(57)【要約】【課題】縦型熱処理装置を用いて第１の原料ガスと第２の原料ガスとを交互に供給して基板上に薄膜を成膜するにあたり、膜厚について面内均一性の更なる向上を図ることの技術を提供すること。【解決手段】反応容器内に第１の原料ガスを供給して、当該基板の表面に第１の原料ガスを吸着させ、次いで反応容器内に第１の原料ガスと反応する第２の原料ガスを供給し、こうして反応容器内に供給される原料ガスを第１の原料ガスと第２の原料ガスとの間で複数回切り替える工程において、前記反応容器内に前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスの少なくとも一方の原料ガスを供給しているときに、前記反応容器内に水素ガスを供給する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を基板保持具に互いに並列に保持させて反応容器内に搬入し、反応容器内を加熱すると共に処理ガスを供給して基板に対して成膜を行う方法において、
反応容器内に第１の原料ガスを供給して、当該基板の表面に第１の原料ガスを吸着させ、次いで反応容器内に第１の原料ガスと反応する第２の原料ガスを供給し、こうして反応容器内に供給される原料ガスを第１の原料ガスと第２の原料ガスとの間で複数回切り替える工程と、
前記反応容器内に前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスの少なくとも一方の原料ガスを供給しているときに、前記反応容器内に水素ガスを供給する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
第１の原料ガス及び第２の原料ガスのうちの少なくとも一方は活性化されていることを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項３】
前記反応容器内の前記第１の原料ガス及び第２の原料ガスの少なくとも一方の原料ガスを排出する際に、前記反応容器内に水素ガスを供給してパージ処理を行う工程と、を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜方法。  
【請求項４】
前記第１の原料ガスはシラン系のガスであり、前記第２の原料ガスはアンモニアガスであり、基板には窒化シリコン膜が成膜されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の成膜方法。
【請求項５】
複数の基板を基板保持具に互いに並列に保持させて反応容器内に搬入し、反応容器内をその周囲に設けた加熱手段により加熱すると共に処理ガスを供給して基板に対して成膜を行う成膜装置において、
反応容器内に第１の原料ガスを供給するための第１の原料ガス供給手段と、
反応容器内に第２の原料ガスを供給するための第２の原料ガス供給手段と、
前記反応容器内に水素ガスを供給するための水素ガス供給手段と、
前記反応容器内を真空排気するための真空排気手段と、
反応容器内に第１の原料ガスを供給して、当該基板の表面に第１の原料ガスを吸着させ、次いで反応容器内に第１の原料ガスと反応する第２の原料ガスを供給し、こうして反応容器内に供給される原料ガスを第１の原料ガスと第２の原料ガスとの間で複数回切り替えると共に原料ガスの切り替え時には反応容器内を真空排気し、前記反応容器内に前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスの少なくとも一方の原料ガスを供給しているときに、前記反応容器内に水素ガスを供給するように各手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
第１の原料ガス及び第２の原料ガスのうちの少なくとも一方を活性化するための活性化手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記反応容器内の前記第１の原料ガス及び第２の原料ガスの少なくとも一方の原料ガスを排出する際に、前記反応容器内に水素ガスを供給してパージ処理を行うように制御動作することを特徴とする請求項５又は６に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記第１の原料ガスはシラン系のガスであり、前記第２の原料ガスはアンモニアガスであり、基板には窒化シリコン膜が成膜されることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか一に記載の成膜装置。
【請求項９】
複数の基板を基板保持具に互いに並列に保持させて反応容器内に搬入し、反応容器内をその周囲に設けた加熱手段により加熱すると共に処理ガスを供給して基板に対して成膜を行う成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の成膜方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応容器内にて基板保持具に並列に保持された複数の基板に対して成膜を行う成膜方法及び成膜装置、並びに前記成膜方法を実施するためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、デバイスの集積化及び薄膜化が進んでいることから薄い膜を精度良く成膜することが要請される。そこで成膜プロセスの一つとして、第１の原料ガスを基板に吸着させ、次いで処理雰囲気を真空引きした後、第２の原料ガスを基板に吸着させて第１の原料ガスの成分と第２の原料ガスの成分とを基板上で反応させて、反応生成物である分子層を形成し、以後第１の原料ガスと第２の原料ガスとを交互に基板に吸着させることにより分子層を多層に積層していく手法が知られている。この手法によれば吸着工程の繰り返し回数を設定することにより精度良く膜厚を制御できる利点がある。例えば窒化シリコン膜（以下「ＳｉＮ膜」という）は、比誘電率が高いことから物理的膜厚が大きくてもシリコン酸化膜と同様の電気的特性を有し、ゲート酸化膜や層間絶縁膜のキャップ膜等に用いられる有用な膜である。このＳｉＮ膜を上述の手法で成膜する場合、例えばシラン系のガスとアンモニアガスとを交互に処理容器内に供給することにより実施できる。
【０００３】
ところで回路素子の特性向上の面から熱処理プロセスについて前工程で形成された膜に対する熱履歴をできるだけ少なくするために低温化プロセスが要請されている。こうした背景から特許文献１には、縦型熱処理装置を用いてＳｉＮ膜を好適に実施する手法が記載されている。この装置は、ウエハＷを多段に載置したウエハ保持具が搬入される縦型の反応容器に、処理ガスをプラズマ化するための機構を組み合わせて構成される。そしてＳｉＮ膜を成膜する場合には、図１０の横断平面図に示すように、先ず、インジェクタ１４からウエハＷの表面にジクロロシラン（ＤＣＳ）ガスを供給して吸着させる、続いて反応容器１０内を真空排気した後、電界が生じているプラズマ発生容器１３内にインジェクタ１４からアンモニア（ＮＨ３）ガスを供給して活性化し、ここで発生したＮＨ３の活性種（ラジカル）を、ウエハＷに対して供給し、ウエハＷの表面に吸着しているＤＣＳガスの分子とＮＨ３の活性種とを反応させる。続いて反応容器１０内を真空排気した後、インジェクタ１４からＤＣＳガスをウエハＷの表面に供給し、このような一連の動作を繰り返すことで、ウエハＷの表面にＳｉＮ膜の薄膜が一層ずつ積層され、ウエハＷの表面に所望の厚さのＳｉＮ膜が形成される（分子層堆積法）。この手法は、ウエハＷをそれ程の高温に晒さなくともウエハＷの表面にＳｉＮ膜を成膜することができ、低温化プロセスの要請に適合している。
【０００４】
ところで、上述の装置では次のような問題がある。ウエハ保持具１１はプロセス中に図示しない駆動部によってゆっくり回転している。これはウエハ保持具１１に載置されたウエハＷの表面において、インジェクタ１４側に近い面とインジェクタ１４側から遠い面とでＮＨ３の活性種あるいはＤＣＳガスの濃度の偏りを抑えるためである。しかし、ウエハ保持具１１は、図１０に示すように、ウエハＷの周縁を保持する例えば３つの支柱１６ａ，１６ｂ，１６ｃを備えているため、これらの支柱１６ａ，１６ｂ，１６ｃがインジェクタ１４の前を通過する際、インジェクタ１４から見て支柱１６ａ，１６ｂ，１６ｃの影となるウエハＷの領域Ａは中央領域ＢよりもＳｉＮ膜が薄くなり、膜厚についてウエハＷの面内均一性が悪くなるといった問題がある。特にＮＨ３の活性種を用いる場合には、活性種は支柱１６ａ，１６ｂ，１６ｃに衝突すると失活してしまうため、支柱１６ａ，１６ｂ，１６ｃの影に回り込みにくく、その結果、高い面内均一性を確保することが難しい。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４３０１７（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、縦型熱処理装置を用いて第１の原料ガスと第２の原料ガスとを交互に供給して基板上に薄膜を成膜するにあたり、膜厚について面内均一性の更なる向上を図ることの技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の基板を基板保持具に互いに並列に保持させて反応容器内に搬入し、反応容器内を加熱すると共に処理ガスを供給して基板に対して成膜を行う方法において、
反応容器内に第１の原料ガスを供給して、当該基板の表面に第１の原料ガスを吸着させ、次いで反応容器内に第１の原料ガスと反応する第２の原料ガスを供給し、こうして反応容器内に供給される原料ガスを第１の原料ガスと第２の原料ガスとの間で複数回切り替える工程と、
前記反応容器内に前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスの少なくとも一方の原料ガスを供給しているときに、前記反応容器内に水素ガスを供給する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記成膜方法において、第１の原料ガス及び第２の原料ガスのうちの少なくとも一方は活性化されていることが望ましい。また前記反応容器内の前記第１の原料ガス及び第２の原料ガスの少なくとも一方の原料ガスを排出する際に、前記反応容器内に水素ガスを供給してパージ処理を行う工程と、を含む構成としてもよい。また上記成膜方法において、前記第１の原料ガスは例えばシラン系のガスであり、前記第２の原料ガスは例えばアンモニアガスであり、基板には例えば窒化シリコン膜が成膜されることが好ましい。
【０００９】
また本発明は、複数の基板を基板保持具に互いに並列に保持させて反応容器内に搬入し、反応容器内をその周囲に設けた加熱手段により加熱すると共に処理ガスを供給して基板に対して成膜を行う成膜装置において、
反応容器内に第１の原料ガスを供給するための第１の原料ガス供給手段と、
反応容器内に第２の原料ガスを供給するための第２の原料ガス供給手段と、
前記反応容器内に水素ガスを供給するための水素ガス供給手段と、
前記反応容器内を真空排気するための真空排気手段と、
反応容器内に第１の原料ガスを供給して、当該基板の表面に第１の原料ガスを吸着させ、次いで反応容器内に第１の原料ガスと反応する第２の原料ガスを供給し、こうして反応容器内に供給される原料ガスを第１の原料ガスと第２の原料ガスとの間で複数回切り替えると共に原料ガスの切り替え時には反応容器内を真空排気し、前記反応容器内に前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスの少なくとも一方の原料ガスを供給しているときに、前記反応容器内に水素ガスを供給するように各手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
さらに本発明は、複数の基板を基板保持具に互いに並列に保持させて反応容器内に搬入し、反応容器内をその周囲に設けた加熱手段により加熱すると共に処理ガスを供給して基板に対して成膜を行う成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述した成膜方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。前記記憶媒体としては、ハードディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリーカード等を挙げることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、反応容器内に第１の原料ガス例えばジクロロシラン（ＤＣＳ）ガス及び第２の原料ガス例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスを供給しているときに、前記反応容器内に拡散作用の大きい水素（Ｈ２）ガスを供給しているので、これらの原料ガスあるいは活性種（例えばＮＨ３の活性種）は第１のガス供給手段から見て基板保持部の支柱によって影となる部分にも十分に回り込むため、面内均一性の高い成膜処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係る成膜装置について説明する。図１及び図２は夫々縦型熱処理装置からなるバッチ式の成膜装置の概略縦断面図及び概略横断面図である。図１及び図２中の２は例えば石英により縦型の円筒状に形成された反応容器であり、この反応容器２内の天井には、石英製の天井板２１が設けられて封止されている。また、この反応容器２の下端開口部の周縁部にはフランジ２２が一体に形成されており、このフランジ２２の下面には、例えばステンレススチールにより円筒状に形成されたマニホールド３がＯリング等のシール部材３１を介して連結されている。
【００１３】
前記マニホールド３の下端は、搬入出口（炉口）として開口され、その開口部３２の周縁部にはフランジ３３が一体に形成されている。前記マニホールド３の下方には、フランジ３３の下面にＯリング等のシール部材３４を介して開口部３２を気密に閉塞する、例えば石英製の蓋体４がボートエレベータ４１により上下方向に開閉可能に設けられている。前記蓋体４の中央部には回転軸４２が貫通して設けられ、その上端部には基板保持具であるウエハボート５が搭載されている。
【００１４】
このウエハボート５は、３本以上例えば３本の支柱５１を備えており、各々の外縁部を支持して複数枚例えば１２５枚の被処理体であるウエハＷを棚状に保持できるように、図３に示すように前記支柱５１に溝５２（スロット）が形成されている。前記回転軸４２の下部には、当該回転軸４２を回転させる駆動部をなすモータＭが設けられており、従ってウエハボート５はモータＭにより回転することになる。また蓋体４の上には前記回転軸４２を囲むように断熱ユニット４３が設けられている。
【００１５】
前記マニホールド３の側壁には、Ｌ字型の第１の原料ガス供給管６０が挿入して設けられており、前記第１の原料ガス供給管６０の先端部には、図２に示すように反応容器２内を上方向へ延びる石英管よりなる第１の原料ガス供給ノズル６１が２本、後述のプラズマ発生部８０の細長い開口部８１を挟んで配置されている。これら第１の原料ガス供給ノズル６１，６１には、その長さ方向に沿って複数（多数）のガス吐出孔６１ａが所定の間隔を隔てて形成されており、各ガス吐出孔６１ａ，６１ａから水平方向に向けて略均一にガスを吐出できるようになっている。また前記第１の原料ガス供給管６０の基端側には、供給機器群６２を介して第１の原料ガスであるシラン系のガス例えばＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロロシラン：ＤＣＳ）ガスの供給源６３が接続されている。
【００１６】
また前記マニホールド３の側壁には、Ｌ字型の第２の原料ガス供給管７０が挿入して設けられており、前記第２の原料ガス供給管７０の先端部には、反応容器２内を上方向へ延びて途中で屈曲し後述するプラズマ発生部８０内に設置される石英管よりなる第２の原料ガス供給ノズル７１が設けられている。この第２の原料ガス供給ノズル７１には、その長さ方向に沿って複数（多数）のガス吐出孔７１ａが所定の間隔を隔てて形成されており、各ガス吐出孔７１ａから水平方向に向けて略均一にガスを吐出できるようになっている。また前記第２の原料ガス供給管７０の基端側は二つに分岐されており、一方の第２の原料ガス供給管７０には供給機器群７２を介して第２の原料ガスであるアンモニア（ＮＨ３）ガスの供給源７３が接続されており、他方の第２の原料ガス供給管７０には供給機器群７４を介して水素（Ｈ２）ガスの供給源７５が接続されている。なお、前記供給機器群６２，７２，７４は、バルブ及び流量調整部等により構成されている。
【００１７】
また前記反応容器２の側壁の一部には、その高さ方向に沿ってプラズマ発生部８０が設けられている。前記プラズマ発生部８０は、前記反応容器２の側壁を上下方向に沿って所定の幅で削りとることによって上下に細長い開口部８１を形成し、この開口部８１を覆うようにして断面凹部状になされた上下に細長い例えば石英製の区画壁８２を反応容器２の外壁に気密に溶接接合することにより構成される。この開口部８１は、ウエハボート５に保持されている全てのウエハＷを高さ方向においてカバーできるように上下方向に十分長く形成されている。また前記区画壁８２の両側壁の外側面には、その長さ方向（上下方向）に沿って互いに対向するようにして細長い一対のプラズマ電極８３が設けられている。このプラズマ電極８３には、プラズマ発生用の高周波電源８４が給電ライン８５を介して接続されており、上記プラズマ電極８３に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加することによりプラズマを発生し得るようになっている。また前記区画壁８２の外側には、これを覆うようにして例えば石英よりなる絶縁保護カバー８６が取り付けられている。
【００１８】
また前記プラズマ発生部８０に対向する反応容器２の反対側には、反応容器２内の雰囲気を真空排気するために、処理容器２の側壁を例えば上下方向へ削りとることによって形成した細長い排気口８８が形成されている。この排気口８８にはこれを覆うようにして石英よりなる断面コ字状に形成された排気カバー部材８９が溶接により取り付けられている。この排気カバー部材８９は、前記反応容器２の側壁に沿って上方に延びて、反応容器２の上方側を覆うように構成されており、当該排気カバー部材８９の天井側にはガス出口９０が形成されている。このガス出口９０には、反応容器２内を所望の真空度に減圧排気可能な真空排気手段をなす真空ポンプ９１及び例えばバタフライバルブからなる圧力調整部９２を備えた排気管９３が接続されている。
【００１９】
また図１に示すように反応容器２の外周を囲むようにして、反応容器２及び反応容器２内のウエハＷを加熱する加熱手段である筒状体のヒータ９４が設けられている。前記ヒータ９４としては、コンタミネーションがなく昇降温特性が優れたカーボンワイヤー等が用いられる。
【００２０】
また上記プラズマ処理装置は制御部９を備えており、前記制御部９は、例えばコンピュータからなり、ボートエレベータ４１、ヒータ９４、供給機器群６２，７２，７４、圧力調整部９２等を制御するように構成されている。より具体的には、制御部９は、反応容器２内で行われる後述の一連の処理のステップを実行するためのシーケンスプログラムを記憶した記憶部、各プログラムの命令を読み出して各部に制御信号を出力する手段などを備えている。なお、このプログラムは、例えばハードディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリーカード等の記憶媒体に格納された状態で制御部９に格納される。
【００２１】
次に上述の実施の形態の作用について説明を行う。先ず、多数枚この例では５０枚の３００ｍｍサイズのウエハＷが多段に載置されたウエハボート５を予め所定の温度に設定された反応容器２内に、その下方より上昇させて搬入（ロード）し、蓋体４でマニホールド３の下端開口部３２を閉じることにより反応容器２内を密閉する。そして反応容器２内を真空ポンプ９１によって真空引きし、反応容器２内が所定の真空度となるようにする。次いで反応容器２内の圧力を例えば６６６．５Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）にして、第１の原料ガス供給ノズル６０より反応容器２内にＤＣＳガス及びＨ２ガスを夫々例えば１０００ｓｃｃｍ、２０００ｓｃｃｍの流量で例えば３秒間供給し、回転しているウエハボート５の棚状に保持されているウエハＷの表面にＤＣＳガスの分子を吸着させる（ステップ１）。
【００２２】
反応容器２内に供給するＨ２ガスはＤＣＳガスに比べて分子の大きさが格段に小さい。そのためＨ２ガスは拡散作用が大きい。従ってＤＣＳガスもＨ２ガスの拡散に伴って拡散するため、図４に示すように反応容器２内の隅々まで広がって行く。そのため前記ウエハボート５はモータＭによって回転しているが、第１のガス供給ノズル６０から見てウエハボート５の支柱５１の影になった領域にも十分にＤＣＳガスが回り込み、結果としてウエハＷの表面において高い均一性をもってＤＣＳガスの分子の吸着層が形成される。
【００２３】
その後、ＤＣＳガスの供給を止め、反応容器２内にはＨ２ガスを供給し続けると共に反応容器２内の圧力を例えば１２０Ｐａ（０．９Ｔｏｒｒ）にして、反応容器２内をＨ２パージする（ステップ２）。この場合、上述したようにＨ２ガスの大きな拡散作用によって、ＤＣＳガスが反応容器２内に滞留せずに確実に排出される。
【００２４】
次いで、反応容器２内の圧力を例えば９３Ｐａ（０．７Ｔｏｒｒ）にして、第２の原料ガス供給ノズル７１より反応容器２内にＮＨ３ガス及びＨ２ガスを夫々例えば５０００ｓｃｃｍ、２０００ｓｃｃｍの流量で例えば１秒間、高周波電源８４がオフの状態で供給する（ステップ３）。しかる後、その真空度を維持しながら反応容器２内にＮＨ３ガス及びＨ２ガスを夫々例えば５０００ｓｃｃｍ、２０００ｓｃｃｍの流量で例えば１５秒間、高周波電源８４がオンの状態で供給し、ウエハＷの表面に例えばＮラジカル，ＮＨラジカル，ＮＨ２ラジカル，ＮＨ３ラジカル等の活性種を吸着させる（ステップ４）。そしてウエハＷの表面では、ＤＣＳガスの分子とＮＨ３の活性種とが反応してシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）の薄膜が形成される。反応容器２内はＮＨ３ガスと同時にＨ２も供給しているで、上述と同様に第２のガス供給ノズル７１から見てウエハボート５の支柱５１の影になった領域にも十分にＮＨ３ガスが回り込む。また反応容器２内に浮遊していたＤＣＳガスが確実に排気されているので、浮遊したＤＣＳガスと反応してウエハＷの表面に予定していないＳｉＮ膜が堆積するおそれもないことから、ウエハＷの表面にＳｉＮ膜が高い面内均一性で形成される。
【００２５】
しかる後、ＮＨ３ガスの供給を止め、反応容器２内にはＨ２ガスを供給し続けると共に反応容器２内の圧力を例えば１０６Ｐａ（０．８Ｔｏｒｒ）にして、反応容器２内をＨ２パージする（ステップ５）。同様に反応容器２内に浮遊した状態で残存するＮＨ３ガスは、Ｈ２ガスの大きな拡散作用によって、反応容器２内に滞留せずに確実に排出される。そして図５に示すようにステップ１〜ステップ５を複数回例えば２００回繰り返すことで、ウエハＷの表面にＳｉＮ膜の薄膜が一層ずつ積層され、ウエハＷの表面に所望の厚さのＳｉＮ膜が形成される（分子層堆積法）。また一連のステップにおける供給機器群６２，７２，７４のバルブ及び流量調整部等の調整及び圧力調整部９２の調整は制御部９に格納されたプログラムに基づいて行われる。
【００２６】
上述の実施の形態によれば、反応容器２内にジクロロシラン（ＤＣＳ）ガス及びアンモニア（ＮＨ３）ガスを供給しているときに、前記反応容器２内に拡散作用の大きい水素（Ｈ２）ガスを供給しているので、既述のようにＤＣＳガスやＮＨ３の活性種は第１の原料ガス供給ノズル６１及び第２のガス供給ノズル７１から見てウエハボート５の支柱５１によって影となる部分にも十分に回り込むため、後述する実施例に示すようにウエハＷ表面に対して均一にＳｉＮ膜を成膜することができる。
【００２７】
また上述の実施の形態によれば、反応容器２内にＤＣＳガス及びＮＨ３ガスの原料ガスを排出する際に、既述のように反応容器２内に残存するＤＣＳガス及びＮＨ３ガスを効率良く排出することができ、成膜均一性をより一層高めることができる。そして特にＮＨ３ガスの活性種を利用する場合、ウエハボート５の支柱５１に衝突して死活することに起因して特に第２の原料ガス供給ノズル７１から見て支柱５１の影になる領域の膜厚が薄くなるが、Ｈ２ガスを用いることでこの傾向が緩和され、極めて有効である。
【００２８】
また反応容器２内にＤＣＳガス及びＮＨ３ガスのどちらか一方の供給をしているときにのみ反応容器２内にＨ２ガスを供給してもよい。
【００２９】
上述の実施の形態では、シラン系のガスとしてＤＣＳガスを用いたがこれに限定されず、他のシラン系のガスを用いてもよい。他のシラン系のガスとしては、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、テトラクロロシラン（ＴＣＳ）、ジシリルアミン（ＤＳＡ）、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、ビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）等も用いることができる。
【実施例】
【００３０】
次に本発明の効果を確認するために行った実験について述べる。
【００３１】
（実施例１）
図１及び図２に示す成膜装置を用い、上述したステップ１〜ステップ５を複数回例えば５００回繰り返すことで、ウエハＷの表面にシリコン窒化膜を成膜した。成膜ガスとしては、ＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガス及びＮＨ３ガスを用いた。プロセス条件は先の実施の形態に記載した通りである。
【００３２】
（実施例２）
実施例１において、反応容器２内にＮＨ３ガスを５０００ｓｃｃｍの流量で供給する工程において、Ｈ２ガスに代えてＮ２ガスを供給し、またその後のパージ処理をＨ２ガスに代えてＮ２ガスで行った他は、実施例１と同様にしてウエハＷの表面にシリコン窒化膜を成膜した。
【００３３】
（比較例）
実施例１において、反応容器２内にＤＣＳガス及びＮＨ３ガスを供給する際に、Ｈ２ガスに代えてＮ２ガスを供給し、また反応容器２内のパージ処理をＮ２ガスで行った他は、実施例１と同様にしてウエハＷの表面にシリコン窒化膜を成膜した。
（検査方法）
ウエハＷの表面にＳｉＮ膜を成膜した後、反応容器２からウエハボート５を搬出し、ウエハボート５の上段に載置されているウエハ（ＴＯＰ）、ウエハボート５の中段に載置されているウエハ（ＣＴＲ）及びウエハボート５の下段に載置されているウエハ（ＢＴＭ）を夫々一枚取出して、各ウエハ（ＴＯＰ、ＣＴＲ、ＢＴＭ）の膜厚の面内均一性を調べた。ここで面内均一とは、（（最大膜厚−最小膜厚）／（２×平均膜厚））×１００％である。また、各ウエハ（ＴＯＰ、ＣＴＲ、ＢＴＭ）の表面に形成されているＳｉＮ膜において、ウエハＷの表面にＳｉＮ膜が成膜される成膜レートについても調べた。
（結果及び考察）
図６に、実施例１、実施例２及び比較例の結果を示す。図６において、棒グラフは成膜レートを示すと共に折れ線グラフはＳｉＮ膜の膜厚の均一性を示す。図６に示すように実施例１及び実施例２は、比較例に比べてＳｉＮ膜の膜厚の均一性がよくなっていると共に、ウエハＷの表面にＳｉＮ膜を成膜する成膜レートが増加していることが分かる。ＳｉＮ膜の均一性について詳述すると、実施例１、実施例２及び比較例で処理したウエハＷの表面における複数点について膜厚測定器により膜厚を測定した結果、図７に示すように、実施例１、実施例２及び比較例ともウエハＷの表面において、支柱５１の影となる部分Ａは中央部ＢよりもＳｉＮ膜が薄かったが、実施例１及び実施例２の方が比較例に比べて、支柱５１の影となる部分Ａに形成されているＳｉＮ膜の膜厚と中央部Ｂに形成されているＳｉＮ膜の膜厚との差が小さいことが分かった。このことから、Ｎ２ガスに代えてＨ２ガスを反応容器２内に供給することが有効であることが理解できる。また実施例２よりも実施例１の方が、ウエハＷの中央部に形成されているＳｉＮ膜とウエハＷの周縁部に形成されているＳｉＮ膜との膜厚の差が小さいことから、反応容器２内にＤＣＳガスの供給時だけでなくＮＨ３ガスを供給する際にもＨ２ガスを供給し、また反応容器２内をパージ処理する際にもＨ２ガスで行うことがさらに有効であることが理解できる。
【００３４】
またウエハＷの表面に形成されているＳｉＮ膜をフッ酸液に浸漬し、フッ酸に対するＳｉＮ膜のエッチングレートを調べた（ウエットエッチング）。その結果を図８に示す。図８に示すように、実施例１のエッチングレートは１３．３７であり、実施例２のエッチングレートは１３．８６であり、比較例のエッチングレートは１５．１５であった。この結果から実施例１及び実施例２は比較例に比べてウエハＷの表面に形成されているＳｉＮ膜が緻密であると推測する。
【００３５】
またウエハＷの表面に形成されているＳｉＮ膜の組成についても、二次イオン質量分析計（Secondary Ionization Mass Spectrometer：ＳＩＭＳ）を用いて測定を行った。その結果を図９に示す。図９の縦軸は濃度（atoms／ｃｍ３）を示し、横軸は、ＳｉＮ膜中に含まれるＨ原子、Ｃ原子、Ｏ原子、Ｃｌ原子を示してある。図９に示すように、実施例１、実施例２及び比較例はＳｉＮ膜の膜質において、大きな変化がないことが分かる。以上のことから、本発明は従来と同等の組成でかつ若干良好な膜質のＳｉＮ膜が高い面内均一性をもって成膜できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の実施のプラズマ処理装置の一例を示す概略横断面図である。
【図３】前記プラズマ処理装置の一部であるウエハボートを示す概略図である。
【図４】前記ウエハボートに載置されているウエハの表面において、ガスの流れる様子を示す説明図である。
【図５】各種のガスの供給のタイミングを示す説明図である。
【図６】本発明の効果を確認するために行った実験例の結果を示す特性図である。
【図７】本発明の効果を確認するために行った実験例において、ウエハＷ表面の様子を示す図である。
【図８】本発明の効果を確認するために行った実験例の結果を示す特性図である。
【図９】本発明の効果を確認するために行った実験例の結果を示す特性図である。
【図１０】プラズマ処理装置の一例を示す概略縦断面図及び概略横断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ｗ    半導体ウエハ
Ｍ    モータ
２    反応容器
３    マニホールド
４１  ボートエレベータ
５    ウエハボート
５１  支柱
６０  第１の原料ガス供給管
６１  第１の原料ガス供給ノズル
６３  シラン系のガス供給源
７０  第２の原料ガス供給管
７１  第２の原料ガス供給ノズル
７３  ＮＨ３ガス供給源
７５  Ｈ２ガス供給源
８０  プラズマ発生部
８３  プラズマ電極
８４  高周波電源
８９  排気カバー部材
９    制御部
９１  真空ポンプ
９２  圧力調整部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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