中，隨后可以供應(yīng)C3H6氣體。因此，C3H6氣體在等離子激發(fā)的N2氣體氣氛下被供應(yīng)，并且可以更容易被等離子激發(fā)。另外，N2氣體可以起到輔助氣體的作用，其輔助C3H6氣體在等離子體中分解。
[0305]S1層可以通過激活的C3H6氣體被改性為S1C層。當(dāng)S1層在等離子體中通過激活的C3H6氣體進(jìn)行改性時(shí)，例如，可能獲得S1C層或S1C膜，其具有的C濃度甚至高于通過上述熱激活的C3H6氣體獲得的S1C膜。
[0306]除了 N2氣體之外，輔助等離子點(diǎn)火的輔助氣體的實(shí)例可以包括稀有氣體，如氬氣、
氦氣、氖氣、氙氣等。
[0307]另外，在本實(shí)施方式的還另一個(gè)變型中，可以將C3H6氣體與作為催化氣體的吡啶氣體一起供應(yīng)給晶片200，來改性S1層?？梢酝ㄟ^由吡啶氣體激活的C3H6氣體將S1層改性為S1C層。
[0308]在這些變型中，工藝條件如處理室201的內(nèi)部壓力、氣體(如改性氣體和N2氣體)的供應(yīng)量和供應(yīng)時(shí)間、晶片200的溫度等可以與上述圖7、8A和8B的順序的工藝條件相同。作為輔助氣體的N2氣體的流率可以設(shè)定為落入例如lO-lOOOOsccm的范圍內(nèi)。當(dāng)供應(yīng)每種氣體時(shí)，如同上述實(shí)施方式一樣，執(zhí)行N2氣體的供應(yīng)以防止每種氣體被引入到不在使用中的噴嘴249a-249d以及緩沖室237中。
[0309]在這些變型中，執(zhí)行了預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，所述循環(huán)包括將幾種氣體依次供應(yīng)給晶片200的工藝。然而，如同圖9和10A所示的上述順序一樣，通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的包括與步驟Id和2d相同步驟的系列，可以首先在晶片200上形成S1膜。然后，改性氣體可以被等離子激發(fā)并供應(yīng)給晶片200，或可以將作為改性氣體的C3H6氣體與吡啶氣體一起供應(yīng)給晶片200。以這種方式，可以將所述S1膜改性為進(jìn)一步含有C和/或N的S1C膜或S1CN膜。當(dāng)通過等離子激發(fā)的改性氣體對S1膜改性時(shí)，溫度條件可以被設(shè)定為等于上述步驟Id和2d中的溫度條件，并且晶片200的溫度可以被設(shè)定為例如，500°C或更低。當(dāng)通過由催化氣體激活的C3H6氣體對S1膜改性時(shí)，溫度條件可以被設(shè)定為等于圖9、10A和10B所示的上述順序的改性過程中的溫度條件。
[0310]其他實(shí)施方式
[0311]盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本公開的【具體實(shí)施方式】，本公開并不限于此，而可以以不同方式進(jìn)行改變，而不偏離本公開的精神和范圍。
[0312]例如，盡管在第一實(shí)施方式中已經(jīng)說明了執(zhí)行一次循環(huán)，所述循環(huán)包括執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的步驟Ia和2a并對S1C膜改性，但所述循環(huán)可以重復(fù)幾次。另外，盡管在第二實(shí)施方式中已經(jīng)說明了執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的包括依次逐個(gè)執(zhí)行步驟lc、2c和3c的循環(huán)，但可以執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，所述循環(huán)包括重復(fù)步驟Ic和2c幾次和執(zhí)行步驟3c。這可以被應(yīng)用于第三實(shí)施方式，其中執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的包括執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的步驟Id和2d并對S1C膜改性的循環(huán)及其變型，在所述變型中所述循環(huán)包括依次逐個(gè)執(zhí)行步驟le、2e和3e。
[0313]在以上實(shí)施方式中已經(jīng)說明了，改性氣體的供應(yīng)工藝獨(dú)立于前體氣體和氧化氣體的供應(yīng)工藝執(zhí)行。然而，可以在前體氣體和催化氣體的供應(yīng)工藝期間，或在氧化氣體和催化氣體的供應(yīng)工藝期間，執(zhí)行改性氣體的供應(yīng)工藝。另外，改性氣體的供應(yīng)工藝可以被插在前體氣體和催化氣體的供應(yīng)工藝以及氧化氣體和催化氣體的供應(yīng)工藝之間。在這種情況下，工藝條件可以與圖7和8A的順序中的工藝條件相同。
[0314]在以上實(shí)施方式中已經(jīng)說明了將C3H6氣體從安裝在緩沖室237之外的噴嘴249c供應(yīng)到處理室201中，而不通過緩沖室237。然而，C3H6氣體可以通過緩沖室237從安裝在緩沖室237內(nèi)的噴嘴供應(yīng)到處理室201中。在這種情況下，供應(yīng)到緩沖室237中的C3H6氣體可以通過輔助氣體如N2氣體的等離子體間接激發(fā)。
[0315]在以上實(shí)施方式中已經(jīng)說明了將氣體分子中不含C的基于氯硅烷的前體氣體如含有Si的HCDS氣體和鹵素氣體用作作為Si源而非C源的前體氣體。然而，用作Si源而非C源的前體氣體并不限于此。例如，含有Si和氨基(胺基)的基于氨基硅烷的前體氣體可以用作含有S1、C、N并具有S1-N鍵的前體氣體。所述基于氨基硅烷的前體氣體是含有氨基的基于硅烷的前體氣體，也是包括至少S1、C和N的含有氨基的有機(jī)前體氣體。所述基于氨基硅烷的前體氣體在氣體分子中含有C但是不具有S1-C鍵。即使使用這種類型的前體氣體，來自該前體氣體的C較不可能被引入到該膜中作為待形成膜的組分。所述基于氨基硅烷的前體氣體的實(shí)例可以包括雙(叔-丁基氨基)硅烷(SiHJNH(C4H9) ]2，縮寫:BTBAS)氣體、四(二甲基氨基)硅烷(Si [N(CH3)2]4，縮寫:4DMAS)氣體、三(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH3)2]3H，縮寫:3DMAS)氣體、雙(乙基甲基氨基)硅烷(Si [N(C2H5) (CH3) ]2H2，縮寫=BEMAS)氣體、雙(二乙基氨基)硅烷(Si [N(C2H5)2]2H2，縮寫=BDEAS)氣體，等等。
[0316]這些基于氨基硅烷的前體氣體可以被用作前體氣體以形成S1層或S1膜，然后可以執(zhí)行改性工藝以形成進(jìn)一步含有C和/或N的S1C膜或S1CN膜。將所述基于氨基硅烷的前體氣體供應(yīng)給晶片200而不供應(yīng)催化氣體例如吡啶氣體。因此，形成了含Si層作為第一層。其后，作為氧化氣體的含氧(O)氣體，如等離子激發(fā)的O2氣體，被用于氧化所述第一層以獲得S1層作為第二層。使用等離子激發(fā)的含O氣體作為氧化氣體可以被應(yīng)用于其中上述基于亞烷基鹵硅烷的前體氣體、基于烷基鹵硅烷的前體氣體或基于鹵硅烷的前體氣體(基于氯硅烷的氣體)被用作前體氣體的情況。然而，在其中基于亞烷基鹵硅烷的前體氣體或基于烷基鹵硅烷的前體氣體被用作前體氣體的情況下，當(dāng)供應(yīng)氧化氣體時(shí)，高頻功率需要被設(shè)定為具有低的值。其原因?yàn)樵试S氧化反應(yīng)相對平穩(wěn)地進(jìn)行，以便防止C從S1C層或S1C膜中脫附。即便使用這些基于氨硅烷的前體氣體，工藝條件也可以與上述實(shí)施方式的順序之一中的工藝條件相同。
[0317]盡管在以上實(shí)施方式中已經(jīng)說明了所述具體的S1C膜、S1CN膜等作為膜而形成，也可以形成具有與這些具體膜不同組成的膜的層壓體，或這些具體膜和具有與這些具體膜的組成不同的組成的膜的層壓體。層壓膜的實(shí)例可以包括S1C膜和S1CN膜的層壓體、S1膜和S1C膜的層壓體，以及S1膜和S1CN膜的層壓體。以這種方式，通過形成具有不同抗刻蝕性、不同介電常數(shù)和不同抗灰化性的多個(gè)層壓膜，可能增強(qiáng)層壓膜的一般特性的可控性。
[0318]盡管在以上實(shí)施方式中已經(jīng)說明了對氧化硅膜如S1膜和S1C膜進(jìn)行改性，本公開并不限于此，而可以被應(yīng)用于氮化硅膜如SiN膜。在低溫下形成的SiN膜含有作為雜質(zhì)的氧，并且可以進(jìn)行改性以改善其膜質(zhì)量。
[0319]當(dāng)根據(jù)上述實(shí)施方式和變型方式的方法形成的膜被用作側(cè)壁間隔物時(shí)，有可能提供具有小的泄漏電流和優(yōu)良可加工性的設(shè)備成型技術(shù)。
[0320]另外，當(dāng)根據(jù)上述實(shí)施方式和變型方式的方法形成的膜被用作蝕刻制止器時(shí)，有可能提供具有優(yōu)良可加工性的設(shè)備成型技術(shù)。
[0321]根據(jù)除第二實(shí)施方式、其變型和第三實(shí)施方式的變型方式之外的上述實(shí)施方式和變型方式，可能不用等離子體而形成具有理想化學(xué)計(jì)量比的膜。另外，由于該膜可以不用等離子體而形成，上述實(shí)施方式和變型方式可以被應(yīng)用于有等離子體損傷缺點(diǎn)的工藝，例如形成DPT的SADP膜。
[0322]上述實(shí)施方式的改性工藝并不限于Si基膜如S1C膜和S1CN膜，而可以被應(yīng)用于金屬基膜，例如金屬碳化物膜和含有C和金屬元素(例如，鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鋁(Al)、鑰(Mo)等)的金屬氧碳化物膜。
[0323]另外，根據(jù)基材處理內(nèi)容(待形成的膜的類型、組成比例、質(zhì)量、厚度)，可以單獨(dú)地制備用于形成這些多種膜的多個(gè)工藝程序(描述工藝流程或加工條件的程序)。另外，在基材處理開始時(shí)，根據(jù)基材處理內(nèi)容，可以從多個(gè)工藝程序中選擇合適的工藝程序。具體地，可以將所述根據(jù)基材處理內(nèi)容單獨(dú)制備的多個(gè)工藝程序通過電通信線路或存儲了所述工藝程序的記錄介質(zhì)(例如，外部存儲設(shè)備123)存儲(安裝)在基材處理的存儲設(shè)備121c中。另外，在基材處理開始時(shí)，基材處理裝置的CPU121a可以根據(jù)基材處理內(nèi)容，從存儲設(shè)備121c中存儲的多個(gè)工藝程序中適當(dāng)?shù)剡x擇合適的工藝程序。
[0324]該構(gòu)造允許單個(gè)基材處理裝置出于通用目的且高重現(xiàn)性地形成具有不同組成比例、質(zhì)量和厚度的膜。另外，該構(gòu)造可以減少操作者的操作負(fù)擔(dān)(輸入工藝流程或工藝條件等的負(fù)擔(dān))，從而避免操作錯誤并快速啟動基材處理。
[0325]上述工藝程序不限于新制備的程序，并且可以通過例如變型已經(jīng)安裝在所述基材處理裝置中的現(xiàn)有工藝程序來制備。當(dāng)工藝程序被變型，變型后的工藝程序可以通過電通信線路或記錄了所述工藝程序的記錄介質(zhì)安裝到該基材處理裝置。另外，已安裝在基材處理裝置中的現(xiàn)有工藝程序可以通過操作基材處理裝置的輸入/輸出設(shè)備122來直接變型。
[0326]在上述實(shí)施方式的成膜順序中，也已經(jīng)描述了形成S1C膜、S1膜等并在室溫下對這些膜進(jìn)行改性的實(shí)例。在這種情況下，處理室201的內(nèi)部無需通過加熱器207加熱。因此，基材處理裝置內(nèi)可以不安裝加熱器。因此，由于基材處理裝置的加熱系統(tǒng)可以簡化，基材處理裝置可以被建造為更廉價(jià)和簡單的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，當(dāng)在較高溫度下對S1C膜或S1膜改性時(shí)，改性工藝可以與其中形成S1C膜或S1膜的處理室不同的處理室中非原位地執(zhí)行。
[0327]另外，盡管在上述實(shí)施方式中已經(jīng)描述了使用其中一次處理多個(gè)基材的分批式基材處理裝置來形成膜，但本公開并不限于此，而是可以合適地應(yīng)用于使用單個(gè)晶片型基材處理裝置一次處理一個(gè)或幾個(gè)基材來形成膜。另外，盡管在上述實(shí)施方式中已經(jīng)描述了包括熱壁型處理爐的基材處理裝置被用來形成膜，本公開并不限于此，而是可以合適地應(yīng)用于其中使用包括冷壁型處理爐的基材處理裝置來形成膜的情況。甚至在這些基材處理裝置中，工藝條件可以與上述實(shí)施方式的順序之一中的工藝條件相同。
[0328]另外，上述實(shí)施方式及其變型方式可以適當(dāng)?shù)亟M合使用。
[0329]實(shí)施例
[0330]作為本公開的實(shí)施例和比較實(shí)施例，將上述實(shí)施方式的基材處理裝置用于在晶片上形成某些膜，并評價(jià)了這些膜的抗灰化性。作為第一實(shí)施例，根據(jù)圖5B所示的成膜順序形成了膜(S1C膜)，并對其熱改性。作為第二實(shí)施例，根據(jù)圖4和5A所示的成膜順序形成了膜(S1CN膜)，并對其熱改性。作為第三實(shí)施例，根據(jù)圖7和8A所示的成膜順序形成了膜(S1CN膜)，并通過等離子體對其改性。作為比較實(shí)施例，通過僅執(zhí)行圖4和5A所示的成膜順序中的步驟Ia和2a預(yù)定次數(shù)來形成膜(S1C膜)，而不對其改性。在使用O2等離子體對這些膜進(jìn)行灰化之后，測量了經(jīng)1% HF水溶液的濕蝕刻速率(WER)。對于所述比較實(shí)施例，測量了灰化前的WER。
[0331]圖16是顯示實(shí)施例和比較實(shí)施例的膜的WER的圖線。在該圖線中，縱軸代表WER(a.u.)而橫軸代表評價(jià)的實(shí)施例，顯示了比較實(shí)施例(灰化前)、比較實(shí)施例(灰化后)、以及實(shí)施例1至3(灰化后)，以此順序從左起。由圖16可見，比較實(shí)施例(灰化前)的未改性的膜具有低的WER，而比較實(shí)施例(灰化后)的膜具有非常高的WER及由此差的抗刻蝕性。另一方面，可以看出，實(shí)施例1至3的經(jīng)改性的膜具有低的WER及由此良好的抗刻蝕性。還可以看出，經(jīng)熱改性以進(jìn)一步含有C的第一實(shí)施例膜具有比經(jīng)熱改性以進(jìn)一步含有N的第二實(shí)施例膜更低的WER及由此更高的抗刻蝕性。還可以看出，經(jīng)等離子體改性的第三實(shí)施例膜具有比經(jīng)熱改性的第一和第二實(shí)施例膜更低的WER及由此更高的抗刻蝕性。從以上觀察中可以看出，在成膜期間或之后被改性的膜例如S1C膜具有高抗刻蝕性和高抗灰化性。特別地，可以看出，經(jīng)等離子體改性的膜具有甚至更高的抗刻蝕性和抗灰化性。
[0332]<本公開的其他方面>
[0333]下文中，將額外陳述本公開的一些方面。
[0334](補(bǔ)充說明I)
[0335]本公開的一個(gè)方面提供了制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，包括:通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在基材上形成含有硅、氧和碳的薄膜或含有硅、氧、碳和氮的薄膜，所述循環(huán)包括:將作為硅源和碳源的前體氣體或作為硅源而非碳源的前體氣體、和第一催化氣體供應(yīng)給所述基材；將氧化氣體和第二催化氣體供應(yīng)給所述基材；以及將含有選自碳和氮中至少一種的改性氣體供應(yīng)給所述基材。
[0336](補(bǔ)充說明2)
[0337]供應(yīng)所述前體氣體和所述第一催化氣體的操作和供應(yīng)所述氧化氣體和所述第二催化氣體的操作在非等離子體氣氛下執(zhí)行。
[0338](補(bǔ)充說明3)
[0339]在供應(yīng)所述前體氣體和所述第一催化氣體的操作和供應(yīng)所述氧化氣體和所述第二催化氣體的操作中，將所述基材的溫度設(shè)定為室溫至150°C。
[0340](補(bǔ)充說明4)
[0341]所述循環(huán)包括:通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的系列，在基材上形成含有硅、氧和碳的第一膜或含有硅和氧的第一膜，所述系列包括:供應(yīng)所述前體氣體和所述第一催化氣體；和供應(yīng)所述氧化氣體和所述第二催化氣體；以及通過執(zhí)行供應(yīng)所述改性氣體的操作，將所述第一膜改性為進(jìn)一步含有碳的第二膜、進(jìn)一步含有氮的第二膜或進(jìn)一步含有碳和氮的第二膜。
[0342](補(bǔ)充說明5)
[0343]形成所述第一膜的操作和改性所述第一膜的操作在所述基材被容納于相同處理室的情形下執(zhí)行。
[0344](補(bǔ)充說明6)
[0345]形成所述第一膜的操作和改性所述第一膜的操作在所述基材被容納于不同處理室的情形下執(zhí)行。
[0346](補(bǔ)充說明7)
[0347]供應(yīng)所述前體氣體和所述第一催化氣體的操作、供應(yīng)所述氧化氣體和所述第二催化氣體的操作，以及供應(yīng)所述改性氣體的操作是以此順序執(zhí)行的。
[0348](補(bǔ)充說明8)
[0349]在供應(yīng)所述改性氣體的操作中所述基材的溫度被設(shè)定為等于在供應(yīng)所述前體氣體和所述第一催化氣體的操作和供應(yīng)所述氧化氣體和所述第二催化氣體的操作中所述基材的溫度。
[0350](補(bǔ)充說明9)
[0351]在供應(yīng)所述改性氣體的操作中，所述基材的溫度被設(shè)定為室溫至500°C。
[0352](補(bǔ)充說明10)
[0353]在供應(yīng)所述改性氣體的操作中，所述基材的溫度被設(shè)定為200至900°C，更具體地200至700°C，或進(jìn)一步更具體地200至600°C。
[0354](補(bǔ)充說明Η)
[0355]供應(yīng)所述改性氣體的操作在非等離子體氣氛下執(zhí)行。
[0356](補(bǔ)充說明12)
[0357]在供應(yīng)所述改性氣體的操作中，將所述改性氣體在等離子體激發(fā)狀態(tài)下供應(yīng)給所述基材。
[0358](補(bǔ)充說明13)
[0359]本公開的另一個(gè)方面提供了制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，包括:通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在基材上形成含有硅、氧和碳的薄膜或含有硅、氧、碳和氮的薄膜，所述循環(huán)包括:將含有硅、碳和鹵族元素并具有S1-C鍵的前體氣體和第一催化氣體供應(yīng)給所述基材；將氧化氣體和第二催化氣體供應(yīng)給所述基材；以及將含有選自碳和氮中至少一種的改性氣體供應(yīng)給所述基材。
[0360](補(bǔ)充說明14)
[0361 ] 所述前體氣體含有選自烷基和亞烷基中的至少一種。
[0362](補(bǔ)充說明15)
[0363]所述含亞烷基的前體氣體具有選自S1-C-Si鍵和S1-C-C-Si鍵中的至少一種。
[0364](補(bǔ)充說明16)
[0365]所述改性氣體包括選自含碳?xì)怏w、含氮?dú)怏w和在一個(gè)分子中含有碳和氮的氣體中的至少一種。
[0366](補(bǔ)充說明17)
[0367]本公開的另一個(gè)方面提供了制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，包括:通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在基材上形成含有硅、氧和碳的薄膜或含有硅、氧、碳和氮的薄膜，所述循環(huán)包括:將含有硅和齒族元素的前體氣體、和第一催化氣體供應(yīng)給所述基材；將氧化氣體和第二催化氣體供應(yīng)給所述基材；以及將含有選自碳和氮中至少一種的改性氣體供應(yīng)給所述基材。
[0368](補(bǔ)充說明18)
[0369]所述前體氣體包括含有硅和氯(氯基)的基于氯硅烷的前體氣體。
[0370](補(bǔ)充說明19)
[0371]所述改性氣體包括選自含碳?xì)怏w、含碳?xì)怏w和含氮?dú)怏w二者、和在一個(gè)分子中含有碳和氮的氣體中的至少一種。
[0372](補(bǔ)充說明20)
[0373]所述改性氣體包括選自基于烴的氣體、基于胺的氣體和非基于胺的氣體中的至少一種。
[0374](補(bǔ)充i兌明21)
[0375]所述第一和第二催化氣體包括基于胺的催化氣體。
[0376](補(bǔ)充說明22)
[0377]本公開的另一個(gè)方面提供了處理基材的方法，包括:通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在基材上形成含有硅、氧和碳的薄膜或含有硅、氧、碳和氮的薄膜，所述循環(huán)包括:將作為硅源和碳源的前體氣體或作為硅源而非碳源的前體氣體、和第一催化氣體供應(yīng)給所述基材；將氧化氣體和第二催化氣體供應(yīng)給所述基材；以及將含有選自碳和氮中至少一種的改性氣體供應(yīng)給所述基材。
[0378](補(bǔ)充說明23)
[0379]本公開的另一個(gè)方面提供了基材處理裝置，包含:處理室，在其中容納基材；前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將作為硅源和碳源的前體氣體或作為硅源而非碳源的前體氣體供應(yīng)到所述處理室中；氧化氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將氧化氣體供應(yīng)到所述處理室中；催化氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將第一和第二催化氣體供應(yīng)到所述處理室中；改性氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將含有選自碳和氮中的至少一種的改性氣體供應(yīng)到所述處理室中；以及控制單元，其被構(gòu)造為控制所述前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)、所述氧化氣體供應(yīng)系統(tǒng)、所述催化氣體供應(yīng)系統(tǒng)和所述改性氣體供應(yīng)系統(tǒng)，使得通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在基材上形成含有硅、氧和碳的薄膜或含有硅、氧、碳和氮的薄膜，所述循環(huán)包括:將所述前體氣體和所述第一催化氣體供應(yīng)給所述處理室內(nèi)的所述基材；將所述氧化氣體和所述第二催化氣體供應(yīng)給所述處理室內(nèi)的所述基材；以及將所述改性氣體供應(yīng)給所述處理室內(nèi)的所述基材。
[0380](補(bǔ)充說明24)
[0381]本公開的另一個(gè)方面提供了基材處理系統(tǒng)，包含:被構(gòu)造為在基材上形成第一膜的第一基材處理部件，和被構(gòu)造為改性所述第一膜的第二基材處理部件，所述第一基材處理部件包括:第一處理室，在其中容納基材；前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將作為硅源和碳源的前體氣體或作為硅源而非碳源的前體氣體供應(yīng)到所述第一處理室中；氧化氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將氧化氣體供應(yīng)到所述第一處理室中；催化氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將第一和第二催化氣體供應(yīng)到所述第一處理室中；以及第一控制單元，其被構(gòu)造為控制所述前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)、所述氧化氣體供應(yīng)系統(tǒng)和所述催化氣體供應(yīng)系統(tǒng)，使得通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在基材上形成含有硅、氧和碳的薄膜或含有硅和氧的薄膜，所述循環(huán)包括:將所述前體氣體和所述第一催化氣體供應(yīng)給所述第一處理室內(nèi)的所述基材；將所述氧化氣體和所述第二催化氣體供應(yīng)給所述第一處理室內(nèi)的所述基材；并且所述第二基材處理部件包括:第二處理室，在其中容納其上形成有第一膜的所述基材；改性氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將含有選自碳和氮中的至少一種的改性氣體供應(yīng)到所述第二處理室中；以及第二控制單元，其被構(gòu)造為控制所述改性氣體供應(yīng)系統(tǒng)，使得通過將所述改性氣體供應(yīng)給所述第二處理室中的基材，將所述第一膜改性為含有硅、氧和碳的第二膜或含有硅、氧、碳和氮的第二膜。
[0382](補(bǔ)充說明25)
[0383]本公開的另一個(gè)方面提供了存儲程序的非易失性的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，所述程序使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在處理室中的基材上形成含有硅、氧和碳的薄膜或含有硅、氧、碳和氮的薄膜的工藝，所述循環(huán)包括:將作為硅源和碳源的前體氣體或作為硅源而非碳源的前體氣體、和第一催化氣體供應(yīng)給所述處理室中的基材；將氧化氣體和第二催化氣體供應(yīng)給所述處理室中的基材；以及將含有選自碳和氮中至少一種的改性氣體供應(yīng)給所述處理室中的基材。
[0384]根據(jù)本公開的一些實(shí)施方式，可能提供制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其能夠形成具有高抗刻蝕性和高抗灰化性的膜。
[0385]盡管已經(jīng)描述了某些實(shí)施方式，這些實(shí)施方式僅僅通過舉例的方式呈現(xiàn)，而并不旨在限制本公開的范圍。事實(shí)上，本文描述的新方法和裝置可以以各種其他形式體現(xiàn)；此夕卜，可以做出本文描述的實(shí)施方式的形式中的各種省略、組合、替代和改變，而不偏離本公開的精神。隨附的權(quán)利要求及其等同物旨在涵蓋這些將會落入本公開的范圍和精神的形式或變型方案。
【權(quán)利要求】
1.制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，包括: 通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在基材上形成含有硅、氧和碳的薄膜或含有硅、氧、碳和氮的薄膜，所述循環(huán)包括: 將作為硅源和碳源的前體氣體或作為硅源而非碳源的前體氣體、和第一催化氣體供應(yīng)給所述基材； 將氧化氣體和第二催化氣體供應(yīng)給所述基材；以及 將含有選自碳和氮中至少一種的改性氣體供應(yīng)給所述基材。
2.權(quán)利要求1的方法，其中供應(yīng)所述前體氣體和所述第一催化氣體的操作和供應(yīng)所述氧化氣體和所述第二催化氣體的操作在非等離子體氣氛下執(zhí)行。
3.權(quán)利要求1的方法，其中在供應(yīng)所述前體氣體和所述第一催化氣體的操作和供應(yīng)所述氧化氣體和所述第二催化氣體的操作中，將所述基材的溫度設(shè)定為室溫至150°C。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述循環(huán)包括: 通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的系列，在基材上形成含有硅、氧和碳的第一膜或含有硅和氧的第一膜，所述系列包括:供應(yīng)所述前體氣體和所述第一催化氣體；和供應(yīng)所述氧化氣體和所述第二催化氣體；以及 通過執(zhí)行供應(yīng)所述改性氣體的操作，將所述第一膜改性為進(jìn)一步含有碳的第二膜、進(jìn)一步含有氮的第二膜或進(jìn)一步含有碳和氮的第二膜。
5.權(quán)利要求4的方法，其中形成所述第一膜的操作和改性所述第一膜的操作在所述基材被容納于相同處理室的情形下執(zhí)行。
6.權(quán)利要求1的方法，其中形成所述第一膜的操作和改性所述第一膜的操作在所述基材被容納于不同處理室的情形下執(zhí)行。
7.權(quán)利要求1的方法，其中供應(yīng)所述前體氣體和所述第一催化氣體在供應(yīng)所述氧化氣體和所述第二催化氣體之前執(zhí)行，并且供應(yīng)所述改性氣體在供應(yīng)所述氧化氣體和所述第二催化氣體之后執(zhí)行。
8.權(quán)利要求1的方法，其中在供應(yīng)所述改性氣體的操作中所述基材的溫度被設(shè)定為等于在供應(yīng)所述前體氣體和所述第一催化氣體的操作和供應(yīng)所述氧化氣體和所述第二催化氣體的操作中所述基材的溫度。
9.權(quán)利要求1的方法，其中在供應(yīng)所述改性氣體的操作中，所述基材的溫度被設(shè)定為室溫至500°C。
10.權(quán)利要求1的方法，其中在供應(yīng)所述改性氣體的操作中，所述基材的溫度被設(shè)定為200 至 900。。。
11.權(quán)利要求1的方法，其中供應(yīng)所述改性氣體的操作在非等離子體氣氛下執(zhí)行。
12.權(quán)利要求1的方法，其中在供應(yīng)所述改性氣體的操作中，將所述改性氣體在等離子體激發(fā)狀態(tài)下供應(yīng)給所述基材。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所述前體氣體含有硅、碳和鹵族元素并且具有S1-C鍵。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述前體氣體含有選自烷基和亞烷基中的至少一種。
15.權(quán)利要求13的方法，其中所述前體氣體具有選自S1-C-Si鍵和S1-C-C-Si鍵中的至少一種。
16.權(quán)利要求1的方法，其中所述改性氣體包括選自含碳?xì)怏w、含氮?dú)怏w和在同一個(gè)分子中含有碳和氮的氣體中的至少一種。
17.權(quán)利要求1的方法，其中所述改性氣體包括選自基于烴的氣體、基于胺的氣體和非基于胺的氣體中的至少一種。
18.權(quán)利要求1的方法，其中所述第一和第二催化氣體包括基于胺的催化氣體。
19.基材處理裝置，包含: 處理室，在其中容納基材； 前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將作為硅源和碳源的前體氣體或作為硅源而非碳源的前體氣體供應(yīng)到所述處理室中； 氧化氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將氧化氣體供應(yīng)到所述處理室中； 催化氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將第一和第二催化氣體供應(yīng)到所述處理室中； 改性氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為將含有選自碳和氮中的至少一種的改性氣體供應(yīng)到所述處理室中；以及 控制單元，其被構(gòu)造為控制所述前體氣體供應(yīng)系統(tǒng)、所述氧化氣體供應(yīng)系統(tǒng)、所述催化氣體供應(yīng)系統(tǒng)和所述改性氣體供應(yīng)系統(tǒng)，使得通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的循環(huán)，在基材上形成含有硅、氧和碳的薄膜或含有硅、氧、碳和氮的薄膜，所述循環(huán)包括: 將所述前體氣體和所述第一催化氣體供應(yīng)給所述處理室內(nèi)的所述基材； 將所述氧化氣體和所述第二催化氣體供應(yīng)給所述處理室內(nèi)的所述基材；以及 將所述改性氣體供應(yīng)給所述處理室內(nèi)的所述基材。
【文檔編號】H01L21/67GK104425313SQ201410139097
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】野田孝曉, 島本聰, 野原慎吾, 廣瀨義朗, 前田喜世彥 申請人:株式會社日立國際電氣