JP2007281082A - Film formation method, film-forming device, and storage medium - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for improving in-plane uniformity for a film thickness when film-forming a thin film on a substrate by alternately supplying first feed gas and second feed gas by using a vertical heat-treating apparatus. <P>SOLUTION: In a process, the first feed gas is supplied into a reaction vessel for allowing the surface of the substrate to adsorb the first feed gas, then the second feed gas reacting with the first feed gas is supplied into the reaction vessel, and the feed gas supplied into the reaction vessel is switched for a plurality of times between the first feed gas and the second feed gas. In the process, hydrogen gas is supplied into the reaction vessel when at least one of the first feed gas and the second feed gas is being supplied into the reaction vessel. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention stores a film forming method and a film forming apparatus for forming a film on a plurality of substrates held in parallel with a substrate holder in a reaction vessel, and a computer program for executing the film forming method. Related to the storage medium.

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。   In the manufacturing process of a semiconductor device, since integration and thinning of devices are progressing, it is required to form a thin film with high accuracy. Therefore, as one of the film forming processes, the first source gas is adsorbed on the substrate, and then the processing atmosphere is evacuated, and then the second source gas is adsorbed on the substrate, and the components of the first source gas and the second The molecular layer is formed by reacting the components of the source gas on the substrate to form a molecular layer as a reaction product, and then adsorbing the first source gas and the second source gas alternately on the substrate. A method of stacking in multiple layers is known. According to this method, there is an advantage that the film thickness can be accurately controlled by setting the number of repetitions of the adsorption process. For example, a silicon nitride film (hereinafter referred to as “SiN film”) has the same electrical characteristics as a silicon oxide film even when the physical film thickness is large because of its high relative dielectric constant. It is a useful film used for a cap film or the like. In the case where the SiN film is formed by the above-described method, for example, a silane-based gas and ammonia gas can be alternately supplied into the processing container.

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(NH)ガスを供給して活性化し、ここで発生したNH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NH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。 By the way, from the viewpoint of improving the characteristics of the circuit element, a low temperature process is required in order to minimize the thermal history of the film formed in the previous step in the heat treatment process. From such a background, Patent Document 1 describes a technique for suitably implementing a SiN film using a vertical heat treatment apparatus. This apparatus is configured by combining a vertical reaction vessel into which wafer holders on which wafers W are placed in multiple stages are carried, and a mechanism for converting the processing gas into plasma. When forming a SiN film, as shown in the cross-sectional plan view of FIG. 10, first, dichlorosilane (DCS) gas is supplied from the injector 14 to the surface of the wafer W to be adsorbed, and then the reaction vessel 10. After the inside is evacuated, ammonia (NH 3 ) gas is supplied from the injector 14 into the plasma generation vessel 13 where an electric field is generated to activate it, and the generated NH 3 active species (radicals) are converted into the wafer W To react the DCS gas molecules adsorbed on the surface of the wafer W with the NH 3 active species. Subsequently, after the inside of the reaction vessel 10 is evacuated, DCS gas is supplied from the injector 14 to the surface of the wafer W, and by repeating such a series of operations, a thin film of SiN film is laminated on the surface of the wafer W one by one. Then, a SiN film having a desired thickness is formed on the surface of the wafer W (molecular layer deposition method). This technique can form a SiN film on the surface of the wafer W without exposing the wafer W to such a high temperature, and is suitable for the demand for a low temperature process.

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NH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NH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。 By the way, the above-described apparatus has the following problems. The wafer holder 11 is slowly rotated by a driving unit (not shown) during the process. This is for suppressing the deviation of the concentration of the active species of NH 3 or the DCS gas between the surface near the injector 14 and the surface far from the injector 14 on the surface of the wafer W placed on the wafer holder 11. However, as shown in FIG. 10, the wafer holder 11 includes, for example, three columns 16 a, 16 b, and 16 c that hold the periphery of the wafer W, and these columns 16 a, 16 b, and 16 c are arranged in front of the injector 14. In the region A of the wafer W which is a shadow of the pillars 16a, 16b and 16c when viewed through the injector 14, the SiN film is thinner than the central region B, and the in-plane uniformity of the wafer W is deteriorated with respect to the film thickness. There is a problem. In particular, when NH 3 active species are used, the active species are deactivated when they collide with the support columns 16a, 16b, and 16c, so that it is difficult for them to enter the shadows of the support columns 16a, 16b, and 16c. It is difficult to ensure sex.

特開2004−343017(図1)JP 2004-343017 (FIG. 1)

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。   The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to supply a first raw material gas and a second raw material gas alternately using a vertical heat treatment apparatus to form a thin film on a substrate. It is an object of the present invention to provide a technique for further improving the in-plane uniformity of the film thickness.

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。
The present invention relates to a method of forming a film on a substrate by holding a plurality of substrates in parallel with each other on a substrate holder and carrying them into a reaction vessel, heating the inside of the reaction vessel and supplying a processing gas.
Supplying a first source gas into the reaction vessel, adsorbing the first source gas on the surface of the substrate, and then supplying a second source gas that reacts with the first source gas into the reaction vessel; The step of switching the source gas supplied into the reaction vessel in this way between the first source gas and the second source gas a plurality of times,
Supplying hydrogen gas into the reaction vessel when supplying at least one of the first source gas and the second source gas into the reaction vessel. And

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。   In the above film forming method, it is desirable that at least one of the first source gas and the second source gas is activated. A step of supplying a hydrogen gas into the reaction vessel and performing a purge process when discharging at least one of the first source gas and the second source gas in the reaction vessel. It is good also as a structure. In the film forming method, it is preferable that the first source gas is, for example, a silane-based gas, the second source gas is, for example, ammonia gas, and a silicon nitride film, for example, is formed on the substrate. .

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。
In the present invention, a plurality of substrates are held in parallel with each other by a substrate holder and carried into a reaction vessel, the inside of the reaction vessel is heated by a heating means provided around the substrate, and a processing gas is supplied to the substrate. In a film forming apparatus for performing film formation,
First source gas supply means for supplying the first source gas into the reaction vessel;
A second source gas supply means for supplying a second source gas into the reaction vessel;
Hydrogen gas supply means for supplying hydrogen gas into the reaction vessel;
Evacuation means for evacuating the reaction vessel;
Supplying a first source gas into the reaction vessel, adsorbing the first source gas on the surface of the substrate, and then supplying a second source gas that reacts with the first source gas into the reaction vessel; In this way, the source gas supplied into the reaction vessel is switched a plurality of times between the first source gas and the second source gas, and when the source gas is switched, the inside of the reaction vessel is evacuated, and the first reaction gas is placed in the reaction vessel. A control unit that controls each means so as to supply hydrogen gas into the reaction vessel when supplying at least one source gas of one source gas and the second source gas. It is characterized by.

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。
Furthermore, in the present invention, a plurality of substrates are held in parallel with each other by a substrate holder and carried into a reaction vessel, the inside of the reaction vessel is heated by a heating means provided around the substrate, and a processing gas is supplied to the substrate. A storage medium for storing a computer program used in a film forming apparatus for forming a film,
The computer program includes a group of steps so as to execute the film forming method described above. Examples of the storage medium include a hard disk, a flexible disk, a compact disk, a magnetic optical disk (MO), and a memory card.

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(NH)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(H)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NH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。 According to the present invention, when a first raw material gas such as dichlorosilane (DCS) gas and a second raw material gas such as ammonia (NH 3 ) gas are supplied into the reaction vessel, a diffusion action is produced in the reaction vessel. Since a large amount of hydrogen (H 2 ) gas is supplied, these source gases or active species (for example, NH 3 active species) are shaded by the support column of the substrate holder as viewed from the first gas supply means. In addition, the film formation process with high in-plane uniformity can be performed.

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。   A film forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 and FIG. 2 are a schematic longitudinal sectional view and a schematic transverse sectional view of a batch type film forming apparatus comprising a vertical heat treatment apparatus, respectively. 2 in FIG. 1 and FIG. 2 is a reaction vessel formed of, for example, quartz in a vertical cylindrical shape, and a ceiling plate 21 made of quartz is provided on the ceiling in the reaction vessel 2 and sealed. Yes. Further, a flange 22 is integrally formed at the peripheral edge of the lower end opening of the reaction vessel 2, and a manifold 3 formed in a cylindrical shape with, for example, stainless steel is formed on the lower surface of the flange 22 such as an O-ring. It is connected via a seal member 31.

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。   The lower end of the manifold 3 is opened as a loading / unloading port (furnace port), and a flange 33 is formed integrally with the peripheral portion of the opening 32. Below the manifold 3, the opening 32 is hermetically closed on the lower surface of the flange 33 via a sealing member 34 such as an O-ring. For example, a lid 4 made of quartz can be opened and closed vertically by a boat elevator 41. Is provided. A rotation shaft 42 is provided through the central portion of the lid 4, and a wafer boat 5 serving as a substrate holder is mounted on the upper end portion of the rotation shaft 42.

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。   This wafer boat 5 includes three or more, for example, three support columns 51, and supports a plurality of, for example, 125 wafers W to be processed in a shelf shape by supporting each outer edge portion. As shown in FIG. 3, a groove 52 (slot) is formed in the support column 51. A motor M that forms a drive unit for rotating the rotary shaft 42 is provided below the rotary shaft 42, so that the wafer boat 5 is rotated by the motor M. A heat insulating unit 43 is provided on the lid 4 so as to surround the rotating shaft 42.

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SiHCl(ジクロロシラン:DCS)ガスの供給源63が接続されている。 An L-shaped first source gas supply pipe 60 is inserted in the side wall of the manifold 3, and at the tip of the first source gas supply pipe 60, as shown in FIG. Two first source gas supply nozzles 61 made of a quartz tube extending upward in the reaction vessel 2 are arranged with an elongated opening 81 of a plasma generation unit 80 described later interposed therebetween. In these first source gas supply nozzles 61, 61, a plurality (a large number) of gas discharge holes 61a are formed at predetermined intervals along the length direction, and the gas discharge holes 61a, 61a Gas can be discharged substantially uniformly in the horizontal direction. Further, a supply source of a silane-based gas, for example, SiH 2 Cl 2 (dichlorosilane: DCS) gas, which is the first source gas, is provided on the base end side of the first source gas supply pipe 60 via a supply device group 62. 63 is connected.

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(NH)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(H)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。 Further, an L-shaped second source gas supply pipe 70 is inserted in the side wall of the manifold 3, and the inside of the reaction vessel 2 is provided at the tip of the second source gas supply pipe 70. A second source gas supply nozzle 71 made of a quartz tube that extends upward and bends in the middle and is installed in a plasma generator 80 described later is provided. In the second source gas supply nozzle 71, a plurality of (many) gas discharge holes 71a are formed at predetermined intervals along the length direction thereof, and are directed from the gas discharge holes 71a in the horizontal direction. The gas can be discharged almost uniformly. Further, the base end side of the second source gas supply pipe 70 is branched into two, and one second source gas supply pipe 70 is supplied with ammonia as a second source gas via a supply device group 72. A supply source 73 of (NH 3 ) gas is connected, and a supply source 75 of hydrogen (H 2 ) gas is connected to the other second source gas supply pipe 70 via a supply device group 74. The supply device groups 62, 72, and 74 are configured by valves, a flow rate adjusting unit, and the like.

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。   A plasma generation unit 80 is provided along a height direction of a part of the side wall of the reaction vessel 2. The plasma generation unit 80 forms a vertically elongated opening 81 by scraping the side wall of the reaction vessel 2 with a predetermined width along the vertical direction, and forms a recess in a cross section so as to cover the opening 81. The partition wall 82 made of, for example, quartz that is vertically elongated is hermetically welded to the outer wall of the reaction vessel 2. The opening 81 is formed long enough in the vertical direction so as to cover all the wafers W held by the wafer boat 5 in the height direction. A pair of elongated plasma electrodes 83 are provided on the outer surfaces of both side walls of the partition wall 82 so as to face each other along the length direction (vertical direction). The plasma electrode 83 is connected to a high-frequency power source 84 for generating plasma via a power supply line 85 so that plasma can be generated by applying a high-frequency voltage of 13.56 MHz, for example, to the plasma electrode 83. It has become. An insulating protective cover 86 made of, for example, quartz is attached to the outside of the partition wall 82 so as to cover it.

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。   In addition, on the opposite side of the reaction vessel 2 facing the plasma generator 80, an elongated exhaust port formed by, for example, scraping the side wall of the processing vessel 2 in the vertical direction in order to evacuate the atmosphere in the reaction vessel 2. 88 is formed. An exhaust cover member 89 made of quartz and having a U-shaped cross section is attached to the exhaust port 88 by welding so as to cover it. The exhaust cover member 89 extends upward along the side wall of the reaction vessel 2 so as to cover the upper side of the reaction vessel 2, and a gas outlet 90 is provided on the ceiling side of the exhaust cover member 89. Is formed. Connected to the gas outlet 90 is a vacuum pump 91 that constitutes a vacuum evacuation means capable of evacuating the reaction vessel 2 to a desired degree of vacuum, and an exhaust pipe 93 provided with a pressure adjusting unit 92 such as a butterfly valve. .

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。   As shown in FIG. 1, a cylindrical heater 94 is provided as a heating means for heating the reaction vessel 2 and the wafer W in the reaction vessel 2 so as to surround the outer periphery of the reaction vessel 2. As the heater 94, a carbon wire or the like having no contamination and having excellent temperature rising / falling characteristics is used.

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。   In addition, the plasma processing apparatus includes a control unit 9, and the control unit 9 includes, for example, a computer, and controls the boat elevator 41, the heater 94, the supply device groups 62, 72, 74, the pressure adjustment unit 92, and the like. It is configured. More specifically, the control unit 9 stores a sequence program for executing a series of processing steps to be described later performed in the reaction vessel 2, reads instructions of each program, and sends a control signal to each unit. A means for outputting is provided. The program is stored in the control unit 9 in a state of being stored in a storage medium such as a hard disk, a flexible disk, a compact disk, a magnetic optical disk (MO), or a memory card.

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H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)。 Next, the operation of the above embodiment will be described. First, in this example, a large number of wafer boats 5 each having 50 300 mm size wafers W placed in multiple stages are raised from below into a reaction vessel 2 set at a predetermined temperature and loaded (loaded). Then, the inside of the reaction vessel 2 is sealed by closing the lower end opening 32 of the manifold 3 with the lid 4. Then, the inside of the reaction vessel 2 is evacuated by the vacuum pump 91 so that the inside of the reaction vessel 2 has a predetermined degree of vacuum. Next, the pressure in the reaction vessel 2 is set to, for example, 666.5 Pa (5 Torr), and DCS gas and H 2 gas are supplied into the reaction vessel 2 from the first source gas supply nozzle 60 at a flow rate of, for example, 1000 sccm and 2000 sccm, for 3 seconds, for example. DCS gas molecules are adsorbed on the surface of the wafer W which is supplied and held in a shelf shape of the rotating wafer boat 5 (step 1).

反応容器2内に供給するH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Hガスは拡散作用が大きい。従ってDCSガスもH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。 The H 2 gas supplied into the reaction vessel 2 has a much smaller molecular size than the DCS gas. Therefore, the H 2 gas has a large diffusing action. Therefore, since DCS gas also diffuses with the diffusion of H 2 gas, it spreads to every corner in the reaction vessel 2 as shown in FIG. Therefore, although the wafer boat 5 is rotated by the motor M, the DCS gas sufficiently flows into the shadowed area of the column 51 of the wafer boat 5 when viewed from the first gas supply nozzle 60, and as a result, the wafer W An adsorbed layer of DCS gas molecules is formed with high uniformity on the surface.

その後、DCSガスの供給を止め、反応容器2内にはH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Hパージする(ステップ2)。この場合、上述したようにH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。 Thereafter, the supply of DCS gas is stopped, the H 2 gas is continuously supplied into the reaction vessel 2, and the pressure in the reaction vessel 2 is set to 120 Pa (0.9 Torr), for example, and the reaction vessel 2 is purged with H 2 ( Step 2). In this case, as described above, the DCS gas is surely discharged without staying in the reaction vessel 2 due to the large diffusion action of the H 2 gas.

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NHガス及びH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NHガス及びH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,NHラジカル,NH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NH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NHガスと同時にH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NH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。 Next, the pressure in the reaction vessel 2 is set to 93 Pa (0.7 Torr), for example, and NH 3 gas and H 2 gas are supplied into the reaction vessel 2 from the second source gas supply nozzle 71 at flow rates of, for example, 5000 sccm and 2000 sccm, respectively. Supply is performed with the high-frequency power supply 84 turned off for 1 second (step 3). Thereafter, while maintaining the degree of vacuum, NH 3 gas and H 2 gas are supplied into the reaction vessel 2 at a flow rate of, for example, 5000 sccm and 2000 sccm for 15 seconds, for example, with the high-frequency power supply 84 turned on. For example, active species such as N radicals, NH radicals, NH 2 radicals, and NH 3 radicals are adsorbed (step 4). On the surface of the wafer W, DCS gas molecules react with NH 3 active species to form a silicon nitride film (SiN film). Since the inside of the reaction vessel 2 supplies H 2 simultaneously with the NH 3 gas, the NH 3 gas is sufficiently supplied to the shadowed area of the column 51 of the wafer boat 5 as seen from the second gas supply nozzle 71 as described above. 3 gas wraps around. Further, since the DCS gas floating in the reaction vessel 2 is surely exhausted, there is no possibility that an unscheduled SiN film is deposited on the surface of the wafer W by reacting with the floating DCS gas. A SiN film is formed on the surface of W with high in-plane uniformity.

しかる後、NHガスの供給を止め、反応容器2内にはH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H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NHガスは、H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。 Thereafter, the supply of NH 3 gas is stopped, the supply of H 2 gas into the reaction vessel 2 is continued, and the pressure in the reaction vessel 2 is set to 106 Pa (0.8 Torr), for example, and the inside of the reaction vessel 2 is purged with H 2. (Step 5). Similarly, the NH 3 gas remaining in a floating state in the reaction vessel 2 is reliably discharged without being retained in the reaction vessel 2 due to the large diffusion action of the H 2 gas. Then, as shown in FIG. 5, by repeating Step 1 to Step 5 a plurality of times, for example, 200 times, a thin film of SiN film is laminated on the surface of the wafer W one by one, and a SiN film having a desired thickness is formed on the surface of the wafer W. Formed (molecular layer deposition). Further, the adjustment of the valves and the flow rate adjustment unit of the supply device groups 62, 72 and 74 and the adjustment of the pressure adjustment unit 92 in a series of steps are performed based on a program stored in the control unit 9.

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(NH)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(H)ガスを供給しているので、既述のようにDCSガスやNH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。 According to the above-described embodiment, when dichlorosilane (DCS) gas and ammonia (NH 3 ) gas are supplied into the reaction vessel 2, hydrogen (H 2 ) having a large diffusion action in the reaction vessel 2. Since the gas is supplied, the active species of DCS gas and NH 3 are shadowed by the column 51 of the wafer boat 5 as seen from the first source gas supply nozzle 61 and the second gas supply nozzle 71 as described above. Therefore, the SiN film can be uniformly formed on the surface of the wafer W as shown in an example described later.

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NH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NH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NH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、H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。 Further, according to the above-described embodiment, when the DCS gas and the NH 3 gas source gas are discharged into the reaction vessel 2, the DCS gas and NH 3 gas remaining in the reaction vessel 2 are efficiently used as described above. It can be discharged well, and the film formation uniformity can be further improved. In particular, when using activated species of NH 3 gas, it is caused by the collision with the column 51 of the wafer boat 5 and dead life, particularly in the region that becomes a shadow of the column 51 when viewed from the second source gas supply nozzle 71. Although the film thickness is reduced, this tendency is mitigated by using H 2 gas, which is extremely effective.

また反応容器2内にDCSガス及びNH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Hガスを供給してもよい。 Further, the H 2 gas may be supplied into the reaction vessel 2 only when either DCS gas or NH 3 gas is supplied into the reaction vessel 2.

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(SiH)、ジシラン(Si)、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。 In the above embodiment, the DCS gas is used as the silane-based gas. However, the present invention is not limited to this, and other silane-based gas may be used. Examples of other silane gases include monosilane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), hexachlorodisilane (HCD), hexamethyldisilazane (HMDS), tetrachlorosilane (TCS), disilylamine (DSA), trisilane. Silylamine (TSA), Vistabutylbutylaminosilane (BTBAS), etc. can also be used.

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。   Next, an experiment conducted for confirming the effect of the present invention will be described.

(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(SiHCl)ガス及びNH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。
Example 1
A silicon nitride film was formed on the surface of the wafer W by repeating the above-described Step 1 to Step 5 a plurality of times, for example, 500 times, using the film forming apparatus shown in FIGS. As a film forming gas, DCS (SiH 2 Cl 2 ) gas and NH 3 gas were used. The process conditions are as described in the previous embodiment.

(実施例2)
実施例1において、反応容器2内にNHガスを5000sccmの流量で供給する工程において、Hガスに代えてNガスを供給し、またその後のパージ処理をHガスに代えてN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。
(Example 2)
In Example 1, in the process of supplying NH 3 gas into the reaction vessel 2 at a flow rate of 5000 sccm, and the N 2 gas is supplied in place of the H 2 gas and the subsequent purging process in place of the H 2 gas N 2 A silicon nitride film was formed on the surface of the wafer W in the same manner as in Example 1 except that the gas was used.

(比較例)
実施例1において、反応容器2内にDCSガス及びNHガスを供給する際に、Hガスに代えてNガスを供給し、また反応容器2内のパージ処理をN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、Nガスに代えてH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NHガスを供給する際にもH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Hガスで行うことがさらに有効であることが理解できる。
(Comparative example)
In Example 1, when DCS gas and NH 3 gas were supplied into the reaction vessel 2, N 2 gas was supplied instead of H 2 gas, and the purge process in the reaction vessel 2 was performed with N 2 gas. Otherwise, a silicon nitride film was formed on the surface of the wafer W in the same manner as in Example 1.
(Inspection method)
After forming a SiN film on the surface of the wafer W, the wafer boat 5 is unloaded from the reaction vessel 2, and the wafer (TOP) placed on the upper stage of the wafer boat 5 is placed on the middle stage of the wafer boat 5. One wafer (CTR) and one wafer (BTM) placed on the lower stage of the wafer boat 5 were taken out, and the in-plane uniformity of the film thickness of each wafer (TOP, CTR, BTM) was examined. Here, in-plane uniformity means ((maximum film thickness-minimum film thickness) / (2 × average film thickness)) × 100%. In addition, in the SiN film formed on the surface of each wafer (TOP, CTR, BTM), the deposition rate at which the SiN film was formed on the surface of the wafer W was also examined.
(Results and discussion)
In FIG. 6, the result of Example 1, Example 2, and a comparative example is shown. In FIG. 6, the bar graph indicates the film formation rate, and the line graph indicates the uniformity of the film thickness of the SiN film. As shown in FIG. 6, in Example 1 and Example 2, the uniformity of the film thickness of the SiN film is improved compared to the comparative example, and the film formation rate for forming the SiN film on the surface of the wafer W is higher. It can be seen that it has increased. When the uniformity of the SiN film is described in detail, as a result of measuring the film thickness with a film thickness measuring device at a plurality of points on the surface of the wafer W processed in Example 1, Example 2 and Comparative Example, as shown in FIG. In each of Example 1, Example 2, and Comparative Example, on the surface of the wafer W, the portion A that is a shadow of the support column 51 has a thinner SiN film than the central part B. However, Examples 1 and 2 are comparative examples. It was found that the difference between the film thickness of the SiN film formed in the portion A which is a shadow of the support column 51 and the film thickness of the SiN film formed in the central part B is small. From this, it can be understood that it is effective to supply H 2 gas into the reaction vessel 2 instead of N 2 gas. Further, in Example 1, the difference in film thickness between the SiN film formed in the central portion of the wafer W and the SiN film formed in the peripheral portion of the wafer W is smaller than that in the second embodiment. container also supplied H 2 gas into the 2 when supplying the NH 3 gas not only during the supply of the DCS gas and also a still more effective to perform with H 2 gas during the purging process the reaction vessel 2 I can understand.

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。   Further, the SiN film formed on the surface of the wafer W was immersed in a hydrofluoric acid solution, and the etching rate of the SiN film with respect to hydrofluoric acid was examined (wet etching). The result is shown in FIG. As shown in FIG. 8, the etching rate of Example 1 was 13.37, the etching rate of Example 2 was 13.86, and the etching rate of the comparative example was 15.15. From this result, it is estimated that in Example 1 and Example 2, the SiN film formed on the surface of the wafer W is denser than in the comparative example.

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/cm)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。 The composition of the SiN film formed on the surface of the wafer W was also measured using a secondary ion mass spectrometer (SIMS). The result is shown in FIG. The vertical axis in FIG. 9 indicates the concentration (atoms / cm 3 ), and the horizontal axis indicates H atoms, C atoms, O atoms, and Cl atoms contained in the SiN film. As shown in FIG. 9, it can be seen that Example 1, Example 2, and Comparative Example do not have a significant change in the quality of the SiN film. From the above, it can be seen that the present invention can form a SiN film having a composition equivalent to the conventional one and slightly good film quality with high in-plane uniformity.

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。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows an example of the plasma processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 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。It is a schematic cross-sectional view which shows an example of the plasma processing apparatus of implementation of this invention. 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。It is the schematic which shows the wafer boat which is a part of the said plasma processing apparatus. 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。It is explanatory drawing which shows a mode that a gas flows in the surface of the wafer mounted in the said wafer boat. 各種のガスの供給のタイミングを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the timing of supply of various gas. 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。It is a characteristic view which shows the result of the experiment example performed in order to confirm the effect of this invention. 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。It is a figure which shows the mode of the wafer W surface in the experiment example performed in order to confirm the effect of this invention. 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。It is a characteristic view which shows the result of the experiment example performed in order to confirm the effect of this invention. 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。It is a characteristic view which shows the result of the experiment example performed in order to confirm the effect of this invention. 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。It is the schematic longitudinal cross-sectional view and schematic cross-sectional view which show an example of a plasma processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

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 NHガス供給源
75 H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
W Semiconductor wafer M Motor 2 Reaction vessel 3 Manifold 41 Boat elevator 5 Wafer boat 51 Post 60 First source gas supply pipe 61 First source gas supply nozzle 63 Silane-based gas supply source 70 Second source gas supply pipe 71 Second source gas supply nozzle 73 NH 3 gas supply source 75 H 2 gas supply source 80 Plasma generation unit 83 Plasma electrode 84 High frequency power supply 89 Exhaust cover member 9 Control unit 91 Vacuum pump 92 Pressure adjustment unit

Claims (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。
In a method in which a plurality of substrates are held in parallel with each other by a substrate holder and carried into a reaction vessel, the inside of the reaction vessel is heated and a processing gas is supplied to form a film on the substrate.
Supplying a first source gas into the reaction vessel, adsorbing the first source gas on the surface of the substrate, and then supplying a second source gas that reacts with the first source gas into the reaction vessel; The step of switching the source gas supplied into the reaction vessel in this way between the first source gas and the second source gas a plurality of times,
Supplying hydrogen gas into the reaction vessel when supplying at least one of the first source gas and the second source gas into the reaction vessel. A film forming method.
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。   2. The film forming method according to claim 1, wherein at least one of the first source gas and the second source gas is activated. 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。   And a step of performing a purging process by supplying hydrogen gas into the reaction vessel when discharging at least one of the first source gas and the second source gas in the reaction vessel. The film forming method according to claim 1, wherein: 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。   4. The method according to claim 1, wherein the first source gas is a silane-based gas, the second source gas is an ammonia gas, and a silicon nitride film is formed on the substrate. The film-forming method as described in one. 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。
A plurality of substrates are held in parallel with each other by a substrate holder and carried into a reaction vessel, and the inside of the reaction vessel is heated by heating means provided around the substrate and a processing gas is supplied to form a film on the substrate. In the film forming apparatus,
First source gas supply means for supplying the first source gas into the reaction vessel;
A second source gas supply means for supplying a second source gas into the reaction vessel;
Hydrogen gas supply means for supplying hydrogen gas into the reaction vessel;
Evacuation means for evacuating the reaction vessel;
Supplying a first source gas into the reaction vessel, adsorbing the first source gas on the surface of the substrate, and then supplying a second source gas that reacts with the first source gas into the reaction vessel; In this way, the source gas supplied into the reaction vessel is switched a plurality of times between the first source gas and the second source gas, and when the source gas is switched, the inside of the reaction vessel is evacuated, and the first reaction gas is placed in the reaction vessel. A control unit that controls each means so as to supply hydrogen gas into the reaction vessel when supplying at least one source gas of one source gas and the second source gas. A film forming apparatus characterized by the above.
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。   6. The film forming apparatus according to claim 5, further comprising an activating means for activating at least one of the first source gas and the second source gas. 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。   When the controller discharges at least one of the first source gas and the second source gas in the reaction vessel, the control unit performs a purge process by supplying hydrogen gas into the reaction vessel. The film forming apparatus according to claim 5, wherein the film forming apparatus is controlled. 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。   8. The method according to claim 5, wherein the first source gas is a silane-based gas, the second source gas is an ammonia gas, and a silicon nitride film is formed on the substrate. The film-forming apparatus as described in one. 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。
A plurality of substrates are held in parallel with each other by a substrate holder and carried into a reaction vessel, and the inside of the reaction vessel is heated by heating means provided around the substrate and a processing gas is supplied to form a film on the substrate. A storage medium for storing a computer program used in a film forming apparatus,
5. A storage medium in which the computer program includes a set of steps so as to execute the film forming method according to claim 1.
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