JP2011017081A - 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸素原子、塩素原子及び金属原子を含有する薄膜が形成された基板が搬入される処理室と、処理室内で基板を支持して加熱する基板支持部と、処理室内に窒素原子含有ガス及び水素原子含有ガスを供給するガス供給部と、処理室内を排気するガス排気部と、処理室内に供給された窒素原子含有ガス及び水素含有ガスを励起させるプラズマ生成部と、基板支持部、ガス供給部及びプラズマ生成部を制御する制御部と、を有する。
【選択図】図1
Description
が可能な基板処理装置、及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
まず、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の構成例につ
いて、図1を用いて説明する。図1は、かかる基板処理装置としてのMMT装置の断面構成図である。MMT装置とは、電界と磁界とにより高密度プラズマを発生できる変形マグネトロン型プラズマ源(Modified Magnetron Typed Plasma Source)を用い、例えばシリコンウエハ等のシリコン基板100をプラズマ処理する装置である。
24を囲うように、第1の電極としての筒状電極215が設けられている。筒状電極215は、筒状、例えば円筒状に形成されている。筒状電極215は、インピーダンスの整合を行う整合器272を介して、高周波電力を発生する高周波電源273に接続されている。筒状電極215は、処理室201内に供給されるガスを励起させてプラズマを発生させる放電機構として機能する。
続いて、本実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として実施される基板処理工程について説明する。かかる工程は、基板処理装置としての上述のMMT装置により実施される。なお、以下の説明において、MMT装置を構成する各部の動作は、コントローラ121により制御される。ここでは、キャパシタの下部電極として形成された金属窒化膜(窒化チタニウム膜)を、プラズマを用いて窒化処理する例について説明する。
まず、シリコン基板100の搬送位置までサセプタ217を下降させて、サセプタ217の貫通孔217aにウエハ突上げピン266を貫通させる。その結果、突き上げピン266が、サセプタ217表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。
00上には、キャパシタの下部電極としての窒化チタニウム膜がCVD法又はALD法により予め形成されている。窒化チタニウム膜の形成は、前駆体ガスとして塩素を含む四塩化チタニウム(TiCl4)ガスを用い、図示しない他のCVD装置やALD装置により行われる。なお、前駆体ガスとして四塩化チタニウムガスを用いることから、窒化チタニウム膜中には塩素原子が残留している。また、窒化チタニウム膜の表面には自然酸化膜が形成されている。自然酸化膜は、前述のCVD装置やALD装置から処理室201内にシリコン基板100を搬送する際に形成される。
続いて、サセプタ217の内部に埋め込まれたヒータ217hに電力を供給し、シリコン基板100の表面を加熱する。シリコン基板100の表面温度は、200℃以上であって750℃未満の温度、好ましくは200℃以上から700℃以下とする。
ここでは、N2ガスとH2ガスとの混合ガスを反応ガスとして用いる例を説明する。
処理室201内へ供給するH2ガスの流量は、0sccmよりも多く、600sccmよりも少ない範囲内とする。また、処理室201内へ供給するN2ガスの流量は、0sccmよりも多く、600sccmよりも少ない範囲内とする。なお、この際、バルブ252cを開け、希釈ガスとしての希ガスを処理室201内に供給し、処理室201内に供給されるN2ガスとH2ガスとの混合ガスの濃度を調整するようにしてもよい。処理室201内に供給されるガス中に含まれる窒素原子の比率は、0%より上で100%より下の範囲内とする。
反応ガスの導入を開始した後、筒状電極215に対して、高周波電源273から整合器272を介して高周波電力を印加するとともに、上部磁石216a及び下部磁石216bによる磁力を処理室201内に印加することにより、処理室201内にマグネトロン放電を発生させる。その結果、シリコン基板100の上方のプラズマ生成領域224に高密度プラズマが発生する。なお、筒状電極215に印加する電力は、例えば100〜1000Wの範囲内とし、例えば800Wとする。このときのインピーダンス可変機構274は、予め所望のインピーダンス値に制御しておく。
TiO+N*+2H*→TiN+H2O↑ ・・・・・(式2)
窒化チタニウム膜の窒化処理が終了したら、筒状電極215に対する電力供給を停止すると共に、バルブ252a,252bを閉めて処理室201内へのガス供給を停止する。そして、ガス排気管231を用いて処理室201内の残留ガスを排気する。そして、サセプタ217をシリコン基板100の搬送位置まで下降させ、サセプタ217の表面から突出させたウエハ突き上げピン266上にシリコン基板100を支持させる。そして、ゲートバルブ244を開き、図中省略の搬送機構を用いてシリコン基板100を処理室201の外へ搬出し、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
減できる。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
酸素原子、塩素原子及び金属原子を含有する基板が搬入される処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持して加熱する基板支持部と、
前記処理室内に窒素原子含有ガス及び水素原子含有ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内を排気するガス排気部と、
前記処理室内に供給された窒素原子含有ガス及び水素含有ガスを励起させるプラズマ生成部と、
前記基板支持部、前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
好ましくは、
付記1記載の搬入される基板には自然酸化膜、及び塩素原子及び金属原子を含有する金属窒化膜が形成されている。
好ましくは、前記金属原子はチタニウムである。
また好ましくは、前記金属窒化膜は窒化チタニウムを含有する膜である。
また好ましくは、前記プラズマ生成部は、前記処理室内にプラズマを生成するよう設けられている。
また好ましくは、前記窒素原子含有ガスは、窒素ガス、アンモニアガス、モノメチルヒドラジンガスのいずれかであり、水素原子含有ガスは、水素ガス、アンモニアガス、モノメチルヒドラジンガスのいずれかである。
また好ましくは、
前記処理室内に供給されるガス中に含まれる窒素原子の比率が0%より上で100%より下の範囲内である。
本発明の他の態様によれば、
酸素原子、塩素原子及び金属原子を含有する基板を処理室内に搬入して基板支持部により支持する工程と、
前記基板を前記基板支持部により加熱する工程と、
窒素原子含有ガス及び水素原子含有ガスをガス供給部により前記処理室内に供給しつつ、前記処理室内をガス排気部により排気する工程と、
前記処理室内に供給された窒素原子含有ガス及び水素原子含有ガスをプラズマ生成部により励起する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の更に他の態様によれば、
酸素原子、塩素原子を含む金属膜を有する基板が処理室内へ搬入される工程と、
前記処理室内にて、前記基板を、励起状態である窒素原子を含有した反応ガスで処理する工程と、
前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、前記反応ガスに更に水素原子を含有させる。
また好ましくは、前記金属膜はチタニウム含有膜である。
また好ましくは、前記反応ガスはアンモニアガス、もしくは窒素成分及びアンモニア成分の混合ガスである。
また好ましくは、前記反応ガスは希ガスによって希釈されている。
本発明の更に他の態様によれば、
酸素原子、塩素原子が含有された金属膜を有する基板が搬入される処理室と、
前記処理室内に反応ガスを供給するガス供給部と、
前記反応ガスを、前記処理室内で励起させるプラズマ生成部と、
前記処理室内にて、前記基板を、励起状態である窒素原子を含有した反応ガスで処理するよう、前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
201 処理室
121 コントローラ(制御部)
Claims (5)
- 酸素原子、塩素原子及び金属原子を含有する基板が搬入される処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持して加熱する基板支持部と、
前記処理室内に窒素原子含有ガス及び水素原子含有ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内を排気するガス排気部と、
前記処理室内に供給された窒素原子含有ガス及び水素含有ガスを励起させるプラズマ生成部と、
前記基板支持部、前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御する制御部と、を有する
ことを特徴とする基板処理装置。 - 前記金属原子はチタニウムである
ことを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。 - 前記プラズマ生成部は、前記処理室内にプラズマを生成するよう設けられている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の基板処理装置。 - 前記窒素原子含有ガスは、窒素ガス、アンモニアガス、モノメチルヒドラジンガスのいずれかであり、
水素原子含有ガスは、水素ガス、アンモニアガス、モノメチルヒドラジンガスのいずれかである
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の基板処理装置。 - 酸素原子、塩素原子及び金属原子を含有する基板を処理室内に搬入して基板支持部により支持する工程と、
前記基板を前記基板支持部により加熱する工程と、
窒素原子含有ガス及び水素原子含有ガスをガス供給部により前記処理室内に供給しつつ、前記処理室内をガス排気部により排気する工程と、
前記処理室内に供給された窒素原子含有ガス及び水素原子含有ガスをプラズマ生成部により励起する工程と、を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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