JP2004047634A - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents
成膜方法及び成膜装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004047634A JP2004047634A JP2002201535A JP2002201535A JP2004047634A JP 2004047634 A JP2004047634 A JP 2004047634A JP 2002201535 A JP2002201535 A JP 2002201535A JP 2002201535 A JP2002201535 A JP 2002201535A JP 2004047634 A JP2004047634 A JP 2004047634A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- film
- processing container
- film forming
- supplying
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000151 deposition Methods 0.000 title abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 97
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical class O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 69
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims description 12
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 claims description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 10
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 21
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 19
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 10
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
-
- 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
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
-
- 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
- C23C16/448—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 generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/452—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 generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
-
- 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
- H01L21/02172—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
- H01L21/02175—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
- H01L21/02178—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing aluminium, e.g. Al2O3
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、残留炭素などの不純物濃度を低下させることを可能とした、良質な金属酸化膜を得ることができる成膜方法の提供を目的とする。
【解決手段】本発明は、有機金属化合物を原料として金属酸化膜を成膜する成膜方法であって、活性化した酸素ガスを第１の流路を介して処理容器に供給する工程と、該工程と同時若しくは該工程の後又は該工程の最中に、上記処理容器に第２の流路を介して有機金属ガスを供給する工程とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】本発明は、有機金属化合物を原料として金属酸化膜を成膜する成膜方法であって、活性化した酸素ガスを第１の流路を介して処理容器に供給する工程と、該工程と同時若しくは該工程の後又は該工程の最中に、上記処理容器に第２の流路を介して有機金属ガスを供給する工程とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に成膜技術に係り、ＣＶＤ法等による金属酸化膜の成膜方法及び成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最先端技術により形成される超ＬＳＩ、特にＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）では、微細化に伴い膜厚が極めて薄い酸化膜がキャパシタ絶縁膜やゲート絶縁膜に用いられている。これらの絶縁膜には、リーク電流の低減を図りつつ薄膜化若しくは一層の微細化を図るために、比誘電率の大きな膜、例えば比誘電率８．６〜１０．５５のＡｌ２Ｏ３膜や比誘電率５０〜１２０のＴａ２Ｏ５膜等が用いられている。
【０００３】
従来、これらの強誘電体膜や高誘電体膜は、ＣＶＤ法等により形成し、その後、熱処理等の後処理により改質させる方法で形成されている。しかし、このような方法では膜の堆積と改質処理を別々に行う必要があり、また改質工程で用いられる酸素雰囲気中での高温熱処理に起因して、様々な問題が発生する。
【０００４】
また、最近では、これらの強誘電体膜や高誘電体膜をＡＬＤ法（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：複数種の原料ガスを１種類ずつ交互に供給して成膜を行なう方法）やＭＯＣＶＤ法により形成する技術が研究されている。特に強誘電体膜や高誘電体膜を形成する場合には、構成金属元素を含む様々な有機金属化合物を原料に使う必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような有機金属化合物を用いた成膜処理においては、当該有機金属化合物に由来するＣ（炭素）等の不純物が形成した膜に残留してしまうという問題点があった。特にゲート絶縁膜やキャパシタ絶縁膜の成膜に有機金属化合物を用いた場合には、不純物の混入によりリーク電流が生じやすくなり、絶縁膜の電気的特性を劣化させてしまうという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、残留炭素などの不純物濃度を低下させることを可能とした、良質な金属酸化膜を得ることができる成膜方法及び成膜装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を、
請求項１に記載したように、有機金属化合物を原料として金属酸化膜を成膜する成膜方法であって、
活性化した酸素ガスを第１の流路を介して処理容器に供給する工程と、
該工程と同時に、上記処理容器に第２の流路を介して有機金属ガスを供給する工程とを含むことを特徴とする、成膜方法により、又は、
請求項２に記載したように、有機金属化合物を原料として金属酸化膜を成膜する成膜方法であって、
活性化した酸素ガスを第１の流路を介して処理容器に供給する工程と、
該工程後に、上記処理容器に第２の流路を介して有機金属ガスを供給する工程とを含むことを特徴とする、成膜方法により、又は、
請求項３に記載したように、有機金属化合物を原料として金属酸化膜を成膜する成膜方法であって、
活性化した酸素ガスを第１の流路を介して処理容器に供給する工程と、
該工程中に、上記処理容器に第２の流路を介して有機金属ガスを断続的に供給する工程とを含むことを特徴とする、成膜方法により、又は、
請求項４に記載したように、上記活性化した酸素ガスは、Ｏ２，ＮＯ若しくはＮ２Ｏのうちの少なくとも１種のガスを活性化して生成される、請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の成膜方法により、又は、
請求項５に記載したように、上記有機金属ガスは、ＴＭＡガスである、請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の成膜方法により、又は、
請求項６に記載したように、請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の成膜方法を使用する、成膜装置により解決する。
【０００８】
上記発明によれば、活性化した酸素ガスを用いて金属酸化膜を形成することによって、金属酸化膜中の残留炭素などの不純物濃度が著しく低下され、良質な金属酸化膜を得ることができる。尚、この活性化した酸素ガスは、リモートプラズマ発生器若しくはオゾナイザーによって生成されてよい。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明によると、従来の熱ＣＶＤ法により形成される膜に比べ、被覆性、平滑性、膜の純度が良好な金属酸化膜を得ることができる。尚、請求項３の発明において、有機金属ガス及び活性化した酸素ガスを交互に供給する工程間に、処理容器内を真空排気或いは第３種のガスによるパージを行なうことが望ましい。これにより、処理容器へのこれらのガスの供給中において、不要な反応が生じることを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
まず、本発明による成膜方法の説明に先立ち、本発明による成膜方法を実現するＣＶＤ成膜装置２００の構成例について説明する。
【００１２】
図１を参照するに、この成膜装置２００は、例えばアルミニウムにより円筒形若しくは箱型に形成された処理容器２０１を有する。この処理容器２０１内には、半導体基板１０１が載置される載置台２０３が設けられる。この載置台２０３は、処理容器２０１の底部に立設された支柱２０２により支持される。載置台２０３の内部には、加熱手段として抵抗加熱ヒータ２０４が埋設される。
【００１３】
載置台２０３の下方には、リング状の支持部材２０６が設けられ、複数のＬ字状のリフタピン２０５が、この支持部材２０６からリフタピン穴２０８を通って半導体基板１０１に向かって延在する。この支持部材２０６は、処理容器２０１の底部を貫通する押し上げ棒２０７により上下移動させられ、この支持部材２０６の上下移動により、リフタピン２０５が半導体基板１０１を持ち上げることになる。押し上げ棒２０７の下端は、処理容器２０１において内部の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ２０９を介してアクチュエータ２１０に接続される。
【００１４】
載置台２０３の周縁部には、窒化アルミニウム等から形成される、半導体基板１０１の周縁部を保持するためのクランプ部材２１１が設けられる。クランプ部材２１１は、支持部材２０６に連結棒２１２を介して連結されており、リフタピン２０５と一体的に上下移動させられる。尚、リフタピン２０５や連結棒２１２等はアルミナ等により形成される。
【００１５】
載置台２０３の外周側には、アルミニウムからなる壁部２１３が形成され、壁部２１３の上部は、水平方向に曲げ加工され、屈曲部２１４が形成される。この屈曲部２１４の上面は、載置台２０３の上面と略同一平面状にあり、載置台２０３の外周よりも僅かな距離だけ離間され、この間に連結棒２１２が挿通されている。この円筒形の壁部２１３は、載置台２０３の裏側に不活性ガスパージを画成している。
【００１６】
また、リング状のクランプ部材２１１の内周側には、複数の接触突起２１６が、周方向に沿って略等間隔で配設されており、クランプ時には、接触突起２１６の下端面が、半導体基板１０１の周縁部の上面と接触し、載置台２０３に対して半導体基板１０１を拘束する。
【００１７】
尚、クランプ時において各接触突起２１６の間に形成される半導体基板１０１との間隙は、第１のガスパージ用間隙２１７として機能する。また、クランプ部材２１１の周縁部は、壁部２１３の屈曲部２１４の上方に配置され、これらが形成するリング状の間隙は、第２のガスパージ用間隙２１８として機能する。これにより、不活性ガスパージ室２１５内の不活性ガスは、処理空間に第１のガスパージ用間隙２１７及び第２のガスパージ用間隙２１８から流出できるようになる。
【００１８】
処理容器２０１の底部には、不活性ガス供給手段２１９の一部を構成するガスノズル２２０が設けられる。ガス流路２２３は、マスフローコントローラのような流量制御器２２１及び開閉弁２２２，２４５を有する。このガス流路２２３の一端は、ガスノズル２２０に接続され、ガス流路２２３の他端は、例えばＡｒガスやＨｅガスのような不活性ガスを貯留する不活性ガス源２２４に接続される。
【００１９】
また、処理容器２０１の底部の周縁部には、排気口２２５が設けられ、排気口２２５には、処理容器２０１内を所定の真空度に維持できるように、真空ポンプ（図示せず）を備えた排気路２２６が接続される。また、処理容器２０１の側壁には、半導体基板１０１を搬出入する際に開閉されるゲートバルブ２２７が設けられる。
【００２０】
一方、載置台２０３と対向する処理容器２０１の天井部には、原料ガス等を処理容器２０１内に導入する処理ガス供給手段としてシャワーヘッド２２８が設けられる。シャワーヘッド２２８は、例えばアルミニウム等により円形箱型に成形されたヘッド本体２２９を有し、このヘッド本体２２９の天井部にはガス流入口２３０が設けられる。このガス流入口２３０には、固体若しくは液体の原料を収容する原料容器（図示せず）を備えた原料供給路が接続される。尚、上述の如く処理容器２０１に導入される原料ガスは、原料容器内の原料を気化することにより生成され、Ａｒガス等のキャリアガスにより処理容器２０１に搬送される。
【００２１】
ヘッド本体２２９の下部には、ヘッド本体２２９に供給されたガスを処理空間へ放出するための多数のガス噴射孔２３１が配設される。また、ヘッド本体２２９の内部には、半導体基板１０１に均等にガスを供給するように、多数のガス分散孔２３２を有する拡散板２３３が配設されてよい。また、処理容器２０１の側壁内及びシャワーヘッド２２８の側壁内には、処理容器２０１及びシャワーヘッド２２８への原料や反応副生成物の凝縮や付着を防止するため、カートリッジヒータ２３４，２３５がそれぞれ設けられる。
【００２２】
本発明による成膜装置２００は、形成された膜中における残留炭素などの不純物濃度を低下させるべく、処理容器２０１に活性化した酸素ガスを導入するための手段を備える。具体的には、本発明による成膜装置２００の処理容器２０１には、活性化した酸素ガスを導入する活性化ガス供給口２４１が設けられる。この活性化ガス供給口２４１に接続するガス導入経路２４２には、Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏガスを活性化するリモートプラズマ発生器２４３が設けられる。
【００２３】
このリモートプラズマ発生器２４３は、マイクロ波により酸素ガスをプラズマ化するものであるが、マイクロ波以外に、ＩＣＰプラズマ、平行平板プラズマ、ＥＣＲプラズマやＤＣプラズマ、ＲＦプラズマを用いてもよい。また、リモートプラズマ発生器２４３に代わって、遠紫外線を用いて酸素ガスをオゾン化するオゾナイザーを利用してもよい。
【００２４】
続いて、本発明による金属酸化膜の成膜方法の第１の実施形態について説明する。図２は、上述の成膜装置２００を用いた本発明による金属酸化膜の成膜方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。以下、図２に示す各処理について説明する。
【００２５】
（ステップ１００）処理容器２０１に半導体基板１０１を搬送アームにより搬入して予め所定の温度例えば３００℃に加熱した載置台２０３に載置し、更に、Ａｒガスを流しながら処理容器２０１の圧力を所定の圧力例えば１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に維持する。
【００２６】
（ステップ１１０）リモートプラズマ発生器２４３により活性化された酸素ガスを処理容器２０１に活性化ガス供給口２４１を介して導入し、半導体基板１０１が上記活性化した酸素ガスに曝された状態とし、処理容器２０１の圧力を所定の圧力例えば２６６Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）に保ち所定時間例えば６０秒保持する。
【００２７】
（ステップ１２０）リモートプラズマ発生器２４３により活性化された酸素ガスを処理容器２０１に導入しつつ、Ａｒガス等のキャリアガスにより搬送した原料ガスを処理容器２０１にガス流入口２３０を介して断続的に導入する。このステップ１２０は、例えば１０秒間原料ガスを流通し、２０秒間停止するといったサイクルを複数回繰り返すものであってよい。
【００２８】
本発明者らは、上述の成膜装置２００を用い、第１の実施形態の成膜方法により各種の金属酸化膜を形成し、当該形成した金属酸化膜中の不純物濃度について調査した。
【００２９】
その結果、原料として有機金属化合物であるＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を用い、本実施形態によりＡｌ２Ｏ３膜を形成した場合には、活性化した酸素ガスを導入することなくＡｌ２Ｏ３膜を形成した場合に比して、単位体積当たりの膜中の炭素量が一桁以上低減されることが確認された。その他、同様に有機金属化合物であるＲｕ（ＥｔＣｐ）２を用い、本実施形態によりＴａ２Ｏ５膜を形成した場合には、活性化した酸素ガスを導入することなくＴａ２Ｏ５膜を形成した場合に比して、同様に単位体積当たりの膜中の炭素量が少なくとも１桁低くなることが確認された。
【００３０】
尚、上述した第１の実施形態では、活性化された酸素ガスを処理容器２０１に導入しつつ原料ガスを導入するものであったが、これらのガスを処理容器２０１に同時に導入することとしても、同等の効果を得ることができる。
【００３１】
また、活性化した酸素ガスを供給するガス導入経路２４２は、図１においては処理容器２０１の側壁に接続されているが、ガス導入経路２４２は、例えばシャワーヘッド２２８に接続されてもよい。かかる場合、シャワーヘッド２２８には、原料ガス及び活性化した酸素ガスに対して各々別個にガス通路が設けられ、処理容器２０１に導入された際にこれらのガスが混合されるように構成される。
【００３２】
次いで、上述した熱ＣＶＤ法に代わって、複数種のガスを交互供給することによって、上述の金属酸化膜を成膜する本発明による方法について説明する。
【００３３】
まず、本発明による成膜方法の説明に先立ち、本発明による成膜方法を実現する成膜装置２００の構成例について説明する。尚、本例では、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を原料とするＡｌ２Ｏ３膜の成膜処理を例として説明する。
【００３４】
図３を参照するに、この成膜装置２００は、原料供給路１１、活性化ガス供給路１３、処理容器２０１、加熱機構２０４、載置台２０３、及び真空ポンプ４２を備えた排気路２２６等により構成されている。本実施形態の成膜装置２００は、処理容器２０１内において原料ガス等を横方向（半導体基板１０１の面方向）に流す構成であるため、ガス流入口２２，２４は処理容器２０１の側壁に設けられている。
【００３５】
載置台２０３は、支持部材２０２により固定されることより、処理容器２０１内に設置されている。この載置台２０３は、図示しない搬送アームにより搬入される半導体基板１０１を載置する。
【００３６】
排気路２２６は、処理容器２０１の側壁に設置されている。この排気路２２６は、排気ガス流量を調節するバルブ４１を介して真空ポンプ４２に接続されている。真空ポンプ４２により、排気路２２６を介して処理容器２０１内のガスを排気することにより、処理容器２０１内を真空ポンプ４２の排気能力と、処理容器２０１，排気管４０，バルブ４１のコンダクタンスにより定められた到達真空度、或いは所定の圧力に維持することができる。
【００３７】
原料供給路１１には、原料容器３０に供給するＡｒガス等のキャリアガスの流量制御を行なうマスフローコントローラ３２が設けられる。原料容器３０内には原料であるＴＭＡが収容される。ＴＭＡガスは、バブリング等により原料を気化して生成され、上記キャリアガスによって原料供給路１１を通って成膜装置２００まで搬送されていく。
【００３８】
活性化ガス供給路１３には、遠紫外線を用いて酸素ガスをオゾン化するオゾナイザー３３が設けられる。オゾナイザー３３は、ガス源（図示せず）より供給される酸素ガスを活性化（オゾン化）する。活性化した酸素ガスは、活性化ガス供給路１３を通りガス流入口２４を介して処理容器２０１内に供給される。尚、オゾナイザー３３に代わって、第１の実施形態で説明したようなリモートプラズマ発生器２４３を用いてもよい。
【００３９】
また、図示は省略するが、原料供給路１１および活性化ガス供給路１３には、バルブＶ３，Ｖ４がそれぞれ設けられており、各ガスの流通／停止は、各バルブＶ３，Ｖ４の開閉により制御される。このバルブＶ３，Ｖ４の駆動は、図示しない制御装置により実現される。
【００４０】
続いて、本発明による金属酸化膜の成膜方法の第２の実施形態について説明する。図４は、上述の成膜装置２００を用いた本発明による金属酸化膜の成膜方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。以下、図４に示す各処理について説明する。
【００４１】
（ステップ２００）処理容器２０１に半導体基板１０１を搬送アームにより搬入し、予め所定の温度例えば３００℃に加熱した載置台２０３に載置する。
【００４２】
（ステップ２１０）オゾナイザー３３により活性化された酸素ガスを処理容器２０１にガス流入口２４を介して導入し、処理容器２０１を所定の圧力に保持する。
【００４３】
（ステップ２２０）ガス供給を停止して、処理容器２０１を真空排気若しくはパージガスによりパージする。
【００４４】
（ステップ２３０）Ａｒガス等のキャリアガスにより搬送したＴＭＡガスを処理容器２０１にガス流入口２２を介して導入し、処理容器２０１を所定の圧力に保持する。
【００４５】
（ステップ２４０）ガス供給を停止して、処理容器２０１を真空排気若しくはパージガスによりパージする。以上の（ステップ２１０）から（ステップ２４０）までの処理により、半導体基板１０１の表面には分子層レベルのＡｌ２Ｏ３膜が形成される。
【００４６】
（ステップ２５０）Ａｌ２Ｏ３膜が所望の膜厚となるように、（ステップ２１０）から（ステップ２４０）までを所定の回数繰り返す。
【００４７】
本発明者らは、上述の第１の実施形態と同様に、第２の実施形態の成膜方法により形成したＡｌ２Ｏ３膜中の不純物濃度について調査した。
【００４８】
その結果、第２の実施形態により形成したＡｌ２Ｏ３膜は、上記ステップ２１０で活性化された酸素ガスの代わりにＨ２Ｏガスを導入して形成したＡｌ２Ｏ３膜に比して、膜中の炭素量が５０％以上低減されることが確認された。
【００４９】
尚、第２の実施形態の成膜装置２００は、連続処理が可能なクラスタツール装置に複数適用してもよい。かかる場合、クラスタツール装置の各処理容器２０１には、原料ガス及び活性化した酸素ガスが異なる位相で交互に供給される。
【００５０】
［成膜例］
本発明者らは、上述した第１の実施形態の成膜方法によりＡｌ２Ｏ３膜を成膜し、従来的な成膜方法により形成したＡｌ２Ｏ３膜と膜中の炭素量の比較を行った。
【００５１】
尚、本実施例は、オゾナイザーに流通させた酸素ガスとキャリアガスにより搬送された原料ガスは、シャワーヘッドには異なる流路から流入し、シャワーヘッド内の流路も分かれており、処理容器内で初めてこれらのガスが混合される、ポストミックスタイプのシャワーヘッドを用いて供給されるものとする。
【００５２】
まず、上記ステップ１００に従い、処理容器に半導体基板を搬送アームにより搬入し、基板温度が３００℃になるように加熱した載置台に載置し、半導体基板を昇温するために、Ａｒガスを流しながら処理容器の圧力を１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に保ち、６０秒保持した。
【００５３】
次いで、上記ステップ１１０に従い、オゾナイザーに流通させた流量５００ｓｃｃｍ（１ｓｃｃｍは、０℃・１気圧の流体が１ｃｍ３流れることを意味する）の酸素ガスを処理容器に流通させつつ、処理容器の圧力を２６６Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）に保ちつつ６０秒保持した。
【００５４】
次いで、上記ステップ１２０に従い、オゾナイザーに流通させた流量５００ｓｃｃｍの酸素ガスを処理容器に流通させつつ、流量２００ｓｃｃｍのＡｒガスにより搬送したＴＭＡガス（原料容器の温度：６０℃）を処理容器に断続的に流通させた。ＴＭＡガスの流通／停止は、１０秒間原料ガスを流通し、２０秒間停止するサイクルで５回繰り返した。
【００５５】
この結果、厚さ１５ｎｍのＡｌ２Ｏ３膜が得られ、不純物濃度は低く、膜中のＣ（炭素）は、２Ｅ１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
【００５６】
一方、比較例として、オゾナイザーに流通させた酸素ガスの代わりに、８０℃の純粋に流通させた流量２００ｓｃｃｍのＯ２ガスを流通させた。上記例と同様に、原料容器の温度は６０℃とし、基板温度は３００℃とした。
【００５７】
この結果、厚さ１３ｎｍのＡｌ２Ｏ３膜が得られ、膜中のＣ（炭素）は、５Ｅ２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
【００５８】
以上の結果から、本発明による成膜方法によると、単位体積当たりのＡｌ２Ｏ３膜中の残留炭素量が１／１０以上低減され、非常に良質なＡｌ２Ｏ３膜を得ることができることがわかった。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようなものであるから、以下に記載されるような効果を奏する。本発明によれば、活性化した酸素ガスを用いて金属酸化膜を形成することによって、金属酸化膜中の残留炭素などの不純物濃度が著しく低下され、良質な金属酸化膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に適用できる成膜装置２００の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明による金属酸化膜の成膜方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施に適用できるその他の成膜装置２００の構成例を示す断面図である。
【図４】本発明による金属酸化膜の成膜方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 成膜装置
１１０ シャワーヘッド
１３０ 載置台
１３２ 加熱機構
１４０ 排気管
１０１ 半導体基板
２００ 成膜装置
２０１ 処理容器
２０２ 支柱
２０３ 載置台
２０４ 抵抗加熱ヒータ
２０５ リフタピン
２０６ 支持部材
２０７ 押し上げ棒
２０８ リフタピン穴
２０９ ベローズ
２１０ アクチュエータ
２１１ クランプ部材
２１２ 連結棒
２１３ 壁部
２１４ 屈曲部
２１６ 接触突起
２１７ 第１のガスパージ用間隙
２１８ 第２のガスパージ用間隙
２１９ 不活性ガス供給手段
２２０ ガスノズル
２２１ 流量制御器
２２２ 開閉弁
２２３ ガス流路
２２４ 不活性ガス源
２２５ 排気口
２２６ 排気路
２２７ ゲートバルブ
２２８ シャワーヘッド
２２９ ヘッド本体
２３０ ガス流入口
２３１ ガス噴射孔
２３２ ガス分散孔
２３３ 拡散板
２３４，２３５ カートリッジヒータ
２４１ 活性化ガス供給口
２４２ ガス導入経路
２４３ リモートプラズマ発生器
２４５ 開閉弁
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に成膜技術に係り、ＣＶＤ法等による金属酸化膜の成膜方法及び成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最先端技術により形成される超ＬＳＩ、特にＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）では、微細化に伴い膜厚が極めて薄い酸化膜がキャパシタ絶縁膜やゲート絶縁膜に用いられている。これらの絶縁膜には、リーク電流の低減を図りつつ薄膜化若しくは一層の微細化を図るために、比誘電率の大きな膜、例えば比誘電率８．６〜１０．５５のＡｌ２Ｏ３膜や比誘電率５０〜１２０のＴａ２Ｏ５膜等が用いられている。
【０００３】
従来、これらの強誘電体膜や高誘電体膜は、ＣＶＤ法等により形成し、その後、熱処理等の後処理により改質させる方法で形成されている。しかし、このような方法では膜の堆積と改質処理を別々に行う必要があり、また改質工程で用いられる酸素雰囲気中での高温熱処理に起因して、様々な問題が発生する。
【０００４】
また、最近では、これらの強誘電体膜や高誘電体膜をＡＬＤ法（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：複数種の原料ガスを１種類ずつ交互に供給して成膜を行なう方法）やＭＯＣＶＤ法により形成する技術が研究されている。特に強誘電体膜や高誘電体膜を形成する場合には、構成金属元素を含む様々な有機金属化合物を原料に使う必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような有機金属化合物を用いた成膜処理においては、当該有機金属化合物に由来するＣ（炭素）等の不純物が形成した膜に残留してしまうという問題点があった。特にゲート絶縁膜やキャパシタ絶縁膜の成膜に有機金属化合物を用いた場合には、不純物の混入によりリーク電流が生じやすくなり、絶縁膜の電気的特性を劣化させてしまうという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、残留炭素などの不純物濃度を低下させることを可能とした、良質な金属酸化膜を得ることができる成膜方法及び成膜装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を、
請求項１に記載したように、有機金属化合物を原料として金属酸化膜を成膜する成膜方法であって、
活性化した酸素ガスを第１の流路を介して処理容器に供給する工程と、
該工程と同時に、上記処理容器に第２の流路を介して有機金属ガスを供給する工程とを含むことを特徴とする、成膜方法により、又は、
請求項２に記載したように、有機金属化合物を原料として金属酸化膜を成膜する成膜方法であって、
活性化した酸素ガスを第１の流路を介して処理容器に供給する工程と、
該工程後に、上記処理容器に第２の流路を介して有機金属ガスを供給する工程とを含むことを特徴とする、成膜方法により、又は、
請求項３に記載したように、有機金属化合物を原料として金属酸化膜を成膜する成膜方法であって、
活性化した酸素ガスを第１の流路を介して処理容器に供給する工程と、
該工程中に、上記処理容器に第２の流路を介して有機金属ガスを断続的に供給する工程とを含むことを特徴とする、成膜方法により、又は、
請求項４に記載したように、上記活性化した酸素ガスは、Ｏ２，ＮＯ若しくはＮ２Ｏのうちの少なくとも１種のガスを活性化して生成される、請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の成膜方法により、又は、
請求項５に記載したように、上記有機金属ガスは、ＴＭＡガスである、請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の成膜方法により、又は、
請求項６に記載したように、請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の成膜方法を使用する、成膜装置により解決する。
【０００８】
上記発明によれば、活性化した酸素ガスを用いて金属酸化膜を形成することによって、金属酸化膜中の残留炭素などの不純物濃度が著しく低下され、良質な金属酸化膜を得ることができる。尚、この活性化した酸素ガスは、リモートプラズマ発生器若しくはオゾナイザーによって生成されてよい。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明によると、従来の熱ＣＶＤ法により形成される膜に比べ、被覆性、平滑性、膜の純度が良好な金属酸化膜を得ることができる。尚、請求項３の発明において、有機金属ガス及び活性化した酸素ガスを交互に供給する工程間に、処理容器内を真空排気或いは第３種のガスによるパージを行なうことが望ましい。これにより、処理容器へのこれらのガスの供給中において、不要な反応が生じることを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
まず、本発明による成膜方法の説明に先立ち、本発明による成膜方法を実現するＣＶＤ成膜装置２００の構成例について説明する。
【００１２】
図１を参照するに、この成膜装置２００は、例えばアルミニウムにより円筒形若しくは箱型に形成された処理容器２０１を有する。この処理容器２０１内には、半導体基板１０１が載置される載置台２０３が設けられる。この載置台２０３は、処理容器２０１の底部に立設された支柱２０２により支持される。載置台２０３の内部には、加熱手段として抵抗加熱ヒータ２０４が埋設される。
【００１３】
載置台２０３の下方には、リング状の支持部材２０６が設けられ、複数のＬ字状のリフタピン２０５が、この支持部材２０６からリフタピン穴２０８を通って半導体基板１０１に向かって延在する。この支持部材２０６は、処理容器２０１の底部を貫通する押し上げ棒２０７により上下移動させられ、この支持部材２０６の上下移動により、リフタピン２０５が半導体基板１０１を持ち上げることになる。押し上げ棒２０７の下端は、処理容器２０１において内部の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ２０９を介してアクチュエータ２１０に接続される。
【００１４】
載置台２０３の周縁部には、窒化アルミニウム等から形成される、半導体基板１０１の周縁部を保持するためのクランプ部材２１１が設けられる。クランプ部材２１１は、支持部材２０６に連結棒２１２を介して連結されており、リフタピン２０５と一体的に上下移動させられる。尚、リフタピン２０５や連結棒２１２等はアルミナ等により形成される。
【００１５】
載置台２０３の外周側には、アルミニウムからなる壁部２１３が形成され、壁部２１３の上部は、水平方向に曲げ加工され、屈曲部２１４が形成される。この屈曲部２１４の上面は、載置台２０３の上面と略同一平面状にあり、載置台２０３の外周よりも僅かな距離だけ離間され、この間に連結棒２１２が挿通されている。この円筒形の壁部２１３は、載置台２０３の裏側に不活性ガスパージを画成している。
【００１６】
また、リング状のクランプ部材２１１の内周側には、複数の接触突起２１６が、周方向に沿って略等間隔で配設されており、クランプ時には、接触突起２１６の下端面が、半導体基板１０１の周縁部の上面と接触し、載置台２０３に対して半導体基板１０１を拘束する。
【００１７】
尚、クランプ時において各接触突起２１６の間に形成される半導体基板１０１との間隙は、第１のガスパージ用間隙２１７として機能する。また、クランプ部材２１１の周縁部は、壁部２１３の屈曲部２１４の上方に配置され、これらが形成するリング状の間隙は、第２のガスパージ用間隙２１８として機能する。これにより、不活性ガスパージ室２１５内の不活性ガスは、処理空間に第１のガスパージ用間隙２１７及び第２のガスパージ用間隙２１８から流出できるようになる。
【００１８】
処理容器２０１の底部には、不活性ガス供給手段２１９の一部を構成するガスノズル２２０が設けられる。ガス流路２２３は、マスフローコントローラのような流量制御器２２１及び開閉弁２２２，２４５を有する。このガス流路２２３の一端は、ガスノズル２２０に接続され、ガス流路２２３の他端は、例えばＡｒガスやＨｅガスのような不活性ガスを貯留する不活性ガス源２２４に接続される。
【００１９】
また、処理容器２０１の底部の周縁部には、排気口２２５が設けられ、排気口２２５には、処理容器２０１内を所定の真空度に維持できるように、真空ポンプ（図示せず）を備えた排気路２２６が接続される。また、処理容器２０１の側壁には、半導体基板１０１を搬出入する際に開閉されるゲートバルブ２２７が設けられる。
【００２０】
一方、載置台２０３と対向する処理容器２０１の天井部には、原料ガス等を処理容器２０１内に導入する処理ガス供給手段としてシャワーヘッド２２８が設けられる。シャワーヘッド２２８は、例えばアルミニウム等により円形箱型に成形されたヘッド本体２２９を有し、このヘッド本体２２９の天井部にはガス流入口２３０が設けられる。このガス流入口２３０には、固体若しくは液体の原料を収容する原料容器（図示せず）を備えた原料供給路が接続される。尚、上述の如く処理容器２０１に導入される原料ガスは、原料容器内の原料を気化することにより生成され、Ａｒガス等のキャリアガスにより処理容器２０１に搬送される。
【００２１】
ヘッド本体２２９の下部には、ヘッド本体２２９に供給されたガスを処理空間へ放出するための多数のガス噴射孔２３１が配設される。また、ヘッド本体２２９の内部には、半導体基板１０１に均等にガスを供給するように、多数のガス分散孔２３２を有する拡散板２３３が配設されてよい。また、処理容器２０１の側壁内及びシャワーヘッド２２８の側壁内には、処理容器２０１及びシャワーヘッド２２８への原料や反応副生成物の凝縮や付着を防止するため、カートリッジヒータ２３４，２３５がそれぞれ設けられる。
【００２２】
本発明による成膜装置２００は、形成された膜中における残留炭素などの不純物濃度を低下させるべく、処理容器２０１に活性化した酸素ガスを導入するための手段を備える。具体的には、本発明による成膜装置２００の処理容器２０１には、活性化した酸素ガスを導入する活性化ガス供給口２４１が設けられる。この活性化ガス供給口２４１に接続するガス導入経路２４２には、Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏガスを活性化するリモートプラズマ発生器２４３が設けられる。
【００２３】
このリモートプラズマ発生器２４３は、マイクロ波により酸素ガスをプラズマ化するものであるが、マイクロ波以外に、ＩＣＰプラズマ、平行平板プラズマ、ＥＣＲプラズマやＤＣプラズマ、ＲＦプラズマを用いてもよい。また、リモートプラズマ発生器２４３に代わって、遠紫外線を用いて酸素ガスをオゾン化するオゾナイザーを利用してもよい。
【００２４】
続いて、本発明による金属酸化膜の成膜方法の第１の実施形態について説明する。図２は、上述の成膜装置２００を用いた本発明による金属酸化膜の成膜方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。以下、図２に示す各処理について説明する。
【００２５】
（ステップ１００）処理容器２０１に半導体基板１０１を搬送アームにより搬入して予め所定の温度例えば３００℃に加熱した載置台２０３に載置し、更に、Ａｒガスを流しながら処理容器２０１の圧力を所定の圧力例えば１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に維持する。
【００２６】
（ステップ１１０）リモートプラズマ発生器２４３により活性化された酸素ガスを処理容器２０１に活性化ガス供給口２４１を介して導入し、半導体基板１０１が上記活性化した酸素ガスに曝された状態とし、処理容器２０１の圧力を所定の圧力例えば２６６Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）に保ち所定時間例えば６０秒保持する。
【００２７】
（ステップ１２０）リモートプラズマ発生器２４３により活性化された酸素ガスを処理容器２０１に導入しつつ、Ａｒガス等のキャリアガスにより搬送した原料ガスを処理容器２０１にガス流入口２３０を介して断続的に導入する。このステップ１２０は、例えば１０秒間原料ガスを流通し、２０秒間停止するといったサイクルを複数回繰り返すものであってよい。
【００２８】
本発明者らは、上述の成膜装置２００を用い、第１の実施形態の成膜方法により各種の金属酸化膜を形成し、当該形成した金属酸化膜中の不純物濃度について調査した。
【００２９】
その結果、原料として有機金属化合物であるＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を用い、本実施形態によりＡｌ２Ｏ３膜を形成した場合には、活性化した酸素ガスを導入することなくＡｌ２Ｏ３膜を形成した場合に比して、単位体積当たりの膜中の炭素量が一桁以上低減されることが確認された。その他、同様に有機金属化合物であるＲｕ（ＥｔＣｐ）２を用い、本実施形態によりＴａ２Ｏ５膜を形成した場合には、活性化した酸素ガスを導入することなくＴａ２Ｏ５膜を形成した場合に比して、同様に単位体積当たりの膜中の炭素量が少なくとも１桁低くなることが確認された。
【００３０】
尚、上述した第１の実施形態では、活性化された酸素ガスを処理容器２０１に導入しつつ原料ガスを導入するものであったが、これらのガスを処理容器２０１に同時に導入することとしても、同等の効果を得ることができる。
【００３１】
また、活性化した酸素ガスを供給するガス導入経路２４２は、図１においては処理容器２０１の側壁に接続されているが、ガス導入経路２４２は、例えばシャワーヘッド２２８に接続されてもよい。かかる場合、シャワーヘッド２２８には、原料ガス及び活性化した酸素ガスに対して各々別個にガス通路が設けられ、処理容器２０１に導入された際にこれらのガスが混合されるように構成される。
【００３２】
次いで、上述した熱ＣＶＤ法に代わって、複数種のガスを交互供給することによって、上述の金属酸化膜を成膜する本発明による方法について説明する。
【００３３】
まず、本発明による成膜方法の説明に先立ち、本発明による成膜方法を実現する成膜装置２００の構成例について説明する。尚、本例では、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を原料とするＡｌ２Ｏ３膜の成膜処理を例として説明する。
【００３４】
図３を参照するに、この成膜装置２００は、原料供給路１１、活性化ガス供給路１３、処理容器２０１、加熱機構２０４、載置台２０３、及び真空ポンプ４２を備えた排気路２２６等により構成されている。本実施形態の成膜装置２００は、処理容器２０１内において原料ガス等を横方向（半導体基板１０１の面方向）に流す構成であるため、ガス流入口２２，２４は処理容器２０１の側壁に設けられている。
【００３５】
載置台２０３は、支持部材２０２により固定されることより、処理容器２０１内に設置されている。この載置台２０３は、図示しない搬送アームにより搬入される半導体基板１０１を載置する。
【００３６】
排気路２２６は、処理容器２０１の側壁に設置されている。この排気路２２６は、排気ガス流量を調節するバルブ４１を介して真空ポンプ４２に接続されている。真空ポンプ４２により、排気路２２６を介して処理容器２０１内のガスを排気することにより、処理容器２０１内を真空ポンプ４２の排気能力と、処理容器２０１，排気管４０，バルブ４１のコンダクタンスにより定められた到達真空度、或いは所定の圧力に維持することができる。
【００３７】
原料供給路１１には、原料容器３０に供給するＡｒガス等のキャリアガスの流量制御を行なうマスフローコントローラ３２が設けられる。原料容器３０内には原料であるＴＭＡが収容される。ＴＭＡガスは、バブリング等により原料を気化して生成され、上記キャリアガスによって原料供給路１１を通って成膜装置２００まで搬送されていく。
【００３８】
活性化ガス供給路１３には、遠紫外線を用いて酸素ガスをオゾン化するオゾナイザー３３が設けられる。オゾナイザー３３は、ガス源（図示せず）より供給される酸素ガスを活性化（オゾン化）する。活性化した酸素ガスは、活性化ガス供給路１３を通りガス流入口２４を介して処理容器２０１内に供給される。尚、オゾナイザー３３に代わって、第１の実施形態で説明したようなリモートプラズマ発生器２４３を用いてもよい。
【００３９】
また、図示は省略するが、原料供給路１１および活性化ガス供給路１３には、バルブＶ３，Ｖ４がそれぞれ設けられており、各ガスの流通／停止は、各バルブＶ３，Ｖ４の開閉により制御される。このバルブＶ３，Ｖ４の駆動は、図示しない制御装置により実現される。
【００４０】
続いて、本発明による金属酸化膜の成膜方法の第２の実施形態について説明する。図４は、上述の成膜装置２００を用いた本発明による金属酸化膜の成膜方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。以下、図４に示す各処理について説明する。
【００４１】
（ステップ２００）処理容器２０１に半導体基板１０１を搬送アームにより搬入し、予め所定の温度例えば３００℃に加熱した載置台２０３に載置する。
【００４２】
（ステップ２１０）オゾナイザー３３により活性化された酸素ガスを処理容器２０１にガス流入口２４を介して導入し、処理容器２０１を所定の圧力に保持する。
【００４３】
（ステップ２２０）ガス供給を停止して、処理容器２０１を真空排気若しくはパージガスによりパージする。
【００４４】
（ステップ２３０）Ａｒガス等のキャリアガスにより搬送したＴＭＡガスを処理容器２０１にガス流入口２２を介して導入し、処理容器２０１を所定の圧力に保持する。
【００４５】
（ステップ２４０）ガス供給を停止して、処理容器２０１を真空排気若しくはパージガスによりパージする。以上の（ステップ２１０）から（ステップ２４０）までの処理により、半導体基板１０１の表面には分子層レベルのＡｌ２Ｏ３膜が形成される。
【００４６】
（ステップ２５０）Ａｌ２Ｏ３膜が所望の膜厚となるように、（ステップ２１０）から（ステップ２４０）までを所定の回数繰り返す。
【００４７】
本発明者らは、上述の第１の実施形態と同様に、第２の実施形態の成膜方法により形成したＡｌ２Ｏ３膜中の不純物濃度について調査した。
【００４８】
その結果、第２の実施形態により形成したＡｌ２Ｏ３膜は、上記ステップ２１０で活性化された酸素ガスの代わりにＨ２Ｏガスを導入して形成したＡｌ２Ｏ３膜に比して、膜中の炭素量が５０％以上低減されることが確認された。
【００４９】
尚、第２の実施形態の成膜装置２００は、連続処理が可能なクラスタツール装置に複数適用してもよい。かかる場合、クラスタツール装置の各処理容器２０１には、原料ガス及び活性化した酸素ガスが異なる位相で交互に供給される。
【００５０】
［成膜例］
本発明者らは、上述した第１の実施形態の成膜方法によりＡｌ２Ｏ３膜を成膜し、従来的な成膜方法により形成したＡｌ２Ｏ３膜と膜中の炭素量の比較を行った。
【００５１】
尚、本実施例は、オゾナイザーに流通させた酸素ガスとキャリアガスにより搬送された原料ガスは、シャワーヘッドには異なる流路から流入し、シャワーヘッド内の流路も分かれており、処理容器内で初めてこれらのガスが混合される、ポストミックスタイプのシャワーヘッドを用いて供給されるものとする。
【００５２】
まず、上記ステップ１００に従い、処理容器に半導体基板を搬送アームにより搬入し、基板温度が３００℃になるように加熱した載置台に載置し、半導体基板を昇温するために、Ａｒガスを流しながら処理容器の圧力を１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に保ち、６０秒保持した。
【００５３】
次いで、上記ステップ１１０に従い、オゾナイザーに流通させた流量５００ｓｃｃｍ（１ｓｃｃｍは、０℃・１気圧の流体が１ｃｍ３流れることを意味する）の酸素ガスを処理容器に流通させつつ、処理容器の圧力を２６６Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）に保ちつつ６０秒保持した。
【００５４】
次いで、上記ステップ１２０に従い、オゾナイザーに流通させた流量５００ｓｃｃｍの酸素ガスを処理容器に流通させつつ、流量２００ｓｃｃｍのＡｒガスにより搬送したＴＭＡガス（原料容器の温度：６０℃）を処理容器に断続的に流通させた。ＴＭＡガスの流通／停止は、１０秒間原料ガスを流通し、２０秒間停止するサイクルで５回繰り返した。
【００５５】
この結果、厚さ１５ｎｍのＡｌ２Ｏ３膜が得られ、不純物濃度は低く、膜中のＣ（炭素）は、２Ｅ１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
【００５６】
一方、比較例として、オゾナイザーに流通させた酸素ガスの代わりに、８０℃の純粋に流通させた流量２００ｓｃｃｍのＯ２ガスを流通させた。上記例と同様に、原料容器の温度は６０℃とし、基板温度は３００℃とした。
【００５７】
この結果、厚さ１３ｎｍのＡｌ２Ｏ３膜が得られ、膜中のＣ（炭素）は、５Ｅ２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
【００５８】
以上の結果から、本発明による成膜方法によると、単位体積当たりのＡｌ２Ｏ３膜中の残留炭素量が１／１０以上低減され、非常に良質なＡｌ２Ｏ３膜を得ることができることがわかった。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようなものであるから、以下に記載されるような効果を奏する。本発明によれば、活性化した酸素ガスを用いて金属酸化膜を形成することによって、金属酸化膜中の残留炭素などの不純物濃度が著しく低下され、良質な金属酸化膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に適用できる成膜装置２００の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明による金属酸化膜の成膜方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施に適用できるその他の成膜装置２００の構成例を示す断面図である。
【図４】本発明による金属酸化膜の成膜方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 成膜装置
１１０ シャワーヘッド
１３０ 載置台
１３２ 加熱機構
１４０ 排気管
１０１ 半導体基板
２００ 成膜装置
２０１ 処理容器
２０２ 支柱
２０３ 載置台
２０４ 抵抗加熱ヒータ
２０５ リフタピン
２０６ 支持部材
２０７ 押し上げ棒
２０８ リフタピン穴
２０９ ベローズ
２１０ アクチュエータ
２１１ クランプ部材
２１２ 連結棒
２１３ 壁部
２１４ 屈曲部
２１６ 接触突起
２１７ 第１のガスパージ用間隙
２１８ 第２のガスパージ用間隙
２１９ 不活性ガス供給手段
２２０ ガスノズル
２２１ 流量制御器
２２２ 開閉弁
２２３ ガス流路
２２４ 不活性ガス源
２２５ 排気口
２２６ 排気路
２２７ ゲートバルブ
２２８ シャワーヘッド
２２９ ヘッド本体
２３０ ガス流入口
２３１ ガス噴射孔
２３２ ガス分散孔
２３３ 拡散板
２３４，２３５ カートリッジヒータ
２４１ 活性化ガス供給口
２４２ ガス導入経路
２４３ リモートプラズマ発生器
２４５ 開閉弁
Claims (6)
- 有機金属化合物を原料として金属酸化膜を成膜する成膜方法であって、
活性化した酸素ガスを第１の流路を介して処理容器に供給する工程と、
該工程と同時に、上記処理容器に第２の流路を介して有機金属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。 - 有機金属化合物を原料として金属酸化膜を成膜する成膜方法であって、
活性化した酸素ガスを第１の流路を介して処理容器に供給する工程と、
該工程後に、上記処理容器に第２の流路を介して有機金属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。 - 有機金属化合物を原料として金属酸化膜を成膜する成膜方法であって、
活性化した酸素ガスを第１の流路を介して処理容器に供給する工程と、
該工程中に、上記処理容器に第２の流路を介して有機金属ガスを断続的に供給する工程とを含むことを特徴とする、成膜方法。 - 上記活性化した酸素ガスは、Ｏ２，ＮＯ若しくはＮ２Ｏのうちの少なくとも１種のガスを活性化して生成される、請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の成膜方法。
- 上記有機金属ガスは、ＴＭＡガスである、請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の成膜方法。
- 請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の成膜方法を使用する、成膜装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002201535A JP2004047634A (ja) | 2002-07-10 | 2002-07-10 | 成膜方法及び成膜装置 |
| PCT/JP2003/008804 WO2004008516A1 (ja) | 2002-07-10 | 2003-07-10 | 成膜方法及び成膜装置 |
| AU2003281012A AU2003281012A1 (en) | 2002-07-10 | 2003-07-10 | Method of forming film and film forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002201535A JP2004047634A (ja) | 2002-07-10 | 2002-07-10 | 成膜方法及び成膜装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004047634A true JP2004047634A (ja) | 2004-02-12 |
Family
ID=30112571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002201535A Pending JP2004047634A (ja) | 2002-07-10 | 2002-07-10 | 成膜方法及び成膜装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004047634A (ja) |
| AU (1) | AU2003281012A1 (ja) |
| WO (1) | WO2004008516A1 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005005280A (ja) * | 2002-05-21 | 2005-01-06 | Otb Group Bv | 半導体基板を不動態化する方法 |
| JP2005302876A (ja) * | 2004-04-08 | 2005-10-27 | Denso Corp | トンネル磁気抵抗効果素子およびその製造方法ならびに製造装置 |
| JPWO2006090645A1 (ja) * | 2005-02-24 | 2008-07-24 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
| JP2008244140A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Tokyo Electron Ltd | 成膜装置及び成膜方法 |
| JP2009047697A (ja) * | 2007-08-16 | 2009-03-05 | Avl List Gmbh | 回転式希釈器 |
| US7572164B2 (en) | 2004-06-17 | 2009-08-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing electron-emitting device, methods for manufacturing electron source and image display device using the electron-emitting device |
| WO2009104379A1 (ja) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | 三井造船株式会社 | 原子層成長装置および原子層成長方法 |
| JP2012069956A (ja) * | 2011-10-11 | 2012-04-05 | Denso Corp | トンネル磁気抵抗効果素子およびその製造方法ならびに製造装置 |
| KR20160063251A (ko) * | 2014-11-26 | 2016-06-03 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 표시 장치 및 전자 기기 |
| US9552981B2 (en) | 2014-02-10 | 2017-01-24 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for forming metal oxide film |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006079152A1 (en) | 2004-10-20 | 2006-08-03 | Resmed Limited | Method and apparatus for detecting ineffective inspiratory efforts and improving patient-ventilator interaction |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2637110B2 (ja) * | 1987-08-05 | 1997-08-06 | 株式会社東芝 | 薄膜形成方法 |
| JP3149223B2 (ja) * | 1991-10-07 | 2001-03-26 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
| JP4214585B2 (ja) * | 1998-04-24 | 2009-01-28 | 富士ゼロックス株式会社 | 半導体デバイス、半導体デバイスの製造方法及び製造装置 |
| KR100531629B1 (ko) * | 2000-08-11 | 2005-11-29 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 기판의 처리장치 및 처리방법 |
-
2002
- 2002-07-10 JP JP2002201535A patent/JP2004047634A/ja active Pending
-
2003
- 2003-07-10 WO PCT/JP2003/008804 patent/WO2004008516A1/ja active Application Filing
- 2003-07-10 AU AU2003281012A patent/AU2003281012A1/en not_active Abandoned
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005005280A (ja) * | 2002-05-21 | 2005-01-06 | Otb Group Bv | 半導体基板を不動態化する方法 |
| JP2005302876A (ja) * | 2004-04-08 | 2005-10-27 | Denso Corp | トンネル磁気抵抗効果素子およびその製造方法ならびに製造装置 |
| US7572164B2 (en) | 2004-06-17 | 2009-08-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing electron-emitting device, methods for manufacturing electron source and image display device using the electron-emitting device |
| JPWO2006090645A1 (ja) * | 2005-02-24 | 2008-07-24 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
| JP2008244140A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Tokyo Electron Ltd | 成膜装置及び成膜方法 |
| JP2009047697A (ja) * | 2007-08-16 | 2009-03-05 | Avl List Gmbh | 回転式希釈器 |
| US8607733B2 (en) | 2008-02-18 | 2013-12-17 | Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. | Atomic layer deposition apparatus and atomic layer deposition method |
| WO2009104379A1 (ja) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | 三井造船株式会社 | 原子層成長装置および原子層成長方法 |
| KR101111494B1 (ko) * | 2008-02-18 | 2012-02-23 | 미쯔이 죠센 가부시키가이샤 | 원자층 성장 장치 및 원자층 성장 방법 |
| JP2012069956A (ja) * | 2011-10-11 | 2012-04-05 | Denso Corp | トンネル磁気抵抗効果素子およびその製造方法ならびに製造装置 |
| US9552981B2 (en) | 2014-02-10 | 2017-01-24 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for forming metal oxide film |
| KR20160063251A (ko) * | 2014-11-26 | 2016-06-03 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 표시 장치 및 전자 기기 |
| JP2016206642A (ja) * | 2014-11-26 | 2016-12-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示装置、および電子機器 |
| US10871669B2 (en) | 2014-11-26 | 2020-12-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and electronic device |
| US11372276B2 (en) | 2014-11-26 | 2022-06-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and electronic device |
| KR102456654B1 (ko) * | 2014-11-26 | 2022-10-18 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 표시 장치 및 전자 기기 |
| US11635648B2 (en) | 2014-11-26 | 2023-04-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and electronic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2004008516A1 (ja) | 2004-01-22 |
| AU2003281012A1 (en) | 2004-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5075325B2 (ja) | バッチリアクター内でのＴｉＮ膜の堆積 | |
| TWI516631B (zh) | 半導體處理用之批次化學氣相沉積方法及設備 | |
| JP4803578B2 (ja) | 成膜方法 | |
| JP5097554B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 | |
| US7825039B2 (en) | Vertical plasma processing method for forming silicon containing film | |
| US8492258B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus | |
| US9206931B2 (en) | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device | |
| JP4449226B2 (ja) | 金属酸化膜の改質方法、金属酸化膜の成膜方法及び熱処理装置 | |
| JP2009108402A (ja) | シクロペンタジエニル金属前駆物質を用いた異なる金属含有薄膜のイン・シトゥー堆積 | |
| JP4961381B2 (ja) | 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法 | |
| US8741731B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
| KR101737215B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 | |
| JP2010050439A (ja) | 基板処理装置 | |
| WO2007102333A1 (ja) | ルテニウム膜の成膜方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体 | |
| JP2004047634A (ja) | 成膜方法及び成膜装置 | |
| US20100015335A1 (en) | Method for forming srtio3 film and storage medium | |
| JP6604801B2 (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 | |
| JP3968869B2 (ja) | 成膜処理方法及び成膜処理装置 | |
| JP5095230B2 (ja) | ＳｒＴｉＯ３膜の成膜方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体 | |
| KR100919527B1 (ko) | 루테늄 막 형성 방법 | |
| JP2013199673A (ja) | 酸化ルテニウム膜の成膜方法および酸化ルテニウム膜成膜用処理容器のクリーニング方法 | |
| JP3713380B2 (ja) | 薄膜の形成方法および装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060801 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061128 |