JP2008535243A5

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Publication number: JP2008535243A5
Application number: JP2008504042A
Authority: JP
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2026-02-16

Claims

基板上に酸窒化膜を成膜する方法であって：
酸素を有する少なくとも１種類の分子組成物を有する第１プロセスガスの紫外（ＵＶ）放射線誘起分解によって生成される酸素ラジカルに前記基板表面を曝露することによって、前記基板表面を酸化させて酸化膜を形成する酸化工程；及び
複数のスリットを有する平面アンテナ部によるマイクロ波照射に基づくプラズマを用いた、窒素を有する少なくとも１種類の分子組成物を有する第２プロセスガスのプラズマ誘起分解によって生成される窒素ラジカルに前記酸化膜を曝露することによって、前記酸化膜を窒化させて酸窒化膜を形成する窒化工程；
を有する方法。
前記基板表面がシリコン表面、酸化物表面、又はシリコン酸化物表面である、請求項１に記載の方法。
前記の第１プロセスガス中の分子組成物が、Ｏ_２、ＮＯ、Ｎ_２Ｏ若しくはＮＯ_２又はこれらのうちの２種類以上による混合ガス、及び任意で、Ｈ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒ若しくはこれらの混合ガスからなる群から選択される少なくとも１種類のガスを有する、請求項１に記載の方法。
前記の第１プロセスガス中の分子組成物がＯ_２を有し、かつ
前記酸素ラジカルは前記酸素の紫外放射線誘起分解によって生成される、
請求項１に記載の方法。
前記酸素ラジカルが前記基板表面を通って流れる前記第１プロセスガスの層流の範囲内に存在するように、前記第１プロセスガスを流す工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
約１ｒｐｍから約６０ｒｐｍの速度で、前記基板表面の面内で前記基板を回転させる工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
前記の紫外放射線誘起分解での紫外放射線が１７２ｎｍの波長を有する、請求項１に記載の方法。
前記の紫外放射線誘起分解での紫外放射線が、約５ｍＷ／ｃｍ^２から約５０ｍＷ／ｃｍ^２の出力で動作する紫外放射線源から放出される、請求項１に記載の方法。
前記の紫外放射線誘起分解での紫外放射線が、２以上の紫外放射線源から放出される、請求項１に記載の方法。
前記酸化工程の前に、前記基板表面から自然酸化物を除去する工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
前記酸化工程の前に、湿式化学洗浄によって前記基板上にベアシリコン表面を形成する工程から構成される群から選択される少なくとも１以上の洗浄工程を実行する工程、洗浄に続いて前記基板表面とＨＦとを接触させることで前記基板表面上にベアシリコン表面を形成する工程、又はこれらの工程を組み合わせた工程、をさらに有する、請求項１に記載の方法。
前記の第２プロセスガス中の分子組成物が、Ｎ_２及び任意で、Ｈ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒ若しくはこれらの混合ガスからなる群から選択される少なくとも１種類のガスを有する、請求項１に記載の方法。
前記の第２プロセスガス中の分子組成物が、Ｎ_２、Ｈ_２及び任意で、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒ若しくはこれらの混合ガスからなる群から選択される少なくとも１種類のガスを有する、請求項１に記載の方法。
前記の第２プロセスガス中の分子組成物が、Ｎ_２又はＮＨ_３又は両方を有し、かつ
前記窒素ラジカルが、前記Ｎ_２又はＮＨ_３又は両方のプラズマ誘起分解によって生成される、
請求項１に記載の方法。
約１ｒｐｍから約６０ｒｐｍの速度で、前記基板表面の面内で前記基板を回転させる工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
前記の第２プロセスガス中の分子組成物が、Ｈ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒ若しくはこれらの混合ガスからなる群から選択される少なくとも１種類のガスをさらに有し、かつ
前記第２ガスの流速は約１００ｓｃｃｍから約５ｓｌｍである、
請求項１に記載の方法。
前記の窒化工程に用いられるプラズマが約３ｅＶ未満の電子温度を有する、請求項１に記載の方法。
前記の窒化工程に用いられるプラズマが、約１＊１０^１１／ｃｍ^３から約１＊１０^１３／ｃｍ^３以上の密度、及び約±３％以下の密度均一性を有する、請求項１に記載の方法。
前記酸窒化膜が約２０％以下の窒素濃度を有する、請求項１に記載の方法。
前記プラズマが約０．５ｍＷ／ｃｍ^２から約５ｍＷ／ｃｍ^２のマイクロ波出力によって生成される、請求項１に記載の方法。
前記マイクロ波照射が約３００ＭＨｚから約１０ＧＨｚのマイクロ波周波数を有する、請求項１に記載の方法。
前記平面アンテナ部が前記基板表面よりも大きな表面領域を有する、請求項１に記載の方法。
前記窒化工程が、窒素を有する上流の分子組成物を有する上流のプロセスガスの上流のプラズマ誘起分解によって生成される第２窒素ラジカルに、前記酸化膜又は酸窒化膜を曝露する第２窒化工程をさらに有し、かつ
前記上流のプラズマ誘起分解は、高周波（ＲＦ）出力と前記上流のプロセスガスとの結合によって生成されるプラズマを用いる工程を有する、
請求項１に記載の方法。
前記マイクロ波照射に基づく前記の第２プロセスガスのプラズマ誘起分解によって生成される前記窒素プラズマに前記酸化膜を曝露する曝露工程前に、前記第２窒化工程が実行される、請求項２３に記載の方法。
前記第２窒化工程が第１プロセスチャンバ内で実行され、かつ
前記曝露工程は、前記第１プロセスチャンバ内又は別なプロセスチャンバ内で実行される、
請求項２４に記載の方法。
前記曝露工程後に前記第２窒化工程が実行される、請求項２３に記載の方法。
前記曝露工程が第１プロセスチャンバ内で実行され、かつ
前記第２窒化工程は、前記第１プロセスチャンバ内又は別なプロセスチャンバ内で実行される、
請求項２６に記載の方法。
前記第２窒化工程が前記曝露工程と同時に実行される、請求項２３に記載の方法。
前記窒化工程が、窒素を有する上流分子組成物を有する上流プロセスガスの上流プラズマ誘起分解によって生成される第２窒素ラジカルに前記酸化膜又は酸窒化膜を曝露する第２窒化工程をさらに有し、
前記上流プラズマ誘起分解が高周波（ＲＦ）出力と前記上流プロセスガスとの結合によって生成されるプラズマを用いる工程を有し、かつ
前記第２窒化工程は約１ｍＴｏｒｒから約２００００ｍＴｏｒｒの圧力で実行される、
請求項１に記載の方法。
前記窒化工程が、窒素を有する上流分子組成物を有する上流プロセスガスの上流プラズマ誘起分解によって生成される第２窒素ラジカルに前記酸化膜又は酸窒化膜を曝露する第２窒化工程をさらに有し、
前記上流プラズマ誘起分解が高周波（ＲＦ）出力と前記上流プロセスガスとの結合によって生成されるプラズマを用いる工程を有し、かつ
前記第２窒化工程は約２０℃から約１２００℃の基板温度で実行される、
請求項１に記載の方法。
前記窒化工程が、窒素を有する上流分子組成物を有する上流プロセスガスの上流プラズマ誘起分解によって生成される第２窒素ラジカルに前記酸化膜又は酸窒化膜を曝露する第２窒化工程をさらに有し、
前記上流プラズマ誘起分解が高周波（ＲＦ）出力と前記上流プロセスガスとの結合によって生成されるプラズマを用いる工程を有し、かつ
前記第２窒化工程は約１秒間から約２５分間の時間で実行される、
請求項１に記載の方法。
前記窒化工程が、窒素を有する上流分子組成物を有する上流プロセスガスの上流プラズマ誘起分解によって生成される第２窒素ラジカルに前記酸化膜又は酸窒化膜を曝露する第２窒化工程をさらに有し、
前記上流プラズマ誘起分解が高周波（ＲＦ）出力と前記上流プロセスガスとの結合によって生成されるプラズマを用いる工程を有し、かつ
前記上流分子組成物は約２ｓｃｃｍから約２０ｓｌｍの流速で流れるＮ_２を有する、
請求項１に記載の方法。
前記窒化工程が、窒素及び任意でＨ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒ若しくはこれらの混合ガスからなる群から選択される少なくとも１種類のガスを有する上流分子組成物を有する上流プロセスガスの上流プラズマ誘起分解によって生成される第２窒素ラジカルに前記酸化膜又は酸窒化膜を曝露する第２窒化工程をさらに有し、かつ
前記上流プラズマ誘起分解が高周波（ＲＦ）出力と前記上流プロセスガスとの結合によって生成されるプラズマを用いる工程を有する、
請求項１に記載の方法。
前記窒化工程が、窒素及び任意でＨ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒ若しくはこれらの混合ガスからなる群から選択される少なくとも１種類のガスを有する上流分子組成物を有する上流プロセスガスの上流プラズマ誘起分解によって生成される第２窒素ラジカルに前記酸化膜又は酸窒化膜を曝露する第２窒化工程をさらに有し、
前記上流プラズマ誘起分解が高周波（ＲＦ）出力と前記上流プロセスガスとの結合によって生成されるプラズマを用いる工程を有し、かつ
前記第２ガスは約１００ｓｃｃｍから約２０ｓｌｍの流速を有する、
請求項１に記載の方法。
前記窒化工程が、窒素を有する上流分子組成物を有する上流プロセスガスの上流プラズマ誘起分解によって生成される第２窒素ラジカルに前記酸化膜又は酸窒化膜を曝露する第２窒化工程をさらに有し、かつ
前記上流プラズマ誘起分解が、約４０ｋＨｚから約４ＭＨｚの周波数を有する高周波（ＲＦ）出力と前記上流プロセスガスとの結合によって生成されるプラズマを用いる工程を有する、
請求項１に記載の方法。
前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
約５ｍＴｏｒｒから約８００Ｔｏｒｒの圧力で前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
約５００℃から約１２００℃の温度で前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
酸素、窒素、Ｈ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒ若しくはこれらの混合ガスを有する少なくとも１種類の分子組成物を有するアニーリングガスの存在下で前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
約０ｓｌｍから約２０ｓｌｍの流速で流れるＮ_２の存在下で前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
約０ｓｌｍから約２０ｓｌｍの流速で流れるＯ_２の存在下で前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
約１秒間から約１０分間前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する方法であって、
前記窒化工程及び前記アニーリング工程が同一プロセスチャンバ内で実行され、かつ
前記窒化工程後で前記アニーリング工程前に少なくとも１の浄化工程が実行される、
請求項１に記載の方法。
前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する方法であって、
前記窒化工程及び前記アニーリング工程がそれぞれ異なるプロセスチャンバ内で実行される、
請求項１に記載の方法。
前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する方法であって、
前記窒化工程が第１プロセスチャンバ内で実行され、かつ前記アニーリング工程が第２プロセスチャンバ内で実行され、かつ
前記酸窒化膜は、空気と接触することなく、前記第１プロセスチャンバから前記第２プロセスチャンバ搬送される、
請求項１に記載の方法。
酸素及び窒素を有する少なくとも１種類の分子組成物を有するアニーリングガスの紫外（ＵＶ）放射線誘起分解によって生成される酸素ラジカル及び窒素ラジカルに前記酸窒化膜を曝露することによって、前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
Ｏ_２、Ｎ_２、ＮＯ、ＮＯ_２及びＮ_２Ｏ又はこれらの混合ガスからなる群から選択される、酸素及び窒素を有する少なくとも１種類の分子組成物を有するアニーリングガスの紫外（ＵＶ）放射線誘起分解によって生成される酸素ラジカル及び窒素ラジカルに前記酸窒化膜を曝露することによって、前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
Ｈ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒ若しくはこれらの混合ガスからなる群から選択される、酸素及び窒素を有する少なくとも１種類の分子組成物を有するアニーリングガスの紫外（ＵＶ）放射線誘起分解によって生成される酸素ラジカル及び窒素ラジカルに前記酸窒化膜を曝露することによって、前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
酸素及び窒素を有する少なくとも１種類の分子組成物を有するアニーリングガスの紫外（ＵＶ）放射線誘起分解によって生成される酸素ラジカル及び窒素ラジカルに前記酸窒化膜を曝露することによって、前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する方法であって、
前記の紫外放射線誘起分解での紫外放射線が約１４５ｎｍから約１９２ｎｍ範囲の紫外放射線を有し、
前記紫外放射線は単色又は多色である、
請求項１に記載の方法。
酸素及び窒素を有する少なくとも１種類の分子組成物を有するアニーリングガスの紫外（ＵＶ）放射線誘起分解によって生成される酸素ラジカル及び窒素ラジカルに前記酸窒化膜を曝露することによって、前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する方法であって、前記の紫外放射線誘起分解での紫外放射線が約５ｍＷ／ｃｍ^２から約５０ｍＷ／ｃｍ^２の出力で動作する紫外放射線源から放出される、請求項１に記載の方法。
酸素及び窒素を有する少なくとも１種類の分子組成物を有するアニーリングガスの紫外（ＵＶ）放射線誘起分解によって生成される酸素ラジカル及び窒素ラジカルに前記酸窒化膜を曝露することによって、前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する方法であって、前記の紫外放射線誘起分解での紫外放射線が２以上の紫外放射線源から放出される、請求項１に記載の方法。
窒素を有する上流分子組成物を有する上流アニーリングガスの上流プラズマ誘起分解によって生成される第２窒素ラジカルに前記酸窒化膜を曝露することによって前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する方法であって、前記上流プラズマ誘起分解が高周波（ＲＦ）出力と前記上流アニーリングガスとの結合によって生成されるプラズマを用いる工程を有する、請求項１に記載の方法。
窒素を有する上流分子組成物を有する上流アニーリングガスの上流プラズマ誘起分解によって生成される第２窒素ラジカルに前記酸窒化膜を曝露することによって前記酸窒化膜をアニーリングする工程をさらに有する方法であって、
前記上流プラズマ誘起分解が高周波（ＲＦ）出力と前記上流アニーリングガスとの結合によって生成されるプラズマを用いる工程を有し、
前記アニーリングが前記窒化工程と同一のプロセスチャンバ又は異なるプロセスチャンバで実行される、
請求項１に記載の方法。