(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上への高誘電体膜の形成方法であって、
前記シリコン基板表面を希フッ酸処理する工程と、
前記希フッ酸処理工程の後、前記シリコン基板表面に、Ｈｆと窒素を含む有機金属原料を供給し、ＨｆＮの核形成を行う工程と、
前記核形成工程の後、前記シリコン基板表面に、Ｈｆを含む有機金属原料とＳｉを含む有機原料とを供給し、Ｈｆシリケート膜をＣＶＤ法により成膜する工程とを含み、
さらに、前記ＨｆＮの核形成工程の後、前記Ｈｆシリケート膜の成膜工程の前に、前記シリコン基板表面を、紫外光励起酸素ラジカルにより酸化し、シリコン酸化膜を形成する工程を含むことを特徴とする高誘電体膜の成膜方法。
【請求項２】
前記ＣＶＤ工程は、４００℃以上の温度で実行されることを特徴とする請求項１記載の高誘電体膜の成膜方法。
【請求項３】
シリコン基板上への高誘電体膜の形成方法であって、
前記シリコン基板表面を希フッ酸処理する工程と、
前記希フッ酸処理工程の後、前記シリコン基板表面に、Ｈｆと窒素を含む有機金属原料を供給し、ＨｆＮの核形成を行う工程と、
前記核形成工程の後、前記シリコン基板表面に、Ｈｆを含む有機金属原料とＳｉを含む有機原料とを供給し、Ｈｆシリケート膜をＣＶＤ法により成膜する工程とを含み、
前記ＣＶＤ工程の後、前記誘電体膜をプラズマ窒化する工程を含むことを特徴とする高誘電体膜の成膜方法。
【請求項４】
前記ＨｆＮの核形成工程は、４００℃以下の温度で実行されることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の高誘電体膜の成膜方法。
【請求項５】
前記Ｈｆと窒素を含む有機金属原料は、ハフニウムのアミド化合物よりなることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の高誘電体膜の成膜方法。
【請求項６】
前記ＨｆＮの核形成工程は、前記シリコン基板表面に沿って、テトラキスジエチルアミドハフニウムを、前記Ｈｆと窒素を含む有機金属原料として、流す工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか一項記載の高誘電体膜の成膜方法。
【請求項７】
さらに前記シリコン酸化膜の少なくとも表面部分を、プラズマ励起された窒素ラジカルにより窒化する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の高誘電体膜の成膜方法。
【請求項８】
前記Ｈｆシリケート膜を成膜するＣＶＤ工程は、前記シリコン基板表面に、テトラターシャリーブトキシハフニウムとテトラエトキシシランとを、それぞれＨｆを含む有機金属原料およびＳｉを含む有機原料として供給しながら実行されることを特徴とする請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の高誘電体膜の成膜方法。
【請求項９】
前記核生成工程は、第1の処理容器において実行され、前記ＣＶＤ工程は、第２の、別の処理容器において実行されることを特徴とする請求項１〜８のうち、いずれか一項記載の高誘電体膜の成膜方法。
【請求項１０】
前記核生成工程とＣＶＤ工程は、同一の処理容器中において、それぞれの基板温度において実行されることを特徴とする請求項１〜８のうち、いずれか一項記載の高誘電体膜の成膜方法。
【請求項１１】
汎用コンピュータにより基板処理装置を制御させ、前記基板処理装置に、シリコン基板上への高誘電体膜の成膜処理を実行させるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体であって、前記高誘電体膜の成膜処理は、
前記シリコン基板表面を希フッ酸処理する工程と、
前記希フッ酸処理工程の後、前記シリコン基板表面に、Ｈｆと窒素を含む有機金属原料を供給し、ＨｆＮの核形成を行う工程と、
前記核形成工程の後、前記シリコン基板表面に、Ｈｆを含む有機金属原料とＳｉを含む有機原料とを供給し、Ｈｆシリケート膜をＣＶＤ法により成膜する工程とを含み、
さらに、前記ＨｆＮの核形成工程の後、前記Ｈｆシリケート膜の成膜工程の前に、前記シリコン基板表面を、紫外光励起酸素ラジカルにより酸化し、シリコン酸化膜を形成する工程を含むことを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。
【請求項１２】
汎用コンピュータにより基板処理装置を制御させ、前記基板処理装置に、シリコン基板上への高誘電体膜の成膜処理を実行させるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体であって、前記高誘電体膜の成膜処理は、
前記シリコン基板表面を希フッ酸処理する工程と、
前記希フッ酸処理工程の後、前記シリコン基板表面に、Ｈｆと窒素を含む有機金属原料を供給し、ＨｆＮの核形成を行う工程と、
前記核形成工程の後、前記シリコン基板表面に、Ｈｆを含む有機金属原料とＳｉを含む有機原料とを供給し、Ｈｆシリケート膜をＣＶＤ法により成膜する工程とを含み、
前記ＣＶＤ工程の後、前記高誘電体膜をプラズマ窒化する工程を含むことを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。
【請求項１３】
前記ＨｆＮの核形成工程は、４００℃以下の温度で実行されることを特徴とする請求項１１または１２記載のコンピュータ可読記録媒体。
【請求項１４】
前記Ｈｆと窒素を含む有機金属原料は、ハフニウムのアミド化合物よりなることを特徴とする請求項１１〜１３のうち、いずれか一項記載のコンピュータ可読記録媒体。
【請求項１５】
前記ＨｆＮの核形成工程は、前記シリコン基板表面に沿って、テトラキスジエチルアミドハフニウムを、前記Ｈｆと窒素を含む有機金属原料として流す工程を含むことを特徴とする請求項１２〜１４のうち、いずれか一項記載のコンピュータ可読記録媒体。
【請求項１６】
さらに前記シリコン酸化膜の少なくとも表面部分を、プラズマ励起された窒素ラジカルにより窒化する工程を含むことを特徴とする請求項１１記載のコンピュータ可読記録媒体。
【請求項１７】
前記Ｈｆシリケート膜を成膜するＣＶＤ工程は、前記シリコン基板表面に、テトラターシャリーブトキシハフニウムとテトラエトキシシランとを、それぞれＨｆを含む有機金属原料およびＳｉを含む有機原料として供給しながら実行されることを特徴とする請求項１１〜１６のうち、いずれか一項記載のコンピュータ可読記録媒体。
【請求項１８】
前記ＣＶＤ工程は、４００℃以上の温度で実行されることを特徴とする請求項１１〜１７のうち、いずれか一項記載のコンピュータ可読記録媒体。
【請求項１９】
前記核生成工程は、第1の処理容器において実行され、前記ＣＶＤ工程は、第２の、別の処理容器において実行されることを特徴とする請求項１１〜１８のうち、いずれか一項記載のコンピュータ可読記録媒体。
【請求項２０】
前記核生成工程とＣＶＤ工程は、同一の処理容器中において、それぞれの基板温度において実行されることを特徴とする請求項１１〜１９のうち、いずれか一項記載のコンピュータ可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に成膜技術に係り、特に金属シリケート膜の形成方法およびかかる金属シリケート膜を使った半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細化技術の進歩に伴い、今日ではゲート長が０．１μmを切るような超微細化・超高速半導体装置の製造が可能になっている。
【０００３】
このような超微細化・超高速半導体装置では、ゲート長の縮小に伴い、ゲート酸化膜の膜厚もスケーリング則に従って減少させる必要があるが、ゲート長が０．１μmを切るような半導体装置では、ゲート酸化膜の膜厚も従来の熱酸化膜を使った場合、１〜２ｎｍ、あるいはそれ以下に設定する必要がある。しかし、このように非常に薄いゲート絶縁膜ではトンネル電流が増大し、その結果ゲートリーク電流が増大する問題を回避することができない。
【０００４】
このような事情で従来、比誘電率が熱酸化膜のものよりもはるかに大きく、このため実際の膜厚が大きくてもＳｉＯ2膜に換算した場合の膜厚が小さいＴａ2Ｏ5やＡｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，ＨｆＯ2、さらにはＺｒＳｉＯ4あるいはＨｆＳｉＯ4のような高誘電体（いわゆるhigh-K誘電体）材料をゲート絶縁膜に対して適用することが提案されている。このような高誘電体材料を使うことにより、ゲート長が０．１μｍ以下と、非常に短い超高速半導体装置においても数ｎｍの物理的膜厚のゲート絶縁膜を使うことができ、トンネル効果によるゲートリーク電流を抑制することができる。
【０００５】
シリコン基板表面に直接に高誘電体膜を形成した場合には、シリコン基板と高誘電体膜との間でＳｉ原子と金属原子の大規模な相互拡散が生じやすいため、高誘電体膜は、シリコン基板表面に、非常に薄い界面酸化膜を介して形成されるのが一般的である。一方、最近では、前記高誘電体膜の原料を選ぶことにより、シリコン基板表面に直接に高誘電体膜を形成する技術も提案されている。
【特許文献１】ＷＯ０３／０４９１７３号国際公開公報
【非特許文献１】信学技報ＳＤＭ２００２−１８９（２００２−１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１（Ａ），（Ｂ）は、上記界面酸化膜を介してシリコン基板１１上にＨｆＳｉＯ４膜を形成する本発明の関連技術による工程を示す。
【０００７】
図１（Ａ）を参照するに、シリコン基板１１の表面に希フッ酸（ＤＨＦ）処理が施され、自然酸化膜が除去されると同時に、露出された新鮮なシリコン表面が水素終端される。
【０００８】
次に図１（Ｂ）の工程において、このようにＤＨＦ処理されたシリコン基板１１の表面に、典型的には４００〜５００℃の紫外光励起ラジカル酸化処理により、膜厚が約０．４ｎｍのシリコン酸化膜１２が、前記界面酸化膜として形成され、さらに図１（Ｃ）の工程において、かかる界面酸化膜上に、テトラターシャリーブトキシハフニウム（ＨＴＢ）およびテトラエトキシシラン(ＴＥＯＳ)を原料としたＣＶＤ法により、５００℃程度の基板温度で、ＨｆＳｉＯ４膜１３Ａが数ナノメートルの膜厚に形成される。
【０００９】
このようにして形成されたＨｆＳｉＯ４膜１３Ａは、リーク電流が少なく、超高速半導体装置のゲート電極として優れた性質を有している。
【００１０】
しかし、実際にこのようなＨＴＢとＴＥＯＳを原料として形成されたＨｆＳｉＯ４膜をゲート絶縁膜に使って電界効果トランジスタを作製してみると、動作中にしきい値電圧が著しく変動する現象が生じるのが見出された。これは、特に界面酸化膜１２と前記ＨｆＳｉＯ４膜１３Ａとの界面近傍に欠陥が存在し、半導体装置の動作時に、かかる欠陥にキャリアが捕獲されることを示唆している。
【００１１】
これに対し、図２（Ａ），（Ｂ）は、前記シリコン基板１１上に直接にＨｆＳｉＯ４膜１３Ｂを、ＴＤＥＡＨ（テトラキスジエチルアミドハフニウム）およびＴＤＭＡＳ（トリスジメチルアミドシラン）を原料としたＣＶＤ法により形成する別の関連技術による工程を示す。
【００１２】
図２（Ａ）を参照するに、シリコン基板１１の表面が図１（Ａ）の工程と同様にＤＨＦ処理され、自然酸化膜が除去された後、図２（Ｂ）の工程で、ＴＤＥＡＨおよびＴＤＭＡＳを原料に、ＣＶＤ法により、６００°C程度の基板温度で成膜することにより、前記シリコン基板１２上にＨｆＳｉＯ４膜１３Ｂが、数ナノメートルの膜厚に形成される。なお、前記ＤＥＥＡＨとＴＤＭＡＳを原料とするＨｆＳｉＯ４膜の成膜は、図１（Ｃ）のような界面酸化膜１２上において行うと、形成されるＨｆＳｉＯ４膜の表面粗さが増大するため、図２（Ａ）のようなＤＨＦ処理を行ったシリコン基板１１に対して直接に行われる。
【００１３】
このようにしてＴＤＥＡＨとＴＤＭＡＳを原料に形成されたＨｆＳｉＯ４膜１３Ｂは、リーク電流が大きい問題点を有してはいるが、実際にこのようなＨｆＳｉＯ４膜をゲート絶縁膜に使って電界効果トランジスタを作製してみると、しきい値電圧が安定し、シリコン基板２１とＨｆＳｉＯ４膜１３Ｂの界面近傍には、欠陥の少ない優れた膜質の絶縁膜が形成されているのが示唆される。ただし、このようにしてＴＤＥＡＨとＴＤＭＡＳを原料として形成されたＨｆＳｉＯ４膜１３Ｂは、先にも述べたようにリーク電流特性が劣る問題点を有している。
【００１４】
そこで、本発明は上記の課題を解決した、新規で有用な高誘電体膜の製造方法を提供することを概括的課題とする。
【００１５】
本発明のより具体的な課題は、シリコン基板上への高誘電体膜の形成方法であって、前記シリコン基板との間の界面特性を向上でき、かつリーク電流特性が向上できる高誘電体膜の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記の課題を、シリコン基板上への高誘電体膜の形成方法であって、前記シリコン基板表面を希フッ酸処理する工程と、前記希フッ酸処理工程の後、前記シリコン基板表面に、Ｈｆと窒素を含む有機金属原料を供給し、ＨｆＮの核形成を行う工程と、前記核形成工程の後、前記シリコン基板表面に、Ｈｆを含む有機金属原料とＳｉを含む有機原料とを供給し、Ｈｆシリケート膜をＣＶＤ法により成膜する工程とを含むことを特徴とする高誘電体膜の成膜方法により、あるいは汎用コンピュータにより基板処理装置を制御させ、前記基板処理装置に、シリコン基板上への高誘電体膜の成膜処理を実行させるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体であって、前記高誘電体膜の成膜処理は、前記シリコン基板表面を希フッ酸処理する工程と、前記希フッ酸処理工程の後、前記シリコン基板表面に、Ｈｆと窒素を含む有機金属原料を供給し、ＨｆＮの核形成を行う工程と、前記核形成工程の後、前記シリコン基板表面に、Ｈｆを含む有機金属原料とＳｉを含む有機原料とを供給し、Ｈｆシリケート膜をＣＶＤ法により成膜する工程とを含むことを特徴とするコンピュータ可読記録媒体により、解決する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、成膜の初期段階において、希フッ酸処理したシリコン基板表面に、Ｈｆと窒素を含む有機金属原料を供給し、ＨｆＮの核形成を行うことにより、前記シリコン基板表面には窒素原子が、Ｓｉ（１００）面上におけるＳｉ原子の面密度の１／１００程度の面密度で堆積されるが、このような窒素原子がシリコン基板表面の欠陥を解消し、シリコン基板とＨｆＳｉＯ４膜の間の界面特性が安定化されるものと考えられる。また前記ＨｆＮの核生成工程を、シリコン基板表面におけるＳｉＣ形成が生じない４００℃以下の温度で実行することにより、前記シリコン基板とＨｆＳｉＯ４膜との界面をさらに安定化することができる。そこで、このようにしてＨｆＮの核形成を行ったシリコン基板表面に、ＨＴＢとＴＥＯＳを原料とするＣＶＤ法によりＨｆＳｉＯ４膜を成膜することにより、しきい値特性が安定し、リーク電流の少ないＨｆＳｉＯ４ゲート絶縁膜を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［原理］
本発明の発明者は、本発明の基礎となる研究において、前記図２（Ａ），（Ｂ）のＨｆＳｉＯ４膜の成膜工程において問題となる、シリコン基板１２とＨｆＳｉＯ４膜１３Ｂとの間の界面の状態を調査していたところ、上記課題の解決手段の糸口となった現象を発見した。
【００１９】
図３は、本発明の発明者が上記研究で試用した基板処理装置４０の概略的構成を示す。
【００２０】
図３を参照するに、基板処理装置４０は、本来シリコン基板上に膜厚が数オングストロームの極薄シリコン酸化膜を紫外光活性化酸素ラジカルにより形成し、これをリモートプラズマ源で形成された窒素ラジカルにより窒化する工程のために設計された基板処理装置であるが（特開２００４−６６１４号公報参照）、本発明では、かかる従来の基板処理装置の構成を一部変更して実験を行っている。
【００２１】
図３を参照するに、前記基板処理装置４０は、ヒータ４２Ａを備えプロセス位置と基板搬入・搬出位置との間を上下動自在に設けられた基板保持台４２を収納し、前記基板保持台４２と共にプロセス空間４１Ｂを画成する処理容器４１を備えており、前記基板保持台４２は駆動機構４２Ｃにより回動される。なお、前記処理容器４１の内壁面は石英ガラスよりなる内部ライナ４１Ｇにより覆われており、これにより、露出金属面からの被処理基板の金属汚染を１×１０10原子／ｃｍ2以下のレベルに抑制している。
【００２２】
また前記基板保持台４２と駆動機構４２Ｃとの結合部には磁気シール４８が形成され、磁気シール４８は真空環境に保持される磁気シール室４２Ｂと大気環境中に形成される駆動機構４２Ｃとを分離している。磁気シール４８は液体であるため、前記基板保持台４２は回動自在に保持される。
【００２３】
図示の状態では、前記基板保持台４２はプロセス位置にあり、下側に被処理基板の搬入・搬出のための搬入・搬出室４１Ｃが形成されている。前記処理容器４１はゲートバルブ４７Ａを介して基板搬送室４７に結合されており、前記基板保持台４２が搬入・搬出室４１Ｃ中に下降した状態において、前記ゲートバルブ４７Ａを介して基板搬送室４７から被処理基板Ｗが基板保持台４２上に搬送され、また処理済みの基板Ｗが基板保持台４２から基板搬送室４７に搬送される。
【００２４】
図３の基板処理装置４０では、前記処理容器４１のゲートバルブ４７Ａに近い部分に排気口４１Ａが形成されており、前記排気口４１Ａにはバルブ４３ＡおよびＡＰＣ（自動圧力制御装置）４４Ｂを介してターボ分子ポンプ４３Ｂが結合されている。前記ターボ分子ポンプ４３Ｂには、さらにドライポンプおよびメカニカルブースターポンプを結合して構成したポンプ４４がバルブ４３Ｃを介して結合されており、前記ターボ分子ポンプ４３Ｂおよびドライポンプ４４を駆動することにより、前記プロセス空間４１Ｂの圧力を１．３３×１０-1〜１．３３×１０-4Ｐａ（１０-3〜１０-6Ｔｏｒｒ）まで減圧することが可能になる
一方、前記排気口４１Ａはバルブ４４ＡおよびＡＰＣ４４Ｂを介して直接にもポンプ４４に結合されており、前記バルブ４４Ａを開放することにより、前記プロセス空間は、前記ポンプ４４により１．３３Ｐａ〜１．３３ｋＰａ（０．０１〜１０Ｔｏｒｒ）の圧力まで減圧される。
【００２５】
前記処理容器４１には、被処理基板Ｗを隔てて前記排気口４１Ａと対向する側に酸素ガスおよびＴＤＥＡＨを、それぞれのラインから供給される処理ガス供給ノズル４１Ｄが設けられており、前記処理ガス供給ノズル４１Ｄに供給された酸素あるいはＴＤＥＡＨのガスは、前記プロセス空間４１Ｂ中を前記被処理基板Ｗの表面に沿って流れ、前記排気口４１Ａから排気される。
【００２６】
このように前記処理ガス供給ノズル４１Ｄから供給された処理ガス、特に酸素ガスを活性化し酸素ラジカルを生成させるため、図６の基板処理装置４０では前記処理容器４１上，前記処理ガス供給ノズル４１Ｄと被処理基板Ｗとの間の領域に対応して石英窓４５Ａを有する紫外光源４５が設けられる。ただし、本実験では、前記紫外光源４５は使われない。また前記処理容器４１には前記被処理基板Ｗに対して排気口４１Ａと対向する側にリモートプラズマ源４６が形成されている。ただし本実験では、前記リモートプラズマ源４６は使われない。
【００２７】
図３の基板処理装置４０では、さらに前記搬入・搬出室４１Ｃを窒素ガスによりパージするパージライン４１ｃが設けられ、さらに前記磁気シール室４２Ｂを窒素ガスによりパージするパージライン４２ｂおよびその排気ライン４２ｃが設けられている。
【００２８】
より詳細に説明すると、前記排気ライン４２ｃにはバルブ４９Ａを介してターボ分子ポンプ４９Ｂが結合され、前記ターボ分子ポンプ４９Ｂはバルブ４９Ｃを介してポンプ４４に結合されている。また、前記排気ライン４２ｃはポンプ４４とバルブ４９Ｄを介しても直接に結合されており、これにより磁気シール室４２Ｂを様々な圧力に保持することが可能になる。
【００２９】
前記搬入・搬出室４１Ｃはポンプ４４によりバルブ４４Ｃを介して排気され、あるいはターボ分子ポンプ４３Ｂによりバルブ４３Ｄを介して排気される。前記プロセス空間４１Ｂ中において汚染が生じるのを回避するために、前記搬入・搬出室４１Ｃはプロセス空間４１Ｂよりも低圧に維持され、また前記磁気シール室４２Ｂは差動排気されることで前記搬入・搬出室４１Ｃよりもさらに低圧に維持される。
【００３０】
図４は、図３の基板処理装置４０においてＴＤＥＡＨとＴＤＭＡＳを導入してＨｆＳｉＯ４膜を形成した後、前記シリコン基板を処理容器４１から取り出し、前記処理容器内部をＡｒガスでパージした後、ＤＨＦ処理した新たなシリコン基板を導入し、処理容器４１内にパージ工程後も残留しているＴＤＥＡＨ雰囲気に曝露した場合の、シリコン基板表面のＸＰＳバックグラウンドスペクトルを示している（「TEDAH-TDMAS on DHF last」 ）。すなわち図５において「TEDAH-TDMAS on DHF last」 と表記した試料は、ＤＨＦ処理されたシリコン基板を、ＨｆＳｉＯ４膜の成膜を行うことなく、ＴＤＥＡＨ雰囲気に曝露したのと実質的に同じ状態となっている。また図５中、実線は、ＸＰＳ実測点に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によりフィットさせたカーブを表している。
【００３１】
図４を参照するに、前記ＸＰＳ測定においてＨｆ４ｄ軌道のピークが検出され、前記シリコン基板表面にはＨｆが堆積しているのが確認された。このようなＨｆは、処理容器内に残留しているＴＥＤＡＨに起因するものと考えられる。
【００３２】
これに対し、図４中、「HTB TEOS on UVO2」と表記している試料は、前記図１（Ａ）〜（Ｃ）の工程で、紫外光活性化酸素ラジカルにより厚さが数オングストロームの酸化膜を形成されたシリコン基板上にＨｆＳｉＯ４膜を成膜した後、前記シリコン基板を基板処理装置４０の処理容器４１から取り出し、前記処理容器４１内部をＡｒガスでパージした後、同様な酸化膜を形成した新たなシリコン基板を処理容器中に導入し、残留しているＨＴＢとＴＥＯＳの雰囲気に曝露した場合の、ＸＰＳバックグラウンドスペクトルを示している。
【００３３】
図４を参照するに、前記「HTB TEOS on UVO2」の試料では、Ｈｆのピークは全く検出されておらず、先の「TEDAH-TDMAS on DHF last」の試料と異なった結果が生じているのがわかる。
【００３４】
図５は、図４のＸＰＳスペクトルにおいて、Ｈｆ４ｄ軌道のピーク近傍を拡大して示す図である。ただし図５中には、前記図５のＸＰＳスペクトル（成膜時間０秒）の他に、成膜を様々な時間継続した場合のスペクトルが重ねて示されている。
【００３５】
図５を参照するに、前記Ｈｆ４ｄ軌道のＸＰＳピークはＨｆＮによるケミカルシフトを生じており、前記図４の状態、すなわち実質的なＨｆＳｉＯ４膜の成膜開始前の状態において、既にシリコン基板１２の表面には残留雰囲気により実質的なＨｆＮが形成されることを示している。また、その後、図２（Ｂ）の工程に対応してＴＤＥＡＨとＴＤＭＡＳを供給してＨｆＳｉＯ４膜をシリコン基板表面に成長させた場合でも、シリコン基板上のＨｆＮは残留していることが、前記成膜時間を、５秒、１０秒、５０秒、１００秒、２００秒と変化させたＸＰＳスペクトルから確認される。
【００３６】
一方、前記図４の状態、すなわち実質的なＨｆＳｉＯ４膜の成膜開始前の状態においては、ＨｆＯのＸＰＳピークは観測されず、前記シリコン基板１２の表面にはＨｆＯ２は形成されていないことがわかる。
【００３７】
図５におけるＨｆＮのＸＰＳピークから見積もった前記シリコン基板１２の表面における窒素原子の面密度の値は８．４×１０12ｃｍ-2であるが、これはシリコン（１００）面上におけるＳｉの面密度（７×１０14ｃｍ-2）の値の約１／１００になっている。このようにシリコン基板表面に、Ｈｆと結合した形で堆積した窒素原子は、シリコン基板表面にまばらに分布した欠陥に選択的に結合し、これにより、電子あるいはホールのトラップとなる欠陥が解消され、電界効果トランジスタを作製した場合に、しきい値電圧のシフトが抑制されるものと考えられる。
【００３８】
これに対し、図１（Ａ）〜（Ｃ）の工程では、シリコン基板表面の欠陥に窒素原子が結合することがなく、このような界面がＨｆＳｉＯ４膜１３Ａの形成後もシリコン基板１１とシリコン酸化膜１２の界面に残留してしまい、キャリアのトラップとして作用するものと考えられる。
【００３９】
さらに本発明の発明者は、前記図１（Ａ）〜（Ｃ）の工程ではリーク電流特性が優れたＨｆＳｉＯ４膜が得られるのに対し、図２（Ａ）〜（Ｂ）の工程では、得られるＨｆＳｉＯ４膜のリーク電流特性が劣る理由を調査し、図６に示す結果を得た。
【００４０】
図６は、前記図２（Ａ）〜（Ｂ）の工程を行った後、処理容器内部をＡｒガスでパージし、さらに新たなシリコン基板を導入して６１０℃に保持した場合（成膜時間は０秒）の、前記シリコン基板表面におけるＣ１ｓ軌道のＸＰＳスペクトルを示す。
【００４１】
図６を参照するに、ＸＰＳスペクトル中には、Ｏ−Ｃ−Ｏ結合のピーク、Ｃ−Ｏ結合のピーク、Ｃ−Ｃ結合およびＣ−Ｈ結合のピークが観測され、シリコン基板表面には残留雰囲気中の有機金属化合物および有機シリコン化合物に起因すると考えられる炭素原子の堆積が生じていることがわかる。
【００４２】
一方、図６のＸＰＳスペクトルには、Ｓｉ−Ｃ結合に伴うケミカルシフトが観測されるが、これは、シリコン基板上に堆積した炭素原子がＳｉ原子と結合してＳｉＣを形成していることを示唆している。
【００４３】
図７は、非特許文献１に報告された、シリコン基板表面におけるＳｉＣ形成のモデルを示す図である。
【００４４】
図７を参照するに、シリコン基板が約４００℃に加熱されると、シリコン基板表面を終端していた水素原子が、ＳｉＨ２あるいはＳｉＨの形で脱離し、活性なシリコン表面が露出される。この水素原子の脱離と実質的に同時に、前記シリコン基板表面では雰囲気中の炭素によるＳｉＣの形成が開始され、特に基板温度が４５０℃あたりでＳｉＣの形成が急激に立ち上がり、５００℃を超えるとＳｉＣ形成反応は急激に進行することがわかる。このようなシリコン基板表面に形成されたＳｉＣは、欠陥を形成し、例えばシリコン基板表面に形成されたシリコン酸化膜のリーク電流特性を劣化させることが知られている。
【００４５】
そこで、このように図６のＸＰＳスペクトルにおいてＳｉＣが検出されたことは、シリコン基板表面に上記図７のメカニズムで形成されたＳｉＣが、ＨｆＳｉＯ４膜のリーク電流劣化の原因となっていることを示唆していると考えられる。図６のＳｉＣピークの高さからは、Ｓｉ基板表面における炭素原子の面密度は、２．４×１０14ｃｍ-2と算出されるが、この値は、シリコン基板表面のシリコン原子のうち、三つに一つが炭素原子に結合している状態に対応する。
【００４６】
これに対し、図８は、図１（Ａ）〜（Ｃ）の工程を行った後で、処理容器内部をパージし、さらに新たなシリコン基板を導入して紫外光ラジカル酸化処理を行った後、５００℃に保持した場合のＣ１ｓのＸＰＳスペクトルを示す。
【００４７】
図８を参照するに、この場合には、シリコン基板表面に酸化膜が存在するため、ＳｉＣ形成されないことがわかる。
【００４８】
図１（Ａ）〜（Ｃ）の工程では、最初に図１（Ｂ）の工程でシリコン基板１１上に４００℃程度の低温で紫外光ラジカル酸化膜１２が形成されるため、シリコン基板表面にはＳｉＣが形成されることがなく、このため、図１（Ｃ）の工程においてＨｆＳｉＯ４膜を堆積しても、ＳｉＣ欠陥によるリーク電流特性の劣化が生じないものと考えられる。
【００４９】
そこで本発明では、最初にＨｆＮの核形成工程を行ってシリコン基板表面をＴＤＥＡＨなどＨｆのアミド系有機金属原料に曝露することで、前記シリコン基板表面の欠陥を窒素原子により解消し、その後でリーク電流特性に優れたＨｆＳｉＯ４膜を、ＨＢＴとＴＥＯＳを原料としたＣＶＤ法により形成することを提案する。その際、前記核形成工程を４００℃以下の温度で実行することで、シリコン基板表面におけるＳｉＣ形成を抑制することができ、その後でＨｆＳｉＯ４膜をＨＢＴとＴＥＯＳを原料に、より高い５００℃程度の温度で成膜することにより、高品質のＨｆＳｉＯ４膜を形成することが可能になる。
［第１の実施形態］
図９は、本発明の第１の実施形態によるＨｆＳｉＯ４膜の成膜工程を示すフローチャート、図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、図９のフローチャートに対応した基板処理工程を示す図である。
【００５０】
図９を参照するに、ステップ１において図１０（Ａ）に示すようにシリコン基板２１がＤＨＦ処理され、自然酸化膜が除去されると同時に、前記シリコン基板表面が水素終端される。
【００５１】
次に図９のステップ２において、前記ＤＨＦ処理されたシリコン基板２１の表面に、図１０（Ｂ）に示すようにＴＤＥＡＨを供給し、４００℃以下の温度でＨｆＮ層２２を、核形成層として形成する。
【００５２】
さらに図１０（Ｃ）の工程において、前記ＨｆＮ核形成層２２が形成されたシリコン基板２１上に、ＨＴＢとＴＥＯＳを原料に、ＨｆＳｉＯ４膜２３を、所望の厚さ、例えば２〜４nmに形成する。
【００５３】
本実施例では、最初にＤＨＦ処理されたシリコン基板表面にＨｆＮ核形成層２２を形成することで、シリコン基板２１表面においてキャリアのトラップとなりうるサイトが窒素原子との結合により解消され、シリコン基板２１とＨｆＳｉＯ４膜２３との間の界面の電気特性が安定化させる。
【００５４】
さらにその際に、前記ＨｆＮ核生成層２２の形成を、シリコン基板表面においてＳｉＣ欠陥が成長しない４００℃以下の温度で実行することにより、図１０（Ｃ）の工程で形成されるＨｆＳｉＯ４膜中における欠陥の形成を回避することができる。また、前記図１０（Ｃ）の工程は、例えば４５０℃以上の温度において実行しても、シリコン基板２１の表面はすでにＨｆＮ核形成層２２で覆われているためシリコン基板２１の表面にＳｉＣ欠陥が形成されることはなく、ＨｆＳｉＯ４膜は良好なリーク電流特性を示す。
【００５５】
例えば前記図１０（Ａ）の工程を図３の基板処理装置４０を使って実行する場合には、図１０（Ａ）のＤＨＦ処理したシリコン基板２１を、前記処理容器４１中の基板保持台４２上に、被処理基板Ｗとして保持し、４００℃の基板温度に保持する。さらに前記処理容器４１内圧を２００Ｐａに設定し、前記処理ガス供給ノズル４１ＤよりＴＤＥＡＨのみを、例えば０．２ｓｃｃｍの流量で供給する。この状態を１０〜３０秒間保持するにより、前記図１０（Ｂ）の工程に対応して、前記シリコン基板２１の表面に前記ＨｆＮ核形成層２２が、窒素原子の面密度が少なくとも８．４×１０12／ｃｍ2になるように形成される。
【００５６】
さらに本実施形態では、前記図１０（Ｃ）の工程を、図１２に示すＭＯＣＶＤ装置６０を使って実行する。
【００５７】
図１１を参照するに、前記ＭＯＣＶＤ装置６０はポンプ６１により排気される処理容器６２を備え、前記処理容器６２中には被処理基板Ｗを保持する保持台６２Ａが設けられている。
【００５８】
また前記処理容器６２中には前記被処理基板Ｗに対向するようにシャワーヘッド６２Ｓが設けられ、前記シャワーヘッド６２Ｓには、酸素ガスを供給するライン６２ａが図示を省略したＭＦＣ（質量流量コントローラ）およびバルブＶ1を介して接続されている。
【００５９】
前記ＭＯＣＶＤ装置６０は、テトラターシャリブトキシハフニウム（ＨＴＢ）など有機金属化合物原料を保持する容器６３Ｂを備えており、前記容器６３Ｂ中の有機金属化合物原料は、Ｈｅガスなどの圧送ガスにより、流体流量コントローラ６２ｄを経由して気化器６２ｅに供給され、前記気化器６２ｅでＡｒなどのキャリアガスの介助により気化された有機金属化合物原料ガスが、バルブＶ3を介してシャワーヘッド６２Ｓに供給される。
【００６０】
さらに前記ＭＯＣＶＤ装置６０には、ＴＥＯＳなどの有機シリコン化合物原料を保持する加熱容器６３Ａを備えており、前記加熱容器６３Ａで蒸発した前記有機シリコン化合物原料ガスが、ＭＦＣ６２ｆおよびバルブＶ2を介してシャワーヘッド６２Ｓに供給される。
【００６１】
前記シャワーヘッド６２Ｓ内において前記酸素ガス、有機シリコン化合物原料ガスおよび有機金属化合物原料ガスはそれぞれの経路を通り、前記シャワーヘッド６２Ｓのうち前記シリコン基板Ｗに対向する面に形成された開口部６２ｓより、前記処理容器６２内のプロセス空間に放出される。
【００６２】
そこで本実施形態では、前記図１０（Ｂ）の状態のシリコン基板２１を前記処理容器６２中に導入し、前記基板保持台６２Ａ上に被処理基板Ｗとして保持し、例えば前記処理容器６２の内圧を４０Ｐａ、基板温度を４８０℃に設定し、前記シャワーヘッド６２ＳよりＨＴＢを０．２ｓｃｃｍの流量で、ＴＥＯＳを０．２ｓｃｃｍの流量で導入することにより、前記ＨｆＮ核形成層２２の形成されたシリコン基板２１上に、ＨｆＳｉＯ４膜を２〜４ｎｍの膜厚に形成する。
【００６３】
なお、本実施形態では図９のステップ２においてＴＤＥＡＨをＨｆの有機アミド化合物として使う例を説明したが、本発明はかかる特定の化合物に限定されるものではなく、例えばＴＥＭＡＨ（テトラキスエチルメチルアミドハフニウム）、ＴＤＭＡＨ（テトラキスジメチルアミドハフニウム）など他の有機アミド化合物を使うことも可能である。
【００６４】
また本実施例では図９のステップ３においてＨＴＢをＨｆの有機金属原料として、またＴＥＯＳを有機Ｓｉ原料として使う例を説明したが、本発明はかかる特定の化合物に限定されるものではなく、例えばＴＤＥＡＨなど、他の有機Ｈｆ原料を、またＴＤＭＡＳなど他の有機シリコン化合物を使うことも可能である。
【００６５】
また前記図１０（Ｃ）のＣＶＤ工程は、図２に示したように４００℃以上の温度で実行でき、高品質なＨｆＳｉＯ４膜を成膜することができる。
【００６６】
また本実施例では、図９のステップ２、すなわち図１０の工程（Ｂ）を図３の基板処理装置４０で行い、さらに図９のステップ３、すなわち図１０の工程（Ｃ）を図１２の基板処理装置６０で行っているが、いずれの工程をも図１１の基板処理装置６０で行うことも可能である。
［第２の実施形態］
図１２は、本発明の第２の実施形態によるＨｆＳｉＯ４膜の成膜工程を示すフローチャート、図１３は、本実施形態で形成される構造を示すである。ただし図１２，１３中、先に説明したステップに対応するステップには同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６７】
図１２を参照するに、本実施例では、ステップ２においてシリコン基板２１上にＨｆＮ核生成層２２を形成した後、ステップ２Ａにおいて図４の基板処理装置４０の紫外光源４５を駆動し、前記処理ガス供給ノズル４１Ｄより前記プロセス空間４１Ｂ中に酸素ガスを導入することにより、前記シリコン基板表面に、ＳｉＣが形成されない４００℃の温度で膜厚が約０．４ｎｍのシリコン酸化膜２２Ａを形成する（図１３）。
【００６８】
このようにして形成されたシリコン酸化膜は、シリコン基板２１の表面のうち、ＨｆＮで覆われていない部分を覆い、後でステップ３においてＨｆＳｉＯ４膜２３を高温で堆積する際に、シリコン基板表面におけるＳｉＣ形成をより確実に阻止することが可能になる。このような紫外光励起ラジカル酸化工程は、例えば２．６６Ｐａのプロセス圧で、酸素ガスを２００ｓｃｃｍの流量で供給し、Ｘｅエキシマランプよりなる紫外光源４５をＷ／ｃｍ２の紫外光パワー密度で駆動することで形成することができる。
【００６９】
また図１２のステップ２Ａでは、前記紫外光励起ラジカル酸化工程に引き続き、前記リモートプラズマ源４６において窒素ガスをＲＦ励起し、形成された窒素ラジカルにより前記基板表面のシリコン酸化膜２２Ａを窒化する工程をさらに行ってもよい。このような窒化工程により前記シリコン酸化膜２２Ａは少なくともその表面が酸窒化膜２２Ｂに変換され、膜の実効誘電率が増大し、またリーク電流特性も向上する。図１２のステップ２Ａにおける紫外光励起ラジカル酸化工程およびＲＦラジカル窒化工程については、特許文献１を参照。
【００７０】
ステップ２Ａの工程により、前記シリコン基板２１の表面は連続してシリコン酸化膜２２Ａあるいはシリコン酸窒化膜２３Ａに覆われるため、図１２のステップ３でＨｆＳｉＯ４膜２３を例えば４８０℃の温度で形成しても、ＳｉＣ欠陥が形成されることはなく、ＨｆＳｉＯ４膜２３のリーク電流特性を大きく向上させることができる。
【００７１】
本実施例では、図１３に示すように前記シリコン酸化膜２２Ａあるいはシリコン酸窒化膜２２Ｂの下にＨｆＮ核生成層２２が形成され、キャリアのトラップとなるシリコン基板表面の欠陥が解消されているため、このような構造を超高速半導体装置のゲート絶縁膜に使った場合でも、しきい値電圧のシフトが生じることはない。
【００７２】
本実施例では、前記図１２のステップ２において、形成されるＨｆＮ核形成層２２がシリコン基板２１の表面を連続して覆う必要はなく、単にシリコン基板表面の欠陥となりうるサイトと結合すれば充分であり、前記核形成工程をごく短時間（１０秒程度）実行するだけでよい。
［第３の実施形態］
図１４は、本発明の第３の実施形態による、クラスタ型基板処理装置８０の構成を示す。
【００７３】
図１４を参照するに、前記基板処理装置８０は、ロードロック室８１Ａ，８１Ｂがけ都合された真空基板搬送室８０Ａを含み、前記真空基板搬送室８０Ａには、前記基板処理装置４０よりなる処理室８１と、前記基板処理装置６０よりなる処理室８２と、マイクロ波プラズマ窒化処理装置よりなる処理室８３と、低圧アニール処理装置よりなる処理室８４が結合されており、被処理基板は、制御装置８５による制御の下、前記ロードロック室８１Ａから処理室８１、処理室８２、処理室８３、処理室８４と順次搬送され、処理室８４での処理を終えた基板はロードロック室８１Ｂに戻される。
【００７４】
図１５は、図１４のクラスタ型基板処理装置８０により実行される基板処理を示すフローチャートである。
【００７５】
図１５を参照するに、最初にＤＨＦ処理されたシリコン基板が被処理基板として前記ロードロック室８１Ａから処理室８１に送られ（ステップ２１）、先に図１３のステップ２で説明したＴＤＥＡＨによるＨｆＮの核形成工程が４００℃の基板温度で実行され、シリコン基板表面にＨｆＮ核形成層２２が形成される。
【００７６】
次に前記被処理基板が処理室８１に保持されたまま、前記図１２のステップ２Ａの工程が実行され（ステップ２２）、シリコン基板表面に、図１３で説明した非常に薄いシリコン酸化膜２２Ａあるいは酸窒化膜２２Ｂが形成される。
【００７７】
次に、このようにして処理された被処理基板は処理室８２に送られ（ステップ２３）、４８０℃の温度に保持され、図１２のステップ３の工程が実行され、前記ＨｆＳｉＯ４膜２３が所望の厚さ、例えば２〜４ｎｍに形成される。
【００７８】
本実施例では、さらにこのようにＨｆＳｉＯ４膜２３が形成されたシリコン基板は、例えば図１６（Ａ）、（Ｂ）に示す構成のマイクロ波プラズマ処理装置１００よりなる処理室８３に送られ（ステップ２４）、ＨｆＳｉＯ４膜が窒化処理により、ＨｆＳｉＯＮ膜に変換される。
【００７９】
図１６（Ａ）を参照するに、マイクロ波プラズマ処理装置１００は複数の排気ポート１１１Ｄから排気される処理容器１１１を有し、前記処理容器１１１中には被処理基板
１２を保持する保持台１１３が形成されている。前記処理容器１１１の均一な排気を実現するため、前記保持台１１３の周囲にはリング状に空間１１１Ｃが形成されており、前記複数の排気ポート１１１Ｄを前記空間１１１Ｃに連通するように形成することにより、前記処理容器１１１を前記空間１１１Ｃおよび排気ポート１１１Ｄを介して均一に排気することができる。
【００８０】
前記処理容器１１１上には、前記保持台１１３上の被処理基板１１２に対応する位置に、前記処理容器１１１の外壁の一部として、低損失誘電体よりなるセラミックカバープレート１１７がシールリング１１６Ａを介して前記被処理基板１１２に対面するように形成されている。
【００８１】
前記カバープレート１１７は、前記処理容器１１１上に設けられたリング状部材１１４上に前記シールリング１１６Ａを介して着座しており、前記リング状部材１１４には、ガス供給ポート１１４Ａに連通した、前記リング状部材１１４に対応したリング形状のガス通路１１４Ｂが形成されている。さらに、前記リング状部材１１４中には、前記ガス通路１１４Ｂに連通する複数のガス導入口１１４Ｃが、前記被処理基板１１２に対して軸対称に形成されている。
【００８２】
そこで前記ガス供給ポート１１４Ａに供給されたＡｒ，ＫｒやＸｅおよびＨ2等のガスは、前記ガス通路１１４Ｂから前記導入口１１４Ｃに供給され、前記導入口１１４Ｃから前記処理容器１１１内部の前記カバープレート１１７直下の空間１１１Ａに放出される。
【００８３】
前記処理容器１１１上には、さらに前記カバープレート１１７上に、前記カバープレート１１７から４〜５ｍｍ離間して、図１７（Ｂ）に示す放射面を有するラジアルラインスロットアンテナ１３０が設けられている。
【００８４】
前記ラジアルラインスロットアンテナ１３０は前記リング状部材１１４上にシールリング１１６Ｂを介して着座しており、外部のマイクロ波源（図示せず）に同軸導波管１２１を介して接続されている。前記ラジアルラインスロットアンテナ１３０は、前記マイクロ波源からのマイクロ波により、前記空間１１１Ａに放出されたガスを励起する。
【００８５】
前記ラジアルラインスロットアンテナ１３０は、前記同軸導波管１２１の外側導波管１２１Ａに接続された平坦なディスク状のアンテナ本体１２２と、前記アンテナ本体１２２の開口部に形成された、図１６（Ｂ）に示す多数のスロット１１８ａおよびこれに直交する多数のスロット１１８ｂを形成された放射板１１８とよりなり、前記アンテナ本体１２２と前記放射板１１８との間には、厚さが一定の誘電体板よりなる遅波板１１９が挿入されている。また前記放射板１１８には、同軸導波管１２１を構成する中心導体１２１Ｂが接続されている。前記アンテナ本体１２２上には、冷媒通路１２０Ａを含む冷却ブロック１２０が設けられている。
【００８６】
かかる構成のラジアルラインスロットアンテナ１３０では、前記同軸導波管１２１から給電されたマイクロ波は、前記ディスク状のアンテナ本体１２２と放射板１１８との間を、半径方向に広がりながら進行するが、その際に前記遅波板１１９の作用により波長が圧縮される。そこで、このようにして半径方向に進行するマイクロ波の波長に対応して前記スロット１１８ａおよび１１８ｂを同心円状に、かつ相互に直交するように形成しておくことにより、円偏波を有する平面波を前記放射板１１８に実質的に垂直な方向に放射することができる。
【００８７】
かかるラジアルラインスロットアンテナ１３０を使うことにより、前記カバープレート１１７直下の空間１１１Ａに均一な高密度プラズマが形成される。このようにして形成された高密度プラズマは電子温度が低く、そのため被処理基板１１２にダメージが生じることがなく、また処理容器１１１の器壁のスパッタリングに起因する金属汚染が生じることもない。
【００８８】
さて、前記処理室８３では、前記ＨｆＳｉＯ４膜２３が形成された図１４の状態のシリコン基板２１が、前記基板保持台１１３上に被処理基板１１２として、例えば４００℃の温度で保持され、前記空間１１１に、窒素ガスをＡｒガスと同時に供給し、Ａｒのプラズマ励起により、窒素ラジカルＮ*を発生させる。このようにして形成された窒素ラジカルＮ*は、前記シリコン基板２１上のＨｆＳｉＯ4膜に作用してその酸素原子の一部を置換し、これをＨｆＳｉＯＮ膜に変換する。
【００８９】
図１６（Ａ），（Ｂ）のマイクロ波プラズマ処理装置では、プラズマの電子温度が数エレクトロンボルトと低いため、このようなプラズマ処理を行っても、電荷がＨｆＳｉＯ４膜中に侵入することはない。
【００９０】
ＨｆＳｉＯ4膜を、このように窒化処理することにより、かかるＨｆＳｉＯ４膜をゲート絶縁膜に使った場合、イオン注入工程において生じるドーパント、特にＢ（ホウ素）のチャネル領域への侵入が阻止され、電界効果トランジスタのしきい値特性が安定化する。また、かかるＨｆＳｉＯ４膜の窒化処理により、ＨｆＳｉＯ４膜の実効誘電率が増大し、ＳｉＯ2換算膜厚を低減することが可能になる。
【００９１】
最後に、このようにして得られたＨｆＳｉＯ４膜は、処理容器８４において熱処理され（ステップ２５）、ロードロック室８１Ａあるいは８１Ｂに戻される。
【００９２】
なお、上記のクラスタ型基板処理装置１００の制御は、制御装置８５によってなされる。
【００９３】
前記制御装置８５は、典型的には図１７に示す構成の汎用コンピュータよりなり、コンピュータ可読記録媒体８６に記録された制御プログラムコード手段により、前記制御を実行する。
【００９４】
図１７は、前記制御装置８５の概略的構成を示す。
【００９５】
図１７を参照するに、前記制御装置８５はシステムバス８５Ａを含み、前記システムバス８５ＡにはＣＰＵ８５Ｂ，メモリユニット８５Ｃ，グラフィックカード８５Ｄ，入出力装置８５Ｅ，インターフェースカード８５Ｆ，ハードディスクユニット８５Ｇ，ネットワークコントローラ８５Ｈなどが結合されており、前記制御装置８５は前記クラスタ型基板処理装置８０を、前記インターフェースカード８５Ｆを介して制御する。
【００９６】
特に前記入出力装置８５は、制御プログラムコードを記録した磁気記録媒体あるいは光記録媒体を前記ＣＰＵ８５Ｂの制御下で読み込み、制御プログラムをメモリユニット８５Ｃあるいいはハードディスクユニット８５Ｇ上に展開する。さらに、前記ＣＰＵは、このようにして展開された制御プログラムを順次実行し、前記インターフェースカードを介して基板処理装置８０を制御する。
【００９７】
また、前記制御プログラムは、ネットワーク８５Ｉからネットワークコントローラ８５Ｈ経由でダウンロードすることもできる。
【００９８】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の関連技術によるシリコン基板上へのＨｆＳｉＯ４膜の形成工程を示す図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は、別の本発明の関連技術によるシリコン基板上へのＨｆＳｉＯ４膜の形成工程を示す図である。
【図３】本発明で使われる基板処理装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の原理を説明する図である。
【図５】本発明の原理を説明する別の図である。
【図６】本発明の原理を説明する別の図である。
【図７】シリコン基板表面におけるＳｉＣ形成を示す図である。
【図８】本発明の原理を説明するさらに別の図である。
【図９】本発明の第1の実施形態による基板処理方法を示すフローチャートである。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１０に対応した基板処理工程を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態で使われる別の基板処理装置を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態による基板処理方法を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施形態により形成された膜構造を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態によるクラスタ型基板処理装置の構成を示す図である。
【図１５】図１４のクラスタ型基板処理装置で実行される基板処理工程を示すフローチャートである。
【図１６】（Ａ），（Ｂ）は、図１４のクラスタ型基板処理装置で使われるマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す図である。
【図１７】図１４のクラスタ型基板処理装置の制御装置を構成する汎用コンピュータの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１１，２１  シリコン基板
１２，２２Ａ  シリコン酸化膜
１３Ａ，１３Ｂ，２３  ＨｆＳｉＯ４膜
２２  ＨｆＮ核形成層
２２Ｂ  酸窒化膜
４０，６０，８０，１００  基板処理装置
４１  処理容器
４１Ａ  排気口
４１Ｂ  プロセス空間
４１Ｃ  基板搬入・搬出室
４１Ｇ  石英ライナ
４１ｃ，４２ｂ，４２ｃ  パージライン
４１Ｄ  ガスノズル
４２  基板保持台
４２Ａ  ヒータ
４２Ｂ  磁気シール室
４２Ｃ  基板回転機構
４３Ａ，４３Ｃ，４３Ｄ，４４Ａ，４４Ｃ，４９Ａ，４９Ｃ，４９Ｄ  バルブ
４３Ｂ，４９Ｂ  ターボ分子ポンプ
４４  ドライポンプ
４５  紫外光源
４５Ａ  光学窓
４６  リモートプラズマ源
４７  基板搬送室
４７Ａ  ゲートバルブ
４８  磁気シール
６１  排気系 
６２  処理容器
６２Ａ  基板保持台
６２ａ  酸素ガスライン
６２ｂ，６２ｆ  ＭＦＣ
６２ｃ  原料ガスライン
６２ｅ  気化器
６２Ｓ  シャワーヘッド
６２ｓ  開口部
６３Ａ，６３Ｂ  原料容器
８０Ａ  基板搬送室
８１Ａ，８１Ｂ  ロードロック室
８１〜８４  処理室
８５  制御装置
８５Ａ  システムバス
８５Ｂ  ＣＰＵ
８５Ｃ  メモリ
８５Ｄ  グラフィックカード
８５Ｅ  Ｉ/Ｏユニット
８５Ｆ  インターフェースカード
８５Ｇ  ＨＤＤ
８５Ｈ  ネットワークカード
８５Ｉ  ネットワーク
１１１  処理容器
１１１Ａ  プロセス空間
１１１Ｃ  排気空間
１１１Ｄ  排気ポート
１１２  被処理基板
１１３  基板保持台
１１３Ａ  高周波電源
１１４  リング状部材
１１４Ａ  ガス供給ポート
１１４Ｂ  ガス通路
１１４Ｃ  ガス導入口
１１６Ａ，１１６Ｂ  シールリング
１１７  カバープレート
１１８  放射板
１１８ａ，１１８ｂ  スロット
１１９  遅相板
１２０  冷却ブロック
１２０Ａ  冷媒通路
１２１，１２１Ａ，１２１Ｂ  同軸導波管
１２２  アンテナ本体
１３０  ラジアルラインスロットアンテナ
【図１】
0004823635.tif 000002
【図２】
0004823635.tif 000003
【図３】
0004823635.tif 000004
【図４】
0004823635.tif 000005
【図５】
0004823635.tif 000006
【図６】
0004823635.tif 000007
【図７】
0004823635.tif 000008
【図８】
0004823635.tif 000009
【図９】
0004823635.tif 000010
【図１０】
0004823635.tif 000011
【図１１】
0004823635.tif 000012
【図１２】
0004823635.tif 000013
【図１３】
0004823635.tif 000014
【図１４】
0004823635.tif 000015
【図１５】
0004823635.tif 000016
【図１６】
0004823635.tif 000017
【図１７】
0004823635.tif 000018