CN105990101A - 氮化硅膜的形成方法以及氮化硅膜的形成装置 - Google Patents

氮化硅膜的形成方法以及氮化硅膜的形成装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105990101A
CN105990101A CN201610156582.1A CN201610156582A CN105990101A CN 105990101 A CN105990101 A CN 105990101A CN 201610156582 A CN201610156582 A CN 201610156582A CN 105990101 A CN105990101 A CN 105990101A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon nitride
nitride film
carbon
reative cell
reaction tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610156582.1A
Other languages
English (en)
Inventor
佐藤敬信
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of CN105990101A publication Critical patent/CN105990101A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02321—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02337—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02359—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment to change the surface groups of the insulating layer

Abstract

本发明提供一种氮化硅膜的形成方法以及氮化硅膜的形成装置。氮化硅膜的形成方法包括：将被处理体收容于反应室内的收容工序；在收容到所述反应室内的被处理体上形成氮化硅膜的氮化硅膜形成工序；向收容有形成有所述氮化硅膜的被处理体的反应室供给具有不饱和键的碳氢化合物，对形成的所述氮化硅膜的表面进行碳封端的碳吹扫工序；将形成有所述表面被碳封端了的氮化硅膜的被处理体向所述反应室外输出的输出工序。

Description

氮化硅膜的形成方法以及氮化硅膜的形成装置
技术领域
本发明涉及氮化硅膜的形成方法以及氮化硅膜的形成装置。
背景技术
作为氮化硅膜的形成方法，提出了使用CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法、ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积)法在低温下在被处理体、例如半导体晶圆上形成优质的氮化硅膜的各种方法。公知有例如以300℃～600℃的低温形成薄膜的方法。
发明内容
发明要解决的问题
不过，在所形成的氮化硅膜的表面容易生成自然氧化膜，其结果，存在氮化硅膜表面的耐湿蚀刻性降低这样的问题。
本发明提供一种能够使耐湿蚀刻性提高的氮化硅膜的形成方法以及氮化硅膜的形成装置。
用于解决问题的制程
本发明的第1技术制程的氮化硅膜的形成方法包括：
将被处理体收容于反应室内的收容工序；
在收容到所述反应室内的被处理体上形成氮化硅膜的氮化硅膜形成工序；
向收容有形成有所述氮化硅膜的被处理体的反应室供给具有不饱和键的碳氢化合物、对形成的所述氮化硅膜的表面进行碳封端(日文：炭素終端)的碳吹扫工序；
以及将形成有所述表面被碳封端了的氮化硅膜的被处理体向所述反应室外输出的输出工序。
本发明的第2技术制程的氮化硅膜的形成装置包括：
反应室，其用于收容被处理体；
成膜用气体供给部件，其用于向所述反应室内供给成膜用气体；
碳气体供给部件，其用于向所述反应室内供给具有不饱和键的碳氢化合物；
以及控制部件，其对装置的各部分进行控制，
所述控制部件使被处理体收容于所述反应室内，控制所述成膜用气体供给部件，在收容到所述反应室内的被处理体上形成了氮化硅膜之后，控制所述碳气体供给部件对所述氮化硅膜的表面进行碳封端，将形成有所述表面被碳封端了的氮化硅膜的被处理体向所述反应室外输出。
附图说明
附图作为本说明书的一部分而编入，用于表示本发明的实施方式，因此，与上述的一般的说明以及后述的实施方式的详细内容一起说明本发明的概念。
图1是表示本发明的实施方式的薄膜形成装置的图。
图2是表示图1的控制部的构成的图。
图3是说明薄膜形成方法的图。
图4是表示碳吹扫气体和蚀刻量之间的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的氮化硅膜的形成方法以及氮化硅膜的形成装置进行说明。在下述的详细说明中，提供了很多具体的详细内容，以便能够充分地理解本发明。然而，没有这样的详细的说明本领域技术人员 可完成本发明是不言而喻的。在其他例子中，为了避免难以理解各种实施方式，没有详细地示出公知的方法、顺序、系统、构成要素。
在本实施方式中，作为本发明的氮化硅膜的形成装置，以使用批量式的立式热处理装置的情况为例进行说明。图1中示出本实施方式的热处理装置的结构。
如图1所示，热处理装置1具有大致圆筒状且有顶的反应管2。反应管2以其长度方向朝向铅垂方向的方式配置。反应管2由耐热以及耐腐蚀性优异的材料、例如、石英形成。
在反应管2的下侧设置有大致圆筒状的歧管3。歧管3的上端与反应管2的下端气密地接合。歧管3与用于对反应管2内的气体进行排气的排气管4气密地连接。在排气管4上设置有由后述的阀控制部125、真空泵126等构成的压力调整部5，将反应管2内调整成所期望的压力(真空度)。
在歧管3(反应管2)的下方配置有盖体6。盖体6由耐热以及耐腐蚀性优异的材料、例如石英形成。另外，盖体6构成为可利用后述的舟皿升降机127上下运动，配置成，若盖体6利用舟皿升降机127上升，则歧管3(反应管2)的下方侧(炉口部分)被封闭，若盖体6利用舟皿升降机127下降，则反应管2的下方侧(炉口部分)敞开。
在盖体6之上载置有用于防止反应管2内的温度从反应管2的炉口部分开始降低的保温筒8。在保温筒8之上载置有晶圆舟皿9。晶圆舟皿9例如由石英形成。晶圆舟皿9构成为能够沿着铅垂方向隔开预定的间隔收容多张半导体晶圆W。此外，也可以是，在保温筒8上设置有以能够旋转的方式载置用于收容半导体晶圆W的晶圆舟皿9的旋转台，在它们之上载置晶圆舟皿9。在这些情况下，容易将收容到晶圆舟皿9的半导体晶圆W控制为均匀的温度。
在反应管2的周围以围绕反应管2的方式设置有例如由电阻发热体构成的加热器部10。反应管2的内部被该加热器部10加热到预定的温度，其结果， 半导体晶圆W被加热到预定的温度。加热器部10例如由呈5层配置的加热器11～15构成。加热器11～15分别与后述的电力控制器连接，通过分别向电力控制器独立地供给电力，能够将加热器11～15分别独立地加热到所期望的温度。
另外，在歧管3设置有向反应管2内供给处理气体的多个处理气体供给管。此外，在图1中，图示了向歧管3供给处理气体的3个处理气体供给管21～23。
在各处理气体供给管21～23上分别设置有流量调整部24～26。流量调整部24～26如后所述那样由用于对在处理气体供给管21～23内流动的处理气体的流量进行调整的质量流量控制器(MFC124)等构成。因此，从处理气体供给管21～23供给的处理气体被流量调整部24～26调整成所期望的流量而分别向反应管2内供给。
作为从处理气体供给管21～23供给的处理气体，存在源气体、氮化气体、稀释气体、吹扫气体、碳吹扫用气体等。
源气体是使源(Si)吸附于被处理体的Si源，在后述的吸附步骤中使用。在本例中，作为Si源，可使用二氯甲硅烷(DCS)。
氮化气体是使所吸附的源(Si)氮化的气体，在后述的氮化步骤中使用。在本例中，作为氮化气体，可使用氨(NH3)。
稀释气体是使源气体、氮化气体等稀释的气体，例如可使用氮(N2)。
吹扫气体是对反应管2内的气体进行排气的气体，例如可使用氮(N2)。
碳吹扫用气体是对所形成的氮化硅膜的表面进行碳化处理(碳封端处理)的气体，例如可使用具有不饱和键的碳氢化合物等。作为具有不饱和键的碳氢化合物，存在乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、乙炔(C2H2)等。
另外，热处理装置1具有用于对反应管2内的气体流量、压力、处理气氛的温度这样的处理参数进行控制的控制部(控制器)100。图2中示出控制部 100的构成。
如图2所示，控制部100与操作面板121、温度传感器122、压力计123、MFC124、阀控制部125、真空泵126、舟皿升降机127、加热器控制器128等连接。
操作面板121具有显示画面和操作按钮，将操作者的操作指示向控制部100传递，另外，将来自控制部100的各种信息显示于显示图像。
温度传感器122对反应管2内以及排气管4内等各部分的温度进行测量，将其测量值通知控制部100。
压力计123对反应管2内以及排气管4内等各部分的压力进行测量，将其测量值通知给控制部100。
MFC124配置于处理气体供给管21～23等各配管，将在各配管中流动的气体的流量控制成控制部100指示的量，并且对实际流动的气体的流量进行测量，将测量出的结果通知控制部100。
阀控制部125配置于各配管，将配置于各配管的阀的开度控制成控制部100指示的值。
真空泵126与排气管4连接，对反应管2内的气体进行排气。
舟皿升降机127通过使盖体6上升，将晶圆舟皿9(半导体晶圆W)装载于反应管2内，通过使盖体6下降，将晶圆舟皿9(半导体晶圆W)从反应管2内卸载。
加热器控制器128用于对加热器11～15独立地控制，响应来自控制部100的指示，向加热器11～15通电而将它们加热，另外，对加热器11～15的电能消耗独立地进行测量，并将测量出的结果通知控制部100。
控制部100由制程存储部111、ROM(Read Only Memory，只读存储器)112、RAM(Random Access Memory，随机存储器)113、I/O接口(Input/Output Port，输入输出接口)114、CPU(Central Processing Unit，中央处理器)115、 将它们相互连接起来的总线116构成。
在制程存储部111中存储由安装用制程和多个工艺用制程。在热处理装置1的制造最初仅储存有安装用制程。安装用制程在生成与各处理装置相应的热模型等时被执行。工艺用制程是按照使用者所实际进行的每个热处理(工艺)而准备的制程，对从半导体晶圆W向反应管2的装载到处理完毕的半导体晶圆W的卸载为止的、各部分的温度的变化、反应管2内的压力变化、各种气体的供给的开始以及停止的时刻和供给量等进行规定。
ROM112由EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、硬盘等构成，是用于存储CPU115的动作程序等的记录介质。
RAM113作为CPU115的工作区等发挥功能。
I/O接口114与操作面板121、温度传感器122、压力计123、MFC124、阀控制部125、真空泵126、舟皿升降机127、加热器控制器128等连接，对数据、信号的输入输出进行控制。
CPU115构成控制部100的中枢，执行被存储到ROM112的控制程序。另外，CPU115根据来自操作面板121的指示，并按照被存储于制程存储部111的制程(工艺用制程)对热处理装置1的动作进行控制。即、CPU115使温度传感器122、压力计123、MFC124等对反应管2内以及排气管4内等各部分的温度、压力、流量等进行测量，基于该测量数据向加热器控制器128、MFC124、阀控制部125、真空泵126等输出控制信号等，进行控制，以使上述各部分遵循工艺用制程。
总线116在各部分之间传递信息。
接着，参照图3所示的制程(时序)对使用了以上那样构成的热处理装置1的氮化硅膜的形成方法进行说明。在本实施方式的簿膜形成方法中，以利用ALD法在半导体晶圆W上形成氮化硅膜的情况为例对本发明进行说明。
如图3所示，在本实施的ALD法中，包括使硅(Si)吸附于半导体晶圆W的表面的吸附步骤和使所吸附的Si氮化的氮化步骤，这些步骤表示ALD法的1个循环。另外，如图3所示，使用了DCS作为Si源气体，使用了氨(NH3)作为氮化气体，使用了氮(N2)作为稀释气体，使用了乙烯(C2H4)作为碳吹扫气体。通过将该图3的制程所示的循环执行(反复进行)多次、例如100个循环，在半导体晶圆W上形成所期望厚度的氮化硅膜。
此外，在以下的说明中，构成热处理装置1的各部分的动作由控制部100(CPU115)控制。另外，如前所述，通过控制部100(CPU115)对加热器控制器128(加热器部10)、MFC124(处理气体供给管21等)、阀控制部125、真空泵126进行控制，将各处理中的反应管2内的温度、压力、气体的流量等设定成遵循图3所示的制程的条件。
首先，利用加热器部10将反应管2内维持为预定的装载温度，例如，如图3的(a)所示那样维持为450℃。接着，将收容有半导体晶圆W的晶圆舟皿9载置于盖体6上。然后，利用舟皿升降机127使盖体6上升而进行装载，将半导体晶圆W(晶圆舟皿9)收容于反应管2内(晶圆装载工序)。
接下来，实施在半导体晶圆W上形成氮化硅膜的氮化硅膜形成工序。首先，利用加热器部10将反应管2内设定为预定的温度，例如，如图3的(a)所示那样设定为630℃。另外，从处理气体供给管21等向反应管2内供给预定量的氮的同时，将反应管2内的气体排出，将反应管2内设定为预定的压力，例如，如图3的(b)所示那样设定为133Pa(1Torr)(稳定化工序)。
接着，执行使Si吸附于半导体晶圆W的表面的吸附步骤。吸附步骤是向半导体晶圆W供给源气体并使Si吸附于半导体晶圆W的表面的工序。
在吸附步骤中，从处理气体供给管21等将作为Si源的DCS以预定量、例如像图3的(d)所示那样以0.3slm向反应管2内供给，如图3的(c)所示那样将预定量的氮向反应管2内供给(流动工序)。
在此，优选将反应管2内的温度设为450℃～630℃。其原因在于，若低于450℃，则有可能无法形成氮化硅膜，若反应管2内的温度高于630℃，则所形成的氮化硅膜的膜质、膜厚均匀性等有可能恶化。
优选将DCS的供给量设为10sccm～10slm。其原因在于，若少于10sccm，则有可能未向半导体晶圆W的表面供给充分的Si，若多于10slm，则无助于反应的Si有可能变多。进一步优选将DCS的供给量设为0.1slm～3slm。其原因在于，通过设为该范围，可促进半导体晶圆W的表面和Si之间的反应。
优选将反应管2内的压力设为0.133Pa(0.001Torr)～13.3kPa(100Torr)。其原因在于，通过设为该范围的压力，能够促进半导体晶圆W的表面和Si之间的反应。进一步优选将反应管2内的压力设为40Pa(0.3Torr)～400Pa(3Torr)。其原因在于，通过设为该范围的压力，反应管2内的压力控制变容易。
供给到反应管2内的DCS在反应管2内被加热而活化。因此，若向反应管2内供给DCS，则半导体晶圆W的表面和活化了的Si反应，Si吸附于半导体晶圆W的表面。
若预定量的Si吸附于半导体晶圆W的表面，则来自处理气体供给管21等的DCS以及来自氮气供给管的氮的供给停止。然后，将反应管2内的气体排出，并且例如，如图3的(c)所示，从处理气体供给管21等向反应管2内供给预定量的氮而将反应管2内的气体排出到反应管2外(吹扫、真空(Vacuum)工序)。
接下来，利用加热器部10将反应管2内设定为预定的温度，例如，如图3的(a)所示那样设定为630℃。另外，如图3的(c)所示，从处理气体供给管21等向反应管2内供给预定量的氮，并且，将反应管2内的气体排出，将反应管2设定为预定的压力，例如，如图3的(b)所示那样设定为133Pa(1Torr)。
接着，执行使半导体晶圆W的表面氮化的氮化步骤。氮化步骤是向吸附 有Si的半导体晶圆W上供给氮化气体而使所吸附的Si氮化的工序。在本实施方式中，通过向半导体晶圆W上供给氨(NH3)而使所吸附的Si氮化。
在氮化步骤中，从处理气体供给管21等向反应管2内以预定量供给氨，例如，如图3的(e)所示那样以10slm供给氨。另外，如图3的(c)所示，从处理气体供给管21等将作为稀释气体的预定量的氮向反应管2内供给(流动工序)。
在此，优选将氨的供给量设为1sccm～50slm，进一步优选设为0.1slm～20slm，最优选设为1slm～10slm。其原因在于，通过设为该范围，能够为了形成氮化硅膜而进行充分的氮化。
优选将反应管2内的压力设为0.133Pa(0.001Torr)～13.3kPa(100Torr)。其原因在于，通过设为该范围的压力，能够促进半导体晶圆W表面的Si的氮化。进一步优选将反应管2内的压力设为40Pa(0.3Torr)～400Pa(3Torr)。其原因在于，通过设为该范围的压力，反应管2内的压力控制变容易。
若向反应管2内供给氨，则吸附到半导体晶圆W上的Si被氮化，在半导体晶圆W上形成氮化硅膜。若在半导体晶圆W上形成所期望厚度的氮化硅膜，则停止来自处理气体供给管21等的氨的供给。另外，停止来自处理气体供给管21等的氮的供给。然后，将反应管2内的气体排出，并且，如图3的(c)所示，从处理气体供给管21等向反应管2内供给预定量的氮而将反应管2内的气体排出到反应管2外(吹扫、真空(Vacuum)工序)。
由此，由吸附步骤和氮化步骤构成的、ALD法的1个循环结束。接下来，再次开始从吸附步骤开始的ALD法的1个循环。并且，反复进行该循环预定次数。由此，在半导体晶圆W上形成所期望厚度的氮化硅膜。
若在半导体晶圆W上形成所期望厚度的氮化硅膜，则利用加热器部10将反应管2内设定为预定的温度，例如，如图3的(a)所示那样设定为630℃。另外，从处理气体供给管21等向反应管2内供给预定量的氮的同时将反应管2 内的气体排出，将反应管2设定为预定的压力，例如，如图3的(b)所示那样设定为1064Pa(8Torr)(待机工序)。
优选反应管2内的温度为450℃～800℃。其原因在于，通过设为该范围，容易对所形成的氮化硅膜的表面进行碳封端处理，能够抑制自然氧化膜的产生。
另外，优选反应管2内的温度为与氮化硅膜的成膜温度相同的温度。其原因在于，通过设为与成膜温度相同的温度，温度控制变容易，能够进行高效的处理。
优选将反应管2内的压力设为0.133Pa(0.001Torr)～13.3kPa(100Torr)。其原因在于，通过设为该范围的压力，容易对氮化硅膜的表面进行碳封端处理，能够抑制自然氧化膜的产生。进一步优选将反应管2内的压力设为13.3Pa(0.1Torr)～1.33kPa(10Torr)，最优选设为133Pa(1Torr)～1064Pa(8Torr)。其原因在于，通过设为该范围的压力，能够促进氮化硅膜的表面的碳封端处理。
接下来，如图3的(f)所示，从处理气体供给管21等向反应管2内以1slm供给乙烯(C2H4)(碳吹扫工序)。
优选将乙烯的供给量设为10sccm～10slm。其原因在于，若少于10sccm，则有可能无法对氮化硅膜的表面充分地进行碳封端处理，若多于10slm，则无助于反应的乙烯有可能变多。进一步优选将乙烯的供给量设为0.1slm～10slm，最优选设为0.1slm～5slm。其原因在于，通过设为该范围，可促进氮化硅膜的表面的碳封端处理。
若向反应管2内供给乙烯，氮化硅膜的表面被碳封端。由此，能够抑制自然氧化膜的发生。该结果，能够提高氮化硅膜的表面的耐湿蚀刻性。
若碳吹扫工序结束，则从处理气体供给管21等停止乙烯的供给。然后，将反应管2内的气体排出，并且，如图3的(c)所示，从处理气体供给管21 等向反应管2内供给预定量的氮并将反应管2内的气体排出到反应管2外(吹扫、真空(Vacuum)工序)。
接着，利用加热器部10将反应管2内维持为预定的装载温度，例如，如图3的(a)所示那样维持为450℃，并且从处理气体供给管21等向反应管2内供给预定量的氮并将反应管2内的气体排出到反应管2外，将反应管2内恢复成常压(常压恢复工序)。
然后，通过利用舟皿升降机127使盖体6下降，将半导体晶圆W卸载，将半导体晶圆W从晶圆舟皿9回收(晶圆卸载工序)，结束该处理。然后，能够再次执行前述的氮化硅膜的形成工序。
这样，通过在将氮化硅膜形成于半导体晶圆W上之后实施碳吹扫工序，氮化硅膜的表面被碳封端。由此，能够抑制自然氧化膜的产生。其结果，能够提高氮化硅膜的表面的耐湿蚀刻性。
接着，为了确认本发明的效果，对使用BHF(氢氟酸缓冲液：Buffered Hydrogen Fluoride)蚀刻了利用上述实施方式在半导体晶圆W上形成有5nm 氮化硅膜的试验片的情况的厚度和时间之间的关系以及试验片的深度和蚀刻量之间的关系进行了测量(实施例1)。另外，除了在碳吹扫工序中将反应管2内的压力设为133Pa(1Torr)以外，对利用同样的方法形成的试验片也进行了同样的测量(实施例2)。而且，为了进行比较，对碳吹扫用气体使用了氮气的情况(比较例1)也进行了同样的测量。将结果表示于图4。
如图4的由虚线围着的部位所示，能够确认到如下内容：通过进行碳吹扫工序，能够减少蚀刻量。尤其是，能够确认到如下内容：通过将反应管2内的压力设为1064Pa(8Torr)，能够使蚀刻量较大程度地降低。其原因在于，通过氮化硅膜的表面被碳封端，能够抑制自然氧化膜的产生，其结果，能够提高氮化硅膜的表面的耐湿蚀刻性。
如以上说明那样，根据本实施方式，通过在氮化膜形成工序后进行碳吹 扫工序，所形成的氮化硅膜的表面被碳封端，能够抑制自然氧化膜的产生。其结果，能够提高氮化硅膜的表面的耐湿蚀刻性。
此外，本发明并不限于上述的实施方式，能够进行各种变形、应用。以下，对可应用于本发明的其他实施方式进行说明。
在上述实施方式中，以使用了DCS作为Si源、使用了氨作为氮化气体的情况为例对本发明进行了说明，但Si源以及氮化气体只要是能够形成氮化硅膜的有机源气体以及氮化气体即可，能够使用各种气体。
在上述实施方式中，以通过执行100个循环而在半导体晶圆W上形成了氮化硅膜的情况为例对本发明进行了说明，例如也可以如50个循环那样减小循环数。另外，也可以如200个循环那样增多循环数。在该情况下，都通过与循环数相对应地对例如Si源以及氨的供给量等进行调整，可形成所期望厚度的氮化硅膜。
在上述实施方式中，以使用ALD法在半导体晶圆W上形成了氮化硅膜的情况为例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于使用了ALD法的情况，也可以使用CVD法在半导体晶圆W上形成氮化硅膜。
在上述实施方式中，以在供给源气体以及氮化气体时供给了作为稀释气体的氮的情况为例对本发明进行了说明，但也可以在供给源气体以及氮化气体时不供给氮。不过，通过含有氮作为稀释气体，容易进行处理时间的设定等，因此，优选含有稀释气体。作为稀释气体，优选非活性气体，除了氮之外，例如能够应用氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)。
在本实施方式中，作为薄膜形成装置，以单管构造的批量式的处理装置的情况为例对本发明进行了说明，也能够将本发明例如应用于双重管构造的批量式的处理装置。另外，也能够将本发明应用于批量式的卧式处理装置、单张式的处理装置。另外，被处理体并不限定于半导体晶圆W，例如也可以是LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)用的玻璃基板。
本发明的实施方式的控制部100不由专用系统构成，可使用通常的计算机系统来实现。例如，通过从储存有用于执行上述处理的程序的记录介质(软盘、CD－ROM(Compact Disc Read Only Memory)等)将该程序安装到通用计算机上，能够构成用于执行上述处理的控制部100。
并且，用于供给这些程序的部件是任意的。除了如上述那样能够经由预定的记录介质供给之外，例如也可以经由通信线路、通信网络、通信系统等供给。在该情况下，例如，在通信网络的公告栏(BBS：Bulletin Board System)公告该程序，并将其经由网络提供。并且，使如此提供的程序起动，在OS(Operating System)的控制下，通过与其他应用程序同样地执行，能够执行上述的处理。
本发明对氮化硅膜的形成方法以及薄膜形成装置是有用的。
根据本发明，能够提高湿蚀刻耐性。
应该认为在此记载的实施方式的所有方面都是例示，而不是限制性的内容。实际上能以多样的形态使上述实施方式具体化。另外，上述的实施方式在不脱离权利要求书及其主旨的情况下也可以用各种形态进行省略、置换、变更。意在本发明的范围包括权利要求书及其同等的意味以及范围内的所有变更。
本发明基于2015年3月20日提出申请的日本特许出愿第2015-058041号的优先权的利益，该日本申请的全部内容作为参照文献编入本说明书中。

Claims (6)

1.一种氮化硅膜的形成方法，其中，
该氮化硅膜的形成方法包括：
将被处理体收容于反应室内的收容工序；
在收容到所述反应室内的被处理体上形成氮化硅膜的氮化硅膜形成工序；
向收容有形成有所述氮化硅膜的被处理体的反应室供给具有不饱和键的碳氢化合物，对形成的所述氮化硅膜的表面进行碳封端的碳吹扫工序；以及
将形成有所述表面被碳封端了的氮化硅膜的被处理体向所述反应室外输出的输出工序。
2.根据权利要求1所述的氮化硅膜的形成方法，其中，
所述具有不饱和键的碳氢化合物是乙烯、丙烯、或乙炔。
3.根据权利要求1所述的氮化硅膜的形成方法，其中，
在所述氮化硅膜形成工序以及所述碳吹扫工序中，将所述反应室的温度加热到450℃～800℃。
4.根据权利要求1所述的氮化硅膜的形成方法，其中，
在所述碳吹扫工序中，将所述反应室内的压力设为13.3Pa～1.33kPa。
5.根据权利要求1所述的氮化硅膜的形成方法，其中，
在所述碳吹扫工序中，以0.1slm～10slm将含有碳的气体向所述反应室内供给。
6.一种氮化硅膜的形成装置，其包括：
反应室，其用于收容被处理体；
成膜用气体供给部件，其用于向所述反应室内供给成膜用气体；
碳气体供给部件，其用于向所述反应室内供给具有不饱和键的碳氢化合物；
以及控制部件，其对装置的各部分进行控制，
所述控制部件使被处理体收容于所述反应室内，控制所述成膜用气体供给部件，在收容到所述反应室内的被处理体上形成了氮化硅膜之后，控制所述碳气体供给部件对所述氮化硅膜的表面进行碳封端，将形成有所述表面被碳封端了的氮化硅膜的被处理体向所述反应室外输出。
CN201610156582.1A 2015-03-20 2016-03-18 氮化硅膜的形成方法以及氮化硅膜的形成装置 Pending CN105990101A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-058041 2015-03-20
JP2015058041A JP2016178224A (ja) 2015-03-20 2015-03-20 シリコン窒化膜の形成方法、および、シリコン窒化膜の形成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105990101A true CN105990101A (zh) 2016-10-05

Family

ID=56924984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610156582.1A Pending CN105990101A (zh) 2015-03-20 2016-03-18 氮化硅膜的形成方法以及氮化硅膜的形成装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160276147A1 (zh)
JP (1) JP2016178224A (zh)
KR (1) KR20160112954A (zh)
CN (1) CN105990101A (zh)
TW (1) TW201708595A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113846311A (zh) * 2018-02-28 2021-12-28 株式会社国际电气 半导体器件的制造方法、衬底处理方法、衬底处理装置及记录介质

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6529956B2 (ja) * 2016-12-28 2019-06-12 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
TW202229795A (zh) * 2020-11-23 2022-08-01 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 具注入器之基板處理設備

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004281853A (ja) 2003-03-18 2004-10-07 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
US20130022658A1 (en) * 2011-07-23 2013-01-24 Synos Technology, Inc. Depositing material with antimicrobial properties on permeable substrate using atomic layer deposition
JP5758829B2 (ja) * 2012-03-27 2015-08-05 東京エレクトロン株式会社 ボロン含有シリコン酸炭窒化膜の形成方法およびシリコン酸炭窒化膜の形成方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113846311A (zh) * 2018-02-28 2021-12-28 株式会社国际电气 半导体器件的制造方法、衬底处理方法、衬底处理装置及记录介质

Also Published As

Publication number Publication date
US20160276147A1 (en) 2016-09-22
JP2016178224A (ja) 2016-10-06
KR20160112954A (ko) 2016-09-28
TW201708595A (zh) 2017-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101848562B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
US11359285B2 (en) Substrate processing apparatus, heater and method of manufacturing semiconductor device
US11261528B2 (en) Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
US10388512B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
US20110287629A1 (en) Silicon film formation method and silicon film formation apparatus
TWI715918B (zh) 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及記錄媒體
KR101577964B1 (ko) 질화 티탄막의 형성 방법, 질화 티탄막의 형성 장치 및 프로그램을 기록한 기록 매체
US8642486B2 (en) Thin film forming method, thin film forming apparatus, and program
JP2016058676A (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
KR20200067809A (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
JP2015002312A (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
KR20160037077A (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램
CN105990101A (zh) 氮化硅膜的形成方法以及氮化硅膜的形成装置
US20180171467A1 (en) Method of Manufacturing Semiconductor Device, Substrate Processing Apparatus and Non-Transitory Computer-Readable Recording Medium
KR102244383B1 (ko) 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
CN104934299A (zh) 氧化硅膜的形成方法和氧化硅膜的形成装置
JP2018206827A (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
CN104078386A (zh) 硅氧化膜的形成方法以及硅氧化膜的形成装置
US20220208544A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing method, non-transitory computer-readable recording medium and substrate processing apparatus
KR102165710B1 (ko) 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램
JP6937894B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP6675962B2 (ja) 成膜方法及び成膜システム
US10297439B2 (en) Film forming method and film forming system
WO2022054855A1 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP6340332B2 (ja) 薄膜形成方法、および、薄膜形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20161005

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication