JP2006261165A - Thin film forming method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To rapidly form a high-quality film by using a material which is easily absorbed at a low temperature and has a large molecular weight in forming a thin film by atomic layer deposition. <P>SOLUTION: By introducing a material gas 111 into a film formation chamber and turning the film formation chamber into a plasma-generated state, Si(OC<SB>2</SB>H<SB>5</SB>)<SB>4</SB>molecules being the material of the thin film are decomposed in a gas phase on a substrate generating material decomposed components, and a material molecule layer is formed (absorbed layer) 102 which is formed of the molecules of the generated material decomposed components absorbed on the silicon substrate 101. Since the molecules of the material decomposed components have smaller radii than those of the molecules of the material, the material is absorbed more rapidly by more absorption sites of the silicon substrate 101. Consequently, such a state that the material is absorbed by all the absorption sites of the silicon substrate 101 can be obtained in a shorter period of time. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、原子層及び分子層単位で金属酸化物などの薄膜を形成する薄膜形成方法に関する。   The present invention relates to a thin film forming method for forming a thin film such as a metal oxide in atomic layer and molecular layer units.

近年、大きな面積の基板の上に均一な薄膜を再現性よく形成する技術として、原子層成長（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）法が用いられている（特許文献１，２，３，４参照）。原子層成長方法は、形成しようとする膜を構成する各元素の原料を基板に交互に供給することにより、原子層単位で薄膜を形成する技術である。原子層成長方法では、各元素の原料を供給している間に１層あるいはｎ層だけを表面に吸着させ、余分な原料は成長に寄与させないようにしている。これを、成長の自己停止作用という。原子層成長方法では、例えば、３００℃程度の温度で成膜可能であり、ガラス基板の上でも絶縁膜が形成できるなど、適用範囲が広いという特徴を有している。   In recent years, an atomic layer deposition (ALD) method has been used as a technique for forming a uniform thin film on a large-area substrate with good reproducibility (see Patent Documents 1, 2, 3, and 4). The atomic layer growth method is a technique for forming a thin film in units of atomic layers by alternately supplying a raw material of each element constituting a film to be formed to a substrate. In the atomic layer growth method, only one layer or n layer is adsorbed on the surface while the raw materials for each element are being supplied, so that excess raw materials do not contribute to the growth. This is called self-stopping action of growth. The atomic layer growth method is characterized in that it can be formed at a temperature of about 300 ° C., for example, and an insulating film can be formed on a glass substrate.

このような特徴を備えた原子層成長方法を実現するための成膜装置は、図３に示すように、気相による膜の成長が行われる成膜チャンバー３０１と、成膜チャンバー３０１の内部に配置された加熱機構を備えた基板台３０２とを備える。また、成膜チャンバー３０１は、排気管３０４に連通する真空ポンプ３０５と、ガス供給機構３０６を備える。図３に示す処理装置では、まず、処理対象の基板３０３を基板台３０２の上に搬入し、成膜チャンバー３０１を密閉された状態とした後、基板台３０２の加熱機構により基板３０３を例えば４００℃に加熱した状態で、ガス供給機構３０６により所定のガスが基板３０３の上に供給された状態とする。   As shown in FIG. 3, a film forming apparatus for realizing an atomic layer growth method having such a feature includes a film forming chamber 301 in which a film is grown in a gas phase, and a film forming chamber 301. And a substrate table 302 provided with a heating mechanism. The film forming chamber 301 includes a vacuum pump 305 communicating with the exhaust pipe 304 and a gas supply mechanism 306. In the processing apparatus shown in FIG. 3, first, the substrate 303 to be processed is loaded onto the substrate table 302, the film formation chamber 301 is sealed, and then the substrate 303 is changed to 400 by the heating mechanism of the substrate table 302, for example. It is assumed that a predetermined gas is supplied onto the substrate 303 by the gas supply mechanism 306 while being heated to ° C.

例えば、酸化シリコンの薄膜を形成する場合、ＳｉＣｌ4などのシリコン原料ガスが、基板３０３の上に供給された状態とする。このことにより、基板３０３の上に、１分子層分のシリコン原料が吸着して吸着層が形成された状態となる。次に、シリコン原料ガスの供給を停止して真空ポンプ３０５により排気し、加えてガス供給機構３０６によりパージガスを供給し、基板３０３の表面に吸着した以外のシリコン原料が、成膜チャンバー３０１の内部より排出された状態とする（パージ）。 For example, when a silicon oxide thin film is formed, a silicon source gas such as SiCl 4 is supplied onto the substrate 303. As a result, the silicon raw material for one molecular layer is adsorbed on the substrate 303 and an adsorbed layer is formed. Next, the supply of the silicon source gas is stopped, the vacuum pump 305 is exhausted, and the purge gas is supplied by the gas supply mechanism 306. The state is more discharged (purge).

次に、ガス供給機構３０６により基板３０３の上に酸化ガス（酸化剤ガス）が供給された状態とし、基板３０３の表面に吸着しているシリコン原料を酸化し、１分子層分の酸化シリコン薄膜が基板３０３の上に形成された状態とする。この後、酸化ガスの供給を停止して真空ポンプ３０５による排気し、加えてガス供給機構３０６によりパージガスを供給し、酸化ガスが、成膜チャンバー３０１の内部より排出された状態とする（パージ）。これらの一連のサイクルと繰り返すことで、ゲート絶縁膜などに用いる酸化シリコンの薄膜が形成された状態としている。
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
特開平１−１７９４２３号公報 特開平５−１６０１５２号公報 特開２００１−１７２７６７号公報 特開２００２−３５３１５４号公報 Next, an oxidation gas (oxidant gas) is supplied onto the substrate 303 by the gas supply mechanism 306, and the silicon raw material adsorbed on the surface of the substrate 303 is oxidized to form a silicon oxide thin film for one molecular layer. Is formed on the substrate 303. Thereafter, the supply of the oxidizing gas is stopped and the vacuum pump 305 is exhausted. In addition, the purge gas is supplied by the gas supply mechanism 306 so that the oxidizing gas is exhausted from the inside of the film forming chamber 301 (purging). . By repeating these series of cycles, a silicon oxide thin film used for a gate insulating film or the like is formed.
The applicant has not yet found prior art documents related to the present invention by the time of filing other than the prior art documents specified by the prior art document information described in this specification.
JP-A-1-179423 JP-A-5-160152 JP 2001-172767 A JP 2002-353154 A

ところで、上述した原子層成長方法では、膜の形成に寄与する原料は、基板の表面に吸着した１層分だけであるために、膜の形成速度（成膜速度）が遅いという問題点を有している。例えば、原料供給の過程においても、「原料の輸送」，「輸送された原料の基板表面への物理吸着」，「物理吸着した原料の化学吸着」を経て、吸着層が形成された状態となる。また、吸着層が形成された後、直ちに次のガスの供給は行えず、成膜チャンバー内をパージしてから次のガスの供給が行われる。   By the way, the above-described atomic layer growth method has a problem that the film formation rate (deposition rate) is low because the raw material contributing to the film formation is only one layer adsorbed on the surface of the substrate. is doing. For example, in the raw material supply process, an adsorbed layer is formed through “transport of raw material”, “physical adsorption of the transported raw material on the substrate surface”, and “chemical adsorption of the physically adsorbed raw material”. . Further, after the adsorption layer is formed, the next gas cannot be supplied immediately, and the next gas is supplied after purging the film formation chamber.

従って、例えば、吸着層の形成に要する時間が短縮できれば、原子層成長法における成膜速度が向上できる。例えば、ＳｉＣｌ4などの比較的分子量の小さい原料を用いる場合、基板の温度をより高くすれば、より早く吸着層が形成できるようになる。ところが、ガラス基板の上に膜を形成する場合は、高い温度を用いることができないため、吸着速度をあまり速くできない。これに対し、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4やＳｉＨ2（Ｃ2Ｈ5）2などの比較的分子量の大きな有機シリコン原料を用いれば、より低い温度においても原料分子が基板に吸着しやすく、より早い吸着層の形成が可能となる。 Therefore, for example, if the time required for forming the adsorption layer can be shortened, the deposition rate in the atomic layer growth method can be improved. For example, when a raw material having a relatively low molecular weight such as SiCl 4 is used, the adsorption layer can be formed more quickly if the temperature of the substrate is increased. However, when a film is formed on a glass substrate, a high temperature cannot be used, so that the adsorption speed cannot be increased very much. On the other hand, if an organic silicon raw material having a relatively large molecular weight such as Si (OC 2 H 5 ) 4 or SiH 2 (C 2 H 5 ) 2 is used, the raw material molecules are easily adsorbed to the substrate even at a lower temperature. A faster adsorption layer can be formed.

しかしながら、分子量の大きな原料を用いると、基板の表面のすべての吸着サイトに原料分子が吸着し難いという問題がある。例えば、分子量が大きい原料分子が吸着していると、吸着している原料分子に阻害され、これに隣接する吸着サイトに原料分子が吸着し難い状態となる。このため、分子量の大きな原料を用いると、基板のすべての吸着サイトに原料分子が吸着し難くい。このような状態では、形成された膜中に未反応の部分が取り込まれて不純物として残存するなど、膜質の劣化を招く。このような状態を解消するために、すべての吸着サイトに分子量の大きい原料分子を吸着させようとすると、結果としてより多くの時間を必要とするため、吸着速度（成膜速度）を早くすることができない。   However, when a raw material having a high molecular weight is used, there is a problem that the raw material molecules are difficult to adsorb at all the adsorption sites on the surface of the substrate. For example, when a raw material molecule having a large molecular weight is adsorbed, the raw material molecule is hindered by the adsorbing raw material molecule, and the raw material molecule is hardly adsorbed at an adsorbing site adjacent thereto. For this reason, when a raw material having a large molecular weight is used, it is difficult for the raw material molecules to be adsorbed at all the adsorption sites of the substrate. In such a state, the film quality is deteriorated, for example, an unreacted portion is taken into the formed film and remains as an impurity. In order to eliminate such a state, if the raw material molecules having a large molecular weight are adsorbed to all the adsorption sites, more time is required as a result, so the adsorption rate (film formation rate) must be increased. I can't.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、原子層成長法を用いた薄膜の形成において、より低温で吸着しやすい分子量の大きな原料を用い、より迅速に良質な膜を形成することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and in the formation of a thin film using an atomic layer growth method, a raw material having a large molecular weight that is easily adsorbed at a lower temperature is used, and the quality is improved more quickly. An object is to form a thick film.

本発明に係る薄膜形成方法は、成膜対象の基板が載置された成膜チャンバーの内部が排気されて所定の圧力とされた状態にする第１工程と、成膜チャンバーの内部に所定量の第１原料ガスを導入して第１原料ガスが基板の表面に供給された状態とし、基板の表面に第１原料ガスからなる吸着層が形成された状態とする第２工程と、第１原料ガスの供給が停止され、成膜チャンバーの内部が排気された状態とし、成膜チャンバーの内部がパージされた状態とする第３工程と、成膜チャンバーの内部に所定量の第２原料ガスを導入して第２原料ガスが基板の表面に供給された状態とし、吸着層と第２原料ガスを構成する材料とから構成された薄膜が、基板の表面に形成された状態とする第４工程とを少なくとも備え、第２工程では、成膜チャンバーの内部に供給された第１原料ガスがプラズマによる作用を受けた状態とするようにしたものである。第２工程では、第１原料の分子が、プラズマの作用により分解される。   The thin film forming method according to the present invention includes a first step of evacuating the inside of a film forming chamber on which a film formation target substrate is placed to a predetermined pressure, and a predetermined amount inside the film forming chamber. A first step of introducing the first source gas into a state in which the first source gas is supplied to the surface of the substrate, and a state in which an adsorption layer made of the first source gas is formed on the surface of the substrate; A third step in which the supply of the source gas is stopped, the inside of the film forming chamber is evacuated, and the inside of the film forming chamber is purged; and a predetermined amount of the second source gas in the film forming chamber In this state, the second source gas is supplied to the surface of the substrate, and a thin film composed of the adsorption layer and the material constituting the second source gas is formed on the surface of the substrate. A film forming chamber in the second step. The first source gas supplied into the can is obtained by such a state that acted upon by the plasma. In the second step, the molecules of the first raw material are decomposed by the action of plasma.

上記薄膜形成方法において、第２工程では、成膜チャンバーの内部にプラズマが生成された状態とすることで、成膜チャンバーの内部に供給された第１原料ガスがプラズマによる作用を受けた状態とすればよい。この場合、第２工程では、成膜チャンバーの内部に第１原料ガスのプラズマが生成された状態とすることで、成膜チャンバーの内部に供給された第１原料ガスがプラズマによる作用を受けた状態とすることができる。また、第２工程では、成膜チャンバーの内部に不活性ガスのプラズマが生成された状態とすることで、成膜チャンバーの内部に供給された第１原料ガスがプラズマによる作用を受けた状態としてもよい。また、前記第２工程では、前記成膜チャンバー以外に設けられたプラズマが生成されているプラズマ生成室を、前記第１原料ガスが通過する状態とすることで、前記成膜チャンバーの内部に供給された前記第１原料ガスがプラズマによる作用を受けた状態とすしてもよい。なお、第２原料ガスは、例えば、吸着層を酸化する酸化剤ガスである。   In the thin film forming method, in the second step, the plasma is generated in the film forming chamber, so that the first source gas supplied into the film forming chamber is affected by the plasma. do it. In this case, in the second step, the plasma of the first source gas is generated inside the film forming chamber, so that the first source gas supplied to the inside of the film forming chamber is affected by the plasma. State. In the second step, the inert gas plasma is generated inside the film forming chamber so that the first source gas supplied into the film forming chamber is affected by the plasma. Also good. In the second step, the plasma source chamber in which plasma is generated other than the film formation chamber is supplied to the inside of the film formation chamber by making the first source gas pass therethrough. The first raw material gas may be in a state of being subjected to the action of plasma. The second source gas is, for example, an oxidant gas that oxidizes the adsorption layer.

以上説明したように、本発明では、成膜チャンバーの内部に第１原料ガスが導入されて基板の表面に第１原料ガスからなる吸着層が形成される工程において、成膜チャンバーの内部に供給された第１原料ガスがプラズマによる作用を受けた状態とするようにし、第１原料の分子が、プラズマの作用により分解されるようにした。この結果、本発明によれば、原子層成長法において、より低温で吸着しやすい分子量の大きな原料を用い、より迅速に良質な膜を形成することが可能になるという優れた効果が得られる。   As described above, in the present invention, the first source gas is introduced into the film forming chamber, and the adsorption layer made of the first source gas is formed on the surface of the substrate. The first raw material gas thus made was brought into a state of being affected by plasma, and the molecules of the first raw material were decomposed by the action of plasma. As a result, according to the present invention, in the atomic layer growth method, it is possible to obtain an excellent effect that a high-quality film can be formed more quickly by using a raw material having a large molecular weight that is easily adsorbed at a lower temperature.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における薄膜形成方法を説明するための工程図である。まず、図１（ａ）に示すように、所定の反応容器の内部にシリコン基板１０１を固定し、所定の排気機構により反応容器内を２〜３Ｐａ程度の圧力とする。なお、シリコン基板１０１の主表面は、面方位が（１００）である。ついで、基板温度３００℃の状態とし、反応容器内にＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）4からなる原料ガス１１１を導入し、シリコン基板１０１の上に原料ガス１１１が供給された状態とする。加えて、反応容器の内部にプラズマが生成された状態とし、供給されている原料ガス１１１がプラズマの作用を受けた状態とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process diagram for explaining a thin film forming method according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1A, a silicon substrate 101 is fixed inside a predetermined reaction vessel, and the pressure in the reaction vessel is set to about 2 to 3 Pa by a predetermined exhaust mechanism. The main surface of the silicon substrate 101 has a plane orientation of (100). Next, the substrate temperature is set to 300 ° C., the source gas 111 made of Si (OC 2 H 5 ) 4 is introduced into the reaction vessel, and the source gas 111 is supplied onto the silicon substrate 101. In addition, the plasma is generated inside the reaction vessel, and the supplied raw material gas 111 is in a state of receiving the action of plasma.

例えば、反応容器に導入された原料ガスのプラズマを生成することで、供給されている原料ガス１１１がプラズマの作用を受けた状態とすることができる。また、反応容器の内部でアルゴンなどの不活性ガスが生成されている状態とし、ここに原料ガス１１１が供給された状態とすることで、供給されている原料ガス１１１がプラズマの作用を受けた状態としてもよい。また、反応容器に原料ガスとともに不活性ガスが導入された状態とし、導入されたこれらのガスのプラズマを生成することで、供給されている原料ガス１１１がプラズマの作用を受けた状態としてもよい。また、反応容器の他にプラズマが生成されているプラズマ生成室を設け、このプラズマ生成室を通過させた原料ガス１１１を反応容器内に導入することで、供給されている原料ガス１１１がプラズマの作用を受けた状態としてもよい。   For example, by generating a plasma of the raw material gas introduced into the reaction vessel, the supplied raw material gas 111 can be in a state of receiving the action of the plasma. In addition, an inert gas such as argon is generated inside the reaction vessel, and the source gas 111 is supplied thereto, so that the supplied source gas 111 is affected by plasma. It is good also as a state. Alternatively, the inert gas may be introduced together with the source gas into the reaction vessel, and the plasma of the introduced gas may be generated so that the supplied source gas 111 is subjected to the action of the plasma. . In addition, a plasma generation chamber in which plasma is generated is provided in addition to the reaction vessel, and the source gas 111 that has passed through the plasma generation chamber is introduced into the reaction vessel, so that the supplied source gas 111 is plasma. It is good also as the state which received the effect | action.

上述したように、プラズマの作用を与えることで、原料であるＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）4分子が気相中及び基板上で分解されて原料分解成分が生成された状態とし、生成された原料分解成分の分子が吸着して形成された原料分子層（吸着層）１０２が、シリコン基板１０１の上に得られた状態とする。原料分子より分子半径が小さくなった原料分解成分の分子が吸着するようになるので、より多くの吸着サイトに対してより迅速に原料の吸着が起こるようになる。この結果、図１に示す薄膜形成方法によれば、シリコン基板１０１のすべての吸着サイトに対して原料が吸着した状態が、より短い時間で得られるようになる。なお、原料ガス１１１の供給は、約３０秒間行えばよい。 As described above, by applying the action of plasma, the raw material Si (OC 2 H 5 ) 4 molecules are decomposed in the gas phase and on the substrate to generate a raw material decomposition component, and the generated raw material A raw material molecular layer (adsorption layer) 102 formed by adsorbing molecules of decomposition components is assumed to be obtained on the silicon substrate 101. Since the raw material decomposition component molecules having a molecular radius smaller than that of the raw material molecules are adsorbed, the raw material is more rapidly adsorbed to more adsorption sites. As a result, according to the thin film forming method shown in FIG. 1, a state in which the raw material is adsorbed at all the adsorption sites of the silicon substrate 101 can be obtained in a shorter time. Note that the supply of the source gas 111 may be performed for about 30 seconds.

次に、反応容器内への原料ガス１１１の導入を停止し、図１（ｂ）に示すように、反応容器内に、例えば窒素ガスなどの不活性ガス１１２を導入し、不活性ガス１１２により反応容器内をパージし、シリコン基板１０１に吸着したもの（原料分子層１０２）以外の余剰ガスが反応容器から除去された状態とする。パージは、約３０秒間行う。また、不活性ガス１１２の供給は、シリコン基板１０１の直上から垂直に行う。このとき、反応容器の内部を加熱し、また、不活性ガス１１２を高温に加熱して供給するなどのことにより、シリコン基板１０１が３００℃を超える高温に加熱された状態としてもよい。   Next, the introduction of the raw material gas 111 into the reaction vessel is stopped, and an inert gas 112 such as nitrogen gas is introduced into the reaction vessel as shown in FIG. The inside of the reaction vessel is purged, and surplus gases other than those adsorbed on the silicon substrate 101 (raw material molecular layer 102) are removed from the reaction vessel. The purge is performed for about 30 seconds. Further, the inert gas 112 is supplied vertically from directly above the silicon substrate 101. At this time, the silicon substrate 101 may be heated to a temperature higher than 300 ° C. by heating the inside of the reaction vessel or supplying the inert gas 112 heated to a high temperature.

次に、図１（ｃ）に示すように、反応容器の内部に例えばＨ2Ｏやオゾンなどの酸化ガス１１３を導入し、酸化ガス１１３がシリコン基板の表面に供給された状態とする。酸化ガス１１３の供給は、約３０秒間行う。このことにより、シリコン基板１０１の表面に吸着している分子（原料分子層１０２）が酸化され、図１（ｃ）に示すように、シリコン基板１０１の表面にシリコン１原子層分の酸化シリコン層１０３が形成された状態とする。反応容器の内部を加熱し、また、酸化ガス１１３を高温に加熱して供給するなどのことにより、シリコン基板１０１が３００℃を超える高温に加熱された状態としてもよい。 Next, as shown in FIG. 1C, an oxidizing gas 113 such as H 2 O or ozone is introduced into the reaction vessel so that the oxidizing gas 113 is supplied to the surface of the silicon substrate. The supply of the oxidizing gas 113 is performed for about 30 seconds. As a result, molecules (raw material molecular layer 102) adsorbed on the surface of the silicon substrate 101 are oxidized, and a silicon oxide layer corresponding to one atomic layer of silicon is formed on the surface of the silicon substrate 101 as shown in FIG. 103 is formed. The silicon substrate 101 may be heated to a high temperature exceeding 300 ° C. by heating the inside of the reaction vessel and supplying the oxidizing gas 113 by heating to a high temperature.

次に、反応容器の内部を不活性ガス１１２によってパージし、図１（ｄ）に示すように、シリコン基板１０１の上に不活性ガス１１２が供給された状態とし、酸化ガスがシリコン基板１０１の上より除去された状態とする。パージは、約３０秒間行う。次に、図１（ｅ）に示すように、シリコン基板１０１の上にＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）4からなる原料ガス１１１を供給し、加えて、反応容器の内部にプラズマを生成させた状態とし、酸化シリコン層１０３の上に新たな原料分子層１０４が形成された状態とする。この後、図１（ｂ）〜図１（ｅ）を用いて説明した工程を例えば２０回繰り返すことで、膜厚２ｎｍ程度の酸化シリコン膜が形成された状態が得られる。 Next, the inside of the reaction vessel is purged with an inert gas 112 so that the inert gas 112 is supplied onto the silicon substrate 101 as shown in FIG. The state removed from above. The purge is performed for about 30 seconds. Next, as shown in FIG. 1E, a source gas 111 made of Si (OC 2 H 5 ) 4 is supplied onto the silicon substrate 101, and in addition, plasma is generated inside the reaction vessel. In this state, a new source molecular layer 104 is formed on the silicon oxide layer 103. Thereafter, the process described with reference to FIGS. 1B to 1E is repeated 20 times, for example, to obtain a state in which a silicon oxide film having a thickness of about 2 nm is formed.

次に、上述した薄膜形成方法を実現するための装置について簡単に説明する。上記薄膜形成方法は、図２に示す成膜装置を用いればよい。図２に示す装置は、気相による膜の成長が行われる成膜チャンバー（反応容器）２０１と、成膜チャンバー２０１の内部に配置された加熱機構を備えた基板台２０２とを備える。また、成膜チャンバー２０１内には、電源２１０によりＲＦが印加される電極２１１が、基板台２０２に対向して配置されている。また、成膜チャンバー２０１は、排気管２０４に連通する真空ポンプ２０５と、ガス供給機構２０６を備える。   Next, an apparatus for realizing the above-described thin film forming method will be briefly described. The thin film forming method may use the film forming apparatus shown in FIG. The apparatus shown in FIG. 2 includes a film formation chamber (reaction vessel) 201 in which a film is grown in a gas phase, and a substrate table 202 having a heating mechanism disposed inside the film formation chamber 201. Further, an electrode 211 to which RF is applied by a power source 210 is disposed in the film forming chamber 201 so as to face the substrate table 202. The film forming chamber 201 includes a vacuum pump 205 communicating with the exhaust pipe 204 and a gas supply mechanism 206.

図２に示す処理装置では、まず、処理対象の基板２０３を基板台２０２の上に搬入し、成膜チャンバー２０１を密閉された状態とした後、真空ポンプ２０５を動作させて成膜チャンバー２０１の内部を例えば０．１Ｐａ程度にまで排気し、内部に残留するガスを排出する。また、基板台２０２の加熱機構により、基板２０３が例えば３００℃に加熱された状態とする。   In the processing apparatus shown in FIG. 2, first, the substrate 203 to be processed is loaded onto the substrate table 202, and after the film formation chamber 201 is sealed, the vacuum pump 205 is operated to operate the film formation chamber 201. The inside is exhausted to about 0.1 Pa, for example, and the gas remaining inside is exhausted. Further, the substrate 203 is heated to, for example, 300 ° C. by the heating mechanism of the substrate table 202.

次に、ガス供給機構２０６により、原料ガスが基板２０３の上に供給され、成膜チャンバー２０１内の圧力が例えば１Ｐａ程度にされた状態とする。この後、電源２１０を動作させて電極２１１に例えば５００ＷのＲＦ電力が印加された状態とすることで、成膜チャンバー２０１内にプラズマが生成された状態とする。また、成膜チャンバー２０１内に、アルゴンなどの不活性ガスを導入し、この状態で電源２１０を動作させて電極２１１に例えば５００ＷのＲＦ電力が印加された状態としてプラズマが生成された後、ガス供給機構２０６により、原料ガスが基板２０３の上に供給されるようにしてもよい。また、原料ガスとともに不活性ガスを導入し、この状態で電源２１０を動作させて電極２１１に例えば５００ＷのＲＦ電力が印加された状態とすることで、成膜チャンバー２０１内にプラズマが生成された状態としてもよい。   Next, the source gas is supplied onto the substrate 203 by the gas supply mechanism 206, and the pressure in the film forming chamber 201 is set to about 1 Pa, for example. After that, the power source 210 is operated so that RF power of 500 W, for example, is applied to the electrode 211, so that plasma is generated in the deposition chamber 201. In addition, an inert gas such as argon is introduced into the film forming chamber 201, the power source 210 is operated in this state, and plasma is generated in a state where, for example, 500 W RF power is applied to the electrode 211. The source gas may be supplied onto the substrate 203 by the supply mechanism 206. In addition, an inert gas is introduced together with the raw material gas, and in this state, the power source 210 is operated so that RF power of 500 W, for example, is applied to the electrode 211, thereby generating plasma in the film forming chamber 201. It is good also as a state.

次に、電力の供給を停止し、各ガスの供給を停止し、成膜チャンバー２０１の内部が例えば０．１Ｐａ程度にまで排気され、内部に残留するガスが排出された状態とし、基板２０３の表面に吸着した以外の原料が、成膜チャンバー２０１の内部より排出された状態とする（パージ）。このように、図２に示す装置によれば、反応容器の内部にプラズマが生成された状態とし、供給されている原料ガスがプラズマの作用を受けた状態とすることが容易に行える。また、成膜チャンバー（反応容器）以外に、アルゴンなどの不活性ガスのプラズマを生成するプラズマ生成装置を設け、このプラズマ生成装置を通過させた原料ガスを成膜チャンバーに導入することで、成膜チャンバーの内部に供給される原料ガスがプラズマによる作用を受けた状態としてもよい。   Next, the supply of electric power is stopped, the supply of each gas is stopped, the inside of the film formation chamber 201 is exhausted to, for example, about 0.1 Pa, and the gas remaining in the interior is exhausted. Raw materials other than those adsorbed on the surface are discharged from the film forming chamber 201 (purge). As described above, according to the apparatus shown in FIG. 2, it is possible to easily make a state in which plasma is generated inside the reaction vessel and to make the supplied raw material gas receive the action of plasma. In addition to the film formation chamber (reaction vessel), a plasma generation device that generates plasma of an inert gas such as argon is provided, and the source gas that has passed through the plasma generation device is introduced into the film formation chamber. The source gas supplied to the inside of the film chamber may be in a state where it is affected by plasma.

なお、上述では、原料にＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）4を用いて酸化シリコン層を形成する場合を例に説明したが、これに限るものではなく、本発明は、ＳｉＨ2（Ｃ2Ｈ5）2などを用いて酸化シリコン層を形成する場合にも適用できることはいうまでもない。また、本発明は、トリメチルアルミニウムやトリエチルアルミニウムなどのアルミニウム原料を用いて酸化アルミニウム層を形成する場合、ＴＤＭＡＨなどのハフニウム原料を用いて酸化ハフニウム層を形成する場合にも適用可能である。 In the above description, the case where the silicon oxide layer is formed using Si (OC 2 H 5 ) 4 as a raw material has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to SiH 2 (C 2 H 5 It goes without saying that the present invention can also be applied when a silicon oxide layer is formed using 2 or the like. The present invention can also be applied to the case of forming an aluminum oxide layer using an aluminum raw material such as trimethylaluminum or triethylaluminum, and the case of forming a hafnium oxide layer using a hafnium raw material such as TDMAH.

本発明の実施の形態における薄膜形成方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the thin film formation method in embodiment of this invention. 実施の形態における薄膜形成装置の構成例を概略的に示す構成図である。It is a lineblock diagram showing roughly the example of composition of the thin film formation device in an embodiment. 従来よりある原子層成長方法を実現するための薄膜形成装置の構成を簡単に示す構成図である。It is a block diagram which shows simply the structure of the thin film formation apparatus for implement | achieving a certain atomic layer growth method conventionally.

符号の説明Explanation of symbols

１０１…シリコン基板、１０２…原料分子層（吸着層）、１０３…酸化シリコン層、１０４…原料分子層、１１１…原料ガス、１１２…不活性ガス、１１３…酸化ガス。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Silicon substrate, 102 ... Raw material molecular layer (adsorption layer), 103 ... Silicon oxide layer, 104 ... Raw material molecular layer, 111 ... Raw material gas, 112 ... Inert gas, 113 ... Oxidizing gas.

Claims (6)

成膜対象の基板が載置された成膜チャンバーの内部が排気されて所定の圧力とされた状態にする第１工程と、
前記成膜チャンバーの内部に所定量の第１原料ガスを導入して前記第１原料ガスが前記基板の表面に供給された状態とし、前記基板の表面に前記第１原料ガスからなる吸着層が形成された状態とする第２工程と、
前記第１原料ガスの供給が停止され、前記成膜チャンバーの内部が排気された状態とし、前記成膜チャンバーの内部がパージされた状態とする第３工程と、
前記成膜チャンバーの内部に所定量の第２原料ガスを導入して前記第２原料ガスが前記基板の表面に供給された状態とし、前記吸着層と前記第２原料ガスを構成する材料とから構成された薄膜が、前記基板の表面に形成された状態とする第４工程と
を少なくとも備え、
前記第２工程では、前記成膜チャンバーの内部に供給された前記第１原料ガスがプラズマによる作用を受けた状態とする
ことを特徴とする薄膜形成方法。 A first step of evacuating the interior of the deposition chamber on which the substrate to be deposited is placed to a predetermined pressure;
A predetermined amount of the first source gas is introduced into the film forming chamber so that the first source gas is supplied to the surface of the substrate, and an adsorption layer made of the first source gas is formed on the surface of the substrate. A second step of forming a state;
A third step in which the supply of the first source gas is stopped, the inside of the film forming chamber is evacuated, and the inside of the film forming chamber is purged;
A predetermined amount of the second source gas is introduced into the film forming chamber so that the second source gas is supplied to the surface of the substrate, and the adsorption layer and the material constituting the second source gas are used. A fourth step in which the constituted thin film is formed on the surface of the substrate; and
In the second step, the thin film forming method is characterized in that the first source gas supplied to the inside of the film forming chamber is subjected to the action of plasma. 請求項１記載の薄膜形成方法において、
前記第２工程では、前記成膜チャンバーの内部にプラズマが生成された状態とすることで、前記成膜チャンバーの内部に供給された前記第１原料ガスがプラズマによる作用を受けた状態とする
ことを特徴とする薄膜形成方法。 The thin film forming method according to claim 1,
In the second step, plasma is generated in the film formation chamber, so that the first source gas supplied into the film formation chamber is affected by the plasma. A method for forming a thin film. 請求項２記載の薄膜形成方法において、
前記第２工程では、前記成膜チャンバーの内部に前記第１原料ガスのプラズマが生成された状態とすることで、前記成膜チャンバーの内部に供給された前記第１原料ガスがプラズマによる作用を受けた状態とする
ことを特徴とする薄膜形成方法。 In the thin film formation method of Claim 2,
In the second step, the plasma of the first source gas is generated inside the film forming chamber, so that the first source gas supplied to the inside of the film forming chamber acts by the plasma. A method for forming a thin film, characterized in that the thin film is received. 請求項２記載の薄膜形成方法において、
前記第２工程では、前記成膜チャンバーの内部に不活性ガスのプラズマが生成された状態とすることで、前記成膜チャンバーの内部に供給された前記第１原料ガスが前記プラズマによる作用を受けた状態とする
ことを特徴とする薄膜形成方法。 In the thin film formation method of Claim 2,
In the second step, an inert gas plasma is generated in the film forming chamber, so that the first source gas supplied into the film forming chamber is affected by the plasma. A method for forming a thin film, characterized by comprising: 請求項１記載の薄膜形成方法において、
前記第２工程では、前記成膜チャンバー以外に設けられたプラズマが生成されているプラズマ生成室を、前記第１原料ガスが通過する状態とすることで、前記成膜チャンバーの内部に供給された前記第１原料ガスがプラズマによる作用を受けた状態とする
ことを特徴とする薄膜形成方法。 The thin film forming method according to claim 1,
In the second step, the plasma source chamber in which plasma is provided other than the film formation chamber is in a state in which the first source gas passes through the plasma generation chamber and is supplied to the inside of the film formation chamber. A method for forming a thin film, characterized in that the first source gas is in a state of being affected by plasma. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄膜形成方法において、
前記第２原料ガスは、前記吸着層を酸化する酸化剤ガスであることを特徴とする薄膜形成方法。
In the thin film formation method of any one of Claims 1-5,
The method of forming a thin film, wherein the second source gas is an oxidant gas that oxidizes the adsorption layer.
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